KR102083849B1 - 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치는 파이프의 내부에 삽입되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축이 가능한 제1차단부, 상기 제1차단부와 소정간격으로 이격되도록 구비되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축 가능한 제2차단부 및 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부를 연결 및 고정하고, 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 팽창 및 수축을 제어하는 작동부를 포함한다.

Description

배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치{Purging Apparatus for Pipe Welding}
본 발명은 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파이프 용접 작업 시 작업자가 파이프 내부에 진입할 필요 없이 용접 파이프 내부의 백비드(Back Bead) 형상을 관찰하면서 단순한 조작을 통해 아르곤 가스의 유량 및 산소 유량을 제어할 수 있는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치에 관한 것이다.
일반적으로 파이프 용접 시 비드의 산화방지 및 용접품질의 향상을 위해 용접 파이프의 용접부위를 기준으로 양측 일측에 차단막을 설치하게 된다. 용접할 파이프에 차단막을 삽입하고, 용접이음 파이프간 취부 작업을 수행하고, 파이프 용접 부위를 테이핑 작업을 수행하여 밀폐한 다음 용접비드의 산화 방지를 위해 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 주입한다. 이러한 작업을 퍼징 작업이라 하며, 퍼징 작업은 용접 파이프의 내부 용접부위의 산화 방지를 위하여 중요한 작업 공정이다.
전술한 바와 같이, 퍼징 작업 후에 파이프 용접을 수행하고, 용접 작업이 완료되면 차단막을 제거 및 파이프의 백비드 상태를 확인 하기 위하여 작업자가 파이프의 내부로 직접 진입해야 한다.
차단막은 일반적으로 스펀지 또는 스티로폼이 사용되고, 퍼징을 위한 가스량은 작업자의 경험에 의존하여 결정하는 경우가 많다.
전술한 바와 같이, 차단막으로 스펀지 또는 스티로폼을 사용하는 경우에는 차단막의 설치 및 철거에도 많은 시간과 노동력이 요구된다. 이때, 파이프의 길이가 긴 경우에는 보다 많은 차단막 설치 및 제거 시간이 요구된다.
또한, 작업자가 차단막의 설치에 있어서 파이프 내부에 의한 작업 공간의 제한으로 인해 차단막으로 밀폐하는 차단 공간이 넓어지고, 이로 인해 퍼징을 위한 아르곤 가스의 주입량이 증가하여 가스 주입 시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 차단막의 재료로 스펀지 및 스티로폼이 사용되기 때문에 재활용이 용이하지 않아 차단막으로 인한 비용의 낭비가 심한 문제점이 있다.
또한, 용접 공정이 완료된 후 차단막 제거 및 백비드 확인을 위하여 작업자가 파이프의 내부로 진입하는 경우 산소 농도가 희박한 파이프 내부에 장시간 머무르는 경우 작업자의 안전 문제가 발생하는 문제가 있다. 이는, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스가 완전히 제거 되지 않는 경우에 더욱 큰 문제를 야기할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0018903호(공개일: 2012.03.06)
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 파이프 용접 작업 시 작업자가 파이프 내부에 진입할 필요 없이 용접 파이프 내부의 백비드 형상을 관찰하면서 단순한 조작을 통해 아르곤 가스의 유량 및 산소 유량을 제어할 수 있는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치는 파이프의 내부에 삽입되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축이 가능한 제1차단부, 상기 제1차단부와 소정간격으로 이격되도록 구비되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축 가능한 제2차단부 및 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부를 연결 및 고정하고, 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 팽창 및 수축을 제어하는 작동부를 포함한다.
이때, 상기 제1차단부는 상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 큰 직경을 갖는 제1상판, 상기 제1상판과 대응되는 형상으로 이루어지고, 상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 작은 직경을 갖고, 상기 제1상판과 이격되도록 구비되는 제1하판 및 상기 제1하판의 테두리부와 상기 제1상판 을 연결하도록 구비되어 상기 작동부의 구동에 따라 팽창 및 수축하는 제1탄성부를 포함한다.
