KR20230164286A - 파열 장치 - Google Patents

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KR20230164286A
KR20230164286A KR1020220063832A KR20220063832A KR20230164286A KR 20230164286 A KR20230164286 A KR 20230164286A KR 1020220063832 A KR1020220063832 A KR 1020220063832A KR 20220063832 A KR20220063832 A KR 20220063832A KR 20230164286 A KR20230164286 A KR 20230164286A
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김윤제
강현수
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

파열 장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 파열 장치는: 중공형의 하우징; 하우징에 장착되고, 하우징 측으로 유동되는 유체에서 오염물질을 필터링하는 필터부; 및 하우징에 장착되고, 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파열 장치{RUPTURING DEVICE}
본 발명은 파열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유수 분리 장치와 압력 용기에서 오일 및 오염물질의 유출을 억제할 수 있는 파열 장치에 관한 것이다.
파열판(rupture disc)는 압력 용기, 배관계, 덕트, 저장소, 원자로(reactor) 등의 설비 또는 장치에 설치되는 것으로, 장치 운전 중의 이상과압 및 과진공 발생시 설정압력 이상에 도달하면 얇은 판이 파열되면서 유체가 분출되도록 하여 장치를 보호하는 설비이다.
파열판은 재질 선정 범위가 넓고, 소형에서 대형까지 제작 크기의 제한이 없다. 이러한 장점으로 파열판은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 파열판은 다양한 환경 조건에서 부식될 수 있고, 장치의 내부 압력이 급격히 상승하게 되면 압력 제어 시스템이 붕괴되는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 현상이 발생하게 되면 대규모 사고로 이어질 수 있을 뿐만 아니라 주위 환경을 오염시킬 수 있다.
즉 유수 분리 장치(Free Water Knock Out, FWKO)와 오염물질 처리장치의 압력 용기 등에서 파열판이 파열되면서 오일 또는 오염물질이 유출되면서 토양 또는 해양 환경 오염을 발생시킬 수 있다.
오염된 주위 환경을 다시 원상 복원하기 위해서는 막대한 노동력과 비용이 투입되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0050306호(2017.05.11 공개, 발명의 명칭: 파열판 및 파열판 결합체)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유수 분리 장치와 압력 용기에서 오일 및 오염물질의 유출을 억제할 수 있는 파열 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 파열 장치는: 중공형의 하우징; 상기 하우징에 장착되고, 상기 하우징 측으로 유동되는 유체에서 오염물질을 필터링하는 필터부; 및 상기 하우징에 장착되고, 상기 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열부를 포함한다.
본 발명에서 상기 필터부는, 상기 하우징의 테두리부에 장착되는 필터프레임부; 상기 필터프레임부에서 상기 하우징의 내측으로 연장 형성되는 필터가이드부; 및 상기 필터가이드부에 장착되고, 상기 하우징 측으로 유동되는 유체에서 오염물질을 필터링하는 메시가 형성되는 거름망부를 포함한다.
본 발명에서 상기 필터가이드부는 상기 필터프레임부에서 상기 거름망부를 향해 경사지게 형성된다.
본 발명에서 상기 필터가이드부는 상기 필터프레임부에서 상기 거름망부를 향해 곡면으로 형성된다.
본 발명에서 상기 필터프레임부는, 상기 하우징의 테두리부에 장착되는 필터프레임몸체부; 및 상기 필터프레임몸체부에서 상기 하우징 측을 향해 돌출 형성되고, 상기 하우징의 내측면과 접하는 필터프레임삽입부를 포함한다.
본 발명에서 상기 필터프레임부는, 상기 필터프레임삽입부의 외측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 씰링부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 필터부는 상기 하우징에 착탈 가능하게 결합된다.
본 발명에서 상기 파열부는, 상기 하우징의 테두리부에 장착되는 파열프레임부; 및 상기 파열프레임부에 형성되고, 상기 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열유도패턴부를 구비하는 파열면부를 포함한다.
본 발명에서 상기 파열유도패턴부는 상기 파열면부에 방사상으로 복수개가 형성된다.
본 발명에서 상기 파열부는, 상기 파열면부에 내부식성 재질로 도포되는 코팅막부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 코팅막부는 상기 하우징 측을 향하는 상기 파열면부의 일면에 도포된다.
