KR100655559B1 - 롤링 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관의 내측을 따라 진행하면서 배관 내측면을 검사하는 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그에 관한 것으로서, 지오메트리 피그가 배관을 따라 진행하는 중에 자체 회전(Rolling)을 하더라도 캘리퍼의 파손을 방지하여 검사의 오류 및 오차를 최소화 할 수 있게 구성한 롤링 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 롤링 캘리퍼는 배관 내에 삽입되어 배관의 내측면을 측정하는 피그 본체에 회동 가능하도록 일단이 연결되고, 상기 피그 본체와의 사이에 회전각의 변화를 감지하는 홀센서(310)를 갖는 센서부(300)가 구비된 핑거부(100)와, 상기 핑거부(100)의 타단에 설치되고, 배관 내측면에 구름 접촉하는 롤링볼(210)이 구비되는 롤링부(200)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

롤링 캘리퍼, 지오메트리 피그, 홀센서, 핑거부, 롤링볼

Description

롤링 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그{Rolling Caliper and Geometry Pig with the Rolling Calliper}

도 1은 종래의 기술에 따른 캘리퍼가 장착된 지오메트리 지그의 개략도이고,

도 2는 도 1에 도시된 캘리퍼의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 캘리퍼를 나타낸 측면도이고,

도 4는 도 3에 도시된 롤링 캘리퍼의 평면도이며,

도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 A를 나타낸 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 핑거부 110, 120 : 핑거부재

200 : 롤링부 210 : 롤링볼

220 : 헤드 240 : 베어링 볼

250 : 지지부재 260 : 축봉

300 : 센서부 310 : 홀센서

400 : 본체

본 발명은 배관의 내측을 따라 진행하면서 배관 내측면을 검사하는 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그에 관한 것으로서, 지오메트리 피그가 배관을 따라 진행하는 중에 자체 회전(Rolling)을 하더라도 캘리퍼의 파손을 방지하여 검사의 오류 및 오차를 최소화 할 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로 배관의 부식으로 인해 발생하는 가스 사고를 사전에 방지하기 위해 배관의 부식상태를 주기적으로 점검하고 교체하여야 한다. 배관의 부식상태를 가장 확실하게 점검하는 방법은 인텔리전트 피그를 이용하여 배관을 검사하는 것이다.

인텔리전트 피그란, 배관 내에 유체(가스, 오일, 물 등)의 흐름을 이용하여 피그를 진행시키면서, 배관의 상태를 파악하기 위해 개발한 장비이다.

초기의 피그는 배관 내부의 청소, 배관 내용물의 분리 등의 목적으로 사용되었던 기구였으나, 최근에는 비파괴 검사장비 및 컴퓨터 등을 연계시켜 배관의 모든 상태를 파악할 수 있는 인텔리전트 피그로 발전하였다.

인텔리전트 피그는 기능적으로 지오메트리 피그와 자기누설 피그로 구분된다. 구체적으로 지오메트리 피그는 배관의 찌그러짐, 관두께 변화, 벤드의 곡률반경 등을 측정하는 피그이고, 자기누설 피그는 배관의 부식, 외부 손상 등으로 야기된 금속 손실을 측정하는 피그이다. 이외에도 초음파를 이용한 극초음파 피그도 있다.

도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 캘리퍼가 장착된 지오메트리 지그의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 캘리퍼의 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지오메트리 피그(1)에는 그 원주 둘레를 따라 방사형으로 다수 개의 캘리퍼(3)가 장착된다. 이와 같이 구성된 지오메트리 피그(1)를 배관에 넣게 되면, 방사형으로 펼쳐진 다수 개의 캘리퍼(3)는 접혀지면서, 캘리퍼(3)의 자유단은 배관의 내측면과 접하게 된다. 이런 상태에서 지오메트리 피그(1)가 배관을 따라 전진하면서, 캘리퍼(3)의 회전각도의 변화를 측정하여 배관 내측면을 검사한다.

아래에서는 지오메트리 피그에 장착된 종래 기술에 따른 캘리퍼에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 캘리퍼는 대한민국 실용신안등록번호 제20-0241666호; 센서 내장형 기계식 핑거)에 기술되어 있다.

아래에서는 상기 캘리퍼에 대해 개략적으로 언급하고, 그에 따른 단점을 설명한다.

