KR101949902B1 - 회전 방지 및 기계식 릴리즈 홀더를 구비하는 기계 작동 방식의 제거 가능한 안전 클로져 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라 제조된 개선된 기계 박동 방식의 제거 가능한 안전 클로져는 작업자가 클로져에 직접 몸을 숙일 필요없이 클로져를 분리 가능하도록 플러그 홀더를 클로져 캠 플레이트의 구동 구멍과 정렬되도록 하는 래치 및 중앙 허브 조립체를 포함한다. 바이패스가 닫힌 위치에 있을 때 바이패스 밸브는 캠 플레이트를 간섭한다. 이와 같은 간섭은 캠 플레이트가 록킹 리프들을 작동시키는 것을 방지하게 된다. 플러그 바디와 관형 부재의 플랜지에 위치하는 회전 방지 슬롯들은 상호 결속되어 설치 공정 동안에 그리고 플럭 바디가 최종 밀봉 위치에 있을 때 소정의 회전 반경을 넘어서 플러그 바디가 회전하는 것을 방지한다. 래치는 플러그 바디를 보링 바에 고정하기 위한 수단과 함께 홀더가 설치된 플러그로부터 분리될 수 있게 한다.

Description

회전 방지 및 기계식 릴리즈 홀더를 구비하는 기계 작동 방식의 제거 가능한 안전 클로져 {Machine-Actuated and Removable Safety Closure with Anti-Rotation and Machine Released Holder}

본 발명은 소정의 압력 하의 가스 또는 액체를 이송하는 관형상의 부재에 형성된 개구부를 폐쇄하기 위하여 사용되는 클로져(closure)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 고온의 태핑(tapping) 작업과 관련하여 사용되는 반영구적인 클로져에 관한 것이다.

고온의 태핑 작업에서, 관 형상 부재에 형성된 개구부를 영구적으로 또는 반영구적으로 폐쇄, 즉, 밸브가 반드시 필요하지 않은 또는 바람직하게는 필요하지 않은 개구부를 폐쇄할 필요성이 종종 생긴다. 일 예로서, 반영구 클로져는 파이프 라인 또는 용기와 연결된 조인트(fitting)를 통하여 고온의 탭이 파이프 라인 또는 용기 내에 형성될 때 사용된다. 석유 산업에 사용되는 일반적인 고온의 태핑 작업에서, 조인트는 소정 압력의 가스 또는 액체가 흐르는 파이프의 외부에 용접 설치되어 있다. 이와 같은 조인트는 그 출구 연결부에 형성된 플랜지를 구비하며, 고온의 태핑 기계는 그러한 플랜지에 고정된다. 파이프 내부에 접근하기 위하여, 가스 또는 액체가 파이프를 통하여 연속하여 흐르고 있는 동안에, 고도의 전문화된 장비를 이용하여 파이프의 벽을 통하여 구멍을 천공한다. 이와 같은 접근 구멍 또는 개구부는 파이프 보수가 진행되는 동안에, 파이프 내의 흐름을 일시적으로 막기 위하여 사용되는 장비를 투입할 때 사용될 수 있다. 이와 같은 보수가 완료된 이후에는, 사용된 장비는 제거되지만, 파이프의 내부와 연결 가능하게 했던 개구부는 폐쇄될 필요가 있다. 바람직하게는, 상기 클로져는 이후에 다시 조인트를 통하여 파이프 내부에 접근할 수 있도록 구성된다.

관형상의 파이프는 소정의 압력을 받고 있기 때문에, 클로져 부재가 대기압에 노출되기 전에, 상기 클로져 부재는 적절한 잠금 위치에 위치하고 있어야 한다. 정확하지 않게 결속된 클로져 부재는 빠져 나와, 작업자 및 주위 사람에게 심각한 상해를 입힐 수 있다. 따라서, 클로져 부재 상부의 영역이 대기압에 노출되기 이전에 클로져 부재가 제대로 정렬되고 및 록킹(locking)되었는지 그리고 그와 같이 정렬되고 잠긴 위치에 계속 위치하는지를 작업자가 확인하는 것은 매우 중요하다. 그러나, 작업 완료 이후의 외부 환경으로 인하여, 가스켓을 통한 경로 이외에 누출 부위를 갖지 않으면서 복구 가능한 상태를 유지할 수 있는, 20인치 이상의 그리고 600lb 압력에 충분히 견딜 수 있는 플러그 시스템은 아직 개발되고 있지 않다. 플러그로부터 홀더를 수작업으로 제거하지 않고 이와 같은 크기와 등급(class)을 갖는 플러그를 설치하기 위한 기술은 지금까지 구현되고 있지 않고 있다. 플러그의 불안정성 (홀더 및 플러그 사이의 한정된 결합 길이에 의하여 발생) 및 상기 시스템에서의 바이패스(bypass)를 통한 한정된 흐름(바이패스가 유체를 쌍으로 구성되는 나사를 통하여 통기(vent)시키기 때문)에 의하여, 기계 작동 방식에 의한 홀더를 더 큰 크기와 더 높은 압력의 용도로 사용하지 못한다. 결국, 회전 방지 기능은 상기와 같은 크기 또는 등급의 플러그 완성품뿐만 아니라, 더 작은 크기 및 등급에 대해 아직 구현되지 못하고 있다. 종래 기술에 의한 제거 가능한 클로져 시스템은 플러그가 회전되는 것을 방지하고자 오-링 및 플랜지 사이의 마찰을 이용한다. 회전 방지 기능을 구현하지 않으면 초기 비용을 절감할 수는 있겠지만, 플러그 또는 쿠폰(coupon)과의 피그 충돌(pig collision)을 방지하고 그리고 플러그 설치 과정에서의 회전을 방지하여 안정성을 추가하면 장기적으로 더 많은 비용을 절약할 수 있다.