본 발명에 따른 파열 장치에 의하면, 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되어 파열부가 파열되는 경우, 필터부에서 오일과 오염물질 등을 포함하고 있는 유체를 필터링하여 외부로 배출되게 함으로써, 주위 환경의 오염을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 필터가이드부가 필터프레임부에서 하우징의 내측으로 경사지거나 곡면으로 형성되어 유체가 거름망부 측으로 포집되게 가이드할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 필터부가 하우징에 착탈 가능하게 결합되어 오염 또는 파손된 필터부의 교체와, 오염물질의 필터링에 적합한 메시를 구비한 필터부의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 파열부에 내부식성 재질로 코팅막부가 도포되어 코팅막을 형성하여 부식성 유체와의 접촉에 의한 파열부의 손상을 방지하여, 하우징의 내부 압력이 설정 기준 미만에서 파열부가 파열되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파열부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타내는 저면 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치에서 파열부가 파열된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 A-A를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 저면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파열부를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타내는 저면 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치에서 파열부가 파열된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 A-A를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치는 하우징(100), 필터부(200), 파열부(300)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치는 압력 용기, 덕트 등의 설비 또는 장치에 설치되며, 장치 운전 중의 이상 과압 또는 과진공 발생시 오염물질(10)을 포함하는 유체를 필터부(200)에서 필터링한 후 파열부(300)를 통해 외부로 배출될 수 있게 한다.
하우징(100)은 중공형으로 형성된다. 하우징(100)의 원통형으로 형성될 수 있다. 하우징(100)은 양단부가 각각 개구되게 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 하우징(100)의 일단부(도 3 기준 하단부)에는 필터부(200)가 장착되고, 하우징(100)의 타단부(도 3 기준 상단부)에는 파열부(300)가 장착된다.
필터부(200)는 하우징(100)의 일단부에 장착되고, 하우징(100) 측으로 유동되는 유체에서 오염물질(10)을 필터링한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치가 유전 등에서 오일과 물을 분리하는 유수 분리 장치(Free Water Knock Out, FWKO) 등에 설치되는 경우, 필터부(200)는 하우징(100) 측으로 유입되는 유체에서 오일, 오염물질(10) 등을 필터링한다.
필터부(200)는 하우징(100)에 착탈 가능하게 결합된다. 필터부(200)가 하우징(100)에 착탈 가능하게 결합되어 오염 또는 파손된 필터부(200)의 교체와, 오일, 오염물질(10) 등의 필터링에 적합한 메시(mesh)를 구비한 필터부(200)의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
필터부(200)는 필터프레임부(210), 필터가이드부(220), 및 거름망부(230)를 포함한다. 필터프레임부(210)는 하우징(100)의 일단부(도 3 기준 하단부) 테두리부에 장착되는 고리형으로 형성된다.
필터프레임부(210)는 필터프레임몸체부(211)와 필터프레임삽입부(213)를 포함한다. 필터프레임몸체부(211)는 하우징(100)의 일단부(도 3 기준 하단부) 테두리부에 장착되는 고리형으로 형성된다.
필터프레임삽입부(213)는 필터프레임몸체부(211)에서 하우징(100) 측을 향해 돌출 형성되고, 하우징(100)의 내측면과 접한다. 필터프레임삽입부(213)는 하우징(100)의 내측면에 압입 결합될 수 있다. 또는 필터프레임삽입부(213)는 하우징(100)에 볼팅, 본딩 등에 의해 결합될 수 있다. 또는 필터프레임삽입부(213)의 외측면과 하우징(100)의 내측면에는 나사산이 형성되어, 필터프레임삽입부(213)가 하우징(100)에 나사 체결될 수 있다.
상술한 구조 등에 의해 필터프레임부(210)의 필터프레임삽입부(213)가 하우징(100)에 착탈 가능하게 결합되어, 오염 또는 파손된 필터부(200)의 교체와, 오일, 오염물질(10) 등의 필터링에 적합한 메시를 구비한 필터부(200)의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 필터프레임부(210)는 씰링부(215)를 더 포함하여 이루어진다. 씰링부(215)는 필터프레임삽입부(213)의 외측면과 하우징(100)의 내측면 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루진다. 씰링부(215)는 탄성 변형 가능한 오링으로 이루어진다.
