KR100972654B1 - 파이프 내부 퍼징장치 - Google Patents

파이프 내부 퍼징장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작업자의 파이프 내부 진입없이 용접 파이프 내부의 백비드 형상을 관찰하면서 아르곤 가스의 유량을 제어하는 파이프 내부 퍼징장치에 관한 것으로 중공부가 형성되되 에어출입구,가스공급구 및 가스배기구가 구비된 원통형 좌측 및 우측 바디; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 외측에 각각 고정설치되고 팽창 또는 수축하여 용접 파이프 내부의 양단을 개폐하는 좌측 및 우측 에어백; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 좌측 및 우측 에어백에 공기를 공급하고 배기하는 에어 공급.배기부; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스공급구에 연결되어 용접한 파이프 내부에 퍼징가스를 공급하는 가스공급부; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스배기구에 연결되어 용접한 파이프 내부의 퍼징가스를 배기하는 가스배기부;를 포함하고, 상기 에어 공급.배기관의 에어량, 상기 가스공급관의 가스공급량 및 상기 가스배기관의 가스배기량을 제어하는 제어부;및 상기 에어 공급.배기관의 에어량, 상기 가스공급관의 가스공급량 및 상기 가스배기관의 가스배기량을 실시간으로 표시하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 차단막을 설치하기 위한 작업자의 파이프 내부 작업이 불필요하여 퍼징작업을 수행하는데 있어 시간과 노동력을 줄일 수 있으며, 퍼징작업을 위한 차단막 사이의 간격을 최소화하고 퍼징 가스유량을 작업자가 파이프 외부에서 제어할 수 있도록 하여 퍼징 가스 및 퍼징대기시간의 낭비를 줄이고 가스배기 부를 통해 용접후 잔존 아르곤 가스를 제거하여 작업자의 작업환경의 위험성을 제거 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 백비드 모니터링부를 통해 파이프 내부에 작업자의 진입없이 백비드의 상태를 확인할 수 있는 이점이 있다.
퍼징, 백비드 검사 ,파이프 용접

Description

파이프 내부 퍼징장치{Purging apparatus for pipe welding}
본 발명은 파이프 내부 퍼징장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 작업자의 파이프 내부 진입없이 용접 파이프 내부의 백비드 형상을 관찰하면서 아르곤 가스의 유량을 제어하는 파이프 내부 퍼징장치에 관한 것이다.
일반적으로, 파이프 용접시 비드의 산화방지 및 용접품질 확보를 위해 용접 파이프의 양단에 차단막을 설치하게 된다. 용접 할 파이프에 차단막을 삽입하고 용접이음 파이프간 취부(Fit-up)작업을 수행한 후 파이프 용접부위를 테이핑 작업을 수행하여 밀폐한 다음, 용접비드의 산화 방지를 위해 아르곤(Ar)같은 불활성 가스를 주입한다.
이러한 작업을 퍼징작업이라 하는데 이 작업은 용접 파이프의 내부 용접부위의 산화를 방지하기 위한 중요한 작업이다.
위와 같은 퍼징작업 후 용접을 수행하고 위의 차단막을 제거하고 작업자가 파이프 내부에 직접 진입하여 용접 파이프의 백비드 상태를 육안으로 확인하는 작 업을 거친다.
위의 차단막은 일반적으로 스펀지가 사용되고 퍼징을 위한 가스량은 작업자의 경험에 의존하여 결정하는 실정이다.
위에서 살펴본 바와 같이 퍼징 작업을 하는데 있어서, 보통 차단막으로 스펀지를 사용하는데 파이프 길이가 긴 선박의 파이프 용접 여건상 스펀지는 설치 및 제거시에 많은 시간과 노동력을 요구한다.
또한, 작업자가 스펀지 소재의 차단막을 설치함에 있어, 파이프 내부의 장소적 제한으로 인하여 차단막으로 밀폐되는 파이프 내부의 공간이 필요이상으로 넓어지기 때문에 퍼징을 위한 아르곤 가스등의 요구량을 주입하는 시간 (이하, 퍼징대기시간이라한다)이 매우 길어지고 차단막 해체시 스펀지가 소비되는 등의 자재소비도 심한 문제점이 있다.
그리고 퍼징작업후 용접이 끝난 다음 백비드의 육안검사를 위해 파이프 내부에 작업자가 진입할시, 낮은 산소농도로 인하여 작업자의 생명에 치명적인 위협이 되는 위험이 항시 존재하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파이프 내부에 설치된 차단막 사이의 간격을 최소화하여 퍼징 가스 및 퍼징대기시간의 낭비를 줄이며 퍼징 가스유량을 작업자가 파이프 외부에서 제어할 수 있고 용접후 잔존 아르곤 가스를 제거하여 작업자의 작업환경의 위험성을 제거 할 수 있는 파이프 내부 퍼징장치를 제공하는데 있다.
