KR20220027429A - 유압식 비상 분리 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 비상 분리 커플링을 제공한다. 본 발명은 유체를 유동하도록 중공 구조인 바디부와, 상기 바디부와 선택적으로 결합될 수 있으며 상기 바디부를 거친 유체가 유동하도록 중공 구조인 플러그부와, 상기 바디부를 따라 이동가능하며 상기 플러그를 상기 바디부에 고정하거나 분리하는 케이스부와, 상기 바디부에 결합되는 실린더와 상기 케이스에 결합되는 피스톤을 포함하는 유압부와, 상기 실린더를 상기 바디부에 결합하는 브라켓부와, 상기 브라켓부와 상기 실린더 사이에 구비되는 단열부재를 포함하는 유압식 비상 분리 커플링을 제공한다.

Description

유압식 비상 분리 커플링{HYDRAULIC EMERGENCY RELEASE COUPLING}

본 발명은 장치에 관한 것으로, 더 상세하게 신뢰성을 향상시킨 유압식 비상 분리 커플링에 관한 것이다.

연일 심해지는 대기오염을 최소화하려는 움직임이 전세계적으로 활발한 가운데, 최근 국제해사기구(IMO)에서는 선박에 대한 황산화물 및 질소산화물에 대한 규제를 강화하겠다는 방침을 발표하였고, 연료의 황 함유량을 3.5%에서 0.5%로 강화하는 시기를 2020년 1월부터 시작하는 것으로 의결하였다.

최근 중국도 자국 내 잦은 스모그를 해결하기 위해 주요 해역에 대한 선박배출가스 규제를 강화하고, LNG연료 추진선박에 대한 정부 보조금을 지급하고 있는 등 LNG연료 추진선박 확대를 계획하고 있다. 또한, 환경에 대한 국제적인 관심이 점점 증대되고 있는 상황에서 LNG연료 선박에 대한 국제적인 관심 증대는 LNG벙커링에 대한 관심으로 이어지고 있다. 여기서 LNG벙커링이란, LNG를 연료로 사용하는 선박에 연료를 공급하는 선박이다.

이때, 선박에 LNG를 공급할 때 LNG 폭발 등의 사고를 방지하기 위하여, 유압식 비상 분리 커플링이 적용된다.

분리식 커플링(Breakaway Coupling)(BAC) 및 비상 분리(해제) 커플링(ERC)은 미리규정된 적용력에서 유체 이송을 중단시킴으로써 액체 및 기체 유체의 안전한 이송을 보장한다. 커플링은 파괴 스터드(BAC)에 의해 또는 기계식, 공압식 또는 유압식 칼라 해제 기구(ERC)에 의해 활성화된다. BAC 및 ERC는 많은 종류의 선적 용례, 예를 들어 선박 대 선박 선적, 극저온 선적, 선박 대 해안 선적, 및 유해 화학물질의 선적에서 사용될 수 있다.

이들 커플링은 운전자가 선적 또는 양하 중에 구동을 중단하는 경우와 같이 호스가 급격하게 발생한 고부하에 노출될 때 장비에 대한 유출 및 손상을 방지한다. 호스 럽처 밸브(hose rupture valve)가 없으면, 이러한 사건의 결과는 매우 심각할 수 있다. 커플링은 결정된 파괴-부하에서 파괴되는 전환 파괴점을 가지므로, 내부 밸브는 양 측에서 자동으로 폐쇄되고 유동이 즉시 정지된다. 이는 뿐만 아니라 근로자의 안전을 보장한다. 선적 시스템의 환경 오염 및 값비싼 손상이 회피되고 휴지시간이 감소된다.

일 예로, 유해 유체를 운반하기 위한 라인 또는 파이프라인에서 사용하기 위한 분리식 커플링 장치는 외측 단부에서 호스 라인, 파이프라인 또는 다른 유체-공급 또는 유체-전달 포인트에 연결되며, 내측 단부에는 취성 커넥터에 의해 밀봉 결합 상태로 유지되는 상보적인 면이 제공된 대체적 관형 형태의 커플링 부재를 포함한다.

커플링 부재는 밸브 시트 및 상기 시트와 폐쇄 결합되도록 가압되는 밸브 부재를 갖지만, 밸브 부재는 통상적으로는 커플링 부재가 커넥터의 파괴시에 분리될 때까지는 스프링에 대항하여 그리고 시트와 결합되어 있지 않은 상태로 유지된다. 환형 분리 램(ram)이 커플링 부재 사이에 압력을 가하여 커넥터를 파괴하고 커플링 부재를 분리시키기 위해 제공되며, 그러므로 밸브 부재는 스프링 작용하에 자리하고 있으며 운반되는 유체의 유출을 최소화한다.

