WO2024117635A1 - 유연진공단열배관 - Google Patents

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WO2024117635A1
WO2024117635A1 PCT/KR2023/018622 KR2023018622W WO2024117635A1 WO 2024117635 A1 WO2024117635 A1 WO 2024117635A1 KR 2023018622 W KR2023018622 W KR 2023018622W WO 2024117635 A1 WO2024117635 A1 WO 2024117635A1
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WO
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pipe
flexible
vacuum insulated
support
flexible vacuum
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/018622
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English (en)
French (fr)
Inventor
장대준
김정욱
김세훈
이의찬
최민수
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한국과학기술원
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F16L59/065—Arrangements using an air layer or vacuum using vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/12—Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/12—Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies
    • F16L59/13—Resilient supports

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum piping including a flexible structure, and more specifically, to a vacuum piping including a rotational assembly type support structure, which simplifies the assembly process, provides firm support between the inner pipe and the exterior, and has effective thermal insulation performance. It concerns flexible vacuum piping with a simple process.
  • liquefied gas Cryogenic liquefied gas
  • liquefied gas has a low temperature and low latent heat, so it can be easily vaporized with a small amount of heat input. Therefore, in order to transport liquefied gas, vacuum piping with excellent insulation performance must be used.
  • Liquefied gas is usually exported/imported through transportation ships and terminals.
  • displacement of the transport ship occurs due to wind, current, waves, etc.
  • transfer is done through a pipe with a rotating part (commonly called a loading arm) or a pipe with a flexible part (commonly called a flexible pipe).
  • the loading arm or flexible pipe must be insulated to reduce heat transfer.
  • transfer pipes for liquefied gases (liquefied hydrogen, liquid neon, liquid helium, etc.) that are lower than the air liquefaction temperature (-183 °C for oxygen, -197 °C for nitrogen) must be vacuum insulated. Otherwise, liquefied air is formed on the surface of the transfer pipe, which reduces insulation performance, and dangerous situations such as fire and explosion occur due to the generation of cryogenic liquid, especially liquefied oxygen. Therefore, flexible vacuum insulated piping must be used for such liquefied gas.
  • a flexible outer pipe and a flexible inner pipe must be constructed.
  • the flexible outer tube and flexible inner tube must each have a flexible part, and the flexible part is usually constructed using a bellows.
  • FIG 1 is a drawing showing a conventional flexible vacuum insulated pipe, and is excerpted from Korean Patent Registration No. 2428809 ("Vacuum pipe with double bellows portion", July 29, 2022).
  • the conventional flexible vacuum insulated pipe is manufactured as a double pipe having an inner flexible portion (11') and an outer flexible portion (12'). Additionally, in order to maintain a vacuum insulation space between the inner and outer sides, it has a piping support body 30'.
  • the pipe support 30' Since displacement of the inner flexible portion 11' and the outer flexible portion 12' continues to occur depending on the transport environment, it is difficult to position the pipe support 30' between the flexible portions. Therefore, a method of placing a joint having a rigid structure (rigid portion) between the flexible portions and connecting the piping support body 30' to this rigid portion is commonly used. Accordingly, the inner rigid portion 21' is located between the inner flexible portions 11', and the outer rigid portion 22' is located between the outer flexible portions 12'. A pipe support body 30' is located between the inner rigid portion 21' and the outer rigid portion 22' to support the space between the inner pipe and the outer pipe.
  • the piping support 30' acts as a medium for heat inflow flowing from the outer pipe to the inner pipe and vaporizes a significant amount of the transported ultra-low temperature liquefied gas. Vaporized gas is not only a loss in terms of liquefied gas itself, but also increases the pressure within the pipe, causing structural problems in the pipe. Therefore, heat inflow through the pipe support 30' must be minimized.
  • Conventional flexible vacuum insulated piping has a problem in having a structure in which the piping support 30' is firmly fixed to the inner rigid portion 21' and the outer rigid portion 22' while minimizing heat inflow.
  • the conventional flexible vacuum insulated piping fixes the piping support 30' to the inner rigid part 21' and the outer rigid part 22', it does not have a joint of an appropriate shape, so the piping support 30' has to be firmly fixed. It must be constructed by welding. To enable welding construction, the pipe support 30' must be manufactured from the same type of metal as the inner rigid portion 21' and the outer rigid portion 22'. In this case, a large amount of heat enters the pipe due to the high conduction heat transfer coefficient of the metal.
  • the pipe support 30' In order to weaken heat transfer through the pipe support 30', the pipe support 30' must be made of a material such as plastic or wood that has low thermal conductivity compared to metal. In this case, since the materials are different from the inner rigid portion 21' and the outer rigid portion 22', which are usually made of metal, fixation in the form of welding is impossible. In the case of conventional flexible vacuum insulated piping, an appropriate structure has not been devised to connect the piping support 30' to the inner rigid part 21' and the outer rigid part 22', so the welding method is not applied, but adhesive, etc. If the pipe support 30' is fixed in another way, there is a risk that the joint may fall off while the pipe is in use.
  • the piping support 30' is directly joined to the inner rigid part 21' and the outer rigid part 22' from the inside, so the contractor must individually inspect the inside of the piping to perform the joining work.
  • the pipe support 30' In order for the pipe support 30' to be firmly joined during the joining operation, it is inconvenient to maintain the inner rigid part 21' and the outer rigid part 22' in a perpendicular state during the joining, and the inner rigid part 21' is also inconvenient. Because the cross-sectional area is not very large, the ease of operation is significantly reduced. Therefore, there is a problem in that manufacturing the pipe is difficult and takes a long time using the joint structure of the pipe support body 30' of the conventional vacuum pipe.
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 2428809 (“Vacuum piping with double bellows portion”, 2022.07.29.)
  • One object of the present invention is to ensure that the piping support is firmly coupled to the inner rigid portion and the outer rigid portion, so that the piping support does not become separated even when the relative displacement of the inner and outer piping occurs, thereby improving the kinematic stability of the flexible vacuum insulated piping.
  • the piping support is made of a material with low thermal conductivity and is structurally designed to receive only compressive stress rather than tension, so that the piping support of the flexible vacuum insulated pipe effectively blocks heat inflow from the outside to the inside while effectively blocking the heat inflow from the outside to the inside.
  • the goal is to maintain structural robustness.
  • Another object of the present invention is to improve productivity in terms of assembling and manufacturing flexible vacuum insulated piping by making it easy to construct a structure in which the piping support is combined with the inner rigid portion and the outer rigid portion in the vacuum piping.
  • Another task of the present invention is to minimize relative displacement through matching the shapes of the inner flexible portion and the outer flexible portion, thereby also minimizing the displacement occurring in the pipe support.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 of the present invention for achieving the above-described object includes an inner flexible portion 110 that extends in the longitudinal direction and includes a flexible structure capable of changing shape; An inner rigid portion 120 formed in a cylindrical shape and joined to the inner flexible portion 110 in the longitudinal direction; An inner pipe (100) including a combination of a plurality of the inner flexible portions (110) and the inner rigid portions (120) alternately coupled together; It extends in the longitudinal direction, includes a flexible structure capable of changing shape, and is spaced apart from the inner flexible portion 110 by a predetermined distance in the radial direction to accommodate the inner flexible portion 110 and provide a space between the inner flexible portion 110 and the inner flexible portion 110.
  • An outer flexible portion 210 forming an insulating space (V); It is formed in a cylindrical shape and is spaced apart from the inner rigid portion 120 by a predetermined distance in the radial direction, accommodates the inner rigid portion 120, and forms an insulating space V between the inner rigid portion 120 and the outer flexible portion ( An outer rigid portion 220 joined to the longitudinal direction 210); An outer pipe 200 including a combination of a plurality of the outer flexible portions 210 and the outer rigid portions 220 alternately coupled together; A pipe support body 300 that is joined to both the inner rigid portion 120 and the outer rigid portion 220 to restrict the relative displacement of the inner pipe 100 and the outer pipe 200 and at the same time structurally support it; may include.
  • the inner rigid portion 120 and the outer rigid portion 220 are formed of a metallic material, and the piping support 300 has a relatively low conduction heat transfer coefficient compared to the metallic material. It can be formed from any material.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 includes an inner body portion 121 in which the inner rigid portion 120 is formed in a cylindrical shape and is joined to the inner flexible portion 110 in the longitudinal direction. ) is formed at both ends in the longitudinal direction and includes an inner connection part 122 formed as a gently curved surface to be connected to the inner flexible part 110, and the outer rigid part 220 is formed in a cylindrical shape and the inner rigid part ( 120 and an outer body portion 221 that is spaced a predetermined distance in the radial direction and is joined to the outer flexible portion 210 in the longitudinal direction, and is formed at both ends of the outer body portion 221 in the longitudinal direction, and the outer flexible portion 210 ) may include an outer connection portion 222 formed as a gently curved surface to be connected to the.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a support structure formed in the inner rigid part 120 and the outer rigid part 220 to support the piping support 300, and the piping support 300 has the support structure. It can be formed in a form corresponding to .
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has the inner rigid portion 120, an inner reinforcing frame ( 123), and the outer rigid portion 220 may include an outer reinforcing frame 223 that supports the inner reinforcing frame 123 and the pipe support 300.
  • the pipe support 300 is formed from a support frame 311 in the form of a border fitted around the entire outer surface of the inner body portion 121 and the support frame 311. It may include a plurality of support wings 312 that protrude in the radial direction and are arranged radially.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a plurality of outer reinforcing frames 223, which extend in the circumferential direction and protrude in the radial direction over the inner surface of the outer main body 221, so that the support wings 312 ) can be arranged radially in a position corresponding to
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a pair of pipe supports 300 coupled to one side and the other side of the inner reinforcing frame 123, thereby forming a pair of support wings 312 facing each other. They are coupled so that the inner reinforcing frame 123 is interposed between them, and each of the outer reinforcing frames 223 is formed in the form of a pair of parallel ribs facing each other, forming a pair of the support wings 312. And the combination of the inner reinforcing frame 123 interposed therebetween may be coupled so as to be interposed between the pair of ribs.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 is a combination of a pair of the pipe support body 300 and the inner body portion 121, and the support wing portion 312 and the outer reinforcing frame 223 are misaligned with each other. In the position, it moves in the longitudinal direction coaxially with the outer body portion 221 and is accommodated within the outer body portion 221, and the pair of pipe supports 300 and the inner body portion 121 are combined. , the combination of the pair of support wings 312 and the inner reinforcing frame 123 interposed between them constitutes the outer reinforcing frame 223 by rotating while accommodated in the outer main body 221. By being interposed between a pair of ribs, a pair of pipe supports 300, the inner body 121, and the outer body 221 can be coupled to each other.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 simultaneously penetrates the pair of support wings 312 and fastens them to each other when the pair of pipe supports 300 and the inner body portion 121 are coupled to each other.
  • a fastening pin 124 may be provided.
  • an outer fastening pin 223 may be provided that simultaneously penetrates a pair of ribs constituting the outer reinforcing frame 223 and fastens them to each other.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a blocking wall formed in the engaging rotation direction of the outer reinforcing frame 223 to regulate excessive rotation, and a blocking wall is formed in the release rotation direction of the outer reinforcing frame 223 before engaging rotation.
  • the outer fastening pin 223 may be provided to allow rotation in this direction but to regulate rotation in the release rotation direction after engagement.
  • the blocking wall may be formed integrally with the outer reinforcing frame 223 or may be formed to be detachable.
