KR920002036B1 - 온도제어 탱크 컨테이너 - Google Patents

온도제어 탱크 컨테이너 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

온도제어 탱크 컨테이너
제1도는 탱크 컨테이너의 개략적인 측면도.
제2도는 제1도의 탱크 컨테이너의 좌측 단부를 좌측에 우측 단부를 우측에 도시한 탱크 컨테이너의 단부도.
제3a및 3b도는 탱크 컨테이너의 다른 실시예의 2개의 단부면들의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 원통형 동체 11,12 : 바닥부
13 : 단부 링 14 : 대각선 브레이스(brace)
15 : 단부 구조물 16 : 하부 종방향 레일
17 : 맨홀(manhole) 18 : 배출 체결구
19 : 충정 연결부 20, 21, 35, 36, 37, 38 : 간막이 웹(web)
23 : 단열 재킷(jacket) 28 : 단열판
31 : 하부구멍 32 : 상부구멍
33 : 간막이 판 34 : 관통 구멍
39 : 제한 웹 40 : 연통통로
본 발명은 온도 제어 탱크 컨테이너(temperature-controlled tank container)에 관한 것이며, 독일연방공화국 특허 제2,917,364호로부터, 프레임 단부 구조물들 사이에 장착되고 또한 원통형 동체 및 2개의 단부 바닥부(end bottom)들로 구성된 탱크를 가지는 온도제어 탱크 컨테이너가 공지되어 있다. 탱크 외면은 단열 재킷(jacket)에 의해 사방에서 둘러싸여 있고, 탱크의 한쪽 단부면상에는 온도제어 매체(medium)를 진입 및 배출시키기 위한 2개의 포트 구멍(port-hole)들이 상하로 배치되어 있다. 간막이 웹(division web)들은 온도제어 매체를 탱크 외면을 따라 강제 유동시키도록 탱크외면과 단열 재킷 사이에 갖추어져 있다.
상기 특허에 있어서는 단열 재킷이 평행 육면체형 컨테이너 프레임(frame)의 평평한 벽면들상에 배치된다는 것이 강조된다. 이들 평평한 벽면들과 원통형 컨테이너 사이에는 큰 삼각 유동 횡단면(large triangular flow cross-section)들이 존재하므로, 온도제어 매체의 많은 부분이 컨테이너 외면과 접촉하지 않고 유동하는 것이 가능하며, 이는 종방향 탱크축에 횡방향으로 배치된지지 벽들내에 형성된 매체용 관통구멍들이 컨테이너 외면으로부터 비교적 먼거리를 두고 마련되므로 더욱 심하다.
또한, 공지된 탱크 컨테이너의 컨테이너 외면과 단열 재킷 사이의 공간은 온도제어 매체가 대체로 탱크의 축방향으로 유동하도록 간막이 웹들에 의해 분할되어 있어서, 층류(laminar flow)가 긴 거리에 걸쳐서 발생할 수 있다. 간막기 웹들의 설치에 의하여, 유동통로(flow path)는 탱크길이의 2 내지 4배 이하로 형성된다. 이와같은 이유들 때문에, 온도제어 매체가 탱크를 냉각하거나 또는 가열하는데 사용되는 정도는 제한된다. 또한, 단열 재킷이 컨테이너 프레임의 평평한 외면들상에 배치되어 있기 때문에, 상당히 많은 양의 단열 및 덮개 재료가 필요하고, 또한 전체 탱크 컨테이너의 자중(tare weight)를 상당히 증가시킨다. 마지막으로, 공지된 탱크 컨테이너는 상자형 컨테이너 프레임워크(box-like container framework)를 필요로 하며, 이것이 없으면, 공지된 설계는 부적당하다.
전술한 독일연방공화국 특허 제2,917,364호 내에는 나선형 간막이 웹들이 온도제어 매체용 유동 채널(flow channel)들을 형성하기 위하여 외측과 내측 동체들 사이의 공간을 분할하도록 마련되는 변형 설계(alternative design)에 대해 간단히 기재되어 있다. 그러나 상기 특허 내에는 입구 포트 구멍으로부터 출구 포트 구멍까지의 폐쇄된 통로를 따라 온도제어 매체의 강제 유동을 달성하는데 필요한 설비의 세부 사항은 전혀 기재되어 있지 않다.
