KR20210079353A - 멤브레인 밀봉 테스트 방법 및 관련 누출 검출 장치 - Google Patents

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KR20210079353A
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올리비에 페롯
다비드 하슬러
가엘 토스
파리아 앤쏘니 드
샤를 장베르
로망 끌레몽
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은 멤브레인(5, 8)의 밀봉을 테스트 하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 연속적으로, - 대기 기체 상(atmosphere gas phase)의 외부 공간과, 내부면 및 상기 외부 공간을 향하는 외부면을 포함하는 멤브레인(5, 8)을 구비하는 탱크에 누출 검출 장치(54)를 배치하는 단계로서, 상기 멤브레인(5, 8)은 밀봉이 테스트 될 테스트 영역(62)을 가지되, 상기 누출 검출 장치(54)는 검출 후드(55)를 포함하고 본체(100)와 상기 본체(100)에 연결되고 상기 본체(100)와 테스트 영역(62) 사이에 검출 챔버(61)를 형성하도록 된 밀봉부(60)를 포함하되, 상기 밀봉부(60)는 폐쇄된 윤곽을 가지며, 상기 누출 검출 장치(54)는 상기 검출 챔버(61)에 연결된 진공 펌프(57, 84), 상기 검출 챔버(61)에 연결되고 외부 공간의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구(62)를 추가로 포함하는, 누출 검출 장치를 배치하는 단계;- 상기 테스트 영역(62)을 향하는 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 검출 후드(55)를 위치시키는 단계로서, 상기 밀봉부(60)는 테스트 영역(62)의 주변의 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 압착되는, 검출 후드를 위치시키는 단계;- 진공 펌프(57, 84)를 사용하여 상기 검출 챔버(61)를 진공 상태로 두는 단계;- 진공 상태에서 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 측정 기구(62)에 의해 결정하는 단계; 및 - 변수 φt를 기준 임계값 φr과 비교하는 단계;를 포함한다.

Description

멤브레인 밀봉 테스트 방법 및 관련 누출 검출 장치
본 발명은 극저온 유체와 같은 유체의 저장 및/또는 수송을 위한 밀봉 및 단열 멤브레인 탱크 분야에 관한 것이다.
본 발명은 보다 상세하게는 이러한 종류의 탱크 멤브레인의 밀봉을 테스트하는 방법 및 이러한 종류의 방법을 실행하기위한 누출 검출 장치에 관한 것이다.
문서 KR1020100050128은 액화 천연 가스(LNG)를 저장하기위한 밀봉 및 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉성을 테스트하는 방법을 개시한다. 탱크는 다층 구조를 포함하며 외부에서 내부까지 연속적으로 2 차 단열 배리어, 2 차 밀봉 멤브레인, 1 차 단열 배리어 및 탱크에 탑재된 LNG와 접촉하는 1 차 밀봉 멤브레인을 포함한다. 이 방법은 특히 1 차 밀봉 멤브레인의 금속판을 밀봉 할 수 있는 용접 비드를 통해 누출을 검출하는 것을 목표로 한다. 이러한 방법은 헬륨과 같은 추적 가스를 1 차 단열 배리어에 주입한 다음 1 차 밀봉 멤브레인의 용접 비드를 따라 탱크 내부에 추적 가스 분석기가 장착된 검출 장치를 이동하는 단계를 설명한다. 따라서 검출 유닛이 추적 가스의 존재를 검출하면, 1 차 밀봉 멤브레인에 밀봉 결함이 있는 것으로 결론을 내릴 수 있다.
이러한 종류의 방법에서, 추적 가스가 전체적으로 균일한 방식으로 1차 단열 배리어 전체에서 고농도로 확산되지 않으면, 검출 방법이 신뢰할 수 있는 결과를 보장 할 수 없기 때문에, 추적 가스를 1 차 단열 배리어로 주입하는 것이 중요한다. 또한, 추적 가스를 주입하는 작업은 추적 가스의 만족스러운 확산 수준에 도달하기 위해 수행하는 데 상대적으로 시간이 많이 걸린다. 또한, 추적 가스를 주입하는 작업은 1 차 단열 공간에서 만족스러운 농도에 도달하는 데 필요한 추적 가스의 양으로 인해 비용이 많이 든다. 또한 암모니아 가스와 같은 일부 추적 가스는 독성이 있고 위험한다. 마지막으로 테스트의 신뢰성을 높이기 위해, 1 차 단열 배리어와 탱크 내부 사이에 일정한 수준의 밀봉이 보장되는 경우에만 추적 가스를 1 차 단열 배리어로 주입할 수 있다. 따라서 1 차 단열 배리어와 탱크 내부 사이에 밀봉부를 생성하기 위해 1 차 밀봉 멤브레인이 완전히 조립될 때까지 밀봉 테스트를 수행할 수 없다.
더욱이, 검출 유닛은 추적 가스를 흡입하기 위한 흡입 유닛과 추적 가스 검출기로 구성된다. 흡입 유닛은 용접 비드 전체를 따라 캐리지(carriage)에 의해 이동되며, 상기 캐리지는 탱크의 바닥 벽 또는 탱크에 있는 비계(scaffolding) 수준에 위치하며 바닥 벽에 인접한 벽의 용접 비드를 마주 보는 방식으로 흡입 유닛은 캐리지에 고정된다. 그러나 장비가 부피가 크고 바닥 벽의 캐리지에 연결되어야하기 때문에, 이 장비를 사용하여 탱크의 모든 용접 비드의 밀봉을 확인하기가 어렵다. 이러한 장비는 또한 한 번에 용접 비드의 작은 부분만 검증하기 때문에 매우 느리며, 검증할 용접 비드가 변경될 때마다 캐리지에 대한 장비 조립을 수정해야한다.
본 발명의 기초가 되는 사상은 멤브레인의 밀봉을 시험하는 방법 및 그러한 종류의 방법을 신뢰성 있고 간단하며 사용하기 빠른 방법을 실행하기위한 누출 검출 장치를 제안하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 멤브레인의 밀봉을 시험하는 방법을 제공하되, 상기 방법은 연속적으로,
- 대기 기체 상의 외부 공간과, 내부면 및 외부 공간을 향하는 외부면을 포함하는 멤브레인을 포함하는 탱크에 누출 검출 장치를 배치하는 단계로서, 상기 멤브레인은 밀봉이 테스트 될 테스트 영역을 가지되, 상기 누출 검출 장치는 검출 후드를 포함하고 본체와 본체에 연결되고 본체와 테스트 영역 사이에 검출 챔버를 정의하도록 구성된 밀봉부를 포함하되, 상기 밀봉부는 밀폐된 윤곽을 가지며, 상기 누출 검출 장치는 상기 검출 챔버에 연결된 진공 펌프, 상기 검출 챔버에 연결되고 외부 공간의 대기 가스 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구를 추가로 포함하는, 누출 검출 장치를 배치하는 단계;
- 테스트 영역을 향한 멤브레인의 내부면에 대해 검출 후드를 위치시키는 단계로서, 밀봉부는 테스트 영역 주변의 멤브레인의 내부면에 대해 압착되는, 검출 후드를 위치시키는 단계;
- 진공 펌프를 사용하여 상기 검출 챔버를 진공 상태로 두는 단계;
- 진공 상태에서 검출 챔버에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 측정 기구에 의해 결정하는 단계; 및
- 변수 φt를 기준 임계값 φr과 비교하는 단계;를 포함한다.
상세한 설명 및 청구범위의 문장에서, "대기 기체 상"은 건조한 주변 공기의 조성에 가까운, 즉 대략 78 % 질소, 21 % 산소, 0.9 아르곤 및 희가스 및 단열 배리어에 사용되거나 고체 절연 재료에서 나오는 접착제에 의해 방출되기 쉬운 휘발성 유기 화합물을 포함하는 조성을 갖는 기체 상을 의미한다.
