KR101541412B1

KR101541412B1 - 파이프를 일시적으로 막기 위한 파이프 플러그와 파이프 플러그 시스템 및 파이프를 이중차단하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101541412B1
Application number: KR1020117008970A
Authority: KR
Inventors: 케네스 엘. 이젤; 그레고리 엘. 퍼켓; 리차드 엘. 고스윅
Original assignee: 티.디.더블유델라웨어인코포레이티드
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2015-08-06
Also published as: PL2350515T3; JP2012506524A; CN103470907A; CN102216665A; EA201100532A1; DK2350515T3; CL2009000836A1; UA102407C2; AU2009308027B2; GEP20135889B; EP2350515A1; ES2621323T3; CY1119045T1; AU2009308027A1; CN102216665B; JP5507571B2; WO2010047846A1; US20090114302A1; MX342780B; MY152514A

Abstract

파이프 플러그는 파이프의 이중차단 및 유출을 함께 수행하는 두 개 이상의 피봇 연결된 플러그 헤드들을 포함한다. 플러그 헤드 중 적어도 하나는 팽창 공급원과 연통된 확장 가능한 밀폐 부재를 구비한다. 밀폐 부재는 팽창 가능한 밀폐 부재 또는 압축 패커 밀폐 부재일 수도 있다. 통로 구간은 피봇 연결부를 통해 플러그 헤드 속으로 연장되어서 공급원으로부터의 팽창 매체를 밀폐 부재로 운반해준다. 또한, 유출 포트 통로가 플러그 헤드를 통과하도록 형성된다. 선두 플러그 헤드는 플러그의 전방의 이물질을 쓸어 내기 위한 청소 부재를 포함할 수도 있다. 또한, 플러그 헤드는 파이프의 내측면에 슬라이드 이동 가능하게 맞닿아서 파이프 속에서 플러그 헤드가 적절하게 위치하도록 할 수도 있다.

Description

파이프를 일시적으로 막기 위한 파이프 플러그와 파이프 플러그 시스템 및 파이프를 이중차단하기 위한 방법{A pipe and a pipe plug system for temporarily plugging a pipe and a method of double-blocking pipe}

본 출원은 2007년 11월 7일에 출원된 미국 특허출원 제11/936,182호에 대응하는 것으로, 상기 미국 특허출원을 우선권으로 주장하였다. 본 발명은 파이프 플러그(pipe plug)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 또는 저압의 유체, 고온 또는 저온의 유체, 증기, 위험한 유체 및 환경적으로 유해한 유체를 취급하는 파이프 라인에 이용되는 파이프 플러그에 관한 것이다.

"이중차단 및 유출(Double block and bleed)"이라는 용어는 파이프 안에 두 개의 밀폐체를 위치시키고 제1 밀폐체가 확실히 고정될 수 있도록 밀폐체들 사이에 유출 포트(port)를 개방하는 것을 지칭하는 본 기술 분야에서 공지된 용어이다. 상기 제1 밀폐체를 통한 누기가 제2 밀폐체에 의해 방지되고 상기 유출 포트를 통해 빠져나가게 한다. 이러한 구성은 상기 파이프가 완전히 밀폐되어 두 개의 밀폐체의 하류측에서 안전하게 작업을 할 수 있게 해준다.

하지만, 이중차단 및 유출을 달성하기 위해서 현재에는 단일의 금속 대 금속(metal-to-metal) 플러그 밀폐체 또는 두 개의 독립한 플러거(plugger) 및 피팅(fitting)의 이용이 요구되고 있다. 상기와 같은 두 접근 방법들은 상대적으로 크고 무거운 구성요소를 이용하여야 하고, 적절하게 설치하기 위해서는 많은 장치가 필요하므로 가격이 비싸다. 또한, 금속 대 금속 플러그 밀폐체를 이용하는 접근 방법은 피팅을 통해 파이프라인 속의 유동물(product)을 우회시키는 것이 허용되지 않는다. 우회로가 필요한 경우, 제2의 피팅이 반드시 플러그 밀폐체의 상류에 설치되어야 한다. 따라서, 현재의 접근 방법들에 비해 비용이 적게 들고, 더 작고 가벼운 중량을 가지며 설치가 용이한 이중차단 및 유출 플러그가 필요한 것이다. 어떠한 종래 기술도 그 단일로 또는 서로 결합하여 이러한 요구를 만족시키지는 못하였으며, 본 출원의 발명을 명확하게 제시하지 못하였다.

파이프 플러그와 관계된 추가적인 정보는 미국에서 현재 발행된 하기 특허문헌들로부터 참고할 수 있다.

본 발명에 따른 파이프 플러그는, 요크(yoke)에 의해 운반체에 피봇 연결되는 밀폐 부재를 구비한 하나의 플러그 헤드(plugging head) 및 요크에 의해 제1 플러그 헤드에 피봇 연결되는 밀폐 부재를 구비한 제2 플러그 헤드를 구비한다. 파이프 플러그가 측방향 파이프 진입 접속부를 통해 하강하고, 파이프 속에서 최후 밀폐 위치에 위치하였을 때, 제1 밀폐 부재는 파이프 속에서 유동물의 흐름을 막고, 제2 밀폐 부재는 상기 제1 밀폐 부재를 통과한 누기를 억류하여, 피팅(fitting)을 통해 빠져나가도록 한다. 상기 피팅은 파이프 둘레에 용접되고 파이프 진입 접속부의 하류측에 위치하는 슬리브에 연결될 수도 있다. 상기 슬리브는 파이프 상에 가해지는 안전화 패드 힘이 과도한 때에만 필요하다.

파이프 속에서 각각의 밀폐 부재의 위치 이동을 돕기 위해서, 파이프 플러그는 각각의 플러그 헤드에 연결되는 일군의 휠들을 포함한다. 상기 일군의 휠들에 포함된 각각의 휠은 파이프 속에서 파이프 플러그가 위치 이동하는 과정 중 임의 시점에서 파이프의 일부분에 맞닿게 되어, 밀폐 부재가 파이프 속에서 그 최후 밀폐 위치로 회전할 수 있도록 한다. 각각의 플러그 헤드의 노오즈(nose)에 연결된 안정화 패드는 밀폐 부재들의 변형을 방지한다.

상기 제2 플러그 헤드에 연결된, 스프링 부하형 피봇 암, 피봇 핀 및 피봇 휠은 두 개의 플러그 헤드들에 연결된 요크가 파이프 속에서 적절한 위치로 자유롭게 회전할 수 있도록 해준다. 또한, 상기 피봇 암은 피봇 휠 뒤에 위치한 외측 방향으로 경사진 돌출부를 구비하여, 파이프 플러그가 파이프 속으로 설치되거나 파이프로부터 파이프 플러그를 제거할 때, 피봇 휠이 파이프 진입 접속부 속에 속박되는 것을 방지하도록 할 수 있다. 제1 플러그 헤드에 연결된 가이드 휠은 제1 플러그 헤드 및 운반체에 연결된 요크가 설치 또는 제거 과정에서 속박되는 것을 방지하는데 도움을 준다.

플러그 헤드의 피봇 연결구조는 제3 플러그 헤드를 포함하도록 확장될 수도 있다. 제3 또는 선두 헤드는 피봇 암을 포함한다. 세 개의 플러그 헤드들 모두는 밀폐 부재를 포함할 수도 있다. 선택적으로, 제1 플러그 헤드 및 제2 플러그 헤드만이 밀폐 부재를 구비하고, 제3 플러그 헤드는 와어어 브러시와 같은 청소 부재를 구비할 수도 있다. 와이어 브러시는 파이프 플러그 전방의 이물질을 쓸어내는 역할을 한다.

