KR100982106B1 - 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접캐리지 - Google Patents

Abstract

해저 파이프라인에 사용되는 파이프의 부식방지 콘크리트 코팅과의 간섭요소를 최소화하여 효율적인 작업을 할 수 있도록 하는 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지가 개시된다. 상기 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지는 캐리지 본체 내부에 설치되어 좌우 이동되며, 그 하부에 다수개의 클램핑 롤러가 장착된 한 쌍의 이동블록; 상기 한 쌍의 이동블록 중 선택된 어느 하나의 이동블록과 연결되되, 상기 이동블록을 좌우로 이동시키는 레버 브래킷이 일단에 장착된 클램핑 겸용 수직핸들; 상기 한 쌍의 이동블록의 양단과 연결되어, 상기 클램핑 겸용 수직핸들을 회전시켜 상기 레버 브래킷이 회전됨에 따라 좌우 이동되는 상기 한 쌍의 이동블록을 안내하는 한 쌍의 가이드 샤프트; 및 상기 한 쌍의 이동블록에 일단이 고정되고, 타단은 그 내부에 스프링이 삽입되어 있는 캐리지 본체 내부에 장착된 실린더를 관통하여 상기 스프링에 의해 지지되며, 외주면 일측에는 래크가 형성되어 있어 피니언을 매개로 서로 연결되는 한 쌍의 구동축을 포함하여 구성된다.

해저 파이프라인, 용접 캐리지, 클램핑 래버, 궤도형 안내장치, 부식방지 코팅

Description

클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지{Sub sea pipe line automatic welding carriage having the handle combination clamping device}

도 1 은 통상적인 해저 파이프라인의 전체 구성 개념도.

도 2 는 통상적인 해저 파이프라인을 구성하는 단위 파이프의 측면도.

도 3 은 통상적인 용접 캐리지와 파이프의 부착상태를 도시한 정면도.

도 4 는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 해저 파이프라인 용접용 캐리지의 핸들과 클램핑 구조를 도시한 평면도 및 저면도.

도 5 는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리가 단위 파이프의 노출부위에 부착된 상태의 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 단위 파이프 (2) : 용접부위

(3) : 노출부위 (4) : 부식방지 코팅

(5) : 용접 캐리지 (6) : 궤도형 안내장치

(7) : 클램핑 겸용 수직핸들 (8) : 여유 공간

(9) : 수평핸들 (10)(10a) : 클램핑 롤러

(11) : 레버 브래킷 (12)(12a) : 가이드 샤프트

(13)(13a) : 이동블록 (14) : 피니언

(15)(15a) : 스프링 (16)(16a) : 래크

(17) : 해상 원유 또는 가스 추출시설 (18) : 육상 저장시설

(19) : 해저 파이프라인 (20) : 구동축

본 발명은 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저 파이프에 부착된 궤도형 안내 장치에 탈/부착되는 용접 캐리지의 클램핑 겸용 핸들을 파이프 원주방향으로 설치함으로써, 부식방지 코팅과의 이격거리를 충분히 확보할 수 있는 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지에 관한 것이다.

일반적으로 해상 원유 또는 해상 가스 추출 시설로부터 추출되는 원유 또는 가스는 해저 파이프라인을 통해 육상 저장시설로 이송된다. 상기 해저 파이프라인의 구성을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1 은 통상적인 해저 파이프라인의 전체 구성 개념도를 도시한 것으로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 일반적으로 해상 원유 또는 가스 추출 시설(17)에서 추출되는 원유 또는 가스는 해저 파이프라인(19)을 통해 육상 저장시설(18)로 이송되며, 상기와 같은 해저 파이프라인 (19)은 통상적인 길이가 12m 정도 되는 단위파이프(1)가 수천에서 수만 개가 용접 연결되어 수백 km이상 설치됨으로써, 상기 단위파이프(1)의 용접부위는 수천에서 수만 개소 이상 발생하게 된다.