본 발명은 신뢰성을 향상시킨 유압식 비상 분리 커플링에 관한 것이다. 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일측면은, 유체를 유동하도록 중공 구조인 바디부와, 상기 바디부와 선택적으로 결합될 수 있으며 상기 바디부를 거친 유체가 유동하도록 중공 구조인 플러그부와, 상기 바디부를 따라 이동가능하며 상기 플러그를 상기 바디부에 고정하거나 분리하는 케이스부와, 상기 바디부에 결합되는 실린더와 상기 케이스에 결합되는 피스톤을 포함하는 유압부와, 상기 실린더를 상기 바디부에 결합하는 브라켓부와, 상기 브라켓부와 상기 실린더 사이에 구비되는 단열부재를 포함하는 유압식 비상 분리 커플링을 제공한다.

상기 단열부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함할 수 있다.

상기 브라켓부는. 상기 실린더의 일단부를 고정하는 제1 서포터와, 상기 제1 서포트에서 이격되어 상기 실린더를 고정하는 제2 서포터를 포함할 수 있다.

상기 단열부재는 상기 제1 서포터에 구비될 수 있다.

상기 유압부와 이격되어, 상기 유압부에 압력을 제공하는 축압부를 더 포함할 수 있다.

상기 축압부는 유압부에 전기 에너지가 차단 시 상기 유압부에 압력을 전달할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 용이하게 재사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 비상시 안정적인 동작을 보장할 수 있다.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링의 일부를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링의 일부를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링을 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 바디부(100), 플러그부(200), 케이스부(300), 브라켓부(800), 유압부(700) 및 축압부(900)를 포함한다. 추가적으로 유압식 비상 분리 커플링은 동작을 위한 탄성부재(400) 및 걸쇠부재(500)를 포함한다. 물론 유압식 비상 분리 커플링은 전술한 구성 외에도 차단 밸브(10), 케이블(20) 등을 더 포함할 수 있으며, 추가적인 구성을 배제하는 것은 아니다.

바디부(100)는 유체를 유동하도록 중공 구조로 이루어진다. 예를 들어, 바디부(100)는 일 방향으로 연장된 대략 원통형으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로 바디부(100)는 파이프나 노즐 형태일 수 있다. 이때, 바디부(100)를 유동하는 유체는 LNG일 수 있다.

또한 바디부(100)는 바디(110)와, 바디 캡(120)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바디(110)는 노즐이나 파이프로 이루어지고, 바디 캡(120)은 플랜지를 구비한 파이프 형태로 이루질 수 있다. 그리고 바디 캡(120)은 바디의 일단에 견고히 결합된다. 이때, 바디(110)와 바디 캡(120) 사이는 실링 부재(31)에 의해 실링된다.

그리고 바디부(100)는 외면과 내면을 연결하는 삽입홀(130)을 가진다. 삽입홀(130)은 도시된 바와 같이 대략 원뿔대로 이루어진다. 삽입홀(130)은 x축에 평행한 단면이 대략 원형으로 이루어지고, 그 전체적인 현상이 원뿔대로 형성될 수 있다. 이때, 삽입홀(130)은 바디(120)의 외면에서 내면으로 갈수록 그 직경이 좁아진다.

물론 이에 한정하는 것이 아니라 삽입홀(130)은 대략 x축에 평행한 단면이 다각형으로 이루어지고, 그 전체적인 형상이 사각뿔대 등 다각뿔대로 형성될 수도 있다. 또한, 삽입홀(130)은 바디(110)의 외면에서 내면으로 갈수록 그 크기가 작아진다.

즉, 삽입홀(130)은 바디부(100)의 외면에서 내면으로 갈수록 서로 가까워지는 경사면(131)들을 포함한다. 여기서 삽입홀(130)이 원뿔대 형상인 경우, 경사면(131)은 곡면으로 형성될 수 있다. 또는 삽입홀(130)이 다각뿔대 형상인 경우, 경사면(131)은 평면으로 형성될 수도 있다.

플러그부(200)는 유체가 유동하도록 중공구조이다. 예를 들어, 플러그부(200)는 어느 일 방향으로 연장된 대략 원통형으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로 플러그부(200)는 파이프나 노즐 형태일 수 있다.

또한, 플러그부(200)는 플러그(210)와 플러그 캡(220)을 포함할 수 있다. 플러그(210)는 파이프나 노즐 형태로 이루어지고, 플러그 캡(220)은 플랜지를 구비한 파이프 형태로 이루질 수 있다. 그리고 플러그 캡(220)은 플러그(210)의 일단에 견고히 결합된다. 이때, 플러그(210)와 플러그 캡(220) 사이는 실링 부재(2)에 의해 실링된다.