즉, 이러한 대기 기체 상은 주변 공기로 구성된다. 예를 들어, 대기 기체 상은 밀봉 멤브레인에 의해 단열 배리어를 닫거나 탱크에 외부 공기를 도입할 때 탱크의 일부 주변 공기로 구성된다.
즉, 검출 후드가 멤브레인에 대해 배치되고 검출 챔버가 진공 상태에 놓이기 전에 또는 검출 챔버가 진공 상태에 있는 동안에도 어떠한 추적 가스도 외부 공간으로 주입되지 않는다. 이런 종류의 밀봉 테스트 방법은 사용하기 더 간단하고 비용이 적게 든다.
더욱이, 추적 가스를 사용하지 않고, 이 방법은 탱크의 외부 공간과 내부 사이에 일정한 수준의 밀봉이 보장되지 않고 사용될 수 있다. 밀봉 테스트 방법은 멤브레인 조립이 완료되기 전에 실행될 수 있다. 또한, 밀봉 테스트 방법은 예를 들어 멤브레인의 제 2 시리즈의 플레이트를 서로 조립 및 용접하기 전 및/또는 조립/용접하는 동안 서로 용접된 제 1 시리즈의 플레이트를 포함하는 멤브레인의 테스트 영역에서 실행될 수 있다.
마지막으로, 이러한 종류의 검출 장치는 조작 및 이동이 용이하여 멤브레인 내의 모든 용접 비드를 더 빠르게 테스트 할 수 있다.
다른 유리한 실시예에 따르면, 이러한 종류의 멤브레인 밀봉 테스트 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 챔버가 진공하에 위치할 때, 외부 공간은 대기 기체 상에 있다.
일 실시예에 따르면, 탱크는 밀봉된 단열 탱크이고 외부 공간은 고체 단열 재료를 포함하는 단열 배리어다.
일 실시예에 따르면, 변수 φt를 결정하기 위해, 측정 기구는 5 초 이하 및 유리하게는 1 초 미만의 시간 Tm 동안(즉, 준-즉시 시간 경과에서) 기체 상(gas phase)을 분석한다.
일 실시예에 따르면, 테스트 기체는 질소, 산소 및 아르곤 중에서 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 테스트 기체는 수증기, 이산화탄소, 네온, 크립톤 또는 공기의 다른 성분으로부터 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 테스트 기체는 2 개의 고체 절연 재료를 서로 접착하는데 사용되는 접착제에 의해 방출되는 휘발성 유기 화합물 또는 고체 절연 재료 중 하나를 형성하는 절연 폼을 탈기(de-gassing)하여 방출되는 휘발성 유기 화합물로부터 선택된다.
언급된 가스들의 조합을 검출하는 것 또한 고려될 수 있는데, 보다 구체적으로는 복수의 이들 가스, 또는 심지어 밀봉이 테스트되는 영역 아래 또는 뒤의 환경에 존재하는 이러한 모든 가스에 대한 양이 증가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음을 포함하는 기준 임계값 φr을 설정하는 단계를 포함한다:
- 검출 챔버가 밀봉된 상기 기준 영역을 향하여 배치되는 방식으로 멤브레인의 밀봉된 기준 영역에서 멤브레인의 내부면에 대해 검출 후드를 위치시키는 단계;
- 진공 펌프를 사용하여 검출 챔버를 진공 상태로 만드는 단계; 및
- 진공 상태에서 검출 챔버의 테스트 기체(가스 유동)의 양을 나타내는 기준 임계값 φr을 측정 기구를 통해 결정하는 단계.
기준 임계값 φr은 검출 후드를 멤브레인의 기준 영역에 배치함으로써 반드시 결정되는 것은 아니며, 진공 펌프에 의해 생성/발생된 (부분적) 진공에 도달하는 순간 테스트 영역에서 직접 설정될 수 있다. 즉, 이 경우, 테스트 영역 레벨에서의 누출은 측정 기구에서 측정한 가스의 양으로 표시된다.
따라서 기준 임계값 φr은 누출이 없는 경우 검출 챔버에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타낸다. 이러한 기준 임계값 φr은 물론 검출 챔버에서 생성되거나 형성된 진공 레벨의 함수이다. 즉, 이러한 기준 임계값 φr은 요구/획득된 (부분적) 진공에 연계된 변수이다.
일 실시예에 따르면, 측정기구는 질량 분석계(mass spectrometer)이다.
일 실시예에 따르면, 질량 분석계는 잔류 가스 분석기 유형이다.
일 실시예에 따르면, 진공 펌프, 검출 챔버 및 측정 기구는 검출 챔버에 연결된 제 1 채널, 진공 펌프에 연결된 제 2 채널 및 상기 측정 기구에 연결된 제 3 채널을 포함하는 진공 회로에 의해 서로 연결되되, 상기 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널은 서로 연결되며, 상기 검출 챔버는 상기 제 1 채널 및 제 2 채널을 통해 진공 상태에 놓이게 되며, 제 3 채널에는 검출 챔버를 진공 상태에 놓이게 하는 단계 후에 열리는 계량 밸브가 장착되어, 검출 챔버에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 결정하게 된다.
상기 계량 밸브로 인하여, 측정 기구의 작동 범위와 호환되는 상당한 진공을 측정기의 입력에서 얻을 수 있으며, 검출 챔버의 압력 레벨은 측정 기구의 작동 범위보다 높다.
일 실시예에 따르면, 상기 검출 챔버는 임계값 Ps에 도달할 때까지 진공하에 놓인다.
일 실시예에 따르면, 임계값 Ps는 10 내지 1000 Pa (경계 포함), 예를 들어 25 내지 70 Pa 절대 값의 범위로 된다.
일 실시예에 따르면, 적어도 임계값 Ps에 도달하자마자, 변수 φt의 결정 동안, 테스트 기체와 다른 중성 기체가 밀봉 주위에 주입된다.
일 실시예에 따르면, 누출 검출 장치는 본체에 연결되고 상기 밀봉부와 추가 밀봉부 사이에 중간 공간을 정의하는 방식으로 밀봉부 외부에 배치된 추가 제 2 밀봉부를 더 포함하되, 추가 밀봉부는 밀봉을 둘러싸고 밀봉 주위의 멤브레인의 내부면에 대해 가압되도록 된 추가 밀봉 립을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 적어도 임계값 Ps에 도달하자마자, 변수 φt를 결정하는 동안, 테스트 기체와 다른 중성 기체가 중간 공간으로 주입된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉부는 검출 챔버가 진공 상태에 있을 때 멤브레인의 내부면에 대해 가압되는 주변 밀봉 립을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 측정 기구는 단열 배리어의 대기 가스 상에 존재하는 복수의 테스트 기체의 존재를 검출하도록 구성되며, 각 테스트 기체에 대해, 진공 상태에서 검출 챔버에서 상기 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt가 결정되고, 상기 변수 φt는 각각의 기준 임계값 φr과 비교된다.
일 실시예에 따르면, 상기 누출 검출 장치는 본체가 테스트 영역을 향하여 배치될 때, 상기 멤브레인을 향하여 배향된 압력을 밀봉 립의 일부에 가하도록 된 적어도 하나의 압력 요소를 포함하는 기계적인 압력 수단을 포함하되, 상기 검출 챔버를 진공하에 놓이게 하기 전에, 밀봉 멤브레인에 대하여 밀봉 립을 가압하기 위하여 기계적인 압력 수단에 의해 밀봉 립에 대하여 압력이 가해진다. 따라서 기계적 압력 수단은 검출 후드에 의한 가능한 누출의 검출을 신뢰할 수 있게 하기 위해, 특히 밀봉 멤브레인으로부터 밀봉이 분리될 위험이 있는 하나 이상의 부분에 밀봉 립이 가압될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 기계적 압력 수단은 본체에 의해 지지된다.
일 실시예에 따르면, 검출 챔버에 탑재된 기체 상(gas phase)은 변수 φt를 결정하기 위해 측정 기구로 전달된다.
