KR101714702B1

KR101714702B1 - 배관 주행 장치

Info

Publication number: KR101714702B1
Application number: KR1020150047597A
Authority: KR
Inventors: 양재민; 김현구; 조기수
Original assignee: 삼성중공업(주)
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2017-03-10
Also published as: KR20160119384A

Abstract

배관 주행 장치가 개시된다. 본 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)는 몸체부(110); 몸체부의 둘레를 따라 설치되고 방사상으로 확장 구동시 배관의 내면에 밀착되어 몸체부를 배관의 내부에 지지하는 다수의 확장부재(130); 및 몸체부에 설치되고, 확장부재를 방사상으로 확장 구동하여 배관의 내면에 밀착시키는 확장 구동부(140)를 포함한다. 확장 구동부(140)는 둘레 방향을 따라 곡선 궤적의 다수의 슬롯(143)이 형성된 확장판(141)과, 확장판을 회전 구동시키는 구동부(142)를 포함한다. 확장부재(130)의 일단은 대응하는 슬롯(143)의 곡선 궤적을 따라 이동 가능하도록 슬롯(143) 내에 구속되어 결합된다. 슬롯(143)의 곡선 궤적은 확장판(141)의 회전량에 비례하여 확장부재(130)가 반경방향으로 이동하도록 형성된다.

Description

배관 주행 장치{APPARATUS FOR DRIVING INSIDE OF PIPE}

본 발명은 배관 주행 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배관의 내면 둘레에 지지되어 배관의 내부를 주행하는 배관 주행 장치에 관한 것이다.

배관 주행 장치는 배관의 내부를 주행하면서 배관 내부를 탐사하거나 계측하는 등의 작업을 수행하는 장치이다. 종래의 배관 주행 장치는 구동부를 방사 방향으로 확장시켜 배관 내면에 밀착시키고, 배관 내면과의 마찰에 의한 접지력에 의해 지지되어 배관을 따라 이동한다. 종래의 배관 주행 장치는 주로 스프링을 사용하여 배관의 내면에 주행 장치를 밀착시키고 있으나, 배관의 내경 변화에 상관없이 동일한 확장력(견인력)을 유지하지는 못하는 단점이 있다. 또한, 배관 주행 장치와 배관의 하부측 내면 사이의 스프링은 배관 주행 장치의 자중에 의하여 보다 압축되고, 배관 주행 장치와 배관의 상부측 내면 사이의 스프링은 배관 주행 장치의 자중에 의하여 신장되므로, 배관의 둘레 방향을 따라 일정한 확장력을 확보하기 어렵고, 배관 주행 장치가 배관의 가상의 중심축보다 약간 아래쪽으로 처진 상태로 주행하기 때문에, 배관의 탐사 혹은 계측 시에 오차 요인으로 작용하게 된다. 또한, 스프링의 변형량을 측정한 센서 값을 피드백하는 제어를 필요로 하고, 센서 값의 측정 오차 요인이 더해져 확장력의 정확성을 보장하기 어려운 단점도 있다.

본 발명은 배관의 내경에 관계없이 동일한 확장력으로 배관의 내면 둘레에 밀착하여 배관 내부를 주행할 수 있는 배관 주행 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 배관 주행 장치는 몸체부; 상기 몸체부의 둘레를 따라 설치되고 방사상으로 확장 구동시 배관의 내면에 밀착되어 상기 몸체부를 상기 배관의 내부에 지지하는 확장부재들; 및 상기 몸체부에 설치되고, 상기 확장부재들을 방사상으로 확장 구동하여 상기 확장부재들을 상기 배관의 내면에 밀착시키는 확장 구동부를 포함한다.

상기 확장 구동부는, 둘레 방향을 따라 곡선 궤적의 슬롯들이 형성된 확장판; 및 상기 확장판을 회전 구동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 슬롯들은 상기 확장부재들에 일대일 대응하도록 설치되고, 각 확장부재의 일단은 대응하는 슬롯의 곡선 궤적을 따라 이동 가능하도록 상기 슬롯 내에 구속되어 결합될 수 있다.