다른 제거 가능한 플러그 완제품과 유사하게, 본 발명의 주요 목적은 블라인드(blind) 플랜지가 설치될 때까지, 브랜치 조인트(branch fitting)의 플랜지 내부의 파이프 라인을 임시적으로 밀봉하는 것이다. 본 발명과 따라 제조되는 제거 가능한 안전 클로져 및 그 설치 방법의 새로운 특징들은 다른 플러그 완제품들, 특히 20인치 이상의 플러그들의 안전 및 신뢰도를 개선하는 것에 관한 것이다.

새로운 특징들은 다음과 같다.

- 서로 결속되는 플러그 바디와 플랜지에 형성된 회전 방지 슬롯들이 제공된다. 상기 구성은 두 가지 특징을 가진다. 첫째로, 서로 결속되는 슬롯들은, 리프(leaf)들이 태핑 기계에 의하여 작동되어 확장 위치로 이동하도록 설치되는 과정 동안에 플러그의 회전을 방지하는 기능을 한다. 플러그의 회전이 방지되기 때문에, 태핑 기계의 보링 바(boring bar)가 설정된 각도로 회전한 후 리프들이 플랜지 내에 완전히 결합하게 된다. 둘째로, 진동 및 압력 변화로 인하여, 플러그가 시간이 경과함에 따라 그의 최초 설치 위치로부터 이탈하는 것에 따른 (발생할 수 있는) 쿠폰과의 피그 충돌이 플러그에 의해 유발되지 않는다.

- 플러그가 설치된 후에 플러그 바디로부터는 분리되지만, 태핑 기계의 보링 바와는 계속 연결된 상태로 있는 플러그 홀더가 제공된다. 상기의 구성에 의하여, 플러그 홀더를 제거하기 위하여, 작업자가 소정의 압력을 받고 있는 플러그 위로 직접 몸을 기울여야하는 것을 막을 수 있다.

- 작업자가 플러그 위에 직접 위치할 필요없이, 가압 상태의 플러그를 분리(retrieve)할 수 있는 기능이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 태핑 기계의 회전 핸드 크랭크(crank)가 정지하는 느낌에 의해 플러그 홀더가 정확하게 위치될 수 있도록, 캠 플레이트의 상부에 위치하는 분리 나사가 회전 정지 부재로 사용된다. 또 다른 실시예에 따르면, 태핑 기계의 회전 핸드 크랭크가 정지하는 느낌에 의해 플러그 홀더가 정확하게 위치될 수 있도록, 회전 정지부가 플러그 바디의 중앙 허브 내에 구성된다. 상기 두 가지 회전 정지 수단은 플러그를 분리하기 위해 홀더가 태핑 기계의 보링 바에 의해 플랜지 내로 하강하기 전에 플러그 홀더가 배향될 수 있는 넓은 회전 영역(window)을 제공한다.

- 플러그 설치 공정 동안에 태핑 기계의 리테이너(retainer)를 작동시키지 않고, 플러그로부터 플러그 홀더의 연결을 해제시킬 수 있는 기능이 제공된다. 플러그 홀더는 단지 보링 바의 회전에 의해 설치된 플러그로부터 연결 해제된다.

- 플러그 내의 스페이서를 압축하도록 보링 바가 플러그를 충분한 힘으로 밀기까지, 플러그는 보링 바에 회전 가능하게 결속되어 있다. 상기와 같은 구성은, 플러그가 플러그의 하부 방향 이동을 구속하는 플랜지 내부의 레지(ledge)에 접촉할 때까지 리프들이 확장할 수 없도록 구성된다.

- 보링 바를 이용한 용이한 플러그 정렬 기능이 제공된다. 종래 기술에 따른 플러그 디자인은 플러그의 무게 중심에 대해 편심된 한 개의 리프팅(lifting) 포인트를 구비한다. 이와 같은 중심 이탈된 리프팅 포인트는 태핑 기계와의 조립을 어렵게 만들었다. 새로운 플러그는 플러그의 무게 중심의 양쪽에 배치되는 두 개의 리프팅 포인트를 구비한다. 이와 같은 구성은, 플러그를 플러그 홀더 상부에 설치하기 전 플러그가 보링 바와 평행하게 정렬되도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 관형상 부재를 위한 개선된 기계 작동 방식의 제거 가능한 안전 클로져는 다음의 특징들 중 한 개 또는 그 이상의 특징들을 가진다.

- 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들이 상기 클로져의 플러그 바디의 캠 플레이트 상부에 위치하고, 상기 캠 플레이트는 회전 가능한 플러그 홀더의 각각의 구동 핀들을 수용하기 위한 구동 구멍들을 구비하며, 상기 회전 가능한 플러그 홀더의 구동 핀들은 상기 캠 플레이트의 구동 구멍들과 결합하고, 상기 회전 가능한 플러그 홀더가 시작 위치와 종료 위치 사이에서 회전함에 따라 복수개의 캠 작동 방식의 리프들을 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동시킨다;

- 제1 회전 방지 슬롯이 상기 플러그 바디의 외부 원주 표면에 형성되고, 제2 회전 방지 슬롯이 상기 플러그 바디를 수용하는 관형상 부재의 플랜지의 내부 원주 표면에 형성되며, 상기 제1 회전 방지 슬롯 및 제2 회전 방지 슬롯은 서로 결속되어 복수개의 캠 작동 방식의 리프들이 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동할 때 (그리고, 설치 및 가압된 플러그가 플랜지 내에 위치하는 동안), 상기 플러그 바디의 회전을 방지하거나 그 회전을 현저하게 제한한다;