일 실시예에 따르면, φt> φr + Δ 인 경우, 테스트 영역이 밀봉되지 않는 것으로 결정된다.
일 실시예에 따르면, Δ는 절대적 또는 상대적 측정 불확실성을 나타내는 상수 또는 변수값이다.
일 실시예에 따르면, 테스트 영역은 서로 용접되는 제 1 시리즈의 멤브레인 플레이트를 포함하고, 밀봉 테스트 방법은 멤브레인의 제 2 시리즈 플레이트가 서로 용접되기 전 또는 용접되는 동안 멤브레인을 밀봉하도록 실행된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 대기 기체 상에서 외부 공간을 포함하는 탱크 및 내부면 및 외부 공간을 향하는 외부면을 포함하는 멤브레인의 밀봉을 테스트하기 위한 누출 검출 장치를 제공하되, 상기 멤브레인은 밀봉이 테스트될 테스트 영역을 가지며, 상기 누출 검출 장치는 테스트 영역을 향하여 배치되도록 된 검출 후드를 포함하고 본체와 본체에 연결되고 본체와 테스트 영역 사이의 검출 챔버를 정의하도록 된 밀봉부를 가지며, 상기 밀봉부는 테스트 영역 주변의 멤브레인 내부면에 대해 눌러지는 닫힌 윤곽을 가지며, 상기 누출 검출 장치는 검출 챔버에 연결된 진공 펌프 및 상기 검출 챔버에 연결되고 단열 배리어의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구를 추가로 포함한다.
다른 유리한 실시예에 따르면, 멤브레인에서 누출을 검출하기 위한 이러한 종류의 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 밀봉부는 멤브레인의 내부면에 대해 가압되도록 된 주변 밀봉 립을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 측정 기구는 질소, 산소, 이산화탄소, 아르곤 및 상기 단열 배리어에 사용되며 또는 고체의 단열 물질로부터 나오는 접착제에 의해 발산되기 쉬운 휘발성 물질에서 선택되는 단열 배리어의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 측정 기구는 질량 분석계이다.
일 실시예에 따르면, 상기 누출 검출 장치는 본체에 연결되고 상기 밀봉부와 추가 밀봉부 사이에 중간 공간을 정의하는 방식으로 밀봉부 외부에 배치된 추가 밀봉부를 포함하고, 상기 추가 밀봉부는 바람직하게는 밀봉부를 둘러싸고 밀봉부의 밀봉 립 주위의 멤브레인의 내부면에 대해 가압되도록 된 추가 밀봉 립을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 누출 검출 장치는 중성 기체를 중간 공간에 주입할 수 있게 하는 방식으로 중간 공간에 연결되는 테스트 기체와 다른 중성 기체를 저장하는 저장소를 추가로 포함한다.
일 실시예에 따르면, 중성 기체는 예를 들어 헬륨이다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 본체가 테스트 영역을 향하여 배치될 때 밀봉 립의 일부에 멤브레인을 향한 압력을 가하도록 구성된 적어도 하나의 압력 요소를 포함하는 기계적 압력 수단을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 압력 요소는 탄성 변형에 의해 밀봉 립의 부분에 압력을 가하는 탄성 변형 가능한 요소이다. 따라서 압력 요소의 탄성은 탄성 변형시 밀봉 립에 밀봉 멤브레인의 방향으로 복귀력을 가하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 압력 요소는 주변 밀봉 립의 윤곽에 수직으로 배향된다.
일 실시예에 따르면, 상기 기계적 압력 수단은 밀봉 립의 복수의 부분에 압력을 가하도록 구성된 복수의 압력 요소를 포함하고, 상기 부분은 길이 방향으로 밀봉 립의 두 단부에 위치한다. 따라서, 상기 기계적 압력 수단은 검출 장치가 파형부를 포함하는 멤브레인 상에서 가압될 때, 상기 밀봉부의 립 및 파형부 베이스 영역의 단부에서 밀봉부 상의 측면에서 밀봉부가 분리될 위험이 있는 서로 다른 영역에 압력을 가하게 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 립은 멤브레인의 주름에 대응하는 형상을 갖는 적어도 하나의 노치를 포함하며, 상기 노치는 주름에 걸쳐 지도록 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멤브레인은 용접 비드에 의해 서로 연결된 적어도 2 개의 금속판을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 멤브레인의 테스트 영역은 용접 비드의 일부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 주변 밀봉 립은 검출 후드의 외부를 향해 만곡되고, 검출 챔버가 진공 상태에 있을 때 멤브레인에 대해 구부러지고 가압되도록 된다.
일 실시예에 따르면, 용접 비드의 일부는 멤브레인의 적어도 하나의 주름에 의해 교차된다.
일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 립은 상기 적어도 하나의 주름의 기하학적 구조에 적응하도록 일치(conform)된다.
일 실시예에 따르면, 용접 비드의 일부는 멤브레인의 적어도 2 개의 나란한 주름, 예를 들어 3 개의 주름에 의해 교차되고, 밀봉 립은 상기 주름의 기하학적 구조에 적응하도록 일치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 립은 탱크의 내부를 향해 돌출하는 멤브레인의 주름에 대응하는 형상을 갖는 적어도 2 개의 노치를 포함하고, 상기 노치는 상기 주름에 걸치도록 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 기계적 압력 수단에 의해 가압된 밀봉 립의 부분은 노치의 베이스에 위치된다. 따라서, 기계적 압력 수단은 노치의 기울기 변화로 인해 밀봉부가 분리될 위험이 있는 영역에 압력을 가한다. 일 실시예에 따르면, 기계적 압력 수단은 노치 또는 노치들의 베이스에 위치한 밀봉 립의 복수의 부분에 압력을 가하도록 된 복수의 압력 요소를 포함한다. 따라서 기계적 압력 수단은 밀봉부가 분리될 위험이 있는 다른 영역, 즉 노치 노치들의 베이스에 압력을 가한다.
일 실시예에 따르면, 상기 압력 요소는 그 단부 중 하나에서 밀봉 립과 접촉하는 슈를 포함하는 곡선 블레이드를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 슈는 원통형이고 마주 보는 노치의 베이스에 실질적으로 나란한 방향으로 연장되는 원통축을 갖는다. 따라서 슈는 기계적 압력 수단에 의해 밀봉 립의 일부에 균일한 압력을 가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검출 후드는 장형의 형상을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 립은 쇼어 A 경도가 20 내지 50 (경계값 포함)인 엘라스토머 재료로 제조된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉부의 엘라스토머 재료는 폴리 우레탄 엘라스토머, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무, 실리콘, 니트릴 및 Viton®으로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 진공 펌프, 검출 챔버 및 측정 기구는 검출 챔버에 연결된 제 1 채널, 진공 펌프에 연결된 제 2 채널 및 상기 측정 기구에 연결된 제 3 채널을 포함하는 진공 회로에 의해 서로 연결되되, 제 1 채널, 제 2 채널 및 제 3 채널은 서로 연결되고, 제 3 채널에는 측정 기구의 상류에 배치된 계량 밸브가 장착되어 있다.
본 발명의 기초가 되는 또 다른 아이디어는 매우 낮은 압력에서 작동하는 측정 기구를 사용할 수 있는 누출 검출 장치로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 멤브레인을 포함하는 탱크의 밀봉을 테스트하기위한 누출 검출 장치를 제공하며, 상기 멤브레인은 밀봉이 테스트 될 테스트 영역을 포함하고, 상기 누출 검출 장치는 검출 후드를 포함하되, 상기 검출 후드는 테스트 영역과 마주보고 배치되어 있으며 본체와 상기 본체에 연결되고 본체와 테스트 영역 사이에 검출 챔버를 정의하도록 구성된 밀봉부를 포함하며, 상기 밀봉부는 테스트 영역의 주위에서 멤브레인의 내부면에 대하여 가압되도록 된 폐쇄형 윤곽부를 구비하며, 상기 누출 검출 장치는 상기 검출 채버에 연결된 진공 펌프 및 상기 검출 챔버에 연결되며 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구를 추가로 포함하되, 상기 진공 펌프, 검출 챔버 및 측정 기구는 상기 검출 챔버에 연결된 제 1 채널, 상기 진공 펌프에 연결된 제 2 채널 및 상기 측정 기구에 연결된 제 3 채널을 포함하는 진공 회로에 의해 서로 연결되되, 상기 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널은 서로 연결되며, 상기 제 3 채널은 상기 측정 기구의 상부에 배치된 계량 밸브를 구비한다.
