KR20150059164A - 금속 파이프 가열 압착 이음 장치 - Google Patents

Abstract

금속 파이프의 이음시 기존 용접 이음보다 공기면에서 빠르며 원가 면에서 경제적인 금속 파이프 가열 압착 이음 장치가 개시된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 금속 파이프 가열 압착 이음 장치는, 파이프 내부를 통한 열 손실 방지와, 가열 압착되는 부분이 상기 파이프 내부로 변형되는 것을 방지하는 가이드링부와, 가이드링부를 지지하고 착탈을 유도하는 내부 프레임부와, 내부 프레임부 신축을 유도하는 스핀들부와, 파이프의 양단 밀착면을 가열하는 버너부와, 산소 및 아세틸렌 혼합가스를 공급하는 혼합가스 공급부와, 파이프를 가열 압착시 압착력을 전달하는 외부 프레임부와, 압착 이음에 소요되는 압축력을 상기 파이프에 전달 하는 클램프부와, 소요의 압축력을 발생하는 유압 실린더부와 유압을 공급하는 유압공급부와 버너부를 외부 프레임부에 설치하는 버너 연결부를 포함할 수 있다.

Description

금속 파이프 가열 압착 이음 장치{Metal pipe connecting equipment by using heating and pressing}

본 발명은 금속 파이프 가열 압착 이음 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이음이 필요한 두 본의 금속 파이프에 대해, 일단의 파이프 이음부 내부에 단열재 성분의 가이드 링을 설치한 뒤, 타단의 파이프로 일단을 밀착하고, 양단 밀착면 외면을 버너를 이용하여 가열시, 파이프 내외부가 열 손실이 없이 가열되면서, 양단 밀착면 주변의 원자가 활성화되어, 반 고체로 변환된 상태에서, 양단 밀착면에 압축력을 가해 두 본의 금속 파이프를 압착 이음 연결함과 동시에, 파이프 내부로 압착 변형을 방지함으로써 파이프 내부의 직경을 그대로 유지하는 금속 파이프 가열 압착 이음 장치에 관한 것이다.

두 금속 파이프의 이음으로 널리 이용되는 방법으로는 도 1 상단에 있는 '배경기술 1 - 용접이음' 방법이 있다. 용접이음은 파이프와 용접봉과의 사이에 전위차를 통한 아크 발생과, 이 아크가 외부 공기에 노출이 안 되도록 보호를 하면서, 파이프 모재 일부와 용접봉을 녹여 융착을 시키는 방법이다. 이때 아크를 보호하는 방법에 따라 SMAW(Shielded Metal Arc Welding), GTAW(Gas Tungsten Arc Welding), SAW(Submerged Arc Welding), GMAW(Gas Metal Arc Welding), FCAW(Flux Cored Arc Welding) 등으로 나눌 수 있다. 이러한 다양한 용접 방법이 있으나, 용접봉을 녹인 후 두 금속 파이프 사이를 조금씩 채워 넣는 원리는 같아, 파이프의 직경과 두께가 커지는 경우 두 금속 파이프 용접 이음에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 발생 된다.

도 1의 하단은 '배경기술 2 - 철근 가스 가열 이음' 방법이다. 이 방법의 경우 철근의 외부 둘레를 가열하여 반 고체 상태로 만들면서 압착방식으로 이음을 완료한다. 그러나 금속 파이프 이음에, 철근 이음에서와 같은 가스 가열 이음 방법을 적용할 경우, 외부에서 가스 불꽃으로 파이프를 가열시, 파이프 구조상 파이프 내부로 열손실 발생하여 이음부의 결함이 발생하고 파이프 압착시 압착 부분의 변형으로 파이프 내경이 작아지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 파이프의 이음 속도를 용접이음보다 빠르게 하는 것과, 이때 이음 부분의 균일한 품질의 확보와 압착 이음 후 파이프 내경이 작아지지 않도록 하는 게 과제이다.