제1 플러그 헤드에 연결된 가이드 휠은 진입 접속부에 슬라이드 가능하게 결합되고, 제1 플러그 헤드 및 운반체에 연결된 요크가 설치 또는 제거 과정에서 속박되는 것을 방지하는데 도움을 주는 미끄럼판에 의해 대체될 수도 있다. 유사하게, 제2 플러그 헤드 상의 가이드 휠은 속박을 방지하고, 파이프 플러그가 위치 이동하는 과정의 임의 시점에서 파이프의 일부분에 슬라이드 가능하게 맞닿을 수 있는 미끄럼판에 의해 대체될 수도 있다. 또한, 미끄럼판들은 세 개의 플러그 헤드들이 사용될 때, 가이드 휠들을 대체하기 위해 이용될 수도 있다.

사용되는 밀폐 부재들은 팽창 가능한 밀폐 부재 또는 압축 패커(packer) 밀폐 부재와 같은 확장 가능한 밀폐 부재일 수도 있다. 팽창 시스템이 팽창 매체를 통로를 다라 이동시켜서 확장 가능한 밀폐 부재를 팽창시킨다. 통로의 일부분은 플러그 해드의 외부에 있고, 관체(tubing)로 형성될 수도 있다. 통로의 다른 부분은 플러그 헤드의 내부에 있고, 운반체, 요크 및 요크 핀 (제1 밀폐 부재의 경우)를 통과하여, 플러그 헤드 속으로 통과할 수도 있다. 요크 핀은 통로가 운반체를 빠져나가서 요크로 진입할 때 통로의 연속성을 형성하기 위한 고리형 그루브를 포함한다. 유사한 통로가 제2 확장 가능한 밀폐 부재 또는 제3 확장 가능한 밀폐 부재를 팽창시키기 위해서 제공될 수도 있다. 운반체, 요크 및 요크 핀을 통과할 수도 있는 제3 통로는 제1 팽창 가능한 밀폐 부재를 통한 누기를 위한 유출 포트를 제공한다.

본 발명은 도면들과 첨부된 청구항들에 관계하여 이하에서 자세하게 설명되는 바람직한 실시예들에 의해 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예가 더 자세하게 설명될 것이다. 본 발명의 다른 특징, 측면 및 이점은 이하의 상세한 설명, 청구된 청구한 및 첨부된 (일정한 비율로 그려진 것은 아닌) 도면들에 의해서 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 파이프 플러그의 사시도이다.
도 2는 상기 파이프 플러그의 배면 사시도이다.
도 3은 파이프 속에서 최후 밀폐 위치에 있는 유출 포트를 구비한 파이프 플러그의 사시도이다.
도 4는 파이프 속에서 최후 밀폐 위치에 있는 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 5는 파이프 진입 접속부를 통해 하강한 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 6은 파이프 속으로 이동하기 시작한 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 7은 파이프를 따라 이동하는 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 8은 플러그 헤드와 밀폐 부재가 파이프 속에서 최후 밀폐 위치로 회전하기 시작한 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 9는 파이프 속에서 최후 밀폐 위치에 있는 추가 플러그 헤드를 구비한 파이프 플러그를 도시한 것이다. 각각의 헤드 상의 미끄럼판은 설치 및 제거 과정에서 요크와 헤드가 파이프의 진입 접속부 속에서 속박되는 것을 방지하는데 도움을 준다.
도 10은 플러그의 전방의 이물질을 쓸어내기 위한 와이어 브러시(wire brush)를 포함하는 추가 헤드를 구비하는 파이프 플러그를 도시한 것이다.
도 11은 팽창 가능한 밀폐 부재를 구비한 두 개의 플러그 헤드를 구비한 파이프 플러그를 도시한 것이다. 한 묶음의 강철관은 팽창 공급원을 밀폐 부재 중 하나에 각각 공급하는 두 개의 통로들의 일부분을 형성하다. 제3 통로는 유출 포트를 형성한다.
도 12는 도 11의 단면선 12-12을 따라 절개한 도면이다. 격벽 피팅(bulkhead fitting)들은 통로들의 공급 라인부를 하우징 속에 위치하는 통로의 강철관부에 연결한다.
도 13a 및 도 13b는 팽창 가능한 밀폐 부재에 장착되었을 때의 파이프 플러그의 배관 구조도이다. 통로들은 팽창 매체를 팽창 가능한 밀폐 부재에 공급하기 위하여 파이프 플러그의 다양한 부분을 통과하고, 유출 포트를 형성한다.
도 14는 압축 패커 밀폐 부재를 구비한 두 개의 플러그 헤드를 구비한 파이프 플러그를 도시한다. 한 묶음의 강철관은 밀폐 부재를 작동시키는데 사용되는 유압 유체를 공급해주는 두 개의 통로의 일부를 형성한다. 제3 통로는 유출 포트를 형성한다.
도 15는 파이프(미도시) 속에서 밀폐 준비 위치(ready-to-seal position)에 있는 파이프 플러그를 도시한다. 각각의 패커 밀폐 부재는 가동의 피스톤 판 및 고정된 노우즈 사이에 위치한다. 피스톤 판과 노오즈는 설치 및 제거 과정 동안에 밀폐 부재를 보호한다.
도 16은 패커 밀폐 부재가 장착되었을 때의 파이프 플러그의 배관 개념도이다. 두 개의 독립한 통로는 각각 두 개의 플러그 헤드 중 하나에 유압 유체를 제공한다. 각각의 통로는 가동의 피스톤 판과 연통된 원통형 공동에 유압식으로 압력을 가하기 위한 수단을 제공한다.
도 17은 회수 위치에 있는 패커 밀폐체를 구비한 후속(trailing) 플러그 헤드의 단면도이다. 패커 밀폐체는 두 개의 이탈 방지(anti-extrusion) 스프링을 구비한다. 이동 가능한 피스톤 판은 피스톤 판을 유압식 실린더 로드와 유사한 방식으로 동작시킬 수 있는 원통형 돌출부를 구비한다.
도 18은 확장 위치에 있는 패커 밀폐체를 구비한 트레일링 플러그 헤드의 단면도이다.
도 19는 트레일링 프러그 헤드의 부분 단면도이다. 상기 플러그 헤드는 노우즈피스(nosepiece), 피스톤 판 및 요크 속에 나사 결합된 회전 방지 핀에 의해 정확한 방향으로 고정된다.
도 20은 선두(leading) 플러그 헤드의 부분 단면도이다.
도 21은 도 13a에 도시된 바와 같은 도관으로서 작용하는 구멍뚫린(drilling) 요크 핀을 포함하지 않고 변경된 포트 배열체가 형성된 파이프 플러그의 사시도이다. 대신에, 요크 암은 팽창 통로 및 유출 통로와 연통된 피팅들을 포함한다.
도 22는 변경된 포트 배열 구조체를 구비한 파이프 플러그의 사시도이다.

아래에서 설명되는 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 부품의 구조 및 배열의 내용에 의해 제한되지는 않는다는 것이 이해되어야 할 것이다. 본 발명은 다른 실시예에 의해서도 실시 가능하며, 다양한 방식에 의해 실시될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 어휘나 용어는 설명을 위한 것이지 한정을 위한 것이 아니다.