이러한 종류의 누출 검출 장치는 검출 챔버의 압력 수준이 상기 작동 범위보다 높을 동안 측정 기구의 작동 범위와 호환되는 측정 기구의 입력에서 압력을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 종류의 검출 장치는 추적 가스를 사용하지 않는 경우 유리하지만, 상기 방법은 추적 가스를 사용하는 경우에도 동일하게 잘 사용될 수 있다.
본 발명은 더 잘 이해 될 것이고 다른 목적, 세부 사항, 특징 및 이점은 비-제한적인 예시로만 제공된 본 발명의 복수의 특정 실시예에 대한 다음의 설명 과정에서 더 명확해질 것이다.
도 1은 멤브레인 탱크 벽의 다층 구조의 개략도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 멤브레인의 누출 검출 장치의 개략도이다.
도 3은 제 1 실시예의 변형 예에 따른 멤브레인의 누출 검출 장치의 개략도이다.
도 4는 도 1의 누출 검출 장치의 검출 후드의 II-II면의 단면도이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 밀봉부의 사시도이다.
도 6은 검출 후드에 기계적 압력 수단이 장착된 누출 검출 장치의 변형의 개략도이다.
도 7은 검출 챔버가 진공 상태에 놓이기 전의 도 6에서 검출 후드의 단면의 개략도이다.
도 8은 도 6의 검출 챔버를 진공 상태로 한 후의 검출 후드의 단면 모식도이다.
도 9는 멤브레인의 인접한 두 개의 주름진 금속판 사이에 밀봉을 제공하는 용접 비드의 일부를 향하는 검출 후드의 위치를 개략적으로 예시한다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 멤브레인의 누출 검출 장치의 개략도이다.
도 11은 밀봉 결함이 검출되지 않을 때(곡선 a) 및 밀봉 결합이 검출될 때(곡선 b) 측정 기구에 의해 전달되는 검출 후드에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 기준 임계값 φr 및 변수 φt를 나타내는 그래프이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 멤브레인의 누출을 검출하기위한 장치의 개략도이다.
일반적으로, "외부"및 "내부"라는 용어는 탱크의 내부 및 외부를 참조하여 다른 요소에 대한 어느 한 요소의 위치를 정의하는 데 사용된다.
밀봉되고 단열된 멤브레인 탱크의 멤브레인의 밀봉을 테스트하는 방법이 이하에서 설명될 것이다. 예를 들어, 이러한 종류의 멤브레인 탱크는 Mark III ® 유형의 탱크와 관련된 특허 출원 FR2691520에 특히 설명되어 있다.
멤브레인 탱크는 도 1에 도시된 바와 같이 다층 구조를 갖는 복수의 벽을 갖는다. 각 벽(1)은, 탱크의 외부에서 내부까지, 지지 구조체(4)에 고정된 제 2 단열 패널(3)을 포함하는 2차 단열 밸어(2), 상기 2 차 단열 배리어(2)에 대하여 놓여진 2차 멤브레인(5), 상기 2차 멤브레인(2)에 대하여 놓여지며 상기 지지 구조체(4) 또는 2차 단열 패널(3)에 고정된 1차 단열 패널(7)을 포함하는 1차 단열 배리어(6), 및 상기 1차 단열 배리어(6)에 놓이며 탱크에 탑재된 액화 가스와 접촉하게 되는 1차 멤브레인(8)을 구비한다.
이러한 종류의 멤브레인 탱크가 작동되고 2 차 단열 배리어(2) 및 1 차 단열 배리어(6)에 추적 가스를 주입하기 전에, 상기 2 차 단열 배리어(2) 및 상기 1 차 단열 배리어(6)에 존재하는 기체 상은 대기 기체 상인데, 주변 공기의 조성을 가진다.
일 실시예에 따르면, 상기 기체 상은 또한 단열 배리어에 사용되는 하나 이상의 접착제에 의해 방출되는 휘발성 유기 화합물을 포함하는데, 예를 들어, 단열 패널을 제조하는 데 사용되는 절연 재료를 서로 접착하거나, 단열 배리어의 다른 요소로부터 나오거나, 예를 들어, 단열 패널의 단열 폼의 탈기에서 나오는 물질을 포함한다.
1 차 멤브레인(8) 및/또는 2 차 멤브레인(5)은 서로 용접되는 복수의 금속판을 포함한다. 이하에서 설명될 누출 테스트 방법은 보다 구체적으로 1 차 멤브레인(8) 및/또는 2 차 멤브레인(5)에서 금속판을 서로 연결하기위한 용접 비드의 밀봉을 테스트하는 것을 목표로 한다. 일 실시예에 따르면, 테스트될 멤브레인(5, 8)은 탱크에 저장된 유체에 의해 생성되는 열적 및 기계적 부하에 의해 변형될 수 있는 주름을 포함한다. 이를 위해 각 금속판에는 두 개의 일련의 상호 수직 주름이 포함된다.
도 2를 참조하면, 멤브레인(5, 8)의 밀봉을 테스트하는 것을 목표로 하는 누출 검출 장치(54)가 도시된다.
누출 검출 장치(54)는 테스트될 용접 비드 부분을 향하는 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 배치되도록 된 검출 후드(55)를 포함한다.
상기 검출 후드(55)는 예를 들어 1m 정도의 장형 형상 및 0.5 내지 5m의 길이를 갖는다. 상기 검출 후드(55)는 유리하게는 하나의 동일한 테스트 동안 더 큰 영역의 밀봉을 확인하기 위해 가능한 한 길게 형성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 검출 후드(55)는 본체(100)(여기서는 강성의 본체임), 및 테스트될 용접 비드(62)의 일부를 향하도록 배치된 밀봉된 검출 챔버(61)를 테스트될 멤브레인(5, 8)으로써 정의하도록 배치되고 서로 고정된 가요성의 밀봉부(60)를 포함한다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 누출 검출 장치(54)는 검출 챔버(61)에 연결된 측정 기구(56) 및 상기 측정 기구(56)와 연관된 진공 펌프(57)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 상기 진공 펌프(57)는 한편으로는 검출 챔버(61)가 진공 상태에 놓이도록 하는 방식으로 검출 후드(55)의 검출 챔버(61)에 연결되고 다른 한편으로는 검출 챔버(61)에 탑재된 가스를 측정 기구(56)에 운반하는 방식으로 측정 기구에(56) 연결된다.
진공 펌프(57)는 바람직하게는 가요성인 파이프(58)를 통해 검출 후드(55)에 연결된다. 파이프(58)는 본체(100)에 형성된 채널에 연결되어 검출 챔버(61)로 배출된다.