또한, 상기 제2차단부는, 상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 작은 직경을 갖는 제2상판, 상기 제2상판과 대응되는 형상으로 이루어지고, 상기 제2상판과 이격되도록 구비되는 제2하판 및 상호 대면하는 상기 제2상판 및 상기 제2하판의 테두리부와 상기 제2상판 및 제2하판을 연결하도록 구비되어 상기 작동부의 구동에 따라 팽창 및 수축하는 제2탄성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부의 두께가 상호 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부의 직경이 상호 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 작동부는, 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 일측을 관통하도록 구비되는 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트의 일측에 구비되는 조작부를 포함하고, 상기 제1상판, 상기 제1하판 및 상기 제2상판이 상기 회전 샤프트의 축을 따라 이동 가능하도록 관통되어 결합되며, 상기 고정유닛에 의해 상기 제2하판에 회전 가능하게 결합되는 결합될 수 있다.
또한, 상기 회전 샤프트는 중공관으로 이루어지고, 표면을 관통하는 적어도 하나 이상의 제1통공이 형성되고, 상기 회전 샤프트의 내부에 가스를 주입하는 가스 주입부가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1상판, 상기 제1하판, 상기 제2상판 및 상기 제2하판과 상기 회전 샤프트가 접촉하는 부분 중 적어도 어느 한 부분에는 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 내부로 상기 가스가 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1하판 및 상기 제2상판 사이에 상기 제1하판과 상기 제2상판을 소정간격 이격시키기 위해 일단은 상기 제1하판에 접하고, 타단은 상기 제2상판에 접하며, 상기 회전 샤프트를 감싸도록 상기 회전 샤프트의 외경보다 넓은 내경을 갖고, 복수의 제2통공이 형성되는 보조 연결부가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 조작부는 상기 회전 샤프트의 길이방향에 따른 일측에 고정 설치된 고정 손잡이 및 상기 제1상판에 고정 설치되어, 상기 회전샤프트가 관통하여 회전 가능하도록 나사결합 하는 유동 손잡이를 포함할 수 있다.
본 발명의 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 회전 샤프트 및 보조 연결부를 통해 결합된 제1차단부 및 제2차단부를 파이프 내부에 삽입하는 공정을 통해 용이하게 설치가 가능한 효과가 있다.
둘째, 공정 완료 후 반영구적으로 재 사용이 가능하기 때문에 작업 시간 및 비용을 감소하여 작업 능률을 월등히 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 용접용 파이프 내부에 삽입되는 제1차단부 및 제2차단부를 회전 샤프트를 통한 기계적 방법을 통해 용이하게 파이프 내부의 밀폐 및 개방이 가능한 효과가 있다.
넷째, 제1차단부 및 제2차단부를 통해 밀폐된 공간으로 불활성 가스를 주입한 후 용접을 수행하기 때문에 용접 부위의 산화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 작업자가 직접 용접 파이프 내부로 진입하지 않아도 퍼징 작업을 수행할 수 있기 때문에 작업자의 안전문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 회전 샤프트의 조작을 통해 제1차단부 및 제2차단부 중 어느 하나의 밀폐 상태를 조절하여 작업자가 용이하게 가스 유량을 제어할 수 있는 효과가 잇다.
일곱째, 회전 샤프트 및 보조 연결부가 코브라 호스 등과 같이 유연하게 휘어지는 재질로 이루어져 곡관에도 적용이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치가 배관에 설치되는 상태를 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치가 배관 내부에서 압착이 이루어지는 상태를 나타내는 단면도; 및
도 3은 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 이용하여 가스를 주입하는 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치의 구성
도 1은 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치가 배관에 설치되는 상태를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 제1차단부(100), 제2차단부(200), 작동부(300), 보조 연결부(400) 및 가스 주입부(500)로 구성된다.