- 플러그 홀더는 상기 플러그 바디의 중앙 허브와 결합되고 상기 플러그 바디를 상기 회전 가능한 플러그 홀더에 일시적이고 이탈 가능하도록 고정시키는 것에 더해 구동 핀들을 구동 구멍들과 평행하게 정렬시키기 위한 고정형 또는 이동형 래치를 구비한다;

- 본 발명의 고정 래치의 실시예에 따르면, 플러그 설치 공정 동안에 리테이너를 회전시킬 필요가 없다(리테이너 로드의 작동은 보링 바 상부에 플러그를 최초 설치할 때와, 상기 보링 바로부터 플러그 홀더를 최종적으로 제거할 때 필요하다);

- 리테이너 로드가 분리된 후에, 회전 가능한 플러그 홀더를 태핑 기계의 보링 바에 고정하기 위한 수단을 구비한다. 상기 고정 수단(예를 들면, 한 세트의 쇼울더(shoulder) 나사)은, 플러그가 설치되고 상기 리테이너 로드가 분리되고 상기 홀더가 플러그 바디로부터 분리된 후에도 회전 가능한 플러그 홀더가 상기 보링 바에 계속하여 고정된 상태를 유지하도록 한다;

- 캠 플레이트의 상부 표면에 위치하거나 또는 플러그 바디의 허브의 상부 표면에 위치할 수 있는 회전 정지부가, 각각의 구동 핀들이 캠 플레이트의 상부 면과 동일 평면상에 있고, 구동 구멍들과 결합하지는 않았을 때 회전 가능한 플러그 홀더가 90도 이상 회전하는 것을 방지하고, 관 형상의 부재 내부로부터 클로져를 분리하기 위해 해당 구동 핀들을 구동 구멍 상부의 소정 위치에 위치시킨다;

- 허브 정지부가, 홀더가 180도를 넘어서 회전하는 것을 방지하고, 래치(latch)(또는 한 세트의 래치들)와 구동 핀들을 래치 슬롯 (또는 슬롯들) 및 구동 구멍들과 각각 일치시킨다.

- 상기 플러그 바디의 중심 축으로부터 옵셋(offset)되는 바이패스 밸브가 구비된다. 상기 배이패스 밸브는 열린 위치에 있을 때 유체가 바이패스 밸브와 플러그 바디를 통하여 흐르도록 한다. 상기 바이패스 밸브는 캠 플레이트를 결속하도록 정렬되며, 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들이 후퇴된 제1 위치에 있을 때 (또는 완전히 확장된 위치에 있을 때) 캠 플레이트가 회전하는 것을 방지한다. 복수 개의 구동 구멍들 중 한 개를 통하여 회전 가능한 플러그 홀더의 구동 핀이 바이패스 밸브와 결합하여, 캠 플레이트를 결속 해제시켜 바이패스 밸브가 닫힌 위치 및 열린 위치 사이에서 이동하도록 한다. 상기 바이패스 밸브는 (예를 들면, 나사를 통하여) 플러그 바디의 외부 원주면을 중심으로 유체가 통기되지 않도록 한다. 캠 플레이트는 완전히 확장된 제2 위치를 제외한 모든 리프 위치에서 바이패스 밸브가 개방 상태로 있도록 한다.

