KR101114872B1 - 철도차량의 용접관용 누기시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관에 시험 공기압을 인가하여 누기 여부를 시험하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법은, 상기 복수의 제동기기에 각각 대응되며 상기 시험 공기압을 견딜 수 있게 제작된 복수의 더미 지그를 상기 복수의 용접관이 서로 연통되도록 상기 제동 배관에 설치하는 단계; 상기 제동 배관에서 상기 시험 공기압을 인가할 위치를 선정하는 단계; 상기 복수의 용접관의 개방된 끝단부를 각각 막음 처리하는 단계; 및 상기 제동 배관에 상기 시험 공기압을 인가하여 상기 복수의 용접관 전체에 대해 누기 여부를 일시에 확인하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 제동기기를 대체할 수 있으며 용접관에 대한 높은 시험 공기압을 견딜 수 있는 더미 지그를 제작하여 제동기기 대신 제동 배관에 설치함으로써, 제동 배관에 용접관의 누기시험을 위한 높은 시험 공기압을 인가하더라도 제동기기가 파손됨 없이 제동 배관에 구비된 복수의 용접관 전체에 대해 그 누기 여부를 일시에 간편하게 확인할 수 있다.

Description

철도차량의 용접관용 누기시험방법 {Air leakage testing method for welded pipe of railway vehicle}

본 발명은 철도차량의 용접관용 누기시험방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관에 대해 그 누기 여부를 신속하고 간편하게 시험할 수 있는 철도차량의 용접관용 누기시험방법에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량을 제동하기 위한 제동장치로서 압축공기를 이용한 공기제동장치가 적용되고 있다. 이러한 철도차량용 제동장치는 밸브 등과 같은 제동기기를 작동시켜 이들 제동기기에 각각 연결된 제동 배관을 통해 압력신호를 전달함으로써 제동력을 발생시킨다.

보다 구체적으로 설명하면, 철도차량용 제동장치는, 각종 밸브 및 제어기와 같은 제동기기, 이들 제동기기를 서로 연결하여 압축공기압을 전달하는 제동 배관, 압축공기를 발생하는 공기압축기 및 제동기를 포함하여 이루어진다.

이 철도차량용 제동장치의 동작은, 우선 공기압축기에 의해 발생된 압축공기로 인해 제동 배관 내부의 압력이 일정하게 유지되고, 제동 배관의 압력은 운전자의 조작에 따른 제동기기의 동작으로 선택적으로 제동기에 전달되어, 제동기가 이 공기압력으로 제동자를 차륜에 밀착시킴으로써 목적한 제동력을 얻는다.

여기서 상기 제동 배관 간의 연결 또는 제동 배관과 제동기기의 연결은 모두 나사조임 방식으로 이루어지는데, 이러한 나사조임 방식으로 제동 배관이 설치된 경우 그 누기시험은 대개 10 bar 정도의 기준 공기압으로 이루어진다.

즉, 나사조임 방식이 적용된 제동 배관에 대해서는, 제동기기 및 제동 배관을 모두 연결한 후, 기준 공기압을 제동 배관에 인가하여 누기 여부를 확인하는 방식으로 누기시험이 수행된다.

한편, 최근에는 그 공수, 자재 비용 및 차체 중량 절감을 위해, 제동 배관 간의 연결을 나사조임 방식이 아닌 용접 방식을 적용하여 제동 배관을 설치하는 경우가 있다.

이렇게 용접 방식을 적용할 경우, 제동 배관은 용접 결합된 복수의 용접관을 포함하게 되고, 이러한 용접관을 포함하는 제동 배관에 대한 누기시험의 경우 그 안전성을 담보하기 위하여, 일반적인 기준 공기압에 1.5 내지 2.0의 안전계수를 적용하여 15 bar 내지 20 bar의 시험 공기압을 인가하여 수행된다.

그런데 밸브나 제어기 등을 포함하는 제동기기는 이러한 15 bar 내지 20 bar의 시험 공기압을 견딜 수 있게 제작되는 것이 아니므로, 용접관을 포함하는 제동 배관에 대한 누기시험을, 나사조임 방식이 적용된 제동 배관의 누기시험과 같이 제동기기 및 제동 배관을 모두 연결한 후 시험 공기압을 제동 배관에 인가하는 방식으로 진행할 경우, 고압의 시험 공기압에 의해 제동기기가 손상되는 문제점이 있다.