상기 배관 주행 장치는 상기 몸체부에 설치되고, 상기 각 확장부재가 상기 확장판의 반경 방향으로 이동하도록 상기 각 확장부재를 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

상기 슬롯의 곡선 궤적은 상기 확장판의 회전량에 비례하여 상기 확장부재가 반경방향으로 이동하도록 형성될 수 있다.

상기 슬롯의 곡선 궤적은 하기의 수식 1을 만족하도록 형성될 수 있다.

[수식 1]

r = a + b·θ

상기 수식 1에서, r 은 상기 확장판의 중심에서의 거리, a 는 상기 슬롯의 곡선 궤적과 상기 확장판의 중심에 이르는 거리의 최솟값, b 는 상기 확장판의 회전량에 대한 상기 확장부재의 반경방향 이동량의 설정된 변화 비율, θ 는 상기 슬롯의 곡선 궤적 중 상기 확장판의 중심에 이르는 거리가 최소인 위치로부터의 상기 확장판의 회전량을 나타낸다.

상기 확장 구동부는 상기 배관의 내경에 따라 상기 확장부재의 반경방향으로의 확장 거리를 변화시킬 수 있다.

상기 몸체부를 상기 배관의 내부를 따라 주행시키는 주행부를 더 포함하고, 상기 주행부는, 각 확장부재의 말단 측에 설치된 주행휠; 및 상기 주행휠을 구동하기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 배관의 내경에 관계없이 동일한 확장력으로 배관 내면 둘레에 밀착하여 배관의 내부를 주행할 수 있는 배관 주행 장치가 제공된다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치를 구성하는 확장판을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치를 구성하는 확장판의 슬롯 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치의 동작 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치를 구성하는 확장판의 회전량과 확장부재의 반경방향 이동량의 관계를 보여주는 그래프이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)의 저면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)의 측면도이다.

본 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)는 배관 내면 둘레에 밀착된 채로 배관의 내부를 주행할 수 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)는 몸체부(110), 주행부(120), 다수의 확장부재(130), 확장 구동부(140) 및 가이드부(150)를 포함한다.

몸체부(110)는 대략 원판 형상의 프레임으로 제공될 수 있다. 다수의 확장부재(130), 확장 구동부(140) 및 가이드부(150)는 모두 몸체부(110)에 설치될 수 있다. 주행부(120)는 각 확장부재(130)의 말단 측에 설치되어 있다. 주행부(120)는 몸체부(110)를 배관의 내부를 따라 주행시킨다.

일 실시 예에서, 주행부(120)는 각각의 확장부재(130) 말단 측에 설치된 주행휠(121)과, 주행휠(121)을 구동시키는 구동부(122)를 포함할 수 있다. 다수의 주행부(120) 중의 일부는 구동부(122) 없이 아이들휠(idle wheel)로 제공될 수도 있다.

주행부(120)에는 주행휠(121) 외에 보조휠(123)이 구비될 수 있다. 보조휠(123)은 주행휠(121)과 링크부(124)를 통해 연결될 수 있다. 주행휠(121)과 링크부(124) 간에 연결된 탄성부재(125)에 의하여 보조휠(123)은 탄성적으로 지지된다. 보조휠(123)과 탄성부재(125)는 주행휠(121)의 일측과 타측에 각각 형성될 수 있다.

주행휠(121)과 양측의 보조휠(123)에 의하여, 주행부(120)는 프레임(110)을 배관 내면에 안정적으로 지지시킨 상태로 배관을 따라 프레임(110)을 주행시킬 수 있으며, 직선 배관뿐 아니라, 곡면 배관에서 프레임(110)을 주행시키는 것도 가능하다.

다수의 확장부재(130)는 몸체부(110)의 둘레를 따라 일정 간격마다 설치되고, 확장 구동부(140)에 의해 방사상으로 확장 구동되어 배관의 내면에 밀착되어 몸체부(110)를 배관의 내면 둘레에 지지하게 된다.

확장 구동부(140)는 확장부재(130)들을 방사상으로 확장 구동하여 확장부재(130)들을 배관의 내면 둘레에 밀착시킨다. 확장 구동부(140)는 확장판(141)과 구동부(142)를 포함한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)를 구성하는 확장판(141)을 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 확장판(141)은 프레임(110)의 하부에 프레임(110)과 동축 상으로 설치될 수 있다.