이러한 과제의 해결은, 이음의 속도를 빠르게 하기 위해서는 두 파이프의 밀착 부분을 전체적으로 동시에 가열하여 시간을 단축하는 게 필요하며, 이음부의 균일한 품질 확보를 위해서는 파이프 외부를 혼합 가스 불꽃으로 가열시 파이프 내부로 열손실 방지가 필요하며, 파이프를 배관 목적으로 사용하기 위해서 파이프 압착 연결부의 내부 직경에 변화가 없이 유지되면서 금속 파이프 간 이음을 완성 시키는 금속 파이프 가열 압착 이음 장치를 통해서 가능할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 금속 파이프 가열 압착 이음 장치는, 가열 압착 이음 될 부분이 금속 재질 파이프(1)의 중심축에 직각으로 서로 대향하고 있고,

상기 파이프 내면에 설치되고, 착탈이 가능하며, 단열재료의 성분으로 구성되어, 상기 파이프의 양단 밀착면 가열시 상기 파이프 내부를 통한 열 손실 방지와 상기 파이프의 양단 밀착면 압착시, 압착되는 부분이 상기 파이프 내부로 변형되는 것을 방지하는 가이드링부(2)와, 다수의 강재 바로 형성되고, 일단은 상기 가이드링부에 연결되어, 상기 가이드링부를 지지하며, 상기 가이드링부의 착탈을 유도하는 내부 프레임부(3)와, 상기 내부 프레임에 설치되어, 상기 내부 프레임을 가동시켜 상기 가이드링 부의 착탈을 유도하는 스핀들부(4)와, 상기 파이프의 양단 밀착면 바깥 둘레에 떨어져 설치되고, 상기 파이프의 중심부로 방사형의 다수의 화구가 구성되어, 상기 화구로 혼합 가스 불꽃을 만들어, 상기 파이프의 양단 밀착면을 가열하는 버너부(5)와, 상기 버너부와 연결되어 산소 및 아세틸렌 혼합가스를 공급하는 혼합가스 공급부(6)와, 한 개 이상의 강재로 구성되고, 상기 파이프의 외부에서 중심축과 평행하게 설치되어, 상기 버너부 설치시 지지대 기능을 하며, 상기 파이프의 양단 밀착면을 가열 압착시 압착력을 전달하는 외부 프레임부(7)와, 두 본의 상기 파이프의 외면 둘레에 각각 설치되어, 상기 외부 프레임부와 연결되며, 압착 이음에 소요되는 압축력을 상기 파이프에 전달 하는 클램프부(8)와, 한 개 이상으로 구성되어, 상기 버너부가 상기 밀착 이음면과 주변을 가열시, 상기 파이프가 압착 이음이 되도록, 소요의 압축력을 발생하는 유압 실린더부(9)와 상기 유압 실린더부와 연결되어, 상기 유압 실린더부에 유압을 공급하는 유압공급부(10)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 버너부를 상기 외부 프레임부에 설치되도록 하는 버너 연결부(11)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 금속 파이프 가열 압착 이음 장치의 경우, 두 파이프의 이음시, 파이프 양단 밀착면과 주변 둘레를 전체적으로 동시에 가열하기 때문에, 국부적인 융착을 하는 용접이음 보다 이음 속도가 빠르고, 접합시 용접봉이 필요 없다.

또한, 파이프 양단 밀착면 외면 가열시, 파이프 내부로 열 손실이 방지되어, 양단 밀착면 재료 속의 금속 원자가 고르게 활성화 되어 이음부 품질이 확보되고, 두 파이프의 압착시 파이프 내부로 변형이 방지되어 파이프 내부 직경의 크기가 작아지지 않고 그대로 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 장점을 활용하면, 그간 용접이음 방법을 사용하여 파이프 연결 공사를 실시하고 있는 플랜트 설비공사, 가스배관 설치, 오일배관 설치 뿐만 아니라, 건축 및 토목공사에 사용되는 강관 말뚝, PHC 말뚝의 이음 공사에 있어, 공기 및 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 배경기술 1, 배경기술 2이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드링 부, 내부 프레임부, 클램프 부 배치 사시도.
도 3은 도 2의 측면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드링 부의 밀착 설치 사시도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 버너부 설치 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 외부 프레임부 설치 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 이음부 가열 사시도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가열 압착 이음 상세도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 금속 파이프 가열 압착 이음 장치를 상세하게 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 배경 기술이 되는 자료이다. 도 1의 상단 사진은 본 발명의 배경기술 1로 금속 파이프 이음에 가장 널리 사용되는 용접 이음 방법이다. 용접 이음 방법은 가장 경제적이고, 현장에서 적용성이 높으나, 국부적으로 용접봉을 계속 녹여 파이프 사이의 간격을 채워야 하기 때문에 시간이 오래 걸리고, 용접봉을 계속 소모하는 단점이 있다. 도 1의 하단 사진은 본 발명의 배경기술 2로 철근을 가스 가열하여 압접을 하는 예이다. 양쪽 철근의 맞댄 이음부를 가열하면 철근 속의 원자가 활성화되고 전자가 방출되는데, 이를 일정한 압력으로 압착을 하면 양단 철근 속의 원자들 끼리 전자를 공유하고 원자들간 거리가 가까워져 철근의 접합이 이루워진다. 그러나 금속 파이프 이음 방법으로 이 방법을 사용시에는 이음 시간 절약, 용접봉 미사용의 장점이 있으나, 완벽한 품질 확보를 위해서는 파이프 내부로 열손실의 방지와 압접시 내부로 변형의 방지라는 과제를 해결하는 게 본 발명의 목적이다.