  • the outer diameter of the inner reinforcing frame 123 may be formed to be the same as or smaller than the inner diameter of the outer reinforcing frame 223.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has the inner rigid portion 120 protruding in the radial direction in the form of a rib extending longitudinally across the outer surface of the inner body portion 121 and forming a radial shape. It may include a plurality of inner reinforcing plates 125 disposed, and the outer rigid portion 220 may include an outer reinforcing plate 225 supporting the inner reinforcing plate 125 and the piping support 300. there is.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 includes a plurality of pipe supports 300, a support block portion 321 corresponding to the inner reinforcement plate 125 and extending in the longitudinal direction, and the support block portion 321.
  • the support block portion 321. may include a support slot portion 322 formed in the shape of a groove extending in the longitudinal direction on the support block portion 321 so as to be fitted into the inner reinforcement plate 125.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a plurality of outer reinforcing plates 225 extending in the longitudinal direction and protruding in the radial direction over the inner surface of the outer main body 221, so that the inner reinforcing plates 125 ) can be arranged radially in a position corresponding to
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a plurality of pipe supports 300, and the support block portion 321 moves in the longitudinal direction so that the inner reinforcing plate 125 is connected to the support slot portion 322.
  • the plurality of support block portions 321 and the inner reinforcing plate 125 are coupled to each other, and each of the outer reinforcing plates 225 is formed in the form of a pair of parallel ribs facing each other.
  • the combination of each of the support block portions 321 and the inner reinforcement plate 125 may be coupled so as to be interposed between each pair of ribs.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 is a combination of the support block portion 321 and the inner reinforcing plate 125, and the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225 correspond to each other.
  • the combination of the support block portion 321 and the inner reinforcement plate 125 is, By being interposed between a pair of ribs constituting the outer reinforcement plate 225, the plurality of pipe supports 300, the inner body portion 121, and the outer body portion 221 can be coupled to each other.
  • An outer stopper 226 may be provided to block a space between a pair of ribs constituting the outer reinforcement plate 225 to prevent release due to longitudinal movement.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 has a blocking wall formed in the direction of engagement movement of the outer reinforcement plate 225 to regulate excessive movement, and a blocking wall is formed in the direction of release movement of the outer reinforcement plate 225 before engagement.
  • the outer stopper 226 may be provided to allow movement in this direction but to regulate movement in the release movement direction after engagement.
  • the blocking wall may be formed integrally with the outer reinforcement plate 225 or may be formed to be detachable.
  • the length of the inner reinforcing plate 125 may be formed to be smaller than the length of the outer reinforcing plate 225.
  • the inner pipe 100 is alternately coupled with a plurality of the inner flexible portions 110 and the inner rigid portion 120, and the inner flexible portions 110 are disposed at both ends.
  • the outer pipe 200 is formed such that a plurality of the outer flexible portions 210 and the outer rigid portions 220 are alternately coupled and the outer flexible portions 210 are disposed at both ends, and the flexible vacuum
  • the insulated pipe 1000 includes an internal connection portion 410 coupled to the ends of the inner flexible portion 110 at both ends of the inner pipe 100;
  • An external connection portion 420 coupled to the ends of the outer flexible portion 210 at both ends of the outer pipe 200;
  • An end connection part 430 connected to an external device by connecting the internal connection part 410 and the external connection part 420 to each other; may include.
  • the flexible vacuum insulation pipe 1000 is connected to a vacuum pump to exhaust air to form a vacuum state in the insulation space V, and includes a vacuum exhaust port 500 that serves as a seal after securing the vacuum; may include.
  • the flexible vacuum insulated pipe according to the present invention is flexible vacuum insulated by firmly supporting the pipe support using a reinforcing frame or reinforcing plate provided separately in the outer rigid portion and the inner rigid portion. It provides the effect of improving the mechanical stability of piping. More specifically, in the first embodiment of using the reinforcing frame, the reinforcing frame of the inner rigid part and the reinforcing frame of the outer rigid part that are in face-to-face contact with one side and the other pipe support are joined face-to-face by the fastening part of the pipe support.
  • the coupling between the reinforcing plate of the inner rigid portion and the slot portion of the pipe support also uses longitudinal movement (translation), and the coupling between the block portion of the piping support and the reinforcing plate of the outer rigid portion is also length.
  • the pipe support is made of materials such as high-pressure glass fiber or polymer with low thermal conductivity instead of metal, and in all embodiments, the outer rigid portion reinforcement frame (first embodiment)/reinforcement plate (second embodiment) and the inner rigid portion are reinforced.
  • the frame/reinforcement plate supports the outer surface of the pipe support, and the outer rigid portion reinforcement frame/reinforcement plate extends radially from the outer rigid portion to a portion fairly close to the inner rigid portion (first embodiment) or further (second embodiment) to the inner rigid portion. It has an assembly structure that covers the stiffening frame in the longitudinal direction.
  • the pipe support only responds to compressive stress for various displacements of the pipe
  • the reinforcing frame/reinforcement plate of the inner and outer rigid portions is made of metal material and is made of metal material to withstand tensile and shear stresses.
  • the piping support of flexible vacuum insulated pipe effectively blocks heat inflow from the outside to the inside while maintaining structural robustness.
  • one side and the other pipe support are previously coupled to the inner rigid portion reinforcing frame through the pipe support fastener, and then, when connecting the inner/outer pipes, the one side and the other pipe support and the outer rigid portion reinforcing frame are prevented from engaging with each other.
  • one side and the other pipe support are rotated in a position where they are on the same radial line with the outer rigid portion reinforcement frame until just before they touch the outer rigid portion reinforcement frame blocking wall, and the outer rigid portion is rotated. Piping assembly is accomplished by inserting the fastening part into the reinforcement frame of the outer rigid part.
  • the inner reinforcing plate in the form of a protruding wall - the pipe support in the form of a block and having a slot - the outer reinforcing plate in the form of a pair of protruding ribs can be moved only by longitudinal movement (translation).
  • Pipe assembly is accomplished by joining together and assembling a stopper that only limits excessive or countermovement in the longitudinal direction. That is, according to the present invention, in all embodiments, piping is assembled using only simple rotation/translation movements, so assembly and manufacturing are easier than conventional flexible vacuum insulated piping, providing the effect of improving productivity.
  • Figure 1 shows a conventional flexible vacuum insulated pipe.
  • Figure 2 is a flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 3 shows the assembly process of the first embodiment of the pipe joint and pipe support structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the first embodiment of the pipe joint and pipe support structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of the first embodiment of the pipe joint and pipe support structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 6 shows the assembly process of the second embodiment of the pipe joint and pipe support structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view of the second embodiment of the pipe joint and pipe support structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 8 is a radial side cross-sectional view of the second embodiment of the pipe joint and pipe support coupling structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 9 shows the response to the gravity field of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 10 shows the response to horizontal variation of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 11 corresponds to the vertical variation of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 12 corresponds to the left and right variations of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • outer flexible portion 220 outer rigid portion
  • outer main body 222 outer connection part
  • Outer reinforcement frame 224 Outer fastening pin
  • support border 312 support wing portion
  • terminal connection 500 vacuum exhaust port
  • Figure 2 shows the overall configuration of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • the overall shape of the flexible vacuum insulated pipe 1000 of the present invention is shown at the top of the drawing, and in the middle of the drawing, a portion of one end of the flexible vacuum insulated pipe 1000 of the present invention is enlarged and visible to the inside.
  • each part is shown at the bottom of the drawing, through which the overall configuration of the flexible vacuum insulated pipe 1000 of the present invention is explained.
  • the flexible vacuum insulated pipe 1000 of the present invention includes an inner piping 100 including an inner flexible portion 110 and an inner rigid portion 120, an outer flexible portion 210, and an outer rigid portion. It includes an outer pipe 200 including (220), and a pipe support body 300 provided between the rigid parts to limit the relative displacement of the pipes on both sides and at the same time structurally support it. Additionally, it may include an internal connection part 410, an external connection part 420, and an end connection part 430 for connection to an external device, and a vacuum exhaust port 500 for connection to a vacuum pump.
  • the inner pipe 100 is formed in the form of a combination in which a plurality of the inner flexible portions 110 and the inner rigid portions 120 are alternately combined.
  • the inner flexible portion 110 is disposed at both ends, that is, [inner flexible portion - inner rigid portion -... - Inner rigid part - Inner flexible part].
  • the inner flexible portion 110 extends in the longitudinal direction and includes a flexible structure capable of changing shape.
  • a flexible structure capable of changing shape.
  • it may have a morphologically flexible structure such as a corrugated pipe, and may also have a materially flexible structure by being made of a material capable of elastic deformation, allowing for various applications.
  • the inner flexible portion 110 is formed to withstand static/dynamic pressure and thermal contraction/expansion caused by the fluid flowing inside, while preventing fluid from leaking, and also to be robust against movement between supply/demand points.
  • the inner rigid portion 120 is provided between the pair of inner flexible portions 110 to form a pipe joint to enable the pipe support 300 to be provided, and is formed in a cylindrical shape. It is joined to the inner flexible portion 110 in the longitudinal direction. More specifically, the inner rigid portion 120 is formed in a cylindrical shape and is located at both ends of the inner body portion 121 in the longitudinal direction and joined to the inner flexible portion 110 in the longitudinal direction. It is formed and may include an inner connection portion 122 formed with a gently curved surface to be connected to the inner flexible portion 110. The inner rigid portion 120 is formed to withstand the static/dynamic pressure caused by the fluid flowing therein and at the same time have the rigidity to prevent fluid from leaking.
  • the outer pipe 200 like the inner pipe 100, is formed in the form of a combination in which a plurality of the outer flexible portions 210 and the outer rigid portions 220 are alternately combined as shown. At this time, as before, the outer flexible portion 210 is disposed at both ends, that is, [outer flexible portion - outer rigid portion -... - Outer rigid part - Outer flexible part].
  • the outer flexible portion 210 extends in the longitudinal direction and includes a flexible structure capable of changing shape. For example, it may have a morphologically flexible structure such as a corrugated pipe, and may also have a materially flexible structure by being made of a material capable of elastic deformation, allowing for various applications.
  • the outer flexible portion 210 is formed to accommodate the inner flexible portion 110 while being spaced apart from the inner flexible portion 110 by a predetermined distance in the radial direction. Accordingly, the outer flexible portion 210 forms an insulating space V between the inner flexible portion 110 and the inner flexible portion 110 .
  • the outer flexible portion 210 must be designed to have the same curvature as the inner flexible portion 110, and is formed so as to not leak vacuum and at the same time have the rigidity to withstand external pressure (atmospheric pressure).
  • the outer rigid portion 220 is provided between the pair of outer flexible portions 210 to form a pipe joint to enable the pipe support 300 to be provided, and is formed in a cylindrical shape. and is joined to the outer flexible portion 210 in the longitudinal direction. More specifically, the outer rigid portion 220 is formed in a cylindrical shape and is located at both ends of the outer body portion 221 in the longitudinal direction and joined to the outer flexible portion 210 in the longitudinal direction. It is formed and may include an outer connection portion 222 formed with a gently curved surface to be connected to the outer flexible portion 210.
  • the outer rigid portion 220 like the outer flexible portion 210, is spaced apart from the inner rigid portion 120 by a predetermined distance in the radial direction and accommodates the inner rigid portion 120 to form a space between the inner rigid portion 120 and the inner rigid portion 120.
  • An insulating space (V) is formed.
  • the outer rigid portion 220 is formed so as to not leak vacuum and to have the rigidity to withstand external pressure (atmospheric pressure).
  • the pipe support 300 is joined to both the inner rigid portion 120 and the outer rigid portion 220 to restrict the relative displacement of the inner pipe 100 and the outer pipe 200 and at the same time structurally support it. It plays a role.
