KR20160023495A

KR20160023495A - 배관 내부 이동장치

Info

Publication number: KR20160023495A
Application number: KR1020140109980A
Authority: KR
Inventors: 고두열
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-03-03
Also published as: KR101625928B1

Abstract

본 발명은 이동장치의 강성을 조절하면서, 다양한 형상의 배관에서도 항상 배관을 중심축을 따라 이동 가능한 배관 내부 이동장치이다. 배관 내부 이동장치는 배관의 내측에 삽입되는 제1 몸체, 제1 몸체로부터 방사형으로 돌출되며 배관의 내벽면을 지지하는 복수 개의 제1 지지다리, 제2 몸체에 굴절 가능하게 연결되어 배관의 내측에 삽입되는 제2 몸체, 제2 몸체로부터 방사형으로 돌출되어 배관의 내벽을 지지하는 복수 개의 제2 지지다리 및 제1 몸체와 제2 몸체 사이 또는 제1 지지다리와 제2 지지다리 사이에 적어도 하나가 설치되며 탄성력을 조절하여 제2 몸체가 제1 몸체로부터 굴절되는데 필요한 힘을 조절하는 제1 탄성부재를 포함한다.

Description

배관 내부 이동장치 {Shifter inside pipe}

본 발명은 배관 내부 이동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동장치의 강성을 조절하여, 다양한 형상의 배관에서도 항상 배관의 중심축을 따라 이동 가능한 배관 내부 이동장치에 관한 것이다.

선박 및 해양 구조물은 가스, 석유 및 광물질 등과 같은 각종 에너지 자원을 공급하는 파이프라인을 포함하고 있다. 이러한 파이프라인은 선박 및 해양 구조물 곳곳에 분포하여 에너지자원을 적재 적소에 공급해주는 핵심 기반 시설이 되며, 작업현장에서 배관의 길이나 설치구역의 특성에 따라 다양한 형상의 배관을 서로 연결하여 형성할 수 있다.

파이프라인은 다양한 형상의 배관을 서로 용접하면서 연결하기 때문에 연결부위에 용접부가 생성되는데, 이때, 용접부의 건전성이 좋지 못하게 되면, 용접부를 통해 파이프라인에서 이송하는 가스, 석유 등의 화학물질이 외부로 누출되게 된다. 누출된 화학물질은 심각한 환경오염을 야기 시킬 뿐 아니라, 작업현장의 화재 및 폭발 사고 등의 여러 사고를 발생시키는 원인이 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 작업자가 직접 작업하기 어려운 배관 내부를 용이하게 이동하면서 배관 용접부의 건전성 검사가 가능한 장비가 필요하게 되었다. 그러나, 종래의 검사장비는 배관 내부의 굴절된 부분 등을 자연스럽게 통과하지 못하는 등의 문제가 있었으며, 특히, 방사성 원소 등을 이용하여 비파괴검사를 진행하는 경우 정확한 검사결과를 얻기 위해 방사성 원소가 배관 내 중심부에 위치하여야 하는 바, 이러한 요구를 만족시킬 수 있는 검사장비가 필요하였다. 그러나, 종래의 장비로는 이러한 요구를 만족시킬 수 없는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 10-0784932 (2007.12.05)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동장치의 강성을 적절히 조절하여,

다양한 형상의 배관에서도 항상 배관의 중심선을 따라 이동하고, 이동을 하면서 배관의 용접부를 정밀하게 검사 할 수 있는 배관 내부 이동장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배관 내부 이동장치는, 배관의 내측에 삽입되는 제1 몸체, 상기 제1 몸체로부터 방사형으로 돌출되며 상기 배관의 내벽면을 지지하는 복수 개의 제1 지지다리, 상기 제1 몸체에 굴절 가능하게 연결되어 상기 배관의 내측에 삽입되는 제2 몸체, 상기 제2 몸체로부터 방사형으로 돌출되어 상기 배관의 내벽을 지지하는 복수 개의 제2 지지다리 및 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 사이 또는 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리 사이에 적어도 하나가 설치되며 상기 제2 몸체가 상기 제1 몸체로부터 굴절되는데 필요한 힘을 조절하는 제1 탄성부재를 포함한다.

상기 제1 탄성부재는 양단부가 각각 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체에 고정되거나 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리에 고정되어, 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 사이의 간격이 조절되거나 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리 사이의 간격이 조절되어 탄성력이 조절될 수 있다.

