KR102573054B1 - 파이프 조관 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프 조관 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프 제조 공장 내부 공기의 온도, 습도 및 이물질의 영향을 받지 않고, 일정한 조관 품질 확보가 가능한 파이프 조관 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 파이프 조관 장치는 스켈프 코일을 판형 금속판으로 평탄화해서 공급하도록 평탄 롤러가 구비된 공급부, 상기 판형 금속판을 파이프로 변형시키는 성형 롤러가 구비된 성형부, 상기 파이프를 용접하는 용접부, 용접된 상기 파이프의 용접 부분을 냉각하는 냉각부, 냉각된 상기 파이프의 표면을 가공하는 표면 가공부, 상기 공급부, 상기 성형부, 및 상기 용접부가 주변 공간과 분리되도록 구획하는 구획부 및 상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

파이프 조관 장치{PIPE MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 파이프 조관 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프 제조 공장 내부 공기의 온도, 습도 및 이물질의 영향을 받지 않고, 일정한 조관 품질 확보가 가능한 파이프 조관 장치에 관한 것이다.
일반적으로 파이프 조관 장치는 판형 금속판을 원형 파이프로 제조할 때 사용하는 장비로써, 판형 금속판을 인접 배치된 성형 롤러 사이로 통과시켜서 성형하는 냉간 성형 공법으로 제작한다. 이러한 판형 금속판은 다수의 성형 롤러 사이를 통과할 때마다 점진적으로 원형의 파이프로 성형된다.
다만, 이러한 파이프 조관 장치가 제조 공장 내부에 노출된 상태에서 파이프를 성형할 경우 공장 내부 공기의 온도 변화(겨울에는 대략 -10℃ 이하, 여름에는 대략 40℃ 이상)로 인해 파이프의 조관 품질이 일정하지 않게 되는 문제가 있었다.
또한, 공장 내부 공기의 습도나 이러한 공기에 포함된 이물질로 인해 파이프의 조관 품질이 일정하지 않게 되는 문제도 있었다.
따라서 상기한 문제에 대한 개선이 필요한 실정이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 파이프 제조 공장 내부 공기의 온도, 습도 및 이물질의 영향을 받지 않고, 일정한 조관 품질 확보가 가능한 파이프 조관 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파이프 조관 장치는 스켈프 코일을 판형 금속판으로 평탄화해서 공급하도록 평탄 롤러가 구비된 공급부, 상기 판형 금속판을 파이프로 변형시키는 성형 롤러가 구비된 성형부, 상기 파이프를 용접하는 용접부, 용접된 상기 파이프의 용접 부분을 냉각하는 냉각부, 냉각된 상기 파이프의 표면을 가공하는 표면 가공부, 상기 공급부, 상기 성형부, 및 상기 용접부가 주변 공간과 분리되도록 구획하는 구획부 및 상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 구획부는 상기 공급부, 상기 성형부, 및 상기 용접부의 외부를 감싸는 챔버 부재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 챔버 부재의 내부 압력이 주변 공간의 압력보다 높아지도록 상기 챔버 부재의 내부에 공기를 주입하는 가압 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 챔버 부재의 내부에 주입되는 공기를 가열하는 가열 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 챔버 부재 내부의 공기 온도를 측정하는 온도 감지 부재와, 상기 챔버 부재 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 이물 감지 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 챔버 부재의 내부에 주입되는 공기가 상기 성형부의 후단으로 주입되도록 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 용접부 주변의 내부 공기가 상기 성형부로 역류하는 것을 방지하는 분리용 격판 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 챔버 부재는 상기 공급부 및 상기 성형부의 외부를 감싸는 제1 챔버, 상기 용접부의 외부를 감싸는 제2 챔버, 및 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연통시키는 연통홀을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 가이드 부재는 상기 제1 챔버의 내부에만 공기를 주입할 수 있다.
이때, 상기 구획부는 상기 제2 챔버의 내부에도 공기가 주입되도록 상기 가이드 부재로부터 분기되는 보조 가이드 부재와, 상기 보조 가이드 부재로 분기되는 공기의 양을 조절하는 유로 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 양이 상기 보조 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 양보다 더 많도록 상기 유로 조절 부재를 제어할 수 있다.