도면에 표시된 부재들은 아래와 같은 도면 부호에 의해 지시된다:

10 파이프 플러그 59 플러그 126 피팅

12 운반체 60 플러그 헤드 128 측방향 통로

13 플러그 62 밀폐 부재 130 길이방향 통로

14 요크 63 밀폐 부재 141 고리형 그루브

15 단부판 64 설치판 143 오링

16 요크 핀 65 입구 160 팽창 통로

17 고리형 그루브(groove) 66 노오즈피스 162 피팅

18 요크 받침대 68 노오즈 164 엘보

19 오링(O-ring) 70 안정화 패드 166 피팅

20 플러그 헤드 72 피봇 암(pivot arm) 168 측방향 통로

21 플러그 헤드 73 돌출 부재 170 측방향 통로

22 밀폐 부재 74 피봇 암 휠 180 티이관(tee)

23 밀폐 부재 76 피봇 암 핀 181 티이관

24 설치판 78 스프링 190 유출 포트 통로

25 입구 80 피봇 암 멈춤부재 192 피팅

26 노오즈피스 82 휠 194 엘보

28 노오즈 84 휠 196 피팅

30 안정화 패드 86 휠 198 개방 단부

32 휠(wheel) 87 미끄럼판 200 원통형 공동

34 휠 90 슬리브 205 유출 피팅

36 가이드 휠 92 피팅 210 나사 샤프트

37 미끄럼판 94 포트 220 원통형 돌출부

38 요크 102 청소 부재 225 회전방지 핀

39 단부판 104 브러쉬 230 피스톤 판

40 요크 핀 108 외부 포트 피팅 232 나사 샤프트

41 고리형 그루브 110 팽창 시스템/ 234 원통형 돌출부

유체 회로

43 오링 112 팽창 공급원 235 원통형 공동

45 단부판 113 팽창 공급원 240 패커 밀폐체

50 패커 밀폐체 114 튜브 묶음 242 경사면

51 피스톤 판 115 밸브 243 경사면

52 경사면 116 밸브 244 이탈 방지 스프링

53 경사면 117 밸브 245 이탈 방지 스프링

54 원통형 돌출부 118 밸브 246 이탈 방지 스프링

55 오링 119 밸브 247 이탈 방지 스프링

56 오링 120 팽창 통로 250 요크 암

57 오링 122 피팅 255 요크 암

58 오링 124 엘보(elbow)

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 파이프 플러그(10)는 요크 핀(40)에 대해 회전 가능한 요크(38)에 의해 서로 피봇(pivot) 연결되는 플러그 헤드(20) 및 플러그 헤드(60)를 구비한다. 다음으로, 플러그 헤드(20)는 요크(14)에 의해 운반체(12)에 피봇 연결된다. 요크(14)는 운반체(12)에 연결된 요크 받침대(18) 속에 결합되는 요크 핀(16)에 대해 회전한다. 운반체(12)는 본 기술 영역에서 공지된 것으로, 일반적으로 파이프(P)를 일시적으로 차단하기 위한 목적으로 파이프(P) 속에서 플러그 헤드를 수직으로 하강시키고, 회전시키며, 위치 고정시키는데 이용되는 콘트롤 바 헤드(control bar head) 타입이다. 이와 유사하게, 플러그 헤드(20)와 플러그 헤드(60)도 본 기술 영역에서 공지된 것이며, 파이프(P)를 일시적으로 차단하는데 일반적으로 이용되는 타입이다.

플러그 헤드(20)는 밀폐 부재(22), 노오즈피스(26) 및 노오즈(28)를 포함한다. 안정화 패드(30)가 요크 핀(16)과 실질적으로 평행하게 이격된 위치에서 노우즈(28)에 설치된다. 안정화 패드(30)는 요크 핀(16)에 대해서 밀폐 힘에 의해 가해지는 회전 모멘트에 대항함으로써 밀폐 부재(22)가 변형되는 것을 방지할 수 있게 해준다. 또한, 노우즈(28)는 요크(14)와 플러그 헤드(20)가 파이프(P) 속으로 진입되거나 파이프(P)로부터 제거되는 동안에 파이프(P)의 진입 접속부 속에 속박되는 것을 방지하기 위한 가이드 휠(36)을 포함한다.

플러그 헤드(60)는 밀폐 부재(62), 노우즈피스(66) 및 노우즈(68)를 포함한다. 요크(38)가 파이프(P) 속에서 적합한 위치로 자유롭게 회전할 수 있도록, 피봇 암(72)이 노우즈(68)에 회전 가능하게 고정된다. 피봇 암(72)은 피봇 휠(74), 피봇 암 핀(76) 및 스프링(78)을 포함한다. 스프링(78)은 노우즈(68)에 설치되는 두 개의 피봇 암 멈춤부재(stop)(80) 쪽으로 피봇 암(72)이 바깥쪽으로 회전하고 그 위치를 고정할 수 있도록 해준다. 피봇 암(72) 상에서 실질적으로 피봇 암 휠(74) 바로 뒤에 위치하는 외향(outward-facing) 돌출 부재(73)들은 제2 플러그 헤드(60)가 를 설치되는 동안 파이프의 진입 접속부 속에서 피봇 암 휠(74)이 속박되는 것을 방지할 수 있게 해준다. 안정화 패드(70)는 피봇 암(72)의 위치와 실질적으로 반대인 위치에서 노우즈(68)에 설치된다. 안정화 패드(70)는 밀폐 힘에 의해 요크 핀(40)에 대해서 가해지는 회전 모멘트에 대항함으로써 밀폐 부재(62)가 변형되는 것을 방지하는데 도움을 준다.

이제, 도 3 및 도 4를 참조하면, 파이프 플러그(10)는, 요크 받침대(18)가 파이프(P)의 바닥 부분에 놓여서 플러그 헤드(20) 및 플러그 헤드(60)가 실질적으로 서로 정렬되고 밀폐 부재들(22, 62)이 최후 밀폐 위치에 놓일 때까지, 일반적으로 하우징(H), 샌드위치 밸브(sandwich valve)(V) 및 피팅(F)으로 이루어지는 진입 접속부를 따라 아래로 이동한다. 밀폐 부재(22)가 최후 밀폐 위치에 놓이게 되면, 밀폐 부재의 외측면이 파이프(P)의 내벽에 맞닿게 되어, 가이드 휠(36) 뿐만 아니라, 휠들(32A, 32B, 34)도 파이프(P)의 어떠한 부분에도 접촉하지 않는다. 이러한 위치에서, 밀폐 부재(22)는 파이프(P) 내부에서 유동물의 흐름을 막는다. 밀폐 부재(62)가 최후 밀폐 위치에 놓이게 되면 그 외측면은 파이프(P)의 내벽과 맞닿게 되고, 휠들(82, 84, 86)은 파이프(P)의 어떠한 부분에도 닿지 않는다. 피봇 암(72) 및 피봇 암 휠(74)은 스프링(78)에 의해 파이프(P)에 대해서 바깥쪽으로 마주하는 위치에 고정된다.

밀폐 부재(62)는 밀폐 부재(22)를 통과하는 누기를 억류하여, 누기가 피팅(92)을 통해 배출되도록 한다. 피팅(92)은 파이프 둘레에 용접되고 파이프 진입 접속부의 하류측에 위치하는 슬리브(90)에 연결될 수도 있다. 피팅(92)은 본 기술 영역에서 공지된 타입의 유출 포트를 형성된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프 플러그(10)는 피봇 암 휠(74)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿아서 요크(38)가 요크 핀(40)에 대해서 회전하기 시작할 때까지, 하우징(H), 샌드위치 밸브(V) 및 피팅(F)을 따라 아래로 이동한다. 파이프 플러그(10)가 상기 피팅 속으로 더 하강함에 따라서, 요크(38)는 휠(82)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿을 때까지 요크 핀(40)에 대해 계속 회전한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 요크(38)의 회전은 휠(84)과, 그 다음의 휠(86)이 파이프의 바닥 부분에 닿을 때까지 계속된다. 휠(86)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿게 됨에 따라서, 플러그 헤드(20)는 파이프(P) 속으로 진입하기 시작한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 플러그 헤드(60)의 회전 과정 동안에 임의의 시점에서, 피봇 암 휠(74)은 파이프(P)의 윗부분과 닿게 되고, 이에 의해 피봇 암(72)이 밀려서 회전하게 된다.