제1차단부(100)는 용접용 파이프(1000)의 내부 일측에 삽입되어 파이프(1000)의 내부 일측을 차단하여 공기의 유동을 방지하는 장치이다. 이러한 제1차단부(100)는 용접용 파이프(1000)의 내부에서 작동부(300)의 작동 상황에 따라 확장 및 수축하여 용접용 파이프(1000)의 내부 일측을 밀폐 또는 개방하도록 이루어진다. 제1차단부(100)의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1차단부(100)는 제1상판(110), 제1하판(120) 및 제1탄성부(130)로 구성된다.
제1상판(110)은 용접용 파이프(1000)의 내부 단면 형상과 대응되는 형상으로 이루어지고, 그 크기는 용접용 파이프(1000)의 내부 단면 크기와 비교하여 상대적으로 작은 면적을 갖도록 이루어진다. 하지만, 사용양태에 따라 용접용 파이프(1000)의 종단부를 밀폐해야 하는 경우에는 용접용 파이프(1000)의 내부 단면 크기와 동일하거나 상대적으로 크게 이루어질 수 있다. 일반적으로는 제1차단부(100) 역시 용접용 파이프(1000)의 내부에 삽입되도록 구비되는 경우가 많기 때문에 제1상판(110)은 용접용 파이프(1000)의 내부 형상과 대응되는 형상으로 이루어지고, 그 크기는 용접용 파이프(1000)의 내부 면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면을 갖는 것이 좋다. 대부분의 파이프(1000)의 내주면은 원형으로 이루어지기 때문에 제1상판(110) 역시 원판 형상으로 이루어지는 것을 기준으로 설명하기로 한다.
또한, 제1상판(110)의 중심부 일측에는 작동부(300)의 회전 샤프트(310)가 관통될 수 있는 관통공이 형성되고, 관통공의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 이러한 나사산은 회전 샤프트(310)의 외주면에 형성되는 나사산과 대응되도록 구비된다.
제2하판(220)은 제1상판(110)과 대응되는 크기 및 형상으로 이루어지되, 제1상판(110)과 소정간격 이격되도록 구비된다. 이러한 제2하판(220) 역시 회전 샤프트(310)가 관통될 수 있도록 제1상판(110)과 대응되는 중심부 일측에 관통공이 형성된다. 이때, 제2하판(220)의 관통공의 내주면에는 나사산이 형성되지 않아도 무방하고, 만약 나사산이 형성되면 제1하판(120)과 다른 기어비를 갖는 나사산이 형성된다.
제1탄성부(130)는 제1상판(110) 및 제2하판(220)의 테두리부에 구비되어 제1상판(110) 및 제2하판(220)을 이격시키는 동시에 제1상판(110) 및 제2하판(220)을 연결하도록 구비된다. 이때, 제1탄성부(130)는 제1상판(110) 및 제2상판(210)의 이격 거리가 좁아 짐에 따라, 즉, 제1상판(110) 및 제2상판(210)이 압착됨에 따라 외측방향으로 휘어질 수 있도록 중심부가 상하부 양끝단보다 외측으로 볼록한 형태로 이루어지는 것이 좋다.
전술한 구성으로 이루어지는 제1차단부(100)는 제1상판(110) 및 제1하판(120)의 중심 일측에 관통공이 형성된 중공인 원기둥 형상으로 이루어지게 된다. 이때, 제1상판(110) 및 제1하판(120)의 관통공 중 적어도 어느 하나, 바람직하게는 제1하판(120)의 관통공의 내주면 일측에는 제1차단부(100) 내부로 가스가 유입되는 것을 방지하기 위한 오링(O-Ring) 등과 같은 실링부재(313)가 구비될 수 있다. 이러한 실링부재(313)를 통해 회전 샤프트(310)와 제1하판(120)의 관통공 사이에 공간 발생을 방지하여 가스가 제1차단부(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제2차단부(200)는 제2상판(210), 제2하판(220) 및 제2탄성부(230)로 구성되고, 제1차단부(100)와 소정거리 이격된 상태로 배치되도록 구비된다. 이러한 제2상판(210), 제2하판(220) 및 제2탄성부(230)는 전체적으로 각각 제1상판(110), 제1하판(120) 및 제1탄성부(130)와 동일한 구성으로 이루어진다. 하지만, 사용양태에 따라 제2상판(210)의 중공부에는 나사산이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 제1차단부(100)에는 제1하판(120)의 중공부 일측에 실링부재(313)가 구비되는 반면, 제2차단부(200)에는 제2상판(210)의 중공부 일측에 실링부재(313)가 구비되는 것이 좋다. 물론, 사용양태에 따라서는 제1상판(110), 제1하판(120), 제2상판(210) 및 제2하판(220)에 각각 형성되는 중공부의 내부 일측에 모두 실링부재(313)가 구비될 수도 있음은 자명하다.