또한, 플러그부(200)는 바디부(100)와 결합될 수 있다. 즉, 유체 공급을 위하여, 바디부(100)와 플러그부(200)가 연결되면, LNG 등의 유체는 저장 탱크 등에서 선박 등의 연료 탱크로 이송된다.

이때, 바디부(100)와 플러그부(200)는 암수 구조로 이루어질 수 있다. 플러그부(200)는 그 일부가 바디부(100)에 삽입된다. 보다 구체적으로 플러그부(200)의 일단부는 원통형의 파이프로 이루어지고, 바디부(100)는 그 내부가 플러그부(200)의 일단부에 대응하도록 형성된다. 따라서 바디부(100)와 플러그부(200)는 결합될 때 기체가 누설되지 않도록 상호 밀착된다.

특히, 기체가 누설되는 것을 방지하기 위하여, 바디부(100)와 플러그부(200) 사이에는 실링 부재(33)가 구비된다. 보다 상세히 설명하면, 실링 부재(33)는 바디부(100))의 내측면에 구비되어, 바디부(100)의 내측면과 플러그부(200)의 외측면을 밀폐한다. 이때 실링 부재(33)는 링 형상일 수 있다.

한편, 플러그부(200)는 외면에 적어도 하나의 안착홈(230)을 구비한다. 안착홈(230)은 플러그부(200)의 길이 방향에 경사면(231)이 배치한다. 안착홈(230)은 내측에서 외측으로 갈수록 넓어진다. 예를 들어, 안착홈(230)은 플러그부(200)의 길이 방향과 평행한 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 이루어지며, 좁은 부분이 내측에 위치한다.

이러한 안착홈(230)은 플러그부(200)의 외주면을 일주(一周)할 수 있다. 예를 들어, 안착홈(231)은 플러그부(200)의 중심선(C)의 어느 한 점에서 반경방향으로 연장되어 형성된다. 따라서 안착홈(230)은 오목한 링 형상으로 이루어진다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 안착홈(230)은 원뿔대 또는 다각뿔대 형상의 오목한 홈일 수도 있다.

그리고 안착홈(230)은 삽입홀(130)의 대응하는 위치에 형성되고, 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합을 유지하고 있을 때, 후술할 걸쇠부재(500)가 삽입된다. 즉 비상상황이 아닐 시 걸쇠부재(500)는 안착홈(230) 및 삽입홀(130)에 삽입된 상태를 유지한다.

플러그부(200)와 바디부(100)가 결합되었을 때, 삽입홀(130)과 안착홈(230)은 연결된다. 삽입홀(130)이 안착홈(230)의 외측에 배치된다. 이때, 삽입홀(130)과 안착홈(230)은 바디부의 중심으로 갈수록 좁아진다. 보다 상세히 설명하면, 삽입홀(130)과 안착홈(230)의 폭은 바디부(100)의 외면에서 플러그부(200)의 내면으로 갈수록 좁아진다.

특히, 안착홈(230)의 최대 폭은 삽입홀(130)의 최소 폭보다 작거나 같다. xy 평면과 평행한 단면을 참고하여 보다 상세히 설명하면, 안착홈(230) 및 삽입홀(130)은 각각 사다리꼴 형상의 단면을 가진다. 이때, 안착홈(230)의 최대 폭은 플러그부(200)의 외면에 형성된 폭이다. 그리고 삽입홀(130)의 최소 폭은 바디부(100)의 내면에 형성된 폭이다. 도시된 바와 같이 안착홈(130)의 최대 폭은 삽입홀(230)의 최소 폭과 대략 동일하다. 즉, 삽입홀(130)의 내면(131)은 안착홈()의 내면(231)보다 가파르게 형성된다.

이로 인해, 걸쇠부재(500) 삽입 시 바디부(100)와 플러그부(200)를 견고히 결합할 수 있다. 또한, 바디부(100)와 플러그부(200)의 분리 시 안착홈(230)의 경사면(231)과 삽입홀(130)의 경사면(131)은 연결되어, 후술할 걸쇠부재(500)가 원활하게 안착홈(230)에서 빠져나올 수 있다.

케이스부(300)는 바디부(100)를 감싼다. 케이스부(300)의 내면의 형상 중 적어도 일부는 바디부(100)의 외면 형상에 대응한다. 예를 들어, 케이스부(300)는 원통형으로 이루어지며, 그 내경은 바디부(100)의 외경보다 크게 형성된다. 그리고 케이스부(300)는 바디부(100)의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장된다. 이때, 바디부(100)의 중심축(C)과 케이스부(300)의 중심축(C)이 일치할 수 있다. 물론 케이스부(300)의 형상을 원통형으로 한정하는 것은 아니다.