도 2에 보이듯이, 원통체로 된 바디(10)의 외주면을 따라 방사상으로 설치되는 지지브라켓트(12)에 다수의 가이드링크(20)가 설치되고, 상기 가이드링크(20)의 고정단(20a)에는 바디(10)에 형성되는 지지브라켓(12)과 축핀(14)으로 연결하여 그 반대쪽 자유단(20b)이 상기 축핀(14)을 기점으로 회동할 수 있게 구성된다. 그리고 그 중앙부에는 인장스프링(30)이 구비된 케이블(32)을 연결하여 가이드링크(20)가 케이블(32)에 의해 일방향으로 회동하려는 회전 인장력이 작용하도록 한다.

또한, 상기 가이드링크(20)의 자유단(20b)에는 길이 조절이 가능하도록 일정 한 간격으로 다수개의 구멍(41)이 천공되는 보조가이드(40)를 체결부재(42)로 고정하여 상기 구멍(41)에 결합되는 체결부재(42)에 의해 보조가이드(40)의 길이가 가변될 수 있도록 하고, 상기 보조가이드(40)의 선단에는 휠 형상의 롤러(50)가 장착된다.

체결부재(42)로 조립되는 보조가이드(40)와 가이드링크(20)에는 벤드 형태로 된 판스프링(60)을 고정되게 조립하여 보조가이드(40)가 상기 판스프링(60)의 탄성을 보유하도록 한다.

상기 축핀(14)의 내부에는 홀센서(70)가 내장되어 배관의 내주면과 접촉으로 인해 변화되는 가이드링크(20)의 회전량에 따른 자속을 감지하여 배관의 손상 여부를 확인할 수 있도록 구성된다.

그러나 이와 같이 구성된 캘리퍼의 롤러는 휠 형상을 갖고 있기 때문에, 상기 피그 본체가 배관을 따라 진행하다가 소정 각도로 자체 회전(Rolling)하게 되면 그 회전력에 의해 상기 핑거 암이 진행방향과 연직되는 방향으로 휘어지게 되고, 상기 핑거 암이 휘어진 상태로 계속 배관 내측을 측정할 시에는 그로 인해 측정의 오차가 발생하게 된다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 배관을 따라 길이방향으로 진행하는 피그가 자체 회전하더라도 상기 피그에 장착된 캘리퍼가 그 유동방향으로 롤링할 수 있도록 하여 배관 내부를 정확하게 측정할 수 있도록 구성한 롤링 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 롤링 캘리퍼는 배관 내에 삽입되어 배관의 내측면을 측정하는 피그 본체에 회동 가능하도록 일단이 연결되고, 상기 피그 본체와의 사이에 회전각의 변화를 감지하는 홀센서를 갖는 센서부가 구비된 핑거부와, 상기 핑거부의 타단에 설치되고, 배관 내측면에 구름 접촉하는 롤링볼이 구비되는 롤링부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 롤링부는, 상기 핑거부의 타단에 연장 형성되는 헤드와, 상기 롤링볼이 구속되도록 상기 헤드 내측에 형성되는 롤링공간과, 상기 롤링볼이 자유 롤링되도록 상기 롤링공간에 설치되는 구름수단으로 이루어진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 구름수단은 상기 롤링공간에 하나 이상의 베어링볼이 상기 롤링볼과 접촉되도록 설치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 구름수단은 상기 롤링볼이 롤링공간면에 윤활제를 통해 접촉된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 구름수단은 상기 롤링공간 내에 설치되어 상기 롤링볼과 접하여 아이들(Idle) 회전하는 복수의 축봉이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 헤드가 배관 내측면에 접하지 않도록 상기 헤드는 상기 롤링볼의 노출 단부면이 배관의 내측 중심방향으로 경사지게 형성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지오메트리 피그는 배관 내에 삽입되어 배관의 내측면을 측정하는 피그 본체에 회동가능하도록 일단이 연결되고, 상기 피그 본체와의 사이에 회전각의 변화를 감지하는 홀센서를 갖는 센서부가 구비된 핑거부와, 상기 핑거부의 타단에 설치되고, 배관 내측면에 구름 접촉하는 롤링볼이 구비되는 롤링부를 포함한 다수 개의 롤링 캘리퍼가 원주 둘레에 소정의 간격으로 방사형태로 장착된 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 롤링 캘리퍼 및 이를 구비한 지오메트리 피그의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 캘리퍼를 나타낸 측면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 롤링 캘리퍼의 평면도이며, 도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 A를 나타낸 상세도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 롤링 캘리퍼는 피그 본체(400)에 회동 가능하도록 연결되는 핑거부(100)와, 상기 핑거부(100)의 단부에 설치되어 배관 내측면을 구름 접촉하는 롤링부(200)를 포함한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 롤링부(200)는 상기 핑거부(100)의 타단에 형성된 헤드(220)와, 상기 헤드(220)의 내측에 형성되는 롤링공간과, 상기 헤드(220)의 외측으로 일부가 돌출되도록 상기 롤링공간에 구속되는 롤링볼(210)및, 상기 롤링볼(210)을 구름 지지하는 베어링볼(240)을 포함하며, 상기 롤링공간은 상기 롤링볼(210)과 일정간격 유지하도록 결합되는 지지부재(250) 사이에 형성된다.