이때, 상기 온도 감지 부재는 상기 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 상기 챔버 부재 내부의 공기 온도를 측정하는 제2 온도 센서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 온도 센서는 상기 제1 챔버 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-1 단위 온도 센서와, 상기 제2 챔버 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-2 단위 온도 센서를 포함하고, 상기 이물 감지 부재는 상기 제1 챔버 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제1 더스트 센서와, 상기 제2 챔버 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제2 더스트 센서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양보다 많은 제1 상태인 경우 상기 제2 챔버 내부의 공기가 상기 제1 챔버 내부로 이동하도록 상기 보조 가이드 부재를 통해 상기 제2 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양보다 많은 제2 상태인 경우 상기 제2 챔버 내부의 공기가 상기 제1 챔버 내부로 이동하는 것을 방지하기 위해 상기 가이드 부재를 통해 상기 제1 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양보다 많고, 상기 제2 챔버 내부의 공기 온도가 상기 제1 챔버 내부의 공기 온도보다 높게 형성되는 제3 상태인 경우 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 온도 차이로 인한 차압을 산출하여 상기 가이드 부재를 통해 상기 제1 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 가이드 부재는 상기 성형부의 후단에 배치된 상기 파이프의 내부에 공기를 주입할 수 있다.
이때, 상기 용접부는 상기 파이프의 내부에 삽입되어 상기 파이프의 용접 부분 내면을 가압하는 지그 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 지그 부재는 상기 파이프의 축 방향을 따라 연장 형성되는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 설치되어 상기 파이프의 용접 부분 내면을 일 방향으로 가압하는 가압 롤러와, 상기 지지 프레임에 설치되어 상기 파이프의 내면을 타 방향으로 가압하는 지지 롤러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 용접부는 상기 가압 롤러가 냉각되도록 상기 가압 롤러의 가압 부분에 냉각 유체를 분사하는 분사 부재를 더 포함하며, 상기 분사 부재는 냉각 유체가 수용된 용기와, 상기 용기에 수용된 냉각 유체를 상기 가압 롤러의 가압 부분까지 안내하는 분사 튜브를 포함할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 파이프 조관 장치는 공급부, 성형부 및 용접부를 주변 공간과 분리시키는 구획부가 구비되므로 파이프 조관 과정에서 파이프 제조 공장 내부 공기의 온도, 습도 및 이물질의 영향을 받지 않게 되어 파이프 조관 품질이 향상되고, 조관 품질의 안정화가 가능하게 된다.
특히, 챔버 부재의 내부에 공기를 주입하는 가압 부재가 구비되어 챔버 부재의 내부 압력이 주변 공간의 압력보다 높아지는 양압이 형성되므로 파이프 조관 과정에서 파이프 제조 공장 내부 공기의 영향을 배제함으로써 안정된 조관 품질 확보가 가능하게 된다.
아울러 제어부를 통해 제1 챔버 내부 공기와 제2 챔버 내부 공기의 온도와 이물질 양의 따라 제1 챔버와 제2 챔버에 주입되는 공기의 양을 조절함으로써 효율적인 파이프 조관 작업이 가능하게 된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에서 파이프가 용접되고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에서 파이프가 용접되고 있는 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 냉각 유체를 분사하는 분사 부재를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에서 파이프가 용접되고 있는 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파이프 조관 장치를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에서 파이프가 용접되고 있는 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 냉각 유체를 분사하는 분사 부재를 도시한 단면도이다.
이하에서는 도 1 내지 도 6에 도시된 구성을 참조하여 설명하도록 한다.