상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 중 적어도 하나에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 상기 배관의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동하고, 외측면에 상기 제1 지지다리 및 상기 제2 지지다리 중 어느 하나가 결합되는 슬라이더부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 몸체 또는 상기 제2 몸체에 설치되며 상기 배관의 길이 방향으로 형성된 랙바, 상기 슬라이더부에 설치되며 상기 랙바에 치합되는 웜기어, 및 상기 웜기어에 연결되어 상기 웜기어를 회전시키는 구동와이어를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 탄성부재는 탄성계수가 가변 되어 탄성력이 조절될 수 있다.

상기 제1 탄성부재는 상기 배관의 중심축을 기준으로 동일 각도만큼 이격되어 배치되고, 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리는 각각 상기 배관의 중심축을 기준으로 동일 각도만큼 이격 되어 배치되며, 그 사이에 상기 제1 탄성부재가 개재될 수 있다.

상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리는 각각 중공형상의 실린더, 일단부가 상기 실린더 내측에 삽입되어 슬라이딩 이동하는 로드, 및 상기 실린더와 상기 로드 사이에 개재된 제2 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배관 내부 이동장치는 다양한 형상의 배관에서 장치 전체의 강성을 조절하면서, 배관의 중심축를 따라 이동할 수 있고, 배관들의 연결부위인 용접부를 정밀하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내부 이동장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 제2 몸체 및 슬라이더부를 A-A' 선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 제2 몸체와 슬라이더부의 동작관계를 설명하기 위한 작동도이다.
도 4는 도 1의 배관 내부 이동장치의 유니버설 조인트의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 5는 도 1의 배관 내부 이동장치의 제2 지지다리가 배관의 직경에 대응하여 동작하는 과정을 설명하기 위한 작동도이다.
도 6은 도 1의 배관 내부 이동장치의 제1 탄성부재의 탄성력 조절과정을 설명하기 위한 작동도이다.
도 7은 도 5의 제1 탄성부재가 인장탄성부재인 경우의 배관 내부 이동장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
도 8은 도 5의 제1 탄성부재가 압축탄성부재인 경우의 배관 내부 이동장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
도 9는 도 6의 배관 내부 이동장치가 배관을 이동하는 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내부 이동장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내부 이동장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 제2 몸체 및 슬라이더부를 A-A'선으로 절단한 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내부 이동장치(1)는 다양한 형상의 배관(P) 중심축을 따라 이동이 가능한 것으로, 배관(P)의 내측에 삽입되는 제1 몸체(10), 제1 몸체(10)로부터 배관(P)의 내벽면을 향해 돌출된 복수 개의 제1 지지다리(110), 제1 몸체(10)로부터 굴절 가능하게 연결되어 배관(P)의 내측에 삽입되는 제2 몸체(20), 제2 몸체(20)로부터 배관(P)의 내벽을 향해 돌출된 복수 개의 제2 지지다리(210), 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)의 사이 또는 제1 지지다리(110)와 제2 지지다리(210)의 사이에 적어도 하나가 개재되어 탄성력이 조절되는 제1 탄성부재(30)를 포함한다. 배관 내부 이동장치(1)는 제1 탄성부재(30)에 변위를 생성하거나 탄성계수 등을 조절하는 방식으로 자체 강성 또는 탄성력을 조절하여, 이를테면, 적응적으로 배관 굴절부를 자연스럽게 통과할 수 있다. 이를 통해 배관(P)들의 연결부인 용접부를 정밀하게 측정하는 것이 가능하다. 이하, 배관 내부 이동장치의(1)의 각 구성부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)는 배관(P)에 삽입 가능하며 중공형 형상으로 형성되어 방사성동위원소를 주입 가능한 튜브(300)가 내부에 위치할 수 있다. 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)는 각각의 몸체(10, 20)의 길이의 방향으로 형성된 랙바(21) 및 복수 개의 지지다리(110, 210)를 포함할 뿐만 아니라, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)중 적어도 하나에는 슬라이딩 이동이 가능한 슬라이더부(100)를 포함 할 수 있다. 이러한 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)의 사이에는 탄성력이 조절되는 제1 탄성부재(30)가 결합되며, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)는 유니버설 조인트(40)로 연결되어 서로 유연하게 굴절될 수 있다.