따라서 종래의 철도차량의 용접관용 누기시험방법은, 각 용졉관별로 개방된 일단을 플러깅(plugging)하여 폐쇄하고, 타단에 시험 공기압을 인가하는 방식으로 진행된다. 이러한 방법은 복수의 용접관 각각에 대해 누기시험을 진행하는 것으로서, 매우 번거롭고 많은 공수가 필요한 단점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관 전체에 대해 그 누기 여부를 일시에 간편하게 확인할 수 있는 철도차량의 용접관용 누기시험방법을 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법은, 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관에 시험 공기압을 인가하여 누기 여부를 시험하는 방법에 관한 것으로서, 상기 복수의 제동기기에 각각 대응되며 상기 시험 공기압을 견딜 수 있게 제작된 복수의 더미 지그를 상기 복수의 용접관이 서로 연통되도록 상기 제동 배관에 설치하는 단계; 상기 제동 배관에서 상기 시험 공기압을 인가할 위치를 선정하는 단계; 상기 복수의 용접관의 개방된 끝단부를 각각 막음 처리하는 단계; 및 상기 제동 배관에 상기 시험 공기압을 인가하여 상기 복수의 용접관 전체에 대해 누기 여부를 일시에 확인하는 단계;를 포함한다.

상기 복수의 더미 지그는, 그 입력단과 출력단을 연결하는 하나 이상의 바이패스 관 또는 입력단과 출력단을 연결하는 하나 이상의 바이패스 유로가 내부에 형성된 몸체부를 포함하도록 제작되어 상기 제동 배관에 설치된다.

상기 복수의 용접관의 누기 여부를 확인하는 단계는, 상기 제동 배관에 상기 시험 공기압을 인가하는 단계; 소정의 기준시간이 경과한 후 상기 시험 공기압의 하강 폭을 확인하는 단계; 및 상기 하강 폭이 소정의 기준범위 이내인 경우 '누기 없음'으로 확인하고, 상기 하강 폭이 상기 기준범위를 초과하는 경우 '누기 있음'으로 확인하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 철도차량의 용접관용 누기시험방법은, '누기 있음'으로 확인된 경우, 상기 제동 배관에 포말성 액체를 도포하는 단계; 및 상기 제동 배관에 발생하는 포말 위치 확인을 통해, 누기 부위를 검출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 철도차량의 용접관용 누기시험방법에 의하면, 제동기기를 대체할 수 있으며 용접관에 대한 높은 시험 공기압을 견딜 수 있는 더미 지그를 제작하여 제동기기 대신 제동 배관에 설치함으로써, 제동 배관에 용접관의 누기시험을 위한 높은 시험 공기압을 인가하더라도 제동기기가 파손됨 없이 제동 배관의 복수의 용접관 전체에 대해 그 누기 여부를 일시에 간편하게 확인할 수 있다.

이에 따라, 복수의 용접관 각각에 대한 누기시험에 따른 번거로움을 덜 수 있고, 용접관에 대한 누기시험에 필요한 공수를 대폭 줄임으로써, 납기기간을 단축시키고 단위시간당 생산량을 크게 제고할 수 있다.

또한, 제동 배관에 대한 누기시험의 결과가 누기 있음으로 확인되더라도, 제동 배관 전체에 시험 공기압을 인가한 그 상태로 포말성 액체 도포를 통해 누기 부위를 신속하게 검출하고, 해당 부위에 대한 보수 작업을 진행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법의 순서도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법을 적용하기 위해 준비된 상태를 보여주는 철도차량의 제동장치의 배관도,
도 3은 도 2의 우측에 이어지는 도면,
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법을 적용하기 위해 고안된 다양한 제동기기에 각각 대응되게 제조된 더미 지그를 보여주는 사진이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법은, 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관에 대해, 이 복수의 용접관이 철도차량에 설치된 상태로 시험 공기압을 인가하여 제동 배관의 복수의 용접관 전체에 대해 그 누기 여부를 일시에 확인할 수 있는 누기시험방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4f를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 철도차량의 상하에 제동 배관(20)의 설치 작업이 완료된 후, 해당 제동 배관(20)에 구비된 복수의 용접관(21)에 대한 누기 시험을 하기 위해서는, 복수의 제동기기에 각각 대응되며 용접관(21)에 대한 누기 시험시에 인가되는 시험 공기압을 견딜 수 있게 제작된 복수의 더미 지그(10)를 복수의 용접관(21)이 서로 연통되도록 제동 배관(20)에 설치한다(s100).

이러한 복수의 제동기기를 대신하여 복수의 더미 지그(10)를 설치하는 이유는, 상기 시험 공기압은 나사조임 방식이 적용된 제동 배관에 대한 누기 시험을 위해 인가되는 기준 공기압의 1.5배 내지 2.0배에 달하는데, 이러한 높은 시험 공기압을 복수의 제동기기가 견디지 못하기 때문이다.

즉, 복수의 제동기기를 제동 배관(20)에 설치한 후에 시험 공기압을 제동 배관(20)에 인가할 경우, 복수의 제동기기가 파손됨에 따라 용접관(21)에 대한 누기 시험도 달성할 수 없을 뿐만 아니라, 큰 자재 손실이 발생하는 문제가 있기 때문에, 복수의 제동기기를 대체할 수 있는 복수의 더미 지그(10)를 제작하여 설치하는 것이다.