일반적으로 조관 공정의 불안정은 조관된 파이프(20)의 품질 저하를 초래하며, 특히, 파이프(20) 조관이 진행되고 있는 주변 공기의 온도 변화(겨울에는 대략 -10℃ 이하, 여름에는 대략 40℃ 이상으로 약 50℃ 정도의 온도 차이가 있게 됨)에 대한 대책 마련이 필수적이다. 이는 파이프(20) 조관 과정에서 발생하게 되는 금속의 용융은 온도 및 습도 변화에 매우 민감하기 때문이다. 또한, 주변 공기의 습도 및 이물질은 금속 용융에 치명적이다. 따라서 파이프(20) 조관 공정 중에서 파이프(20) 용접 전 약 1m 정도의 구간, 파이프(20) 용접 후 약 3m ~ 6m 정도의 구간에 양압(Positive Pressure)을 유지시키면 주변 공기의 습도, 이물질 및 온도 변화와 같은 파이프(20) 용접 결과에 영향을 미칠 수 있는 모든 불안정 요인을 사전에 예방함으로써 안정적인 조관 품질 확보가 가능하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파이프 조관 장치는 스켈프 코일(10)을 판형 금속판(11)으로 평탄화해서 공급하도록 평탄 롤러(110)가 구비된 공급부(100), 판형 금속판(11)을 파이프(20)로 변형시키는 성형 롤러(210)가 구비된 성형부(200), 파이프(20)를 용접하는 용접부(300), 용접된 파이프(20)의 용접 부분을 냉각하는 냉각부(400), 냉각된 파이프(20)의 표면을 가공하는 표면 가공부(500) 뿐만 아니라 공급부(100), 성형부(200) 및 용접부(300)가 주변 공간과 분리되도록 구획하는 구획부(600)와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부(700)를 포함한다.
이러한 평탄 롤러(110)는 상부 롤러(111)와 하부 롤러(112)가 상하로 교번 배치되어 언코일링(Uncoiling)되는 스켈프 코일(10)을 판형 금속판(11)의 형상으로 평탄화하게 된다. 성형부(200)는 판형 금속판(11)을 파이프(20) 형상으로 변형시키고, 용접부(300)는 파이프(20)의 원형 단면 형상이 유지되도록 축 방향을 따라 맞닿은 양단을 용접하게 된다. 또한, 냉각부(400)는 용접 부분을 냉각하게 되며, 이와 같이 용접된 파이프(20)를 냉각하게 되면 아닐링(Annealing)이 진행되면서 파이프(20) 조관 품질이 향상된다. 파이프(20) 냉각 이후에는 파이프(20) 표면이 매끄럽게 형성되도록 표면을 가공하게 된다. 이때, 공급부(100), 성형부(200) 및 용접부(300)는 구획부(600)를 통해 주변 공간과 분리된다. 즉, 공급부(100), 성형부(200) 및 용접부(300)를 주변 공간과 분리시키는 구획부가 구비되면 파이프(20) 조관 과정에서 파이프(20) 제조 공장 내부 공기의 온도, 습도 및 이물질의 영향을 받지 않게 되어 파이프(20) 조관 품질이 향상되고, 조관 품질의 안정화가 가능하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구획부(600)는 공급부(100), 성형부(200) 및 용접부(300)의 외부를 감싸는 챔버 부재(610)를 포함할 수 있다. 일 예로, 이러한 챔버 부재(610)는 파이프(20) 조관 상태를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 아크릴 수지 재질로 구성될 수 있다.