다시 도 8을 참조하면, 플러그 헤드(60)가 파이프(P)의 내경과 실질적으로 정렬되도록, 파이프 플러그(10)가 아래쪽으로 계속 이동하고, 플러그 헤드(20)는 휠들(32A, 32B)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿도록 파이프(P) 속으로 이동하기 시작하여, 요크(14)가 요크 핀(16)에 대해 회전하도록 한다. 요크(14)가 계속 회전함에 따라서, 플러그 헤드(20)는 파이프(P)의 내경과 더욱 실질적으로 정렬된다. 휠(34)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿은 후 요크(14)는 밀폐 부재(22)가 최후 밀폐 위치로 회전할 때까지 계속 회전한다. 요크 받침대(18)가 파이프(P)의 바닥 부분에 놓이게 되면, 밀폐 부재들(22, 62)은 최후 밀폐 위치(도 3 및 도 4 참조)에 놓이게 되고, 파이프 플러그(10)는 안정화되어 파이프 라인의 압력 부하에 저항할 수 있게 된다.

도 9 및 도 10은 파이프 플러그(10)의 다른 적합한 실시예를 도시한다. 추가 플러그 헤드(21)가 제1 플러그 헤드(20)에 피봇 연결될 수도 있으며, 제2 플러그 헤드(60)는 상기 추가 플러그 헤드(21)에 피봇 연결된다. 제2 플러그 헤드(60)는 밀폐 부재(62) 또는 청소 부재(102)를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 청소 부재(102)는 파이프 플러그(10)의 앞쪽에 있는 먼지나 이물질을 이동시키거나 쓸어 낼 수 있는 와이어 브러시 타입 부재(104)이다. 밀폐 부재(62)를 이용하는 때에는, 플러그 헤드(20) 또는 플러그 헤드(21)를 통한 누기가 포트(94) 및 피팅(92)을 통해 빠져나가게 된다. 청소 부재(102)를 이용하는 경우에는, 플러그 헤드(20)를 통한 누기가 포트(94) 및 피팅(92)을 통해 빠져나가게 된다.

미끄럼판(37)이 플러그 헤드들(20, 21) 상의 가이드 휠(36)을 대체할 수도 있다. 미끄럼판(37)은 노우즈(28)의 경사면 상에서 휠(34) 반대편에 설치된다. 미끄럼판(37)은 열가소성 수지에서 황동까지 다양한 범위의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 파이프 플러그(10)가 파이프(P)의 진입 접속부 속으로 하강함에 따라서, 미끄럼판(37)은 진입 접속부의 내부 표면에 접촉하게 되고 슬라이드 가능하게 맞닿게 됨으로써, 요크(14) 및 플러그 헤드들(20, 21)이 속박되는 것을 방지하여 준다.

이와 유사하게, 미끄럼판(87)이 플러그 헤드(60) 상의 휠(86)을 대체할 수도 있다. 미끄럼판(87)은 노우즈(68)의 경사면에서 피봇 암(72)과 반대편에 설치된다. 미끄럼판(87)은 열가소성 수지부터 황동까지 다양한 범위의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 파이프 플러그(10)가 파이프(P) 속으로 진입하기 시작함에 따라서, 미끄럼판(87)은 파이프(P)의 바닥 부분과 접촉하게 되고 슬라이드 가능하게 맞닿게 된다. 미끄럼판(87)이 파이프(P)의 바닥 부분에 닿게 됨에 따라서, 플러그 헤드(21)가 파이프(P) 속으로 진입하기 시작하고, 그 다음으로 플러그 헤드(20)가 파이프(P) 속으로 진입하기 시작한다. 플러그 헤드(60)가 회전하는 과정 동안의 임의의 시점에서, 피봇 암 휠(74)은 파이프(P)의 윗부분과 닿게 되고, 이에 의해 피봇 암(72)이 밀려서 회전하게 된다. 그 후 플러그 헤드들(20, 21, 60)은 상술한 바와 유사한 방식으로 최후 밀폐 위치로 배치된다.

이제, 도 11 내지 도 13b를 참조하면, 파이프 플러그(10)는 플러그 헤드들(20, 60) 각각에 팽창 가능한 밀폐 부재들(23, 63)을 포함할 수도 있다. 선택적으로는, 도 9 및 도 10에 도시된 것과 유사한 배열 구조가 채용되고, 하나 이상의 헤드(20, 21, 60)가 팽창 가능한 밀폐 부재를 구비할 수도 있다. 밀폐 부재들(23, 63)은 팽창 시스템(11)과 연통된다. 바람직하게는, 팽창 시스템(11)은 하나 이상의 액체 또는 기체 매체 팽창 공급원(112, 113)을 포함한다. 팽창 공급원(112, 113)은 압축기, 압축 기체 탱크 또는 펌프일 수 있다. 두 개의 통로(120, 160)가 팽창 공급원들(112, 113) 각각을 밀폐 부재들(23, 63)에 각각 연결해주며, 제3 통로(190)가 유출 포트를 형성한다. 밸브들(115, 117)이 각각 팽창 공급원들(112, 113)에 의해 제공되는 팽창 압력을 차단하고 제어하기 위한 수단으로 제공된다. 밸브(116)는 유출 포트에서의 누기를 제어하기 위한 수단으로서 제공된다.

후술하는 바와 같이, 각각의 통로(120, 160, 190)는 파이프 플러그(10)의 부재들을 통과하는 통로(120, 160, 190)의 일부분에 다양한 피팅들과 연결구들을 포함한다. 설명 및 참조를 용이하게 하기 위하여, 각각의 통로(120, 160, 190)들의 다양한 구역별로 문자 표시가 부여되었다. 예를 들어, 120A는 통로(120)의 외부 공급 라인을 지칭한다.

파이프 플러그(10)가 적절하게 파이프(P) 속에서 배치된 후, 팽창 가능한 밀폐 부재들(23, 63)은 일제히 또는 차례로 팽창하여 파이프(P)의 내측면에 접촉하고 밀폐 가능하게 파이프(P)의 내측면에 밀착된다. 팽창 공급원들(112, 113)은 통로들(120, 160)을 통해 밀폐 부재들(23, 63)에 팽창 매체, 바람직하게는 공기, 비활성 가스 또는 액체를 공급한다. 통로(190)는 유출 포트를 형성한다. 파이프 라인의 유동물에 따라서, 유출 포트는 저장소(미도시) 또는 대기중으로 연결될 수 있다.