- 제1 및 제2 리프팅 포인트는 플러그 바디의 무게 중심의 양쪽에 형성되고, 플러그 바디가 회전 가능한 플러그 홀더 상에 설치되기 전에 플러그 바디가 보링 바와 평행하게 정렬되도록 해준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 회전 방지 및 기계식 릴리즈 방식의 홀더를 구비하는 기계 작동 방식 및 제거 가능한 안전 클로져의 사시도이다. 플러그 바디(도 4b 참조)에 형성된 회전 방지 슬롯들은 플랜지의 회전 방지 슬롯들(도 13 참조)과 결속하고, 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들이 후퇴한 제1 위치와 확장한 제2 위치 사이에서 이동할 때(도 13 참조), 플러그 바디가 회전하는 것을 방지하거나 그 회전을 현저히 제한한다. 슬롯들은 또한 설치된 플러그 바디의 회전을 방지한다. 제1 및 제2 리프팅 포인트는 플러그 바디의 플러그의 무게 중심의 양쪽에 배치되어 플러그 바디가 회전 가능한 플러그 홀더 상에 설치되기 전에 플러그 바디가 보링 바와 평행하게 정렬되도록 한다.
도 2는 리프들이 후퇴된 제1 위치에 있는 도 1의 제거 가능한 안전 클로져를 도시하는 부분 단면 사시도이다. 플러그 바디의 중심 축으로부터 이격된 바이패스 필터는 리프들이 제1 위치에 있을 때 캠 플레이트를 결속하여 캠 플레이트의 회전을 방지한다. 상기 밸브는 리프들이 충분히 확장되었을 때 캠 플레이트를 결속한다.
도 3은 도 1의 제거 가능한 안전 클로져를 도시하는 평면도이다. 캠 플레이트는 리프들이 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동하도록 한다.
도 4a는 리프들이 확장된 제2 위치에 있고 바이패스 밸브가 완전히 닫힌 위치에 있는 도 1의 제거 가능한 안전 클로져를 도시한 사시도이다. 캠 플레이트의 상부 면에 위치하는 분리 나사 형태의 회전 정지부는, 각각의 구동 핀들이 캠 플레이트의 상부 면과 동일 평면상에 있고, 구동 구멍들과 결합하지는 않았을 때 도 5의 회전 가능한 플러그 홀더가 90도 이상 회전하는 것을 방지하고, 관 형상의 부재 내부로부터 클로져를 분리하기 위해 해당 구동 핀들을 구동 구멍 상부의 소정 위치에 위치시킨다.
도 4b는 후퇴된 제1 위치에 리프들이 위치한 도 1의 제거 가능한 안전 클로져를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 회전 가능한 플러그 홀더를 도시하는 단면 사시도이다. 상기 홀더는 플러그 바디의 중앙 허브와 결합하고 상기 플러그 바디를 회전 가능한 플러그 홀더에 일시적으로 고정하는 이동형 래치를 포함한다. 또한, 상기 홀더는 회전 가능한 플러그 홀더를 태핑 기계의 보링 바에 고정시키는 수단을 포함하여 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들이 확장된 제2 위치에 있고 래치가 플러그 바디로부터 제거 또는 릴리즈되었을 때 상기 홀더가 보링 바를 계속 고정하도록 되어 있다.
도 6은 이동형 래치가 확장된 제1 위치에서 보링 바에 고정된 도 1의 회전 가능한 플러그 홀더를 도시하는 단면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 회전 방지 및 기계식 릴리즈 방식의 홀더를 구비하는 기계 작동 방식 및 제거 가능한 안전 클로져의 사시도이다. 도 1의 회전 가능한 플러그 홀더와는 다르게, 본 실시예에 따른 홀더는 홀더를 플러그 바디에 고정하기 위한 고정형 래치를 구비한다.
도 8은 리프들이 후퇴된 제1 위치에 있는 도 7의 제거 가능한 안전 클로져의 부분 단면 사시도이다. 플러그 바디의 중심 축으로부터 이격되는 바이패스 필터는 리프들이 제1 위치에 있을 때 캠 플레이트를 결속하여 캠 플레이트의 회전을 방지한다. 플러그 바디의 중앙 허브에 형성되어 있는 슬롯들은 고정형 래치와 결합한다.
도 9는 도 7의 제거 가능한 안전 클로져의 평면도이다. 캠 플레이트는 리프들이 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동하도록 한다.
도 10a는 리프들이 확장한 도 4a는 리프들이 확장된 제2 위치에 있고 바이패스 밸브가 완전히 닫힌 위치에 있는 도 7의 제거 가능한 안전 클로져를 도시한 사시도이다. 도 1의 플러그 바디와는 달리 본 실시예에 따른 플러그 바디는 분리 나사(도 4a 참조) 형상의 회전 정지부를 구비하고 있지 않지만, 그와 같은 목적을 위해 중앙 허브 상의 볼록부를 이용하고 있다. 회전 가능한 플러그 홀더(도 11 참조)의 고정된 래치가 슬롯과 결합하면, 홀더 구동 핀들은 캠 플레이트 구동 구멍들과 적절히 정렬된다.
도 10b는 후퇴한 제1 위치에 리프들이 위치한 도 1의 제거 가능한 안전 클로져를 도시하는 사시도이다. 플러그 바디 상부에 형성된 회전 방지 슬롯들은 플랜지의 회전 방지 슬롯들(도 7 및 도 13 참조)과 결속하고, 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들이 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동할 때(도 9 참조), 플러그 바디가 회전하는 것을 방지하거나 그 회전을 현저히 제한한다.
도 11은 도 7의 회전 가능한 플러그 홀더를 도시하는 단면 사시도이다. 상기 홀더는 플러그 바디의 중앙 허브와 결합하고 상기 플러그 바디를 회전 가능한 플러그 홀더에 일시적으로 고정하는 고정형 래치를 포함한다. 또한, 상기 홀더는 회전 가능한 플러그 홀더를 태핑 기계에 고정시키기 위한 수단을 포함하여 상기 홀더가 전체 플러그 세팅 과정 동안에 보링 바를 고정하도록 되어 있다.
도 12는 보링 바에 고정된 도 7의 제거 가능한 플러그 홀더를 도시하는 단면 사시도이다.
도 13은 도 1 및 도 7의 제거 가능한 안전 클로져와 함께 이용되는 플랜지를 도시하는 사시도이다.

본 발명에 따라 제조되는 기계 작동 방식 및 제거 가능한 안전 클로져(10)는 회전 방지 수단(90)과, 기계식 릴리즈 방식의 플러그 홀더(60)와, 플러그의 무게 중심을 사이로 양쪽에 배치되는 두 개의 리프팅 포인트(110)를 구비한다. 회전 방지 수단(90)은 두 개의 슬롯(51, 91)의 형태로 구성되며(도 1, 7 및 13 참조), 상기 두 개의 슬롯은 플러그 설치 공정 동안에 클로져의 플러그 바디(20)가 소정의 회전 영역을 넘어서 회전하는 것을 방지하고, 최종 밀봉 위치에서 플러그 바디(20)가 진동 및 압력 차이로 인하여 시간에 따라 이동하는 것을 방지하는 기능을 한다. 기계식 릴리즈 방식의 플러그 홀더(60)는 이동형 또는 고정형 래치(또는 일련의 래치들)(63, 75)를 구비한다. 고정형 래치(63)는, 홀더(60)의 구동 핀(61)이 캠 플레이트(25)의 구동 구멍(41)들과 자연히 정렬하는 것에 의해, 플러그 바디(20)와 체결된다. 이와 같은 구성은 클러져(10)가 관 형상 부재로부터 제거될 때 유용하다. 이동형 래치의 구성(아래에 설명)에서는, 리프팅 포인트(110)가 플러그 바디(20)를 플러그 홀더(60) 상에 설치하기 전 클로져(10)가 보링 바(100)와 정렬될 수 있도록 해준다.