온도제어 탱크들은 특히 식량을 선박으로 수송하는데 필요하다. 이와같은 탱크들은 대개 특수강으로 제조되며 또한 경제적인 이유들 때문에 가능한한 얇은 벽들로 형성된다. 따라서 이와같은 형태의 통상적인 탱크 컨테이너들은 탱크 본체부의 필요 강도(required strength)를 얻기 위하여 외측 탱크면에 용접된 보강 링(reinforcing ring)들을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 완전한 컨테이너 플레임워크가 필요하지 않으며, 간단한 구조 및 최소 자중을 가지나, 온도차를 양호하게 이용하여 탱크 외면 둘레로 유동하는 온도제어 매체에 의해 탱크 외면의 균일한 접촉이 가능하고, 또한 탱크 동체 재료의 두께가 감소되더라도 충분한 강도를 가지는 온도제어 탱크 컨테이너를 제공하는 것이다.
이와같은 목적을 이루기 위하여, 짝수개의 간막이 웹들을 탱크 원주 둘레에 대체로 등간격으로 설치하고 또한 입구 포트 구멍에서부터 출구 포트 구멍까지 연속 순환 채널(continuous circulation channel)을 형성한다. 동시에, 간막이 웹들을 탱크 동체를 보강하는 섹션 바아(section bar)들로서 형성하여 필요한 보강링들의 역할을 하게 한다.
온도제어 매체는 탱크 외면과 긴밀한 접촉 상태로 원통 둘레주위의 나선형 통로를 따라 실제로 수 cm의 극히 작은 균일한 두께의 층으로 통과되며, 적어도 한번은 어느 한 방향으로 통과된다. 탱크 동체로부터의 단열 재킷의 균일하고 작은 간격은 유동 통로의 나선형 형상과 협력해서 온도제어 매체가 계속적으로 회전되도록 하여, 전체 유동 체적이 탱크 외면상에서 광범위한 열 교환이 이루어지도록 이용된다.
탱크가 긴밀하게 둘러싸여 있다는 사실로 인하여, 단열 재킷에 비교적 작은 양의 단열 및 덮개 재료가 소요되고, 또한 탱크 컨테이너의 자중은 최소로 된다. 나선형으로 연장되는 간막이 웹들은 쉽게 장착되며, 또한 상기 간막이 웹들은 측방향으로 계속적으로 변하는 위치들에 하중 전달점을 제공하므로, 원주상으로 연장되는 통상적인 링보다 단열재킷을 더욱 안정적으로 지지해준다.
전술한 선행기술의 탱크 컨테이너에 비해서, 본 발명은 폐쇄된 상자 형 컨테이너 프레임 워크를 필요로 하지 않는다. 본 발명의 구조는, 프레임이 자체 내장 탱크(self-contained tank)의 바닥부에 결합된 단지 2개의 단부 구조물로 감소된 탱크 컨테이너들에 적합하다.
외측 동체의 부분들을 내측 동체로부터 격설된 관계로 유지하도록 나선형으로 배치된 와이어(wire)들을 사용한 이중벽 저장 탱크는 독일연방공화국 실용신안등록 제1,851,590호로부터 공지되어 있다. 공지된 탱크의 내측 및 외측 동체들이 서로로부터 평행하게 격설되어 있다는 점은 별 문제로 하고, 여기에 사용된 와이어들은 온도제어 매체의 유동을 위한 연속적이고 서로 격설된 통로들을 형성하지도 못하고 형성하는데도 적합하지 않다. 이와같은 차이외에도, 본 발명의 간막이 웹들이, 섹션 바아들로 형성되는 것에 의하여, 통상적인 원형 보강 링등과 마찬가지로 원통형 탱크 동체의 압축강도를 증가시킨다.
비교적 낮은 구조 강도의 충전재(filler material) 및 나선형 보강 리브(rib)가 탱크 동체의 내피와 외피 사이에 위치하는 또다른 탱크는 독일연방공화국 특허 제3,335,904호로부터 공지되어 있다. 그러나, 이와같은 컨테이너는 유리섬유 강화 플라스틱(glass fibre reinforced plastic)들로 제조되고, 탱크 동체의 외피와 내피 사이의 공간이 완전히 채워지며, 또한 보강리브가 온도제어 매체를 유동시키기 위한 채널을 제공하지 못한다.
유사하게, 미합중국 특허 제4,548,335호 내에는 외측 용기(outer vessel)와 내측 용기 사이의 공간이 단열재로 채워져 있는 액체 가스 컨테이너가 기재되어 있다. 단열재내에 나선형으로 배치된 튜브(tube)는 액체 가스를 배출하는데 사용이 되고 또한 외측용기에 바로 인접하게 배열되어 있어서 액체를 증기 상태로 전환시키기 위한 열 전달을 증가시킨다. 그러나, 나선형 구조는 온도제어 매체를 위한 유동 채널들을 형성하도록 외측과 내측 용기들 사이의 공간을 분할시키지 못한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예들을 상세히 기술한다.
