KR20170066413A - 튜브 부품들을 센터링하고 임시 고정하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

튜브 부품들(1, 5)을 상호 내면들에 대해 센터링하고 임시 고정하는 방법 및 장치로서, 방사상 조정이 가능한 센터링 수단(13)을 통해 튜브 부품 내면(2, 6)에 대해 센터링되는 제1 툴(9)을 포함한다. 제1 툴(9)의 센터링 수단(13)은 튜브 부품(1, 5)에 삽입이 가능하다. 툴들(9, 10)이 상호 센터링하는 것을 협력하는 가이드 수단(15)을 통해 제2 툴(10)이 제1 툴(9)에 대해 센터링되는 것을 특징으로 한다. 추가로, 제2 툴(10)은 튜브 부품(1, 5)의 외면(3, 7)을 제2 툴(10)에 고정하기 위한 고정 수단(17), 2개의 그러한 제2 툴(10)을 각각의 튜브 단부(4, 8) 위의 설치 위치에서 상호 상대적으로 센터링하는 적어도 하나의 제3 가이드(18), 및 이러한 2개의 제2 툴(10)을 연결하기 위해 적어도 하나의 커플링 부재(19)를 포함한다.

Description

튜브 부품들을 센터링하고 임시 고정하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CENTERING AND TEMPORARY FIXATION OF TUBE PARTS}

본 발명은 완벽한 용접 심(welding seam)을 얻기 위해 가능한 한 양호한 상태를 제공하려고 2개의 튜브 또는 2개의 피팅(fitting)을 상호 상대적으로 센터링한 이후 임시 고정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

주로 정유 및 석유화학 업계에서는 경험이 많은 배관기사 및 숙련된 용접기사에 대한 필요성이 크다. 이런 유형의 업계에서 튜빙(tubing) 및 임의의 용접 조인트에 대한 필요성이 큰 것은 당연하고, 고품질의 용접 심 및 용접에 있어 효율적인 작업 흐름은 경험이 풍부한 1명의 배관 기사와 2명 내지 3명의 숙련된 용접 기사가 함께 작업하도록 구성된 소규모 그룹에 의해 제공되는 것이 현재 일반적인 경우다. 튜브 피터(tube fitter)는 함께 용접되는 튜브들과 피팅들을 설비하고, 설비된 튜브 부품들을 함께 용접하는 2명 내지 3명의 용접 기사를 고용한다. 현재 설비는 외부로부터 3 이상의 지점에서 튜브와 피팅을 그립함으로써 튜브와 피팅 위에 설치되는 튜브 고정물들을 가지고 이루어진다. 이후 고정된 위치에서 한 튜브를 또 다른 튜브에 대해 센터링하기 위해 대략적으로 그리고 미세하게 조정될 수 있는, 튜브 고정물이 제공될 수 있다. 따라서 고정물은 외부로부터 그립되고, 조정은 외부로부터 이루어지지만, 센터링에 있어 가장 중요한 것이 내부인 이유는, 현재 표준에 따르면, 양호하고 안전한 용접을 얻기 위해 튜브 부품들 사이의 내부 엣지 정렬불량이 최소화되거나 전혀 발생하지 않아야 하기 때문이다. 그러므로 종종 손전등의 도움을 받아 내부로부터 시각적으로 센터링이 확인되고, 조정의 필요성이 결정된 이후 튜브 고정물에서 조정 스크류를 가지고 미세한 튜닝이 실행된다. 따라서 이는 튜브 피터의 많은 경험, 느낌, 정확성에 기반을 둔 방법이다. 이와 관련해 언급하고자 하는 것은, 예를 들면, 튜브 벤드(bend)들은 조금씩 다른 벽의 두께를 가지는데, 즉, 내부 반경은 더 두꺼운 재료이고 외부 반경은 더 얇은 재료이다. 티-커플링(T-coupling)들과 같은 세부 품목들뿐만 아니라 튜브 자체도 다른 벽 두께를 가질 수 있다. 용접의 질에 매우 중요한 것은 실제 튜브 부품에 용접되는 다음 튜브 부품에 대해 엣지 정렬불량이 가능한 한 거의 없는 내부인 한편, 외부 조정과 더불어 조인트를 내부로부터 시각적으로 검사하는 방법은 정교하지 않고 불확실하며, 기본적으로는 온전히 튜브 피터의 경험에 기반한다. 또한, 이 방법은 시간 소모적이고, 튜브 피터는 이 방법으로는 2명 내지 3명 이상의 용접 기사를 고용할 수 없다. 또 다른 어려움은, 예를 들면, 튜빙의 추가적인 경로를 위해 제1 튜브 부품에 대해 특정 각도로 용접되는 플랜지들, 티 커플링들 및 튜브 벤드들과 같은 튜브 피팅들을 연결하는 데에 있다. 오늘날의 장비를 가지고는 정확한 각도로 설비를 배치하고 동시에 완벽하게 센터링된 조인트를 배치하기 어렵고, 또한 다음 용접을 하기 이전에 튜브 부품들 사이에 올바른 거리를 가지기 어려울 때가 종종 있다. 따라서, 함께 용접되는 여러 벤드, 티-커플링 및 그와 유사한 것들에 조인트가 있는데, 이 조인트를 내부로부터 시각적으로 검사를 하는 것은 거의 불가능하다. 또한, 긴 튜브들도 유사한 문제가 있다. 그러나 이런 류의 외부 튜브 고정물이 용이한 이유는 용접 전후에 제거해야 할 내부 툴들이 없기 때문이다.