이때, 구획부(600)는 챔버 부재(610)의 내부 압력이 주변 공간의 압력보다 높아지도록 챔버 부재(610)의 내부에 공기를 주입하는 가압 부재(620)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 챔버 부재(610)의 내부에 양압이 형성되면 용접부(300)를 통해 용접되기 직전의 판형 금속판(11)의 온도를 일정하게 유지하고, 주변 공기의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있으며, 먼지와 같은 이물질 차단이 가능하게 된다. 또한, 용접 이전 단계인 평탄화 단계나, 성형 단계에서 평탄 롤러(110)나 성형 롤러(210)와 같은 기계 장치의 열 변형을 최소화할 수 있고, 용접 이후 파이프(20)의 균일 냉각을 통한 파이프(20) 변형 최소화가 가능하게 되며, 후술하는 바와 같이, 파이프(20) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 챔버 부재(610)의 내부에 공기를 주입하는 가압 부재(620)가 구비되어 챔버 부재(610)의 내부 압력이 주변 공간의 압력보다 높아지는 양압이 형성되므로 파이프(20) 조관 과정에서 파이프(20) 제조 공장 내부 공기의 영향을 배제함으로써 안정된 조관 품질 확보가 가능하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구획부(600)는 챔버 부재(610)의 내부에 주입되는 공기를 가열하는 가열 부재(630)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 챔버 부재(610) 내부에 일정 온도 이상으로 가열된 상태의 공기가 주입되면 조관되는 파이프(20)를 예열할 수 있게 되어 용접부(300)에서의 급격한 온도 변화로 인해 발생할 수 있는 조관 불량을 사전에 방지할 수 있게 된다. 이때, 구획부(600)에는 주입되는 공기를 여과할 수 있는 여과 부재(640)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 이물질이 포함되지 않은 청정도가 높은 공기를 주입할 수 있게 된다.
또한, 구획부(600)는 챔버 부재(610) 내부의 공기 온도를 측정하는 온도 감지 부재(650)와, 챔버 부재(610) 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 이물 감지 부재(680)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 주입되는 공기의 온도가 파이프(20)를 예열 가능한지 여부를 실시간으로 확인할 수 있으며, 주입되는 공기에 포함된 이물질의 양이나, 파이프(20) 조관 과정에서 발생하는 이물질의 양도 실시간으로 확인하면서 적절한 대처가 가능하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 구획부(600)는 챔버 부재(610)의 내부에 주입되는 공기가 성형부(200)의 후단으로 주입되도록 안내하는 가이드 부재(660)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 구성하면 챔버 부재(610)의 내부에 양압을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 주입되는 공기가 성형부(200)의 후단, 즉, 용접부(300)를 통해 파이프(20)가 용접되는 부분의 전방으로 공기가 주입되므로 파이프(20)를 효과적으로 예열할 수 있으며, 챔버 부재(610) 내부의 공기 온도가 균일하지 않더라도 파이프(20)의 효과적인 예열이 가능하게 된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 구획부(600)는 용접부(300) 주변의 내부 공기가 성형부(200)로 역류하는 것을 방지하는 분리용 격판 부재(670)를 더 포함할 수 있다. 즉, 용접부(300)를 통해 파이프(20)가 용접되는 과정에서 다양한 이물질이 발생할 수 있으며, 이러한 이물질이 성형부(200)로 역류하면서 성형 롤러(210)에 부착될 경우 파이프(20) 성형 과정에서 성형 불량 문제가 발생할 있으나, 전술한 바와 같이, 분리용 격판 부재(670)가 구비되면 용접부(300)에서 발생하는 이물질이 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되어 파이프(20) 성형 과정에서 성형 불량 문제를 사전에 방지할 수 있게 된다.
또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버 부재(610)는 공급부(100) 및 성형부(200)의 외부를 감싸는 제1 챔버(611), 용접부(300)의 외부를 감싸는 제2 챔버(612), 및 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)를 연통시키는 연통홀(613)을 더 포함할 수 있다. 즉, 공급부(100)와 성형부(200)의 외부를 감싸는 제1 챔버(611)와, 용접부(300)의 외부를 감싸는 제2 챔버(612)를 각각 구분하여 별개로 배치함으로써 용접부(300)를 통해 파이프(20)가 용접되는 과정에서 발생하는 다양한 이물질로 인한 영향을 방지할 수 있게 된다.
