KR20050016870A - 파이프라인 연결기구 - Google Patents

Abstract

테이퍼형 단부를 가지는 적어도 하나의 안내핀을 구비한 접속부와 적어도 하나의 상응하게 형성된 수용홈을 가지는 피접속부를 구비하여 파이프라인 단부에 각각 장착된 상기 접속부와 피접속부가 파이프라인의 단부들이 연결되도록 정렬 효과와 함께 같이 연결될 수 있는 파이프라인 정렬 연결기구가 개시된다. 이 연결기구는, 조임 및 장시간 안정되게 고정하는 수단 및 필요시 신속 분리수단을 구비하며 적어도 한 쌍의 안내핀과 수용홈의 길이방향 축에 평행하게 위치되는 적어도 하나의 볼트, 및, 같이 연결된 채로 파이프라인의 단부들을 밀봉하도록 배치되며, 상기 접속부와 피접속부의 대향 씰링면을 밀봉하기 위한 단일, 이중 혹은 다중의 배리어 형태의 씰을 구비함을 특징으로 한다.

Description

파이프라인 연결기구{Device for connecting pipelines}

본 발명은 파이프라인 연결기구에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은단부들이 연결하기 전에 서로 움직일 수 있어서 정렬되지 않는 파이프라인들을 정렬하고 연결하기 위한 기구에 관한 것이다. 이 기구는 파이프라인들을 반복해서 연결하거나 또는 분리시키는 데 사용될 수 있다.

파이프라인들을 연결하고 분리시키기 위한 기구는, 예컨대 제조 플랫폼 혹은 저장설비로부터 운반 용기로 유체를 운반하기 위한 파이프라인들에 효과적으로 설치될 수 있다. 예컨대, 용기의 흔들림이 과도하게 크거나 혹은 회전이 너무 커서 건강과 환경 및 비용상 위험이 존재하는 안전상 이유 혹은 파이프라인에서의 연결가능하고/분리가능한 커플링을 구비함으로써 초래되는 기능상의 이점에 기인하여 이러한 설비는 바람직하다.

파이프라인 연결기구는 파이프라인의 단부들 사이에 반경 방향 혹은 축방향의 운동의 회전 형태로 비교적 큰 이동이 존재하는 경우에도 효과적으로 연결하고 분리할 수 있다. 어떠한 경우에는 파이프라인 연결기구가 신속히 분리될 수 있는 것은 안전상 아주 중요하다. 수동으로 작동시킴이 없이 원격 제어에 의해 연결과 분리가 이루어질 수 있는 것은 또한 아주 효과적일 수 있다.

파이프라인 연결기구들은 여러 가지가 있다. 그러나, 종래 알려진 기구들에서는 여러가지 문제점들이 내재한다. 이러한 문제점들의 예는 아래와 같다:

* 연결된 파이프라인에 대한 사전의 조임이라거나 모멘트를 강화하는 충분한 조절이 이루어지지 않는 일이 빈번하다.

* 많은 경우, 마모 및 파손 혹은 다른 방해기구에 의해 시간이 지나면서 모멘트를 강화한 것에 변화가 발생하여 누설을 초래하고 사람 및 환경에 위험을 초래하며, 가치를 손상시킨다.

* 많은 경우 볼트의 조임용 도구가 연결기구에 계속 일체화될 수는 없어서 전체 연결 작동의 일부에서 수동으로 작업하는 일이 발생한다. 이는 또한 연결 및 분리 작업 시간에 영향을 미친다.

* 많은 경우 일정한 연결의 경우 특히 안전상의 이유로 절대적으로 필요할 수 있는 신속한 분리의 가능성이 없다.

* 여러 커플링에서 파이프라인의 압력과 외부 환경 사이의 씰링을 위해 하나의 배리어(barrier)만을 구비한다.

* 씰링부분에 두개의 배리어를 구비하는 연결기구에서 전체로서의 연결을 압력시험하는 것이 규칙상 가능하여야 하나 양 배리어들이 견고한지를 확실하게 검사할 수는 없다.