그리고 케이스부(300)는 바디부(100)를 따라 이동가능하게, 바디부(100)와 결합되며, 플러그부(200)을 바디부에 고정시키거나 분리시킬 수 있다. 도시된 바와 같이 케이스부(300)는 원통형으로 이루어지고, 원통형의 바디부(100)의 외주면을 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다.

또한, 케이스부(300)는 외주면에 후술할 유압부(700)와 결합되는 고정 브라켓(330)을 포함할 수 있다. 고정 브라켓(330)은 유압부(700)의 피스톤(720)와 연결되여, 유압부(700)의 견인력에 의해 -x방향으로 이동하고, 인장력에 의해 +x방향으로 이동할 수 있다.

또한, 케이스부(300)는 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합을 유지할 때, 후술할 걸쇠부재(500)가 안착홈(230)에서 탈거되는 것을 방지한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

탄성부재(410)는 바디부(100)와 케이스부(300) 사이에 배치된다. 예컨대, 탄성부재(410)는 코일 스프링으로 이루어지며, 그 직경이 바디부(100)의 외경보다 크고, 케이스부(300)의 내경보다 작을 수 있다. 따라서 도시된 바와 같이 바디부(100)의 외측에 탄성부재(410)가 구비되고, 탄성부재(410)의 외측에 케이스부(300)가 구비된다.

탄성부재(410)의 양 단부는 각각 바디부(100)와 케이스부(300)와 접촉한다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 탄성부재(410)의 일단이 바디부(100)에 접촉하고, 타단이 케이스부(300)에 접촉할 수도 있다.

또한, 탄성부재(410)의 양 단부에는 스프링 디스크(411)가 각각 구비된다. 스프링 디스크(411)는 바디부(100)와 케이스부(300)에 접촉면적을 넓혀, 안정적으로 바디부(100)와 케이스부(300)에 탄성력을 전달할 수 있다. 이러한 스프링 디스크(411)는 납작한 링형의 디스크 형상으로 이루어진다.

탄성부재(410)는 일정 정도 이상의 외력이 작용하기 전에 압축되지 않는다. 따라서 일정 정도 이하의 외력이 작용하는 비상 상황이 아닌 경우에는 바디부(100)와 플러그부(200)가 분리되지 않도록 케이스부(300)를 이동시키지 않는다.

그리고 비상 상황 시 일정 정도 이상의 외력이 케이스부(300)에 작용하면, 탄성부재(410)는 전달된 외력에 의해 압축되고, 케이스부(300)는 -x방향으로 이동하게 된다. 동작에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.

한편, 케이스부(300)는 전술한 바와 같이 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합을 유지할 때, 후술할 걸쇠부재(500)가 안착홈(230)에서 탈거되는 것을 방지한다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이 케이스부(300)는 바디부(100)나 플러그부(200)에 대응하는 부분에 누름부(310)를 포함하다.

보다 상세히 설명하면, 누름부(310)는 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합 시 안착홈(230)에 대응하는 위치에 구비된다. 물론 누름부(310)는 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합 시 삽입홀(130)에 대응하는 위치에 구비된다.

또한, 누름부(310)는 케이스부(300)의 이동 방향(x축 방향)에 배치되는 경사면(311)을 포함한다. 경사면(311)은 케이스부(300)의 인접한 부분에서 먼 부분으로 갈수록 그 폭이 좁아진다. 즉, 누름부(310)는 케이스부(300)의 중심축을 지나는 단면을 살펴보면 대략 사다리꼴로 형성된다.

누름부(310)는 케이스부(300)의 내부 방향으로 돌출되며, 원통형 케이스부(300)의 내주면을 일주(一周)할 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 누름부(310)는 원뿔대 또는 다각뿔대 형상일 수도 있다.

케이스부(300)는 x축 방향으로 누름부(310)의 적어도 어느 한 편에 수용공간(320)이 형성된다. 이 수용공간(320)은 걸쇠부재(500)가 빠져나와 수용되는 공간이며, 안착홈(230)의 깊이와 대략 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스부(300)는 두 개의 수용공간(320)을 포함한다.

걸쇠부재(500)는 플러그부(200)와 케이스부(300) 사이에 위치한다. 바디부(100)와 플러그부(200)가 결합되었을 때, 걸쇠부재(500)는 플러그부(200)의 안착홈(230)에 삽입되고, 케이스부(300)에 의해 이동이 제한되어 안착홈(230)에서 탈거되지 않는다.