전술한 구성으로 갖는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)는 이격 공간 사이로 주입되는 가스의 주입량을 적절히 조절하기 위하여 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)가 순차적으로 밀폐가 이루어지는 것이 좋다. 따라서, 다양한 방법을 통해 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 밀폐 방법을 조절할 수 있는 구성을 갖는 것이 좋다. 이러한 구성을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
일실시예로, 제1차단부(100)의 제1탄성부(130) 및 제2차단부(200)의 제2탄성부(230)의 두께를 서로 상이하게 구성할 수 있다. 이렇게 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)의 두께가 상이하게 형성되면 동일하게 압력이 가해지더라도 두께 차이로 인하여 밀폐 시간이 차이를 둘 수 있으며, 이로 인해 상대적으로 늦게 밀폐되는 방향으로 산소 및 가스를 배출할 수 있으며, 밀폐 압력을 조절하여 산소 및 가스의 배출량을 조절하여 적절한 가스 주입량을 제어할 수 있다.
다른 실시예로, 제1차단부(100)의 제1상판(110) 및 제1하판(120), 제2차단부(200)의 제2상판(210) 및 제2하판(220)의 직경을 상이하게 구성할 수 있다. 즉, 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)가 형성하는 직경이 상이하게 구성할 수 있다. 사용양태에 따라서는, 제1상판(110), 제1하판(120), 제2상판(210) 및 제2상판(210)의 면적은 동일하게 하고, 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)의 설치위치만 상이하게 하여 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)의 직경을 상이하게 설치할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)의 직경이 상이하기 때문에 상대적으로 넓은 직경을 갖는 일측이 먼저 밀폐가 이루어지기 때문에 타측으로 가스를 배출하며 가스 주입량을 조절할 수 있다.
이러한 방법 외에도 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 공간에 주입되는 가스의 주입량을 제어할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다.
작동부(300)는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)가 일정 간격으로 이격된 상태로 배치되도록 결합하고, 가스주입부(500)를 통해 가스가 파이프 내부로 주입되는 경로를 제공하는 동시에 제1차단부(100)의 제2차단부(200)의 팽창 및 수축을 제어하는 장치이다. 이러한 작동부(300)는 크게, 회전 샤프트(310), 조작부(320)로 구성된다.
회전 샤프트(310)는 전체적으로 중공인 파이프 형상으로 이루어지고, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)를 관통하여 결합되도록 구성된다. 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
회전 샤프트(310)는 제1차단부(100)의 제1상판(110) 및 제1하판(120)을 순차적으로 관통한 후, 제2차단부(200)를 제1차단부(100)와 소정 간격 이격되도록 제2차단부(200)의 제2상판(210) 및 제2하판(220)을 순차적으로 관통하도록 결합된다. 이때, 제1차단부(100)의 제1상판(110)의 중공부의 내부에 나사산과 대응될 수 있도록 회전 샤프트(310)의 외주면 일측에는 소정길이의 나사산이 형성된다. 즉, 회전 샤프트(310)의 외주면에 형성된 나사산이 제1상판(110)의 나사산과 결합되어 회전 샤프트(310)는 회전을 통해 상하 이동이 가능하게 결합되는 것이다.