먼저 팽창 통로(120)를 살펴보면, 공급 라인부(120A)가 팽창 공급원(112)으로부터 밸브(115) 및 티이관(Tee)(181)을 거쳐 하우징(H)의 외측면 상에 위치하는 격벽 피팅(122)으로 연장된다. 티이관(181)은 유출 밸브(119) 및 배출공과 연통된다. 피팅(122)은 관형부(120B)의 상단부와 연결된 엘보 커넥터(elbow connector)(124)와 연통된다. 관형부(120B)는 바람직하게는 압축 스프링 형태를 가지는 강철관이다. 관형부(120B)는 운반체(12) 상의 피팅(126)과 연결된다. 운반체(12)의 내부에는 통로부(120C)가 형성된다. 통로부(120C)는 요크 핀(16) 속의 고리형 그루브(17) 중 하나와 정렬된다. 고리형 그루브(17)의 양측에 위치하는 오링(19)은 밀폐 결합을 형성하고, 통로(120)가 요크 핀(16) 속으로 진입하였을 때 통로(120)의 모양이 유지되도록 해준다.

요크 핀(16) 속에는 통로부(120D)가 위치한다. 운반체(12), 요크(14) 및 플러그 헤드(20)의 물리적 배열 구조로 인해, 통로부(120D)는 요크 핀(16)을 통과하면서 두 개의 구부러진 절곡부(angular jog)를 형성한다. 바람직하게는 각각의 구부러진 절곡부는 직각의 절곡부이다. 요크 핀(16) 내에서 구부러진 절곡부 중 하나를 형성하기 위해서는 요크 핀(16)의 단부 속으로 구멍을 뚫어 길이방향 통로(130)를 형성하는 것이 필요하다. 플러그(13)는 길이방향 통로(128)의 노출된 개방 단부를 밀폐하고, 통로(120)가 요크 핀(16)을 통과할 때 통로(120)의 형태를 유지하여 준다. 통로(128)와 측 방향으로 교차하는 길이방향 통로(130)는 제2의 고리형 그루브(17)와 정렬된다. 통로부(120D)는 요크 핀(16)을 빠져나가고, 통로(120E)를 통해 요크(14)에 진입한다.

단부판(15)은 요크 핀(16)이 적절한 위치에 고정될 수 있도록 하고, 고리형 그루브(17)가 통로부들(120C, 120D, 120E)과 적절하게 정렬될 수 있도록 해준다. 통로부(120E)는 요크(14)의 일부분을 통과하여 플러그 헤드(20) 속으로 연장되며, 이때, 통로부(120E)는 구부러진 절곡부를 형성하면서 밀폐 부재(23)의 입구(25)와 결합된다. 상술한 통로(120)의 배열 구조 및 연속성으로 인해, 팽창 매체는 팽창 공급원(112)으로부터 밀폐 부재(23)로 전달되어서 밀폐 부재(23)를 팽창시킨다. 파이프로부터 파이프 플러그(10)를 제거하기 전에, 통로 구간(120A) 상의 티이관(181)에 연결된 유출 밸브(119)를 개방함으로써 밀폐 부재(23)를 수축시킬 수 있다.

팽창 통로(160)는 팽창 통로(120)와 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 공급 라인부(160A)는 팽창 공급원(113)으로부터 밸브(117) 및 티이관(180)을 거쳐 엘보 커텍터(164)와 연통된 격벽 피팅(162)으로 연장된다. 티이관(180)은 유출 밸브(118) 및 배출공과 연통된다. 엘보 커넥터(164)는 관형부(160B)의 상단부와 연결된다. 관형부(160B)는 바람직하게는 압축 스프링 형태를 가지는 강철관이고, 관형부(120B)와 인접하여 형성된다. 관형부(160B)는 구간(120B) 및 구간(190B)과 함께 스프링형 튜브 묶음(114)을 형성한다. 관형부(160B)의 하단부는 운반체(12) 상의 피팅(166)과 연결된다.

운반체(12)의 내부에는 통로부(120C)가 형성된다. 통로부(120C)와 유사하게 통로부(160C)는 요크 핀(16) 속의 고리형 그루브(17) 중 하나와 정렬된다. 오링(19)은 고리형 홈(17)을 통과하는 통로(120)를 밀폐 결합시킨다. 요크 핀(16) 속에는 통로 부(160D)가 위치한다. 통로부(120D)의 경우와 같이, 통로부(160D)는 요크 핀(16)을 통과하면서 두 개의 구부러진 절곡부를 형성한다. 바람직하게는 각각의 구부러진 절곡부는 직각의 절곡부이다. 플러그(13)는 길이방향 통로(168)의 노출된 개방 단부를 밀폐하고, 통로(160)가 요크 핀(16)을 통과할 때 통로(160)의 형태를 유지해준다.

통로부(160D)가 요크 핀(16)을 빠져나감에 따라서, 통로부(160D)는 제2의 고리형 그루브(17)와 정렬된다. 고리형 그루브(17)는 통로부(160D) 및 통로부(160E) 사이의 연속성을 제공한다. 그 후, 통로부(106E)는 요크(14) 및 플러그 헤드(20)의 노오즈(28)의 일부분을 통과한다. 요크(14)와 노오즈(28)의 물리적인 관계로 인해, 통로부(160E)는 밀폐 부재(63)를 향해 연장되는 동안 두 개의 구부러진 절곡부를 형성하게 된다. 또한, 이러한 구부러진 절곡부들은 여기에 설명된 모든 구부러진 절곡부들과 마찬가지로 바람직하게는 직각의 절곡부들이다. 고리형 그루브(141)와 오링(143)은 플러그 헤드(20) 및 요크(28) 사이에서 통로부(160E)의 연속성을 제공해준다. 고리형 그루브(141)는 노오즈(28)와 연결된 원통형 부분에 위치한다.

통로부(160E)는 플러그 헤드(20)를 빠져나가서 요크 핀(40)의 고리형 그루브(41)와 정렬된다. 오링(43)은 고리형 그루브(41)를 위한 밀폐체를 형성한다. 그후, 통로(160)는 요크 핀(40)을 통해 통로부(160F)로 연장된다. 통로부(160F)는 통로부들(120D, 160D)과 유사한 방식으로 형성된다. 플러그(45)는 측방향 통로(170)를 밀폐시킨다. 통로부(160F)가 요크 핀(40)을 빠져나감에 따라서, 통로부(160F)는 제2 고리형 그루브(41)와 정렬되고 통로부(160G)를 통해 요크(38)로 진입한다. 단부판(39)은 요크 핀(40)을 고정하고 위치시켜서 고리형 그루브(41)가 통로부들(160F, 160G)과 적절하게 정렬되도록 한다. 통로부(160G)는 플러그 헤드(60)로 진입하고 밀폐 부재(63)의 입구(65)와 결합될 수 있도록 구부러진 절곡부를 형성한다.

상술한 통로(160)의 배열 구조 및 연속성으로 인해, 팽창 매체는 팽창 공급원(113)로부터 밀폐 부재(63)로 전달되어, 밀폐 부재(63)를 팽창시킨다. 파이프로부터 파이프 플러그(10)를 제거하기 전에, 통로 구간(160A) 상의 티이관(180)에 연결된 유출 밸브(118)를 개방하여 밀폐 부재(63)를 수축시킬 수 있다.

유출 포트 통로(190)는 배출구 라인부(190A) 및 관형부(190B)를 구비한다. 배출구 라인부(190A)는 하우징(H)의 외측면 상에 위치하는 격벽 피팅(192)으로 부터 유출 밸브(116)까지 연장된다. 피팅(192)은 관형부(190B)의 상단부와 연결된 엘보 커넥터(194)와 연통된다. 관형부(190B)는 바람직하게는 압축 스프링 형태를 가지는 강철관이다. 관형부(190B)의 하단부는 운반체(12) 상의 피팅(196)과 연결된다. 운반체(12)의 내부에는 통로부(190C)가 형성된다. 통로부(190C)는 요크 핀(16) 속의 고리형 그루브(17) 중 하나와 정렬되도록 형성된다.

