KR200241665Y1 - 기계식 핑거 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인텔리전트 피그(Intelligent PIG)에 있어서, 배관을 따라 이동하며 관 내부에 장애물의 유,무 및 배관의 손상 부위 예를 들어, 내부의 움푹 파인 곳이나 블록 튀어나온 곳의 위치/형태/크기, 그리고 배관의 뒤틀림 여부를 검사하므로서, 배관의 검사나 각종 배관 검사 등을 용이하게 하여 배관의 유지/보수를 위한 점검이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 함은 물론, 검사 비용의 절약과 인텔리전트 피그(Intelligent PIG) 장비에 사용된 기술과 유사한 기술을 필요로 하는 각종 정밀 장비를 자체 개발할 수 있는 기반을 제공토록 하는 기계식 핑거에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 원통체로 된 바디(10)와; 상기 바디(10)의 외원주면을 따라에 방사상으로 설치되는 지지브라켓트(12)에 설치되며, 타측의 자유단(20b)이 일측의 고정단(20a)을 지지브라켓트(12)와 연결하기 위한 축핀(14)을 기점으로 회동할 수 있게 설치되는 다수의 가이드링크(20)와; 상기 가이드링크(20)의 중앙부에 고정되어 가이드링크(20)가 케이블(32)에 의해 일방향으로 회전 인장력이 작용할 수 있도록 인장스프링(30)이 구비된 케이블(32)과; 표면에 다수의 구멍(41)이 천공되어 체결부재(42)를 통해 상기 가이드링크(20)에 선택적으로 조립되며, 선단에는 조립되는 롤러(50)가 배관(P)의 내주면과 접촉되는 보조가이드(40)와; 상기 가이드링크(20)가 지지되는 지지브라켓(12)에 장착되어 배관(P)의 내주면과 접촉으로 인해 변화되는 가이드링크(20)의 회전량을 감지토록 하는 센서(70)와; 체결부재(42)로 조립되는 보조가이드(40)와 가이드링크(20)에 설치되어 보조가이드(40)를 탄력지지하기 위한 판스프링(60)으로 이루어진다.

Description

기계식 핑거{Mechanical finger}

본 고안은 인텔리전트 피그(Intelligent PIG)에 있어서, 배관을 따라 이동하며 관 내부에 장애물의 유,무 및 배관의 손상 부위 예를 들어, 내부의 움푹 파인 곳이나 블록 튀어나온 곳의 위치/형태/크기, 그리고 배관의 뒤틀림 여부를 검사할 수 있도록 한 기계식 핑거에 관한 것이다.

최근 에너지 수요의 증가와 더불어 가스 수송관의 규모는 점점 증가하고, 기존에 설치된 가스 수송관이 노화됨에 따라 이들을 점검 해야할 필요성이 제기되고 있다. 또한, 국토는 제한된 반면 인구는 계속 증가하고 있어서 가스관을 설치할 수있는 영역이 점차적으로 제한되고 있는 실정이다.

이는 가스의 안전한 수송을 위한 다양한 기술을 요구하며, 이미 기술선진국에서 개발하여 사용하고 있는 인텔리전트 피그가 그 좋은 예가 되고 있다.

배관(pipeline) 인텔리전트 피그 시스템은 배관 내부에 삽입되어 내부를 흐르는 매체에 의하여 추진되는 장치로, 처음에는 매체의 흐름을 방해하는 퇴적물 등을 제거하기 위하여 개발되었다.

그러나, 오늘날에는 배관의 건설, 유지/보수, 그리고 해체하는 단계까지 배관을 운용하기 위한 거의 모든 단계에서 사용되고 있을 만큼 인텔리전트 피그의 활용범위가 매우 넓어지고 있으며, 이에 따라 배관을 이용하는 석유, 가스 등의 수송에 필수적인 요소가 되었다.

또한, 인텔리전트 피그는 배관 자체의 위치 변동, 손상부위 즉, 내부의 움푹 파인 곳이나 블록 튀어나온 곳, 파손된 곳 등의 위치/형태/크기, 그리고 배관의 뒤틀림 여부를 결정하기 위하여 사용되고 있는 것으로 가스 수송관을 검사하는데 필수적인 요소이지만 현재 국내에서는 이러한 기술을 보유하고 있지 못하기 때문에 가스 배관의 유지/보수를 위하여 이미 기술을 확보하고 있는 외국업체에 의존할 수 밖에 없는 상황이다.