연결 튜브에 대한 센터링에 있어 가장 중요한 것은 튜브 또는 피팅의 내부라는 점을 고려하여 툴들이 개발되었다. 미국 특허 3283115에서는 용접 장치를 사용하기 위해 내부들을 센터링하는 데에 내부 클램프 부재가 사용되고, 미국 특허 4496093은 튜브 부품들을 상호 센터링하기 위해 내부 클램프를 가지는 장치를 도시하고 있으며, 클램프 아암들은 여러 작업을 통해 튜브를 센터링하기 위해 외부 쪽으로 확장된다. 따라서, 양 해결책들이 더 긴 튜브 부품들 또는 벤드들 및 그와 유사한 것들에 적용되기 어려운 이유는 이것들이 내부에 위치해 어느 정도는 튜브 부품들로부터 꺼낼 필요가 있기 때문이다. 더욱이, 예를 들어 미국 특허 4496093에서와 마찬가지로, 각각의 튜브 부품의 내경을 결정하기 위해 여러 번 측정하고, 2개의 클램프 아암(29)을 정확한 반경 값까지 조정하고, 그리고 셋팅 스크류(37, 38)를 가지고 최종적인 내부 직경의 차이를 보완하고, 이후 조인트에 툴을 삽입하고, 툴의 센터링을 위해 제3 아암(21)을 확장하는 것은 매우 시간 소모적이다. 더욱 간소하고 신속한 방법이 필요하다.

본 발명을 이용해 튜브 부품들을 상호 센터링한 이후 임시 고정하는 방법 및 장치를 통해 위에서 언급된 문제점을 해결하고 해당 분야 내에서의 기술을 진보시키고자 하는 목적이 달성된다.

본 발명의 제1 관점에서 2개의 튜브 부품이 각각의 튜브의 내부에 기반해 상호 센터링됨에 따라, 처음에 구체화된 유형의 방법을 통해 목적이 달성된다. 파이프 시스템에서 통상적인 튜브들, 튜브 벤드들, 이른바 티-커플링들, 와이-커플링들 및 그와 유사한 것들을 통칭하는 용어로 튜브 부품이 전반적으로 사용된다. 방법에 따르면, 제1 툴은 제1 튜브 단부에 배치되고, 제1 튜브 부품의 내면에 대해 센터링된다. 제2 툴은 제1 튜브 부품의 외면에 대해 임시적으로 배치되는 것이 바람직하며, 이후 제1 툴에 대해 센터링된다. 이를 통해 제2 툴 또한, 제1 튜브 부품의 내부에 대해 센터링된다. 이 위치에서 제1 튜브 부품의 외부는 제2 툴에 고정되고, 이로써 제1 툴이 튜브 부품를 방해하지 않도록 또는 튜브 부품 내에 남지 않도록 제거되는데, 이것이 선행 기술 해결책들의 문제점이다. 제1 툴을 제거하는 또 다른 이유는 위에 기재된 절차를 제2 튜브 부품에 대해 반복하는 데에 있어 동일한 제1 툴을 사용할 수 있기 때문이다. 제2 튜브 부품에 대해 동일한 작업이 실행되었을 때에도 제2 툴이 제2 튜브 부품에 적용되어 그 외부에 고정되고, 이로써 또한, 그 툴이 제2 튜브 부품의 내면에 대해 센터링된다. 그 다음 단계는 각각의 제2 툴을 가지고 2개의 튜브 부품을 모아서 센터링하는 것이다. 그리고 툴들은 상호 미리 정해진 거리에서 그리고 상호 센터링된 위치에서 2개의 툴을 축선상에 고정하도록 연결됨으로써 각각의 튜브 단부는 주어진 용접을 위해 원하는 거리보다 상호로부터 대략 조금 더 먼 거리에 위치하게 된다. 일반적으로 이 분야에서 용접을 위한 튜브 단부들 사이의 거리, 이른바 용접 갭은 수 밀리미터까지 완벽하게 근접하면 볼 수 있다. 위에 기재된 방법을 통해, 내부의 툴들을 남겨두지 않고 튜브 부품들을 각각의 내면에 대해 상호 센터링하고 고정하는 신속, 간단, 안전한 방법을 얻고, 그리고 보다 안전하게 센터링되는 외부 툴들, 즉, 상호 안전하게 센터링되고 고정되는 외부 툴들을 얻으며, 본 발명의 방법을 통해 재료의 두께 다양화가 개선되고 더욱 신속하게 보완된다. 이는 선행 기술의 해결책들로는 불가능하다.