요크 핀(16) 속에는 요크 핀(16)을 통과하면서 두 개의 구부러진 절곡부를 형성하는 통로부(190D)가 위치한다. 플러그(13)는 길이방향 통로의 노출된 개방 단부를 밀폐한다. 통로부들(120D, 160D)과 유사하게, 통로부(190D)는 제2 고리형 그루브(17)와 정렬되고 통로부(190E)를 통해 요크(14)에 진입한다. 통로부(190E)는 요크(14)의 일부를 통과하고, 플러그 헤드(20) 속으로 연장되어 개방 단부(198)가 플러그 헤드들(20, 60) 사이의 내부 공간으로 노출되도록 한다. 플러그 헤드(20)를 통한 누기가 개방 단부(198)를 통과해 통로(190)를 통해 배출된다.

이제, 도 14 및 도 15를 참조하면, 플러그 헤드들(20, 60)은 각각 유압 유체 시스템(110)과 연통되는 패커 밀페체(50, 240)를 구비하는 압축 패커 밀폐 디자인을 포함할 수도 있다. 보통의 밀폐 부재는 실제의 파이프 내부 직경에 기초한 것이기 때문에 패커 밀폐체는 보통의 밀폐 부재보다 더 넓은 영역의 파이프 내부 직경에 대해 작용할 수 있다. 본 실시예에 따른 파이프 플러그(10)의 패커 밀폐체 디자인은 보통의 밀폐체 디자인(도 1 내지 10) 및 팽창 가능한 밀폐체 디자인(도 11 내지 도 13)과 실질적으로 유사한 방식으로 파이프 속에서 밀폐 위치로 배치되고, 상기 디자인들과 많은 부분의 구성 요소를 공유한다. 예를 들어, 파이프 플러그(10)는 운반체(12), 요크(14, 38), 요크 핀(16, 40)(보통의 밀폐체 디자인 및 팽창 가능한 밀폐체 디자인에 이용되는 운반체(12, 요크(14, 38) 및 요크 핀(16, 40)과는 물리적으로 상이한 형상을 가질 수도 있다), 노우즈(28, 68), 미끄럼판(37, 87), 휠(34), 피봇 암(72), 피봇 암 휠(74), 피봇 암 핀(76), 스프링(78), 통로(120, 160, 190) 및 여러 가지의 피팅들을 포함한다. 각각의 노오즈(28, 68)는 상술한 바와 같은 회전 부하 및 각각의 요크 핀(16, 40)에 대해 회전을 저지하는 안정화 패드(30, 70)를 포함한다. 파이프 라인 압력에 의해 생성되는 압력 부하에 저항하기 위한 표준 제어 바 헤드(standard control bar head)의 이용이 피팅(F) 속으로의 주요 밴딩 부하(banding load)를 대체하지는 않는다. 이러한 것은 요크 받침대(18)의 발(foot)을 통해 파이프(P)의 바닥에 대한 밴딩 부하 힘에 반응하고, 운반체(12)를 통해 파이프(P) 속의 진입공에 대한 밴딩 부하 힘에 반응하도록 하는 것에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그 헤드들(20, 60)은 회수 또는 이완된 위치에 있는 패커 밀폐체들(50, 240)을 구비한 상태로 파이프(P) 속에 삽입된다. 이완된 위치에서, 패커 밀폐체들(50, 240)의 외부 직경은 일반적으로 파이프(P)의 내부 직경에 비해 작다. 다음으로 패커 밀폐체(50)가 플러그 헤드(20) 상의 고정된 노오즈피스(26) 및 가동의 피스톤 판(51)에 각각 형성된 두 개의 경사면들(52, 53) 사이에서 압축된다. 유사하게, 패커 밀폐체(240)는 플러그 헤드(60) 상의 고정된 노오즈피스(66) 및 가동의 피스톤 판(230)에 각각 형성된 두 개의 경사면들(242, 243) 사이에서 압축된다. 패커 밀폐체(50, 240)는 압축되면서 파이프(P)의 내벽 표면에 닿도록 반경 방향 바깥쪽으로 힘을 받아서 장벽을 형성한다.

플러그 헤드(20)는 일차 밀폐 기구이고, 플러그 헤드(60)는 이차 밀폐 기구이다. 파이프(P)의 진입구로부터 하류측에 위치한 두 개의 패커 밀폐체(50, 240)의 위치는 파이프 라인의 생성물이 하우징(H)의 측면에 있는 포트를 통해 전송될 수 있도록 하고, 파이프 플러그(10) 둘레로 생성물의 흐름이 우회하도록 하는 수단을 제공하여, 파이프(P)에 대한 작업이 이루어질 수 있도록 해준다. 여기서 설명된 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 플러그 헤드(21)가 플러그 헤드들(20, 60)과 함께 채용될 수 있다(도 9 및 도 10 참조). 선택적으로, 플러그 헤드(20) 또는 플러그 헤드(60) 중 하나가 단일의 플러거로서 채용될 수도 있으나, 이러한 단일의 플러거는 두 개 이상의 플러그 헤드(20, 60)가 형성하는 이중차단 및 유출의 잉여성(redundancy)이나 안정성을 제공하지는 못할 것이다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 플러그 헤드(20) 상의 피스톤 판(51)은 오링들(55, 56)(또는 본 기술 영역에서 공지된 유사한 다른 밀폐체)을 구비한 원통형의 돌출부(54)를 구비하도록 설계되었다. 원통형 돌출부(54)의 목적은 피스톤 판(51)이 유압식 실린더 로드(cylinder rod)와 유사한 방식으로 작동할 수 있도록 하는 것이다. 오링들(55, 56)을 구비한 원통형 돌출부(54)는 요크(14)의 단부 속의 원통형 공동(200) 속에 끼워져서 기본적이고 단일로 구동하는 유압식 실린더의 디자인을 완성한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 요크(14)는 배출구(198) 뿐만 아니라 원통형 공동(200)에 유압식으로 압력이 가해기 위한 수단을 형성하기 위한 내부 통로들(120, 160, 190)을 구비한다. 통로들(120, 160, 190)은 상술한 것과 실질적으로 유사한 방식으로 요크(14)에 형성된다. 플러그(59)는 통로부(190E)의 단부를 밀폐한다.

일단 파이프 플러그(10)가 파이프(P) 속에서 최후 밀폐 위치에 놓이게 되면, 피스톤 판(51)에 유압식으로 압력이 가해져서, 피스톤 판(51)이 패커 밀폐체(50)에 대해 이동하게 된다. 바람직하게는, 패커 밀폐체(50)는 파이프(P)의 벽에 순응하는 탄성 밀폐체이다. 패커 밀폐체(50)는 두 개의 이탈 방지 스프링(244, 245)을 구비한다. 유압 유체는 요크(14) 속의 통로부(120E)의 단부에 위치한 원통형 공동(200) 속으로 펌핑(pumping)되어, 피스톤 판(51)을 패커 밀폐체(50) 쪽으로 밀어낸다. 패커 밀폐체(50)는 노오즈피스(26)의 경사면(52)에 대해 압축된다. 피스톤 판(51)이 패커 밀폐체(50) 쪽으로 밀림에 따라서, 피스톤 판(51)의 경사면(53)과 노오즈피스(26)의 경사면(52)은 패커 밀폐체(50)를 일그러뜨려서, 패커 밀폐체(50)가 파이프(P) 벽에 닿을 때까지 외측 반경 방향으로 확장되도록 한다. 이탈 방지 스프링들(244, 245)은 탄성 중합체가 파이프(P), 피스톤 판(51) 및 노우즈피스(26) 사이에서 밀려 빠져나가는 것을 방지한다. 따라서, 패커 밀폐체(50)는 파이프(P) 속에서 장벽을 형성한다.