이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(660)는 제1 챔버(611)의 내부에만 공기를 주입할 수 있다. 즉, 제1 챔버(611)로 주입되는 공기에 의해 제1 챔버(611) 내부에 양압이 형성되고, 주입되는 공기는 분리용 격판 부재(670)의 연통 부분이나, 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)의 연통홀(613) 부분을 통해 제2 챔버(612)로 이동하면서 제2 챔버(612) 내부에도 양압이 형성되게 된다. 또한, 제2 챔버(612) 내부에서 용접부(300)를 통한 용접 과정이 진행되면서 다양한 이물질이 발생하더라도 제1 챔버(611)에서 제2 챔버(612)로 이동하는 공기 흐름에 의해 제2 챔버(612) 내부의 이물질이 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 일 예로, 제1 챔버(611) 내부의 공기 압력을 P1, 제2 챔버(612) 내부의 공기 압력을 P2, 주변 공기의 압력을 P0라고 할 때, P1 > P2 > P0의 관계가 성립되도록 제1 챔버(611)의 내부에만 공기를 주입하는 것이다.
또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 구획부(600)는 제2 챔버(612)의 내부에도 공기가 주입되도록 가이드 부재(660)로부터 분기되는 보조 가이드 부재(660’)와, 보조 가이드 부재(660’)로 분기되는 공기의 양을 조절하는 유로 조절 부재(661)를 더 포함할 수 있다. 즉, 가이드 부재(660)를 통해 제1 챔버(611)로 공기를 주입함과 동시에 보조 가이드 부재(660’)를 통해 제2 챔버(612)에도 직접 공기가 주입되도록 구성하는 것이다. 보조 가이드 부재(660’)는 가이드 부재(660)로부터 분기되며, 유로 조절 부재(661)를 통해 보조 가이드 부재(660’)로 분기되는 공기의 양을 조절할 수 있게 된다.
이때, 제어부(700)는 가이드 부재(660)를 통해 주입되는 공기의 양이 보조 가이드 부재(660’)를 통해 주입되는 공기의 양보다 더 많도록 유로 조절 부재(661)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)가 제1 챔버(611) 내부의 공기 압력 P1이 제2 챔버(612) 내부의 공기 압력 P2보다 크게 형성되도록 유로 조절 부재(661)를 제어하는 것이다. 이와 같이 구성하면 제2 챔버(612) 내부에서 용접부(300)를 통한 용접 과정이 진행되면서 이물질이 발생하더라도 이러한 이물질이 제1 챔버(611)로 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 온도 감지 부재(650)는 가이드 부재(660)를 통해 주입되는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(651)와, 챔버 부재(610) 내부의 공기 온도를 측정하는 제2 온도 센서(652)를 포함할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 가이드 부재(660)를 통해 이동하는 공기는 성형부(200)의 후단으로 주입되면서 성형부(200) 후단에 배치된 파이프(20)를 직접 예열하게 된다. 따라서 제1 온도 센서(651)를 통해 주입되는 공기의 온도를 측정함으로써 파이프(20)가 적절한 온도로 예열되도록 구성할 수 있다. 또한, 제2 온도 센서(652)는 챔버 부재(610) 내부의 공기 온도를 측정함으로써 파이프(20) 조관 시 분위기 온도를 실시간으로 측정할 수 있게 된다.
전술한 제2 온도 센서(652)는 제1 챔버(611) 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-1 단위 온도 센서(652’)와, 제2 챔버(612) 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-2 단위 온도 센서(652”)를 포함하고, 이물 감지 부재(680)는 제1 챔버(611) 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제1 더스트 센서(681)와, 제2 챔버(612) 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제2 더스트 센서(682)를 포함할 수 있다. 이를 통해 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612) 내부 공기의 온도와 이물질의 양을 독립적으로 각각 측정할 수 있으므로 가이드 부재(660) 및 보조 가이드 부재(660’)를 통해 효과적인 공기 주입이 가능하게 된다.