  • Figure 2 shows an example of the pipe support 300, but of course, the present invention is not limited thereto.
  • a support structure for supporting the pipe support 300 is formed in the inner rigid portion 120 and the outer rigid portion 220, and the pipe support 300 is formed in a shape corresponding to the support structure. Specific forms of the pipe support 300 according to various embodiments will be described in more detail later.
  • the inner rigid portion 120 and the outer rigid portion 220 are formed of a sturdy metal material to increase the structural stability of the flexible vacuum insulated pipe 1000 itself.
  • the piping support 300 is preferably made of a material with a relatively low conduction heat transfer coefficient compared to a metal material.
  • it may be made of a material such as high-pressure glass fiber or polymer.
  • heat inflow occurs due to heat transfer by components that connect the external pipe/internal pipe, such as the pipe support 300, so that the cryogenic liquid moving through the pipe is vaporized and lost.
  • this problem can be greatly alleviated by making the pipe support 300 made of a material with a low conduction heat transfer coefficient.
  • the internal connection part 410 is a part that is coupled to the ends of the inner flexible part 110 at both ends of the inner pipe 100 for connection to an external device. It is firmly formed to withstand dynamic pressure and prevent leakage.
  • the external connection part 420 is a part that is coupled to the ends of the outer flexible part 210 at both ends of the outer pipe 200 for connection to an external device, and can withstand external pressure (atmospheric pressure) without leaking vacuum. It is also firmly formed so that it can be used.
  • the terminal connection part 430 serves to connect the internal connection part 410 and the external connection part 420 to each other and directly connect to an external device.
  • the vacuum exhaust port 500 is a component connected to a vacuum pump to exhaust air to create a vacuum state in the insulation space (V). Of course, the vacuum exhaust port 500 is blocked after securing the vacuum in the insulation space (V) and plays a sealing role.
  • Figures 3 to 5 are views for explaining the first embodiment of the pipe joint and pipe support coupling structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 3 shows the assembly process of the first embodiment of the pipe joint and pipe support coupling structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the first embodiment
  • Figure 5 is a longitudinal view of the first embodiment. A side cross-sectional view is shown, respectively.
  • the inner rigid portion 120 includes an inner reinforcing frame 123 that protrudes in the radial direction in the form of a flange over the entire outer circumference of the inner body portion 121, and the outer rigid portion ( 220 is formed to include the inner reinforcing frame 123 and the outer reinforcing frame 223 supporting the pipe support 300.
  • the piping support body 300 conforms to the shape of the inner reinforcing frame 123 and the outer reinforcing body 223, so that the piping support body 300 is formed around the entire outer surface of the inner body portion 121. It is formed in a form that includes a support border 311 in the form of an inserted border and a plurality of support wings 312 that protrude in the radial direction from the support border 311 and are arranged radially.
  • the outer reinforcing frame 223, as well as the inner reinforcing frame 123 corresponds to the shape of the pipe support 300, and a plurality of the outer reinforcing frames 223 extend in the circumferential direction and extend to the outer side. It is formed to protrude in the radial direction over the inner surface of the main body portion 221 and is radially disposed at a position corresponding to the support wing portion 312.
  • the inner reinforcing frame 123 is formed to protrude in the radial direction in the form of a flange over the entire outer circumference of the inner body portion 121.
  • a pair of the pipe supports 300 are coupled to one side and the other side of the inner reinforcing frame 123 (in the reference numerals, one side pipe)
  • the support was marked as 300, and the pipe support on the other side was marked as 300'.
  • the inner reinforcing frame 123 is coupled so that it is interposed between the pair of support wings 312 facing each other.
  • the support wing portion 312 is formed as a simple plane, the support wing portion 312 is deformed due to the thickness of the inner reinforcing frame 123, causing problems such as stress concentration. .
  • the inside of the support wing portion 312 is formed in a grooved shape to form a space that can accommodate the inner reinforcing frame 123.
  • the height of the chin should naturally be 1/2 of the thickness of the inner reinforcing frame 123, and then when the pair of support wings 312 are facing each other and combined, the space created by the chin is just the inner reinforcing frame ( 123) The thickness allows the joint structure to be formed firmly.
  • an inner fastening pin 124 is provided that simultaneously penetrates the pair of support wing portions 312 and fastens them to each other.
  • the inner fastening pin 124 is preferably provided in each of the plurality of support wing parts 312 as shown, and in the drawing, one inner fastening pin per one support wing part 312 ( 124) is shown as being provided, but of course this does not limit the present invention, and it is natural that a plurality of them may be provided as needed.
  • one inner fastening pin 124 is provided per one support wing part 312. In this case, it is disposed biased at the radial outer end of the support wing part 312. By doing so, the stability of the bonding structure can be maximized.
  • each of the outer reinforcing frames 223 is formed in the form of a pair of parallel ribs facing each other, as shown. Finally, the combination of the pair of support wings 312 and the inner reinforcing frame 123 sandwiched between them can be combined so that they are interposed between a pair of ribs constituting the outer reinforcing frame 223. .
  • the combining process is explained in detail as follows.
  • the outer reinforcing frame 223 is radially disposed at a position corresponding to the support wing portion 312. That is, the internal space of the outer main body 221 has a plurality of outer reinforcing frames 223 arranged sparsely and an empty space is formed between them.
  • each of the support wing parts 312 is arranged between the outer reinforcing frames 223 in the inner space of the outer main body 221. do.
  • the outer diameter of the inner reinforcing frame 123 just needs to be smaller than the inner diameter of the outer reinforcing frame 223.
  • the inner reinforcing frame 123 is supported by the outer reinforcing frame 223.
  • the outer diameter of the reinforcing frame 123 is too small, there is a risk that the coupling force with the support wing portion 312 may decrease.
  • the larger the outer diameter of the inner reinforcing frame 123 the more advantageous. That is, the inner reinforcing frame 123 is preferably enlarged as much as possible to increase the coupling force with the support wing portion 312, but it is appropriate to have an outer diameter that does not interfere with the outer reinforcing frame 223.
  • the outer diameter of the inner reinforcing frame 123 is the same as or slightly smaller than the inner diameter of the outer reinforcing frame 223.
  • the combination of the pair of the pipe support body 300 and the inner body portion 121 is accommodated in the outer body portion 221. It rotates. Then, the combination of the pair of support wings 312 and the inner reinforcing frame 123 interposed therebetween can be naturally interposed between the pair of ribs constituting the outer reinforcing frame 223.
  • the outer fastening pin 223 may be provided in both the rotation direction for engagement (i.e., engagement rotation direction) and the rotation direction for release (i.e., release rotation direction).
  • the outer fastening pin 223 is provided in the release rotation direction of the outer reinforcing frame 223 to allow rotation in the engagement rotation direction before engagement, but to regulate rotation in the release rotation direction after engagement.
  • a blocking wall may be formed in the combined rotation direction of the outer reinforcing frame 223 to regulate excessive rotation (not shown in the drawing to simplify the drawing). At this time, the blocking wall may be formed integrally with the outer reinforcing frame 223 or may be formed to be detachable.
  • Figures 6 to 8 are views for explaining a second embodiment of the pipe joint and pipe support coupling structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention.
  • Figure 6 shows the assembly process of the second embodiment of the pipe joint and pipe support coupling structure of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention
  • Figure 7 is an exploded perspective view of the second embodiment
  • Figure 8 is a radial view of the second embodiment. A side cross-sectional view is shown, respectively.
  • the inner rigid portion 120 is formed in the form of a rib extending longitudinally across the outer surface of the inner body portion 121 and protrudes in the radial direction and includes a plurality of inner reinforcing plates 125 arranged radially. ) and the outer rigid portion 220 is formed to include the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225 supporting the pipe support 300.
  • the piping support 300 matches the shape of the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225, and a plurality of the piping supports 300 correspond to the inner reinforcing plate 125.
  • a support block portion 321 extending in the longitudinal direction is formed in the form of a groove extending in the longitudinal direction on the support block portion 321 so that the support block portion 321 is fitted into the inner reinforcement plate 125. It is formed in a form including a support slot portion 322.
  • the outer reinforcing plate 225 corresponds to the shape of the pipe support 300, and a plurality of the outer reinforcing plates 225 extend in the longitudinal direction and extend to the outer side of the outer reinforcing plate 225. It is formed to protrude in the radial direction over the inner surface of the main body portion 221 and is radially disposed at a position corresponding to the inner reinforcing plate 125.
  • the inner reinforcement plate 125 is in the form of a rib extending longitudinally across the outer surface of the inner body portion 121 in the radial direction. It is protruding and arranged radially.
  • the plurality of pipe supports 300, the support block portion 321 moves in the longitudinal direction, and the inner reinforcement plate 125 moves into the support slot. It is inserted into part 322. In this way, the plurality of support block parts 321 and the inner reinforcement plate 125 are coupled to each other.
  • each of the outer reinforcement plates 225 is formed in the form of a pair of parallel ribs facing each other, as shown. Finally, the combination of each of the support block portions 321 and the inner reinforcing plate 125 can be combined so that it is sandwiched between a pair of ribs constituting each of the outer reinforcing plates 225. The combining process is explained in detail as follows.
  • the combination of the support block portion 321 and the inner reinforcing plate 125 is such that the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225 correspond to each other. While in the position, it moves in the longitudinal direction coaxially with the outer body portion 221 and is accommodated in the outer body portion 221. In this way, as shown in the fourth process drawing of FIG. 6, the combination of the support block portion 321 and the inner reinforcing plate 125 naturally flows between the pair of ribs constituting the outer reinforcing plate 225. It can be interpositioned.
  • the outer diameter of the inner reinforcing frame 123 is equal to the inner diameter of the outer reinforcing frame 223 to prevent interference between the inner reinforcing frame 123 and the outer reinforcing frame 223. It was made to be the same or smaller. However, in the second embodiment, since all joining processes are performed only by longitudinal movement, no interference occurs at all regardless of the height of the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225. Therefore, it does not matter whether the height from the outer surface of the inner reinforcing plate 125 exceeds the height from the inner surface of the outer reinforcing plate 225 or not.
  • the inner reinforcing plate 125 is inserted into the support slot portion 322 formed in a groove shape on the support block portion 321, so the height of the inner reinforcing plate 125 If is too high and the depth of the support slot portion 233 becomes too deep, there is a risk that the support block portion 321 may be damaged by splitting. Taking this into consideration, the height of the inner reinforcement plate 125 is within a range that does not excessively increase the risk of damage to the support block portion 321, that is, it is formed to be about half the height of the support block portion 321 as shown in the drawing. It is appropriate to be
  • the outer stopper 226 may be provided in both the movement direction for engagement (i.e., the engagement movement direction) and the movement direction for release (i.e., the release movement direction).
  • the outer stopper 226 is provided in the release movement direction of the outer reinforcement plate 225 to allow movement in the engagement movement direction before coupling, but to regulate movement in the release movement direction after engagement.
  • a blocking wall may be formed in the combined movement direction of the outer reinforcement plate 225 to regulate excessive movement (not shown in the drawing to simplify the drawing). At this time, the blocking wall may be formed integrally with the outer reinforcement plate 225 or may be formed to be detachable.
  • FIG. 7 An exploded perspective view of the pipe joint that has been assembled through the above-described process is shown in Figure 7, and a radial cross-sectional view is shown in Figure 8.
  • the pipe joint forms a combination in which the inner reinforcement plate 125 is inserted into the groove-shaped support slot portion 322, and this combination is the outer reinforcement plate (in the form of a pair of ribs).
  • the inner rigid portion 110 and the outer rigid portion 120 are coupled via the pipe support 300.