위와 같은 과제는 용접한 파이프 내부의 양단을 밀폐하여 퍼징하는 파이프 내부 퍼징장치에 있어서, 중공부가 형성되되 에어출입구,가스공급구및 가스배기구가 구비된 원통형 좌측 및 우측 바디; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 외측에 각각 고정설치되고 팽창 또는 수축하여 용접 파이프 내부의 양단을 개폐하는 좌측 및 우측 에어백; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 좌측 및 우측 에어백에 공기를 공급하고 배기하는 에어 공급.배기부; 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스공급구에 연결되어 용접한 파이프 내부에 퍼징가스를 공급하는 가스공급부;를 포함하고, 상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스배기구에 연결되어 용접한 파이프 내부의 퍼징가스를 배기하는 가스배기부;및 상기 에어 공급.배기관의 에어량, 상기 가스공급관의 가스공급량 및 상기 가스배기관의 가스배기량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치에 의해 실현된다.
바람직하게는 상기 원통형 좌측 바디와 우측 바디의 사이에는 용접한 파이프 내부의 백비드를 모티터링하는 백비드 모니터링부가 설치된다.
상기 백비드 모니터링부는 용접한 파이프 내부의 백비드의 형상을 촬영하는 카메라와 상기 카메라가 안착되는 안착부와 상기 안착부가 백비드를 따라 회동하도록 하는 구동수단을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 백비드 모니터링부에는 상기 구동수단을 제어하여 상기 카메라의 위치를 조정하는 카메라 위치 제어부를 더 포함여 구성될 수 있다.
바람직하게는 상기 원통형 좌측 바디와 우측 바디의 사이에는 산소농도 측정센서 및 가스압력 측정센서가 설치된다.
또한, 상기 백비드 모니터링부에서 촬영한 백비드의 형상을 실시간으로 표시하는 백비드 영상부와 상기 산소농도 측정센서에서 측정한 산소농도를 실시간으로 표시하는 산소농도 표시부및 상기 가스압력 측정센서에서 측정한 가스압력을 실시간으로 표시하는 가스압력 표시부로 구성된 표시부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편 상기 원통형 좌측 바디 및 우측 바디의 일단에는 각각 파이프 내부를 안내하는 다수개의 가이드 롤러가 구비되어 파이프 내부의 굽은 곳을 용이하게 이동하는 것이 가능하다.
본 발명의 파이프 내부 퍼징장치에 의하면 퍼징작업을 수행하는데 있어 시간과 노동력을 줄일 수 있으며, 퍼징작업을 위한 차단막 사이의 간격을 최소화하고 퍼징 가스유량을 작업자가 파이프 외부에서 제어할 수 있도록 하여 퍼징 가스 및 퍼징대기시간의 낭비를 줄이고 가스배기부를 통해 용접후 잔존 아르곤 가스를 제거하여 작업자의 작업환경의 위험성을 제거 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 백비드 모니터링부를 통해 파이프 내부에 작업자의 진입없이 백비드의 상태를 확인할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 파이프 내부 퍼징장치에 대한 일 실시예의 구성을 나타낸 그림이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 일 실시예의 경우 크게 원통형 좌.우측 바디(10A,10B)와 차단막 역할을 하는 좌.우측 에어백(20A,20B), 그리고 에어 공급.배기부(30),가스공급부(40),가스배기부(50)를 포함하며 위의 각 구성요소들을 제어하는 제어부(90)가 더 포함되어 구성된다.
상기 에어 공급.배기부(30),가스공급부(40),가스배기부(50) 그리고 제어 케이블(미도시)들은 하나의 플렉시블 호스(flexible hose)안에 포함된다.
상기 좌.우측 바디(10A,10B)는 중공부가 형성된 원통형상을 갖고 좌.우측 바디(10A,10B)의 표면에는 에어출입구(11A,11B), 가스공급구(12)및 가스배기구(13)가 형성되는데, 일 실시예의 경우 좌측 바디(10A)에 1개의 에어출입구(11A)와 다수개의 가스공급구(12)가 형성되고 우측 바디(10B)에 1개의 에어출입구(11B)와 다수개의 가스배기구(13)가 형성된다.
상기 가스공급구(12) 및 가스배기구(13)는 필요에 따라 상기 좌.우측 바디(10A,10B)중 어느 한측의 바디에만 형성 될 수 도 있으며 그 개수도 파이프의 직경에 따라 달리 할 수 있다.
상기 좌.우측 바디(10A,10B)의 직경은 상기 에어 공급.배기부(30),가스공급부(40),가스배기부(50), 그리고 제어 케이블(미도시)들을 포함하는 플렉시블 호 스(flexible hose)의 움직임과 이하 살펴볼 백비드 모니터링부의 카메라의 움직임에 필요한 공간등을 고려하여 설계한다.
