KR20230124094A - 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구 - Google Patents

유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구 Download PDF

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KR20230124094A
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토모아키 우메무라
슌타로 운노
šœ타로 운노
켄타로 오쿠무라
츠토무 카와이
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
티비 글로벌 테크놀러지스 엘티디.
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Abstract

한 쌍의 커플러의 각각은 진공 이중관 구조의 커플러 본체와, 커플러 본체의 선단의 내측에 설치되고, 하역 유체가 유통하는 개구를 형성하는 밸브 시트와, 커플러 본체 내에 배치되는 밸브체를 포함하고, 밸브체는 커플러들의 분리 시에 스프링의 부세력에 의해 밸브 시트에 맞닿아 개구를 닫고, 커플러들의 연결 시에 상대방의 밸브체로 압압되어 밸브 시트로부터 이격되어 개구를 열도록 구성되어 있으며, 밸브체는, 당해 밸브체가 밸브 시트에 맞닿을 때에 당해 밸브체와 밸브 시트 사이를 씰링하는 씰 부재를 유지하는 유지 부재와, 유지 부재의 선단 측의 표면을 덮는 수지제의 블록과, 블록을 수용하면서 개구를 통해서 돌출하는 금속제의 작동 부재를 포함한다.

Description

유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구{EMERGENCY SEPARATION MECHANISM FOR FLUID HANDLING DEVICE}
본 발명은 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구에 관한 것이다.
항만 등에 설치되는, 저온 유체용 유체 하역 장치(로딩 암)에는, 긴급 이탈 기구가 조립되는 것이 있다. 긴급 이탈 기구는 저온 유체의 수송 선박이 강풍이나 높은 파도 등으로 인해 예상치 못한 동작을 할 때에, 수송선과 육상 저장 설비 사이의 유체 반송 라인에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지하기 위해서, 유체 반송 라인을 선 측과 육지 측으로 분리하여 선 측을 육지 측으로부터 이탈시키는 것이다. 또한, 긴급 이탈 기구는 유체 반송 라인을 선 측과 육지 측으로 분리할 뿐만 아니라, 분리된 유체 반송 라인의 선 측 및 육지 측으로부터 하역 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서, 그들을 폐색한다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 한 쌍의 커플러들이 클램프에 의해 분리 가능하게 연결된 긴급 이탈 기구가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 도 8, 9에 기재된 예에서는, 각각의 커플러가 진공 이중관 구조의 커플러 본체와, 이러한 커플러 본체의 축 방향으로 이동 가능하게 커플러 본체 내에 배치된 밸브체를 포함한다. 밸브체는 커플러들의 분리 시에 커플러 본체의 개구를 닫고, 커플러들의 연결 시에 상대방의 밸브체에 압압(押壓)되어 커플러 본체의 개구를 연다.
일본 특허공개 특개2017-20584호 공보
본 건 출원의 출원인은 본 출원에 앞선 출원(일본 특허출원 제2017-023081호)에서, 특허문헌 1에 개시된 긴급 이탈 기구를 더 개량한 긴급 이탈 기구를 제안하였다. 이러한 긴급 이탈 기구에서는, 커플러 본체의 선단의 내측에 하역 유체가 유통하는 개구를 형성하는 밸브 시트가 설치되고, 또한, 그 개구를 개폐하는 밸브체의 선단 부분이 수지로 구성되어 있다.
밸브체의 선단 부분은 커플러끼리의 분리 시에 개구를 통해 대기 중에 노출된다. 따라서, 밸브체의 선단 부분이 수지로 구성되어 있으면, 하역 유체가 액화 수소와 같이 극히 저온이라도 밸브체의 선단 부분의 주위에서의 산소의 액화를 억제할 수 있다. 한편, 밸브체의 선단 부분의 상면에는 정전기가 대전하기 쉽다.
