KR20180055890A - 가요성 파이프라인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동결 매체의 이송을 위한 가요성 파이프라인에 관한 것으로, 길이방향에 대해 횡으로 주름진 외부 제한 파이프를 포함하고, 내부에는 동결 매체를 안내하기 위한 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 하나의 금속 파이프와, 제2 동결 매체를 안내하기 위한 금속제 냉각 파이프가 배치된다. 제한 파이프 안에 빈 영역은 진공이 가능하다. 제한 파이프 내부에는 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 두 개의 금속 파이프들이 동결 매체를 안내하기 위해 제공되고, 각각의 금속 파이프는 단열재로 둘러싸인다. 파이프라인이 구동하는 동안에 동결 매체는 두 금속 파이프들을 통해서 서로 다른 방향들로 안내된다. 두 금속 파이프들과 냉각 파이프 둘레에는 고 열전도 물질로 구성된 파이프 형태의 닫힌 슬리브가 냉각 파이프와 접촉하도록 배치된다.

Description

가요성 파이프라인

본 발명은 동결 매체를 이송하기 위한 가요성 파이프라인에 관한 것으로, 상기 가요성 파이프라인은 그 길이방향에 대해 횡으로 주름진 외부 경계 튜브를 포함하고, 내부에는 동결 매체를 안내하기 위한 그 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 하나의 금속 파이프와 함께, 제2 동결 매체를 안내하기 위한 금속 파이프가 배치되고, 그리고 상기 제한 튜브 안에 가용의 빈 공간은 진공 상태이다.

이러한 파이프라인은, 예를 들어, 냉각 매체를 요하는 초전도 자기 시스템 또는 극저온 펌프 또는 대형 냉동 유닛을 공급하는데 사용된다. 이들은 유연해야 하며 또한 긴 길이를 갖는 것이 가능해야 한다. 사용되는 파이프는 바람직하게는 고급 강철로 구성되어야 한다. 이들은 그의 길이방향에 대해 횡으로 주름져 있고, 따라서 휘어질 수 있을 뿐만 아니라 방사상의 하중에 대해 안정적이다. 그 길이방향으로 연장하는 횡방향의 주름들은 나선형 또는 고리형으로 구성될 수 있다.

EP 2 253 878 B1에 따른 주지의 파이프라인에서, 제2 파이프 시스템이, 안내 파이프와 제한 파이프 사이에 배치되어, 다른 동결 매체를 제공하는 안내 파이프를 통해 전도되는 동결 매체에 대한 열 스크린을 안내한다. 제2 파이프 시스템은 그 길이방향에 대해 횡으로 주름진 금속의 내부 파이프 및 이와 거리를 두고 동축을 이루어 바깥에 배치되고, 역시 길이방향에 대해 횡으로 주름진 금속의 파이프로 구성된다. 제2 파이프 시스템의 내부 파이프는 파이프라인의 안내 파이프에 공간적으로 가깝게 배치되고, 파이프라인의 안내 파이프와 제2 파이프 시스템의 내부 파이프 사이에는 단열 물질로 구성된 움직이지 않는 고정 스페이서가 배치되어 안내 파이프가 내부 파이프와 관련된 위치에 있다. 이 주지의 파이프라인은 실제로 가치가 있는 것으로 증명되었다. 그러나, 이것은 서로가 거리를 두고 배치된 네 개의 동심 파이프들로 인하여 확실히 상대적으로 큰 외경을 갖는다.

앞서 언급한 US 3,565,118 A로부터, 파이프라인은 동결 매체를 안내하기 위한 금속으로 구성된 안내 파이프를 가지고, 예를 들면, 여기서 이것은 액체 헬륨을 다루고, 가령 4.5 K 온도로 안내 파이프에 공급되는 것으로 설명된다. 안내 파이프 주위를 감싸는 단면이 사각인 나선형의 밴드가 스페이서로 역할을 하고, 이것은 또한 금속으로 구성될 수 있다. 그 주위에 같은 역 충돌 방향으로 띠를 둘러 함께 감긴 나선형의 냉각 파이프는 외곽 동결 매체를 안내하고, 가령 80K 온도를 갖는 액체 질소를 다룬다. 안내 파이프와 냉각 파이프 유닛의 주위에는 금속층이 위치하고, 밴드로 구성된 제2 나선형 스페이서가 그 주위에 감긴다. 스페이서에 걸쳐 뉘어 있는 복수의 층으로 구성된 단열재는 그 길이방향에 대해 횡으로 주름진 외부 제한 파이프에 의해 둘러싸인다.

본 발명은 주지의 파이프라인에 비하여 외경을 줄일 수 있도록 상술한 파이프라인을 더 구성하는 목적을 달성한다.