방법의 바람직한 실시예에 따르면 양 제2 툴들은, 각각의 튜브 부품을 가지고, 센터링되고 연결된 위치에서, 공통 센터 축선 둘레를 따라 상호 상대적으로 회전된다. 이에 의해 회전 각도, 예를 들면, 나머지 튜빙에 대한 벤드의 회전각도 셋팅이 용이해진다. 앞에서 기재된 바와 같이 다른 2개의 툴이 커플링되었을 때에 그 부품들은 원하는 각도가 얻어질 때까지 그냥 회전되고, 그 튜브 부품들은 항상 상호 연결된 상태이다. 튜브 부품들은 원하는 각도까지 회전되어야 하지만, 외부 고정물들을 이용하는 양 기존 해결책들은 원하는 용접 갭을 가진 튜브 부품들을 함께 고정된 상태로 유지하는 데에 어려움이 크고, 용접을 하기 이전에 다음 고정을 위해 튜브 부품들이 상호 올바른 위치에서 정렬, 갭, 각도를 유지하는지 확인하기 위해 제어 측정을 반복하는 것은 시간 소모적이다.

추가적인 바람직한 실시예에서, 스페이서들은 튜브 단부들 사이에 존재하는 이른바 용접 갭 내에 배치되고, 이로써 센터링되고 연결된 위치의 2개의 제2 툴이 상호로부터 미리 정해진 거리에서 축선상으로 고정된다. 스페이서들은 용접의 필요에 따라 선택되고, 두께에 있어 밀리미터의 십분의 몇부터 그 이상까지 다양할 수 있다. 스페이서들이 배치되었을 때 파이프 부품들은 인접을 견디어 내어 갭이 넓어져야 하는 만큼 넓어질 때까지 갭 방향으로 이동된다. 이것이 가능한 이유는 각각의 튜브 부품이 커플링 된 위치에서 각각의 제2 툴에 상대적으로 이동되기 때문이다.

추가적인 바람직한 실시예에서, 2개의 툴은 상호에 상대적으로 고정되어 회전도 축선상 이동도 불가능해지고, 이로써 각각의 튜브 부품은 그 다음 용접을 위한 위치에 고정된다.

본 발명의 제2 관점에서, 청구항 제 5 항의 전제부에 따라 제2 툴이 사용되는 것을 특징으로 하는 장치를 통해, 튜브 부품을 각각의 내면에 대해 센터링하지만 용접 작업 후에 남은 내부 툴을 회피하는 데에 있어, 위에서 기재된 문제점을 해결하는 목적이 달성된다. 제1 툴은 알려진 방식으로 배치되고, 제1 툴의 센터 축선에 상대적으로 방사상 조정이 가능한 여러 개의 센터링 수단을 통해 제1 튜브 부품의 내면에 대해 센터링될 수 있다. 이 제1 툴은 제1 튜브 부품의 개방된 튜브 단부로 삽입되고, 그리고 방사상 조정이 가능한 센터링 수단을 통해 제1 튜브 부품의 내면에 센터링된다. 이후 제2 툴은 제1 툴에 상대적으로 센터링되고 이로써 제1 툴이 제1 가이드를 포함하고 제2 툴이 제2 가이드를 포함하며, 가이드들은 툴들이 상호 센터링하는 것을 협력한다. 대안적으로, 가이드들은 클립 또는 갈고리 모양의 툴과 같은 외부 툴과 함께 사용되고, 외부 툴은 가이드들을 통해 제1 툴 및 제2 툴을 상호 센터링한다. 이러한 배치를 통해 외부 툴, 즉, 제2 툴이 튜브 내면에 대해 센터링될 수 있고, 이는 이전에는 알려지지 않았으며, 이러한 용이함으로 조인트 용접을 하기 이전에 제1 툴이 제거될 수 있다.

장치의 바람직한 실시예에 따르면, 제2 툴은 고정수단을 포함하고, 고정수단은 제2 툴을 제1 튜브 부품의 외부에 고정하도록 배치된다. 이를 통해 제2 툴은 센터링된 위치의 제1 튜브 부품에 고정되고, 위치는 튜브 부품의 내면에 대해 센터링된다.