도 2는 본 발명 장치 실시 예 중에서, 일단의 파이프에 배치된 가이드링부(2), 내부 프레임부(3), 스핀들부(4), 클램프부(8)을 나타낸다. 가이드링부(2)는 상기 파이프(1) 내면에 설치된다. 내부 프레임부(3)의 지지를 받고, 스핀들 부(4)의 움직임에 의해 내부 프레임부(3)이 작동한다. 내부 프레임부의 작동에 의해 가이드링부(2)가 파이프 내부에서 착탈 가동한다. 가이드 링부(2)는 단열재료의 성분으로 구성되어, 파이프의 양단 밀착면이 버너부(5)로 가열되는 동안 파이프(1) 내부를 통한 열 손실 방지한다. 그리고 파이프(1) 양단 밀착면에 설치된 가이드 링부(2)는 양단의 금속 파이프 가열 압착 이음시, 이음 부분이 내부로 변형되는 것을 방지하여 파이프의 내경이 작아지는 것을 방지한다. 내부 프레임부(3)는, 다수의 강재 바로 형성되고, 일단은 가이드링부(2)에 연결되어, 가이드링부를 지지하며, 스핀들부(4) 작동에 의해 길이가 신축되어 가이드링부(2)를 착탈 가동한다. 스핀들부(4)는, 내부 프레임부(3)에 설치되어, 내부 프레임부(3)를 가동시켜 상기 가이드링 부의 착탈을 유도한다. 클램프부(8)는 파이프의 양단 밀착면과 일정 간격으로 각각의 외면 둘레에 설치되고, 상기 외부 프레임부와 연결되어, 압착 이음에 소요되는 압축력을 상기 파이프에 전달한다.

도 3은 도 2의 측면도를 나타내며 가이드링부(2)가 파이프(1) 내면에 밀착 설치되기 전의 모습을 나타낸다.

도 4는 본 발명 장치 실시 예 중에서, 가이드링부(2)가 스핀들부(4)의 작동에 의해 내부프레임부(3)를 가동시켜, 가이드링부(2)를 파이프(1) 일단의 내면에 밀착되게 하는 모습을 나타낸다.

도 5는 도 4의 측면도를 나타내며 가이드링부(2)가 파이프(1) 일단의 내면에 밀착된 예이다.

도 6은 본 발명 장치의 실시 예 중에서, 버너부(5)가 일단의 파이프(1)에 설치된 모습을 나타낸다. 버너부(5)는, 파이프(1)의 양단 밀착면 바깥 둘레에 간격을 두고 설치되고, 파이프의 중심부를 향해 방사형태의 다수의 화구로 구성되어, 이를 통해 혼합 가스 불꽃을 만들어, 파이프(1)의 양단 밀착면을 가열한다.

