KR20200046501A

KR20200046501A - Lng선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치

Info

Publication number: KR20200046501A
Application number: KR1020180127731A
Authority: KR
Inventors: 김휘중; 최원준; 김동철; 오명환
Original assignee: 주식회사 에스제이엠
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-05-07

Abstract

본 발명은 액화천연가스(이하 "LNG"라 함)를 운송하는 LNG선박용 배관에 설치되는 신축이음관 좌굴 방지장치에 관한 것으로, 신축이음관의 구조 개선으로 압력에 대한 안정성을 향상시켜 배관의 신축량이 커지더라도 신축이음관이 꺾이는 현상을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 한 쌍의 플랜지(11)에 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)가 용접 고정되고 상기 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)의 사이에는 원통부(40)가 용접 고정된 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치에 있어서, 일단의 벨로우즈부 내부 외측으로 제1 슬리브(60)의 일단을 용접 고정하고 상기 제1 슬리브(60)의 타단은 반대측 벨로우즈부에 중첩되도록 연장 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치{Buckling Restraint System of Expansion Joints for LNG Shipments}

본 발명은 액화천연가스(이하 "LNG"라 함)를 운송하는 LNG선박용 배관에 설치되는 신축이음관에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 신축이음관의 구조 개선으로 압력에 대한 안정성을 향상시켜 배관의 신축량이 커지더라도 신축이음관이 꺾이는 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 석유자원의 대체재로 이용하기에 부족함이 없으며, 약 70년 이상을 사용할 수 있을 정도의 충분한 매장량으로 LNG 산업은 급속히 확대되어 가고 있다.

또한, 도심지역의 가정용 연료 CNG(Compressed Natural Gas)의 자동차 연료 활용 등 LNG 수요의 위치적 특성을 고려할 때 LNG 저장/수송 설비들의 안전에 관한 보완 시스템 개발, 보급은 많으면 많을수록 유리한 실정이다.

한편, 변위를 흡수하는 벨로우즈(bellows) 형태의 신축이음관(expansion joint)이 LNG선박의 배관 상에 설치된다.

상기 LNG선박의 배관에는 열, 압력 및 응력 등으로 인하여 팽창 및 수축 변위가 발생하며, 발생된 변위는 연결된 신축 이음관이 모두 흡수하여야 하지만 180여종의 유해화학물질 LNG(-162∼80℃)등과 같이 온도변화 등의 요인(변형, 균열, 용접결합, 진동, 충격, 압력, 부식)이 클 경우 또는 불확실한 외부환경요인으로 인하여 신축 이음관의 초기 설계 허용 값 이상의 변위가 발생한다면 배관 및 벨로우즈의 변형, 균열, 누유 및 파손 등 심각한 안전사고가 우려되는 문제점이 있다.

특히, LNG 연료는 특성상 고압 저온상태(1atm, -162℃)에서 액체 상태로 저장, 수송되고 인화성 또한 높아 약간의 온도상승으로 인해서도 폭발 가스 형태로 누출사고의 가능성이 높아 LNG를 수송하는 선박에서 배관의 신축에 따른 변위를 흡수하는 신축이음관의 역할은 매우 중요한 요소이다.

도 1은 종래의 신축이음관을 나타낸 종단면도로써, 종래의 신축이음관(10)은 복수 개의 체결공(11a)이 형성된 한 쌍의 플랜지(11)에 배관의 변위를 흡수하는 제1 벨로우즈부(20) 및 제2 벨로우즈부(30)의 일단이 각각 용접 고정되어 있고 상기 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)의 사이에는 원통부(40)가 용접 고정되어 있다.

이러한 신축이음관(10)은 배관에 고정된 플랜지(도시는 생략함) 사이에 기밀을 유지하기 위한 패킹(50)을 위치시킨 다음 신축이음관(10)의 플랜지(11)를 맞대고 체결공(11a)을 통해 보울트 및 너트 등과 같은 체결부재로 체결하여 설치하게 된다.

따라서 LNG를 운송하는 과정에서 배관에 변위가 발생하면 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)가 신축하면서 발생된 변위를 흡수하게 되므로 배관이 파손되는 현상을 방지하게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-1365957(2014.02.17.등록)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-1532895(2015.06.24.등록)

그러나 이러한 종래의 신축이음관은 배관의 신축량이 커질수록 제1, 2 벨로우즈부의 산수(山數)를 증대시켜야 되지만, 제1, 2 벨로우즈부의 산수를 증대시키면 배관에 작용되는 압력에 대한 안정성이 떨어지게 되므로 배관 내에 작용되는 압력이 커질 때 신축이음관이 꺾이는 좌굴현상이 발생되면서 신축이음관이 파손되는 치명적인 결함이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 배관에 작용되는 압력이 커져 제1, 2 벨로우즈부의 산수를 증대시키더라도 신축이음관이 좌굴되는 현상을 근본적으로 해소시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 한 쌍의 플랜지에 제1, 2 벨로우즈부가 용접 고정되고 상기 제1, 2 벨로우즈부의 사이에는 원통부가 용접 고정된 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치에 있어서, 일단의 벨로우즈부 내부 외측으로 제1 슬리브의 일단을 용접 고정하고 상기 제1 슬리브의 타단은 반대측 벨로우즈부에 중첩되도록 연장 설치한 것을 특징으로 하는 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치가 제공된다.