추가적 관점에서 청구항 제 7 항의 전제부에 따라 2개의 튜브 부품이 각각의 튜브 부품의 내부에 기반해 상호에 대해 센터링되고, 센터링된 위치에서 상호에 대해 임시적으로 고정되는 장치를 통해 목적이 달성된다. 이것은 제1 툴이 알려진 방식으로 배치됨으로써 그리고 제1 툴의 센터 축선에 상대적으로 방사상 조정이 가능한 여러 개의 센터링 수단을 통해 제1 튜브 부품의 내면에 상대적으로 센터링됨으로써 가능해진다. 이 제1 툴은 제1 튜브 부품의 개방된 튜브 단부로 삽입이 가능하고, 방사상 조정이 가능한 센터링 수단들을 통해 제1 튜브 부품의 내면에 센터링된다. 이후 제2 툴이 제1 툴에 상대적으로 센터링되고, 이로써 제1 툴이 제1 가이드를 포함하고 제2 툴이 제2 가이드를 포함하며, 가이드들은 툴들이 상호 센터링하는 것을 협력한다. 대안적으로, 가이드들은 가령 클립 또는 갈고리 모양의 툴과 같은 외부 툴과 함께 사용되며, 외부 툴은 가이드들을 통해 제1 및 제2 툴을 상호 센터링한다. 이 배치를 통해 외부 툴, 즉, 제2 툴을 각각의 튜브 내면에 대해 센터링할 수 있는데, 이는 이전에는 알려지지 않았으며, 이런 용이함으로 조인트 용접을 하기 이전에 제1 툴이 제거될 수 있다. 그리고 제2 툴은 고정수단을 포함하고, 고정수단은 제2 툴을 제2 튜브 부품의 외부에 고정하도록 배치된다. 이를 통해 제2 툴은 센터링된 위치의 제1 튜브 부품에 고정되고, 위치는 튜브 부품의 내면에 대해 센터링된다. 또한, 장치는 각각의 제1 및 제2 튜브 단부 위 조립된 위치에서 동일하거나 유사한 2개의 제2 툴을 상호 상대적으로 센터링하는 적어도 하나의 제3 가이드를 포함한다. 제3 가이드는 자체에 각각의 제2 툴 위에 배치되어 가이드되는 몇 개의 협력 부품을 포함하거나, 제2 툴을 제1 툴에 센터링하는 데에 사용되는, 예를 들어, 제2 가이드와 협력하는 부품이 실제로 될 수 있다. 양 제2 툴들을 상호 센터링하는 제3 가이드가 있다는 것이 가장 중요하다. 또한, 장치는 동일하거나 유사한 2개의 제2 툴을 상호 연결하도록 배치되는 적어도 하나의 커플링 부재를 포함하고, 앞에서 기재한 바에 따라, 제2 툴들은 각각의 튜브 단부에 배치된다. 제3 가이드와 커플링 부재는 동일한 세부 품목으로 선택할 수 있고, 가이드 및 커플링 양 기능을 제공한다. 이제 장치를 통해, 각각의 튜브 단부를 튜브 부품의 내면에, 그리고 각각의 외부 제2 툴에 상대적으로 센터링하는 것 그리고 이 위치에서 각각의 튜브 단부를 고정하는 것이 모두 가능하며, 이후 각각의 튜브 부품을 또 다른 튜브 부품 및 그 조립된 제2 툴에 상대적으로 센터링하는 것이 가능하다.

장치의 바람직한 실시예에 따르면, 커플링 부재는 개별적인 툴이 아니라 오히려 제2 툴에 부착되어, 제2 튜브 부품에서 대응하는 제2 툴과 연결될 준비를 한다. 그런 방식으로 양 제2 툴들은 부품들이 조립되는 동안 함께 원활하게 "클릭"될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 커플링 부재 및 제3 가이드는 동일한 세부품목일 수 있다. 내부 센터링에 관한 선행기술의 외부 고정물뿐만 아니라 제시된 해결책들은 다음 설비를 위해 튜브 부품들을 연결하고 위치를 유지하는 점에서 매우 시간 소모적이다. 다음 설비는 튜브 부품들을 상호 상대적으로 미리 정해진 회전 각도까지 회전하는 것 등을 포함할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 각각의 커플링 부재는 커플링된 위치에서 양 제2 툴들을 상호로부터 미리 정해진 축선상의 거리에서 고정하도록 배치되지만, 여전히 양 툴들을 공통 센터 축선 둘레를 따라 상호 회전되도록 한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 기존의 해결책들은 내부 센터링에서뿐만 아니라, 가령, 또 다른 튜브 부품에 대한 벤드의 다음 경로와 같이 부품들 사이의 상대적 회전에서 원활한 설비를 확보하기에는 원활성과 시간 효율성 면에서 문제가 있다. 본 발명을 통해 양 제2 툴들을 상호 연결하고 이후에는 올바른 회전 각도까지 회전하는 것이 용이해지고, 이로써 제3 가이드/커플링 부재가 튜브 부품들을 상호 유연하게 고정될 수 있도록 한다.

바람직한 실시예에 따르면 각각의 커플링 부재는 축선상 조정이 가능하거나 튜브 단부들 사이의 거리 조정을 가능하게 한다. 이는 양 제2 툴들이 조절된 거리에서 커플링 부재와 연결되고, 바람직하게는 함께 "클릭"되고, 튜브 단부들은 상호로부터 충분한 거리에 있어 스페이서들이 튜브 단부들 사이의 갭 내에 위치하도록 하는 것을 의미한다. 이 스페이서들은 도면에서 구체화되거나 선택된 유형의 용접를 하기 위해 구체화되는 용접 갭을 기반으로 선택된다. 스페이서들이 갭 내에 배치되었을 때, 이후 튜브 부품들은 스페이서들에 대해 정지할 때까지 스페이서들의 방향으로 이동되고, 이로써 커플링 부품은 이러한 조정 대안이 이를 위한 조정수단들을 가질 수 있도록 한다. 따라서, 그 장치를 가지고 튜브 부품들을 상호 센터링 및 연결하고, 필요 시에 튜브를 회전시켜 커플링된 모드에서 원하는 거리로 거리를 조정해서 올바른 용접 갭 거리에 배치하기 용이한데, 이는 기존 해결책들에서는 시간 소모적인 셋업 그리고 반복된 제어 측정 및 조정 없이는 해결할 수 없는 것이다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 장치는 양 제2 툴들을 단부 위치에서 상호에 대해 잠그거나 확실하게 고정하도록 배치되는 커플링 부재를 적어도 하나 포함하는데, 즉, 위치는 튜브 부품들 사이에 올바른 갭 거리 및 회전 각도를 셋팅함으로써 얻어진다. 이로써 튜브 부품들은 2개의 튜브 부품 사이의 정렬불량을 최소화해 상호 상대적으로 완벽하게 센터링되고, 또한, 다음 용접을 하기 이전에 이 위치에서 간단하게 고정된다.