필터프레임삽입부(213)의 외측면과 하우징(100)의 내측면 사이에 개재된 씰링부(215)에 의해, 유체가 거름망부(230)에서 필터링되지 않고 필터프레임삽입부(213)와 하우징(100)의 틈새로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
필터가이드부(220)는 필터프레임부(210)에서 하우징(100)의 내측으로 연장 형성된다. 필터가이드부(220)는 하우징(100)의 유입되는 유체가 거름망부(230)로 포집되게 가이드한다.
필터가이드부(220)는 필터프레임부(210)에서 거름망부(230)를 향해 경사지게 형성된다. 필터가이드부(220)는 필터프레임부(210)에서 거름망부(230)를 향해 곡면으로 형성된다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 필터가이드부(220)는 필터프레임부(210)에서 거름망부(230)를 향해 하향 경사지거나 곡면으로 형성되어, 하우징(100)의 유입되는 유체가 거름망부(230)로 포집되게 가이드할 수 있다.
거름망부(230)는 필터가이드부(220)의 테두리부에 장착되고, 하우징(100) 측으로 유동되는 유체에서 오일, 오염물질(10) 등을 필터링하는 메시가 형성된다. 거름망부(230)의 메시의 크기는 필터링하는 오일, 오염물질(10)에 따라 설정될 수 있다.
거름망부(230)는 오일, 오염물질(10)을 포함하는 유체에 대해 내부식성이 강한 니켈, 티타튬 등의 금속 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 거름망부(230)가 내부식성이 강한 금속 재질을 포함하여 이루어져, 유체에 의해 거름망부(230)가 부식되는 것을 방지하여 오일, 오염물질(10)이 하우징(100)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
파열부(300)는 하우징(100)의 타단부에 장착되고, 하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열된다. 파열부(300)는 파열프레임부(310)와 파열면부(320)를 포함한다.
파열프레임부(310)는 하우징(100)의 타단부(도 3 기준 상단부) 테두리부에 장착되는 고리형으로 형성된다. 파열프레임부(310)는 하우징(100)에 일체로 형성되거나, 하우징(100)에 용접, 본딩, 볼팅 등에 의해 결합된다.
파열면부(320)는 파열프레임부(310)에 형성되고, 하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열유도패턴부(321)를 구비한다. 파열면부(320)는 평판 또는 볼록하게 형성된다. 파열면부(320)는 하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상이 되면 기타 다른 도움없이 파열유도패턴부(321)를 따라 파열된다.
파열면부(320)는 금속, 그라파이트 단일 물질로 이루어지거나 또는 알루미늄 산화물, 티타늄 카바이드 및 폴리실리콘의 혼합물과 같이 특수한 물질로 이루어질 수도 있다.
파열유도패턴부(321)는 파열면부(320)의 파열이 용이하도록 파열면부(320)에 파편이나 조각이 형성되지 않고 확실하게 파열되어 하우징(100)의 압력을 방출할 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서 파열유도패턴부(321)는 파열면부(320)에 하기에서 설명하는 코팅막부(330)와 서로 반대면에 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면 파열유도패턴부(321)는 파열면부(320)에 방사상으로 복수개가 형성된다. 따라서 하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열면부(320)는 파열면부(320)의 중심을 기준으로 파열유도패턴부(321)를 따라 파열된다. 따라서 파열된 파열면부(320)는 파열프레임부(310)에 부착된 상태를 유지한다(도 6 및 도 7 참조).
파열부(300)는 코팅막부(330)를 더 포함한다. 코팅막부(330)는 파열면부(320)에 내부식성 재질로 도포된다. 코팅막부(330)는 파열면부(320)에 내부식성 재질이 도포되어 코팅막을 형성하므로, 부식성 유체와의 접촉에 의한 파열부(300)의 파열면부(320)의 손상을 방지할 수 있다. 따라서 하우징(100)의 내부 압력이 설정 기준 미만에서 파열부(300)의 파열면부(320)가 파열되는 것을 방지할 수 있다.
코팅막부(330)는 하우징(100) 측을 향하는 파열면부(320)의 일면(도 3 기준 하측면)에 도포된다. 코팅막부(330)는 하우징(100) 측을 향하는 파열면부(320)의 일면(즉 코팅막부(330)가 하우징(100)의 내측을 향하는 면)에 도포되어 코팅막을 형성하여 하우징(100)의 내부를 유동하는 유체에 의해 파열면부(320)가 부식에 의해 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 상대적으로 파열유도패턴부(321)는 파열면부(320)의 타면(도 3 기준 상측면)에 형성된다.