도 2를 참조해서 단위파이프의 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 2 는 통상적인 해저 파이프라인을 구성하는 단위 파이프의 측면도를 도시한 것으로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 해저 파이프라인을 구성하는 단위 파이프(1)는 일반적으로 그 길이가 12m 정도로 형성되며, 그 재질은 철로 제작됨으로 해수에 의한 부식을 방지하기 위해 양단에 위치한 용접부위(2)에 작업구간을 확보하기 위한 노출부위(3)를 제외한 나머지 외주면은 두꺼운 콘크리트 등으로 형성된 부식방지 코팅(4)을 한다.

도 3을 참조하여 상기 단위파이프를 용접하는 용접 캐리지와 파이프의 부착상태를 설명하면 다음과 같다. 도 3 은 통상적인 용접 캐리지와 파이프의 부착상태를 도시한 정면도로서, 도 3에서 도시된 바와 같이 서로 연결되는 단위 파이프(1)의 노출부위(3)에 궤도형 안내장치(6)가 부착되고, 상기 궤도형 안내장치(6)에 클램핑 롤러(10)에 의해 용접 캐리지(5)가 부착되어, 상기 궤도형 안내장치(6)를 따라 상기 용접 캐리지(5)가 고정된 단위 파이프(1)의 원주방향으로 궤도운동을 하면서 용접작업이 수행된다. 이 과정에서 여러 층의 용접 비드를 형성시키기 위해 상기 단위 파이프(1)의 노출부위(3) 부착된 궤도형 안내장치(6)에 상기 용접 캐리지(5)를 수시로 탈/부착하는 작업을 반복하여야 하며, 상기 용접 캐리지(5)가 궤도형 안내장치(6)에서 이탈하지 않고 구동되도록 하는 클램핑 롤러(10)의 결속을 위한 조작도 반복해서 발생하게 된다.

그러나 상기 용접 캐리지(5)는 통상적으로 부대시설을 포함하여 15kg 이상의 중량물로서, 해저 파이프라인 설치 공사의 규모에 따라서 다르기는 하지만 용접작업자는 매우 심한 피로를 느낄 수 있으며, 이에 따른 생산능률 저하가 수반된다.

또한 단위 파이프(1) 용접을 통해 계속적으로 연결하는 순차적 작업이 진행 되므로, 용접부위(2)에는 용접작업이 진행되는 동안 부식방지 코팅(4)이 일부 벗겨진 노출부위(3)를 구비하여야 하며, 용접이 완료되고 해저에 포설되기 직전에 노출부위(3)에 대한 별도의 부식방지 코팅(4) 작업이 다시 수행된다. 이때 용접부위(2)와 부식방지 코팅(4) 부위 사이에 설치된 용접 캐리지(5)는 탈/부착을 위한 핸들이 필요하며, 핸들의 돌출 방향은 부식방지 코팅과의 간섭이 없는 곳일수록 좋다. 그러나 통상적인 용접 캐리지(5)에는 수평핸들(7)이 부식방지 코팅(4)과 마주보는 위치에서 수평하게 설치되어 여유 공간(8)이 부족함으로, 상기 부식방지 코팅(4)과의 간섭을 없애고, 작업공간을 확보하기 위해서는 노출부위(3)의 길이를 수평핸들(7)의 길이에 대응하는 만큼 늘려야 함으로써, 용접 완료 후 노출부위(3)의 부식방지 코팅 작업 공정에서 많은 시간이 소모된다. 즉 상기 단위 파이프(1)의 노출부위(3)의 코팅 작업에서 소모되는 시간이 누적될 경우 대단히 큰 공사 기간의 연장을 발생하며, 생산성이 매우 저하 되며, 용접 캐리지를 수없이 탈/부착해야 하므로 작업자의 근 골격계 질환을 유발 한다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 파이프에 부착된 궤도형 안내 장치에 탈/부착되는 용접캐리지의 클램핑 겸용 수직핸들을 파이프의 외주면과 수직이 되도록 설치함으로써 작업할 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있도록 한 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 단위 파이프의 노출부위를 짧게 하여 후 공정에 필요한 시간을 대폭 줄여 공사기간의 단축 및 생산성을 향상 시킬 수 있는 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지를 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 클램핑 겸용 수직핸들과 수평 핸들의 방향을 이원화시켜 용접 캐리지의 중량감을 분산시킴으로써 용접 캐리지의 탈/부착시 작업자의 피로도를 감소시킬 수 있도록 하는 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해상에서 추출되는 원유 및 가스를 추출 시설로부터 육상 저장시설로 이송하는 해저 파이프라인의 자동 용접 캐리지에 있어서, 상기 용접 캐리지 내부에 설치되어 좌우 이동되며, 그 하부에 다수개의 클램핑 롤러가 장착된 한 쌍의 이동블록; 상기 한 쌍의 이동블록 중 선택된 어느 하나의 이동블록과 연결되되, 상기 이동블록을 좌우로 이동시키는 레버 브래킷이 일단에 장착된 클램핑 겸용 수직핸들; 상기 한 쌍의 이동블록의 양단과 연결되어, 상기 클램핑 겸용 수직핸들을 회전시켜 상기 레버 브래킷이 회전됨에 따라 좌우 이동되는 상기 한 쌍의 이동블록을 안내하는 한 쌍의 가이드 샤프트; 및 상기 한 쌍의 이동블록에 일단이 고정되고, 타단은 그 내부에 스프링이 삽입되어 있는 상기 용접 캐리지 내부에 장착된 실린더를 관통하여 상기 스프링에 의해 지지되며, 외주면 일측에는 래크가 형성되어 있어 피니언을 매개로 서로 연결되는 한 쌍의 구동축을 포함하여 구성된 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 해저 파이프라인 자동용접 캐리지에서와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여 하였다.