상기 좌.우측 에어백(20A,20B)은 상기 좌.우측 바디(10A,10B)의 외측에 각각 고정설치되고 상기 좌.우측 바디(10A,10B)의 표면에 형성된 에어출입구(11A,11B)를 통해 상기 에어 공급.배기부(30)로부터 에어를 공급받는다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 에어 공급.배기부(30)는 긴 관형태로 형성되어 상기 좌.우측 바디(10A,10B)의 내측을 지나 에어 매니폴드(31)에 연결되고 상기 에어 매니폴드(31)에서 분지되어 좌측 바디(10A)의 에어출입구(11A)와 우측 바디(10B)의 에어출입구(11B)에 각각 연결된다.
상기 에어 공급.배기부(30)로부터 에어를 공급받으면 상기 좌.우측 에어백(20A,20B)은 팽창하여 용접 파이프 내부의 양단을 차단하여 좌.우측 에어백(20A,20B)사이의 파이프 내부에 밀폐공간을 형성시키고 상기 에어 공급.배기부(30)로 에어가 빠져나가게 되면 상기 좌.우측 에어백(20A,20B)은 수축하여 용접 파이프 내부의 양단을 개방하게 된다.
한편, 상기 가스공급부(40)는 상기 좌.우측 에어백(20A,20B)에 의해 밀폐된 파이프 내부에 퍼징을 위한 아르곤가스를 공급한다.
상기 가스공급부(40)도 역시 긴 관형태로 형성되어 상기 좌측 바디(10A)의 내측을 지나 가스공급 매니폴드(41)에 연결되고 상기 가스공급 매니폴드(41)에서 분지되어 좌측 바디(10A)의 다수개의 가스공급구(12)에 각각 연결된다.
상기 가스배기부(50)는 상기 좌.우측 에어백(20A,20B)에 의해 밀폐된 파이프 내부에 퍼징을 위하여 공급된 아르곤가스를 용접후 배기하는 역할을 한다.
상기 가스배기부(50) 또한 긴 관형태로 형성되어 상기 좌.우측 바디(10A,10B)의 내측을 지나 가스배기 매니폴드(51)에 연결되고 상기 가스배기 매니폴드(51)에서 분지되어 우측 바디(10B)의 다수개의 가스배기구(13)에 각각 연결된다.
상기 가스공급부(40) 및 가스배기부(50)를 통해 파이프 내부의 퍼징을 위한 아르곤가스의 공급 및 배기를 수행한다.
한편 도 1에서 도시한 바와 같이 상기 좌.우측 바디(10A,10B)사이에는 용접한 파이프 내부의 백비드의 형상을 모니터링하는 백비드 모니터링부(60)가 설치된다.
상기 백비드 모니터링부(60)는 용접한 파이프 내부의 백비드의 형상을 촬영하는 카메라(61)와 상기 카메라(61)가 안착되는 안착부(62)와 상기 안착부(62)가 백비드를 따라 회동하도록 하는 구동수단(63)을 포함하여 구성된다.
상기 카메라(61)는 상기 구동수단(63)에 의해 x축방향을 축으로 회동하면서 용접 파이프 내부의 비드형상을 촬영한다.
상기 안착부(62)는 상기 카메라(61)가 안착된 상태로 상기 구동수단(63)에 결합되어 x축방향을 축으로 회동한다.
따라서 일 실시예를 용접 파이프 내부에 설치할 때에는 상기 백비드 모니터링부(60)의 카메라(61)가 파이프 용접부위에 위치하도록 한다.
한편, 카메라 위치 제어부(64)에서는 상기 백비드 모니터링부(60)의 카메 라(61)의 위치를 제어한다. 상기 카메라 위치 제어부(64)는 상기 구동수단(63)을 제어하여 상기 카메라(61)의 위치를 조정하여 작업자가 원하는 위치의 백비드의 상태를 파이프 내부 진입없이 관찰할 수 있도록 한다.
도 1에서 도시한 바와 같이 상기 좌.우측 바디(10A,10B)사이에는 산소농도 측정센서(70)를 설치하여 파이프 내부의 산소량을 체크한다.
이는 측정된 산소량에 따라 최적의 용접을 위한 아르곤 가스량을 조절하여 아르곤 가스의 낭비를 줄이기 위함이다.
또한 상기 좌.우측 바디(10A,10B)사이에 가스압력 측정센서(80)를 설치하여 파이프 내부의 아르곤 가스압력을 측정한다.
도 2는 도 1에서 도시한 일 실시예의 구성요소들의 제어부 및 표시부를 도시한 간략도이다.
