KR20200028683A - 비상상태 해제 커플링 구조 - Google Patents

비상상태 해제 커플링 구조 Download PDF

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KR20200028683A
KR20200028683A KR1020180107083A KR20180107083A KR20200028683A KR 20200028683 A KR20200028683 A KR 20200028683A KR 1020180107083 A KR1020180107083 A KR 1020180107083A KR 20180107083 A KR20180107083 A KR 20180107083A KR 20200028683 A KR20200028683 A KR 20200028683A
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최영환
이춘호
차정훈
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주식회사 코밸
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Abstract

본 발명은, 유입구(11)가 마련되는 제1바디(12), 배출구(15)가 마련되며 제1바디(12)와 접하는 제2바디(16); 방사형으로 배치되는 복수 개의 유입홀(23)이 형성되어 유입구(11)에 결합되는 제1홀더(22), 방사형으로 배치되는 복수 개의 배출홀(27)이 형성되어 배출구(15)에 결합되는 제2홀더(26); 제1바디(12)의 내부공간에 위치하는 제1개폐디스크(32), 제2바디(16)의 내부공간에 위치하며 일측 부위는 핀(3)에 의해 제1개폐디스크(32)의 타측 부위와 결합되는 제2개폐디스크(36); 일측 부위는 제1홀더(22)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 타측 부위는 제1삽입홈(33)에 삽입되는 제1스템(42), 제1돌출단(421) 외면과 제1삽입홈(33) 내면 사이에 위치하는 제1가압스프링(43), 제1스템(42)의 일단 부위와 결합되는 제1조절너트(44), 타측 부위는 제2홀더(26)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 일측 부위는 제2삽입홈(37)에 삽입되는 제2스템(46), 제2돌출단(461) 외면과 제2삽입홈(37) 내면 사이에 위치하는 제2가압스프링(47), 제2스템(46)의 타단 부위와 결합되는 제2조절너트(48); 방사형으로 배치되는 복수 개로 이루어져 서로 접하는 제2, 4연결플랜지(14, 18) 상호 간을 긴밀하게 구속하되 기준 값 이상의 힘이 작용하면 파단되는 파쇄볼트(50);를 포함하는 비상상태 해제 커플링 구조를 제공한다.

Description

비상상태 해제 커플링 구조{Structure of emergency release coupling}
본 발명은 가스 공급을 위한 배관 라인 사이에 매개되어 결합되는 커플링 구조에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보다 간단한 구조로서 가스의 공급 과정에서 인장력 또는 견인력에 의한 비상 상황이 발생하는 경우 결합 상태를 신속하고 안전하게 해제할 수 있는 커플링 구조에 관한 것이다.
천연가스는 생산지에서 극저온의 액화천연가스 상태로 변환되어 LNG 운반선에 의해 목적지까지 운반된 이후, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(Floating storage and regasfication unit, FSRU) 또는 육상의 하역 터미널을 거치면서 재기화된 다음 여러 소비지로 공급된다.
한편, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치에는 공급처의 매니폴더와 연결하기 위한 기구가 마련되어, 해상 상황에 따라 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치와 공급처 사이에 높이 차에 의한 인장력 또는 견인력의 이상이 발생하면, 이 기구가 매니폴더로부터 분리되어 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치의 파손을 예방하게 되는데 이러한 기구를 비상상태 해제 커플링이라 한다.
일반적인 비상상태 해제 커플링의 구조는 도 3에 개시된 것과 같이, 각각의 단부에 연결플랜지(12, 22)가 마련되어 상호 접하는 바디(10, 20), 스프링에 의해 가압된 상태로 각 바디(10, 20)의 내부에 위치하며 개폐디스크(6, 7), 바디(10, 20) 상호 간을 구속하되 비상 상황 발생시에 바디(10, 20)를 분리하는 분리수단(3)을 포함하여 이루어진다.
도면과 같이 평상시에는 분리수단(3)에 의해 바디(10, 20)가 상호 간에 구속되면, 각 바디(10, 20)의 개폐디스크(6, 7)는 스프링에 의해 가압되며 그 단부가 접하게 되고 이에 따라 유체는 바디의 일측을 통해 유입되어 타측으로 배출된다. 이러한 상태에서 인장력 또는 견인력이 발생하면, 분리수단(3)이 해제되면서 바디(10, 20)의 구속 상태가 해제된다.