이 목적은 본 발명에 따른

- 제한 파이프의 내부에는 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 두 개의 금속 파이프들이 동결 매체를 안내하기 위해 제공되고, 각각은 단열재로 둘러싸여 파이프라인이 구동하는 동안 이를 통해 서로 다른 방향으로 동결 매체가 안내되고,

- 두 개의 금속 파이프들과 냉각 파이프를 둘러싸는 파이프가 높은 열전도 물질로 구성된 닫힌 슬리브 형태로 냉각 파이프와 접촉하고 있는 것에서 달성된다.

이 파이프라인의 외경은 본질적으로 두 개의 금속 파이프들과 냉각 파이프의 직경에 의해 결정된다. 그의 외경은 동결 매체를 통과시켜 안내하기에 충분히 큰 여유 단면을 고려했을 때, 작게 유지될 수 있다. 이 세 개의 파이프들은 서로 접촉을 가지고 비좁은 공간에 배치되어, 열적으로 좋은 전도 물질로 구성된 그와 같은 슬리브의 직경은 역시 작게 유지될 수 있다.

열적으로 좋은 전도 물질로 구성된 슬리브는 동결 매체를 안내하는 냉각 파이프와 연결된 상태로, 좋은 접촉으로 그 위에 위치해 있고, 두 개의 금속 파이프들 안에 동결 매체를 위한 열 차단 스크린으로서 역할을 하여 온기를 발생하는 외부에 대응하도록 한다. 그 결과, 냉각 매체, 예를 들어, 냉각 플랜트로부터의 액체 헬륨은 금속 파이프들 중 하나로 공급된다. 그리고 이것은, 예를 들어, 헬륨 가스로서 다른 금속 파이프에서 냉각 플랜트로 흘러 돌아온다.

제한 파이프는 기본적으로 슬리브 상에 직접 부착될 수 있다. 실제로, 다른 하나의 단열재는 슬리브 위 및 슬리브와 제한 파이프 사이에 배치되고, 유리하게는, 슬리브와 제한 파이프 사이에 진공 영역이 제공된다. 파이프라인의 외경과 대응하는 제한 파이프의 외경은 주지의 파이프라인과 비교하여 여전히 작게 유지될 수 있다.

두 개의 금속 파이프의 단열재는 통상의 단열 물질로 구성될 수 있다. 이들은 하나 위에 다른 하나가 배치되는 복수의 밴드 또는 부직포 망사로 동시에 구성될 수 있고, 이들 중 적어도 하나는, 적어도 한 쪽 또는 양면이 금속으로 덮인 합성 물질로 구성된 적어도 하나의 층을 갖는다.

유리하게는, 또한, 냉각 파이프는 길이방향에 대해 횡으로 주름진 금속 파이프로 구성된다.

구리 또는 알루미늄은 슬리브를 위한 열적으로 좋은 전도 물질로서 사용될 수 있다.

본 발명의 대상에 대한 일 실시예는 도면에 도시된다.
도면에 있어서:
도 1은 동결 매체를 전도하기 위한 장치를 도식적으로 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른, 도 1의 장치에 사용가능한 파이프라인의 단면을 보여준다.

예를 들어, 헬륨은 이송 동결 매체로 사용될 수 있고, 질소는 파이프라인의 구동을 위한 제2 동결 매체로 사용될 수 있다. 유리하게는, 헬륨은 4.5 K의 온도에서 단열된 금속 파이프들로 공급되는 파이프라인들 중 하나에 내포되고 제2 단열 금속 파이프를 통해 순환되어 삽입 지점으로 되돌아오도록 안내될 수 있다. 유리하게는 질소는 80K의 온도로 냉각 파이프에 공급될 수 있다. 기본적으로, 다른 냉각 매체 그리고 다른 온도도 사용될 수 있다. 냉각 매체 및 그 온도에 대해서는 이하에서 더 상세하게 기술되지 않을 것이다.

두 개보다 많은 주름진 단열 금속 파이프가 파이프라인에 배치된 경우, 예를 들어, 두 개의 서로 다른 동결 매체의 두 개의 별도의 순환을 갖는 것이 가능한 네 개의 파이프들이 존재할 수 있다.

도 1은 냉각 플랜트, 바람직하게는 헬륨 냉각 플랜트(1)로부터, 이에 부착된 파이프라인(2)으로 공급되는 동결 매체를 위한 전송 경로를 개략적으로 도시한다. 동결 매체는 파이프라인(2)을 통해, 가령 대형 냉각 플랜트일 수 있는, 플랜트(3)로 전달된다.