도 4 는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 해저 파이프라인 용접용 캐리지의 핸들과 클램핑 구조를 도시한 평면도 및 저면도이다. 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지는, 다수개의 클램핑 롤러(10)가 장착된 한 쌍의 이동블록(13)(13a), 래버 브래킷(11)이 장착된 클램핑 겸용 수직 핸들(7), 한 쌍의 가이드 샤프트(12)(12a) 및 한 쌍의 구동축(20)(20a)을 포함하여 구성된다. 상기 용접 캐리지(5) 내부에 설치되어 좌우 이동되며, 그 하부에 다수개의 클램핑 롤러(10)가 장착된 한 쌍의 이동블록(13)(13a)은, 상기 용접 캐리지(5) 내부에서 좌우로 이동되어 상기 클램핑 롤러(10)를 궤도형 안내 장치에 탈/부착 시키는 기능을 한다. 또한, 상기 한 쌍의 이동블록(13)(13a) 중 선택된 어느 하나의 이동블록(13)과 연결되되, 상기 이동블록(13)을 좌우로 이동시키는 레버 브래킷 (11)이 일단에 장착된 클램핑 겸용 수직핸들(7)은, 작업자가 상기 클램핑 겸용 수직 핸들(7)을 일방향으로 회전시킴과 동시에 상기 클램핑 겸용 수직핸들(7)의 말단에 장착된 레버 브래킷(11)을 회전시키는 기능을 수행하며, 상기 레버 브래킷(11)은 클램핑 겸용 수직핸들(7)이 회전함에 따라 상기 선택된 어느 하나의 이동블록(13)을 일측으로 밀어 주는 기능을 수행한다. 또한, 상기 한 쌍의 가이드 샤프트(12)(12a)는 상기 클램핑 겸용 수직핸들(7)을 회전시켜 상기 레버 브래킷(11)이 회전됨에 따라 좌우 이동되는 상기 한 쌍의 이동블록(13)(13a)을 안내하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 한 쌍의 이동블록(13)(13a)에 일단이 고정되고, 타단은 그 내부에 스프링(15)(15a)이 삽입되어 있는 상기 용접 캐리지(5) 내부에 장착된 실린더를 관통하여 상기 스프링(15)(15a)에 의해 지지되며, 외주면 일측에는 래크(16)(16a)가 형성되어 있어 피니언(14)을 매개로 서로 연결되는 한 쌍의 구동축(20)(20a)은 상기 레버 브래킷(11)에 의해 좌우로 밀리는 이동 블록(13)(13a)의 힘을 전달하는 기능을 수행하며, 상기 실린더 내부에 삽입된 스프링(15)(15a)은 상기 한 쌍의 구동축(20a)(12a)의 일단을 지지하여 그 탄성력에 의해 상기 한 쌍의 이동 블록(13)(13a)을 원위치로 복귀 시키려는 기능 및 상기 이동 블록(13)(13a)이 더욱 강력한 클램핑 능력을 얻을 수 있도록 하는 기능을 수행하고, 상기 피니언(14)은 일측 구동축(20)에서 발생한 동력을 래크(16)(16a)와 피니언(14) 기어의 맞물림으로 타측 구동축(20a)에 전달하는 기능을 수행한다.

