진공 단열 배관 조립 방법 document_id A220623023084

공기 분리 플랜트와 같은 산업 시설 내에서 극저온 유체를 수송하기 위해 진공 단열 배관로가 사용된다. 통상, 진공 단열 배관은 외부 파이프와 내부 파이프의 동심 배열을 포함하며, 외부 파이프와 내부 파이프 사이에는 진공 단열부가 구비되어 있다. 외부 파이프는 진공 단열부를 수용하는 케이싱으로써 기능을 하는 반면, 내부 파이프는 극저온 유체를 운반하는 기능을 한다. 외부 케이싱은 단열부가 적절히 작동될 수 있게 단열부 내에 진공을 유지시키는 기능도 한다. 통상, 이러한 진공은 10-2 mmHg 이하이거나, 바람직하게는, 10-3 mmHg 이하이다. 배관 섹션은 실제로 약 610 cm(20 ft) 내지 914 cm(30 ft)로만 수송될 수 있기 때문에, 진공이 외부 케이싱과 내부 파이프 사이의 단열 공간에 적용되는 공장과 같은 제1 위치에서 제조된다. 그 후, 배관 섹션들은 배관 섹션들 사이에 커플링을 사용하여 현장에서 결합된다. 미국 특허 제4,515,397호에는 내부 파이프와, 외부 파이프와, 제조하는 동안 각각의 섹션에 진공이 적용되는 파이프들 사이의 단열부를 갖는 진공 단열 도관이 개시되어 있다. 내부 파이프의 단부 섹션은 배관 섹션의 대향 단부로부터 돌출되어, 현장에서 배관 섹션이 내부 파이프에 결합될 수 있게 한다. 파이프의 이음매 주위의 단열 커플링과, 파이프의 단부에 구비된 벨로우즈형 장치는 이음매에서의 열누출을 방지한다. 미국 특허 제6,695,358호에는 진공 단열 배관 섹션들의 커플링과의 연결시 사용되는 수형-암형 베이어닛 또는 파이프 스풀 커넥터가 개시되어 있다. 각각의 배관 섹션은 각각의 섹션을 소기하는 토출 밸브와, 내부 파이프의 파손시 배관 섹션의 파괴를 방지하는 파열 디스크를 갖춘 포트를 갖는다. 또한, 미국 특허 번호 제6,216,745호는 외부 케이싱 또는 파이프가 벨로우즈를 경유하여 내부 파이프에 연결되며 진공이 인가되어 있는 사전 제조된 배관 섹션들을 이용한다. 각각의 섹션은 현장에서 캡 포트(cap port)로부터 소기될 수 있다. 또한, 배관 섹션들이 접합되므로, 클램-쉘 장치(clam-shell arrangement)가 현장에서 함께 고정된 다음에 단열재로 채워질 수 있다. 진공형(vacuum-like) 슬리브가 파이프들 사이의 이음매에 적용되는 미국 특허 제6,252,282호에 유사한 구성이 개시된다. 미국 특허 출원 제2006/0054234호는 역시 연속인 내부 파이프의 길이부를 따라 내부 파이프 주위에 단일 단열 공간을 형성하도록 연속 도관인 단열 피복물 내에 형성된 극저온 배관 시스템을 개시한다. 단열 체적부는 진공 펌프에 의해 중간 진공으로 소기된 다음에 예를 들어 이산화탄소와 같은 응축 가능한 고순도 기체로 채워진다. 그 이후에, 단열 체적부는 중간 진공으로 소기된다. 배관 시스템의 작동 시에, 잔류하는 모든 응축 가능한 기체는 배관 시스템 내의 압력을 더 낮추도록 작용하기 위해 파이프 체적 내에 극저온 액체를 유동시킴으로써 냉각되고 응축된다. 분리식 배관 섹션이 분리식으로 진공화되는 종래의 모든 특허들의 단점은 이러한 목적을 위해 제공된 밸브와 포트가 고장이 발생할 수 있는 개별적인 위치를 제공한다는 것이다. 또한, 각각의 섹션이 진공을 유지해야 하는 방식으로 배관 섹션을 분리식으로 형성하는 것은 섹션의 제조 비용을 추가시킨다. 또한, 분리식으로 단열된 커플링 및 베요닛(bayonet) 장치들과 같은 섹션들 사이의 복잡한 연결도 제조 비용을 추가시킨다. 미국 특허 출원 제2006/005423호에 관하여, 비록 이 특허에서는 분리식 섹션으로 배관 시스템을 형성함으로써 그리고 현장에서 시스템을 제조함으로써 동일물이 제조될 수 있다는 것이 논의되어 있지 않지만, 그럼에도 불구하고 이것이 어떻게 해서든지 제조되었다면, 섹션들 사이의 연결이 진공의 유지를 상실시키는 결함이 없다는 것을 보장할 근거는 없다. 이후 논의되는 바와 같이, 본 발명은 종래 기술에 비해 값싸며 매우 단순화된 방식으로 섹션들을 연결시킴으로써 종래 기술의 많은 단점을 극복하며, 진공을 인가하기 위한 다중 서비스 지점을 갖지 않으며, 완성된 배관로의 현장 설치 시에 섹션들 사이의 연결부가 무결성에 대해 테스트되도록 하는 진공 단열 배관의 조립 방법을 개시한다.