바디(10, 20)의 구속 상태가 해제되면, 각 개폐디스크(6, 7)는 스프링의 복원력에 의해 전방으로 밀려나가게 되며, 최종적으로 각 개폐디스크(6, 7)의 외면 부위가 바디(10, 20)의 내면과 접하게 되면, 각 개폐디스크(6, 7)는 스프링의 복원력에 의해 바디(10, 20)의 내부유로를 폐쇄하게 되고, 이에 따라 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치와 공급처 사이의 연결이 해제됨과 동시에 가스의 외부 유출이 방지되는 것이다.
그런데, 도면에서 알 수 있듯이 종래 비상상태 해제 커플링은 그 분리수단 자체가 매우 복잡할 뿐 아니라, 단부 부위가 클립 구조로 이루어져 바디 상호 간을 구속하는 구조란 점에서 안정적인 구속을 담보하기에 미흡하며, 나아가 복수 개의 스프링에 의해 작동되는 구성이어서 비상 상황에 따른 즉각적인 응답이 어려운 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 제2015-0107851호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 간단한 구조로서 매우 안정적인 구속 상태를 유지할 수 있음은 물론 비상 상황에 즉각적으로 응답하여 구속 상태를 해제할 수 있는 커플링 구조를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 양측 부위가 개구되되 유입구(11)가 마련되는 일측 부위에는 제1연결플랜지(13)가 형성되고 타측 부위에는 제2연결플랜지(14)가 형성되는 제1바디(12), 양측 부위가 개구되되 배출구(15)가 마련되는 타측 부위에는 제3연결플랜지(17)가 형성되고 제1바디(12)의 제2연결플랜지(14)와 접하는 타측 부위에는 제4연결플랜지(18)가 형성되는 제2바디(16); 방사형으로 배치되는 복수 개의 유입홀(23)이 형성되는 원판 구조로 이루어지되 외면에 형성되는 제1나사산(221)이 유입구(11) 내면을 따라 형성되는 제2나사산(111)과 치합되는 제1홀더(22), 방사형으로 배치되는 복수 개의 배출홀(27)이 형성되는 원판 구조로 이루어지되 외면에 형성되는 제3나사산(261)이 배출구(15) 내면을 따라 형성되는 제4나사산(151)과 치합되는 제2홀더(26); 제1바디(12)의 내부공간에 위치하되 외면에는 환형의 제1시트(31)가 마련되고 제1연결플랜지(13) 방향으로 연장되는 일측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제1삽입홈(33)이 형성되며 타측 부위는 제2연결플랜지(14) 방향으로 연장되는 제1개폐디스크(32), 제2바디(16)의 내부공간에 위치하되 외면에는 환형의 제2시트(35)가 마련되고 제3연결플랜지(17) 방향으로 연장되는 타측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제2삽입홈(37)이 형성되며 제4연결플랜지(18) 방향으로 연장되는 일측 부위는 핀(3)에 의해 제1개폐디스크(32)의 타측 부위와 결합되는 제2개폐디스크(36); 일측 부위는 제1홀더(22)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 타측 부위는 제1삽입홈(33)에 삽입되되 제1삽입홈(33)에 삽입되는 타단 부위는 직경이 축소된 제1돌출단(421)이 형성되는 제1스템(42), 제1돌출단(421) 외면과 제1삽입홈(33) 내면 사이에 위치하는 제1가압스프링(43), 제1스템(42)의 일단 부위와 결합되는 제1조절너트(44), 타측 부위는 제2홀더(26)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 일측 부위는 제2삽입홈(37)에 삽입되되 제2삽입홈(37)에 삽입되는 일단 부위는 직경이 축소된 제2돌출단(461)이 형성되는 제2스템(46), 제2돌출단(461) 외면과 제2삽입홈(37) 내면 사이에 위치하는 제2가압스프링(47), 제2스템(46)의 타단 부위와 결합되는 제2조절너트(48); 방사형으로 배치되는 복수 개로 이루어져 서로 접하는 제2, 4연결플랜지(14, 18) 상호 간을 긴밀하게 구속하되 기준 값 이상의 힘이 작용하면 파단되는 파쇄볼트(50);를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 기준 값 이상의 힘이 작용하면 즉각적으로 파단되는 복수 개의 파쇄볼트를 이용하여 바디들을 결합하되, 파쇄볼트의 파단으로 인해 바디가 분리되면 가압스프링의 복원력에 의해 개폐디스크가 바디 내부의 유로를 폐쇄하도록 구성함으로써, 가스 공급 과정에서 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치를 매우 안정적으로 보호할 수 있음은 물론 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치와 공급처 각각의 매니폴더를 통한 가스의 누설을 원천적으로 방지하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 커플링의 개략적인 단면 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 커플링이 해제된 상태를 보여주는 개략적인 작동구성도.