장치의 바람직한 실시예에 따르면, 양 제2 툴들 중 적어도 하나는 2개의 툴들 사이의 회전 각도를 보여주는 스케일 또는 그레이딩(grading)을 포함하고, 이로써 필요시에 주어진 각도를 셋팅하기 용이해진다. 기존의 해결책들은 배관 기사가 올바른 각도까지 튜브를 측정하고 회전시키는 것을 기반으로 하고, 최선의 경우에 튜브 부품이 올바른 각도로 고정된다. 용접 갭이 조절되고 조정되는 동안 튜브 부품들 사이의 각도 변화가 없이, 이 각도가 유지되기란 어렵다. 본 발명을 가지고 이런 어려움이 간단하고 안전하게 극복되었다.

장치의 바람직한 실시예는 제2 툴이 간단한 방식으로 분리 가능하게 배치되어 튜브 부품으로부터 이 툴이 제거될 수 있는 것을 포함한다. 이 툴은 일반적으로 이른바 안착을 통해 용접 심이 고정된 후에 제거되는데, 이는 튜브 부품과 동일한 특성을 가지는 약 10밀리미터 되는 금속 막대의 짧은 부품이 특정 위치의 용접 심에 용접된다는 의미이다. 튜브 부품들이 안착을 통해 고정되었을 때, 제2 툴은 튜브 부품들로부터 제거된다. 안착 잔여물 및 금속 막대 잔여물은 용접이 안착 위치에 이르는 동안 분쇄되어 제거된다.

알려진 해결책들에 비해 본 발명을 통해 여러 용이한 점들이 얻어진다.

- 외부상 배치되는 툴을 센터링하지만 센터링은 튜브 부품의 내면에 기반한 센터링이라는 점.

- 남아있는 내부 툴들/고정물들이 없는 점.

- 튜브 부품들을 상호에 대해 다음 용접을 하기 전에 튜브 부품들을 상호 센터링하고 임시 고정하며, 센터링은 조인트된 배치에서 내면들 사이의 엣지 정렬 불량을 최소화해 각각의 튜브 파트들의 내면에 이루어지는 점.

- 양 제2 툴들을 함께 "클릭"함으로써 2개의 튜브 부품을 상호 간단히 연결하고, 이로써 2개의 튜브 부품이 상호 상대적으로 센터링되고 상호로부터 적합한 거리에 고정되는 점.

- 연결된 위치에서 여전히 부품들/제2 툴들이 원하는 각도까지 상호 상대적으로 회전이 가능한 점.

- 연결된 위치에서 용접 갭이 원하는 갭을 얻도록 조정이 가능한 점.

- 최종적으로 튜브 부품들이 원하는 단부 위치에서 잠금이 가능한 점.

본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 제한 없는 예를 통해 하기에서 설명된다.
도 1a는 제1 툴의 실시예를 도시한다.
도 1b는 제2 툴의 실시예를 도시한다.
도 1c는 튜브 단부에서 센터링되고 고정되는 제1 및 제2 툴을 도시한다.
도 2a는 상호 센터링되는 2개의 튜브 부품을 도시한다.
도 2b는 2개의 튜브 부품이 각각의 내면에 대해 센터링되고 연결되었을 때, 2개의 튜브 부품을 도시한다.
본 발명의 구성 설계는 바람직하지만 제한 없는 발명의 실시예를 도시하는 첨부 도면들과 관련하여 하기 발명의 실시예의 구체적 설명에서 명확해진다.

도 1a는 바람직한 실시예에 따라 3개의 아암(23)을 가지도록 설계된 제1 툴(9)을 도시하고, 3개의 아암(23)은 센터 실린더(20)에 부착된다. 각각의 아암(23)은 제1 툴의 센터 축선에 대해 방사상 연장된 그루브(24)를 포함한다. 각각의 그루브(24)에서 센터링 수단((13)은 방사상 이동이 가능한 러그(lug) 형태로 작동을 위해 배치된다. 각각의 방사상 센터링 수단(13)은 각각의 링크 아암(25)을 통해 제1 툴(9)의 센터 축선(14)에 대해 축선상 이동이 가능한 실린더(22)에 부착된다. 또한, 센터 실린더(20) 둘레를 따라 이동이 가능한 실린더(22)와 스톱 러그(26) 사이에 스프링(21)이 배치되고, 스톱 러그는 센터 실린더(20)의 한쪽 단부에 고정되어 배치된다(도 1c 참고). 또한, 각각의 아암(23)은 아암의 외부 쪽 단부 부근에, 바람직한 예에서 가이드 러그 형태로, 각각의 제1 가이드(15)를 포함한다.