본 명세서에서 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)가 서로 동일한 형상 및 동일한 크기로 도시되어 있으나, 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)의 형상이 이로써 한정될 것은 아니다. 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)는 배관(P)의 중심축을 따라 용이하게 이동할 수 있는 형상에 한에서, 서로 다른 형상 및 크기로 변형 될 수 있다. 또한, 그 형상이 원통형상으로 한정될 것은 아니며 직육면체를 포함하는 다각형 형상이나, 그 외 정형화 되지 않은 다른 형상으로 얼마든지 변형될 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 몸체(10)가 제2 몸체(20)의 전단에 설치되어 배관(P)에 먼저 삽입되는 방식을 기준으로 하여 설명을 진행하나, 이는 하나의 예일 뿐, 제2 몸체(10)가 제1 몸체(20)보다 먼저 배관(P)에 삽입되도록 할 수도 있다. 즉, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)는 서로 다른 몸체를 구분하기 위한 것일 뿐 선후관계나 순서를 예정하여 지정된 것이 아니다.

슬라이더부(100)는 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다. 슬라이더부(100)는 중앙에 형성된 홀(101) 및 내측면에 형성된 베어링에 연결된 웜기어(22)를 포함한다. 웜기어(22)의 일측은 구동와이어(23)와 연결되고, 타측은 슬라이더부(100)에 형성된 베어링에 연결될 수 있다. 이에, 웜기어(22)는 슬라이더부(100)에 고정되어 구동와이어(23)의 회전에 대응하여 원활하게 회전 될 수 있다. 이 때, 윔기어(22)는 구동와이어(23)의 회전과 연동되어 회전하면서 랙바(21)와 치합된다. 따라서, 랙바(21)는 윔기어(22)의 회전 운동을 직선운동으로 바꾸어, 각각의 몸체(10, 20)가 원활하게 슬라이딩 이동하도록 조절할 수 있다.

랙바(21)는 웜기어(22) 보다 충분히 길게형성되어 웜기어(22)의 회전에 의해 랙바(21)가 충분히 슬라이딩 이동되도록 형성될 수 있다. 윔기어(22)와 랙바(21)의 조합으로 랙바(21)가 용이하게 슬라이딩 이동되나 그 역방향 운동 즉, 랙바(21)의 직선운동에 의해 윔기어(22)가 회전 운동되는 것은 불가능 하다. 따라서 슬라이더부(100)는 이동된 지점에서 용이하게 고정될 수 있다. 이 때, 윔기어(22)를 회전시키는 구동와이어(23)의 직경은 웜기어(22)의 직경보다 크게 하여, 구동와이어(23)로부터 전달되는 회전력을 크게 할 수 있다. 슬라이더부(100)의 내측면에는 복수개의 가이드 볼이 설치 될 수 있으며, 외측면에는 제1 지지다리(110) 및 제2 지지다리(210)중 적어도 하나에 롤러(214)가 설치될 수 있다. 이를 통해 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)에 각각 연결된 슬라이더부(100)는 배관(P)의 내측면을 지지하면서 용이하게 슬라이딩 이동될 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

제1 지지다리(110)와 제2 지지다리(210)는 각각 중공형상의 실린더(211), 슬라이딩 가능하게 결합된 로드(212), 실린더(211)와 로드(212) 사이에 개재된 제2 탄성부재(213), 로드(212)의 타단부에 형성된 롤러(214)를 포함한다. 또한, 제1 지지다리(110) 및 제2 지지다리(210)는 배관(P)의 중심축을 기준으로 동일한 각도로 이격되어 배치되고, 서로 쌍을 이루어 나란히 배치될 수 있어, 그 사이에 제1 탄성부재(30)가 개재될 수 있다. 이를 통해, 각각의 지지다리(110, 210)는 다양한 직경의 배관(P)에 대응하여 수축 및 신장하면서 배관(P)의 내측면을 지지할 수 있다. 다만, 제1 지지다리(110) 및 제2 지지다리(210)는 도면상에서 90도 간격을 이루어 4개가 배치되었으나, 반드시 90도 간격을 이루는 이와 같은 배치상태로 한정되는 것은 아니며, 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)가 배관의 중심축에 자리 잡을 수 있도록 하는 한에서 다양한 각도의 간격을 이루어 형성될 수도 있을 것이다.