코팅막부(330)는 테프론 재질을 포함하여 이루어진다. 코팅막부(330)는 충분한 내부식성 확보를 위하여 50 ~ 100 ㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치의 작동을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치는 유수 분리 장치, 압력 용기 등에 설치된다. 도 6 및 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 파열 장치가 유수 분리 장치, 압력 용기 등에 적용되는 덕트부(400)에 설치되는 예가 도시되어 있다.
유수 분리 장치, 압력 용기 등에 유동되는 오일, 오염물질(10) 등을 포함하는 유체는 필터부(200)의 필터가이드부(220)를 따라 가이드되어 거름망부(230)로 포집된다.
오일, 오염물질(10)을 포함하는 유체는 거름망부(230)를 지나면서 필터링된다. 즉 오일, 오염물질(10)은 거름망부(230)에서 필터링되고, 나머지 유체는 하우징(100)의 내부로 유동된다.
하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상으로 되면, 파열부(300)의 파열면부(320)는 파열유도패턴부(321)를 따라 파열된다. 파열면부(320)가 파열되어 유체가 외부로 배출될 수 있다. 이 유체는 필터부(200)의 거름망부(230)를 통해 필터링되므로, 외부로 오일 및 오염물질이 유출되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 파열 장치에 의하면, 하우징(100)의 내부 압력이 설정 이상이 되어 파열부(300)가 파열되는 경우, 필터부(200)에서 오일과 오염물질(10) 등을 포함하고 있는 유체를 필터링하여 외부로 배출되게 함으로써, 주위 환경의 오염을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 필터가이드부(220)가 필터프레임부(210)에서 하우징(100)의 내측으로 경사지거나 곡면으로 형성되어 유체가 거름망부(230) 측으로 포집되게 가이드할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 필터부(200)가 하우징(100)에 착탈 가능하게 결합되어 오염 또는 파손된 필터부(200)의 교체와, 오염물질의 필터링에 적합한 메시를 구비한 필터부(200)의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 파열부(300)에 내부식성 재질로 코팅막부(330)가 도포되어 코팅막을 형성하여 부식성 유체와의 접촉에 의한 파열부(300)의 손상을 방지하여, 하우징(100)의 내부 압력이 설정 기준 미만에서 파열부(300)가 파열되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
10: 오염물질
100: 하우징 200: 필터부
210: 필터프레임부 211: 필터프레임몸체부
213: 필터프레임삽입부 215: 씰링부
220: 필터가이드부 230: 거름망부
300: 파열부 310: 파열프레임부
320: 파열면부 321: 파열유도패턴부
330: 코팅막부 400: 덕트부

Claims (11)

  1. 중공형의 하우징;
    상기 하우징에 장착되고, 상기 하우징 측으로 유동되는 유체에서 오염물질을 필터링하는 필터부; 및
    상기 하우징에 장착되고, 상기 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 하우징의 테두리부에 장착되는 필터프레임부;
    상기 필터프레임부에서 상기 하우징의 내측으로 연장 형성되는 필터가이드부; 및
    상기 필터가이드부에 장착되고, 상기 하우징 측으로 유동되는 유체에서 오염물질을 필터링하는 메시가 형성되는 거름망부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터가이드부는 상기 필터프레임부에서 상기 거름망부를 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필터가이드부는 상기 필터프레임부에서 상기 거름망부를 향해 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 필터프레임부는,
    상기 하우징의 테두리부에 장착되는 필터프레임몸체부; 및
    상기 필터프레임몸체부에서 상기 하우징 측을 향해 돌출 형성되고, 상기 하우징의 내측면과 접하는 필터프레임삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터프레임부는,
    상기 필터프레임삽입부의 외측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 하우징에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파열부는,
    상기 하우징의 테두리부에 장착되는 파열프레임부; 및
    상기 파열프레임부에 형성되고, 상기 하우징의 내부 압력이 설정 이상이 되면 파열되는 파열유도패턴부를 구비하는 파열면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파열유도패턴부는 상기 파열면부에 방사상으로 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파열부는,
    상기 파열면부에 내부식성 재질로 도포되는 코팅막부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코팅막부는 상기 하우징 측을 향하는 상기 파열면부의 일면에 도포되는 것을 특징으로 하는 파열 장치.
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