도 1b는 바람직한 실시예에 따라 링으로 설계된 제2 툴(10)을 도시한다. 제2 툴(10)은 링 모양의 그루브 형태로 툴 재료에 배치되는 제2 가이드(16)를 포함한다. 더욱이 제2 툴(10)은 여러 개의 고정수단(17)을 가지는데 3개 이상이 바람직하며, 실시예에 따르면 여러 개의 스크류 형태가 바람직하다. 이것들은 제2 툴(10)의 센터 축선(27)에 대해 방사상 혹은 외부 쪽으로 고정되도록 배치된다. 또한, 본 도면에서 3조각의 제3 가이드(18)가 보이는데, 각각이 제2 가이드(16)에 맞춰지도록 배치되며, 이는 도 2a 내지 도 2b와 관련하여 하기에서 설명된다. 또한, 제2 툴(10)은 보이지 않는 리세스(28)를 포함하고, 적용 가능한 곳에서, 2개의 동일한/유사한 제2 툴(10)을 상호 연결해 사용하도록 배치되며, 이는 도 2b에서 대안적인 실시예로서 설명된다.

도 1c는 제1 튜브 부품(1) 위에서 커플링된 위치에 있는 제1 툴 및 제2 툴(9, 10)을 도시한다. 조립 절차는 다음과 같다. 제2 툴(10)은 다음 조립을 위한 위치에 있도록 제1 튜브 부품상에서 임시적으로 걸려 있는 것이 바람직하다. 이후 제1 툴(9)이 설치되고 이로써 축선상 이동이 가능한 실린더(22)가 제1 스톱 러그(26) 방향으로 이동되고, 이로써 스프링(21)은 압축되고, 방사상 이동이 가능한 센터링 수단(13)은 제1 툴(9)의 센터 축선을 향해 안쪽으로 이동되고, 이로써 그루브에서 작동하게 된다. 이로써 센터링 수단(13)은 제1 튜브 부품(1)의 단부(4)에 삽입될 수 있다. 제1 툴(9)은 아암(23)들이 제1 튜브 단부(4)에 인접할 때까지 그 방향으로 이동되는 것이 바람직하다. 이후, 스프링 힘이 해제되거나 감소되고, 이로써 축선상 이동이 가능한 실린더(22)가 제1 튜브 단부(4) 방향으로 방출되거나 이동되고, 이로써 센터링 수단(13)은 제1 튜브 부품(1)의 제1 내면(2)에 인접할 때까지 방사상으로 튀어나오게 된다. 이로써 제1 툴(9)은 내면(2)에 대해 센터링된다. 다음 단계는 제1 툴(9)에 대해 제2 툴(10)을 센터링하는 것이고, 이는 제1 가이드(15)가 제2 가이드(16)에 포함되기 때문에 가능한데, 즉, 제1 툴(9)의 러그(15)가 제2 툴의 그루브(16)에 삽입되는 실시예에 따라 가능하다. 또한, 이런 방식으로 제2 툴(10)은 제1 튜브 부품(1)의 제1 내면(2)에 대해 센터링된다. 이후 고정수단(17)을 통해, 제1 튜브 부품(1)의 제1 외면(3)을 향해 내부 쪽으로 고정수단/스크류를 고정함으로써 제1 튜브 부품(1)은 센터링된 위치에 있는 제2 툴(10)에 잠겨진다.

양 도 2a들은 제2 툴(10)을 가지고 센터링된 위치에 설치된 제1 튜브 부품(1)과 또한, 여전히 설치 위치에 있는 제1 툴(9)을 도시한다. 그리고 제2 내면(6), 제2 외면(7) 및 제2 튜브 단부(8)를 가지는 제2 튜브 부품(5)이 도시된다. 또 다른 제2 툴(10)은 이러한 제2 튜브 부품(5)에서 바로 앞에서 기재된 바(도 1c)와 같은 방식으로 배치되고, 이로써 제2 튜브 부품의 내면(6)에 대해 센터링된다. 이 위치에서 제1 툴(9)이 마지막에 사용되었던 튜브 부품(1, 5)으로부터 제거되고, 당연히 같은 제1 툴(9)이 양 제2 툴(10)들을 한번에 하나씩 조립하는 데에 사용된다. 제1 툴(9)이 제거되었을 때 앞에서 기재한 제3 가이드(18)는 양 제2 툴(10)들의 그루브들 중 적어도 하나/제2 가이드(16)에 포함된다. 또한, 이러한 제3 가이드(18)도 제2 툴/툴들(10)에 용이하게 고정될 수 있다. 이제 양 튜브 부품(1, 5)들은 상호를 향해 이동되고 이로써 제3 가이드/가이드(18)들은 대응하는 제2 툴(10)의 제2 가이드(16)에 삽입되거나 조합된다. 실시예에 따르면 제3 가이드(18)는 마주하는 제2 툴(10)의 그루브를 향해 가이드 되는 3개의 자유 가이드 러그로 구성되어 있다. 가이드(16, 18)의 조합을 통해 양 제2 툴(10)들은 상호 상대적으로 센터링되고, 제2 튜브 부품(1, 5)의 내면(2, 6) 사이의 최소화된 엣지 정렬불량을 기반으로 완벽하게 센터링되는데, 도 2b 및 하기의 해당 기재내용을 참고한다.