또한 상기 롤링공간에는 상기 롤링볼(210)에 접촉되는 적어도 하나 이상의 베어링볼(240)이 지지부재(250)에 의해 지지되도록 설치된다.

이때, 상기 롤링공간에 위치한 상기 베어링볼(240)은 상기 롤링볼(210)의 외경보다 작은 치수의 외경을 갖되, 그 외경은 상기 베어링볼(240)이 롤링공간에서 자유 롤링이 가능하도록 상기 롤링볼(210)과 지지부재(250)가 이격된 거리에 대응하는 외경으로 형성되는 것이 바람직하다.

다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 롤링볼(210)을 저부에서 지지하며 상기 헤드(220)의 외측로 돌출되도록 상기 롤링공간 내측에는 아이들(Idle) 회전하는 제1축봉(260a)과 제2축봉(260b)이 설치될 수 있다. 상기 제1축봉(260a)은 상기 롤링볼(210)의 저부에서 수평면의 일축 방향으로 접촉하고, 상기 제2축봉(260b)도 상기 롤링볼(210)의 저부에서 지지하되, 상기 수평면상에서 상기 제1축봉과 수직되는 일축 방향으로 접촉되도록 구성하여 상기 롤링볼(210)의 일부가 상기 헤드(220)에서 돌출되어 배관 내측면을 따라 원활하게 회전할 수 있게 한다.

또한, 도시하지 않았지만, 베어링볼(240) 및 축봉(260a, 260b)과 같은 구성없이 롤링수단으로서, 윤활제가 롤링볼(210)과 지지부재(250) 사이에 충전될 수도 있다.

이와 같은 실시예들은 상기 롤링볼(210)이 상기 롤링공간에서 자유 롤링 가능하도록 설치되는 롤링수단으로서, 상기 롤링볼(210)을 지지하는 베어링볼(240) 및 축봉(260a, 260b)뿐만 아니라 윤활제를 충전하는 것에 의해서도 실시 가능함을 보여준 한 실시예에 지나지 않으며, 본 발명은 상기 롤링볼(210)이 상기 롤링공간에서 자유 롤링할 수 있는 수단은 모두 포함한다.

상기 롤링볼(210)을 구비한 헤드(220)는 피그 본체(400)가 배관 내측면을 따라 이동 시에, 배관 내측면과 헤드(220)가 상호 부딪히는 것을 방지할 수 있게 상기 롤링볼(210)이 노출된 면의 가장자리를 모따기 또는 라운드 형태로 구성하여 배관 내측면과 롤링볼(210)의 노출된 면 사이의 간격이 가급적 멀도록 구성한 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 헤드(220)가 배관 내측면에 접촉되는 헤드(220)의 최외각 모서리가 라운딩 형성될 수 있다.

상기 롤링부(200)에 연결되는 핑거부(100)는 피그 본체에 고정되는 인장스프링(30)이 홀센서(310)를 구비한 센서부(300)를 개재하여 연결되는 제1핑거부재(110)와, 상기 제1핑거부재(110)의 타단에 일단이 고정 연결되는 제2핑거부재(120)로 이루어진다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 핑거부(100)의 타단에 연결되는 헤드(220)를 배관 내측 중심방향으로 소정의 각도로 절곡되게 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1핑거부재(110)와 상기 제2핑거부재(120)는 상기 피그 본체가 배관 내측면을 따라 이동 중에 회전시 그 회전력으로 휘어지는 것이 방지되도록 일정 강도를 갖는 일반 금속재로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 롤링 캘리퍼를 구비한 피그를 피검사물인 배관에 투입하고, 투입된 피그 본체가 배관을 따라 이동한다. 이와 같이 롤링 캘리퍼가 배관의 내측면과 접해 이동하면서 배관의 진원도를 검사한다.