  • the inner rigid portion 110 and the outer rigid portion 120 do not directly contact each other.
  • the piping support 300 is made of high-pressure glass fiber, polymer, etc., whose conduction heat transfer coefficient is much lower than that of metal. Because it is formed, the amount of heat inflow can be effectively reduced in the second embodiment as in the first embodiment.
  • the direction of the force applied to the pipe support 300 is indicated by an arrow.
  • the pipe support body 300 is supported by the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225 made of a material with higher strength than itself. . Therefore, when the inner rigid portion 110 and the outer rigid portion 120 receive external force such as tension, compression, or bending, actual stress, including tension and shear, is exerted on the inner reinforcing plate 125 and the outer reinforcing plate 225. is withstood, and only compressive force acts on the pipe support 300. Accordingly, the risk of damage to the pipe support 300 can be reduced while the robustness of the pipe joint can be improved.
  • Figure 9 is a sequential capture screen of simulation operation images corresponding to the gravitational field of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention. If a straight pipe is supported at both ends and exposed to a gravitational field, it becomes a curved pipe in the shape of a parabola with the center stretched out, as shown. At this time, only the inner/outer flexible portions 110 and 120 are contracted or expanded, and the inner/outer rigid portions 120 and 220 are not deformed.
  • the inner/outer flexible portions 110 and 120 may contact each other due to contraction or expansion, preventing the insulation space V from being sufficiently secured. There is a risk that it will happen.
  • the curvatures of the inner/outer flexible portions 110 and 120 are designed to be the same, and at the same time, the inner/outer rigid portions 120 and 220 and the pipe support 300 are designed to have a combined structure. By ensuring that the pipe joints are properly distributed, these problems can be effectively avoided.
  • Figures 10, 11, and 12 are sequential capture screens of simulation operation images corresponding to the horizontal displacement, vertical displacement, and left and right displacement of the flexible vacuum insulated pipe of the present invention, respectively.
  • FIG. 9 it is clearly confirmed that no excessive stress is generated no matter how large the deformation occurs.
  • the piping is placed over an external structure with significant bends, or the piping is It can be confirmed that even if horizontal, vertical, and left/right displacement occurs due to external factors such as movement of the supported device, the work can be performed stably without rupture in the pipe.
  • the flexible vacuum insulated pipe according to the present invention has the effect of effectively preventing heat inflow while improving the mechanical stability of the pipe itself by using a reinforcing frame or reinforcing plate. Accordingly, especially when applied to liquefied gas transport work where flexible vacuum insulated piping is widely used, it has the effect of effectively preventing various risks that may occur due to factors such as pipe damage or material leakage due to heat inflow in such work. .

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Abstract

본 발명은, 유연진공단열배관에 관한 것이다. 이러한 유연진공단열배관은, 배관지지체와 배관의 내측 및 외관에 대한 접합부가 모든 변위를 구속함에 따라 기구학적으로 안정성을 가지며, 배관지지체가 열전도도가 낮은 물질로 제작되면서도 직접적인 인장 및 전단 응력을 받지 않아 외부로부터 내부로 향하는 열 유입을 효과적으로 차단하는 동시에 구조적 강건성을 유지하며, 미리 결합된 배관 내측과 배관지지체를 배관 외측으로 덮어씌운 후 회전하는 방식으로 체결되거나 또는 각부가 모두 길이방향이동 즉 병진방식만으로도 체결되는 등 모든 실시예에 있어서 체결방식이 간단하여 조립 및 생산 측면에서 생산성이 향상될 수 있다.

Description

유연진공단열배관
본 발명은, 유연구조를 포함하는 진공배관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전조립형 지지체구조를 포함하여 조립공정을 단순화하면서도, 내관과 외관 사이를 견고하게 지지하고, 효과적인 단열 성능을 갖추면서도 조립공정이 간단한 유연 진공배관에 관한 것이다.
초저온 액화가스(이하, 액화가스라 한다)는 온도가 낮고 잠열이 적기 때문에 적은 열 유입에 의해서도 쉽게 기화될 수 있다. 그러므로, 액화가스를 이송하기 위해서는 단열 성능이 우수한 진공배관을 사용해야 한다.
액화가스는 대개 운송선박-터미널을 통해 수출/수입된다. 운송선박-터미널간 액화가스 적/하역 시 바람, 조류, 파랑 등으로 인해 운송선박에 변위가 발생한다. 이러한 변위에 대응하기 위하여 이송은 회전부를 갖는 배관(흔히, 로딩암이라고 부름)이나 유연부를 갖는 배관(흔히, 유연배관이라 부름)을 통해 이루어진다. 물론, 로딩암이나 유연배관은 열전달을 줄이기 위하여 단열이 되어야 한다.
도전 과제 중에 하나는 공기 액화 온도(산소 -183 ℃, 질소 -197 ℃)보다 낮은 액화가스(액화수소, 액화네온, 액화헬륨 등)용 이송 배관은 진공 단열되어야 한다는 점이다. 그렇지 않는 경우, 이송 배관 표면에 액화 공기가 형성되어, 단열 성능을 떨어뜨리고, 초저온 액체 특히, 액화 산소의 발생으로 화재, 폭발 등 위험한 상황이 발생한다. 따라서, 이러한 액화가스를 위해서는 유연진공단열배관이 사용되어야 한다.
유연진공단열배관을 형성하기 위해서는 유연외관과 유연내관을 구성해야 한다. 유연외관과 유연내관은 각각 유연부를 가지고 있어야 하며, 대개 벨로우즈를 사용하여 유연부를 구성한다.
도 1은 종래의 유연진공단열배관을 도시한 도면으로, 한국특허등록 제2428809호("이중 벨로우즈부를 갖는 진공배관", 2022.07.29.)에서 발췌된 것이다. 도시된 바와 같이 종래의 유연진공단열배관은, 내측유연부(11')와 외측유연부(12')을 구비하는 이중관으로 제조된다. 또한, 내측과 외측 측 사이에 진공 단열 공간을 유지하기 위하여, 배관지지체(30')를 갖는다.
내측유연부(11')와 외측유연부(12')는 운반 환경에 따라 변위가 계속해서 발생하므로, 유연부 사이에 배관지지체(30')를 위치시키기가 어렵다. 따라서, 강성 구조를 가지는 이음부(강성부)를 유연부 사이에 두고, 이 강성부에 배관지지체(30')를 연결하는 방법이 흔히 사용된다. 따라서, 내측유연부(11') 사이에는 내측강성부(21')가 위치하며, 외측유연부(12') 사이에는 외측강성부(22')가 위치한다. 내측강성부(21')와 외측강성부(22')사이에 배관지지체(30')가 위치하여, 내측 배관과 외측 배관 사이를 지지한다.
운반 환경에 따라 발생하는 변위에 대한 상세한 상황 설명은 다음과 같다. 유연진공단열배관의 경우 설치 및 이용 시 구부러지며, 내측유연부(11')와 외측유연부(12')의 상대적 움직임이 발생한다. 유연진공단열배관이 굽을 경우, 직경이 큰 외측유연부(12')가 내측유연부(11')보다 곡률이 커 두 배관 사이에 설치된 배관지지체(30')는 반경방향 인장 및 수축 응력을 받게 된다. 또한, 내측유연부(11')및 외측유연부(12')사이의 상대 운동은 배관지지체(30')에 축 방향 전단 응력을 발생시킨다. 이러한 응력에도 배관지지체(30')가 기능하려면 배관지지체(30')가 내측강성부(21')및 외측강성부(22')에 견고하게 고정될 수 있어야 한다.
또한, 배관지지체(30')는 외관으로부터 내관으로 흐르는 열유입의 매개체가 되어 이송되는 초저온 액화가스를 상당량 기화시킨다. 기화된 가스는 그 자체로 액화가스 입장에서 손실일 뿐만 아니라, 배관 내의 압력을 증가시켜 배관에 구조적인 문제를 야기한다. 따라서, 배관지지체(30')를 통한 열유입은 최소화되어야 한다.
종래의 유연진공단열배관은 배관지지체(30')가 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')에 견고하게 고정되면서도, 열유입을 최소화하는 구조를 갖는 데 있어 문제점이 있다. 종래의 유연진공단열배관이 배관지지체(30')를 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')에 고정할 때, 적절한 형태의 결합부를 가지지 않으므로 배관지지체(30')가 완고히 고정되려면 용접의 방식으로 시공되어야 한다. 용접 시공이 가능하려면 배관지지체(30')는 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')와 같은 종류의 금속을 재료로 하여 제작되어야 한다. 이 경우, 금속의 높은 전도 열전달 계수로 인해 배관 내로 다량의 열 유입이 발생한다.
배관지지체(30')를 통한 열 전달을 약화시키려면 배관지지체(30')가 금속대비 열 전도도가 낮은 플라스틱 또는 나무와 같은 소재로 제작되어야 한다. 이러한 경우, 대개 금속으로 제작되는 내측강성부(21')및 외측강성부(22')와 소재가 달라지므로 용접의 형태로 고정이 불가능하다. 종래의 유연진공단열배관의 경우, 배관지지체(30')를 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')에 결합하는 데 있어 적절한 구조가 고안되지 않아, 용접 방식을 적용하지 않고 접착 등의 다른 방식으로 배관지지체(30')를 고정할 경우 배관 사용 중 접합부가 떨어질 위험이 있다. 뿐만 아니라, 플라스틱 및 나무와 같은 소재는 발생하는 하중에 대해 허용 응력이 금속에 비해 현저히 낮다. 그 중에도 압축 형태의 응력은 비교적 잘 견딜 수 있으나 인장, 전단, 굽힘 응력에는 매우 취약하다. 종래의 형태로 유연진공단열배관을 설계할 경우, 배관 내측과 외측의 곡률 차이에 따라 배관지지체(30')에 가해지는 인장, 전단, 굽힘 응력에 의해 배관지지체(30')가 파손될 위험이 상당히 높다.
또한, 종래의 진공배관의 경우 배관지지체(30')가 내부에서 직접 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')에 접합되므로, 일일이 시공자가 배관 내부를 살피며 접합 작업을 수행해야 한다. 접합 작업 시 배관지지체(30')가 견고하게 접합되기 위하여 접합 동안 내측강성부(21') 및 외측강성부(22')와 수직한 상태를 유지하여야 하는 번거로움이 있고, 또한 내측강성부(21')의 단면적이 그리 넓지 않기 때문에 작업의 용이성이 현저히 떨어진다. 따라서 종래의 진공배관의 배관지지체(30') 접합 구조로는 배관의 제작이 어렵고 오랜 시간이 걸리는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국특허등록 제2428809호("이중 벨로우즈부를 갖는 진공배관", 2022.07.29.)
본 발명의 일 과제는, 배관지지체가 내측강성부 및 외측강성부에 견고하게 결합되어, 내측 및 외측 배관의 상대적 변위에도 배관지지체가 이격되지 않아 유연진공단열배관의 기구학적 안정성이 향상되도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 배관지지체가 열전도도가 낮은 재료로 제작되면서도 인장이 아닌 압축응력만을 받도록 구조적으로 설계되어, 유연진공단열배관의 배관지지체가 외부로부터 내부로 향하는 열유입을 효과적으로 차단하면서도 구조적 강건함을 유지하도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 진공배관에서 배관지지체가 내측강성부 및 외측강성부와 결합하는 구조가 시공 측면에서 용이하여, 유연진공단열배관의 조립 및 제작 측면에서 생산성을 향상시키도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 내측유연부와 외측유연부의 형태일치를 통해 상대적인 변위를 최소화하여, 배관지지체에 발생하는 변위 역시 최소화 하는 데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유연진공단열배관(1000)은, 길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함하는 내측유연부(110); 원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합하는 내측강성부(120); 복수 개의 상기 내측유연부(110) 및 상기 내측강성부(120)가 교번결합된 결합체를 포함하는 내측배관(100); 길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함하고, 상기 내측유연부(110)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측유연부(110)를 수용하여 상기 내측유연부(110)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하는 외측유연부(210); 원통형태로 형성되어 상기 내측강성부(120)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측강성부(120)를 수용하여 상기 내측강성부(120)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하면서 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합하는 외측강성부(220); 복수 개의 상기 외측유연부(210) 및 상기 외측강성부(220)가 교번결합된 결합체를 포함하는 외측배관(200); 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220) 모두와 접합하여 상기 내측배관(100) 및 상기 외측배관(200)의 상대적 변위를 제약함과 동시에 구조적으로 지지하는 배관지지체(300); 를 포함할 수 있다.