상기 에어 공급.배기부(30)의 에어량, 상기 가스공급부(40)의 가스공급량 및 상기 가스배기부(50)의 가스배기량은 제어부(90)를 통하여 작업자의 조작에 따라 제어된다.
상기 제어부(90)는 상기 에어 공급.배기부(30)를 온/오프하여 상기 좌.우측 에어백(20A,20B)을 팽창 또는 수축시키는 에어량 제어부(91)와 상기 가스공급부(40)및 상기 가스배기부(50)를 온/오프하여 퍼징을 위한 아르곤 가스량을 조절하는 가스공급.배기 제어부(92)로 구성된다.
한편, 상기 산소농도 측정센서(70)에서 측정한 산소농도, 상기 가스압력 측정센서(80)에서 측정한 가스압력 및 상기 백비드 모니터링부(60)에서 촬영한 백비 드영상은 각각 표시부(100)의 백비드영상부(110), 산소농도 표시부(120)및 가스압력 표시부(130)를 통하여 작업자에게 표시된다.
작업자는 상기 산소농도 표시부(120)와 가스압력 표시부(130)를 통하여 육안으로 산소농도와 아르곤 가스압력을 체크하면서 퍼징을 위한 아르곤 가스량을 조절하고 상기 백비드영상부(110)를 통하여 상기 파이프 내부 진입없이 백비드의 상태를 관찰 할 수 있기 때문에 작업자가 위험한 작업환경에 노출되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
상기 원통형 좌측 바디(10A) 및 우측 바디(10B)의 일단에는 각각 파이프 내부로 퍼징장치가 용이하게 진입할 수 있도록 다수개의 가이드 롤러(G)가 설치된다. 상기 가이드 롤러(G)로 인하여 특히 굽어져 있는 파이프 내부를 퍼징장치가 통과할 때 용이하게 파이프 내부를 진입할 수 있으며 상기 백비드 모니터링부(60)의 카메라(61)가 파이프 내부에 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 파이프 내부 퍼징장치의 바람직한 일 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명에 따른 파이프 내부 퍼징장치에 대한 일 실시예의 구성을 나타낸 그림이다.
도 2는 도 1에서 도시한 일 실시예의 구성요소들의 제어부 및 표시부를 도시한 간략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10A,10B : 좌.우측 바디 11A,11B : 에어 출입구
20A,20B : 좌,우측 에어백 30 : 에어 공급.배기부
40 : 가스 공급부 50 : 가스 배기부
60 : 백비드 모니터링부 70 : 산소농도 측정센서
80 : 가스압력 측정센서 90 : 제어부
100 : 표시부

Claims (7)

  1. 용접한 파이프 내부의 양단을 밀폐하여 퍼징하는 파이프 내부 퍼징장치에 있어서,
    중공부가 형성되되 에어출입구,가스공급구 및 가스배기구가 구비된 원통형 좌측 및 우측 바디;
    상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 외측에 각각 고정설치되고 팽창 또는 수축하여 용접 파이프 내부의 양단을 개폐하는 좌측 및 우측 에어백;
    상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 좌측 및 우측 에어백에 공기를 공급하고 배기하는 에어 공급.배기부;
    상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스공급구에 연결되어 용접한 파이프 내부에 퍼징가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 원통형 좌측 및 우측 바디의 내측에 설치되되 상기 가스배기구에 연결되어 용접한 파이프 내부의 퍼징가스를 배기하는 가스배기부;
    상기 에어 공급.배기부의 에어량, 상기 가스공급부의 가스공급량 및 상기 가스배기부의 가스배기량을 제어하는 제어부; 및
    상기 원통형 좌측 바디와 우측 바디의 사이에 설치되는 산소농도 측정센서 및 가스압력 측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 원통형 좌측 바디와 우측 바디의 사이에는 용접한 파이프 내부의 백비드를 모티터링하는 백비드 모니터링부가 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
  3. 제 2항에 있어서
    상기 백비드 모니터링부는,
    용접한 파이프 내부의 백비드의 형상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라가 안착되는 안착부; 및
    상기 안착부가 백비드를 따라 회동하도록 하는 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
    .
  4. 제 3항에 있어서
    상기 백비드 모니터링부에는 상기 구동수단을 제어하여 상기 카메라의 위치를 조정하는 카메라 위치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서
    상기 백비드 모니터링부에서 촬영한 백비드의 형상을 실시간으로 표시하는 백비드 영상부;
    상기 산소농도 측정센서에서 측정한 산소농도를 실시간으로 표시하는 산소농도 표시부;및
    상기 가스압력 측정센서에서 측정한 가스압력을 실시간으로 표시하는 가스압력 표시부;로 구성된 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
  7. 제 1항에 있어서
    상기 원통형 좌측 바디 및 우측 바디의 일단에는 각각 파이프 내부를 안내하는 다수개의 가이드 롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 파이프 내부 퍼징장치.
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