따라서, 본 발명은 밸브체에서 커플러들의 분리 시에 대기 중에 노출되는 부분의 표면에의 정전기의 대전을 방지할 수 있는 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구는, 한 쌍의 커플러들이 클램프에 의해 분리 가능하게 연결되는, 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구로서, 상기 한 쌍의 커플러의 각각은 진공 이중관 구조의 커플러 본체와, 상기 커플러 본체의 선단의 내측에 설치되고, 하역 유체가 유통하는 개구를 형성하는 밸브 시트와, 상기 커플러 본체의 축 방향으로 이동 가능하게 상기 커플러 본체 내에 배치되는 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 밸브 시트를 향해 부세(付勢)하는 스프링을 포함하고, 상기 밸브체는 상기 커플러들의 분리 시에 상기 스프링의 부세력에 의해 상기 밸브 시트에 맞닿아 상기 개구를 닫고, 상기 커플러들의 연결 시에 상대방의 밸브체로 압압되어 상기 밸브 시트로부터 이격되어 상기 개구를 열도록 구성되어 있으며, 상기 밸브체는, 당해 밸브체가 상기 밸브 시트에 맞닿을 때에 당해 밸브체와 상기 밸브 시트 사이를 씰링하는 씰(seal) 부재를 유지하는 유지 부재와, 상기 유지 부재의 선단 측의 표면을 덮는 수지제의 블록과, 상기 블록을 수용하면서 상기 유지 부재로부터 상기 개구를 통해서 돌출하는 금속제의 작동 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 밸브체의 작동 부재는 커플러들의 분리 시에 개구를 통해서 대기 중에 노출하지만, 작동 부재는 금속제이기 때문에, 작동 부재의 표면에의 정전기의 대전을 방지할 수 있다. 게다가, 작동 부재는 유지 부재의 선단 측의 표면을 덮는 수지제의 블록을 수용하고 있기 때문에, 유지 부재와 작동 부재 사이의 열전달이 억제된다. 따라서, 하역 유체가 액화 수소와 같이 극히 저온이라도, 밸브체의 작동 부재의 주위에서의 산소 액화를 억제할 수 있다.
예를 들어, 상기 작동 부재는 상기 블록을 수용하는 돔부와, 상기 돔부로부터 상기 커플러 본체의 중심선을 따라 연장되는 로드부를 포함하고, 상기 돔부가 복수의 볼트를 사용하여 상기 유지 부재에 고정되어 있어도 좋다.
상기 돔부는 상기 블록을 둘러싸는 둘레벽과, 상기 블록을 사이에 두고 상기 유지 부재와 마주하는 천장벽을 구비하고, 상기 천장벽과 상기 유지 부재 사이에 복수의 슬리브가 개재하고, 이러한 슬리브 내에 상기 복수의 볼트가 각각 삽통(揷通)되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 볼트를 사용하여 체결력을 슬리브에 의해 받을 수 있기 때문에, 작동 부재의 돔부의 둘레벽을 얇게 할 수 있다. 이에 따라서, 유지 부재와 작동 부재 사이의 열전달을 더욱 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 밸브체의 커플러들의 분리 시에 대기 중에 노출되는 부분의 표면에의 정전기의 대전을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구의 단면도이고, 커플러들의 체결 시를 도시한다.
도 2는 커플러들의 분리 시의 일방의 커플러의 단면도이다.
도 3은 도 2의 요부의 확대도이다.
도 4는 변형예의 커플러의 요부의 단면도이다.
도 1 ~ 도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구(1)를 도시한다. 이러한 긴급 이탈 기구(1)는 클램프(12)에 의해 분리 가능하게 연결되는 한 쌍의 커플러(11)를 포함한다. 클램프(12)는 커플러(11)들이 상대 이동하려는 힘이 지나치게 커지면, 커플러(11)들의 연결을 자동적으로 해제하도록 구성되어 있다.
하역 유체는, 예를 들어, 극저온의 액화 수소이다. 그러나, 하역 유체는 LNG 등의 다른 저온 액체라도 좋고, 저온 기체라도 좋다.