* 일정한 연결기구는 파이프라인 단부들 사이에서 수용될 수 있는 상대적인 이동에 대해 아주 민감하여, 일체로 연결하기에 앞서 허용되어야 하는 좁은 여유 부분만을 발생한다.

따라서, 상기 설명한 문제점들과 관련하여 개선된 특성을 가지는 파이프라인 연결기구가 필요하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 연결기구의 연결하기 전의 단면을 도시한 도면이며;

도 2는 일체로 연결된 연결기구를 도시한 도면이며;

도 3은 하부 플랜지 아래 위치로 하강된 볼트를 도시한 도면이며;

도 4는 유압에 의해 인장된 고정가능한 위치로 회전된 볼트를 도시한 도면이며;

도 5는 기계적으로 고정된 조임을 도시한 도면이며;

도 6은 신속 분리 작동을 도시한 도면이며;

도 7은 다른 신속 분리기를 도시한 도면이며;

도 8은 하부 및 상부를 연결하기 위한 본 발명에 따른 연결기구의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

상기 설명한 여러 문제점들을 해결하기 위한 본 발명에서는, 테이퍼형 단부(tapered end)를 가지는 적어도 하나의 안내핀을 구비한 접속부(male part)와 적어도 하나의 상응하게 형성된 수용홈을 가지는 피접속부(female part)를 구비하여 파이프라인 단부에 각각 장착된 상기 접속부와 피접속부가 파이프라인의 단부들이 연결되도록 정렬 효과와 함께 같이 연결될 수 있는 파이프라인 정렬 연결기구에 있어서;

장력 조정 및 장시간 안정되게 고정하는 수단 및 필요시 신속 분리수단을 구비하며 적어도 한 쌍의 안내핀과 수용홈의 길이방향 축에 평행하게 위치되는 적어도 하나의 볼트, 및

같이 연결된 채로 파이프라인의 단부들을 밀봉하도록 배치되며, 상기 접속부와 피접속부의 대향 씰링면을 밀봉하기 위한 단일, 이중 혹은 다중의 배리어(barrier) 형태의 씰링(sealing)을 구비함을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구가 제공된다.

파이프라인의 단부들을 연결하면 유체를 운반하기 위한 구멍과 같이 파이프라인 단부의 연장부가 연결된다. "씰링이 파이프라인의 단부를 밀봉한다"라는 의미는 연결기구를 관통하여 유체를 운반하기 위한 구멍도 씰링이 밀봉함을 의미한다. 연결기구의 접속부와 피접속부는 각각의 파이프라인 단부들에 플랜지를 구비한 연장부로서 구비됨이 바람직하나, 이 연결기구 내측에 단부들이 고정되도록 연결기구를 구성할 수도 있다.

본 발명에 따른 연결기구는 두 쌍의 안내핀과 수용홈들을 구비하며, 각각의 쌍의 안내핀과 수용홈의 중심축에 나사가 형성된 볼트를 구비함이 가장 바람직하다. 이러한 실시예가 대부분의 파이프 크기에서 선호된다.

본 발명에 따른 연결기구는 특히 커다란 파이프 크기인 경우, 각각의 쌍의 안내핀과 수용홈의 중심축에 나사가 형성된 볼트를 구비하는 네 쌍 이상의 안내핀들과 수용홈들을 구비함이 바람직하다. 파이프 크기가 증가하면 각각의 쌍의 안내핀과 수용홈에 대해 하나의 볼트를 구비하는 여러 쌍의 안내핀들과 수용홈들을 구비함이 더욱 효과적이다.

본 발명에 따른 소형 파이프용 연결기구는 파이프라인과 한 쌍의 안내핀 및 수용홈 사이에 나사 형성 볼트 혹은 아이들 소켓을 구비하는 한 쌍의 안내핀과 수용홈을 구비함이 바람직하다.