도 3은 종래 비상상태 해제 커플링의 개략적인 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 커플링 구조를 보여주는 개략적인 단면 구성도로서, 도면에 개시된 것과 같이 본 발명은, 제1, 2바디(12, 16), 제1, 2홀더(22, 26), 제1, 2개폐디스크(32, 36), 제1, 2스템부, 파쇄볼트(50)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
제1바디(12)는 양측 부위가 개구되며, 유입구(11)가 마련되는 일측 부위에는 제1연결플랜지(13)가 형성되고, 타측 부위에는 제2연결플랜지(14)가 형성된다. 제2바디(16) 역시 양측 부위가 개구되며, 배출구(15)가 마련되는 타측 부위에는 제3연결플랜지(17)가 형성되고, 타측 부위에는 제4연결플랜지(18)가 형성된다. 제2바디(16)의 제4연결플랜지(18)는 제1바디(12)의 제2연결플랜지(14)와 접한다.
제1홀더(22)는 제1개폐디스크(32)를 지지하는 수단으로, 외면에 형성되는 제1나사산(221)이 유입구(11) 내면을 따라 형성되는 제2나사산(111)과 치합된다. 제1홀더(22)는 일정 두께의 원판 구조로 이루어지며, 방사형으로 배치되는 복수 개의 유입홀(23)이 형성된다. 유입홀(23)은 가스가 유입되는 경로이다.
제2홀더(26)는 제2개폐디스크(36)를 지지하는 수단으로, 외면에 형성되는 제3나사산(261)이 배출구(15) 내면을 따라 형성되는 제4나사산(151)과 치합된다. 제2홀더(26)는 일정 두께의 원판 구조로 이루어지며, 방사형으로 배치되는 복수 개의 배출홀(27)이 형성된다. 배출홀(27)은 가스가 배출되는 경로이다.
제1개폐디스크(32)는 제1바디(12)를 통한 가스의 이동을 단속하는 수단으로, 제1바디(12)의 내부공간에 위치하며, 그 외면에는 도면과 같이 환형의 제1시트(31)가 마련된다. 제1시트(31)는 제1개폐디스크(32)가 후술할 제1가압스프링(43)의 작용으로 전진할 때 제1바디(12)의 내면과 접하는 부분이다.
제1개폐디스크(32)의 일측 부위는 제1연결플랜지(13) 방향으로 연장되며, 그 타측 부위는 제2연결플랜지(14) 방향으로 연장된다. 이때, 제1연결플랜지(13) 방향으로 연장되는 일측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제1삽입홈(33)이 형성된다.
제2개폐디스크(36)는 제2바디(16)를 통한 가스의 이동을 단속하는 수단으로, 제2바디(16)의 내부공간에 위치하며, 그 외면에는 환형의 제2시트(35)가 마련된다. 제2시트(35)는 제2개폐디스크(36)가 후술할 제2가압스프링(47)의 작용으로 전진할 때 제2바디(16)의 내면과 접하는 부분이다.
제2개폐디스크(36)의 타측 부위는 제3연결플랜지(17) 방향으로 연장되며, 그 일측 부위는 제4연결플랜지(18) 방향으로 연장된다. 이때, 제3연결플랜지(17) 방향으로 연장되는 타측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제2삽입홈(37)이 형성되고, 제4연결플랜지(14) 방향으로 연장되는 일측 부위는 핀(3)에 의해 제1개폐디스크(32)의 타측 부위와 결합된다.
핀(3)은 제1, 2개폐디스크(32, 36) 각각의 타측 부위 및 일측 부위의 중심 축을 맞추기 위한 수단으로, 도면과 같이 제1, 2개폐디스크(32, 36) 각각의 타측 부위 및 일측 부위에 홈을 형성하고, 각 홈에 핀(3)이 정렬될 수 있도록 구성할 수 있다.