도 3에 도시된 다른 실시예에서, 상기 누출 검출 장치는 밸브(85)를 통해 파이프(58)에 연결되고 유리하게는 측정 기구(56)와 관련된 진공 펌프(57)의 전력보다 더 높은 전력을 갖는 제 2 진공 펌프(84)를 포함한다. 이 경우, 제 2 진공 펌프(84)는 검출 챔버(61)를 진공 상태에 두고, 진공 펌프(57)는 검출 챔버(61)가 먼저 진공 상태에 놓인 후에 검출 챔버에 탑재된 가스를 측정 기구(56)로 이송한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 본체(100)는 강성 코어(59)를 포함한다. 밀봉부(60)는 강성 코어(59)의 형상을 둘러싸는 외피(63) 및 외피(63)를 아래쪽으로 연장하는 주변 밀봉 립(64)을 포함한다. 상기 외피(63)는 강성 코어(59)의 상부 표면을 덮는 바닥(83) 및 강성 코어(59)의 주변을 지지하는 주변 벽(74)을 갖는다. 상기 바닥(83)은 밀봉된 상태로 진공 펌프(57)에 연결된 파이프(58)에 연결된 적어도 하나의 구멍(미도시)을 포함한다. 강성 코어(59)는 그 하부 표면(80)에 강성 코어(59)의 모든 길이에 걸쳐 리세스(79)를 포함한다. 상기 리세스(79)는, 검출 챔버(61)를 진공 상태로 놓는 동안, 밀봉 립(64)의 변형으로 인해, 강성 코어(59)가 멤브레인(5, 8)을 향하여 하향 이동함에도 불구하고, 테스트 영역(62)이 항상 검출 챔버(61)와 유체 접촉하고 있음을 확인한다. 또한, 외피(63)의 바닥에 형성된 구멍을 향하여 배출하며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(57, 84) 및 측정 기구(56)으로 유도되는 파이프(58)와 검출 챔버(61)가 통하게 하는 파이프(58)의 레벨에서 통과하는 평면에만 존재하기 때문에 도 2에는 도시하지 않은 채널을 포함한다.
상기 밀봉 립(64)은 검출 후드(55)의 외부를 향해 만곡되어 있으므로, 검출 챔버(61)가 진공 상태에 있을 때, 멤브레인(5, 8)에 대해 구부러지고 압착되도록 구성된다. 즉, 밀봉 립(64)은 L 자 형상의 단면을 갖는다.
외부를 향해 만곡된 밀봉 립(64)의 부분은 15 내지 40mm 정도의 폭을 갖는다. 상기 밀봉 립(64)은 테스트 될 용접 비드를 따라 멤브레인(5, 8)의 기하학적 구조에 적응하도록 맞춰진다. 또한, 도 5에서, 밀봉 립(64)은 검출 후드(55)가 테스트될 용접 비드의 부분에 대해 제 위치에 있을 때 걸쳐지도록 된 멤브레인(5, 8)의 주름에 대응하는 형상을 갖는 노치(65)를 포함한다.
상기 밀봉부(60)는 유리하게는 20 내지 50을 포함하는 쇼어 A 경도를 갖는 엘라스토머 재료로 제조된다. 밀봉부(60)는 예를 들어 엘라스토머 폴리 우레탄, EPDM 고무, 실리콘, 니트릴 또는 Viton®으로 만들어진다.
도 6, 도 7 및 도 8은 다른 실시예에 따른 검출 후드(55)를 나타낸다. 도 6 내지 도 8의 검출 후드(55)는 도 4 및 도 5의 검출 후드(55)와 유사한 디자인이지만, 특히 주변 밀봉 립(64)을 시험 할 멤브레인에 대해 가압하도록 구성된 기계적 압력 수단(66)을 포함한다는 점에서 다르다. 상기 검출 후드(55)는 길이 방향으로 연장되는 본체(100), 상기 본체(100)에 고정된 가요성 밀봉부(60), 및 밀봉부(60) 상의 멤브레인(5, 8)을 향해 압력을 가하도록 구성된 본체(100)에 설치된 기계식 압력 수단(66)을 포함한다. 강성 코어(59)는 강성 코어(59)의 상면(81)에 하부 표면(80)을 연결하기위한 채널(82)을 포함한다. 상기 채널(82)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 파이프(58)에 연결되도록 된 가스 배출 커넥터(78)와 검출 챔버(61) 간에 연통하게 진공 펌프 또는 펌프(57, 84) 및 측정 기구(56)으로 이어지게 된다.
밀봉부(60)는 고정 수단(110)에 의해 강성 코어(59)에 고정된 외피(63)를 포함하며, 예를 들어 강성 코어(59) 및 밀봉부(60)의 전체 원주를 둘러싸고 강성 코어(59) 및 밀봉부(60)를 스크류와 같은 고정 수단에 의해 밀봉하는 방식으로 서로 고정하는 원주로 구성된다.
상기 기계적 압력 수단(66)은 본체 위에서 본체(100)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 본체(100)에 고정되는 지지 요소(73)를 포함한다. 핸들(76)은 지지 요소(73)의 2 개의 종 방향 단부에 고정되어, 작업자에 의해 검출 후드(55)의 조작이 가능하게 되고 작업자에 의해 가해진 힘에 의해 기계적 압력 수단(66)의 작동을 가능하게 하는 방식으로 된다.
상기 기계적 압력 수단(66)은 여기서 곡선 블레이드(72)의 형태를 취하는 복수의 압력 요소로 구성된다. 상기 곡선 블레이드(72)는 밀봉 립(64) 위에 분포되고 고정 수단(77)에 의해 요소 지지부(73)에 고정된다. 만곡된 블레이드(72)는 탄성적으로 변형될 수 있으므로, 변형될 때, 밀봉 립(64)에 탄성력을 가하여 멤브레인(5, 8)에 대해 가압하도록 한다. 검출 챔버(61)의 밀봉을 신뢰할 수 있게 하려면, 분리 위험이 가장 높은 영역에서 밀봉 립(64)을 누르는 것이 필요하다. 이것이 만곡된 블레이드(72)가 밀봉 립(64), 특히 밀봉 립(64)의 노치(65)의 베이스 및 주변 밀봉 립(64)상의 검출 후드(55)의 종방향 단부에 지지되는 단부를 갖는 이유이다.
곡면 블레이드(72) 중 일부는 일단부에서 지지 요소(73)에 고정되고 타단부는 밀봉 립(64)에 배치된다. 이들 블레이드(72)는 특히 검출 후드(55)의 단부에 배치된다. 다른 곡선 블레이드(72)는 지지 요소(73)에 중앙에서 고정되는 부분을 위한 것이며, 이들의 두 단부는 두 개의 서로 다른 영역에 압력을 가하기 위해 밀봉 립(64)에 배치되며, 이러한 곡선 블레이드(72)는 특히 두 개의 노치(65) 사이에 배치된다.
곡선 블레이드(72)는 밀봉 립(64)과 접촉하는 각각의 단부에서 밀봉 립(64)의 완전성을 저하시킬 수 있는 분쇄 현상을 제한하기위한 슈(75: shoe)를 갖는다. 이를 위해 슈(75)는 곡선 블레이드(72)의 단면보다 더 큰 단면을 가지는 베어링 영역을 갖는다. 또한, 슈(75)의 베어링 표면은 유리하게는 축이 노치(64)의 베이스에 실질적으로 나란한 방향으로 연장되는 축의 원통형 형상이다. 또한, 슈(75)의 길이는 슈(75)가 연장되는 방향으로 본체(100)로부터 돌출된 밀봉 립(64)의 부분의 치수와 실질적으로 동일하다. 따라서 슈(75)는 기계적 압력 수단(66)이 균일한 방식으로 밀봉 립(64)에 압력을 가할 수 있게 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(57 또는 84)가 활성화 될 때, 검출 후드(54)가 테스트 될 멤브레인(5, 8)에 대해 고정될 수 있게 하는 진공이 검출 챔버(61)에 생성된다. 그 다음, 이러한 진공력은 임의의 잘 정의된 영역에서 멤브레인(5, 8)에 대해 밀봉 립(64)을 가압하는 방식으로 기계적 압력 수단(66)을 활성화시킨다. 특히, 곡선 블레이드(72)는 밀봉 립(64)이 분리될 가능성이 가장 높은 영역, 즉 본체(100)의 종방향 단부 및 노치(65)의 베이스에서 슈(75)를 통해 실링 립(64)에 힘을 전달하도록 장력을 받는다.