제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 탱크외면은 원통형 동체(10) 및 동체의 양쪽 단부에 부착된 바닥부들(11), (12)로 구성되며, 상기 바닥부들은 각각 단부링(end ring)(13)들에 의해 프레임 단부 구조물(15)들의 대각선 브레이스(diagonal brace)(14)들과 결합되어 있다. 2개의 단부 구조물(15)들로부터의 원통형 탱크의 이와같은 순수한 단부식 현수방법(endwise suspension)는 독일연방공화국 특허 제3,212,696호로부터 공지되었다. 제1도에 의하면, 단부 구조물(15)들은 하부 종방향 레일(16)들에 의해 부가적으로 서로 연결되어 있다. 제1도에 도시한 바와같이 우측 탱크 바닥부(12)는 맨홀(17) 및 배출 체결구(discharge fitting)(18)을 갖추고 있다. 또한, (제1도에 도시한 바와같이) 충전 연결부(filling connection)(19)는 원통형 탱크 동체(10)의 정상선(vertex line)내에서 좌측 탱크 바닥부(11)에 인접하여 있다.
2개의 180°로 오프셋된 나선을 따라 연장되는 2개의 간막이 웹들(20), (21)은 2선 나사 형태로 탱크 외면의 원통형 동체(10)의 둘레에 위치한다. 제1도에서는 각각의 간막이 웹(20), (21)이 탱크 외면을 2회 둘러싸고, 상기 간막이 웹들의 4개의 모서리 점(corner point)들은 모두 탱크 축을 포함하는 수평면내에 배치된다. 2개의 간막이 웹들(20), (21)은, 예컨대, 탱크 외면에 용접되는 좁은 모서리(edge)를 가지는 8mm×30mm의 장방형 단면 스트립(rectangular-section strip)일 수도 있다. 그러므로 상기 간막이 웹들은 원통형 탱크들상에 정상적으로 마련된 보강링의 기능을 수행한다. 간막이 웹들(20), (21)의 단부점들에서의 최대 응력(peak stress)들을 피하기 위하여, 웹들은 각각 용접된 파이프 부분(pipe section)(22)들로부터 폐쇄된 원형 이음매(closed circular seam)를 갖는 탱크 외면까지 연장된다.
간막이 웹들(20), (21)은 단열 재킷(23)을 탱크 외면으로부터 이격된 상태로 유지시킨다. 제1도의 저부에 부분 단면도로 도시한 바와같이, 단열 재킷(23)은 내피(24), 외피(25) 및 상기 내피(24)와 외피(25) 사이에 압착된 단열재(26)으로 구성된다. 간막이 웹들(20), (21) 사이의 영역에 있어서 단열 재킷의 내피(24)는 비이드 또는 소켓 형태의 부분(27)의 형태로 부가적인 스페이서 부재에 의해 탱크 외면상에 지지될 수 있다.
적합하게는, 단열재(26)은 필요한 원통형 형상이 이루어지도록 내피(24)와 대면하는 표면상에 미리 흠이 파져있는 대형 발포 폴리우레탄 슬랩(foamed polyurethane slab)들로 성형된다.
단열 재킷(23)은 단부 구조물(15)들에 직각으로 탱크 컨테이너의 전체 길이를 따라 간막이 웹들(20), (21)에 의해 한정되는 원통형 형상으로 연장되어, 상기 단부 구조물(15)들내에 삽입되고 또한 단열 재킷(23)과 유사한 디자인을 가질 수 있는 평평하거나 곡선으로 된 단열판(28)에 의해 한정된다. 그러므로 탱크는 모든 방향에서 단열된다.
제2도의 단부도의 좌측 부분에 도시한 바와같이, 탱크의 (제1도에 도시한 상태에서) 좌측 바닥부(11)은 온도제어 매체용 공급시스템과 연결하기 위한 2개의 구멍(31), (32)를 갖추고 있다. 이와 같은 공급 시스템들은 특히 온도제어 매체가 작은 압력차에서 많은 유동 체적들에 유용한 냉각 공기인 컨테이너 선박(container ship)들에 있어서 특히 통상적이다. 유사한 공급 시스템들은 또한 항구들내의 컨테이너 야적장(container yard)들에 갖추어진다.