확장판(141)은 둘레 방향을 따라 곡선 궤적의 슬롯(143)들이 일정 간격으로 형성된다. 슬롯(143)들은 확장부재(130)들에 일대일 대응하도록 설치된다. 각 확장부재(130)의 일단은 대응하는 슬롯(143)의 곡선 궤적을 따라 이동 가능하도록 슬롯(143) 내에 구속되어 결합된다.

도시된 예에서, 배관 주행 장치(100)는 8개의 확장부재(130)로 이루어져 있으며, 확장판(141)에는 확장부재(130)와 동일하게 8개의 슬롯(143)이 형성되어 있으나, 확장부재(130)와 슬롯(143)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.

구동부(142)는 확장판(141)을 회전 구동시킨다. 구동부(142)는 예를 들어, 유압실린더나, 구동모터 혹은 그 밖의 다른 구동기구로 제공될 수 있다. 일 실시 예로, 구동부(142)는 공압실린더(142a)와, 회전부재(142c)로 이루어질 수 있다. 공압실린더(142a)는 실린더 로드(142b)를 진퇴시킨다.

회전부재(142c)는 실린더 로드(142b)와 랙-피니언(rack-pinion) 구조로 결합되어 있다. 회전부재(142c)는 베어링(bearing)(도시생략)이 개재되어, 프레임(110) 상에 일부가 노출된 상태로 프레임(110)의 중심부에 설치된다. 회전부재(142c)의 하부는 프레임(110)의 하부에 노출되어 확장판(141)과 일체로 연결된다.

따라서, 공압실린더(142a)에 의해 실린더 로드(142b)가 구동되면, 실린더 로드(142b)와 연결된 회전부재(142c)가 회전하게 되고, 그에 따라 실린더 로드(142b)의 이동량에 비례하여, 회전부재(142c)와 고정된 확장판(141)이 회전하게 된다.

가이드부(150)는 확장부재(130)별로 프레임(110)에 설치되어 있다. 가이드부(150)는 각 확장부재(130)의 이동을 확장판(141)의 반경 방향으로 가이드할 수 있도록, 몸체부(110)의 둘레 방향을 따라 확장부재(130)들과 동일한 간격으로 설치되어 있다.

확장 구동부(140)의 구동시 확장부재(130)들은 가이드부(150)에 의해 반경 방향으로 가이드된 상태로, 확장판(141)에 마련된 곡선 궤적의 슬롯(143)을 타고 확장한다. 이에 따라, 배관 주행 장치(100)를 배관의 내면에 밀착 지지할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)를 구성하는 확장판(141)의 슬롯(143) 형상을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시 예로, 확장판(141)에 구비된 슬롯(143)의 곡선 궤적은 확장판(141)의 회전량(θ)에 비례하여 확장부재(130)가 반경방향으로 이동하도록 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 확장판(141)에 구비된 슬롯(143)들 각각의 곡선 궤적은 하기의 수식 1을 만족하도록 형성될 수 있다.

[수식 1]

r = a + b·θ

수식 1에서, r 은 슬롯(143)의 곡선 궤적 내의 임의의 위치에 대한 확장판(141)의 중심(O)에서의 거리, a 는 슬롯(143)의 곡선 궤적과 확장판(141)의 중심(O)에 이르는 거리의 최솟값, b 는 확장판(141)의 회전량에 대한 확장부재(130)의 반경방향 이동량의 설정된 변화 비율, θ 는 슬롯(143)의 곡선 궤적 중 확장판(141)의 중심에 이르는 거리가 최소인 위치로부터의 확장판(141)의 회전량을 나타낸다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)의 동작 및 작용을 설명하기 위한 도면이다. 확장 구동부(140)는 배관의 내경에 따라 확장부재(130)의 반경 방향으로의 확장 거리를 변화시킬 수 있다.

예를 들어, 상대적으로 내경이 작은 배관을 주행 시 확장 구동부(140)는 확장판(141)을 배관의 내경에 대응하는 각도로 회전시켜 도 7에 도시된 바와 같이, 확장부재(130)들을 배관의 중심 방향으로 이동시킴으로써, 작은 크기의 배관을 주행할 수 있도록 한다.