이러한 복수의 더미 지그(10)는 복수의 제동기기와 유사한 형상으로 구비되어 복수의 제동기기가 장착되는 위치에 적절히 대응되어 장착이 가능하게 구비되고, 복수의 제동기기에 대한 압축공기 입력단과 출력단을 연결하여 연통시키는 하나 이상의 바이패스 관(11) 또는 그 입력단과 출력단을 연결하여 연통시키는 하나 이상의 바이패스 유로가내부에 형성된 몸체부(12)를 포함하도록 제작된다.

따라서 복수의 제동기기를 대신하여 복수의 더미 지그(10)를 설치하는 경우에도 제동 배관(20)에 구비되는 복수의 용접관(21)이 모두 연통되어 일시에 시험 공기압이 인가될 수 있다.

전술된 바와 같은 복수의 더미 지그(10)는 바이패스 관(11) 또는 몸체부(12)가 포함되게 제작되는데, 그 형상은 대체하는 제동기기 각각에 따라 매우 다양하게 구비될 수 있다.

도 4a 내지 도 4f는 다양한 더미 지그(10) 중 일부를 예시적으로 도시한 것으로서, 더미 지그(10)의 구비 형상은 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 4a는 제동기기 중 BCCU(Brake Cylinder Control Unit)에 대응되게 제작된 더미 지그(10-1)이고, 도 4b는 제동기기 중 BPCU(Brake Pipe Control Unit)에 대응되게 제작된 더미 지그(10-2)이며, 도 4c는 제동기기 중 판토 컨트롤 패널(Panto Control Panel)에 대응되게 제작된 더미 지그(10-3)이다.

도 4d는 제동기기 중 공기 저장통에 대응되게 제작된 더미 지그(10-4)이고, 도 4e는 제동기기 중 솔레노이드 밸브에 대응되게 제작된 더미 지그(10-5)이며, 도 4f는 제동기기 중 TEE에 대응되게 제작된 더미 지그(10-6)이다.

이렇게 복수의 더미 지그(10)를 제동 배관(20)에 설치한 후에는 제동 배관(20)에 공기압을 주입하여 제동 배관(20) 내부에 대한 청소 작업을 진행한다(s150).

다음, 시험 공기압을 인가할 위치를 선정한 후(s200), 그 위치를 제외한 나머지의 개방된 복수의 용접관(21)의 끝단부는 모두 막음 처리(plugging)를 한다(s250).

도 2 및 도 3은 이렇게 선정된 시험 공기압을 인가할 위치와 막음 처리된 용접관(21)의 끝단부들을 잘 보여준다. 이로써, 복수의 용접관(21)에 시험 공기압을 인가할 준비 작업이 모두 완료된다.

이후, 선정된 위치를 통해 제동 배관(20)에 시험 공기압을 인가한다. 예를 들어, 시험 공기압이 15 bar라고 가정하면, 우선적으로 10 bar의 공기를 인가하고, 후속하여 5 bar의 질소 가스를 인가함으로써, 총 15 bar의 시험 공기압을 인가한다.

이렇게 공기 인가량은 10 bar로 제한하여 나머지 부분은 질소 가스를 인가하는 이유는 공기에 포함되어 있는 산소 때문인데, 산소를 포함한 공기 인가 압력이 10 bar를 초과하면 화재 등의 안전사고 위험이 상승하기 때문이다. 또한, 공기와 질소 가스를 혼합할 경우, 질소 및 산소 등의 분자 크기에 따른 공극 감소로 보다 안정적인 공기압 인가가 가능한 이유도 있다.

이처럼 시험 공기압을 복수의 용접관(21)에 인가하고 소정의 기준시간이 경과한 후에 시험 공기압의 하강 폭을 확인한다(s350). 즉, 기준시간이 경과한 후에 용접관(21) 내부의 압력을 확인하여 최초에 인가한 시험 공기압과 비교하고, 그 차이를 확인한다.

그리고 그 하강 폭과 소정의 기준범위를 비교하여(s400), 그 하강 폭이 기준범위 이내이면 '누기 없음'으로 확인하여 양품 판정하고(s450), 그 하강 폭이 기준범위를 초과하면 '누기 있음'으로 확인하여 불량품 판정한다(s500).

예를 들어, 15 bar의 시험 공기압을 복수의 용접관(21)에 인가하고 10분의 기준시간이 경과한 후에 상기 하강 폭이 기준범위인 0.07 kg/㎠을 초과하는지 여부를 확인하여, 초과하지 않을 경우 '누기 없음'인 양품, 초과할 경우에는 '누기 있음'인 불량품 판정을 하는 것이다.