이와 같은 냉각 시스템에 있어서 탱크 컨테이너의 구멍들(31), (32)는 또한 ＂포트 구멍＂ 이라는 명칭으로 불리워지며, 하부 구멍(31)은 입구 포트 구멍을 형성하고 상부 구멍(32)는 출구 포트구멍을 형성한다. 냉각매체의 유동은 입구포트인 하부구멍(31)에 존재하는 초과압력(overpressure) 및 출구포트인 상부구멍(32)에 존재하는 대응 부압력(corresponding negative pressure)에 의해 야기된다.
제1도 및 제2도로부터 더욱 잘 알 수 있는 바와 같이, 좌측 탱크 바닥부(11), 단열 재킷(23) 및 단부 구조물(15) 사이에 포위되고, 단열판(28)에서 차단되는 공간은 수평 중심 평면내에서 연장되는 간막이 판(33)에 의하여 단부링(13)의 내측 및 외측 모두에서 분할된다. 간막이 판(33)은 간막이 웹들(20), (21)이 탱크외면의 2개의 양측면까지 연장되는 2개의 파이프 부분(22)들로부터 시작된다. 단부링(13)은 간막이 판(33)의 위쪽과 아래쪽 모두에 관통구멍(34)들이 갖추어져 있다. 대응하는 관통 구멍들은 대각선 브레이스(14)들의 플랜지(flange)들 내에 선택적으로 또는 추가적으로 마련될 수도 있으며, 상기 플랜지들은 탱크의 종방향으로 연장된다. 만일 브레이스들과 단열 재킷(23) 사이와 그리고 상기 브레이스들과 단열판(28) 사이에 충분한 거리를 유지시키는 다른 가능한 변경예에 의해 대각선 브레이스(14)들 주위로 냉각 매체를 통과시킬 수도 있다.
본 방식에 있어서 온도제어 매체용 유동통로는(제1도에 도시한 바와같이) 입구포트인 하부구멍(31)로부터 단부링(13)내의 하부관통 구멍(34)들을 관통해서, 2개의 간막이 웹들(20), (21) 사이에 형성된 2개의 나선형 유동통로들 중 하나를 지나 우측 탱크 바닥부(12)의 영역으로 연장되고, 거기에서부터 다시 2개의 나선형 유동통로들 중의 나머지 다른 하나를 관통하고 단부링(13)내의 상부 관통구멍(34)들을 관통하여 출구포트인 상부구멍(32)로 연장되도록 형성된다. 2개의 간막이 웹들(20), (21) 사이의 유동통로는 비교적 작은 균일높이를 가지므로, 온도제어 매체는 전체 탱크외면과 친밀하게 접촉하면서 전체 탱크 외면 둘레로 유동된다. 유동통로의 나선형 설계는 온도제어 매체의 계속적인 회전을 야기시키므로, 이에 의해 열 전달에 불리한 층류의 발생이 방지된다.
제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 우측 탱크 바닥부(12)를 단부 구조물(15)에 결합되는 단부링(13)은 연속되며 배출 체결구(18) 근처에서만 중단된다. 이와같은 단부링(13)을 단부 구조물(15)에 연결하는 대각선 브레이스(14)들에는 또한 작은 관통 구멍들이 형성되어 있다. 한편, 2개의 간막이 웹들(20)(21)은 온도제어 매체의 통과를 위한 공간이 형성되도록 단부링(13)으로부터 약간 격설되게 종결된다. 본 실시예에 있어서 온도제어 매체는 단부링(13)의 내측에 배치된 탱크 바닥부(12)의 부분들을 횡단하여 유동하지 않는다. 정상 상태로는, 전체 원통형 동체(10) 둘레에서 매체가 특히 광범위하게 유동하는 까닭으로 탱크 바닥부들(11), (12)의 내측 부분들의 온도제어는 마련되지 않아도 된다. 그러나, 만일 이 부분에 대한 온도제어가 필요하면, 간막이 웹들(20), (21)은 우측단부 링(13)까지 연장될 것이고, 또한 대응하는 대각선 브레이스(14)들의 우측 단부링에는 제1도의 좌측 부분에 도시한 것과 유사한 관통구멍(34)들이 갖추어질 것이다.
제1도에 도시한 실시예에는 180°로 오프셋된 2개의 나선형 간막이 웹들(20), (21)가 갖추어져 있으나, 반면에 기본적으로 4개 또는 그 이상의 짝수개의 간막이 웹들을 갖추는 것이 가능하여 결국 나선형 유동 통로들의 수가 대응하여 증가되므로 탱크 외면을 따르는 온도제어 매체용 전체 유동통로가 연장되는 것이 가능하다.