클로져(10)는 20인치 이상의 완제품 플러그 시스템에 적절히 적용되어 사용되도록 구성된다(다만, 더 작은 크기의 완제품 시스템에도 사용될 수 있다). 여기서 참고적으로 인용된 윌슨(Wilson) 등에 의한 미국 특허등록 제8,001,988호에 공개된 클로져와 유사하게, 클로져(10)는 캠 플레이트(25)의 상부 표면(27)에 위치하는 복수 개의 캠 작동 방식의 리프(37)들을 이용한다. 상기 리프(37)들은 플러그 홀더(60)의 구동 핀(61)들을 캠 플레이트(25)의 구동 구멍(41)들과 결합시킨 뒤 홀더(60)를 회전(그 결과로 캠 플레이트(25)를 회전)시키는 것에 의해 작동된다. 이와 같은 회전은 리프(37)들을 후퇴된 제1 위치 및 확장된 제2의 위치 사이에서 이동시킨다. 플러그 바디(20)의 바이패스(43)는, 바이패스(43)가 홀더(60)의 구동 핀(61)들 중 한 개의 핀에 의하여 가압될 때까지 캠 플레이트(25)가 회전하는 것을 방지하는 기능을 한다(바이패스(43)는 캠 플레이트(25)의 바이패스 포켓(33) 속에 있을 때도 개방되어 있다).

플러그 바디(20)가 브랜치 조인트(또는 다른 관형상의 부재)의 플랜지(80) 내로 삽입되고, 리프(37)들이 제2 위치로 확장되면, 리프(37)들이 플랜지(80) 내의 홈(85)과 결합하고, 플랜지(80) 내의 최종 밀봉 위치에 클로져(10)를 결속하게 된다. 플랜지(80)의 내부 직경(81)과 클로져(10)의 플러그 바디(20) 사이의 주 밀봉 수단은 원주형 오-링(21)이다. 플러그 바디(20)가 플랜지(80) 내부의 적당한 깊이에 위치하도록 하기 위하여, 플랜지(80) 내의 레지(83)는, 바디(20)가 태핑 기계(미도시)의 보링 바(100)에 의하여 하강할 때 플러그 바디(20)의 하강 움직임을 제한한다. 이와 같은 하강의 제한은 캠 작동 방식의 리프(37)들을 홈(85)들과 일치시키게 된다.

플러그 바디(20)의 하강 이동이 레지(83)에 의하여 정지하게 되면, 보링 바(100)는, 스페이서(50)(도8)가 압축되고 플러그 홀더(60)가 플러그 바디(20)의 허브 바닥 표면(23)에 의하여 강제 정지할 때까지 하강 이동을 계속하게 된다. 이 시점에서 (종래 클로져와는 다르게), 플러그 홀더(60) 내의 구동 핀(61)들 중 한 개의 핀은 바이패스(43)와 결합하고 캠 플레이트(25)의 하부 표면(29)에 위치하는 포켓(33)으로부터 바이패스(43)가 자유롭게 되기에 충분한 거리만큼 바이패스(43)를 아래로 민다. 바이패스(43)가 일단 포켓(33)으로부터 자유롭게 되면, 캠 플레이트(25)는 시계 방향으로 90도 회전가능하게 되고, 리프(37)들이 외부 방향으로 확장될 수 있게 된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예(이용형 래치의 실시예”)에 따르면, 래치(또는 래치들)(63)는 플러그 바디(20)가 홀더(60)에 설치된 이후 래치 홈(55) 내에 이미 위치하고 있다. 클로져(10)가 설치되고 그 최종 밀봉 위치에 위치하게 되면, 래치(63)는 플러그 바디(20)로부터 플러그 홀더(60)를 제거할 수 있게 해준다. 이것은 태핑 기계의 리테이너 로드(58)를 나사 분리하는 방법으로 구현된다. 나사 분리되면, 플런저(plunger) 스프링(73)은 플런저(71)을 밀어 올리고, 플런저(71)는 래치(63)를 안쪽으로 당기게 된다. 본 발명의 또 다른 실시예("고정형 래치의 실시예”, 도 7 내지 도 12를 참조)에 따르면, 고정형 래치(75)는, 회전하여 홀더(60)의 구동 핀(61)들을 캠 플레이트(25)의 구동 구멍(41)들과 정렬시키고 클로져(10)의 분리를 가능하게 하는 중앙 허브(49)의 정지부(57)에 의해 정지하면 슬롯(53)과 정렬한다. 리프(37)들을 확장시킬 때는, 캠 플레이트(25) 및 홀더(60)의 90도 회전에 의하여 고정형 래치(또는 래치들)(75)를 슬롯(53)과 정렬시킨다. 캠 플레이트(25)는 캠 슬롯(28)의 이동 경로 끝에 형성된 리프 핀(38)들에 의하여 정지한다. 홀더(60)는 보링 바(100)를 후퇴시키는 것에 의하여 플러그 바디(20)로부터 분리된다.