이 때 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)가 금속재료로 형성되고, 상기 배관지지체(300)가 금속재료에 비해 상대적으로 전도열전달계수가 낮은 재료로 형성될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측강성부(120)가, 원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합하는 내측본체부(121) 및 상기 내측본체부(121)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 내측유연부(110)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 내측연결부(122)를 포함하고, 상기 외측강성부(220)가, 원통형태로 형성되어 상기 내측강성부(120)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합하는 외측본체부(221) 및 상기 외측본체부(221)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 외측유연부(210)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 외측연결부(222)를 포함할 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)에 상기 배관지지체(300)를 지지하는 지지구조가 형성되며, 상기 배관지지체(300)는 상기 지지구조에 상응하는 형태로 형성될 수 있다.
제1실시예로서, 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 걸쳐 플랜지 형태로서 반경방향으로 돌출형성되는 내측보강테(123)를 포함하고, 상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강테(123) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강테(223)를 포함할 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 끼워지는 테두리 형태로 된 지지테두리(311) 및 상기 지지테두리(311)로부터 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 지지날개부(312)를 포함할 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 복수 개의 상기 외측보강테(223)가, 원주방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 지지날개부(312)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 한 쌍의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강테(123)의 일측 및 타측에 결합됨으로써, 서로 마주보는 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 사이에 상기 내측보강테(123)가 개재되도록 결합되고, 각각의 상기 외측보강테(223)가, 서로 마주보는 한 쌍의 평행한 리브 형태로 형성되어, 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 지지날개부(312) 및 상기 외측보강테(223)가 서로 어긋나는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221) 내에 수용되며, 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 외측본체부(221) 내에 수용된 상태에서 회전함으로써 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 개재배치됨으로써, 한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합이 이루어질 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121) 간 결합 시, 한 쌍의 상기 지지날개부(312)를 동시관통하여 서로 체결하는 내측체결핀(124)가 구비될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시, 회전에 의한 결합 후 과잉회전 또는 반대방향의 회전에 의한 해제를 방지하도록 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브를 동시관통하여 서로 체결하는 외측체결핀(223)이 구비될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 외측보강테(223)의 결합회전방향에는 과잉회전을 규제하도록 차단벽이 형성되고, 상기 외측보강테(223)의 해제회전방향에는 결합 전에는 결합회전방향으로의 회전을 허용하되 결합 후에는 해제회전방향으로의 회전을 규제하도록 상기 외측체결핀(223)이 구비될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 차단벽이 상기 외측보강테(223)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측보강테(123)의 외경이 상기 외측보강테(223)의 내경과 동일하거나 더 작게 형성될 수 있다.
제2실시예로서, 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면에 걸쳐 길이방향으로 연장되는 리브 형태로서 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 내측보강판(125)를 포함하고, 상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강판(225)를 포함할 수 있다.
이 때 상기 유연진공단열배관(1000)은, 복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강판(125)에 상응하며 길이방향으로 연장되는 지지블록부(321) 및 상기 지지블록부(321)가 상기 내측보강판(125)에 끼움결합되도록 상기 지지블록부(321) 상에 길이방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되는 지지슬롯부(322)를 포함할 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 복수 개의 상기 외측보강판(225)이, 길이방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 내측보강판(125)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 지지블록부(321)가 길이방향으로 이동하여 상기 내측보강판(125)이 상기 지지슬롯부(322)에 끼워짐으로써 복수 개의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)이 각각 서로 결합되고, 각각의 상기 외측보강판(225)이, 서로 마주보는 한 쌍의 평행하는 리브 형태로 형성되어, 각각의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가 각각의 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)이 서로 상응하는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221)에 수용됨과 동시에, 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 개재배치됨으로써, 복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합이 이루어질 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시, 길이방향이동에 의한 결합 후 과잉이동 또는 반대방향의 길이방향이동에 의한 해제를 방지하도록 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이를 가로막아 차단하는 외측스토퍼(226)가 구비될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 외측보강판(225)의 결합이동방향에는 과잉이동을 규제하도록 차단벽이 형성되고, 상기 외측보강판(225)의 해제이동방향에는 결합 전에는 결합이동방향으로의 이동을 허용하되 결합 후에는 해제이동방향으로의 이동을 규제하도록 상기 외측스토퍼(226)가 구비될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 차단벽이 상기 외측보강판(225)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측보강판(125)의 길이가 상기 외측보강판(225)의 길이보다 더 작게 형성될 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측배관(100)이, 복수 개의 상기 내측유연부(110) 및 상기 내측강성부(120)가 교번결합되되 양단에는 상기 내측유연부(110)가 배치되도록 형성되고, 상기 외측배관(200)이, 복수 개의 상기 외측유연부(210) 및 상기 외측강성부(220)가 교번결합되되 양단에는 상기 외측유연부(210)가 배치되도록 형성되고, 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 내측배관(100) 양단의 상기 내측유연부(110) 끝단과 결합되는 내부연결부(410); 상기 외측배관(200) 양단의 상기 외측유연부(210) 끝단과 결합되는 외부연결부(420); 상기 내부연결부(410) 및 상기 외부연결부(420)를 서로 연결하여 외부장치와 연결되는 말단연결부(430); 를 포함할 수 있다.
또한 상기 유연진공단열배관(1000)은, 상기 단열공간(V)의 진공상태 형성을 위해 배기하도록 진공펌프와 연결되며, 진공확보 후 밀폐역할을 하는 진공배기포트(500); 를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 유연진공단열배관은, 외측강성부 및 내측강성부에 별도로 구비되는 보강테 또는 보강판을 이용하여 배관지지체를 견고하게 지지함으로써, 유연진공단열배관의 기구학적 안정성이 향상되는 효과를 제공한다. 보다 구체적으로는, 보강테를 사용하는 제1실시예에서는, 내측강성부의 보강테와 배관지지체의 체결부에 의해 면대면 접합되는 일측 및 타측 배관지지체에 다시 면대면 접촉하는 외측강성부의 보강테에 의해 길이방향 및 반경방향 변위가 안정적으로 지지되며, 일측 및 타측 배관지지체의 평활면들의 가장자리에서 각각 회전변위를 구속하는 외측강성부의 보강테 체결핀 또는 차단벽에 의해 회전변위가 안정적으로 지지된다. 보강판을 사용하는 제2실시예에서는, 내측강성부의 보강판과 배관지지체의 슬롯부 간의 결합도 길이방향이동(병진)을 사용하고, 배관지지체의 블록부와 외측강성부의 보강판 간의 결합도 길이방향이동(병진)을 사용하도록 되어 있어, 구조적으로 회전변위가 발생하지 않는 형태인 동시에 반경방향으로는 각부가 맞물려 조립됨으로써 회전방향, 반경방향으로의 안정적 지지가 가능하다. 또한 길이방향으로의 과잉이동 또는 반대방향이동을 규제하는 외측강성부 스토퍼 또는 차단벽에 의해 길이변위 역시 안정적으로 지지된다.
또한, 배관지지체가 금속 대신 열 전도도가 낮은 고압 유리 섬유 또는 폴리머 등의 소재로 제작되며, 모든 실시예에서 외측강성부 보강테(제1실시예)/보강판(제2실시예)과 내측강성부 보강테/보강판이 배관지지체의 외면을 지지하며, 외측강성부 보강테/보강판이 외측강성부로부터 반경방향으로 내측강성부에 상당히 근접한 부분(제1실시예) 또는 그 이상(제2실시예)까지 연장되어 내측강성부 보강테를 길이방향으로 덮는 조립구조를 가진다. 따라서 모든 실시예에서 배관지지체는 배관의 여러 변위에 대하여 압축응력에만 대응하며, 인장 및 전단응력은 금속재료로 제작되어 강건함을 갖는 내측강성부 및 외측강성부의 보강테/보강판이 견디는 구조로 제작되어, 유연진공단열배관의 배관지지체가 외부로부터 내부로 향하는 열 유입을 효과적으로 차단하면서도 구조적 강건함을 유지하는 효과를 제공한다.
더불어, 제1실시예의 경우 내측강성부 보강테에 일측 및 타측 배관지지체를 미리 배관지지체 체결부를 통해 결합시켜 둔 다음, 내/외측 배관 연결 시 일측 및 타측 배관지지체와 외측강성부 보강테가 서로 맞물리지 않도록 외부 배관을 내부 배관 바깥으로 덮어씌운 후, 일측 및 타측 배관지지체가 외측강성부 보강테와 반경방향으로 동일선상에 있는 위치에서 일측 및 타측 배관지지체가 외측강성부 보강테 차단벽에 닿기 직전까지 회전시키고 외측강성부 체결부를 외측강성부 보강테에 삽입시켜서 배관 조립이 이루어진다. 또한 제2실시예의 경우 내/외측 배관 연결 시, 돌출벽 형태로 된 내측보강판 - 블록 형태로 되며 슬롯을 가지는 배관지지체 - 한 쌍의 돌출리브 형태로 된 외측보강판이 길이방향이동(병진)만으로 서로 결합되고, 여기에 단지 길이방향으로의 과잉 또는 반대방향 이동을 제한하는 스토퍼를 조립함으로써 배관 조립이 이루어진다. 즉 본 발명에 의하면, 모든 실시예에서 간단한 회전/병진운동만으로 배관 조립이 이루어지므로, 종래의 유연진공단열배관 대비 조립 및 제작이 용이하여 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 유연진공단열배관.
도 2는 본 발명의 유연진공단열배관.
도 3은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예의 조립과정.
도 4는 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예의 길이방향측 단면도.
도 6은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예의 조립과정.
도 7은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예의 분해사시도.
도 8은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예의 반경방향측 단면도.
도 9는 본 발명의 유연진공단열배관의 중력장에 대한 대응.
도 10은 본 발명의 유연진공단열배관의 수평변이에 대한 대응.
도 11은 본 발명의 유연진공단열배관의 수직변이에 대한 대응.
도 12는 본 발명의 유연진공단열배관의 좌우변이에 대한 대응.