각각의 커플러(11)는 진공 이중관 구조의 커플러 본체(2)와, 커플러 본체(2)의 축 방향으로 이동 가능하게 커플러 본체(2) 내에 배치되는 밸브체(4)를 포함한다. 또한, 각각의 커플러(11)는 커플러 본체(2)의 선단의 내측에 설치된 환형의 밸브 시트(3)를 포함한다. 밸브 시트(3)는 하역 유체가 유통하는 개구(30)를 형성한다. 여기서, 이하에서는, 설명의 편의 상, 커플러 본체(2)의 축 방향 중 선단 측을 전방, 그 반대 측인 기단 측을 후방이라고도 한다.
구체적으로, 커플러 본체(2)는 내관(21)과 외관(23)을 포함하고, 이들 사이에 진공 공간이 형성되어 있다. 내관(21)의 선단에는, 반경 방향 외측 방향 및 반경 방향 내측 방향으로 돌출된 플랜지부(22)가 설치되어다. 외관(23)의 선단에는 확경부(24)가 형성되어 있고, 이러한 확경부(24)에 클램프부(12)가 맞물린다. 내관(21)의 플랜지부(22)의 전단과 외관(23)의 확경부(24)의 전단은 환형의 단부판(25)에 의해 접속되어 있다.
밸브 시트(3)는 내관(21)의 플랜지부(22)의 내주면과 겹치는 통 형상부(31)와 플랜지부(22)의 선단면과 겹치는 플랜지부(32)를 포함한다. 통 형상부(31)의 내주면이 상술한 개구(30)를 형성하고 있다. 밸브 시트(3)의 플랜지부(32)는 복수의 볼트(B1)(도 2 참조, 도 1에서는 생략)에 의해 내관(21)의 플랜지부(22)에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 밸브체(4)가 2 개의 압축 코일 스프링(9)에 의해 밸브 시트(3)을 향해 부세되고 있다. 그러나, 스프링(9)의 수는 1 개라도 3 개 이상이라도 좋다. 밸브체(4)의 후방에는, 내관(21)에 환형의 서포트(26)가 설치되어 있고, 이러한 서포트(26)와 밸브체(4) 사이에 스프링(9)이 개재하고 있다.
밸브체(4)는 커플러(11)들의 분리 시에 도 2에 도시된 바와 같이 스프링(9)의 부세력에 의해 밸브 시트(3)에 맞닿아 개구(30)를 닫고, 커플러(11)들의 연결 시에 도 1에 도시된 바와 같이 상대방의 밸브체(4)로 압압되어 밸브 시트(3)로부터 이격되어 개구(30)를 열도록 구성되어 있다. 밸브체(4)는 밸브 시트(3)에 맞닿을 때 개구(30) 내에 끼워진다.
또한, 밸브체(4)에는, 스프링(9)의 전방측 부분을 둘러싸도록 단관(短管)(41)이 장착되어 있다. 도시는 생략하지만, 단관(41)에는, 하역 유체가 통과하는 다수의 관통 구멍이 설치되어 있다. 한편, 내관(21)에서 축 방향으로 서로 떨어진 위치에는, 단관(41)을 가이드하는 2 개의 가이드(27)가 설치되어 있다. 각각의 가이드(27)는 다수의 관통 구멍이 설치되는 둘레 방향으로 연속하는 환상체라도 좋고, 둘레 방향으로 점재(點在)하는 복수의 피스로 구성되어도 좋다.
밸브체(4)는, 더 상세하게는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 1 개의 씰 부재(6)를 유지하는 유지 부재(5)와, 이러한 유지 부재(5)에 장착된 블록(7) 및 작동 부재(8)를 포함한다.
씰 부재(6)는, 밸브체(4)가 밸브 시트(3)에 맞닿을 때에, 밸브체(4)와 밸브 시트(3) 사이를 씰링한다. 본 실시예에서는, 서로 직경이 다른 3 개의 씰 부재(6)가 커플러 본체(2)의 축 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 씰 부재(6)의 직경은 전방에서 후방을 향해 커지게 되어 있다. 따라서, 밸브 시트(3)의 내주면도 후방으로 갈수록 확경하는 계단 형상으로 되어 있다. 그러나, 씰 부재(6)의 수는 1 개 또는 2 개라도 좋다.