이때, 제어부(700)는 제1 챔버(611) 내부의 이물질의 양이 제2 챔버(612) 내부의 이물질의 양보다 많은 제1 상태인 경우 제2 챔버(612) 내부의 공기가 제1 챔버(611) 내부로 이동하도록 보조 가이드 부재(660’)를 통해 제2 챔버(612)로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
즉, 기본적으로 제1 챔버(611)의 내부가 고압으로 형성되고, 제2 챔버(612)의 내부는 제1 챔버(611)보다 상대적으로 저압으로 형성되나, 파이프(20) 조관 작업 초기에는 판형 금속판(11)이 외부에서 제1 챔버(611) 내부로 공급되는 과정에서 이물질 유입으로 인해 제1 챔버(611) 내부 공기의 청정도가 상대적으로 낮게 형성될 수 있으며, 이로 인해 제2 챔버(612) 내부 공기의 청정도가 제1 챔버(611) 내부 공기의 청정도보다 높게 형성될 수 있다. 이러한 경우 제2 챔버(612) 내부 공기가 제1 챔버(611)로 이동하도록 보조 가이드 부재(660’)를 통해 제2 챔버(612)로 주입되는 공기의 양을 증가시킴으로써 제2 챔버(612)의 내부가 고압으로 형성되고, 제1 챔버(611)의 내부가 상대적으로 저압으로 형성되도록 구성하는 것이다. 다만, 용접부(300)를 통한 용접 과정이 진행될수록 제2 챔버(612) 내부 공기의 청정도가 점점 낮아지게 되며, 이러한 제2 챔버(612) 내부 공기의 청정도가 제1 챔버(611) 내부 공기의 청정도보다 낮아진 경우에는 제2 챔버(612)에서 제1 챔버(611)로 공기가 이동하지 않도록 제어할 필요가 있다.
또는, 제어부(700)는 제2 챔버(612) 내부의 이물질의 양이 제1 챔버(611) 내부의 이물질의 양보다 많은 제2 상태인 경우 제2 챔버(612) 내부의 공기가 제1 챔버(611) 내부로 이동하는 것을 방지하기 위해 가이드 부재(660)를 통해 제1 챔버(611)로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 파이프(20) 조관 공정이 본격적으로 진행되면서 용접부(300)를 통한 용접 과정이 진행되면 제2 챔버(612) 내부의 이물질의 양이 제1 챔버(611) 내부의 이물질의 양보다 많게 되면 제2 챔버(612) 내부 공기가 제1 챔버(611) 내부로 이동하는 것을 방지하여 파이프(20) 조관 품질 저하를 방지하는 것이다.
아울러 제어부(700)는 제2 챔버(612) 내부의 이물질의 양이 제1 챔버(611) 내부의 이물질의 양보다 많고, 제2 챔버(612) 내부의 공기 온도가 제1 챔버(611) 내부의 공기 온도보다 높게 형성되는 제3 상태인 경우 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)의 온도 차이로 인한 차압을 산출하여 가이드 부재(660)를 통해 제1 챔버(611)로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어할 수 있다.
즉, 제2 챔버(612) 내부의 온도가 제1 챔버(611) 내부의 온도보다 높아질 경우 제2 챔버(612) 내부에 고압이 형성됨으로 인해 제2 챔버(612) 내부의 공기가 제1 챔버(611)로 역류할 수 있으나, 전술한 바와 같이,제2 챔버(612) 내부의 공기는 용접부(300)를 통한 용접 공정으로 인해 제1 챔버(611) 내부의 공기보다 청정도가 낮을 수 있으므로 이러한 제2 챔버(612)의 공기가 제1 챔버(611)로 역류하게 되면 청정도가 낮은 공기로 인해 파이프(20) 조관 품질이 낮아지게 되는 문제가 있을 수 있으므로 제2 챔버(612) 내부의 공기가 제1 챔버(611)로 역류하는 것을 방지할 필요가 있으며, 제어부(700)는 이러한 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)의 온도 차이로 인한 차압을 산출하여 가이드 부재(660)를 통해 제1 챔버(611)로 주입되는 공기의 양을 증가시킴으로써 이물질 유입 방지 뿐만 아니라 효율적인 에너지 소비가 가능하게 된다.