제1스템부는 제1개폐디스크(32)를 지지하는 수단으로, 제1스템(42), 제1가압스프링(43), 제1조절너트(44)로 이루어진다. 제1스템(42)은 그 일측 부위가 제1홀더(22)의 중앙 부위를 관통하고, 연장되는 그 타측 부위는 제1삽입홈(33)에 삽입된다. 이때, 제1삽입홈(33)에 삽입되는 타단 부위는 직경이 축소된 제1돌출단(421)이 형성된다.
제1가압스프링(43)은 제1돌출단(421) 외면과 제1삽입홈(33) 내면 사이에 위치한다. 제1조절너트(44)는 제1스템(42)의 일단 부위와 결합된다. 제1스템(42)과 제1조절너트(44)의 치합 정도에 따라 제1삽입홈(33)에 대한 제1돌출단(421)의 삽입 정도(제1가압스프링의 복원력 크기)가 결정된다.
제2스템부는 제2개폐디스크(36)를 지지하는 수단으로, 제2스템(46), 제2가압스프링(47), 제2조절너트(48)로 이루어진다. 제2스템(46)은 그 타측 부위가 제2홀더(26)의 중앙 부위를 관통하고, 연장되는 그 일측 부위는 제2삽입홈(37)에 삽입된다. 이때, 제2삽입홈(37)에 삽입되는 일단 부위는 직경이 축소된 제2돌출단(461)이 형성된다.
제2가압스프링(47)은 제2돌출단(461) 외면과 제2삽입홈(37) 내면 사이에 위치한다. 제2조절너트(48)는 제2스템(46)의 타단 부위와 결합된다. 제2스템(46)과 제2조절너트(48)의 치합 정도에 따라 제2삽입홈(37)에 대한 제2돌출단(461)의 삽입 정도(제2가압스프링의 복원력 크기)가 결정된다.
파쇄볼트(50)는 제2, 4연결플랜지(14, 18) 상호 간을 긴밀하게 구속하는 수단으로, 제2, 4연결플랜지(14, 18) 각각을 따라 방사형으로 배치되는 복수 개로 이루어진다. 파쇄볼트(50)는 볼트부(51)와 너트부(52)로 이루어질 수 있으며, 볼트부(51)는 기준 값 이상의 힘이 작용하면 파단되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 볼트부는 관련 업계에서 널리 알려져 있는바 상세한 설명은 생략한다.
미설명 도면부호 131, 171 각각은 제1, 3연결플랜지(13, 17) 각각에 방사형으로 형성되는 체결공이다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동을 전술한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 커플링이 매니폴더에 연결되어 가스가 유입구(11)를 통해 유입되어 배출구(15)를 통해 빠져 나가는 정상적인 상태로서, 제1, 2개폐디스크(32, 36) 각각의 일측 부위 및 타측 부위 각각은 핀(3)에 의해 밀착된다.
이에 따라, 유입구(11)를 통한 가스는 제1홀더(22)의 각 유입홀(23)을 거쳐 제1개폐디스크(32)의 외면과 제1바디(12)의 내면 사이 그리고 제2개폐디스크(36)의 외면과 제2바디(16)의 내면 사이를 이동한 다음, 제2홀더(26)의 각 배출홀(27)을 통해 배출구(15)로 순차적으로 빠져나간다.
만일, 바람이나 파도 등에 의해 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치와 공급처 사이에 높이 차가 발생하고, 이러한 높이 차이에 따른 힘(인장력 또는 견인력)이 파쇄볼트(50)의 기준 값을 상회하면, 일정 힘에 의해 제1, 2바디(12, 16)를 구속하고 있던 파쇄볼트(50)의 볼트부(51) 각각은 자연스럽게 파쇄되고, 이에 따라 제1, 2바디(12, 16)는 분리된다.
제1, 2바디(12, 16)가 분리되면, 제1, 2가압스프링(43, 47)에 대한 가압력이 해제됨에 따라, 제1, 2개폐디스크(32, 36) 각각은 제1, 2가압스프링(43, 47) 각각의 복원력에 의해 전진하게 된다(제1개폐디스크는 좌측방향으로 이동/제2개폐디스크는 우측방향으로 이동). 제1, 2개폐디스크(32, 36)의 전진 운동은 제1, 2시트(31, 35) 각각이 제1, 2바디(12, 16)의 내면과 접하면서 중지된다.