이제 도 19를 참조하면, 플러그 헤드(20)는 노우즈피스(26) 및 회전 방지 핀(225)에 의해 요크(14)에 대해서 정확한 위치에 고정된다. 노오즈피스(26)는 요크(14)의 일부분인 나사 샤프트(210) 상에 나사 결합된다. 노오즈피스(26) 속에 나사 결합되고 밀폐된 회전 방지 핀(225)은 요크(14)에 대해 노오즈(28)를 적절히 위치시키는데 이용된다. 회전 방지 핀(225) 및 노오즈피스(26) 사이의 밀폐체는 파이프 나사, 오링(57, 58)(도 17 참조) 또는 본 기술 영역의 공지된 다른 밀폐체일 수 있다. 회전 방지 핀(225)은 노오즈피스(26)에 형성된 통공을 통과하고, 피스톤 판(51)에 형성된 통공을 통과하여 요크(14)에 형성된 통공 속으로 연장되어, 상기 부재들이 서로 적절한 위치를 유지하도록 해준다.

이제 도 20을 참조하면, 플러그 헤드(60)는 플러그 헤드(20)와 매우 유사하지만 동일한 유압식 이동이 일어나지 않는다. 통로(160)만이 요크(38)를 통해 연장되어 있다(도 16 참조). 통로(160)는 피스톤 판(230)과 연통되는 원통형 공동(235)에 유압식으로 압력을 가하기 위한 수단을 형성한다. 피스톤 판(230) 상의 원통형 돌출부(234)는 피스톤 판(230)을 유압식 실린더 로드와 유사한 방식으로 동작시킬 수 있다. 플러그 헤드(60)의 독립적인 이동 배열 구조로 인해, 패커 밀폐체(240)는 패킹 밀폐체(50)와 독립적으로 작동한다. 이러한 것은 두 개 이상의 밀폐체가 작동시키기 위해 하나의 유체 회로에 의존하는 시스템에 비해 본질적으로 더 안전한 잉여 시스템(redundant system)을 제공해준다. 따라서, 유압 시스템(120, 160) 중 하나가 고장나더라도 파이프(P) 속의 모든 밀폐 상태가 상실되는 일이 발생하지 않게 된다. 또한, 이러한 잉여성은 팽창 가능한 밀폐체 디자인(도 11 내지 13)의 특징이기도 하다.

일단 파이프 플러그(10)가 파이프(P) 속에서 최후 밀폐 위치에 놓이게 되면, 피스톤 판(230)에 유압식으로 압력이 가해져, 피스톤 판(230)이 패커 밀폐체(240) 쪽으로 이동하게 된다. 패커 밀폐체(50)와 유사하게, 패커 밀폐체(240)는 바람직하게는 파이프(P)의 벽에 순응하는 탄성 밀폐체이다. 패커 밀폐체(240)는 (상술한) 스프링들(244, 245)과 유사한 기능을 수행하는 두 개의 이탈 방지 스프링(246, 247)을 구비한다. 유압 유체는 요크(38) 속의 통로부(160G)의 단부에 위치한 원통형 공동(235) 속으로 유입되고, 피스톤 판(230)을 패커 밀폐체(240) 쪽으로 밀어낸다. 패커 밀폐체(240)는 노오즈피스(66)의 경사면(242)에 대해 압축된다. 노오즈피스(66)는 나사 샤프트(232) 상에 나사 결합된다. 노오즈(68)는 노오즈(28)에 대해 설명한 것과 유사한 방식으로 요크(38)에 대해서 정확한 위치에 고정된다. 피스톤 판(230)이 패커 밀폐체(240) 쪽으로 밀림에 따라서, 피스톤 판(240)의 경사면(243)과 노오즈피스(66)의 경사면(242)은 패커 밀폐체(240)를 일그러뜨려서, 패커 밀폐체(240)가 파이프(P) 벽에 닿을 때까지 외측 반경 방향으로 확장되도록 한다. 따라서, 패커 밀폐체(240)는 파이프 플러그(10)가 파이프 속에 위치하였을 때 장벽을 형성한다.

미끄럼판(37, 87)에 의해 하우징(H), 밸브(V) 및 피팅(F)의 내경(bore)에 가해지는 부하는 플러그 헤드들(20, 60)이 설치 및 회수되는 동안 감소하여야만 한다. 부하는 두 개의 강철 부재들(26, 51 및 66, 230)에 의해 각각 둘러싸여서 보통의 밀폐 부재들(예를 들어, 밀폐 부재(22))과 같이 내경에 노출되지 않는 패커 밀폐체들(50, 240)에 의해 감소하게 된다. 보통의 밀폐 부재들은 설치 및 회수 과정 동안에 상기 내경들에 의해 변형되어서, 미끄럼판(37, 87) 상에 반작용 부하를 유발시킨다. 패커 밀폐체들(50, 240)은 그 형상이 유지되기 때문에, 각각 후속의 플러깅 과정에서도 재사용될 수 있다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 팽창 가능한 밀페체 또는 패커 밀폐체에 사용될 수 있는 유체 회로 설계는 본 기술 영역의 임의의 당업자에 의해 매우 상이한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 유압식 호스(hose)(미도시)가 요크들(14, 38)을 통과하는 포트 대신에 이용될 수도 있을 것이다. 바람직한 실시예는, 도 13a에 먼저 도시된 바와 같은 도관으로서 작용하는 구멍뚫린 요크 핀(16)을 포함하지 않고 피팅들(166, 196)이 결합되도록 가공된 요크 암(250)을 포함한다. 요크 암(255)에는 피팅(126)이 결합된다. 유출 피팅(205)은 원통형 공동들(200, 235)(도 17 및 도 20 참조) 밖으로 공기가 유출되도록 하기 위해 형성된다.

개선된 이중차단 및 유출 플러그는 일정 정도로 자세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 많은 변형들이 세부적인 구조 및 구성요소의 배열에 대해 이루어질 수도 있다. 개선된 이중차단 및 유출 플러그는 예시의 목적으로 설명된 상기 실시예들에 의해 제한되지 않으며, 개시된 각각의 구성요소의 균등 범위를 포함하는 첨부한 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다는 것이 이해되어야 할 것이다.