본 발명은 제1, 2 벨로우즈부의 산수(山數)를 증대시키더라도 제1, 2 벨로우즈부의 내부에 제1, 2 슬리브가 고정되어 있어 제1, 2 벨로우즈부의 좌굴에 대한 대향력이 향상되어 배관에 작용되는 압력에 대한 안정성을 향상시키므로 신축이음관이 제1, 2 슬리브에 의해 수평 이동하여 좌굴되지 않는 효과를 얻게 된다.

도 1은 종래의 신축이음관을 나타낸 종단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예를 단면으로 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 종단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 단면으로 나타낸 사시도이고 도 3은 본 발명의 종단면도로써, 본 발명의 구성 중 종래의 구성과 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 발명은 복수 개의 체결공(11a)이 형성된 한 쌍의 플랜지(11)에 배관의 변위를 흡수하는 제1 벨로우즈부(20) 및 제2 벨로우즈부(30)의 일단이 각각 용접 고정되어 있고 상기 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)의 사이에는 원통부(40)가 용접 고정되어 있으며 일단의 벨로우즈부 내부 외측으로는 제1 슬리브(60)의 일단이 용접 고정되어 있는데, 상기 제1 슬리브(60)의 타단은 반대측 벨로우즈부에 중첩되도록 연장 설치되어 있다.

그러나 다른 실시예로 나타낸 도 4와 같이 상기 반대측 벨로우즈부의 내부 외측으로 제2 슬리브(70)의 일단을 용접 고정하고 상기 제2 슬리브(70)의 타단은 제1 슬리브(60)와 중첩되면서 제1 슬리브(60)의 고정단 측으로 연장되게 설치하는 것이 보다 바람직하다.

이는, 배관에 작용되는 압력이 커 신축이음관(10)이 좌굴되려고 하더라도 제1, 2 슬리브(60)(70)에 의해 좌굴되는 현상을 방지하므로 보다 바람직하다.

이때, 상기 제1 슬리브(60)와 제2 슬리브(70) 사이의 틈새(t)를 0.5∼1.0mm로 유지하는 것이 보다 바람직하다.

상기 틈새의 간격이 0.5mm이하이면 생산에 따른 작업성이 떨어지고, 1.0mm이상이면 신축이음관(10)의 좌굴 정도가 커 벨로우즈부가 파손될 염려가 있기 때문이다.

이러한 본 발명은 배관의 사이에 신축이음관(10)이 설치된 상태에서 배관의 내부에 압력이 작용되면 신축이음관(10)의 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)에서 변위를 흡수하는데, 수평 변위 시에는 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)가 신축하게 되므로 신축이음관(10)의 내부에서 일단이 각각 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)에 어긋나게 용접 고정된 제1, 2 슬리브(60)(70)가 수평 이동하면서 변위를 흡수하게 된다.

그러나 배관의 내부에 큰 압력이 작용하여 제1 벨로우즈부(20)(30)에 큰 변위가 발생되면 신축이음관(10)이 좌굴되려고 하지만, 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)의 내부 외측으로 제1, 2 슬리브(60)(70)가 각각 고정되어 있어 신축이음관(10)이 수평 이동하면서 변위를 흡수하게 되므로 신축이음관이 좌굴되지 않게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 신축이음관 20 : 제1 벨로우즈
30 : 제2 벨로우즈 40 : 원통부
60 : 제1 슬리브 70 : 제2 슬리브

Claims

한 쌍의 플랜지(11)에 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)가 용접 고정되고 상기 제1, 2 벨로우즈부(20)(30)의 사이에는 원통부(40)가 용접 고정된 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치에 있어서, 일단의 벨로우즈부 내부 외측으로 제1 슬리브(60)의 일단을 용접 고정하고 상기 제1 슬리브(60)의 타단은 반대측 벨로우즈부에 중첩되도록 연장 설치한 것을 특징으로 하는 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반대측 벨로우즈부의 내부 외측으로 제2 슬리브(70)의 일단을 용접 고정하고 상기 제2 슬리브(70)의 타단은 제1 슬리브(60)와 중첩되면서 제1 슬리브(60)의 고정단 측으로 연장되게 설치한 것을 특징으로 하는 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 슬리브(60)와 제2 슬리브(70) 사이의 틈새(t)가 0.5∼1.0mm로 설정된 것을 특징으로 하는 LNG선박용 배관의 신축이음관 좌굴 방지장치.