다른 예로, 상대적으로 내경이 큰 배관을 주행 시 확장 구동부(140)는 확장판(141)을 배관의 내경에 대응하는 각도로 회전시켜 도 8에 도시된 바와 같이, 확장부재(130)들을 방사상으로 확장시킴으로써, 큰 크기의 배관을 안정적으로 주행할 수 있도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 주행 장치(100)를 구성하는 확장판(141)의 회전량과 확장부재(130)의 반경방향 이동량의 관계를 보여주는 그래프이다. 본 실시 예에 의하면, 도 9의 도시와 같이, 확장판(141)의 회전량에 정비례하여 확장부재(130)가 반경방향으로 이동하게 되므로, 다양한 사이즈의 배관에 적응적으로 확장부재(130)를 방사상으로 확장 구동시켜 배관 내부를 주행할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 의하면, 배관 주행 시 배관의 내경이 변화하더라도, 항상 동일한 확장력으로 배관의 내면 둘레에 밀착하여 배관의 내부를 안정적으로 주행하면서 배관 탐사, 계측 등의 작업을 수행할 수 있다. 또한, 배관 주행 장치가 자중에 의하여 배관의 중심축보다 아래쪽으로 처진 상태로 주행하는 일 없이, 배관의 중심축을 따라 이동하게 되므로, 배관 탐사 혹은 계측 시의 오차 요인을 줄일 수 있는 이점도 있다.

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

100: 배관 주행 장치 110: 몸체부
120: 주행부 121: 주행휠
122: 구동부 123: 보조휠
124: 링크부 125: 탄성부재
130: 확장부재 140: 확장 구동부
141: 확장판 142: 구동부
142a: 공압실린더 142b: 실린더 로드
142c: 회전부재 143: 슬롯
150: 가이드부

Claims

몸체부;
상기 몸체부의 둘레를 따라 설치되고 방사상으로 확장 구동시 배관의 내면에 밀착되어 상기 몸체부를 상기 배관의 내부에 지지하는 복수의 확장부재; 및
상기 몸체부에 설치되고, 상기 확장부재를 방사상으로 확장 구동하여 상기 확장부재를 상기 배관의 내면에 밀착시키는 확장 구동부를 포함하며,
상기 확장 구동부는,
둘레 방향을 따라 곡선 궤적의 슬롯이 복수로 형성된 확장판; 및
상기 확장판을 회전 구동시키는 구동부를 포함하는 배관 주행 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 확장부재에 일대일 대응하도록 설치되고,
상기 확장부재의 일단은 대응하는 상기 슬롯의 곡선 궤적을 따라 이동 가능하도록 상기 슬롯 내에 구속되어 결합되는 배관 주행 장치.
제1 항에 있어서,
상기 몸체부에 설치되고, 상기 확장부재가 상기 확장판의 반경 방향으로 이동하도록 상기 확장부재를 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 배관 주행 장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬롯의 곡선 궤적은 상기 확장판의 회전량에 비례하여 상기 확장부재가 반경방향으로 이동하도록 형성된 배관 주행 장치.
제5 항에 있어서,
상기 슬롯의 곡선 궤적은 하기의 수식 1을 만족하도록 형성되고,
[수식 1]
r = a + b·θ
상기 수식 1에서, r 은 상기 확장판의 중심에서의 거리, a 는 상기 슬롯의 곡선 궤적과 상기 확장판의 중심에 이르는 거리의 최솟값, b 는 상기 확장판의 회전량에 대한 상기 확장부재의 반경방향 이동량의 설정된 변화 비율, θ 는 상기 슬롯의 곡선 궤적 중 상기 확장판의 중심에 이르는 거리가 최소인 위치로부터의 상기 확장판의 회전량을 나타내는 배관 주행 장치.
제1 항에 있어서,
상기 확장 구동부는 상기 배관의 내경에 따라 상기 확장부재의 반경방향으로의 확장 거리를 변화시키는 배관 주행 장치.
제1 항에 있어서,
상기 몸체부를 상기 배관의 내부를 따라 주행시키는 주행부를 더 포함하고,
상기 주행부는,
상기 확장부재의 말단 측에 설치된 주행휠; 및
상기 주행휠을 구동하기 위한 구동부를 포함하는 배관 주행 장치.