도 3을 참조하여, 보다 상세히 설명하면, 이러한 걸쇠부재(500)는 볼(ball)(510)을 포함한다. 예를 들어, 걸쇠부재(500)는 볼(510)로 이루어질 수 있다. 걸쇠부재(500)는 바디부(100)와 플러그부(200)를 고정시킬 수 있다. 이때, 걸쇠부재(500)는 바디부(100)의 삽입홀(130)과 플러그부(200)의 안착홈(230)에 삽입된다.

걸쇠부재(500)는 삽입 시 안착홈(230)의 경사진 측면(231)과 접촉하며, 안착홈(230)의 평평한 저면과도 접촉한다. 그리고 걸쇠부재(500)는 삽입 시 바디부(100)의 삽입홀(130)에 접촉한다. 즉, 걸쇠부재(500)의 직경은 삽입홀(130)의 최소 직경보다 크고 최대 직경보다 작다.

물론 이에 한정하는 것은 아니며, 도 4에 도시된 바와 같이 걸쇠부재(500)는 쐐기(520)으로 이루어질 수도 있다. 즉, 걸쇠부재(500)는 어느 한 지점에서 어느 한 단부로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지는 형태로 이루어진다. 예컨대, 걸쇠부재(500)는 일부분이 원기둥으로 이루어진고 타 부분이 원뿔대로 이루어질 수 있다. 이 때, 원기둥 부분과 원뿔대 부분의 직경이 동일하다. 물론 이에 한정하는 것은 아니고, 걸쇠부재(500, 520)는 다각형 기둥과 다각형대로 이루어질 수도 있다.

그리고 걸쇠부재(500, 520)의 경사도는 걸쇠부재(500)는 안착홈(230)의 경사도보다 크고, 삽입홀(130)의 경사도보다 작다. 즉, 안착홈(230)의 경사가 완만하고, 삽임홀(130)의 경사가 가파르다면, 걸쇠부재(500, 520)의 경사도는 안착홈(230)과 삽입홀(130)의 경사도 사이이다. 여기서 경사면과 x축과 이루는 각도가 크면, 경사도가 큰 것을 의미한다.

이로 인해 걸쇠부재(500)는 바디부(100)와 플러그부(200)를 안정적으로 고정하면서도, 비상 시 용이하게 삽입홀(130)과 안착홈(230)에서 이동될 수 있다. 그리고 걸쇠부재(500)의 y축 높이는 케이스부(300)의 내면(누름부(310)의 단면)에서 안착홈(230)의 저면까지의 길이와 같거나 작다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다. 보다 상세히 설명하면, 도 2는 비상 상황 시 바디부(100)와 플러그부(200)가 분리되는 상태를 나타낸 도면이다.

일반적으로 LNG를 공급하기 위하여, 유압식 비상 분리 커플링은 LBG저장 탱크와 LNG 선박 사이에 구비된다. 그리고 LNG는 유압식 비상 분리 커플링이 설치된 파이프 등을 통해 LNG 선박으로 공급된다.

도 1에 도시된 바와 같이 LNG 등의 유체를 공급할 때, 바디부(100)와 플러그부(200)는 결합된 상태이며, 바디부(100)와 플러그부(200)의 내부에 각각 구비된 차단 밸브(10)도 개방된 상태이다. 그리고 케이스부(300)의 누름부(310)는 안착홈(230), 삽입홀(130) 및 걸쇠부재(500) 상에 위치된다. 또한, 탄성부재(410)는 현 상태를 유지하며 더 이상 압축되거나 신장되지 않는다.

걸쇠부재(500)는 안착홈(230)과 삽입홀(130)에 삽입된 상태이며, 케이스부(300)에 의해 외부로 탈거되지 않는다. 따라서 바디부(100)와 플러그부(200)는 견고히 결합된다.

도 2에 도시된 바와 같이 유체 공급을 갑자기 차단해야할 상황이 발생하면, 후술할 유압부(700)로 신호를 송신한다. 신호를 수신한 유압부(700)는 케이스부(300)를 -x방향으로 이동시킨다. 이로 인해 케이스부(300)는 -x방향으로 이동하여 탄성부재(410)를 압축시킨다.

케이스부(300)가 -x 방향으로 이동함에 따라, 걸쇠부재(500) 상에 위치했던 누름부(310)는 -x방향으로 이동한다. 그리고 바디부(100)는 -x 방향으로 플러그부(200)는 +x방향으로 상대 운동을 한다. 이때, 걸쇠부재(500)는 안착홈(230)과 삽입홀(130)의 경사면(131, 231)을 따라 +y방향으로 이동하여, 안착홈(230)에서 탈거된다. 이때, 걸쇠부재(500)는 케이스부(300)의 수용공간(320)에 배치된다.