도 5를 참조하여 본 발명에 따른 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지의 기능을 설명하면 다음과 같다. 도 5 는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 해저 파이프 라인 자동 용접 캐리가 단위 파이프의 노출부위에 부착된 상태의 정면도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이 용접 캐리지(5)의 탈/부착을 위한 클램핑 겸용 수직핸들(7)은 용접 캐리지(5)의 상부면에 위치하도록 설치됨으로써, 조작 가능한 여유 공간(8)이 늘어나게 되어, 작업자는 용접 캐리지(5)의 탈/부착을 위해서 부식방지 코팅(4)과의 간섭이 전혀 없는 상태로 작업을 할 수 있도록 하여 용접 완료 후 다시 코팅 작업이 진행되어야 하는 노출부위(3)의 길이를 최소화 할 수 있어, 후 공정에서 필요한 작업시간을 대폭 줄일 수 있으며, 통상 수백 km이상 설치되는 해저 파이프라인의 단위 파이프(1) 용접부위(2)는 수천에서 수만 개소가 발생함으로써, 단위 파이프(1)에서 절감되는 시간은 누적될 경우 대단히 큰 공사 기간의 단축 효과를 볼 수 있어 생산성을 대폭 향상 시킬 수 있다. 또한 수평핸들(9)과 클램핑 겸용 수직핸들(7)의 방향을 이원화시켜 궤도형 안내장치(6)에 용접 캐리지(5)의 탈/부착 작업시 용접 캐리지(5)의 중량감을 분산시킴으로써 작업자의 피로도를 감소시킬 수 있으며, 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

다시 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지의 작동을 설명하면 다음과 같다. 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지는, 예를 들어 설명하면, 클램핑 겸용 수직핸들(7)을 반시계 방향으로 회전시킴과 동시에 레버 브래킷(11)이 반시계 방향으로 회전을 한다. 상기와 같이 레버 브래킷(11)을 반시계 방향으로 회전시키면 우측에 위치한 이동블록(13)이 우측으로 이동을 하게 되고, 상기 우측에 위치한 이동 블록(13)에 일측이 고정된 구동축(20) 또한 우측으로 이동하게 된다. 이때 상기 구동축(20)의 타측은 스프링(15)으로 지지되어, 상기 구동축(20)이 우측으로 이동함과 동시에 스프링(15)을 압축시킨다. 이때, 상기 구동축(20)의 일측에는 래크(16)가 형성되어 있으며, 상기 래크(16)는 피니언(14)과 맞물려 있는 상태이므로, 상기 래크(16)가 우측으로 이동함에 따라 상기 피니언(14)은 반시계 방향으로 회전을 하게 된다. 또한, 상기와 같이 반시계 방향으로 회전하는 피니언(14)은 구동측(20a)에 구비된 래크(16a)와 맞물려 있는 상태이므로, 상기 래크(16a)를 좌측으로 이동시키며, 상기 래크(16a)가 좌측으로 이동됨에 따라 구동축(20a) 또한 좌측으로 이동하게 된다. 이때 상기 구동축(20a) 일단은 스프링(15a)에 의해 지지됨으로써 상기 구동축(20a)이 좌측으로 이동됨에 따라 상기 스프링(15a)을 압축하게 되며, 구동축(20a)이 좌측으로 이동함에 따라 상기 구동축(20a)의 타단과 연결된 이동블록(13a) 또한 좌측으로 이동된다. 상기와 같은 작동에 의해 한 쌍의 이동블록(13)(13a)은 좌우로 이동하게 되고, 상기와 같이 한 쌍의 이동블록(13)(13a)이 좌우로 이동되면, 상기 한 쌍의 이동블록(13)(13a)에 장착된 클램핑 롤러(10) 또한 좌우로 이동된다. 이때 좌우로 이동된 한 쌍의 이동블록(13)(13a)은 스프링(15)(15a)의 탄성력에 의해 원위치로 복귀 하려는 힘을 가지게 된다.