제1 탄성부재(30)는 배관 내부 이동장치(1)의 전체적인 형상에 대한 강성의 정도를 조정하는 역할을 하는 것이다. 제1 탄성부재(30)는 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)의 사이 및 제1 지지다리(110)와 제2 지지다리(210)이 사이의 간격 조절을 통해 제1 탄성부재(30)에 변위를 생성할 수 있으며, 이를 통해 제1 탄성부재(30) 및 장치 전체의 탄성력 또는 강성을 조절할 수 있다.

또한, 제1 탄성부재(30)는 중공형의 형상으로 형성되어 내부에 유체를 수용하도록 형성될 수 있으며, 내부에 유입되는 유체의 종류, 밀도 및 양 등에 대응하여 제1 탄성부재(30)의 탄성계수가 변경되도록 할 수 있다. 따라서 역시 제1 탄성부재(30) 및 장치 전체의 강성을 조절할 수 있고, 이를 통해 제1 몸체(10)로부터 제2 몸체(20)가 굴절되거나 다시 원상태로 복원되는 데 필요한 외력의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 제1 탄성부재(30)의 탄성 또는 강성은 적어도 두 가지의 방식으로 조절이 가능하다.

한편, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)사이에는 유니버설 조인트(40)가 형성되어 제2 몸체(20)가 제1 몸체(10)로부터 또는 제1 몸체(10)가 제2 몸체(20)로부터 일정 각도로 굴절될 수 있다. 따라서 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)의 굴절 각도에 따라 배관 내부 이동장치(1)가 탄력적으로 변형되며 이동할 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 배관 내부 이동장치(1)가 포함하는 구성요소들의 작동을 설명한다.

도 3은 도 2의 제2 몸체와 슬라이더부의 동작관계를 설명하기 위한 작동도이다.

도 3에 있어서, 랙바(21)는 구동와이어(23)와 연결되어 회전되는 웜기어(22)와 맞물려, 웜기어(22)의 회전운동에 대응하여 직선운동을 한다. 여기서, 윔기어(22)를 이루는 각각의 기어치는 비틀림 각도가 작을 뿐만 아니라, 랙바(21)가 이동하는 방향에 수직한 방향으로 형성되어 랙바(21)와 맞물린다. 이에, 웜기어(22)의 회전에 대응하여 랙바(21)및 랙바(21)가 설치된 제2 몸체(20)는 배관(P)의 길이방향으로 슬라이딩 이동하게 된다. 그러나, 제2 몸체(20)에 배관(P)의 길이에 대응되는 방향의 힘이 가해지더라도 웜기어(22)는 랙바(21)에 의해 회전 되지 않고, 랙바(21)의 서로 치합된 기어치에 견고히 고정된다. 따라서, 웜기어(22)는 제2 몸체(20)를 정밀하게 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

도 4는 도 1의 배관 내부 이동장치의 유니버설 조인트의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

도 4에 있어서, 제2 몸체(20)는 XY평면(도면상의 XYZ축 참조)상에서 굴절되고, 제1 몸체(10)는 XZ평면 상에서 굴절된 상태를 예시적으로 도시한 것이다. 제1몸체(10)와 제2 몸체(20)는 유니버설 조인트(40)로 연결되어 서로 다른 평면상에서 입체적으로 자유롭게 굴절될 수 있다.

유니버설 조인트(40)는 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)사이를 연결하여, 배관 굴곡에 대응하여 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)간의 각도 및 위치가 변동되도록 하는 것이다. 뿐만 아니라 유니버설 조인트(40)는 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20) 사이에 위치하여 제1 몸체(10) 또는 제2 몸체(20)로 제공된 외부 구동력(예를 들어, 강성이 큰 튜브를 제1 몸체 또는 제2 몸체에 연결하는 방식으로 장치 전체를 밀거나 당기는 구동력을 제공하는 것이 가능하다)을 하나로부터 다른 하나로 전달하는 역할도 할 수 있다.

이와 같은, 유니버설 조인트(40)는 제1 몸체(10)의 일단부에 형성된 요크(41), 제2 몸체(20)의 타단부에 형성된 요크(41)와, 각각의 요크(41)에 결합되는 십자형 축(42)을 포함한다. 이를 통해 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)가 유니버설 조인트(40)로부터 일정 각도로 굴절될 수 있다. 그러나, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)를 연결하는 방식을 유니버설 조인트(40)를 이용한 것으로 한정할 것은 아니며, 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)가 서로 용이하게 굴절되고, 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)에 견인력 및 추진력을 충분히 전달할 수 있는 다양한 연결부재를 활용하여 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)를 연결할 수 있다.