걸쇠부재(500)가 제거됨에 따라 바디부(100)와 플러그부(200)는 서로 분리된다. 그리고 바디부(100)와 플러그부(200) 내부에 배치된 차단 밸브(10)는 각각 바디부(100)와 플러그부(200)를 폐쇄하여 유체 누출을 차단한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 케이스부(300)가 과도하게 이동하는 것을 방지하기 위하여, 제1 스토퍼(610) 및 제2 스토퍼(620)를 포함할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 플러그부(200) 및 바디부(200) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 제1 스토퍼(610)와, 케이스부(300)에 구비되는 제2 스토퍼(620)를 포함한다.

예컨대, 제1 스토퍼(610)가 바디부(100)에 구비되면, 제2 스토퍼는 케이스부(300)에 구비된다. 다른 경우로, 제1 스토퍼(610)가 플러그부(200)에 구비되면, 제2 스토퍼(620)는 케이스부(300)에 구비된다. 또 다른 경우로, 제1 스토퍼(610)가 바디부(100) 및 플러그부(200)에 구비되면, 제2 스토퍼(620)는 케이스부(300)에 구비된다.

그리고 제2 스토퍼(620)는 제1 스토퍼(610)와는 이격되도록 케이스부(300)에 구비되고, 케이스부(300)가 이동할 때 제1 스토퍼(610)와 접촉하여 케이스부(300)의 이동거리를 제한할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 제1 스토퍼(610)는 바디부(100)의 외면에 구비된 바디 스톱부재(611)를 포함한다. 바디 스톱부재(611)는 바디부(100)(예컨대, 바디 캡(120))의 외면에 형성되거나 결합된 돌기 또는 링을 포함한다. 예컨대, 바디 스톱부재(611)는 도시된 바와 같이 바디부(100)의 외주면을 일주하며 돌출된 링 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 바디 스톱부재(611)는 xy평면 상 평행한 단면이 대략 +y방향으로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 형상이다.

제2 스토퍼(620)는 케이스부(300)에 구비된 케이스 스톱링(621)을 포함한다. 케이스 스톱링(621)은 케이스부(300)의 일단부에 구비되며, 특히 케이스부(300)의 내주면에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 케이스 스톱링(621)은 케이스부(300)의 내주면에 결합되거나 형성된 돌기 또는 링을 포함할 수 있다.

특히 케이스 스톱링(621)은 케이스부(300)의 중앙에서 케이스부(300)의 압축방향(-x방향)에 배치된 단부에서 이격된 위치에 구비된다.

이때 제1 스토퍼(610)(바디 스톱부재(611))와 제2 스토퍼(620)(케이스 스톱링(621))은 상호 인접하되 케이스부(300)의 이동 방향으로 이격될 수 있다. 이때, 이격 거리는 걸쇠부재(500)의 반경이나 폭보다 크거나 같을 수 있다.

케이스부(300)가 소정 거리를 이동하면, 제1 스토퍼(610)(바디 스톱부재(611))와 제2 스토퍼(620)(케이스 스톱링(621))가 만나서 부딪친다. 이로 인해, 케이스부(300)의 이동 거리가 제한된다.

한편, 제1 스토퍼(610)는 플러그부(200)의 외면에 구비된 플러그 스톱링(612)을 포함한다. 플러그 스톱링(612)은 플러그부(200)(예컨대, 플러그(210))의 외면에 형성되거나 결합된 돌기 또는 링을 포함한다. 예컨대, 플러그 스톱링(612)은 도시된 바와 같이 플러그(210)의 외주면을 일주하며 결합된 링으로 이루어질 수 있다.

제2 스토퍼(620)는 케이스부(300)에 구비된 케이스 스톱부재(622)를 포함한다. 케이스 스톱부재(622)는 케이스부(300)의 일단부에 구비되며, 특히 케이스부(300)의 내주면에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 케이스 스톱부재(622)는 케이스부(300)의 내주면에 결합되거나 형성된 돌기 또는 링을 포함할 수 있다. 여기서 도시된 바와 같이 누름부(310)가 케이스 스톱부재(622)일 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 누름부(310)와 케이스 스톱부재(622)는 별개로 구비될 수도 있다.

이때 제1 스토퍼(610)(플러그 스톱링(612))와 제2 스토퍼(620)(케이스 스톱부재(622))은 상호 인접하되 케이스부(300)의 이동 방향으로 이격될 수 있다. 이때, 이격 거리는 걸쇠부재(500)의 반경이나 폭보다 크거나 같을 수 있다.

특히 케이스 스톱부재(622)은 케이스부(300)의 중앙에서 케이스부(300)의 압축방향과는 반대방향(+x방향)에 배치된 단부에서 이격된 위치에 구비된다.