** 부호의 설명 **
1000 : 유연진공단열배관
100 : 내측배관
110 : 내측유연부 120 : 내측강성부
121 : 내측본체부 122 : 내측연결부
123 : 내측보강테 124 : 내측체결핀
125 : 내측보강판
200 : 외측배관
210 : 외측유연부 220 : 외측강성부
221 : 외측본체부 222 : 외측연결부
223 : 외측보강테 224 : 외측체결핀
225 : 외측보강판 226 : 외측스토퍼
300 : 배관지지체
311 : 지지테두리 312 : 지지날개부
321 : 지지블록부 322 : 지지슬롯부
410 : 외부연결부 420 : 내부연결부
430 : 말단연결부 500 : 진공배기포트
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 유연진공단열배관을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[1] 본 발명의 유연진공단열배관의 전체구성
도 2는 본 발명의 유연진공단열배관의 전체적인 구성을 도시한 것이다. 도면 상측에는 본 발명의 유연진공단열배관(1000)의 전체형상이 도시되어 있으며, 도면 중간에는 본 발명의 유연진공단열배관(1000)의 일측 끝단 일부가 확대되어 내부까지 보이는 형태로 도시되어 있다. 또한 도면 하측에는 각부 부품들이 도시되어 있으며, 이를 통해 본 발명의 유연진공단열배관(1000)의 전체적인 구성을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유연진공단열배관(1000)은, 내측유연부(110) 및 내측강성부(120)를 포함하는 내측배관(100), 외측유연부(210) 및 외측강성부(220)를 포함하는 외측배관(200), 강성부들 사이에 구비되어 양측 배관의 상대적 변위를 제약함과 동시에 구조적으로 지지하는 배관지지체(300)를 포함한다. 부가적으로, 외부장치와의 연결을 위한 내부연결부(410), 외부연결부(420), 말단연결부(430)와, 진공펌프와의 연결을 위한 진공배기포트(500)도 포함할 수 있다.
상기 내측배관(100)은, 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 내측유연부(110) 및 상기 내측강성부(120)가 교번결합된 결합체 형태로 이루어진다. 이 때 물론, 양단에는 상기 내측유연부(110)가 배치되도록, 즉 [내측유연부 - 내측강성부 - … - 내측강성부 - 내측유연부] 형태로 구성되게 한다.
상기 내측유연부(110)는, 길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함한다. 예를 들어 주름관 등과 같은 형태적인 유연구조를 가질 수도 있으며, 또한 탄성변형이 가능한 재질로 이루어짐으로써 재질적인 유연구조를 가질 수도 있는 등 다양한 적용이 가능하다. 상기 내측유연부(110)는, 내부에 흐르는 유체에 의한 정적/동적 압력, 열 수축/팽창을 견딤과 동시에 유체가 누설되지 않도록 하며, 또한 공급/수요처 간 이동에도 견고성을 가지도록 형성된다.
상기 내측강성부(120)는, 한 쌍의 상기 내측유연부(110) 사이에 구비되어 배관이음부를 형성하여 상기 배관지지체(300)가 구비될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합한다. 보다 구체적으로는, 상기 내측강성부(120)는, 원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합하는 내측본체부(121) 및 상기 내측본체부(121)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 내측유연부(110)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 내측연결부(122)를 포함할 수 있다. 상기 내측강성부(120)는, 내부에 흐르는 유체에 의한 정적/동적 압력을 견딤과 동시에 유체가 누설되지 않도록 하는 견고성을 가지도록 형성된다.
상기 외측배관(200)은, 상기 내측배관(100)과 마찬가지로, 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 외측유연부(210) 및 상기 외측강성부(220)가 교번결합된 결합체 형태로 이루어진다. 이 때 앞서와 마찬가지로 역시, 양단에는 상기 외측유연부(210)가 배치되도록, 즉 [외측유연부 - 외측강성부 - … - 외측강성부 - 외측유연부] 형태로 구성되게 한다.
상기 외측유연부(210)는, 길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함한다. 예를 들어 주름관 등과 같은 형태적인 유연구조를 가질 수도 있으며, 또한 탄성변형이 가능한 재질로 이루어짐으로써 재질적인 유연구조를 가질 수도 있는 등 다양한 적용이 가능하다. 또한 상기 외측유연부(210)는, 상기 내측유연부(110)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측유연부(110)를 수용하도록 형성된다. 이에 따라 상기 외측유연부(210)는, 상기 내측유연부(110)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하게 된다. 상기 외측유연부(210)는, 상기 내측유연부(110)와 같은 곡률을 가지도록 설계되어야 하며, 진공이 누출되지 않음과 동시에 외압(대기압)을 견딜 수 있는 견고성을 가지도록 형성된다.
상기 외측강성부(220)는, 한 쌍의 상기 외측유연부(210) 사이에 구비되어 배관이음부를 형성하하여 상기 배관지지체(300)가 구비될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 원통형태로 형성되어 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합한다. 보다 구체적으로는, 상기 외측강성부(220)는, 원통형태로 형성되어 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합하는 외측본체부(221) 및 상기 외측본체부(221)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 외측유연부(210)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 외측연결부(222)를 포함할 수 있다. 더불어 상기 외측강성부(220)는, 상기 외측유연부(210)와 마찬가지로, 상기 내측강성부(120)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측강성부(120)를 수용하여 상기 내측강성부(120)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하게 된다. 상기 외측강성부(220)는, 진공이 누출되지 않음과 동시에 외압(대기압)을 견딜 수 있는 견고성을 가지도록 형성된다.
상기 배관지지체(300)는, 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220) 모두와 접합하여 상기 내측배관(100) 및 상기 외측배관(200)의 상대적 변위를 제약함과 동시에 구조적으로 지지하는 역할을 한다. 도 2에는 상기 배관지지체(300)의 한 예시가 도시되어 있는데, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)에 상기 배관지지체(300)를 지지하는 지지구조가 형성되며, 상기 배관지지체(300)는 상기 지지구조에 상응하는 형태로 형성되게 된다. 상기 배관지지체(300)의 다양한 실시예에 따른 구체적인 형태에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다.
한편 상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)는 상기 유연진공단열배관(1000) 자체의 구조적 안정성을 높이기 위하여 견고한 금속재료로 형성된다. 이 때 상기 배관지지체(300)는, 금속재료에 비해 상대적으로 전도열전달계수가 낮은 재료로 형성되는 것이 바람직한데, 예를 들면 고압유리섬유 또는 폴리머 등의 재로로 될 수 있다. 앞서도 설명한 바와 같이, 종래에는 상기 배관지지체(300)와 같이 외부배관/내부배관을 서로 연결하는 부품에 의한 열전달로 인하여 열유입이 발생함으로써, 배관을 통해 이동되는 초저온액체가 기화되어 상실되는 등의 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는 상기 배관지지체(300)가 전도열전달계수가 낮은 재료로 형성되게 함으로써 이러한 문제를 크게 완화시킬 수 있다.
상기 내부연결부(410)는, 외부장치와의 연결을 위해 상기 내측배관(100) 양단의 상기 내측유연부(110) 끝단과 결합되는 부품으로, 상기 내측배관(100) 내에 흐르는 유체에 의한 정적/동적압력을 견딤은 물론 누설되지 않도록 견고하게 형성된다. 상기 외부연결부(420)는, 역시 외부장치와의 연결을 위해 상기 외측배관(200) 양단의 상기 외측유연부(210) 끝단과 결합되는 부품으로, 진공이 누출되지 않으면서 외압(대기압)을 견딜 수 있도록 역시 견고하게 형성된다. 또한 상기 말단연결부(430)는 상기 내부연결부(410) 및 상기 외부연결부(420)를 서로 연결하여 외부장치와 직접적으로 연결되는 역할을 한다.
상기 진공배기포트(500)는, 상기 단열공간(V)의 진공상태 형성을 위해 배기하도록 진공펌프와 연결되는 부품이다. 물론 상기 진공배기포트(500)는, 상기 단열공간(V)의 진공확보 후에는 막힘처리되어 밀폐역할을 하게 된다.
[2] 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예
도 3 내지 도 5는 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제1실시예의 조립과정을 도시한 것이고, 도 4는 제1실시예의 분해사시도를, 도 5는 제1실시예의 길이방향측 단면도를 각각 도시하고 있다.
제1실시예에서는, 상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 걸쳐 플랜지 형태로서 반경방향으로 돌출형성되는 내측보강테(123)를 포함하고, 상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강테(123) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강테(223)를 포함하도록 형성된다.
이 때 상기 배관지지체(300)는 이러한 상기 내측보강테(123) 및 상기 외측보강체(223)의 형상에 맞추어, 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 끼워지는 테두리 형태로 된 지지테두리(311) 및 상기 지지테두리(311)로부터 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 지지날개부(312)를 포함하는 형태로 형성된다. 상기 외측보강테(223)도 물론, 상기 내측보강테(123) 뿐만 아니라 이러한 상기 배관지지체(300)의 형상에도 상응하도록, 복수 개의 상기 외측보강테(223)가, 원주방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 지지날개부(312)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치되도록 형성된다.
도 3을 참조하여 이러한 형상으로 된 한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 앞서 설명한 바 및 도 3의 1번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 내측보강테(123)는 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 걸쳐 플랜지 형태로서 반경방향으로 돌출형성된다. 이 상태에서 도 3의 2번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강테(123)의 일측 및 타측에 결합된다(도면부호의 표시에서, 일측 배관지지체는 300으로, 타측 배관지지체는 300'으로 표시하였다). 그러면 서로 마주보는 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 사이에 상기 내측보강테(123)가 개재되도록 결합되게 된다. 이 때 상기 지지날개부(312)의 안쪽이 단순한 평면으로 형성될 경우, 상기 내측보강테(123)의 두께 때문에 상기 지지날개부(312)가 변형되어 응력집중이 일어나는 등의 문제가 생길 수 있다. 상기 지지날개부(312)의 안쪽에는 상기 내측보강테(123)를 수용할 수 있는 공간을 형성하도록 턱이 진 형태로 형성되게 한다. 이 때 턱의 높이는 당연히 상기 내측보강테(123) 두께의 1/2이면 되며, 그러면 한 쌍의 상기 지지날개부(312)가 마주보며 결합되었을 때 턱에 의해 생긴 공간은 딱 상기 내측보강테(123) 두께가 되어 결합구조가 견고하게 이루어질 수 있다.
이와 같이 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121) 간 결합 시, 한 쌍의 상기 지지날개부(312)를 동시관통하여 서로 체결하는 내측체결핀(124)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 내측체결핀(124)는 물론 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 지지날개부(312) 각각에 모두 구비되는 것이 바람직하며, 도면 상에서는 하나의 상기 지지날개부(312) 당 하나의 상기 내측체결핀(124)이 구비되는 것으로 도시되나 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 복수 개가 구비될 수 있음은 당연하다. 또한 도면 상에서는 하나의 상기 지지날개부(312) 당 하나의 상기 내측체결핀(124)이 구비되도록 하는 예시를 보이고 있으므로, 이러한 경우 상기 지지날개부(312)의 반경방향 외측끝단에 편향되게 배치되도록 함으로써 결합구조의 안정성을 최대화할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합이 이루어진 다음에는, 이제 상기 외측본체부(221)와의 결합이 이루어져야 한다. 각각의 상기 외측보강테(223)는, 도시된 바와 같이 서로 마주보는 한 쌍의 평행한 리브 형태로 형성된다. 최종적으로는 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합되면 된다. 그 결합과정을 구체적으로 상세히 설명하면 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 외측보강테(223)는, 상기 지지날개부(312)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치된다고 설명하였다. 즉 상기 외측본체부(221)의 내부공간은, 복수 개의 상기 외측보강테(223)가 드문드문 배치되며 그 사이에 빈 공간이 형성되는 형태가 된다.
도 3의 3번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 먼저, 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 지지날개부(312) 및 상기 외측보강테(223)가 서로 어긋나는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221) 내에 수용된다. 이렇게 하면 도 3의 4번째 과정도면에 도시된 바와 같이 상기 외측본체부(221) 내부공간에서 각각의 상기 지지날개부(312)가 상기 외측보강테(223)의 사이사이에 배치되는 형태가 되게 된다.