예컨대, 상기 롤링 캘리퍼의 롤링볼(210)이 배관 내측면에 형성된 기하학적 손상 부위를 통과하게 되면 그 모양에 따라 상기 피그 본체에 연결된 인장스프링(30)에 의해 상기 롤링 캘리퍼가 상,하 이동하게 되고, 상기 캘리퍼의 진폭에 의해 센서부(300)의 센서가 그 회전량에 따른 자속을 감지한 후 데이터값을 전송하고, 전송된 데이터를 통해 피그의 진행속도와 비교 연산하여 배관의 손상여부를 확인할 수 있다.

이때, 상기 피그 본체가 배관의 길이방향을 따라 진행하다 소정각도 자체 회전하는 경우에도, 상기 롤링 캘리퍼의 롤링볼(210)이 회전방향으로 구름운동이 가능하다. 즉, 상기 피그 본체의 자체 회전이 배관 내측에 형성된 손상부위를 측정하는 데는 아무런 영향을 미치지 않으므로 배관 내경의 측정이 정확하게 이루어질 수 있다.

다른 실시예에 따라 상기 핑거부(100)와 헤드(220)의 연결부위가 소정각도 절곡 형성된 경우에는, 배관 내에서 롤링 캘리퍼의 진폭이 커지더라도 상기 헤드(220)의 최외각 단부 모서리가 배관 내측면에 접촉되는 것을 방지할 수 있어 상기 롤링 캘리퍼의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 롤링 캘리퍼를 구비한 지오메트리 피그는 배관을 따라 진행하는 피그가 자체 회전(Rolling)하는 경우에도 상기 피그 본체에 장착된 롤링 캘리퍼가 그 유동방향으로 롤링할 수 있으므로 상기 피그 본체의 자체회전에 무관하게 배관의 내부 상태를 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 롤링 캘리퍼는 핑거부가 일정 굵기와 강도를 갖는 일반 금속재로 구성됨으로써 상기 피그가 배관 내벽을 따라 이동 중에 자체 회전시 발생되는 회전력으로 인하여 휘어지는 것을 방지하고, 제품 자체의 내구성을 증대할 수 있는 경제적인 효과가 있다.

Claims (7)

1. 배관 내에 삽입되어 배관의 내측면을 측정하는 피그 본체에 회동 가능하도록 일단이 연결되고, 상기 피그 본체와의 사이에 회전각의 변화를 감지하는 홀센서를 갖는 센서부가 구비된 핑거부와,

   상기 핑거부의 타단에 설치되고, 배관 내측면에 구름 접촉하는 롤링볼이 구비되는 롤링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 캘리퍼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 롤링부는,

   상기 핑거부의 타단에 연장 형성되는 헤드와,

   상기 롤링볼이 구속되도록 상기 헤드 내측에 형성되는 롤링공간과,

   상기 롤링볼이 자유 롤링되도록 상기 롤링공간에 설치되는 구름수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤링 캘리퍼.
3. 제2항에 있어서,

   상기 구름수단은 상기 롤링공간에 하나 이상의 베어링볼이 상기 롤링볼과 접촉되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 롤링 캘리퍼.
4. 제2항에 있어서,

   상기 구름수단은 상기 롤링볼이 롤링공간면에 윤활제를 통해 접촉되는 것을 특징으로 하는 롤링 캘리퍼.
5. 제2항에 있어서,

   상기 구름수단은 상기 롤링공간 내에 설치되어 상기 롤링볼과 접하여 아이들(Idle) 회전하는 복수의 축봉인 것을 특징으로 하는 롤링 캘리퍼.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 헤드가 배관 내측면에 접하지 않도록 상기 헤드는 상기 롤링볼의 노출 단부면이 배관의 내측 중심방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 피그에 장착되는 롤링 캘리퍼.
7. 배관 내에 삽입되어 배관의 내측면을 측정하는 피그 본체에 회동 가능하도록 일단이 연결되고, 상기 피그 본체와의 사이에 회전각의 변화를 감지하는 홀센서를 갖는 센서부가 구비된 핑거부와, 상기 핑거부의 타단에 설치되고, 배관 내측면에 구름 접촉하는 롤링볼이 구비되는 롤링부를 포함한 다수 개의 롤링 캘리퍼가 원주 둘레에 소정의 간격으로 방사형태로 장착된 것을 특징으로 하는 지오메트리 피그.

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