유지 부재(5)는 커플러 본체(2)의 축 방향으로 나열된 3 개의 제1 ~ 제3 피스(51 ~ 53)로 분할되어 있다. 가장 후방에 위치하는 제1 피스(51)는 가장 직경이 큰 씰 부재(6)를 유지하고 있다. 제1 피스(51)에는, 밸브 시트(3)과 맞닿는 단차부(54)가 설치되고 있는 것과 동시에, 상술한 단관(41)이 장착되어 있다.
중간에 위치하는 제2 피스(52)는 중앙의 씰 부재(6)를 유지하고 있고, 복수(도 3에서는 그 중 1 개만을 도시)의 볼트(B2)(도 1, 2에서는 생략)에 의해 제1 피스(51)에 고정되어 있다. 가장 전방에 위치한 제3 피스(53)는 가장 직경의 작은 씰 부재(6)를 유지하고 있고, 복수(도 3에서는 그 중 1 개만을 도시)의 볼트(B3)(도 1, 2에서는 생략)에 의해 제1 피스(51)에 고정되어 있다. 제3 피스(53)에는, 작동 부재(8)의 고정용의 복수의 나사 구멍(53a)이 설치되어 있다.
블록(7)은 유지 부재(5)의 선단 측의 표면(씰 부재(6)의 내측에서 전방을 향하는 표면)을 덮고 있다. 블록(7)은 수지로 되어 있다. 블록(7)을 구성하는 수지는 낮은 열전도율을 가지는 것이 바람직하다.
작동 부재(8)는 블록(7)을 수용하면서 유지 부재(5)로부터 개구(30)를 통해서 돌출한다. 작동 부재(8)는 금속으로 되어 있다. 예를 들어, 작동 부재(8)를 구성하는 금속은 구리 합금이다.
더 자세하게는, 작동 부재(8)는 블록(7)을 수용하는 돔부(81)와, 돔부(81)로부터 커플러 본체(2)의 중심선을 따라 연장되는 로드부(84)를 포함한다. 그리고, 돔부(81)가 복수(도 3에서는 그 중 1 개만을 도시)의 볼트(B4)(도 1, 2에서는 생략)를 사용하여 유지 부재(5)에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 볼트(B4)로서 양단에 나사산이 형성된 볼트가 사용되고 있다. 볼트(B4)의 일방의 나사산은 유지 부재(5)의 제3 피스(53)에 설치된 나사 구멍(53a)에 나사 결합되어 있고, 볼트(B4)의 타방의 나사산에는 너트(N)가 나사 결합되어 있다. 즉, 본 실시예에서는, 돔부(81)가 볼트(B4) 및 너트(N)에 의해 유지 부재(5)에 고정되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 돔부(81)는 블록(7)을 둘러싼 둘레벽(82)과, 블록(7)을 끼고 유지 부재(5)와 마주하는 천장벽(83)을 구비한다. 둘레벽(82)은 유지 부재(5)로부터 전방으로 연장도는 스트레이트부와, 스트레이트부의 전단으로부터 축경하는 테이퍼부를 구비한다. 그리고, 테이퍼부의 전단에, 천장벽(83)의 둘레가 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 스트레이트부의 두께가 테이퍼부의 두께의 절반 이하이다.
천장벽(83)과 유지 부재(5) 사이에는 복수의 슬리브(71)가 개재하고 있다. 이러한 슬리브(71)에 복수의 볼트(B4)가 각각 삽통되어 있다. 볼트(B4) 및 슬리브(71)는, 예를 들어, 스테인리스로 되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 긴급 이탈 기구(1)에서는, 밸브체(4)의 작동 부재(8)는 커플러(11)들의 분리 시에 개구(30)를 통해 대기 중에 노출하지만, 작동 부재(8)는 금속이기 때문에, 작동 부재(8)의 표면에의 정전기의 대전을 방지할 수 있다. 게다가, 작동 부재(8)는 유지 부재(5)의 선단 측의 표면을 덮는 수지제의 블록(7)을 수용하고 있기 때문에, 유지 부재(5)와 작동 부재(8) 사이의 열전달이 억제된다. 따라서, 하역 유체가 액화 수소와 같이 극히 저온이라도, 밸브체(4)의 작동 부재(8)의 주위에서의 산소의 액화를 억제할 수 있다. 만일 작동 부재(8)의 표면 상에 액체 산소가 생성되더라도, 블록(7)을 구성하는 발화 가능성이 있는 수지에 그 액체 산소가 직접 접촉하는 것이 방지된다.