Claims

파이프를 일시적으로 막기 위한 파이프 플러그로서,
운반체 및 복수의 플러그 헤드를 포함하고,
상기 운반체는 복수의 플러그 헤드 중 그 앞에 위치한 플러그 헤드에 피봇 연결부로 연결되고,
각각의 플러그 헤드는 서로 피봇 연결부로 연결되며,
상기 복수의 플러그 헤드 중 적어도 하나의 플러그 헤드는 확장 가능한 밀폐 부재를 구비하고,
상기 확장 가능한 밀폐 부재와 연통되는 유체 회로를 포함하며,
상기 유체 회로에 의해 제공되는 유체가 상기 확장 가능한 밀폐 부재를 확장 위치와 회수 위치 사이에서 이동시키고,
상기 파이프 플러그는,
상기 복수의 플러그 헤드 및 상기 운반체 중 적어도 하나의 일부분이 파이프의 외부에 위치한 때에는 각각의 플러그 헤드가 피봇 연결부에 대해 회전 운동하면서, 수직하게 구부러져 전진하여 상기 파이프에 진입하고,
상기 운반체의 후단부를 눌러 상기 파이프에 삽입되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제1항에 있어서,
상기 확장 가능한 밀폐 부재는 팽창 가능한 밀폐 부재 및 압축 패커 밀폐 부재로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제1항에 있어서,
상기 유체 회로는 제1 통로 및 제2 통로를 포함하고,
상기 제1 통로는 상기 적어도 하나의 플러그 헤드의 일부분으로 상기 유체를 이동시킬 수 있으며,
상기 제2 통로의 개방 단부는, 상기 파이프 플러그가 밀폐 위치에 있을 때 상기 파이프의 내측 공간과 연통되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제3항에 있어서,
상기 제1 통로와 상기 제2 통로 중 적어도 하나는 상기 피봇 연결부 중 적어도 하나를 통과하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제4항에 있어서,
상기 피봇 연결부 중 적어도 하나는 고리형 그루브를 구비하고,
상기 고리형 그루브는 상기 제1 통로와 상기 제2 통로 중 적어도 하나와 연통되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제3항에 있어서,
상기 제1 통로와 상기 제2 통로 중 적어도 하나의 일부분은 관체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제3항에 있어서,
상기 제1 통로 및 상기 확장 가능한 밀폐 부재와 연통되는 피스톤 판을 더 포함하고,
상기 피스톤 판은 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 이동 가능하며,
상기 확장 가능한 밀폐 부재는 상기 피스톤 판과 상기 적어도 하나의 플러그 헤드의 노오즈피스 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제7항에 있어서,
상기 확장 가능한 밀폐 부재는 적어도 하나의 이탈 방지 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 플러그 헤드 상에 위치하는 회전 방지 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제1항에 있어서,
상기 복수의 플러그 헤드에는 청소 부재를 구비하는 제2 플러그 헤드가 포함되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제10항에 있어서,
상기 청소 부재는 와이어 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제1항에 있어서,
미끄럼판을 포함하고,
상기 미끄럼판은 상기 복수의 플러그 헤드의 파이프 속에서의 위치 이동을 용이하게 해주는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제1항에 있어서,
피봇 암을 포함하고,
상기 피봇 암은 상기 복수의 플러그 헤드의 선두 플러그 헤드 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
파이프를 일시적으로 막기 위한 파이프 플러그로서,
운반체;
제1 확장 가능한 밀폐 부재 및 상기 운반체에 연결된 제1 피봇 연결부를 구비하는 제1 플러그 헤드;
제2 확장 가능한 밀폐 부재 및 상기 제1 플러그 헤드에 연결된 제2 피봇 연결부를 구비하는 제2 플러그 헤드; 및
상기 제1 피봇 연결부는 상기 제1 플러그 헤드를 상기 운반체에 대해 상기 제1 피봇 연결부를 기준으로 회전하도록 하여, 상기 제1 플러그 헤드가 상기 운반체에 대해 수직한 방향으로 나아가 파이프의 내부로 삽입되고,
상기 제2 피봇 연결부는 상기 제2 플러그 헤드를 상기 제1 플러그 헤드에 대해 상기 제2 피봇 연결부를 기준으로 회전하도록 하여, 상기 제2 플러그 헤드가 상기 제1 플러그 헤드에 대해 수직한 방향으로 나아가 파이프의 내부로 삽입되며,
상기 파이프 플러그는, 운반체의 후단부를 눌러 상기 파이프에 삽입되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제14항에 있어서,
제1 통로 및 제2 통로를 구비하는 팽창 시스템을 포함하고,
상기 제1 통로와 상기 제2 통로는 각각 상기 제1 확장 가능한 밀폐 부재와 상기 제2 확장 가능한 밀폐 부재 중 하나에 팽창 매체를 각각 운반할 수 있는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제15항에 있어서,
상기 제1 통로 및 상기 확장 가능한 밀폐 부재와 연통되는 피스톤 판을 더 포함하고,
상기 피스톤 판은 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 이동 가능하며,
상기 확장 가능한 밀폐 부재는 상기 피스톤 판과 적어도 하나의 플러그 헤드의 노오즈피스 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제16항에 있어서,
상기 확장 가능한 밀폐 부재는 적어도 하나의 이탈 방지 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제15항에 있어서,
제3 통로를 더 포함하고,
상기 제3 통로의 개방 단부는 상기 제1 플러그 헤드의 하류측에 위치하고, 파이프의 내측 부분과 연통되는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제15항에 있어서,
상기 제1 통로와 제2 통로는 각각 상기 제1 피봇 연결부의 일부분과 상기 제2 피봇 연결부의 일부분을 통과하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제14항에 있어서,
제3 플러그 헤드를 더 포함하고,
상기 제3 플러그 헤드는,
청소 부재; 및
상기 제2 플러그 헤드에 연결되는 제3 피봇 연결부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제20항에 있어서,
상기 청소 부재는 와이어 브러시인 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제20항에 있어서,
상기 제3 플러그 헤드는 미끄럼판, 가이드 휠 및 피봇 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제14항에 있어서,
상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드는 각각 미끄럼 판과 가이드 휠을 포함하고,
각각의 상기 미끄럼 판과 상기 가이드 휠은 상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드 각각의 파이프 속에서의 위치 이동을 용이하게 해주는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
제23항에 있어서,
상기 제2 플러그 헤드는 피봇 암을 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그.
파이프를 이중차단하기 위한 방법으로서,
서로에 대해 피봇 연결부로 연결되고, 제1 플러그 헤드는 운반체에 대해 피봇부로 연결되는 제1 플러그 헤드와 제2 플러그 헤드를 측방향 파이프 진입 접속부를 통해 하강시키는 하강 단계;
상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드가 각각 상기 측방향 파이프 진입 접속부와 평행하지 않게 연결된 파이프로 진입하도록, 상기 운반체를 상기 측방향 파이프 진입 접속부를 통해 하강시키면서, 각각의 피봇 연결부에 대해 상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드를 회전시키는 회전 단계;
상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드를 상기 파이프 속에서 최후 밀폐 위치로 위치시키는 위치 단계; 및
상기 제1 플러그 헤드와 상기 제2 플러그 헤드 중 적어도 하나가 상기 파이프의 내벽에 밀폐 접촉되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 하강 단계 및 위치 단계 중 적어도 하나의 단계는 상기 측방향 파이프 진입 접속부 및 상기 파이프 중 적어도 하나의 내측부와 슬라이드 가능하게 결합되는 적어도 하나의 미끄럼판에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서,
유출 포트를 통해 상기 파이프의 내측 공간을 환기시키는 단계를 더 포함하고,
상기 유출 포트의 일부분은 상기 플러그 헤드들 중 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 플러그 헤드는,
유출 밸브를 통해 수축되고, 팽창 가능한 밀폐 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
파이프를 일시적으로 막기 위한 파이프 플러그 시스템으로서,
운반체,
전방 플러그 헤드,
후방 플러그 헤드를 포함하고,
상기 후방 플러그 헤드는 상기 운반체에 대해 연결되고, 상기 운반체의 피봇 연결부에 대해 회전하고,
상기 전방 플러그 헤드는 상기 후방 플러그 헤드에 대해 연결되고, 상기 운반체의 피봇 연결부에 대해 회전하고,
상기 후방 플러그 헤드와 상기 전방 플러그 헤드는 서로에 대해 회전 가능하고, 상기 운반체가 직선으로 이동하는 동안, 상기 전방 플러그 헤드와 후방 플러그 헤드는, 밀폐 위치에 위치하지 않은 경우 각각의 피봇 연결부에 대해 회전하되, 서로 상이한 각도로 회전하는 것을 특징으로 하는 파이프 플러그 시스템.