또한, 볼트의 조임을 조정하고 들어올리는 수단은 각각의 볼트에 대해 하나의 수단을 구비한 유압형임이 바람직하다.

본 발명의 연결기구는 안내핀과 수용홈이 회전에 대해 실질적으로 정렬되도록 하나의 파이프라인 축 둘레로 접속부 혹은 피접속부를 약간 회전시키는 수단을 구비함이 바람직하다.

본 발명의 연결기구는 최내측 씰링과 파이프라인 사이의 유압 설비에 연결된 배리어 형태의 씰링을 포함한 씰링들 사이의 각각의 공간에 구비되는 니플과 홈 형태의 씰링의 압력시험 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

피접속부는 중심축으로부터 반경방향 외측으로 유체운반용 구멍과, 구멍 둘레에 대칭으로 형성된 허브와, 접속부의 안내핀에 대응하도록 형성된 수용홈과, 안내 에지 및 외측 스커트를 구비하여 상기 허브와 수용홈 및 안내 에지는 피접속부와 접속부를 결합시 정렬 효과를 발생한다. 이와 같이, 연결될 측면에 대해 접속부와 피접속부는 상응하는 형상의 홈들에 합치되는 테이퍼형 안내핀, 안내 에지, 허브로 형성되므로 접속부와 피접속부가 같이 연결됨에 따라 정렬이 이루어진다.

본 발명에 따른 연결기구에서는 예컨대 고정 너트와 같은 수단에 의한 기계적 고정에 이어서 볼트를 유압으로 조임이 바람직하다. 본 발명의 연결기구에서는 상당한 수축력을 사용할 수 있는 데, 이로써 대형의 가스켓 직경과 표준 플랜지 커플링 및 예컨대 2개 이상의 배리어와 같은 가스켓 시스템에서의 여러개의 씰 배리어(seal barrier)를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 연결기구에서 볼트의 조임 혹은 보강 도구는 각각의 볼트에 대해 하나의 도구를 영구 부착하여 보강 토크를 양호하게 제어하여 완전히 원격으로 연결시킬 수 있다. 바람직하게는, 매우 엄격한 최대 허용가능한 분리시간이 충족될 수 있도록 유압으로 작동가능한 신속 분리기가 구비된다.

본 발명에 따른 파이프라인 연결기구는 두개의 파이프라인 단부들과 연결기구의 두 본체들 사이의 회전 및 반경방향과 각 운동 형태의 비교적 커다란 상대 운동을 수용할 수 있다. 따라서, 연결기구의 두 본체들이 연결 작업중에 서로 근접하면 두 본체들과 파이프라인의 단부들은 접속부와 피접속부가 연결됨에 따라 정렬되므로 일체로 연결하기 전의 파이프라인 단부들 사이의 최대 허용 어긋남은 비교적 크다. 본 발명에 따르면 연결기구의 어느 부분에 과부하를 미침이 없이 상기 정렬이 이루어지는 데, 이는 연결기구의 형상과 크기의 조합을 통하여 달성된다.

파이프라인 단부 위에 각각 장착된 연결기구의 접속부와 피접속부는 연결기구와 결합 이전에 다른 설비에 의해 일정 정도로 결합되어야 한다.

도 1을 참조하면, 두개의 안내핀(6, 2)과 두개의 수용홈들(1, 8, 7)을 구비한 본 발명에 따른 연결기구가 도시되어 있다. 이 연결기구는 피접속부(female part)(9)와 접속부(male part)(10)의 두개의 주요 부품들로 이루어진다. 피접속부(9)에는 접속부(10)에 위치된 볼트용 조임도구(4, 5)로 연장하는 볼트(3)용 구멍이 형성된다. 볼트들은 볼트 보강용 조임 도구들(4, 5)의 부품인 볼트 리프터에 의해 상하로 이동될 수 있는 데, 이 볼트 리프터는 이를 포함하여 볼트와 임의적인 신속 분리기(12)도 회전시키는 회전 모터에 의해 회전된다. 이 위치에서 볼트(3)는 안내핀에 일체화된 반경방향의 가이드(6)에 수용된다. 볼트에는 나사가 형성되거나 더욱 간단하게는 아이들(swan) 소켓이나 후크(다음 도면들에서 도시되는)가 제공될 수 있다. 상응하게 하부 주요 부인 피접속부(9)에는 나사 혹은 대응하는 홈이 형성된 구멍이 형성된다.