이동형 및 고정형 래치 구성에 있어서, 바이패스(43)는, 바이패스(43)가 홀더(60)의 다음 구동 핀(61)과 접촉할 때까지 90도 시계방향 회전을 하는 동안에 캠 플레이트(25)의 하부 표면(29)을 따라 슬라이드 이동한다. 홀더(60)가 일단 플러그 바디(20)로부터 리프팅되면, 바이패스(43)는 캠 플레이트(25)를 닫아 잠궈서, 플레이트(25)가 회전하는 것을 방지한다. 이것은 연장된 리프(37)들이 후퇴된 제1 위치로 이동하는 것을 차례로 방지하게 된다. 바이패스(43)는 닫힌 상태를 유지하며, 제거 공정 동안에 플러그 홀더(60)의 구동 핀(61)들 중 한 개가 다시 결합될 때까지 열리지 않게 된다.

이동형 래치의 실시예에 따르면 클로져(10)를 설치하기 전에 플러그 홀더(60)는 리테이너 로드(58)를 이용하여 태핑 기계의 보링 바(100)에 설치되고, 기계의 테이퍼(59) 내로 밀착한다. 홀더(60)는 상기 홀더(60)를 보링 바(100)와 회전 가능하게 결속하는 구동 링(101)과 결합하는 두 개의 포켓(67)들을 구비하고 있다. 두 개의 쇼울더 나사(69)(또는 빠른 연결 수단을 포함하는 유사한 고정 수단)들은 보링 바(100)의 측면을 통하여 설치되고, 플러그 바디(20)가 설치된 이후에 홀더(60)가 보링 바(100)에 설치된 상태를 유지하게 한다. 리테이너 로드(58)는 홀더(60)의 내부에서 플런지(71)를 밀어 래치 스프링(65)에 의하여 이동형 래치(63)가 확장하도록 한다. 플러그 바디(20)가 홀더(60)로 눌려지면 래치(63)는 플러그 바디(20)의 중앙 허브(49) 내의 홈(55)과 결합한다.

고정형 래치의 실시예에 따르면, 플러그 홀더(60)는, 리프(37)들이 제2의 연장된 위치에 있는 상태에서 래치(또는 래치들)(75)를 슬롯(53)과 정렬시킴으로써 플러그 바디(20)에 설치된다. 홀더(60)를 플러그 바디(20)의 위쪽에서 손으로 누름으로써 홀더(60)가 캠 플레이트(25) 내의 4개의 구동 구멍(41)들과 결합하게 된다. 바이패스(43)는, 홀더(60)가 스페이서(50)에 도달하면 부분적으로 압축된다. 그 후 홀더(60)를 렌치(wrench)를 이용하여 시계 반대 방향으로 90도 회전시킨다. 이와 같은 회전이 이루어지는 동안에, 바이패스(43)는 캠 플레이트(25)의 하부 표면(29) 상부의 챔퍼(chamfer)(미도시)에 의하여 추가로 압축되며, 리프(37)들이 충분하게 후퇴하면 캠 플레이트(25)의 포켓(33) 내로 결속 또는 잠금된다. 플러그 바디(20)와 홀더(60)는 태핑 기계의 리테이너 로드(58)를 이용하여 태핑 기계에 설치되고, 기계의 테이퍼(59) 내로 밀착하여 당겨진다. 홀더(60)는 구동 링(101)과 결합하고, 홀더(60)를 보링 바(100)와 회전 가능하게 결속시키는 두 개의 포켓(67)을 구비하고 있다. 본 실시예에 따르면, 플런저(71) 및 래치 스프링(65)을 필요로 하지 않는다. 고정형 래치(75)는 중앙 허브 슬롯(53) 및 정지부(57) 구성에 대응하는 데드볼트(deadbolt) 내에 설치되는 키(key)의 작용을 하는 것을 특징으로 한다. 정지부(57)들은 래치(75)를 클록킹(clock)시키며, 클로져(10)를 인출하는 경우 래치(75)를 슬롯(53)에 대해 정위치시킨다.

플러그 홀더(60)는 캠 플레이트(25) 내의 4개의 구멍(41)들과 정렬되는 4개의 구동 핀(61)들을 구비하고 있다(여기서, 구멍(41)들 중 한 개는 바이패스(43) 위로 형성되며, 바이패스(43)는 플러그 바디(20)와 동심을 이루지 않는다는 점을 주의하여야 한다). 작업자가 클로져(10) 상부로 직접 몸을 숙일 필요가 없이 클러져(10)를 제거하는 동안 핀(61)들이 구멍(41)들과 스스로 정렬된다는 점은 본 발명의 장점 및 고유한 특징들 중 하나이다. 이동형 래치의 실시예에 따르면, 위와 같은 정렬은 이동형 래치(63)가 중앙 허브(49) 내의 홈(55)들에 도달하기 전에 이루어진다. 분리 나사(59)의 형태로 이루어진 회전 정지부는 플러그 홀더(60)가 회전하는 동안에 구동 핀(61)들 중 한 개의 핀과 간섭한다. 홀더(60)가 정지하면, 작업자는 구동 핀(61)들이 구동 구멍(41)들과 정렬되었음을 알 수 있다. 고정형 래치의 실시예에 따르면, 고정형 래치(75)가 정지부(57)에 의하여 정지하고, 플러그 바디(20)의 중앙 허브(49) 내의 슬롯(53)에 수용됨으로써, 핀(61)들이 구멍(41)들과 정렬된다. 상기 두 가지 실시예에 있어서, 캠 플레이트(25)는 홀더(60)가 플러그 바디(20)을 누르는 지점에서 바이패스(43)에 의해 여전히 결속되어 있으며, 상기 지점에서, 우레탄 스페이서(50)는 압축되고, 구동 핀(61)들 중 한 개의 핀은 바이패스(43)를 아래로 눌러 바이패스 스프링(45)을 압축하여, 캠 플레이트(25)를 릴리즈시키게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 바이패스(43)가 캠 플레이트(25)의 하부 표면(29) 아래로 압축된 상태에서, 홀더(60)는 시계 방향으로 90도 회전하여, 리프(37)들을 확장시킨다. 회전하는 동안에, 바이패스(43)는 캠 플레이트(25)의 하부 표면(29)에 대해 슬라이드 이동하게 되고, 이에 따라 플러그 홀더(60)의 다음 구동 핀(41)과 접촉하게 된다. 상기 다음 구동 핀(41)은 래치(63 또는 75)가 중앙 허브(49)와 여전히 결합된 상태에서 바이패스(43)가 개방된 상태를 유지하도록 한다. 이동형 래치의 실시예에 따르면, 리테이너 로드의 나사를 풀어서 플러그 홀더(60)의 플런저(71)가 플런저 스프링(73)에 의하여 위로 밀려 올라가도록 한다. 플런저(71)가 위로 밀려 올라가면, 이동형 래치(63)가 안으로 잡아 당겨져서, 홀더(60)가 플러그 바디(20)로부터 분리되어 당겨지게 된다. 홀더(60)가 리테이너 로드에 의해 보링 바(100)와 더 이상 고정되어 있지 않기 때문에, 두 개의 쇼울더 나사(69)들이 태핑 기계와 홀더(60)의 연결 상태를 유지한다. 홀더(60)가 플러그 바디(20)로부터 떨어져 리프팅되면, 바이패스(43)는 폐쇄되고 캠 플레이트(25)와 상호 간섭하며, 리프(37)들을 충분히 확장한 위치에 고정시킨다.