또한, 회전 샤프트(310)의 종단, 즉, 제2차단부(200)의 제2하판(220)의 하단에는 회전 샤프트(310)의 이동 시 제2차단부(200)의 제2하판(220)이 함께 이동 할 수 있도록 고정하는 고정 너트 등과 같은 고정유닛(312)이 구비될 수 있다. 사용양태에 따라서는 제2하판(220)과 회전 샤프트(310)의 종단을 용접 등의 방법을 통해 일체로 결합할 수 있다.
또한, 회전 샤프트(310)는 용접용 배관이 곡관인 경우에도 사용할 수 있도록 코브라 호스 등과 같이 유연하게 휘어질 수 있는 재질로 구성될 수 있다.
또한, 회전 샤프트(310)는 별도의 가스 주입부(500)가 연결되어 공급되는 가스가 중공부를 통해 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 공간으로 확산될 수 있도록 구성된다 그리고 회전 샤프트(310)는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 사이 공간, 즉 제1차단부(100)의 제1하판(120) 과 제2차단부(200)의 제2상판(210) 사이에 대응되는 회전 샤프트(310)에는 복수의 제1통공(311)이 형성된다.
조작부(320)는 회전 샤프트(310)의 일측에 구비되어 회전 샤프트(310)를 회전 시킬 수 있도록 조작할 수 있는 장치이다. 이러한 조작부(320)는 작업자가 회전 샤프트(310)를 용이하게 회전을 통해 길이 방향을 따라 구동될 수 있도록 조작할 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다.
일실시예로 조작부(320)는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 손잡이(321) 및 유동 손잡이(322)로 이루어질 수 있다.
고정 손잡이(321)는 회전 샤프트(310)의 일측에 용접 등을 통해 고정된 상태로 결합된다. 이에 따라 고정 손잡이(321)를 회전 시키면 회전 샤프트(310)는 고정 손잡이(321)와 함께 회전하게 된다.
유동 손잡이(322)는 회전 샤프트(310)의 일측에 나사 결합 등을 통해 결합되어 회전 샤프트(310)가 회전하더라도 유동 손잡이(322)는 회전하지 않고 설치된 위치를 유지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 고정 손잡이(321)와 유동 손잡이(322)로 구성된 조작부(320)를 통해 작업자는 유동 손잡이(322)를 잡은 상태에서 고정 손잡이(321)를 통해 용이하게 회전 샤프트(310)를 회전 시킬 수 있다.
발명의 편의를 위하여 도면을 기준으로 고정 손잡이(321)와 유동 손잡이(322)로 구성된 조작부(320)를 기준으로 설명하고 있으나, 사용양태에 따라서는 고정 손잡이(321)만 구비될 수 있으며, 그 형상 역시 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 작업자가 직접 수동으로 구동하지 않고, 모터 등을 이용하여 작업자의 조작에 따라 자동으로 회전 샤프트(310)를 구동시킬 수 있음은 자명하다.
보조 연결부(400)는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이에 구비되어 회전 샤프트(310)의 구동 시 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 이격거리가 임의로 변하는 것을 방지하고, 회전 샤프트(310)의 구동에 따른 압착력을 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)로 동시에 전달하기 위한 장치이다.
이러한 보조 연결부(400)는 회전 샤프트(310)의 외경보다 넓은 내경을 갖는 중공인 파이프 형상으로 이루어지고, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이에 회전 샤프트(310)를 감싸는 형태로 결합된다. 즉, 제1차단부(100)의 제1하판(120)과 제2차단부(200)의 제2상판(210) 사이에 회전 샤프트(310)를 소정 간격 이격된 상태로 감쌀 수 있도록 결합된다. 이때, 보조 연결부(400)의 일측에는 회전 샤프트(310)의 제1통공(311)을 통해 분출된 가스가 보조 연결부(400)의 외부로 배출될 수 있도록 복수의 제2통공(410)이 형성된다. 즉, 가스 주입부(500)를 통해 공급된 가스는 회전 샤프트(310)의 제1통공(311) 및 보조 연결부(400)의 제2통공(410)을 순차적으로 통과하여 배관용 파이프(1000)의 내부로 주입된다.