제3a도는 입구 및 출구포트인 하부 및 상부 구멍들(31), (32)가 갖추어져 있으며 4개의 나선형으로 배치된 간막이 웹들(35), (36), (37), (38)이 갖추어져 있는 탱크 컨테이너의 단부면을 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 경우에, 간막이 웹은 탱크 컨테이너 둘러에 4선 나사 형태로 부착되어 있다. 제3b도는 동일한 탱크 컨테이너의 반대쪽 단부면을 도시하고 있다. 제3a도에 도시한 단부면을 따르면 간막이 웹들(35) 내지 (38)은 단부링(13)까지 직각으로 연장된다. 또한, 각각의 출입포트인 상하부 구멍(32), (31)는 예각으로 연장되는 2개의 제한 웹(limiting web)(39)들에 의해 형성된 연통통로(40)쪽으로 개방되어 있으며, 상기 연통통로(40)은 단부링(13)내의 관통 구멍들에 의하여 1조의 간막이 웹들(35,36) 및 (37,38) 사이에 각각 형성된 각각의 유동통로와 연통되어 있다. 연통통로(40)들의 외부에서 단부링(13)에는 간막이 웹들(36), (37) 사이에 형성된 유동통로를 바닥부의 반구 부분(hemispherical portion)을 횡단하여 간막이 웹들(35), (38) 사이에 형성된 반대쪽 유동통로와 통하게 하는 또 다른 관통 구멍들이 갖추어져 있다. 제3b도에 도시한 나머지 다른 단부면에 있어서, 간막이 웹들(35), (37)은 상기 단부면내에 마련된 단부링(13)에 직각으로 연결되나, 나머지 다른 간막이 웹들(36), (38)은 단부링(13)과 격설되게 연장된다. 이와같은 실시예를 사용하면 온도제어 매체는 입구포트인 하부구멍(31)로부터 유입되어서 화살표 A,B,C,D 및 E로 표시한 통로를 따라 출구포트인 상부구멍(32)쪽으로 유동하여 배출되고, 상기 통로는 탱크 둘레를 나선형으로 4회 감싼다.

Claims (7)

  1. 원통형 동체(10) 및 1조의 단부 바닥부들(11,12)로 형성되고 1조의 단부 구조물(15)들 사이에 장착된 탱크와, 모든 방향에서 탱크 외면을 둘러싸며 온도제어 매체를 인입 및 배출시키기 위한 2개의 하부 및 상부 구멍들(31,32)가 그 한쪽 단부내에 상하로 형성되어 있는 단열 재킷(23)과, 탱크와 단열 재킷(23) 사이에 배치되어 탱크 동체를 나선상으로 둘러싸는 간막이 웹들(20,21)로 구성된 온도제어 탱크 컨테이너에 있어서, 짝수개의 상기 간막이 웹들(20,21)이 하부구멍(31)에서부터 상부 구멍(32)으로의 온도제어 매체용 연속 유동채널을 형성하도록 탱크 주위둘레에 등간격으로 설치되고, 상기 간막이 웹들(20,21)이 탱크를 보강하는 섹션 바아들로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 탱크 컨테이너.
  2. 제1항에 있어서, 탱크가 상기 바닥부들(11,12)상에 장착된 단부링(13)에 의해 상기 단부 구조물(15)들에 연결되고, 상기 간막이 웹들(20,21) 중 적어도 일부는 상기 상부 및 하부 구멍들(32,31)의 반대측 단부면에서 각각의 단부링(13)으로부터 약간 격설된 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 간막이 웹들(20,21)중 적어도 일부가 상기 상부 및 하부 구멍들(32,31)이 갖추어져 있는 단부면에 부착되고, 또한 2개의 각각의 간막이 웹들(20,21) 사이에 형성된 유동통로는 각각의 단부링(13)내에 형성된 관통구멍(34)들을 통해 그리고 각각의 탱크 바닥부 상의 제한 웹들에 의해 형성된 연통통로(40)들을 통해 상기 상부 및 하부 구멍들(32,31)와 연통하는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 상부 및 하부 구멍(32,31)로부터 단부링(13)까지 연장되는 상기 제한 웹(39)들이 예각으로 확개되는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단열 재킷(23)이 내피(24), 외피(25) 및 상기 내피(24)와 외피(25) 사이에 압착된 단열재(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
  6. 제5항에 있어서, 상기 내피(24)에는 탱크 외면에 대해 상기 단열 재킷(23)을 추가 지지하기 위한 형태로 된 부분(27)들이 마련되는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
  7. 제5항에 있어서, 상기 단열재(26)이 상기 내피(24)와 대면하는 면상에 미리 홈이 파져 있는 발포 슬랩들의 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 온도제어 탱크 컨테이너.
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