케이스부(300)가 소정 거리를 이동하면, 제1 스토퍼(610)(플러그 스톱링(612))와 제2 스토퍼(620)(케이스 스톱부재(622))가 만나서 부딪친다. 이로 인해, 케이스부(300)의 이동 거리가 제한된다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 케이스부(300)의 이동거리를 제한하여, 걸쇠부재(500)가 케이스부(300)의 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유압식 비상 분리 커플링은 바디부(100)와 플러그부(200)를 재결합할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링을 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 전술한 실시에에 따른 유압식 비상 분리 커플링과 유사한 부분이 존재한다. 따라서 본 실시예에서는 전술한 실시예에서 설명하지 않은 부분을 중점으로 설명한다.

본 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링의 탄성부재(420)는 케이스부(300)의 이동방향으로 나란히 배치되는 적어도 두 개의 서브 탄성부재(421, 422)를 포함한다. 이하에서 서브 탄성부재를 두 개로 설명하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 3개 이상으로 이루어질 수도 있다.

제1 서브 탄성부재(421) 및 제2 서브 탄성부재(422)는 케이스부(300)의 이동방향을 따라 나란히 배치된다. 예컨대, 제1 서브 탄성부재(421)는 바디부(100)에 인접하게 위치하고, 제2 서브 탄성부재(422)는 플러그부(200)에 인접하게 위치한다.

그리고 제1 서브 탄성부재(421) 및 제2 서브 탄성부재(422)는 탄성계수가 서로 다르다. 예컨대, 제1 서브 탄성부재(421) 및 제2 서브 탄성부재(422)는 코일 스프링으로 이루어지고, 제1 서브 탄성부재(421)는 제2 서브 탄성부재(422)보다 탄성계수가 크다. 예컨대, 제1 서브 탄성부재(421)의 코일 스프링의 두께가 제2 서브 탄성부재(422)의 코일 스프링의 두께보다 두껍다.

이로 인해, 탄성부재(420)는 2단 또는 그 이상으로 구성되어, 비상 시 외력에 의해 보다 기민하게 케이스부(300)의 이동을 도울 수 있다.

한편, 서브 탄성부재(421, 422) 사이에는 스프링 디스크(423)가 구비될 수 있다. 예컨대, 스프링 디스크(423)는 제1 서브 탄성부재(421)와 제2 서브 탄성부재(422) 사이에 구비되며, 두 서브 탄성부재(421, 422)가 중첩되는 것을 방지한다.

이러한 스프링 디스크(423)는 바디부(100)의 외주면을 따라 일주하는 링으로 이루어질 수 있다.

한편, 다시 도 1을 참조하여, 유압식 비상 분리 커플링의 브라켓부(800), 유압부(700) 및 축압부(900)를 설명한다.

유압부(700)는 브라켓부(800)에 결합되는 실린더(710)와, 케이스에 결합되는 피스톤(720)을 포함한다. 실린더(710)는 대략 원통형으로 형성된다. 그리고 피스톤(720)은 실린더(710)를 따라 그 길이방향으로 직선운동을 하도록 실린더(710)에 결합된다. 피스톤(720)은 실린더(710)에 공급되는 유체 또는 기체에 의해 직선으로 이동한다. 특히, 피스톤(720)은 -x방향으로 이동한다. 또한, 유압부(700)는 피스톤(720)을 이동시키기 위해 공압 또는 유압을 발생시키는 유압 펌프 또는 공압 펌프를 더 포함할 수 있다. 유압 펌프 또는 공압 펌프는 실린더(710)와 호스 등을 통해 연결된다.

이러한 유압부(700)는 가스 누출 시 유선/무선 등으로 연결된 스위치를 통해 동작될 수 있다. 즉 작업자는 스위치를 눌러 유압부(700)를 동작시킬 수 있다.

브라켓부(800)는 실린더(710)를 바디부에 결합시킨다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 브라켓부(800)는 실린더(710)의 양측을 고정시킬 수 있다.

LNG가 공급될 때, 기체의 온도로 인해 유압식 비상 분리 커플링은 극저온 상태에 놓이게 된다. 이러한 환경 때문에, 공압 또는 유압을 사용하는 유압부(700)는 극저온 상태로 인해 정상적인 작동이 어렵게 된다. 따라서 이를 방지하기 위하여, 단열부재(830)는 유압부(700)와 브라켓부(800) 사이에 구비된다. 도 1, 도 2 및 도 5에 단열부재(830)이 브라켓부(800)에 포함된 것으로 도시되었지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

단열부재(830)는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함한다.

다시 브라켓부(800)를 설명하면, 브라켓부(800)는 실린더(710)의 일단부를 고정하는 제1 서포터(810)와, 제1 서포터(810)에서 이격되어 실린더(710)를 고정하는 제2 서포터(820)를 포함한다.