그러나, 외국 업체에 의뢰하는 경우에는 부가 가치가 높은 인텔리전트 피그에 대한 기술 이전이 되지 못하여 지속적으로 많은 외화를 유출하는 결과를 초래하는 문제점을 안고 있다.

따라서, 에너지 사용량이 더욱 증가할 미래에는 가스 수송관의 규모도 점차적으로 증가하게 될 것이며 이에 따라 전체 가스 수송관을 점검하는데 요구되는 비용도 더욱 커질 것으로 사료되며 이러한 세계 배관 진단 시장은 몇몇 기술선진국에서만 독점하고 있는 상황이므로 인텔리전트 피그 시스템을 국내에서도 독자적으로 개발해야할 필요성이 본격적으로 대두되고 있는 실정이다.

이에 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 주된 목적으로는 인텔리전트 피그에 있어서, 배관의 유지/보수를 위한 점검이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 기계식 핑거를 제공함으로써, 가스배관의 검사나 각종 배관 검사 등이 용이하게 실시 가능하게 하여 경비의 절약과 인텔리전트 피그 장비에 사용된 기술과 유사한 기술을 필요로 하는 각종 정밀 장비를 자체 개발할 수 있는 기반을 제공하는데 있다.

그리고, 본 고안은 GIS에 필수적인 정밀항법 장비나 자동차, 선박, 항공기, 등에 사용되는 각종 항법시스템 등도 본 고안과 근본적으로 동일한 원리를 기반으로 한 기술이므로 이 분야에서 선진 기술의 확보를 기대할 수 있게 된다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 기계식 핑거의 구성을 나타낸 예시도.

도 2는 본 고안에 따른 기계식 핑거의 일측면도.

도 3는 본 고안의 일 요부만을 발췌 도시한 단면도.

도 4와 도 5는 본 고안의 작동관계를 나타낸 참고도.

도 6과 도 7은 본 고안의 기계식 핑거를 이용한 배관 측정결과를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 바디 12: 브라켓

14: 축핀 20: 가이드링크

20a: 고정단 20b: 자유단

30: 인장스프링 32: 케이블

40 : 보조가이드 50: 롤러

60: 판스프링 P : 배관

도 1은 본 고안에 따른 기계식 핑거의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 기계식 핑거의 일측면도이며, 도 3은 본 고안의 일요부만을 발췌 도시한 단면도를 도시한 것이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 원통체로 된 바디(10)의 외주면을 따라 방사상으로 설치되는 지지브라켓트(12)에 다수의 가이드링크(20)가 설치하고, 상기 가이드링크(20)의 고정단(20a)에는 바디(10)에 형성되는 지지브라켓(12)과 축핀(14)으로 연결하여 그 반대쪽 자유단(20b)이 상기 축핀(14)을 기점으로 회동할 수 있도록 하고, 그 중앙부에는 인장스프링(30)이 구비된 케이블(32)을 고정되게 연결하여 가이드링크(20)가 케이블(32)에 의해 일방향으로만 회동하려는 회전 인장력이 작용하도록 한다.

가이드링크(20)의 자유단(20b)에는 길이 조절이 가능하도록 일정한 간격으로 다수개의 구멍(41)이 천공되는 보조가이드(40)를 체결부재(42)로 고정하여 상기 구멍(41)에 결합되는 체결부재(42)에 의해 보조가이드(40)의 길이가 가변될 수 있도록 하고, 상기 보조가이드(40)의 선단에는 롤러(50)를 구비하여 상기 롤러(50)가 배관(P)의 내주면과 접촉하며 회전 운동하도록 한다.

그리고, 체결부재(42)로 조립되는 보조가이드(40)와 가이드링크(20)에는 밴드 형태로 된 판스프링(60)을 고정되게 조립하여 보조가이드(40)가 상기 판스프링(60)의 탄성을 보유하도록 한다.

상기 가이드링크(20)가 지지되는 지지브라켓(12)의 안쪽면에는 센서(70)가 장착되어 배관의 내주면과 접촉으로 인해 변화되는 가이드링크(20)의 회전량을 감지하도록 한다..