한편 이 때, 상기 내측보강테(123)의 외경이 너무 클 경우 상기 외측보강테(223)와 간섭하여 결합가능한 위치까지 길이방향이동이 불가능해진다. 이러한 문제를 해소하자면 상기 내측보강테(123)의 외경이 상기 외측보강테(223)의 내경보다 더 작기만 하면 된다. 그런데 또 다른 측면에서 보자면, 상기 내측보강테(123)를 한 쌍의 상기 지지날개부(312)가 끼워 붙잡은 구조의 결합체가 상기 외측보강테(223)에 끼워져 지지된다는 점에서 볼 때, 상기 내측보강테(123)의 외경이 너무 작을 경우 상기 지지날개부(312)와의 결합력이 떨어질 우려가 있다. 이러한 점을 고려하자면 상기 내측보강테(123)의 외경이 클수록 유리하다. 즉 상기 내측보강테(123)는, 상기 지지날개부(312)와의 결합력을 높이기 위해 최대한 키우는 것이 바람직하되, 상기 외측보강테(223)와 간섭하지는 않을 정도의 외경을 가지는 것이 적절하다. 구체적으로는, 상기 내측보강테(123)의 외경이 상기 외측보강테(223)의 내경과 동일하거나 아주 약간 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이 상태에서, 도 3의 4번째 과정도면의 화살표로 표시된 바와 같이, 한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 외측본체부(221) 내에 수용된 상태에서 회전한다. 그러면 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 자연스럽게 개재배치될 수 있게 된다.
이와 같이 한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시에는 회전운동이 사용되는데, 이 때 과잉회전을 하거나 반대방향으로 회전할 경우 결합이 해제될 우려가 있다. 이처럼 회전에 의한 결합 후 과잉회전 또는 반대방향의 회전에 의한 해제를 방지하도록, 도 3의 5번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브를 동시관통하여 서로 체결하는 외측체결핀(223)이 구비되도록 한다.
이 때 결합을 위한 회전방향(즉 결합회전방향) 및 해제를 위한 회전방향(즉 해제회전방향) 양쪽 모두에 상기 외측체결핀(223)이 구비되어도 된다. 그런데 결합회전방향 쪽은 과잉회전을 방지하기 위해 원래부터 막혀있어야 함이 당연하고, 그 구조가 바뀌지 않아도 된다. 이러한 점을 고려하여, 상기 외측보강테(223)의 해제회전방향에는 결합 전에는 결합회전방향으로의 회전을 허용하되 결합 후에는 해제회전방향으로의 회전을 규제하도록 상기 외측체결핀(223)이 구비되도록 하는 반면, 상기 외측보강테(223)의 결합회전방향에는 과잉회전을 규제하도록 차단벽이 형성되도록 할 수 있다(도면 상에는 도면을 간략화하도록 도시가 생략되었다). 이 때 상기 차단벽은, 상기 차단벽이 상기 외측보강테(223)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 거쳐 조립이 완료된 배관이음부의 분해사시도가 도 4에, 길이방향측 단면도가 도 5에 각각 도시되어 있다. 조립완료된 상태에서 배관이음부는, 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 사이에 상기 내측보강테(123)가 끼워진 결합체를 형성하고, 이 결합체가 (한 쌍의 리브 형태인) 상기 외측보강테(223)에 끼워짐으로써, 정리하면 상기 배관지지체(300)를 매개로 하여 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120) 간 결합이 이루어진다. 이 때 도 4 및 도 5로 확인되는 바와 같이 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120)는 서로 직접적으로 접촉하는 부분이 없다. 이에 따라 열이 유입된다 해도 열전달경로 상에 반드시 상기 배관지지체(300)를 지나야만 하는데, 앞서 설명한 바와 같이 상기 배관지지체(300)는 전도열전달계수가 금속에 비해 훨씬 낮은 고압유리섬유, 폴리머 등으로 형성되기 때문에 열유입량을 효과적으로 저감할 수 있다.
한편 도 5에는 상기 배관지지체(300)에 가해지는 힘의 방향이 화살표로 표시되어 있다. 상기 배관지지체(300)는, 그 자신보다 강도가 높은 재료로 된 상기 내측보강테(123) 및 상기 외측보강테(223)에 의해 지지되고 있다. 따라서 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120)가 인장, 압축, 굽힘 등의 외력을 받을 경우, 인장, 전단을 포함한 실질적인 응력은 상기 내측보강테(123) 및 상기 외측보강테(223)가 견디게 되며, 상기 배관지지체(300)로는 압축력만이 작용하게 된다. 이에 따라 상기 배관지지체(300)의 파손위험성은 낮추면서도 배관이음부의 견고성이 향상될 수 있게 된다.
[3] 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예
도 6 내지 도 8은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 유연진공단열배관의 배관이음부 및 배관지지체 결합구조 제2실시예의 조립과정을 도시한 것이고, 도 7은 제2실시예의 분해사시도를, 도 8은 제2실시예의 반경방향측 단면도를 각각 도시하고 있다.
제2실시예에서는, 상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면에 걸쳐 길이방향으로 연장되는 리브 형태로서 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 내측보강판(125)를 포함하고, 상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강판(225)를 포함하도록 형성된다.
이 때 상기 배관지지체(300)는 이러한 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)의 형상에 맞추어, 복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강판(125)에 상응하며 길이방향으로 연장되는 지지블록부(321) 및 상기 지지블록부(321)가 상기 내측보강판(125)에 끼움결합되도록 상기 지지블록부(321) 상에 길이방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되는 지지슬롯부(322)를 포함하는 형태로 형성된다. 상기 외측보강판(225)도 물론, 상기 내측보강판(125) 뿐만 아니라 이러한 상기 배관지지체(300)의 형상에도 상응하도록, 복수 개의 상기 외측보강판(225)이, 길이방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 내측보강판(125)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치되도록 형성된다.
도 6을 참조하여 이러한 형상으로 된 복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 앞서 설명한 바 및 도 6의 1번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 내측보강판(125)은 복수 개가 상기 내측본체부(121)의 외면에 걸쳐 길이방향으로 연장되는 리브 형태로서 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치된다. 이 상태에서 도 6의 2번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 지지블록부(321)가 길이방향으로 이동하여 상기 내측보강판(125)이 상기 지지슬롯부(322)에 끼워지게 한다. 이렇게 함으로써 복수 개의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)이 각각 서로 결합되게 된다. 앞서의 제1실시예에서는 이 상태에서 배관지지체-내측본체부 간의 결합을 견고히 하기 위한 별도의 체결핀이 구비되었으나, 제2실시예에서는 이후 설명될 외측본체부까지의 결합이 완료되면 그 자체로 구조적 안정성이 확보되므로 이 단계에서 별도의 체결핀 등이 반드시 필요하지 않다.
이와 같은 과정을 통해 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합이 이루어진 다음에는, 이제 상기 외측본체부(221)와의 결합이 이루어져야 한다. 각각의 상기 외측보강판(225)은, 도시된 바와 같이 서로 마주보는 한 쌍의 평행하는 리브 형태로 형성된다. 최종적으로는 각각의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가 각각의 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합되면 된다. 그 결합과정을 구체적으로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6의 3번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)이 서로 상응하는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221)에 수용된다. 이렇게 하면 도 6의 4번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 자연스럽게 개재배치될 수 있게 된다.
한편 앞서의 제1실시예에서는, 상기 내측보강테(123) 및 상기 외측보강테(223) 간 간섭이 이루어지지 않도록 상기 내측보강테(123)의 외경이 상기 외측보강테(223)의 내경과 동일하거나 더 작게 형성되게 하였다. 그러나 제2실시예에서는, 모든 결합과정이 길이방향이동만으로 이루어지기 때문에, 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)의 높이가 어떠하든 전혀 간섭이 이루어지지 않는다. 따라서 상기 내측보강판(125)의 외면에서부터의 높이가 상기 외측보강판(225)의 내면에서부터의 높이를 침범하건 그렇지 않건 무방하다. 다만 제2실시예에서는 상기 내측보강판(125)이 상기 지지블록부(321) 상에 홈 형태로 형성된 상기 지지슬롯부(322)에 끼워지도록 되어 있는 바, 상기 내측보강판(125)의 높이가 너무 높아서 상기 지지슬롯부(233)의 깊이가 너무 깊어질 경우 상기 지지블록부(321)가 쪼개지는 파손을 겪에 될 우려가 있다. 이러한 점을 고려해서 상기 내측보강판(125)의 높이는 상기 지지블록부(321)의 파손위험성을 너무 높이지 않는 범위 내로, 즉 도면 상에서처럼 상기 지지블록부(321) 높이의 반 정도 높이로 형성되는 것이 적절하다.
이와 같이 복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시에는 길이방향이동이 사용되는데, 이 때 과잉이동을 하거나 반대방향으로 이동할 경우 결합이 해제될 우려가 있다. 이처럼 길이방향이동에 의한 결합 후 과잉이동 또는 반대방향의 길이방향이동에 의한 해제를 방지하도록, 도 6의 5번째 과정도면에 도시된 바와 같이, 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이를 가로막아 차단하는 외측스토퍼(226)가 구비되도록 한다.
이 때 결합을 위한 이동방향(즉 결합이동방향) 및 해제를 위한 이동방향(즉 해제이동방향) 양쪽 모두에 상기 외측스토퍼(226)가 구비되어도 된다. 그런데 결합이동방향 쪽은 과잉이동을 방지하기 위해 원래부터 막혀있어야 함이 당연하고, 그 구조가 바뀌지 않아도 된다. 이러한 점을 고려하여, 상기 외측보강판(225)의 해제이동방향에는 결합 전에는 결합이동방향으로의 이동을 허용하되 결합 후에는 해제이동방향으로의 이동을 규제하도록 상기 외측스토퍼(226)가 구비되도록 하는 반면, 상기 외측보강판(225)의 결합이동방향에는 과잉이동을 규제하도록 차단벽이 형성되도록 할 수 있다(도면 상에는 도면을 간략화하도록 도시가 생략되었다). 이 때 상기 차단벽은, 상기 차단벽이 상기 외측보강판(225)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성될 수 있다.
더불어 상기 외측보강판(225)은 상기 내측보강판(125)을 견고하고 안정적으로 붙잡아놓는 역할을 해야 된다는 점을 고려할 때, 상기 내측보강판(125)보다 크게 형성됨으로써 여유분을 가져서 약간의 과잉이동이나 해제이동이 일어나도 무리가 없도록 하는 것이 바람직하다. 즉 상기 내측보강판(125)의 길이가 상기 외측보강판(225)의 길이보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 과정을 거쳐 조립이 완료된 배관이음부의 분해사시도가 도 7에, 반경방향측 단면도가 도 8에 각각 도시되어 있다. 조립완료된 상태에서 배관이음부는, 홈 형태로 된 상기 지지슬롯부(322)에 상기 내측보강판(125)이 끼워진 결합체를 형성하고, 이 결합체가 (한 쌍의 리브 형태인) 상기 외측보강판(225)에 끼워짐으로써, 제1실시예와 마찬가지로 제2실시예에서도, 상기 배관지지체(300)를 매개로 하여 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120) 간 결합이 이루어진다. 또한 역시 제1실시예와 마찬가지로 제2실시예에서도, 도 7 및 도 8로 확인되는 바와 같이 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120)는 서로 직접적으로 접촉하는 부분이 없다. 이에 따라 열이 유입된다 해도 열전달경로 상에 반드시 상기 배관지지체(300)를 지나야만 하는데, 앞서 설명한 바와 같이 상기 배관지지체(300)는 전도열전달계수가 금속에 비해 훨씬 낮은 고압유리섬유, 폴리머 등으로 형성되기 때문에, 제1실시예와 마찬가지로 제2실시예에서도 열유입량을 효과적으로 저감할 수 있다.