이와 같이 제어부(700)를 통해 제1 챔버(611) 내부 공기와 제2 챔버(612) 내부 공기의 온도와 이물질 양의 따라 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)에 주입되는 공기의 양을 조절함으로써 효율적인 파이프 조관 작업이 가능하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(660)는 성형부(200)의 후단에 배치된 파이프(20)의 내부에 공기를 주입할 수 있다. 이와 같이 파이프(20)의 내부에 공기를 주입하면 조관된 파이프(20)가 챔버 부재(610)의 외부로 이동하더라도 파이프(20) 내부로 주입되는 공기에 의해 조관된 파이프(20)의 단부를 통해 이물질이 파이프(20) 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접부(300)는 파이프(20)의 내부에 삽입되어 파이프(20)의 용접 부분 내면을 가압하는 지그 부재(310)를 더 포함할 수 있다. 이러한 지그 부재(310)는 파이프(20) 용접 과정에서 생성되는 비드가 일정한 형상으로 생성되도록 지지하게 된다.
이때, 지그 부재(310)는 파이프(20)의 축 방향을 따라 연장 형성되는 지지 프레임(311)과, 지지 프레임(311)에 설치되어 파이프(20)의 용접 부분 내면을 일 방향으로 가압하는 가압 롤러(312)와, 지지 프레임(311)에 설치되어 파이프(20)의 내면을 타 방향으로 가압하는 지지 롤러(313)를 포함할 수 있다. 즉, 가압 롤러(312)의 상단과 지지 롤러(313)의 상단의 이격 거리는 조관되는 파이프(20)의 내경에 대응되도록 형성되되, 가압 롤러(312)가 용접 부분을 효과적으로 지지하도록 지지 프레임(311)에는 가압 롤러(312)를 일 방향으로 탄성 가압하는 탄성 부재가 구비될 수 있다. 이러한 지지 프레임(311)에는 파이프(20) 내부로 주입되는 공기가 원활하게 흐를 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
또한, 용접부(300)는 가압 롤러(312)가 냉각되도록 가압 롤러(312)의 가압 부분에 냉각 유체를 분사하는 분사 부재(320)를 더 포함하며, 분사 부재(320)는 냉각 유체가 수용된 용기(321)와, 용기(321)에 수용된 냉각 유체를 가압 롤러(312)의 가압 부분까지 안내하는 분사 튜브(322)를 포함할 수 있다. 일 예로, 이러한 냉각 유체는 석유일 수 있으며, 용기(321)에 수용된 냉각 유체가 분사 튜브(322)를 통해 가압 롤러(312)에 분사되면서 가압 롤러(312)의 냉각 뿐만 아니라 가압 롤러(312)의 마모를 통한 변형도 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 스켈프 코일 11 : 판형 금속판
20 : 파이프 100 : 공급부
110 : 평탄 롤러 111 : 상부 롤러
112 : 하부 롤러 200 : 성형부
210 : 성형 롤러 300 : 용접부
310 : 지그 부재 311 : 지지 프레임
312 : 가압 롤러 313 : 지지 롤러
320 : 분사 부재 321 : 용기
322 : 분사 튜브 400 : 냉각부
500 : 표면 가공부 600 : 구획부
610 : 챔버 부재 611 : 제1 챔버
612 : 제2 챔버 613 : 연통홀
620 : 가압 부재 630 : 가열 부재
640 : 여과 부재 650 : 온도 감지 부재
651 : 제1 온도 센서 652 : 제2 온도 센서
652' : 제2-1 단위 온도 센서 652" : 제2-2 단위 온도 센서
660 : 가이드 부재 660' : 보조 가이드 부재
661 : 유로 조절 부재 670 : 분리용 격판 부재
680 : 이물 감지 부재 681 : 제1 더스트 센서
682 : 제2 더스트 센서 700 : 제어부

Claims (20)

  1. 스켈프 코일을 판형 금속판으로 평탄화해서 공급하도록 평탄 롤러가 구비된 공급부;
    상기 판형 금속판을 파이프로 변형시키는 성형 롤러가 구비된 성형부;
    상기 파이프를 용접하는 용접부;
    용접된 상기 파이프의 용접 부분을 냉각하는 냉각부;
    냉각된 상기 파이프의 표면을 가공하는 표면 가공부;
    상기 공급부, 상기 성형부, 및 상기 용접부가 주변 공간과 분리되도록 외부를 감싸는 챔버 부재와, 상기 챔버 부재의 내부 압력이 주변 공간의 압력보다 높아지도록 상기 챔버 부재의 내부에 공기를 주입하는 가압 부재와, 상기 챔버 부재 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 이물 감지 부재가 구비되는 구획부; 및
    상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 챔버 부재는 상기 공급부 및 상기 성형부의 외부를 감싸는 제1 챔버, 상기 용접부의 외부를 감싸는 제2 챔버, 및 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연통시키는 연통홀을 더 포함하고,