이러한 상기 하강 폭과 소정의 기준범위의 비교에서 '누기 없음'인 양품으로 판정된 경우에는 시험 공기압의 인가 및 막음 처리를 해제하고, 복수의 더미 지그(10)를 제거함으로써(s650), 이로써 누기시험은 완료된다. 물론, 두 번 이상에 걸쳐 그 하강 폭이 소정의 기준범위 이내임을 확인한 후에 누기시험을 완료할 수도 있다.

그러나 상기 하강 폭과 소정의 기준범위의 비교에서 '누기 있음'인 불량품으로 판정된 경우에는 제동 배관(20)의 표면에 비눗물과 같은 포말성 액체를 도포하여 누기 부위를 찾는다(s550).

이때, 누기 부위에서는 포말성 액체에 의해 포말이 발생하므로, 그 포말이 발생하는 위치 확인을 통해 누기 부위를 검출한다(s600).

이렇게 누기 부위가 검출되면 시험 공기압의 인가를 해제하고, 해당 부위에 대한 보수 작업을 수행한 후에 재차 상술한 바와 같은 누기 시험을 진행하게 된다.

한편, 이러한 철도차량의 용접관용 누기시험방법을 수행하고 난 후에는, 제동 배관(20)으로부터 복수의 더미 지그(10)를 제거하고 복수의 용접관(21) 끝단부에 대한 막음 처리를 해제한 후, 해당 제거 위치에 복수의 제동기기를 설치함으로써, 철도차량 제동장치에 대한 설치 작업을 마무리한다.

이러한 제동기기는 나사조임 방식으로 제동 배관(20)에 설치되는데, 이러한 제동기기 설치 후에 제동기기와 제동 배관(20)의 연결 부위에 누기가 없는지 확인하는 부가적인 누기 시험이 진행될 수도 있다.

이러한 부가적인 누기 시험시에는 높은 시험 공기압을 인가할 필요는 없으며, 일반적인 나사조임 방식이 적용된 제동 배관(20)에 대한 누기 시험시에 인가하는 기준 공기압을 인가하여 진행된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 용접관용 누기시험방법에 의하면, 제동기기를 대체할 수 있으며 용접관(20)에 대한 높은 시험 공기압을 견딜 수 있는 더미 지그(10)를 제작하여 제동기기 대신 제동 배관(20)에 설치함으로써, 제동 배관(20)에 용접관(21)의 누기시험을 위한 높은 시험 공기압을 인가하더라도 제동기기가 파손됨 없이 제동 배관(20)에 구비된 복수의 용접관(21) 전체에 대해 그 누기 여부를 일시에 간편하게 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 : 더미 지그
11 : 바이패스 관 12 : 몸체부
20 : 제동 배관 21 : 용접관
100 : 시험 공기압 인가 위치 200 : 막음 처리부

Claims (4)

1. 철도차량의 복수의 제동기기를 연결하여 압축공기를 공급하는 제동 배관에 포함된 복수의 용접관에 시험 공기압을 인가하여 누기 여부를 시험하는 방법에 있어서,
   상기 복수의 제동기기에 각각 대응되며 상기 시험 공기압을 견딜 수 있게 제작된 복수의 더미 지그를 상기 복수의 용접관이 서로 연통되도록 상기 제동 배관에 설치하는 단계;
   상기 제동 배관에서 상기 시험 공기압을 인가할 위치를 선정하는 단계;
   상기 복수의 용접관의 개방된 끝단부를 각각 막음 처리하는 단계; 및
   상기 제동 배관에 상기 시험 공기압을 인가하여 상기 복수의 용접관 전체에 대해 누기 여부를 일시에 확인하는 단계;
   를 포함하는 철도차량의 용접관용 누기시험방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 더미 지그는,
   그 입력단과 출력단을 연결하는 하나 이상의 바이패스 관 또는 입력단과 출력단을 연결하는 하나 이상의 바이패스 유로가 내부에 형성된 몸체부를 포함하도록 제작되어 상기 제동 배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 용접관용 누기시험방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 용접관의 누기 여부를 확인하는 단계는,
   상기 제동 배관에 상기 시험 공기압을 인가하는 단계;
   소정의 기준시간이 경과한 후 상기 시험 공기압의 하강 폭을 확인하는 단계; 및
   상기 하강 폭이 소정의 기준범위 이내인 경우 '누기 없음'으로 확인하고, 상기 하강 폭이 상기 기준범위를 초과하는 경우 '누기 있음'으로 확인하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 용접관용 누기시험방법.
4. 제3항에 있어서,
   '누기 있음'으로 확인된 경우, 상기 제동 배관에 포말성 액체를 도포하는 단계; 및
   상기 제동 배관에 발생하는 포말 위치 확인을 통해, 누기 부위를 검출하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 용접관용 누기시험방법.

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