이때, 보조 연결부(400) 역시 회전 샤프트(310)와 마찬가지로 곡관으로 이루어진 용접 파이프(1000)에 적용할 수 있도록 코브라 호스 등과 같이 유연하게 휘어질 수 있는 재질로 이루어지는 것이 좋다.
가스 주입부(500)는 배관용 파이프(1000)의 용접 시 용접부위가 산화되는 것을 방지하기 위하여 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스를 배관용 파이프(1000)의 내부로 주입하기 위한 장치이다. 이러한 가스 주입부(500)는 회전 샤프트(310)의 일측 끝단부에 구비되어 별도로 공급되는 불활성 가스를 회전 샤프트(310)의 중공부를 통해 가스를 주입할 수 있도록 구비된다.
배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치의 사용양태
본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치의 사용양태를 도면을 참조하여 순차적으로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 용접하고자 하는 파이프(1000)의 내부에 삽입하여 용접부위가 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이에 위치할 수 있도록 배치한다. 이때, 용접부위의 면적 등을 고려하여 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 이격거리를 조절하거나 이와 대응되도록 배치된 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 사용한다. 만약, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 이격거리가 용접 면적과 비교하여 좁은 경우에는 용접 부위의 산화가 발생할 수 있으며, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 이격거리가 먼 경우에는 가스 주입량이 증가하여 작업 시간이 길어질 수 있기 때문이다. 따라서, 용접 면적을 고려하여 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 이격거리를 결정하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치가 배관 내부에서 압착이 이루어지는 상태를 나타내는 단면도이다. 다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 작동부(300)를 통해 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)를 조작하여 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)를 확장시켜 용접용 파이프(1000)의 내부 일측을 밀폐한다. 이러한 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
작업자는 작동부(300)의 조작부(320)를 통해 회전 샤프트(310)를 회전 시킨다. 이때, 회전 샤프트(310)는 회전 샤프트(310)의 외주면에 형성된 나사산과 제1차단부(100)의 제1상판(110)의 중공부에 형성된 나사산이 맞물려 회전하며 회전 샤프트(310)가 일방, 즉, 도 1 및 도 2를 기준으로 상방으로 이동하게 된다.
이처럼 회전 샤프트(310)가 회전에 의해 이동하더라도 제1차단부(100)는 제1상판(110)의 나사산을 통해 회전하기 때문에 위치가 변경되지 않고, 제2차단부(200)는 회전 샤프트(310)의 종단이 제2차단부(200)의 제2하판(220)에 고정되어 있기 때문에 제2차단부(200)가 상방으로 이동한다.
이때, 제1차단부(100)와 제2차단부(200) 사이에 구비된 보조 연결부(400) 역시 함께 상승하며 제1차단부(100)의 제1하판(120)을 상부로 이동하며 제1탄성부(130)를 압착하게 된다.
제1하판(120)의 상승으로 인해 제1하판(120)과 제1상판(110) 사이에서 압착되는 제1탄성부(130)는 외측 방향으로 팽창되며 용접용 파이프(1000) 내부의 일측을 밀폐하여 차단한다.
전술한 과정을 통해 제1차단부(100)의 제1탄성부(130)가 충분히 압착이 이루어지는 경우에는 제2차단부(200)가 더 이상 상승하지 못하고, 보조 연결부(400)를 통해 연결된 제2상판(210) 역시 상승이 제한된다.
이후, 회전 샤프트(310)가 보다 상승하게 되면 회전 샤프트(310)와 연결된 제2하판(220)만이 보다 상승하여 제2상판(210) 및 제2하판(220) 사이에 구비된 제2탄성부(230)를 압착하여 제2탄성부(230)를 외측 방향으로 팽창시키게 된다. 제2탄성부(230) 역시 충분히 팽창하게 되면 제2차단부(200) 역시 파이프(1000) 내부의 일측을 밀폐하여 차단하게 된다.