제1 서포터(810)는 실린더(710)를 안정적으로 고정하며, 단열효과를 최대화하기 위하여, 실린더(710)의 일단부에 결합된다. 즉, 도시된 바와 같이 제1 서포터(810)는 원통형 실린더(710)의 일단을 지지한다. 이때, 원통형 실린더(710)의 일단은 피스톤(720)이 배치되는 부분의 반대편 부분이다.

또한, 제1 서포터(810)는 유압부(700) 사이에 단열부재(830)가 구비될 수 있다. 제1 서포터(810)는 안정적으로 실린더(710)를 고정하기 위해서 접촉면적이 제2 서포터(820)보다 상대적으로 넓다. 따라서, 접촉면적이 넓은 부분에 단열부재(830)가 위치하여, 효과적으로 열전달을 차단할 수 있다.

그리고 제2 서포터(820)는 접촉면적을 최소화하여 열전달을 최소화한다. 또한, 제2 서포터(820)는 안정적으로 실린더(710)를 지지하기 위하여, 제1 서포터(810)에서 피스톤(720) 방향으로 이격되어 실린더(710)와 결합된다. 예컨대, 제2 서포터(820)는 피스톤(720) 방향에 배치된 실린더(710)의 단부에 인접하게 위치한다.

이처럼 브라켓부(800)가 2개의 서포터를 가지는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 브라켓부(800)는 실린더(710)를 길이방향으로 길게 지지하는 블록일 수도 있다.

한편, 유압식 비상 분리 커플링은 축압부(900)를 더 포함 수 있다. 축압부(900)는 어큐뮬레이터로서 공기 또는 유체를 축적하였다가 압력을 발생하는 장치이다. 이러한 어큐뮬레이터는 유압부(700)와 이격되어 설치된다. 그리고 축압부(900)는 호스, 튜브 등의 연결부재(910)에 의해 유압부(700)의 실린더(710)와 연결된다.

예를 들어, 절전 상황에서, 유압부(700)는 전기 에너지가 공급되지 않으면 동작하지 않는다. 비상 분리 커플링이 동작하는 상황은 비상 상황 시이며, 이때 절전 상황이 될 가능성도 존재한다.

따라서, 본 실시예에 따른 유압식 비상 분리 커플링은 비상 시 동작되지 않는 것을 방지하고 보조적으로 압력을 유압부(700)로 전달하기 위하여, 축압부(900)를 더 포함한다.

이러한 축압부(900)는 유압부(700)로부터 멀리 이격되어, 작업자가 상주하는 곳에 위치할 수 있다. 예를 들어, 작업자가 상주하는 상황실에 위치할 수 있다. 또한, 절전 상황이므로 축압부(900)는 동작을 위한 수동 레버를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 바디부
110: 바디
120: 바디 캡
130: 삽입홀
200: 플러그부
210: 플러그
220: 플러그 캡
230: 안착홀
300: 케이스
310: 누름부
320: 수용공간
410: 탄성부재
420: 탄성부재
421: 제1 서브 탄성부재
422: 제2 서브 탄성부재
500: 걸쇠부재
610: 제1 스토퍼
620: 제2 스토퍼
700: 유압부
800: 브라켓부
830: 단열부재
900: 축압부

Claims (6)

1. 유체를 유동하도록 중공 구조인 바디부;
   상기 바디부와 선택적으로 결합될 수 있으며, 상기 바디부를 거친 유체가 유동하도록 중공 구조인 플러그부;
   상기 바디부를 따라 이동가능하며, 상기 플러그를 상기 바디부에 고정하거나 분리하는 케이스부;
   상기 바디부에 결합되는 실린더와, 상기 케이스에 결합되는 피스톤을 포함하는 유압부;
   상기 실린더를 상기 바디부에 결합하는 브라켓부; 및
   상기 브라켓부와 상기 실린더 사이에 구비되는 단열부재;
   를 포함하는, 유압식 비상 분리 커플링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단열부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는, 유압식 비상 분리 커플링.
3. 제1항에 있어서,
   상기 브라켓부는.
   상기 실린더의 일단부를 고정하는 제1 서포터와, 상기 제1 서포트에서 이격되어 상기 실린더를 고정하는 제2 서포터를 포함하는, 유압식 비상 분리 커플링.
4. 제3항에 있어서,
   상기 단열부재는 상기 제1 서포터에 구비되는, 유압식 비상 분리 커플링.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유압부와 이격되어, 상기 유압부에 압력을 제공하는 축압부를 더 포함하는, 유압식 비상 분리 커플링.
6. 제5항에 있어서,
   상기 축압부는 유압부에 전기 에너지가 차단 시 상기 유압부에 압력을 전달하는, 유압식 비상 분리 커플링.
   

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