상기와 같이 클램핑 롤러(10)를 좌우로 이동시킨 후 용접 캐리지(5)를 궤도형 안내장치(6)로 이동시킨 후 상기 클램핑 겸용 수직핸들(7)을 놓게 되면 스프링(15)(15a)의 탄성력에 의해 상술한 바와 반대 방향, 즉 원위치로 복귀되면서 스프링(15)(15a)의 탄성력에 의해 클램핑 롤러(10)가 궤도형 안내장치(6)에 부착된다. 즉 좌측으로 이동한 이동블록(13a) 및 클램핑 롤러(10)는 압축된 스프링(15a)의 탄성력에 의해 구동축(20a)의 일측 끝단이 우측으로 밀림으로써 우측으로 이동을 하게 되어 원위치로 복귀하며, 우측으로 이동한 이동블록(13) 및 클램핑 롤러(10)는 압축된 스프링(15)의 탄성력에 의해 구동축(20)의 일측 끝단이 좌측으로 밀림으로써 좌측으로 이동을 하게 되어 원위치로 복귀한다. 이때 상기 구동축(20)(20a)에 형성된 래크(16)(16a)에 의해 피니언(14)은 시계 방향으로 회전을 하고, 상기 이동블록(13)과 연결된 레버 브래킷(11)은 상기 이동블록(13)에 의해 좌측으로 밀려 시계 방향으로 회전을 하고, 상기 레버 브래킷(11)과 연결된 클램핑 겸용 수직핸들(7) 또한 시계 방향으로 회전을 하며, 상기 크램핑 롤러(10)는 스프링(15)(15a)의 탄성력에 의해 강력한 클림핑력을 얻을 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 장치는 클램핑 겸용 수직핸들을 파이프의 외주면과 수직이 되도록 설치함으로써 작업할 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있도록 하여 단위 파이 프의 노출부위를 최소화함으로써, 후 공정에 필요한 시간을 대폭 줄여 공사기간의 단축 및 생산성을 향상 시킬 수 있고, 클램핑 겸용 수직핸들과 수평 핸들의 방향을 이원화시켜 용접 캐리지의 중량감을 분산시킴으로써 용접 캐리지의 탈/부착시 작업자의 피로도를 감소시킬 수 있도록 하여 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 해상에서 추출되는 원유 및 가스를 추출 시설로부터 육상 저장시설로 이송하는 해저 파이프라인의 자동 용접 캐리지에 있어서,

   상기 용접 캐리지 내부에 설치되어 좌우 이동되며, 그 하부에 다수개의 클램핑 롤러가 장착된 한 쌍의 이동블록;

   상기 한 쌍의 이동블록 중 선택된 어느 하나의 이동블록과 연결되되, 상기 이동블록을 좌우로 이동시키는 레버 브래킷이 일단에 장착된 클램핑 겸용 수직핸들;

   상기 한 쌍의 이동블록의 양단과 연결되어, 상기 클램핑 겸용 수직핸들을 회전시켜 상기 레버 브래킷이 회전됨에 따라 좌우 이동되는 상기 한 쌍의 이동블록을 안내하는 한 쌍의 가이드 샤프트; 및

   상기 한 쌍의 이동블록에 일단이 고정되고, 타단은 그 내부에 스프링이 삽입되어 있는 상기 용접 캐리지 내부에 장착된 실린더를 관통하여 상기 스프링에 의해 지지되며, 외주면 일측에는 래크가 형성되어 있어 피니언을 매개로 서로 연결되는 한 쌍의 구동축을 포함하여 구성된 클램핑 겸용 핸들을 구비한 해저 파이프라인 자동 용접 캐리지.

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