즉, 전술한 과정을 통해 용접용 파이프(1000)의 용접 부위를 기준으로 양측을 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)를 통해 밀폐를 완료하게 된다.
전술한 구성의 설명에 명시된 바와 같이, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)의 직경을 상호 상이하게 하거나, 제1탄성부(130) 및 제2탄성부(230)의 두께를 상이하게 하여 보다 용이하게 제1차단부(100)가 제2차단부(200)와 비교하여 먼저 차단이 이루어지도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 이용하여 가스를 주입하는 상태를 나타내는 단면도이다. 전술한 과정을 통해 용접 부위의 양단을 제1차단부(100) 및 제2차단부(200)로 밀폐하여 공기의 유동을 차단하면 용접 부위의 산화를 방지하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 주입한다.
가스 주입부(500)는 회전 샤프트(310)의 일측에서 주입되어 중공부를 통해 전달하고, 이렇게 전달된 가스는 회전 샤프트(310)의 제1통공(311) 및 보조 연결부(400)의 제2통공(410)을 통해 용접 파이프(1000)의 내부, 보다 상세하게는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 용접 파이프(1000)의 내부 공간에 유입된다.
이때, 가스 주입 공정 시에 제1차단부(100) 제2차단부(200) 사이에 이미 충진되어 있는 공기를 통해 가스가 용이하게 주입되지 않거나, 가스 주입을 통해 용접용 파이프(1000)의 크랙 부위가 넓어지거나, 두 개의 파이프(1000) 용접시에는 정렬이 흩어질 수 있다. 따라서, 가스 주입 시에는 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 중 어느 하나의 압착을 감소하여 일정량의 산소 및 가스가 배출될 수 있도록 한다.
조작부(320)를 통해 회전 샤프트(310)를 압착방향과 반대 방향으로 회전하면 전술한 압착 공정의 역순에 따라 제2차단부(200)의 제2하판(220)이 하강하며 제2탄성부(230)의 압착이 약해지며 제2탄성부(230)와 용접용 파이프(1000)의 내주면 사이에 공간이 발생한다. 이때, 제1차단부(100)는 밀폐된 상태를 유지한다. 즉, 제2차단부(200)의 밀폐만 약해지기 때문에 제2차단부(200)의 설치 방향으로 산소 및 아르곤 가스가 배출된다. 이러한 공정을 통해 제2차단부(200)의 압착 상태를 적절히 조절하며 아르곤 가스가 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 공간에 충분히 충진될 수 있도록 한다.
이후, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이에 충진되었던 산소가 모두 매출되고 아르곤 가스의 충진이 완료되면 조작부(320)를 통해 회전 샤프트(310)를 다시 조작하여 제2차단부(200)를 압착시켜 제2차단부(200)의 제2탄성부(230)가 완전 밀폐가 이루어지도록 한다.
즉, 제1차단부(100) 및 제2차단부(200) 사이의 용접 파이프(1000) 내부 공간에는 아르곤 가스가 충진된 상태로 밀폐된다. 이때, 용접 부위를 통해 산소가 유입될 수 있기 때문에 가스 주입부(500)를 통해 지속적으로 가스를 공급하여 외부의 산소가 유입되는 것을 최소화시키는 것이 좋다. 이러한 상태에서 용접 파이프(1000)의 용접 부위를 용접한다.
용접이 완료한 후에는 조작부(320)를 통해 회전 샤프트(310)를 회전 시키며 전술한 밀폐 공정의 역순으로 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치의 압착을 해제한다. 이때, 압착 해제 시에도 제2차단부(200)가 먼저 해제 되기 때문에 제2차단부(200) 방향으로 충진된 가스가 먼저 배출되기 때문에 제2차단부(200)와 대응되는 용접용 파이프(1000)의 일측에 배기 장치를 더 구비하여 용접용 파이프(1000) 내부의 가스를 보다 용이하게 배출할 수도 있다.