도 5는 도 1의 배관 내부 이동장치의 제2 지지다리가 배관의 직경에 대응하여 동작하는 과정을 설명하기 위한 작동도이다.

도 5를 참조하면, 제2 지지다리(210)는 중공형 형상의 실린더(211), 일단부는 실린더 내측에 삽입되고, 타단부는 실린더 외부로 돌출되는 로드(212), 실린더(211)와 로드(212)사이에 개재되어 탄성력을 전달하는 제2 탄성부재(213)로드(212)에 형성된 롤러(214)를 포함한다. 여기서, 로드(212)의 타단부는 롤러(213)와 축 또는 볼트로 결속되는 구조이고, 롤러(213)가 360도 회전 가능한 구조로 형성되어 배관 내부 이동장치(1)의 이동을 용이하게 할 수 있다. 이를 통해, 제2 지지다리(210)가 적절하게 압축 및 신장되면서 서로 다른 직경을 갖는 배관(P1, P2)의 내측면에 접하도록 할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여 제1 탄성부재(30)의 길이 변화에 따른 탄성력에 관하여 상세히 설명한다.

도 6은 도 1의 배관 내부 이동장치의 제1 탄성부재의 탄성력 조절과정을 설명하기 위한 작동도이다.

먼저, 도 6에 개시된 제1 탄성부재(30)의 탄성력 과정을 간편하게 설명할 수 있도록 제1 탄성부재(30)를 지지체(S) 일 측에 고정된 상태를 기준으로 하여 설명을 진행한다. 지지체(S)는 제1 몸체(10)나 제2 몸체(20), 또는 제1 지지다리(110) 또는 제2 지지다리(210)일 수 있다.

도 6의 (a)는 제1 탄성부재(30)에 어떠한 외부의 힘도 가해지지 않아 변형되지 않은 원래의 상태 즉, 제1 탄성부재(30)의 기준 상태를 나타낸다. 이러한 기준 상태의 제1 탄성부재(30)는 제1 탄성부재(30)의 길이가 X1일 수 있으며, 변위가 생성되지 않아 복원력이 작용하지 않으므로 외부의 힘에 의해 자연스럽게 신장되거나 또는 수축될 수 있다.

도 6의 (b)는 제1 탄성부재(30)의 기준 상태에서 외부의 힘 즉, 인장력을 가하여 제1 탄성부재(30)의 길이가 원래의 형상에서 X2만큼 늘어나 제1 탄성부재(30)의 길이가 X2로 변형된 상태이다. 이 때, 제1 탄성부재(30)의 전체에 인장력과 동일한 크기이나 방향이 반대인 탄성력(F2) 또는 복원력이 형성될 수 있다.

한편, 도 6의 (c)는 제1 탄성부재 (30)의 기준 상태에서 외부의 힘 즉, 압축력을 가하여 제1 탄성부재(30)의 길이가 원래의 형상에서 ΔX3만큼 수축하여 제1 탄성부재(30)의 길이가 X3으로 변형된 상태이다. 이 때, 제1 탄성부재(30) 전체에는 압축력과 동일한 크기이나 방향이 반대인 탄성력(F3) 또는 복원력이 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 탄성부재(30)는 외부의 힘에 의해 자체의 탄성한계 내에서 다양한 길이로 신장 되거나 수축될 수 있고, 탄성력(F1, F2, F3) 또는 복원력에 의해 원래의 상태로 복원 될 수 있다.

따라서, 제1 탄성부재(30)의 길이를 변화시켜 기준 상태, 신장 상태, 압축 상태 등으로 변형시켜 가면서 제1 탄성부재(30) 및 이와 연결된 장치 전체의 강성을 용이하게 조절할 수 있는 것이다. 특히, 제1 탄성부재(30)를 기준 상태와 같이 강성이 감소하여 신장 및 수축이 자유로운 상태로 유지시켜 장치가 배관 굴절부를 자연스럽게 통과하도록 할 수 있으며, 제1 탄성부재(30)를 신장 상태 및 압축 상태와 같이 강성이 증가되어 탄성력 또는 복원력이 적절히 작용하는 상태로 유지시켜 장치가 배관 직선부 에서도 그 형체를 유지하면서 용이하게 통과하도록 할 수 있다.