(변형예)
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 작동 부재(8)의 돔부(81)의 유지 부재(5)에의 고정에 사용되는 볼트(B4)는 반드시 양단에 나사산이 형성된 볼트일 필요는 없다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 볼트(B4)로서 머리부를 가지는 볼트가 사용되며, 이러한 볼트(B5)에 의해 돔부(81)가 유지 부재(5)에 고정되어도 좋다.
또한, 도 3에 도시된 슬리브(71)가 사용되는 대신에, 도 4에 도시된 바와 같이, 작동 부재(8)의 돔부(81)의 둘레벽(82)이 두꺼운 벽의 스트레이트부를 구비하여도 좋다. 그러나, 상기 실시예와 같이, 슬리브(71)가 사용되면, 볼트(B4)를 사용하여 체결력을 슬리브(71)에 의해 받을 수 있기 때문에, 작동 부재(8)의 돔부(81)의 둘레벽(82)을 얇게 할 수 있다. 이에 따라서, 유지 부재(5)와 작동 부재(8) 사이의 열전달을 더욱 억제할 수 있다.
1: 긴급 이탈 기구
11: 커플러
12: 클램프
2: 커플러 본체
3: 밸브 시트
30: 개구
4: 밸브체
5: 유지 부재
6: 씰 부재
7: 블록
71: 슬리브
8: 작동 부재
81: 돔부
82: 둘레벽
83: 천장벽
84: 로드부
9: 스프링
B1 ~ B4: 볼트

Claims (3)

  1. 한 쌍의 커플러들이 클램프에 의해 분리 가능하게 연결되는, 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구로서,
    상기 한 쌍의 커플러의 각각은 진공 이중관 구조의 커플러 본체와, 상기 커플러 본체의 선단의 내측에 설치되고, 하역 유체가 유통하는 개구를 형성하는 밸브 시트와, 상기 커플러 본체의 축 방향으로 이동 가능하게 상기 커플러 본체 내에 배치되는 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 밸브 시트를 향해 부세하는 스프링을 포함하고,
    상기 밸브체는 상기 커플러들의 분리 시에 상기 스프링의 부세력에 의해 상기 밸브 시트에 맞닿아 상기 개구를 닫고, 상기 커플러들의 연결 시에 상대방의 밸브체로 압압되어 상기 밸브 시트로부터 이격되어 상기 개구를 열도록 구성되어 있으며,
    상기 밸브체는, 당해 밸브체가 상기 밸브 시트에 맞닿을 때에 당해 밸브체와 상기 밸브 시트 사이를 씰링하는 씰 부재를 유지하는 유지 부재와, 상기 유지 부재의 선단 측의 표면을 덮는 수지제의 블록과, 상기 블록을 수용하고 상기 커플러들이 분리된 상태에서 상기 유지 부재로부터 상기 개구를 통해 상기 개구로부터 돌출하여 상기 개구를 폐쇄하는 금속제의 작동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동 부재는 상기 블록을 수용하는 돔부와, 상기 돔부로부터 상기 커플러 본체의 중심선을 따라 연장되는 로드부를 포함하고,
    상기 돔부가 복수의 볼트를 사용하여 상기 유지 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돔부는 상기 블록을 둘러싸는 둘레벽과, 상기 블록을 사이에 두고 상기 유지 부재와 마주하는 천장벽을 구비하고,
    상기 천장벽과 상기 유지 부재 사이에 복수의 슬리브가 개재하고, 이러한 슬리브 내에 상기 복수의 볼트가 각각 삽통되는 것을 특징으로 하는 유체 하역 장치용 긴급 이탈 기구.
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