다음으로, 가스의 배출이 완료되면 조작부(320)를 다시 조작하여 제2차단부(200) 및 제1차단부(100)의 압착을 완전히 해제하여 본 발명에 따른 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치를 용접 파이프의 내부에서 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 제1차단부
110 : 제1상판
120 : 제1하판
130 : 제1탄성부
200 : 제2차단부
210 : 제2상판
220 : 제2하판
230 : 제2탄성부
300 : 작동부
310 : 회전 샤프트
311 : 제1통공
312 : 고정유닛
313 : 실링부재
320 : 조작부
321 : 고정 손잡이
322 : 유동 손잡이
400 : 보조 연결부
410 : 제2통공
500 : 가스 주입부
1000 : 용접용 파이프

Claims (10)

  1. 파이프의 내부에 삽입되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축이 가능한 제1차단부;
    상기 제1차단부와 소정간격으로 이격되도록 구비되어 상기 파이프의 내부 일측을 밀폐 가능하도록 팽창 및 수축 가능한 제2차단부; 및
    상기 제1차단부 및 상기 제2차단부를 연결 및 고정하고, 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 팽창 및 수축을 제어하는 작동부;를 포함하며,
    상기 제1차단부는상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 큰 직경을 갖는 제1상판, 상기 제1상판과 대응되는 형상으로 이루어지고, 상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 작은 직경을 갖고, 상기 제1상판과 이격되도록 구비되는 제1하판 및 상기 제1하판의 테두리부와 상기 제1상판 을 연결하도록 구비되어 상기 작동부의 구동에 따라 팽창 및 수축하는 제1탄성부를 포함하고,
    상기 제2차단부는 상기 파이프의 직경과 비교하여 상대적으로 작은 직경을 갖는 제2상판, 상기 제2상판과 대응되는 형상으로 이루어지고, 상기 제2상판과 이격되도록 구비되는 제2하판 및 상기 제2하판의 테두리부와 상기 제2상판 을 연결하도록 구비되어 상기 작동부의 구동에 따라 팽창 및 수축하는 제2탄성부를 포함하며,
    상기 작동부는 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 일측을 관통하도록 구비되는 회전 샤프트 및 상기 회전 샤프트의 일측에 구비되는 조작부를 포함하고, 상기 제1상판, 상기 제1하판 및 상기 제2상판이 상기 회전 샤프트의 축을 따라 이동 가능하도록 관통되어 결합되며, 상기 제2하판에 회전 가능하게 결합되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부의 두께가 상호 상이하게 구성되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄성부 및 상기 제2탄성부의 직경이 상호 상이하게 구성되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전 샤프트는 중공관으로 이루어지고, 표면을 관통하는 적어도 하나 이상의 제1통공이 형성되고,
    상기 회전 샤프트의 내부에 가스를 주입하는 가스 주입부가 더 포함되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1상판, 상기 제1하판, 상기 제2상판 및 상기 제2하판과 상기 회전 샤프트가 접촉하는 부분중 적어도 어느 한 부분에는 상기 제1차단부 및 상기 제2차단부의 내부로 상기 가스가 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재가 더 구비되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1하판 및 상기 제2상판 사이에 상기 제1하판과 상기 제2상판을 소정간격 이격시키기 위해 일단은 상기 제1하판에 접하고, 타단은 상기 제2상판에 접하며, 상기 회전 샤프트를 감싸도록 상기 회전 샤프트의 외경보다 넓은 내경을 갖고, 복수의 제2통공이 형성되는 보조 연결부가 더 구비되는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 회전 샤프트의 길이방향에 따른 일측에 고정 설치된 고정 손잡이; 및
    상기 제1상판에 고정 설치되어, 상기 회전 샤프트가 관통하여 회전 가능하도록 나사결합 하는 유동 손잡이;를 포함하는 배관 용접용 파이프 내부 퍼징장치.
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