제1, 2시트(31, 35) 각각이 도 2와 같이 제1, 2가압스프링(43, 47) 각각의 복원력에 의해 제1, 2바디(12, 16)의 내면과 접하게 되면, 제1, 2바디(12, 16) 내부 유로를 통한 가스의 유출은 없다. 즉, 본 발명은 가스 공급 과정에서 기준 값 이상의 힘이 작용하면 파쇄볼트가 즉각적으로 파단되어 커플링이 해제되고 각 개폐디스크가 바디의 내부유로를 폐쇄함으로써, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치의 파손을 방지하고 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치와 공급처 각각의 매니폴더를 통한 가스의 누설을 원천적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
12, 16 : 제1, 2바디 22, 26 : 제1, 2홀더
32, 36 : 제1, 2개폐디스크 42, 46 : 제1, 2스템
43, 47 : 제1, 2가압스프링 50 : 파쇄볼트

Claims (1)

  1. 양측 부위가 개구되되 유입구(11)가 마련되는 일측 부위에는 제1연결플랜지(13)가 형성되고 타측 부위에는 제2연결플랜지(14)가 형성되는 제1바디(12), 양측 부위가 개구되되 배출구(15)가 마련되는 타측 부위에는 제3연결플랜지(17)가 형성되고 제1바디(12)의 제2연결플랜지(14)와 접하는 타측 부위에는 제4연결플랜지(18)가 형성되는 제2바디(16);
    방사형으로 배치되는 복수 개의 유입홀(23)이 형성되는 원판 구조로 이루어지되 외면에 형성되는 제1나사산(221)이 유입구(11) 내면을 따라 형성되는 제2나사산(111)과 치합되는 제1홀더(22), 방사형으로 배치되는 복수 개의 배출홀(27)이 형성되는 원판 구조로 이루어지되 외면에 형성되는 제3나사산(261)이 배출구(15) 내면을 따라 형성되는 제4나사산(151)과 치합되는 제2홀더(26);
    제1바디(12)의 내부공간에 위치하되 외면에는 환형의 제1시트(31)가 마련되고 제1연결플랜지(13) 방향으로 연장되는 일측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제1삽입홈(33)이 형성되며 타측 부위는 제2연결플랜지(14) 방향으로 연장되는 제1개폐디스크(32), 제2바디(16)의 내부공간에 위치하되 외면에는 환형의 제2시트(35)가 마련되고 제3연결플랜지(17) 방향으로 연장되는 타측 부위의 중앙 부위에는 일정 깊이의 제2삽입홈(37)이 형성되며 제4연결플랜지(18) 방향으로 연장되는 일측 부위는 핀(3)에 의해 제1개폐디스크(32)의 타측 부위와 결합되는 제2개폐디스크(36);
    일측 부위는 제1홀더(22)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 타측 부위는 제1삽입홈(33)에 삽입되되 제1삽입홈(33)에 삽입되는 타단 부위는 직경이 축소된 제1돌출단(421)이 형성되는 제1스템(42), 제1돌출단(421) 외면과 제1삽입홈(33) 내면 사이에 위치하는 제1가압스프링(43), 제1스템(42)의 일단 부위와 결합되는 제1조절너트(44), 타측 부위는 제2홀더(26)의 중앙 부위를 관통하고 연장되는 일측 부위는 제2삽입홈(37)에 삽입되되 제2삽입홈(37)에 삽입되는 일단 부위는 직경이 축소된 제2돌출단(461)이 형성되는 제2스템(46), 제2돌출단(461) 외면과 제2삽입홈(37) 내면 사이에 위치하는 제2가압스프링(47), 제2스템(46)의 타단 부위와 결합되는 제2조절너트(48);
    방사형으로 배치되는 복수 개로 이루어져 서로 접하는 제2, 4연결플랜지(14, 18) 상호 간을 긴밀하게 구속하되 기준 값 이상의 힘이 작용하면 파단되는 파쇄볼트(50);를
    포함하는 비상상태 해제 커플링 구조.
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