후술하는 멤브레인(5, 8)의 밀봉 테스트 방법은 테스트 할 멤브레인(5, 8)을 덮은 단열 멤브레인(2, 6) 내부에 추적 가스를 주입하는 단계를 포함하지 않는다. 또한, 멤브레인(5, 8)의 밀봉 테스트 동안, 목표는 결함이 있는 용접 비드를 통해 검출 챔버(61) 방향으로 상기 단열 배리어(2, 6)에 존재하는 대기 기체 상의 이동을 검출하여 밀봉 결함을 특정하는 것이다.
밀봉 테스트 방법은 밀봉이 시험되어야 하는 멤브레인이 완전히 조립되기 전 또는 후에 실행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 테스트 방법은 용접된 제 1 시리즈의 플레이트를 포함하는 멤브레인의 테스트 영역에 걸쳐 실행되고, 상기 영역에서 상기 밀봉 테스트 이후 또는 이와 동시에, 상기 밀봉 멤브레인의 제 2 시리즈의 플레이트가 서로 조립되고 용접된다.
도 1에 도시된 측정 기구(56)는 테스트될 멤브레인(5, 8)에 의해 덮인 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상에 존재하는 하나 이상의 테스트 기체의 검출 챔버(61)에서의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 구성된다. 상기 테스트 기체는 0.5 % 이상의 농도, 즉 질소, 산소 및 아르곤의 건조 공기에 존재하는 가스로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이것은 측정 기구(56)에 의해 전달되는 측정의 상대적 불확실성을 제한할 수 있게 한다. 대안적 또는 보완적 실시예에 따르면, 상기 테스트 기체는 접착제 또는 단열 배리어의 임의의 다른 성분에 의해 방출되는 휘발성 유기 화합물로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 측정 기구(56)는 질량 분광계, 특히 잔류 가스 분석기이다. 잔류 가스 분석기는 저압 환경에 존재하는 가스의 화학적 조성을 측정하는 질량 분석계다. 잔류 가스 분석기는 분석할 가스 또는 가스들의 분자를 이온화하는 이온화 소스와 질량 대 전하 비율에 따라 생성된 이온을 분리하는 하나 이상의 질량 분석계가 포함한다. 잔류 가스 분석기에는 각 질량 대 전하 비율에 대해 생성된 해당 전류를 측정하는 이온 검출 시스템이 추가로 포함되어, 분석된 각 가스의 분자 수를 추론 할 수 있다.
용접 비드의 밀봉 결함을 검출하는 절차는 다음과 같다.
제 1 시간에서, 상기 방법은 하나 이상의 기준 임계값 φr을 설정하는 단계를 포함한다. 이 단계 동안, 상기 검출 후드(55)는 멤브레인(5, 8)의 기준 밀봉 영역, 예를 들어 용접 비드가 없는 영역에서 하나 이상의 작업자에 의해 배치된다.
도 2에서 57 또는 도 3에서 84로 표시된 진공 펌프는 검출 챔버(61)를 진공 상태에 두어 검출 후드(55)가 테스트될 멤브레인(5, 8)에 고정되도록하는 방식으로 시동된다. 검출 챔버(61) 내부의 압력이 압력 임계값 Ps에 도달하자마자, 진공 펌프(57 또는 58)는 정지된다. 압력 임계값 Ps는 유리하게는 10 내지 1000 Pa 절대 값, 예를 들어 25 내지 70 Pa 절대 값이다. 압력에 도달하자마자 또는 그 직후에, 측정 기구(56)와 관련된 진공 펌프(57)는 5초 이하, 바람직하게는 1초 미만인 Tm 시간 동안 검출 챔버(61)에 포함 된 기체 상을 측정 기구(56)로 전달하는 방식으로 시동된다. 상기 측정 기구(56)와 관련된 진공 펌프(57)는 검출 챔버 내부의 압력 설정치 또는 체적 설정치에 따라 제어된다.
그 다음, 측정기구(56)는 검출 후드(55)가 밀봉 결함없이 멤브레인(5, 8)의 영역을 향하게 위치될 때, 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 기준 임계값 φr을 전달한다. 일 실시예에 따르면, 측정기구(56)가 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상에 존재하는 복수의 테스트 상을 검출하도록 구성될 때, 기준 임계값 φr이 각각의 테스트 기체에 대해 측정된다.
그 후, 기준 임계값 또는 임계값들 φr이 설정되거나 설정되었을 때, 검출 후드(55)는 도 9에 도시된 바와 같이 테스트 할 용접 비드(62)의 부분을 향하여 배치되며, 검출 후드(55)는 용접 비드(62)에 대하여 적절하게 중앙에 위치되어, 밀봉 립(64)의 만곡 부분의 2 개의 측면 부분이 용접 비드(62)의 각각의 대향 측면에 배치된다. 이 방법은 기준 임계값 또는 임계값들 φr을 설정하는 것과 관련하여 위에서 설명한 것과 동일하다. 다시 말해서, 검출 챔버(61)는 한편으로는 검출 후드(55)를 테스트 할 멤브레인(5, 8)에 부착하고 다른 한편으로는 용접 비드(62)의 테스트할 부분의 하나 이상의 가능한 결함 영역을 통하여 단열 배리어로부터 대기 기체 상의 이동을 선호하기 위해 진공 상태에 배치된다.
검출 챔버(61) 내부의 압력이 압력 임계값(Ps)에 도달하자마자 또는 측정 기구(56)와 관련된 진공 펌프(57)는 검출 챔버(61)에 탑재된 액체 상을 시간 Tm 동안 측정 기구(56)에 전달하는 방식으로 시동된다. 기준 임계값 φr이 설정된 가스 또는 가스에 대해, 측정 기구(52)는 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 측정한다.
용접 비드(62)의 테스트된 부분에 밀봉 결함이 없는 경우, 측정 기구(52)에 의해 전달되는 변수 φt는 기준 임계값 φr의 값과 실질적으로 동일한 값을 갖는다. 이 상황은 도 11에 표시된 곡선 a에 해당한다.
한편, 용접 비드(62)의 시험 부분이 하나 이상의 밀봉 결함을 포함하는 경우, 테스트 기체의 분자는 밀봉 결함 또는 결함들을 통해 단열 배리어의 기체 상에서 검출 챔버(61)로 이동하게 되는데, 이는 대기압과 같거나 가까운 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상 압력과 검출 챔버(61) 내의 압력 간의 차이 때문이다. 또한 이러한 상황에서, 압력 임계값 Ps에 도달하면, 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체 또는 가스들의 양이 증가한다. 또한, 측정 기구(62)에 의해 측정된 테스트 기체의 양은 검출 챔버(61)가 멤브레인(5, 8)의 기준 밀봉 영역에 배치 될 때 측정된 테스트 기체의 양보다 그 자체가 더 많다. 이러한 상황은 도 11에 도시된 곡선 b에 해당한다.
용접 비드(62)의 테스트 된 부분에서 밀봉 결함의 존재를 결정하기 위해 변수 φt가 기준 임계값 φr과 비교된다.
변수 φt가 φr + Δ보다 작거나 같으면 (여기서 Δ는 절대적 또는 상대적 측정 불확실성을 나타내는 상수 또는 변수 값이며), 용접 비드(62)의 테스트 된 부분에 밀봉 결함이 없다는 결론을 내릴 필요가 있다. 이 경우, 검출 후드(55)는 용접 비드(62)의 인접 부분을 향하여 배치되어, 용접 비드(62)의 밀봉이 전체 길이에 걸쳐 테스트되었음을 보장하기 위해 연속적으로 테스트되는 두 부분 사이의 겹침을 보장한다.
한편, 변수 φt가 φr + Δ보다 크면, 용접 비드(62)의 테스트 부분에 밀봉 결함이 있는 것으로 결론을 내린다. 그런 다음 결함을 수정하기 위해 수정 용접 조치가 적용된다.
복수의 테스트 기체가 사용될 때, 각 테스트 기체의 변수 φt는 상기 테스트 기체의 대응하는 기준 임계값 φr과 비교된다. 이는 밀봉 테스트 중복성을 보장하고 사용된 밀봉 테스트의 신뢰성을 더욱 보장한다.