도 2b는 제1 튜브 부품 및 제2 튜브 부품(1, 5)이 공통 센터 축선(11)을 가지고 상호에 대해 그리고 내면(2, 6)에 대해 센터링된 위치에 있는 것을 도시한다. 조립하는 동안 제1 툴(9)을 통해 그 아암들은 튜브 단부(4, 8)에 인접해 설치되고, 이후 제2 툴(10)이 제1 툴(9)과 연결됨으로써, 제2 툴(10)과 튜브 단부 사이의 결정된 거리를 얻고, 그리고 이후 튜브 부품들이 모였을 때에 제3 가이드(18)가 특정 치수를 가짐으로써 양 제2 툴(10)들 및 이것들 각각의 튜브 단부(4, 8)는 상호로부터 고정된 거리에 위치된다. 용접의 유형에 따라 그리고 도면들에서 종종 구체화되고, 종종 언급되는 용접 갭에 따라 제3 가이드(18)의 길이 치수는 선택될 수 있어서 튜브 부품 단부(4, 8) 사이의 거리는 존재하는 용접 갭보다 조금 더 커진다. 이제, 양 제2 툴(10)들이 상호 센터링되었을 때, 적어도 하나 그러나 바람직하게는 더 많은 커플링 부재(19)들이 툴(10)들을 연결하는 데에 사용된다. 가장 간단한 형태에서 커플링 부재(19)는 클램프이지만, (도시되지는 않지만) 대안적으로 잠금장치의 또 다른 형태일 수 있고, 이는 양 제2 툴(10)들을 함께 걸고/연결할 수 있다. 후자의 경우에서, 이 커플링 부재는 적어도 하나 이상의 제2 툴(10) 위에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 제3 가이드(18) 및 커플링 부재(19)는 하나이자 동일한 부품, 예를 들면 클립과 같은 고리일 수 있고, 양쪽 모두 센터링/제어 및 연결이 가능하다. 그리고 커플링 부재(19)는 툴(10)을 연결해 축선 방향으로 양 제2 툴(10)들을 고정하도록 배치되지만, 상호 상대적으로 회전할 수 없을 정도로 단단하게 고정되는 것은 아니다. 따라서, 이것이 필요한 곳, 가령, 이전 파이프 라인 구성에 대한 튜브의 추가적인 경로를 시사하는 튜브 벤드와 같은 튜브 부품들을 상호 올바른 회전 각도로 회전시키기 용이하다. 본 도면에 따라 클램프보다 커플링 부재(19)의 또 다른 형태가 사용되면, 예를 들어, 축선상의 그러나 회전이 가능한 고정을 위해 갈고리처럼 생긴 커플링 부재 혹은 그런 류의 것들이 사용될 수 있도록, 제2 툴은 하나 이상의 배치된 리세스(28)를 포함한다. 일단 짝맞춤이 완료되고 마찬가지로 회전이 완료되면, 용접 갭은 정확하게 조정된다. 정확한 용접 갭을 얻기 위해 스페이서(12)들이 사용되는데, 스페이서들은 여러 위치에서 갭 내에 배치되고, 이후 튜브 단부들은 스페이서들에 인접할 때까지 그리고 올바른 거리를 얻을 때까지 스페이서(12)들을 향해 이동된다. 이는 클램프들/커플링 부재(19)들을 강하게 조이거나 또는, 커플링 부재(19)를 이용해 이러한 이동을 가능하게 하거나 이에 대한 셋팅/작용을 위한 수단들을 포함하는 대안적인 설계를 함으로써 가능하다. 올바른 용접 갭이 셋팅되면, 튜브 부품(1, 5)은 커플링 부재(19)를 통해 상호 잠겨지고 용접을 개시할 수 있는데 그 이유는 설비가 완료되기 때문이다. 제2 툴(10)들은 튜브 부품들로부터 제거되도록 확실하게 분리될 수 있고, 이는 부품들이 함께 안착한 이후에 발생하는 것이 바람직하다.

1 : 제1 튜브 부품
2 : 제1 내면
3 : 제1 외면
4 : 제1 튜브 단부
5 : 제2 튜브 부품
6 : 제2 내면
7 : 제2 외면
8 : 제2 튜브 단부
9 : 제1 툴
10 : 제2 툴
11 : 공통 센터 축선
12 : 스페이서
13 : 센터링 수단
14 : 센터 축선(제1 툴)
15 : 제1 가이드
16 : 제2 가이드
17 : 고정 수단
18 : 제3 가이드
19 : 커플링 부재
20 : 센터 실린더
21 : 스프링
22 : 축선상 이동이 가능한 실린더
23 : 아암
24 : 그루브
25 : 링크 아암
26 : 스톱 러그
27 : 센터 축선(제2 툴)
28 : 리세스
d_i = 내경

Claims (13)