그리고, 본 고안에서는 보조센서로 속도계 및 위치기준점(position reference point), 그리고 배관의 용접부위 측정센서(weld detector) 등을 구비하며, 속도계는 인텔리전트 피그의 단위 시간당 이동거리의 측정치를 제공하고, 위치 기준점은 GPS 등을 이용하여 배관의 일정거리마다 기준위치를 정확하게 측정하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 첨부 도면 도 4 내지 도 7을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

배관(P)을 모두 시공한 후에는 배관 점검을 위해 도 4와 같이 그 내측으로 인텔리전트 피그의 일측단부를 밀어 넣는다. 이때, 바디(10)의 외주면을 따라 방사상으로 조립된 각각의 가이드링크(20) 및 보조가이드(40)는 인장스프링(30)과 연결된 케이블(32)에 의한 인장력이 작용하고 있어 배관의 내측으로 끼워질 때는 이들이 일시적으로 오무러든 다음 다시 바깥쪽으로 외향되게 벌어지게 되며, 보조가이드(40)에 부설된 롤러(50)는 배관(P)의 내주면과 긴밀하게 접촉하게 되어 배관의 진원도를 검사하게 된다.

이 상태에서 바디가 배관(P)의 내주면을 따라 이동하게 되면 보조가이드(40)에 부설된 롤러(50)는 배관 내주면과 접촉하는 각각의 롤러(50)가 배관(P)의 상태를 점검하게 된다.

만약, 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이 인텔리전트 피그가 이동하는 중간에 요철면이나 크랙 등이 있으면, 그 해당 위치를 통과하게 되는 롤러는 요철이나 크랙 모양을 따라 상, 하로 이동하게 된다.

이에 대한 움직임을 센서(70)는 롤러(50)의 진폭에 의한 가이드링크(20)의 회전량을 감지하게 되고, 감지된 데이터의 값이 미약하기 때문에 이를 증폭한다.

증폭된 데이터 중에서 아주 미약한 데이터는 배관 내부의 미세 돌기로 인한 데이터이거나 손상 정도가 아주 미약한 것이므로 로우패스 필터(lowpass filter)를 이용하여 미약한 데이터를 제거하고, 일정 크기 이상의 값을 갖는 데이터를 전송한다.

이와 같은 방법을 통해 전송된 데이터는 인텔리전트 피그의 진행속도와 비교 연산하게 되면 배관내의 요철의 위치나 변형, 손상정도를 쉽게 파악할 수 있어 유지 보수 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 배관의 내부를 점검 및 검사하도록 된 인텔리전트 피그에 있어서, 원통형의 바디 외주면에 방사상으로 활착되는 구조로 된 다수의 가이드링크를 설치하여 상기 가이드링크에 연결되는 롤러가 배관 내부주면을 따라 이동하는 진폭에 의한 가이드링크의 변화량을 측정하도록 구성됨으로써 내부의 상태를 보다 정도 높게 파악할 수 있어 배관의 유지/보수를 위한 점검이 보다 효율적으로 이루어질 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 원통체로 된 바디(10)와; 상기 바디(10)의 외원주면을 따라에 방사상으로 설치되는 지지브라켓트(12)에 설치되며, 타측의 자유단(20b)이 일측의 고정단(20a)을 지지브라켓트(12)와 연결하기 위한 축핀(14)을 기점으로 회동할 수 있게 설치되는 다수의 가이드링크(20)와; 상기 가이드링크(20)의 중앙부에 고정되어 가이드링크(20)가 케이블(32)에 의해 일방향으로 회전 인장력이 작용할 수 있도록 인장스프링(30)이 구비된 케이블(32)과; 표면에 구멍(41)이 천공되어 체결부재(42)를 통해 상기 가이드링크(20)에 선택적으로 조립되며, 선단에는 조립되는 롤러(50)가 배관(P)의 내주면과 접촉되는 보조가이드(40)와; 상기 가이드링크(20)가 지지되는 지지브라켓(12)에 장착되어 배관(P)의 내주면과 접촉으로 인해 변화되는 가이드링크(20)의 회전량을 감지토록 하는 센서(70);로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계식 핑거.
2. 제 1항에 있어서, 체결부재(42)로 조립되는 보조가이드(40)와 가이드링크(20)에는 보조가이드(40)를 탄력지지하기 위한 판스프링(60)이 설치된 것을 특징으로 하는 기계식 핑거.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보조가이드(40)에는 길이 조절이 가능하도록 일정한 간격으로 다수 개의 구멍(41)이 설치되는 것을 특징으로 하는 기계식 핑거.