피접속부(9)의 안내 에지(8)는 두개 이상의 톱니를 구비한 톱니 형상의 외형을 구비한다. 상응하게, 이 연결기구의 상부에는 안내핀 위에 연결기구의 피접속부에 장착된 안내 에지(8)에 상응하는 반경방향의 핀 혹은 톱니일 수 있는 방향 가이드(2)가 위치된다. 안내 에지(8)는 두개의 주요 부품들의 상대적인 회전 방향을 완전히 수동으로 제어하도록 유체 접속시키기 위해 정삼각형(A-A 단면으로 도시된) 형상 혹은 초기 회전을 위해 모터가 사용되는 톱니를 구비하도록 형성될 수 있으며, 이후에 안내 에지는 회전을 미세 조정하도록 계속하여 작용한다. 회전 기구의 목적은 이 연결기구의 상부 부품의 볼트가 접속부에 도시된 바와 같이, 연결기구의 하부 구멍, 즉 피접속부의 구멍들에 본질적으로 정렬되는 것을 보장하는 것이다. 유체 접속의 중심 둘레에 가이드(6)에 대해 반경방향으로 제어하는 상부 및 하부 안내 에지를 가진다. 상부 및 하부 안내 에지는 함께 허브(1)에 대해 반경방향의 가이드(6)를 정렬시킨다. 상기 허브는 특수한 형상의 허브 혹은 플랜지에 상응한다. 상응하는 정렬 효과는 허브(1) 위의 단지 하나의 반경방향 안내 에지와 조합하여 상부 플랜지와 외측 스커트(7) 사이의 축방향 접촉에 의해 달성된다.

조임 도구의 하부(4)는 상부 플랜지 위의 접속부에 위치된다. 이 도구는 제 위치에 설치시 볼트 보강 혹은 조임용 유압 부품으로 구성된다. 또한, 고정 너트 혹은 고정기구가 구비되어 장력을 이완함이 없이 유압 부품은 분리되거나 이완될 수 있다. 이러한 도구는 플랜지의 조임을 위한 것으로 산업적으로 사용가능하다.

볼트의 조임 도구의 상부(5)의 위측에는 매우 신속한 분리가 필요한 시스템에서 사용될 수 있는 신속 분리기(12)가 설치된다. 추가적인 도면들에 따르면, 이 신속 분리기는 볼트 연장부의 중심에 위치된 실린더에 의해 유압으로 작동된다. 신속 분리기는 볼트로 하여금 순간적으로 초기 조임을 해제시키고 연결기구의 하부 주요 부품과의 결합을 분리시킨다. 이와 같이, 볼트들은 신속 분리기에 고정되거나 현가된다.

가스켓들(11)은 연결기구의 주요 부품들이 완전히 결합된 때, 접속부의 상부 플랜지(10)와 피접속부의 허브(1) 사이에 씰링을 제공한다. 가스켓들(11)은 축방향 및 반경방향 양측으로 배치될 수 있다.

도 2에서는 본 발명에 따른 연결기구가 함께 결합된 것이 일부 단면으로 도시된다.

도 3에서는 볼트들이 피접속부의 하부 플랜지(9) 아래 위치로 하강된 것을 도시하고 하부 플랜지 아래에서 볼트들이 비고정 위치에서 단면으로 도시된다.

도 4에서는 볼트들이 고정 위치로 회전되어 접속부의 상부 플랜지(10)에 대해 피스톤을 볼트 조임도구의 하부(4) 위에 조이는 것이 도시된다.