한편 도 8에는 상기 배관지지체(300)에 가해지는 힘의 방향이 화살표로 표시되어 있다. 역시 제1실시예와 마찬가지로 제2실시예에서도, 상기 배관지지체(300)는, 그 자신보다 강도가 높은 재료로 된 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)에 의해 지지되고 있다. 따라서 상기 내측강성부(110) 및 상기 외측강성부(120)가 인장, 압축, 굽힘 등의 외력을 받을 경우, 인장, 전단을 포함한 실질적인 응력은 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)가 견디게 되며, 상기 배관지지체(300)로는 압축력만이 작용하게 된다. 이에 따라 역시 상기 배관지지체(300)의 파손위험성은 낮추면서도 배관이음부의 견고성이 향상될 수 있게 된다.
[4] 본 발명의 유연진공단열배관의 다양한 방향의 이동에 대한 대응 시뮬레이션 결과
도 9는 본 발명의 유연진공단열배관의 중력장에 대한 대응 시뮬레이션 동작영상의 순차적 캡쳐화면이다. 직선형태로 된 배관을 양쪽 끝단만 지지하고 중력장에 노출시키면, 도시된 바와 같이 가운데가 늘어진 포물선과 같은 형태의 곡선배관이 된다. 이 때 상기 내측/외측유연부(110)(120)만 수축 또는 팽창되며, 상기 내측/외측강성부(120)(220)는 변형되지 않는다.
이처럼 상기 유연진공단열배관(1000)에 변형이 발생되면, 상기 내측/외측유연부(110)(120)의 수축 또는 팽창에 따라 이들이 서로 접촉하거나 해서 상기 단열공간(V)이 충분하게 확보되지 못하게 될 우려가 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 상기 내측/외측유연부(110)(120)의 곡률이 동일하게 되게 설계함과 동시에, 상기 내측/외측강성부(120)(220) 및 상기 배관지지체(300)의 결합구조로 된 배관이음부가 적절하게 분산배치되어 있도록 함으로써, 이러한 문제를 효과적으로 피할 수 있다.
또한 상기 내측/외측유연부(110)(120)의 변위에 따라 상기 배관지지체(300)에 과도한 응력이 가해짐으로써 파손이 일어나는 등의 문제가 발생할 위험이 있다. 그러나 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 어떠한 방향의 외력이 발생하여도 상기 배관지지체(300)에는 압축력만 작용하게 됨으로써, 이러한 위험성을 크게 완화할 수 있다.
실제로 시뮬레이션 결과에서도, 범례 하측색상에서 상측색상으로 갈수록 응력이 커지도록 표시했는데, 발생하는 최대 응력이 항복응력 이하인 것으로 확인되어, 본 발명의 유연진공단열배관(1000)의 구조적 안정성을 담보할 수 있다. 도 10, 도 11, 도 12는 각각, 본 발명의 유연진공단열배관의 수평변이, 수직변이, 좌우변이에 대한 대응 시뮬레이션 동작영상의 순차적 캡쳐화면이다. 여기에서도 도 9와 마찬가지로, 변형이 아무리 크게 일어나도 과도한 응력이 발생되지 않음이 잘 확인된다.즉 본 발명의 유연진공단열배관을 이용하면, 배관이 굴곡이 상당한 외부구조물에 걸쳐져 배치된다거나 또는 배관이 걸쳐져 지지되는 장치가 움직이는 등과 같은 외부적 요인으로 인하여 수평, 수직, 좌우변위가 발생한다 하더라도, 배관에 파단이 발생하지 않고 안정적으로 작업을 수행할 수 있을 것임을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 유연진공단열배관은 보강테 또는 보강판을 이용하여 배관 자체의 기구학정 안정성을 향상시키면서도 열유입을 효과적으로 방지하는 효과가 있다. 이에 따라 특히 이러한 유연진공단열배관이 많이 사용되는 액화가스 운반작업에 적용할 경우, 이러한 작업에서 배관 손상이나 열유입에 따른 물질 누출 등의 요인에 의해 발생할 수 있는 여러 위험을 효과적으로 방지하는 효과 또한 있다.

Claims (25)

  1. 길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함하는 내측유연부(110);
    원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합하는 내측강성부(120);
    복수 개의 상기 내측유연부(110) 및 상기 내측강성부(120)가 교번결합된 결합체를 포함하는 내측배관(100);
    길이방향으로 연장되며, 형상변형이 가능한 유연구조를 포함하고, 상기 내측유연부(110)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측유연부(110)를 수용하여 상기 내측유연부(110)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하는 외측유연부(210);
    원통형태로 형성되어 상기 내측강성부(120)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 내측강성부(120)를 수용하여 상기 내측강성부(120)와의 사이에 단열공간(V)을 형성하면서 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합하는 외측강성부(220);
    복수 개의 상기 외측유연부(210) 및 상기 외측강성부(220)가 교번결합된 결합체를 포함하는 외측배관(200);
    상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220) 모두와 접합하여 상기 내측배관(100) 및 상기 외측배관(200)의 상대적 변위를 제약함과 동시에 구조적으로 지지하는 배관지지체(300);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)가 금속재료로 형성되고,
    상기 배관지지체(300)가 금속재료에 비해 상대적으로 전도열전달계수가 낮은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측강성부(120)가, 원통형태로 형성되어 상기 내측유연부(110)에 길이방향으로 접합하는 내측본체부(121) 및 상기 내측본체부(121)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 내측유연부(110)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 내측연결부(122)를 포함하고,
    상기 외측강성부(220)가, 원통형태로 형성되어 상기 내측강성부(120)와 반경방향으로 소정거리 이격되면서 상기 외측유연부(210)에 길이방향으로 접합하는 외측본체부(221) 및 상기 외측본체부(221)의 길이방향 양단에 형성되며 상기 외측유연부(210)와 연결되도록 완만한 곡면으로 형성되는 외측연결부(222)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측강성부(120) 및 상기 외측강성부(220)에 상기 배관지지체(300)를 지지하는 지지구조가 형성되며,
    상기 배관지지체(300)는 상기 지지구조에 상응하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 걸쳐 플랜지 형태로서 반경방향으로 돌출형성되는 내측보강테(123)를 포함하고,
    상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강테(123) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강테(223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 배관지지체(300)가, 상기 내측본체부(121)의 외면전체둘레에 끼워지는 테두리 형태로 된 지지테두리(311) 및 상기 지지테두리(311)로부터 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 지지날개부(312)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    복수 개의 상기 외측보강테(223)가, 원주방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 지지날개부(312)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강테(123)의 일측 및 타측에 결합됨으로써, 서로 마주보는 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 사이에 상기 내측보강테(123)가 개재되도록 결합되고,
    각각의 상기 외측보강테(223)가, 서로 마주보는 한 쌍의 평행한 리브 형태로 형성되어, 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 지지날개부(312) 및 상기 외측보강테(223)가 서로 어긋나는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221) 내에 수용되며,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121)의 결합체가, 상기 외측본체부(221) 내에 수용된 상태에서 회전함으로써 한 쌍의 상기 지지날개부(312) 및 그 사이에 개재된 상기 내측보강테(123)의 결합체가 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 개재배치됨으로써,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300) 및 상기 내측본체부(121) 간 결합 시, 한 쌍의 상기 지지날개부(312)를 동시관통하여 서로 체결하는 내측체결핀(124)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    한 쌍의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시, 회전에 의한 결합 후 과잉회전 또는 반대방향의 회전에 의한 해제를 방지하도록 상기 외측보강테(223)를 구성하는 한 쌍의 리브를 동시관통하여 서로 체결하는 외측체결핀(223)이 구비되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 외측보강테(223)의 결합회전방향에는 과잉회전을 규제하도록 차단벽이 형성되고,
    상기 외측보강테(223)의 해제회전방향에는 결합 전에는 결합회전방향으로의 회전을 허용하되 결합 후에는 해제회전방향으로의 회전을 규제하도록 상기 외측체결핀(223)이 구비되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 차단벽이 상기 외측보강테(223)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측보강테(123)의 외경이 상기 외측보강테(223)의 내경과 동일하거나 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  15. 제 4항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측강성부(120)가, 상기 내측본체부(121)의 외면에 걸쳐 길이방향으로 연장되는 리브 형태로서 반경방향으로 돌출형성되어 방사상으로 배치되는 복수 개의 내측보강판(125)를 포함하고,
    상기 외측강성부(220)가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 배관지지체(300)를 지지하는 외측보강판(225)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 내측보강판(125)에 상응하며 길이방향으로 연장되는 지지블록부(321) 및 상기 지지블록부(321)가 상기 내측보강판(125)에 끼움결합되도록 상기 지지블록부(321) 상에 길이방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되는 지지슬롯부(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    복수 개의 상기 외측보강판(225)이, 길이방향으로 연장되고 상기 외측본체부(221)의 내면에 걸쳐 반경방향으로 돌출형성되어 상기 내측보강판(125)에 상응하는 위치에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    복수 개의 상기 배관지지체(300)가, 상기 지지블록부(321)가 길이방향으로 이동하여 상기 내측보강판(125)이 상기 지지슬롯부(322)에 끼워짐으로써 복수 개의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)이 각각 서로 결합되고,
    각각의 상기 외측보강판(225)이, 서로 마주보는 한 쌍의 평행하는 리브 형태로 형성되어, 각각의 상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가 각각의 한 쌍의 리브 사이에 개재되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 내측보강판(125) 및 상기 외측보강판(225)이 서로 상응하는 위치인 상태에서 상기 외측본체부(221)와 동축상 길이방향으로 이동하여 상기 외측본체부(221)에 수용됨과 동시에,
    상기 지지블록부(321) 및 상기 내측보강판(125)의 결합체가, 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이로 개재배치됨으로써,
    복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    복수 개의 상기 배관지지체(300), 상기 내측본체부(121) 및 상기 외측본체부(221) 간 결합 시, 길이방향이동에 의한 결합 후 과잉이동 또는 반대방향의 길이방향이동에 의한 해제를 방지하도록 상기 외측보강판(225)을 구성하는 한 쌍의 리브 사이를 가로막아 차단하는 외측스토퍼(226)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 외측보강판(225)의 결합이동방향에는 과잉이동을 규제하도록 차단벽이 형성되고,
    상기 외측보강판(225)의 해제이동방향에는 결합 전에는 결합이동방향으로의 이동을 허용하되 결합 후에는 해제이동방향으로의 이동을 규제하도록 상기 외측스토퍼(226)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 차단벽이 상기 외측보강판(225)에 일체로 형성되거나 또는 착탈가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측보강판(125)의 길이가 상기 외측보강판(225)의 길이보다 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측배관(100)이, 복수 개의 상기 내측유연부(110) 및 상기 내측강성부(120)가 교번결합되되 양단에는 상기 내측유연부(110)가 배치되도록 형성되고,
    상기 외측배관(200)이, 복수 개의 상기 외측유연부(210) 및 상기 외측강성부(220)가 교번결합되되 양단에는 상기 외측유연부(210)가 배치되도록 형성되고,
    상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 내측배관(100) 양단의 상기 내측유연부(110) 끝단과 결합되는 내부연결부(410);
    상기 외측배관(200) 양단의 상기 외측유연부(210) 끝단과 결합되는 외부연결부(420);
    상기 내부연결부(410) 및 상기 외부연결부(420)를 서로 연결하여 외부장치와 연결되는 말단연결부(430);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 유연진공단열배관(1000)은,
    상기 단열공간(V)의 진공상태 형성을 위해 배기하도록 진공펌프와 연결되며, 진공확보 후 밀폐역할을 하는 진공배기포트(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연진공단열배관.
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