제1 탄성부재(30)의 탄성력 및 탄성 한계는 탄성부재에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성부재(30)가 인장스프링 또는 탄성스프링인 경우, 제1 탄성부재(30)의 탄성력 및 탄성 한계는 스프링의 두께, 재질 및 권취수 등에 의해 달라질 수 있고, 제1 탄성부재(30)가 내부에 다양한 유체가 유입 가능한 중공형의 형상으로 형성된 경우, 내부에 채워지는 유체의 종류, 밀도, 양 등에 따라 탄성력 및 탄성한계가 달라질 수 있다.

이하, 도 7과 도 8을 참조하여, 제1 탄성부재가 인장탄성부재인 경우인 배관 내부 이동장치와 제1 탄성부재가 압축탄성부재인 경우의 배관 내부 이동장치의 작동을 설명한다.

도 7은 도 5의 제1 탄성부재가 인장탄성부재인 경우의 배관 내부 이동장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.

도 7의 (a)는 인장탄성부재(30-1)가 사용된 배관 내부 이동장치(1)의 기준 상태이다. 이때, 인장탄성부재(30-1)는 자체 탄성력 또는 복원력이 작용하지 않아 강성이 줄어든 상태로, 배관 내부 이동장치(1)가 배관 굴절부를 이동하는 경우 이에 대응하여 자연스럽게 신장될 수 있다. 따라서, 배관 내부 이동장치(1)가 굴절된 배관 내부를 용이하게 이동할 수 있다.

한편, 도 7의 (b)는 인장탄성부재(30-1)에 인장력이 가해져 신장 상태로 된 배관 내부 이동장치(1)이다. 각각의 몸체(10, 20)에 각각 연결된 슬라이더부(100)는 구동와이어(23)의 회전에 연계되어 웜기어(22)와 랙바(21)의 작동을 통해 조정되면서 서로 멀어지게 된다. 따라서 인장탄성부재(30-1)에 슬라이더부(100)로부터 전달되는 인장력에 대응되는 탄성력 또는 복원력이 생성되어 인장탄성부재(30-1)의 강성이 커지게 된다. 이에, 배관 내부 이동장치(1)는 직선 형태의 배관 내부에서도 전도 되지 않고 자체 형상을 유지하면서 용이하게 이동할 수 있다.

도 8은 도 5의 제1 탄성부재가 압축탄성부재인 경우의 배관 내부 이동장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.

도 8의 (a)는 압축탄성부재(30-2)가 사용된 배관 내부 이동장치(1)의 기준 상태로서 압축탄성부재(30-2)가 강제로 신장되거나 압축되지 않아 강성이 줄어든 상태이다. 따라서, 전술한 인장탄성부재(30-1)의 기준 상태와 유사하게, 배관 내부 이동장치(1)가 배관 굴절부를 자연스럽게 굴절되면서 이동할 수 있다.

한편, 도 8의 (b)는 압축탄성부재(30-2)에 압축력이 가해진 배관 내부 이동장치(1)의 상태이다. 제1 몸체(10)와 제2 몸체(20)에 각각 연결된 슬라이더부(100)는 유니버설 조인트(40)로부터 서로 인접하게 이동되면서, 압축탄성부재(30-2)의 양측에 일정한 압축력을 전달하여, 압축탄성부재(30-2)의 길이가 압축력에 대응하여 수축되도록 한다. 따라서, 압축탄성부재(30-2)에는 수축된 길이에 대응하는 탄성력 또는 복원력이 생성되고 인장탄성부재(30-1)의 강성이 커지게 된다. 이에, 배관 내부 이동장치(1)는 역시 직선 형태의 배관 내부에서도 전도되지 않고 자체 형상을 유지하면서 용이하게 이동할 수 있다.

도 9는 도 6의 배관 내부 이동장치가 배관을 이동하는 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

도 9를 참조하면, 이러한 자체 강성 조절 방식을 이용하여 직선 배관 및 굴곡진 배관 등의 다양한 배관들을 형체를 유지하거나, 또는 유연하게 변형되면서 통과할 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이 제1 몸체(10) 및 제2 몸체(20)는 자연스럽게 배관(P)내부의 중심축(C)을 따르는 이동경로 상에 위치할 수 있는 것이다. 이 때, 배관 내부 이동장치(1)는 제2 몸체(20)의 중심부에 방사성 동위원소를 주입 가능한 튜브(300)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 제2 몸체(20)에 삽입된 튜브(300) 끝단부에 방사성 동위원소를 주입하고, 방사성 동위원소가 이동간에 배관(P)의 중심부에 유지되도록 할 수 있는 것이다.