클로져의 설치

클로져(10)를 설치하는 방법은 여기에 도시된 본 발명의 두 실시예와 유사하지만, 동일하지는 않다. 이동형 래치의 실시예에 따르면, 플러그 홀더(60)는 태핑 기계의 보링 바(100)의 단부에 설치된다. 그 후에, 플러그 바디(20)가 홀더(60)에 설치된다. 고정형 래치의 실시예에 따르면, 플러그 홀더(60)가 플러그 바디(20)에 설치되고, 그 후 태핑 기계의 보링 바(100) 상에 설치된다. 회전 방지 슬롯(51)이 플랜지(80)의 회전 방지 슬롯(91)과 결합할 수 있도록, 플러그 바디(20)가 적절한 방향으로 위치한 상태에서 태핑 기계가 플랜지(80) 상부에 위치하는 밸브(미도시)에 설치된다. 플러그 바디(20)가 플랜지(80) 내부의 레지(83)에 의하여 정지할 때까지 보링 바(100)를 전진시켜, 플러그 바디(20)를 플랜지(80) 내부로 하강시킨다.

플러그 바디(20)를 반시계 방향으로 회전시켜, 회전 방지 슬롯(51, 91)들이 서로 결합하였는지를 확인한다. 보링 바(100)를 플러그 바디(20)에서 하부 방향으로 밀고, 90도 시계 방향으로 회전시켜, 리프(37)들이 프랜지(80)의 홈(85) 내로 확장하도록 하여야 한다. 리프(37)들이 완전히 확장되면, 크랭크(미도시)가 급정지하게 된다. 고정형 래치의 실시예에 따르면, 보링 바(100)를 시계 반대방향으로 약 27도 회전시키고(크랭크의 3회전), 플러그 바디(20)를 위로 당겨 올려 리프(37)들이 홈(85) 내에서 확장되었는지를 확인한다.

이후 보링 바(100)를 시계 방향으로 회전시켜 리프(37)들을 다시 한번 완전 확장 위치로 위치시킨다. 그 후 홀더(60)를 플러그 바디(20)로부터 분리해 상승시킨다. 이동형 래치의 실시예에 따르면, 리프(37)들이 완전히 확장하여 결합되었는지를 확인한다. 그 후 리테이너 로드(58)를 나사 분리하고, 보링 바(100)를 후퇴시켜 플러그 홀더(60)가 플러그 바디(20)로부터 분리되도록 잡아당긴다. 압력이 플러그 바디(20)의 상부면으로부터 빠져나가 바이패스(43)가 누수하지 않는 것이 확인되면, 보링 바(100)를 밸브를 이용해 후퇴시킨다. 태핑 기계를 스텍-업(stack-up)로부터 분리하고, 홀더(60)를 보링 바(100)로부터 제거한다. 영구적인 밀봉을 위해 밸브는 블라인드 플랜지(blind flange)(미도시)로 교체된다.