도 10은 대안적인 실시예에 따른 누출 검출 장치를 개략적으로 나타낸다. 그 대안적인 실시예는 특히 추가 밀봉부(86)를 더 포함한다는 점에서 전술한 실시예와 다르다. 추가 밀봉부(86)는 본체(100) 및/또는 밀봉부(60)에 밀봉 방식으로 고정되고 밀봉부(60)의 외부에 배치되어, 밀봉부(60)와 추가 밀봉부(86) 사이에 중간 공간(87)을 형성하는 방식으로 된다. 추가 밀봉부(86)는 밀봉부(60)의 밀봉 립 주위의 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 가압되도록 된 추가 밀봉 립을 포함한다.
상기 누출 검출 장치(54)는 중간 공간(87)에 밀봉 방식으로 연결된 중성 기체를 저장하기 위한 저장소(88)를 더 포함한다. 중성 기체는 반드시 테스트 기체(들)와 다른 가스이다. 중성 기체를 저장하기 위한 저장소(88)는 밸브 및/또는 펌프에 의해 중간 공간(87)에 연결된다.
전술한 밀봉 테스트 방법이 이러한 종류의 누출 검출 장치(54)와 함께 사용될 때, 적어도 압력 임계값 Ps에 도달하자마자 그리고 측정이 진행되는 기간 동안 중성 기체가 중간 공간(87)으로 주입되되, 이 기간 동안 측정 기구(56)는 기준 임계값 φr 또는 변수 φt를 결정한다. 중성 기체는 또한 유리하게는 검출 챔버(61)를 진공하에 배치하는 동안 및 선택적으로 상기 진공하에 배치하기 전에 주입된다. 따라서, 중간 공간(87)은 밀봉부(60)의 밀봉 성능이 불충분할 경우, 주변 공기가 검출 챔버(61)로 유입되는 것을 방지하거나 제한하는 중성 기체 배리어를 형성한다. 이는 밀봉부(60)가 충분한 밀봉 성능을 생성하지 않더라도 밀봉부 테스트의 신뢰성이 유지될 수 있게 한다.
도시되지 않은 변형 실시예에 따르면, 누출 검출 장치가 밀봉부(60) 주위에 배치된 추가 밀봉부(86)를 포함하지 않지만, 진공하에 검출 챔버(61)를 배치하는 동안, 선택적으로는 진공하에 배치하기 전에 어쨌든 밀봉부(60) 주위에 중성 기체가 주입된다. 하나의 특정 실시예에 따르면, 누출 검출 장치는 중성 기체를 저장하기 위한 저장소에 연결되는 분배 회로를 갖고, 밀봉부(60)와 멤브레인(5, 8)의 테스트 영역(62) 간의 경계면 부근에서 밀봉부(60) 주위에 규칙적으로 배치된 복수의 출구 오리피스를 포함하는 중성 기체 주입 장치를 포함한다.
도 12는 다른 실시예에 따른 누출 검출 장치를 도시한다. 도 3의 실시예에서와 같이, 진공 회로는 서로 연결된 3 개의 채널(89, 90, 91), 즉 검출 챔버(61)에 연결된 제 1 채널(91), 진공 펌프(84)에 연결된 제 2 채널(90), 및 측정 기구(56)에 연결된 제 3 채널(91)을 포함하되, 측정 기구는 자체적으로 펌핑 장치(57)가 장착되어있다. 측정 기구를 장착하는 펌핑 장치(57)는 유리하게는 2 개의 펌프, 즉 메인 펌프와 이를 만드는 터보 분자 펌프를 포함하여 상당한 진공을 유지할 수 있다.
이 실시예에서, 제 3 채널(91)에는 측정 기구(56)의 상류에 배치된 계량 밸브(92)가 장착되어있다. 상기 계량 밸브(92)는 검출 챔버(61)로부터 매우 작은 가스 흐름을 샘플링하여 이를 측정 기구(56)로 보낼 수 있게 한다. 따라서 계량 밸브(92)는 측정 장치(56)의 입구에서 검출 챔버(61)의 압력보다 낮은 압력을 갖는 가스 흐름을 얻을 수 있게 한다.
따라서 이러한 종류의 계량 밸브를 사용함으로써, 검출 챔버(61)의 압력 레벨이 측정 기구(56)의 작동 범위보다 클 때, 측정 기구의 작동 범위에 적합한 상당한 진공을 측정 기구의 입구에서 얻을 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 측정 기구(56)가 잔류 가스 분석기 유형의 질량 분석계인 경우, 이러한 종류의 측정 기구(56)의 작동 압력은 일반적으로 1 X 10-4 mbar 이하이다. 따라서 계량 밸브(92)의 설정은 계량 밸브 하류의 제 3 채널의 압력이 1 X 10-4 mbar 이하가 되도록 제 1 및 제 2 채널(89, 90)의 압력의 함수로 결정된다.
조절 밸브는 유리하게는 5 X 10-6 mbar 내지 1000 mbar.l/s(경계값 포함) 사이의 조절 범위를 갖는다.
또한, 계량 밸브(92)에는 유량 조정 수단의 상류에 배치 된 온/오프 코크가 장착되어 있다. 따라서, 밀봉 테스트 방법이 실행될 때, 검출 챔버의 압력이 임계값에 도달하지 않는 한, 계량 밸브(92)의 콕은 닫힌 상태로 유지되고, 그 시간 Tm 동안 상기 임계값에 도달하면, 개방된다.
본 발명이 복수의 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 어떠한 방식으로 든 이에 제한되지 않으며 설명된 수단의 모든 기술적 등가물 및 조합이 첨부된 청구항에 의해 정의된 범위에 속한다면 이들의 등가물 및 조합을 포함한다는 것이 명백하다.
동사 "포함하다"또는 "구비하다" 및 이의 연결 형태의 사용은 청구 범위에 언급 된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구 범위에서, 괄호 사이의 참조 부호는 청구 범위의 제한으로 해석되어서는 아니된다.