도 5에서는 조임도구가 유압으로 이완된 고정 너트에 의해 기계적으로 고정된 것이 도시된다.

도 6에서는 작동된 신속 분리기(12)가 도시되고, 한편 도 7에는 다른 신속 분리기(12)가 도시된다.

도 8에서는 파이프라인의 두 주요 부품들 및 양 단부들의 연결을 제어하는 본 발명에 따른 또 다른 연결기구가 도시된다. 도시된 실시예는 반경방향 및 축방향의 정렬을 제공하는 두개의 반경방향 홈들을 허브(1) 위에 구비하는 것을 도시한다.

따라서, 본 발명에 따른 파이프라인 연결기구에 의하면, 파이프라인의 단부들 사이에 반경 방향 혹은 축방향의 운동의 회전 형태로 비교적 큰 이동이 존재하는 경우에도 효과적으로 연결하고 분리할 수 있으며, 일정한 경우에 파이프라인 연결기구가 신속히 분리될 수 있어서 안전상 아주 효과적이며, 수동으로 작동시킴이 없이 원격 제어에 의해 연결과 분리가 이루어질 수 있어서 효과적이다.

Claims (9)

1. 테이퍼형 단부를 가지는 적어도 하나의 안내핀을 구비한 접속부와 적어도 하나의 상응하게 형성된 수용홈을 가지는 피접속부를 구비하여 파이프라인 단부에 각각 장착된 상기 접속부와 피접속부가 파이프라인의 단부들이 연결되도록 정렬 효과와 함께 같이 연결될 수 있는 파이프라인 정렬 연결기구에 있어서,

   조임 및 장시간 안정되게 고정하는 수단 및 필요시 신속 분리수단을 구비하며 적어도 한 쌍의 안내핀과 수용홈의 길이방향 축에 평행하게 위치하는 적어도 하나의 볼트, 및

   같이 연결된 채로 파이프라인의 단부들을 밀봉하도록 배치되며, 상기 접속부와 피접속부의 대향 씰링면을 밀봉하기 위한 단일, 이중 혹은 다중의 배리어 형태의 씰링을 구비함을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
2. 제 1항에 있어서, 두 쌍의 안내핀들과 수용홈들을 구비하고 각각의 쌍의 안내핀과 수용홈의 중심에는 나사가 형성된 볼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
3. 제 1항에 있어서, 네 쌍의 안내핀들과 수용홈들을 구비하고 각각의 쌍의 안내핀과 수용홈의 중심에는 나사가 형성된 볼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
4. 제 1항에 있어서, 한 쌍의 안내핀들과 수용홈들을 구비하고 파이프라인과 하나의 쌍의 안내핀과 수용홈 사이에는 나사가 형성된 볼트 혹은 아이들 소켓을 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
5. 상기 항들중 어느 한 항에 있어서, 볼트들을 조절하여 조이는 수단들은 각각의 볼트에 대해 하나의 수단이 설치되는 유압형인 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
6. 제 5항에 있어서, 볼트들을 조절하여 조이는 수단들은 볼트들을 들어올리고 하강시키기 위해 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
7. 제 1항에 있어서, 안내핀들과 수용홈들이 실질적으로 회전에 대해 정렬될 수 있도록 접속부 혹은 피접속부의 하나의 파이프라인축을 약간 회전시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
8. 제 1항에 있어서, 최내측 씰들과 파이프라인 사이의 유압설비에 연결된 배리어 씰들을 포함한 씰들 사이의 각각의 공간에 구비되는 니플과 홈 형태의 씰들의 압력시험 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.
9. 제 1항에 있어서, 피접속부는 중심축으로부터 반경방향 외측으로 유체운반용 구멍과, 구멍 둘레에 대칭으로 형성된 허브와, 접속부의 안내핀에 대응하도록 형성된 수용홈과, 안내 에지 및 외측 스커트를 구비하여 상기 허브와 수용홈 및 안내 에지는 피접속부와 접속부를 결합시 정렬 효과를 발생하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 연결기구.