즉, 이러한 배관 내부 이동장치(1)는 제1 몸체(10)에 연결된 구동와이어(23) 및 제2 몸체(20)에 연결된 구동와이어(23)의 적절한 조절을 통해, 장치 전체의 강성을 유동적으로 조절하여 직선 배관 및 굴곡진 배관 등의 곡관에서 자연스럽게 이동 가능하게 함으로써, 방사성 동위원소가 배관(P)의 중심축(C)에 놓여지도록 할 수 있다. 배관 내부 이동장치(1)가 이동하는 과정에서 방사성 동위원소가 중심축(C)으로부터 일부 벗어날 수도 있으나, 자체 강성에 의해 스스로 형상 복원되는 배관 내부 이동장치(1)에 의해 오차범위는 예를 들어, 수 밀리미터 이내로 충분히 작게 형성되는 것이 가능하다. 따라서, 방사성 동위원소로부터 방사선이 방출되는 위치에 예를 들어, 배관(P)의 굴절부 또는 직선부의 용접부위 외측면에 필름(f)이나 건판 등을 위치시키고 용접부(M) 상태를 정확하게 촬영하여 용접부(M)의 건정성 정도를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 배관 내부 이동장치 10: 제1 몸체
20: 제2 몸체 21: 랙바
22: 웜기어 23: 구동와이어
30: 제1 탄성부재 40: 유니버설 조인트
41: 요크 42: 십자형 축
110: 제1 지지다리 210: 제2 지지다리
211: 실린더 212: 로드
213: 제2 탄성부재 300: 튜브
P, P1, P2: 배관 S: 지지체
C: 중심축 f: 필름
M: 용접부

Claims

배관의 내측에 삽입되는 제1 몸체;
상기 제1 몸체로부터 방사형으로 돌출되며 상기 배관의 내벽면을 지지하는 복수 개의 제1 지지다리;
상기 제1 몸체에 굴절 가능하게 연결되어 상기 배관의 내측에 삽입되는 제2 몸체;
상기 제2 몸체로부터 방사형으로 돌출되어 상기 배관의 내벽을 지지하는 복수 개의 제2 지지다리; 및
상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 사이 또는 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리 사이에 적어도 하나가 설치되며 상기 제2 몸체가 상기 제1 몸체로부터 굴절되는데 필요한 힘을 조절하는 제1 탄성부재를 포함하는 배관 내부 이동장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 탄성부재는 양단부가 각각 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체에 고정되거나 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리에 고정되어, 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 사이의 간격이 조절되거나 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리 사이의 간격이 조절되어 탄성력이 조절되는 배관 내부 이동장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 중 적어도 하나에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 상기 배관의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동하고, 외측면에 상기 제1 지지다리 및 상기 제2 지지다리중 어느 하나가 결합되는 슬라이더부를 더 포함하는 배관 내부 이동장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 몸체 또는 상기 제2 몸체에 설치되며 상기 배관의 길이 방향으로 형성된 랙바, 상기 슬라이더부에 설치되며 상기 랙바에 치합되는 웜기어 및 상기 웜기어에 연결되어 상기 웜기어를 회전시키는 구동와이어를 더 포함하는 배관 내부 이동 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 탄성부재는 탄성계수가 가변 되어 탄성력이 조절되는 배관 내부 이동장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 탄성부재는 상기 배관의 중심축을 기준으로 동일 각도만큼 이격되어 배치되고, 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리는 각각 상기 배관의 중심축을 기준으로 동일 각도만큼 이격 되어 배치되며, 그 사이에 상기 제1 탄성부재가 개재되는 배관 내부 이동장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 지지다리와 상기 제2 지지다리는 각각 중공형상의 실린더, 일단부가 상기 실린더 내측에 삽입되어 슬라이딩 이동하는 로드, 및 상기 실린더와 상기 로드 사이에 개재된 제2 탄성부재를 더 포함하는 배관 내부 이동장치.