1: 벽 2: 2차 단열 배리어
3:2차 단열 패널 4: 지지 구조체
5: 2차 멤브레인 6: 1차 단열 배리어
7: 1차 단열 패널

Claims (23)

  1. 멤브레인(5, 8)의 밀봉을 테스트 하는 방법에 있어서, 상기 방법은 연속적으로,
    - 대기 기체 상(atmosphere gas phase)의 외부 공간과, 내부면 및 상기 외부 공간을 향하는 외부면을 포함하는 멤브레인(5, 8)을 구비하는 탱크에 누출 검출 장치(54)를 배치하는 단계로서, 상기 멤브레인(5, 8)은 밀봉이 테스트 될 테스트 영역(62)을 가지되, 상기 누출 검출 장치(54)는 검출 후드(55)를 포함하고 본체(100)와 상기 본체(100)에 연결되고 상기 본체(100)와 테스트 영역(62) 사이에 검출 챔버(61)를 형성하도록 된 밀봉부(60)를 포함하되, 상기 밀봉부(60)는 폐쇄된 윤곽을 가지며, 상기 누출 검출 장치(54)는 상기 검출 챔버(61)에 연결된 진공 펌프(57, 84), 상기 검출 챔버(61)에 연결되고 외부 공간의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구(62)를 추가로 포함하는, 누출 검출 장치를 배치하는 단계;
    - 상기 테스트 영역(62)을 향하는 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 검출 후드(55)를 위치시키는 단계로서, 상기 밀봉부(60)는 테스트 영역(62)의 주변의 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 압착되는, 검출 후드를 위치시키는 단계;
    - 진공 펌프(57, 84)를 사용하여 상기 검출 챔버(61)를 진공 상태로 두는 단계;
    - 진공 상태에서 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 측정 기구(62)에 의해 결정하는 단계; 및
    - 변수 φt를 기준 임계값 φr과 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는 밀봉 단열된 탱크이며, 상기 외부 공간은 고체상의 절연 물질을 포함하는 단열 배리어(2, 6)인 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 기체는 질소, 산호 및 아르곤 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 기체는 수증기, 이산화탄소, 네온 및 크립톤 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 기체는 고체상의 2가지의 절연 물질을 접착하는데 사용되는 접착제에 의해 발산되는 휘발성 유기 화합물 또는 고체상의 절연 물질 중 하나를 형성하는 절연 폼을 탈기(de-gassing)하여 발산되는 휘발성 유기 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기준 임계값 φr을 설정하는 단계를 포함하되, 상기 설정하는 단계는,
    - 상기 검출 챔버(61)가 밀봉된 기준 영역을 향하여 배치되는 방식으로 멤브레인(5, 8)의 밀봉된 기준 영역에서 상기 멤브레인의 내부면에 대해 검출 후드(55)를 위치시키는 단계;
    - 진공 펌프(57, 84)를 사용하여 검출 챔버(61)를 진공 상태로 만드는 단계; 및
    - 진공 상태에서 상기 검출 챔버(61)의 테스트 기체의 양을 나타내는 기준 임계값 φr을 측정 기구를 통해 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 기구(62)는 질량 분석계인 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진공 펌프(84), 상기 검출 챔버(61) 및 상기 측정 기구(62)는 검출 챔버(61)에 연결된 제 1 채널(89), 상기 진공 펌프(84)에 연결된 제 2 채널(90) 및 상기 측정 기구(56)에 연결된 제 3 채널(91)을 포함하는 진공 회로에 의해 서로 연결되되, 상기 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널은 서로 연결되며, 상기 검출 챔버(61)는 상기 제 1 채널 및 제 2 채널을 통해 진공 상태에 놓이게 되며, 제 3 채널(91)에는 검출 챔버를 진공 상태에 놓이게 하는 단계 후에 열리는 계량 밸브(92)가 장착되어, 검출 챔버(61)에 존재하는 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt를 결정하게 되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 챔버(61)는 임계값 Ps에 도달할 때까지 진공하에 놓이는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    적어도 임계값 Ps에 도달하자마자, 변수 φt의 결정 동안, 테스트 기체와 다른 중성 기체가 밀봉부(60) 주위에 주입되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 누출 검출 장치(54)는 상기 본체(100)에 연결되고 상기 밀봉부(60)와 추가 밀봉부(86) 사이에 중간 공간(87)을 정의하는 방식으로 밀봉부(60)의 외부에 배치된 추가적인 제 2 밀봉부(86)를 더 포함하되, 상기 추가 밀봉부(86)는 밀봉부(60)를 둘러싸고 밀봉부(60) 주위의 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 가압되도록 된 추가 밀봉 립을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉부(60)는, 상기 검출 챔버가 진공 상태에 있을 때, 상기 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 가압되는 주변 밀봉 립(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 기구(62)는 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상에 존재하는 복수의 테스트 기체의 존재를 검출하도록 되며, 각 테스트 기체에 대해, 진공 상태인 검출 챔버(61)에서 상기 테스트 기체의 양을 나타내는 변수 φt가 상기 측정 기구(62)에 의해 결정되고, 상기 변수 φt는 각각의 기준 임계값 φr과 비교되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 누출 검출 장치(54)는, 상기 본체(100)가 테스트 영역(62)을 향하여 배치될 때, 상기 멤브레인(5, 8)을 향하여 배향된 압력을 밀봉 립(64)의 일부에 가하도록 된 적어도 하나의 압력 요소(72)를 포함하는 기계적인 압력 수단(66)을 포함하되, 상기 검출 챔버를 진공하에 놓이게 하기 전에, 상기 밀봉 멤브레인(5, 8)에 대하여 밀봉 립(64)을 가압하기 위하여 기계적인 압력 수단(66)에 의해 상기 밀봉 립(64)에 대하여 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 챔버(61)에 탑재된 기체 상(gas phase)은 변수 φt를 결정하기 위해 측정 기구(62)로 전달되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Δ는 상기 측정 기구의 절대적인 또는 상대적인 측정 불확실성을 나타내는 상수 또는 변수인데, φt> φr + Δ 이라면, 테스트 영역이 밀봉되지 않는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 영역은 서로 용접되는 멤브레인(5, 8)의 제 1 시리즈의 플레이트를 포함하고, 상기 방법은 멤브레인(5, 8)의 제 2 시리즈의 플레이트가 서로 용접되기 전 또는 용접되는 동안 멤브레인(5, 8)을 밀봉하도록 실행되는 것을 특징으로 하는, 멤브레인의 밀봉을 테스트 하는 방법.
  18. 대기 기체 상에서 고체 상의 절연 물질(3, 7)을 포함하는 단열 배리어(2, 6)와, 내부면 및 상기 단열 배리어(2, 6)를 향하는 외부면을 포함하는 멤브레인(5, 8)을 구비하는 밀봉 및 단열 탱크의 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치(54)에 있어서,
    상기 멤브레인(5, 8)은 밀봉이 테스트될 테스트 영역(62)을 가지며, 상기 누출 검출 장치(54)는 테스트 영역(62)을 향하여 배치되도록 된 검출 후드(55)를 포함하고 본체(100)와 상기 본체(100)에 연결되고 상기 본체(100)와 상기 테스트 영역(62) 사이에 검출 챔버(61)를 형성하도록 된 밀봉부(60)를 가지며, 상기 밀봉부(60)는 테스트 영역(62)의 주변의 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 가압되도록 된 폐쇄 윤곽을 가지며, 상기 누출 검출 장치(54)는 상기 검출 챔버(61)에 연결된 진공 펌프(57, 84) 및 상기 검출 챔버(61)에 연결되고 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 측정 기구(62)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 측정 기구(62)는 질소, 산소, 이산화탄소, 아르곤 및 상기 단열 배리어(2, 6)의 고체상의 절연 물질(3, 7)을 탈기하여 발산되게 되는 휘발성 유기 화합물에서 선택되는 단열 배리어(2, 6)의 대기 기체 상에 존재하는 적어도 하나의 테스트 기체의 양을 나타내는 변수를 측정하도록 된 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 측정 기구(62)는 질량 분석계인 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체(100)에 연결되고 상기 밀봉부(60)와 추가 밀봉부(86) 사이에 중간 공간(87)을 형성하는 방식으로 밀봉부(60)의 외부에 배치된 추가 밀봉부(86)를 포함하고, 상기 추가 밀봉부(86)는 바람직하게는 상기 밀봉부(60)를 둘러싸고 상기 밀봉부(60)의 주위의 상기 멤브레인(5, 8)의 내부면에 대해 가압되도록 된 추가 밀봉 립을 포함하며, 상기 누출 검출 장치(54)는 중성 가스를 상기 중간 공간(87)에 주입할 수 있게 하는 방식으로 상기 중간 공간(87)에 연결되는 테스트 기체와 다른 중성 가스를 저장하는 저장소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체(100)가 테스트 구역(62)을 향하여 배치될 때, 상기 밀봉 립(64)의 일부에 멤브레인(5, 8)을 향하는 압력을 가하도록 된 적어도 하나의 압력 요소(72)를 포함하는 기계적 압력 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌프(84), 상기 검출 챔버(61) 및 상기 측정 기구(62)는 상기 검출 챔버(61)에 연결된 제 1 채널(89), 상기 진공 펌프(84)에 연결된 제 2 채널(90) 및 상기 측정 기구(62)에 연결된 제 3 채널(91)을 포함하는 진공 회로에 의해 서로 연결되되, 상기 제 1 채널, 제 2 채널 및 제 3 채널은 서로 연결되고, 상기 제 3 채널에는 상기 측정 기구(62)의 상류에 배치된 계량 밸브(92)가 장착되는 것을 특징으로 하는, 밀봉을 테스트 하는 누출 검출 장치.

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