도 7은 본 발명 장치의 실시 예 중에서, 외부 프레임부(7), 유압 실린더부(9), 버너연결부(11)가 파이프 양단이 밀착된 상태에서 함께 설치된 모습을 나타낸다. 외부 프레임부(7)는 한 개 이상의 강재로 구성되고, 파이프(1)의 외부에서 중심축과 평행하게 설치되어, 버너부(5) 설치시 지지대 기능을 하며, 파이프(1)의 양단 밀착면을 가열 압착시 압축력을 전달한다. 유압 실린더부(9)는 한 개 이상으로 구성되어, 버너부(5)가 파이프 양단 밀착면을 가열시, 양단 밀착면이 압착 이음이 되도록, 소요의 압축력을 발생한다. 버너연결부(11)는 버너부가 외부 프레임부에 설치되도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예 중에서, 혼합 가스 공급부(6)에서 버너부(5)에 혼합가스를 공급하여 버너부의 화구를 통해 가스 불꽃을 생성하여 파이프 양단 밀착면을 가열하고, 유압 공급부(10)에서 유압 실린더부(9)에 파이프 압착에 필요한 압축력을 제공한다. 혼합 가스 공급부(6)는 산소 및 아세틸렌 혼합가스를 공급한다. 유압 공급부(10)는 유압 실린더부에 유압을 공급한다.

도 9는 본 발명의 실시 예 중에서, 금속 파이프의 양단 밀착면이 버너부(5)의 가스 불꽃으로 가열이 되며, 이와 동시에 유압 실린더부(9)에 의해 압착되어 이음이 형성되는 모습을 나타낸다. 파이프 내부에 밀착 설치된 가이드링(2)부에 의해 파이프 내부로 열 손실이 없이 균일하게 가열이 되고, 파이프 양단 밀착면에 압착이음이 형성되는 경우 압착부분이 내부로 변형되는 것을 방지하는 모습을 나타낸다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구 범위에 의해서 나타내어지며, 특허 청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 파이프
2 : 가이드링부
3 : 내부 프레임부
4 : 스핀들부
5 : 버너부
6 : 혼합 가스 공급부
7 : 외부 프레임부
8 : 클램프부
9 : 유압 실린더부
10 : 유압 공급부
11 : 버너 연결부

Claims (2)

1. 가열 압착 이음 될 부분이 금속 재질의 파이프(1)의 중심축에 직각으로 서로 대향하고 있고,
   상기 파이프 내면에 설치되고, 착탈이 가능하며, 단열재료의 성분으로 구성되어, 상기 파이프의 양단 밀착면 가열시 상기 파이프 내부를 통한 열 손실 방지와 상기 파이프의 압착시, 압착 이음되는 부분이 상기 파이프 내부로 변형되는 것을 방지하는 가이드링부(2);
   다수의 강재 바로 형성되고, 일단은 상기 가이드링부에 연결되어, 상기 가이드링부를 지지하며, 상기 가이드링부의 착탈을 유도하는 내부 프레임부(3);
   상기 내부 프레임부에 설치되어, 상기 내부 프레임부를 가동시켜 상기 가이드링부의 착탈을 유도하는 스핀들부(4);
   상기 파이프의 양단 밀착면 바깥 둘레에 간격을 두고 설치되고, 상기 파이프의 중심부를 향해 방사형태의 다수의 화구가 구성되어, 상기 화구로 혼합 가스 불꽃을 만들어, 상기 파이프의 양단 밀착면을 가열하는 버너부(5);
   상기 버너부와 연결되어 산소 및 아세틸렌 혼합가스를 공급하는 혼합가스 공급부(6);
   한 개 이상의 강재로 구성되고, 상기 파이프의 외부에서 중심축과 평행하게 설치되어, 상기 버너부 설치시 지지대 기능을 하며, 상기 파이프를 가열 압착시 압축력을 전달하는 외부 프레임부(7);
   상기 파이프의 양단 밀착면과 일정 간격으로 각각의 상기 파이프 외면 둘레에 설치되고, 상기 외부 프레임부와 연결되어, 압착 이음에 소요되는 압축력을 상기 파이프에 전달 하는 클램프부(8);
   한 개 이상으로 구성되어, 상기 버너부가 상기 파이프 밀착면을 가열시, 상기 파이프가 압착 이음이 되도록, 소요의 압축력을 발생하는 유압 실린더부(9);및
   상기 유압 실린더부와 연결되어, 상기 유압 실린더부에 유압을 공급하는 유압공급부(10)를 포함하는 금속 파이프 가열 압착 이음 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 파이프 가열 압착 이음 장치는,
   상기 버너부를 상기 외부 프레임부에 연결하는 버너 연결부(11)를 더 포함하는 금속 파이프 가열 압착 이음 장치.
   

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