클로져의 분리

클로져(20)의 분리 방법은 여기에 설명된 두 실시예들과 실질적으로 동일하다. 플러그 홀더(60)가 태핑 기계의 보링 바(100)의 단부에 결합된다. 보링 바(100)의 구동 링 탭(103)들은 파이프 라인의 방향과 일치된 방향으로 형성되어 있다. 태핑 기계를 조인트 상부의 밸브에 설치하고, 압력이 파이프 라인(미도시)에 연결된 2인치의 라인을 통하여 균일하게 된 상태에서, (고정형 래치의 실시예에 따르면) 홀더(60)가 플러그 바디(20)의 상단부(21)와 접촉하거나 또는 (이동형 래치 실시예에 따르면) 홀더 구동 핀(61)들이 캠 플레이트(25)의 상부 표면(27)과 접촉할 때까지, 태핑 기계의 보링 바(100)를 연장시켜 플러그 홀더(60)를 하강시킨다. 그 후 고정형 래치(75)가 플러그 바디(20)의 중앙 허브(49)에 형성된 회전 정지부(57)에 의하여 정지할 때까지(또는 이동형 래치의 실시예의 경우에는, 구동 핀(61)들 중 한 개의 핀이 캠 플레이트(25)의 상부 표면(27)에 위치한 분리 나사(31)와 접촉할 때까지) 보링 바(100)를 회전시킨다. 그 후 홀더(60)가 허브(49)에 의해 정지하고, 구동 핀(61) 중 하나가 바이패스(43)를 누를 때까지 보링 바(100)를 전진시킨다. 그 후 급정지하는 것이 감지될 때까지, 보링 바(100)를 반시계 방향으로 회전시켜, 플랜지(80) 내의 홈으로부터 리프(37)들을 후퇴시킨다. 보링 바(10)를 후퇴시켜 밸브를 통하여 클로져(10) 및 홀더(60)를 위로 끌어올린다. 밸브를 폐쇄하고, 태핑 기계를 스택-업으로부터 제거하며, 클로져(10) 및 홀더(60)를 태핑 기계로부터 제거한다.

10: 안전 클로져 60: 플러그 홀더 또는 플러그 홀더 바디
20: 플러그 또는 플러그 바디 61: 구동 핀
21: 주 밀봉부재(원주형 오-링) 63: 이동형 래치
23: 허브 바닥 면 65: 래치 스프링
25: 캠 플레이트 67: 구동 링용 포켓
27: 캠 플레이트의 상부면 69: 쇼울더 나사
28: 캠 슬롯 71: 플런저
29: 캠 플레이트의 하부면 73: 플런저 스프링
31: 분리 나사 75: 고정형 래치
33: 바이패스 포켓 80: 플랜지
37: 리프
81: 내부 직경
38: 리프 핀 83: 레지
41: 구동 구멍 85: 리프 홈
43: 바이패스 밸브 또는 바이패스 90: 회전 방지 수단
45: 바이패스 스프링 91: 회전 방지 슬롯
49: 중앙 허브 100: 보링 바
50: 스페이서 101: 구동 링
51: 회전 방지 슬롯 103: 탭
53: 슬롯 110: 리프팅 링
55: 래치 홈
57: 정지부
58: 리테이너 로드
59: 테이퍼

Claims (19)

1. 관형상 부재를 위한 기계 작동 방식의 제거 가능한 안전 클로져로서,
   상기 클로져는 상기 클로져의 플러그 바디의 캠 플레이트 상부에 위치하는 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들을 포함하고,
   상기 캠 플레이트는 회전 가능한 플러그 홀더의 각각의 구동 핀들을 수용하기 위한 구동 구멍들을 포함하며,
   상기 회전 가능한 플러그 홀더의 구동 핀들은 상기 캠 플레이트의 구동 구멍들과 결합하고, 상기 회전 가능한 플러그 홀더가 시작 위치와 종료 위치 사이에서 회전함에 따라 복수개의 캠 작동 방식의 리프들을 후퇴된 제1 위치와 확장된 제2 위치 사이에서 이동시키며,
   상기 클로져는,
   래치를 포함하는 상기 회전 가능한 플러그 홀더;
   상기 래치를 수용하는 수용 수단을 가지는 중앙 허브를 포함하는 상기 플러그 바디를 포함하고,
   상기 래치가 상기 수용 수단에 수용되면, 상기 회전 가능한 플러그 홀더의 구동 핀들 중 적어도 한 개가 상기 캠 플레이트의 대응하는 구동 구멍 위에 정렬하는 것을 특징으로 하는 클로져.
2. 제1항에 있어서,
   회전 정지부를 더 포함하며,
   상기 회전 정지부는, 상기 래치가 상기 수용 수단과 결합하기 전에, 상기 회전 가능한 플러그 홀더의 구동 핀들 중 적어도 한 개가 상기 캠 플레이트의 대응하는 구동 구멍 위에 정렬되도록 하고; 상기 회전 정지부는 상기 캠 플레이트의 상부 표면 또는 상기 플러그 바디의 상부 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 클로져.
3. 제2항에 있어서,
   상기 래치는 태핑 기계의 보링 바에 상기 회전 가능한 플러그 홀더를 일시적으로 고정하기 위한 수단을 더 포함하는 고정형 래치인 것을 특징으로 하는 클로져.
4. 제1항에 있어서,
   바이패스 밸브를 더 포함하고,
   상기 바이패스 밸브는 닫힌 위치에 있을 때 복수 개의 캠 작동 방식의 리프들의 이동을 간섭하는 것을 특징으로 하는 클로져.
5. 제4항에 있어서,
   상기 바이패스 밸브는 플러그 바디와 동심을 이루지 않는 것을 특징으로 하는 클로져.
6. 제1항에 있어서,
   상기 플러그 바디의 외부 원주 표면에 형성되고 상기 플러그 바디를 수용하는 관형상 부재의 플랜지의 내부 원주 표면에 형성되는 제2 회전 방지 슬롯과 결속되도록 구성된 제1 회전 방지 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전 가능한 플러그 홀더를 태핑 기계의 보링 바에 일시적으로 고정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 회전 방지 슬롯이 상기 제2 회전 방지 슬롯과 결속되도록 구성되는 경우에, 상기 플러그 바디가 관형상 기계에서 최종 밀봉 위치에 있을 때 상기 제1 회전 방지 슬롯은 상기 플랜지에 대한 상기 플러그 바디의 상대 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 클로져.
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