    상기 구획부는 상기 제1 챔버의 내부에 주입되는 공기가 상기 성형부의 후단으로 주입되도록 안내하는 가이드 부재와, 상기 제2 챔버의 내부에 공기가 주입되도록 상기 가이드 부재로부터 분기되는 보조 가이드 부재와, 상기 보조 가이드 부재로 분기되는 공기의 양을 조절하는 유로 조절 부재를 더 포함하고,
    상기 이물 감지 부재는 상기 제1 챔버 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제1 더스트 센서와, 상기 제2 챔버 내부의 공기에 포함된 이물질의 양을 측정하는 제2 더스트 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양보다 많은 제1 상태인 경우 상기 제2 챔버 내부의 공기가 상기 제1 챔버 내부로 이동하도록 상기 보조 가이드 부재를 통해 상기 제2 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어하는 파이프 조관 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 챔버 부재의 내부에 주입되는 공기를 가열하는 가열 부재를 더 포함하는 파이프 조관 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 챔버 부재 내부의 공기 온도를 측정하는 온도 감지 부재를 더 포함하는 파이프 조관 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 용접부 주변의 내부 공기가 상기 성형부로 역류하는 것을 방지하는 분리용 격판 부재를 더 포함하는 파이프 조관 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 양이 상기 보조 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 양보다 더 많도록 상기 유로 조절 부재를 제어하는 파이프 조관 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 온도 감지 부재는 상기 가이드 부재를 통해 주입되는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 상기 챔버 부재 내부의 공기 온도를 측정하는 제2 온도 센서를 포함하는 파이프 조관 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 온도 센서는 상기 제1 챔버 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-1 단위 온도 센서와, 상기 제2 챔버 내부의 공기 온도를 측정하는 제2-2 단위 온도 센서를 포함하는 파이프 조관 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양보다 많은 제2 상태인 경우 상기 제2 챔버 내부의 공기가 상기 제1 챔버 내부로 이동하는 것을 방지하기 위해 상기 가이드 부재를 통해 상기 제1 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어하는 파이프 조관 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 챔버 내부의 이물질의 양이 상기 제1 챔버 내부의 이물질의 양보다 많고, 상기 제2 챔버 내부의 공기 온도가 상기 제1 챔버 내부의 공기 온도보다 높게 형성되는 제3 상태인 경우 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 온도 차이로 인한 차압을 산출하여 상기 가이드 부재를 통해 상기 제1 챔버로 주입되는 공기의 양이 증가하도록 제어하는 파이프 조관 장치.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 상기 성형부의 후단에 배치된 상기 파이프의 내부에 공기를 주입하는 파이프 조관 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 파이프의 내부에 삽입되어 상기 파이프의 용접 부분 내면을 가압하는 지그 부재를 더 포함하는 파이프 조관 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 지그 부재는 상기 파이프의 축 방향을 따라 연장 형성되는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 설치되어 상기 파이프의 용접 부분 내면을 일 방향으로 가압하는 가압 롤러와, 상기 지지 프레임에 설치되어 상기 파이프의 내면을 타 방향으로 가압하는 지지 롤러를 포함하는 파이프 조관 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 용접부는 상기 가압 롤러가 냉각되도록 상기 가압 롤러의 가압 부분에 냉각 유체를 분사하는 분사 부재를 더 포함하며,
    상기 분사 부재는 냉각 유체가 수용된 용기와, 상기 용기에 수용된 냉각 유체를 상기 가압 롤러의 가압 부분까지 안내하는 분사 튜브를 포함하는 파이프 조관 장치.
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