파이프라인(2)은, 길이방향에 횡으로 주름져 쉽게 구부릴 수 있는, 금속의 외부 제한 파이프(4)를 갖는다. 제한 파이프(4)의 중심에는 길이방향에 대해 횡으로 주름지고 각각 단열재(7 또는 8)로 둘러싸인 두 개의 금속 파이프들(5 및 6)이 배치된다. 또한, 파이프라인(2)의 중심에는 금속으로 구성된 냉각 파이프(9)이 배치되며, 유리하게는 이것도 길이방향에 대해 횡으로 주름져 있을 수 있다.

모든 기술된 파이프들(4, 5, 6 및 9)은 바람직하게는 고급 강철로 구성된다. 유리하게는 이들은 모두 대략적으로 동일한 외경을 갖는다.

세 개의 파이프들(5, 6 및 9)는 열적으로 양호한 전도 물질로 구성된 하나의 슬리브(10)에 의해 둘러싸인다. 이들은 바람직하게는, 세 개의 파이프들(5, 6 및 9)의 둘레에서 꼬인 적어도 하나의 밴드로 구성된다. 슬리브(10)는 유리하게는 구리 또는 알루미늄으로 구성된다.

도시된 실시예에서 슬리브(10)는 단열재로 둘러싸인다.

두 개의 금속 파이프들(5 및 6)의 단열재(7 및 8), 및 슬리브(10)의 단열재(11)에 대해서는 일반적인 단열 물질이 사용될 수 있다. 유리하게는 서로 상부로 적층되는 더 많은 밴드들이 금속 파이프들(5 및 6) 및 슬리브(10) 둘레에 꼬여 있을 수 있고, 이들은 일면 또는 양면이 금속으로 덮인 합성 물질의 층으로 구성된다. 합성 물질 층은, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 이축 연신 폴리에스테르(biaxially oriented polyester)로 구성될 수 있다. 금속은 예를 들어 알루미늄이 사용될 수 있다.

제한 파이프(4) 내부의 모든 빈 공간은 진공이다.

파이프라인(2)의 구동에 의하여, 예를 들어, 헬륨 냉각 플랜트(1)로부터의 액체 헬륨은 금속 파이프(5)로 공급되고 플랜트(3)로 이송된다. 플랜트(3)로부터 가스형인, 따라서 따뜻한 헬륨은 금속 파이프(6)를 통해 헬륨 냉각 플랜트(1)로 되돌아온다. 전체 구동 동작과 동시에, 액체 질소는 냉각 파이프(9)에 있다. 유리하게는, 동일하게 이동된다.

Claims (6)

1. 동결 매체의 이송을 위한 가요성 파이프라인으로서, 길이방향에 대해 횡으로 주름진 외부 제한 파이프를 구비하고, 내부에는 동결 매체를 안내하기 위한 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 하나의 금속 파이프와, 제2 동결 매체를 안내하기 위한 금속제 냉각 파이프가 배치되고, 상기 제한 파이프 내의 가용의 빈 공간은 진공상태인, 가요성 파이프라인에 있어서,
   - 상기 제한 파이프(4)의 내부에는 길이방향에 대해 횡으로 주름진 적어도 두 개의 금속 파이프들이 동결 매체를 안내하기 위해 제공되고, 각각의 금속 파이프는 단열재(7, 8)로 둘러싸이고, 상기 동결 매체는 상기 파이프라인(2)이 구동하는 동안 상기 금속 파이프들을 통해서 서로 다른 방향들로 안내되며,
   - 상기 두 개의 금속 파이프들(5, 6) 및 냉각 파이프(9)는 고 열전도 물질로 구성된 파이프 형태의 닫힌 슬리브(10)로 둘러싸이고, 상기 슬리브는 상기 냉각 파이프(9)와 접촉하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬리브(10)는 구리 또는 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인.
3. 제1항에 있어서,
   상기 동결 매체를 안내하는 두 개의 금속 파이프들(5, 6)의 단열재(7, 8)는, 각각 적어도 한면 또는 양면이 금속으로 코팅된 합성층을 갖는 서로 겹쳐 배치된 복수의 밴드들 또는 부직포 망사로 구성되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬리브(10)는, 각각 적어도 한며 또는 양면이 금속으로 코팅된 합성층을 갖는 복수의 밴드들 또는 부직포 망사로 둘러싸인 것을 특징으로 하는, 파이프라인.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 파이프(9)는 길이방향에 대해 횡으로 주름진 금속 파이프인 것을 특징으로 하는, 파이프라인.
6. 제1항에 있어서,
   상기 금속 파이프들(5, 6) 및 상기 냉각 파이프(9)는 모두 대략 동일한 외경을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는, 파이프라인.

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