1. 튜브 부품들을 상호 조인트 용접을 하기 이전에 튜브 부품들을 상호 상대적으로 센터링하고 임시 고정하는 방법이고, 제1 튜브 부품(1)은 제1 내면(2), 제1 외면(3) 및 제1 튜브 단부(4)를 포함하고, 그리고 제2 튜브 부품(5)은 제2 내면(6), 제2 외면(7) 및 제2 튜브 단부(8)를 포함하며, 상기 방법은,
   a. 제1 툴(9)이 상기 제1 튜브 부품(1)의 상기 내면(2)에 상대적으로 센터링되는 단계,
   b. 제2 툴(10)이 상기 제1 툴(9)에 대해 센터링되는 단계,
   c. 상기 제1 튜브 부품(1)이 상기 제2 툴(10)을 가지고 상기 외면(3)에 고정되고, 이로써 상기 튜브 부품(1)이 상기 제2 툴(10)에 상대적으로 고정되고 센터링되는 단계,
   d. 상기 제1 툴(9)이 상기 제1 튜브 부품(1)으로부터 제거되는 단계,
   e. 상기 a 내지 d 단계가 상기 제2 튜브 부품(5)에 대해서도 동일한 방식으로 반복되는 단계,
   f. 상기 각각의 제1 및 제2 튜브 부품(1, 5)에 배치되는 양 제2 툴(10)들이 상호 상대적으로 센터링되고 연결되는 단계이고, 이로써 상기 튜브 부품(1, 5)이 상호 상대적으로 각각의 상기 내면(2, 6)에 대해 센터링되고, 그리고 추가로 각각의 튜브 단부(4, 8) 사이의 미리 정해진 거리로 고정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 센터링되고 연결된 위치에서 상기 튜브 부품(1, 5)이 상기 연결된 위치의 공통 센터 축선(11) 둘레를 따라, 상호에 상대적으로, 원하는 회전 각도로 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   미리 정해진 두께를 가진 적어도 하나의 스페이서(12)가 상기 튜브 단부들(4, 8) 사이에 배치되고, 이후 상기 튜브 부품(1, 5)은 상기 튜브 단부(4, 8)가 상기 스페이서/스페이서(12)들에 인접할 때까지 상기 스페이서/스페이서들을 향해 이동하고 이로써 상기 튜브 단부(4, 8) 사이의 거리가 원하는 거리로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 양 제2 툴(10)들이 상기 원하는 위치에서 상호 상대적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 튜브 부품들을 상호 조인트 용접을 하기 이전에 튜브 부품들을 상호 센터링하는 장치이고, 제1 튜브 부품(1)은 제1 내면(2), 제1 외면(3) 및 제1 튜브 단부(4)를 포함하고, 그리고 상기 장치는 제1 툴(9)이 상기 제1 툴(9)의 센터 축선(14)에 대해 방사상 조정이 가능한 센터링 수단(13)을 포함하는 상기 튜브 부품의 상기 내면(2)에 대해 센터링되도록 배치되는 상기 제1 툴(9)을 포함하고, 상기 제1 툴(9)의 상기 센터링수단(13)은 상기 튜브 부품(1)에 삽입 가능한 것에 있어서, 상기 제2 툴(10)은 상기 제1 툴(9)에 대해 상대적으로 센터링되도록 배치되고, 이로써 상기 제1 툴(9)은 적어도 하나의 제1 가이드(15)를 포함하고, 상기 제2 툴(10)은 적어도 하나의 제2 가이드(16)를 포함하며, 상기 가이드들(15, 16)은 상기 툴들(9, 10)이 상호 센터링하는 것을 협력하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 툴(10)이 상기 튜브 부품의 외면(3)을 상기 제2 툴(10)에 고정하도록 배치되는 고정 수단(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 튜브 부품들을 상호 조인트 용접을 하기 이전에 상기 튜브 부품들을 상호 센터링하고 임시 고정하는 장치이고, 제1 튜브 부품(1)은 제1 내면(2), 제1 외면(3) 및 제1 튜브 단부(4)를 포함하고, 제2 튜브 부품(5)은 제2 내면(6), 제2 외면(7) 및 제2 튜브 부품 단부(8)를 포함하며, 그리고 상기 장치는 제1 툴(9)이 상기 제1 툴(9)의 센터 축선(14)에 대해 방사상 조정이 가능한 센터링 수단(13)을 포함하는 상기 튜브 부품의 상기 내면(2, 6)에 대해 센터링되도록 배치되는 상기 제1 툴(9)을 포함하고, 상기 제1 툴(9)의 상기 센터링수단(13)은 상기 튜브 부품(1, 5)에 삽입 가능한 것에 있어서, 상기 제2 툴(10)은 상기 제1 툴(9)에 대해 상대적으로 센터링되도록 배치되고, 이로써 상기 제1 툴(9)은 적어도 하나의 제1 가이드(15)를 포함하고, 상기 제2 툴(10)은 적어도 하나의 제2 가이드(16)를 포함하며, 상기 가이드들(15, 16)은 상기 툴(9, 10)이 상호 센터링하는 것을 협력하고, 그리고 상기 제2 툴(10)은 상기 튜브 부품(1, 5)의 상기 외면(3, 7)을 상기 제2 툴(10)에 고정하도록 배치되는 고정수단을 더 포함하고, 상기 장치는, 각각의 제1 및 제2 튜브 단부(4, 8)상의 설치 위치에서 실질적으로 동일한 2개의 제2 툴(10)을 센터링하는 적어도 하나의 제3 가이드(18)와, 그것들이 각각의 제1 및 제2 튜브 단부(4, 8) 상에 배치되었을 때 상기 2개의 제2 툴(10)을 연결하도록 배치되는 적어도 하나의 커플링 부재(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 커플링 부재(19)는 상기 제2 툴(10)에 배치되고, 상기 커플링 부재(19)는 상기 제1 튜브 단부(4)에 배치되는 상기 제2 툴(10)을 실질적으로 동일하게 상기 제2 튜브 단부(8)에 배치되면서 대응하는 제2 툴(10)에 연결하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 각각의 커플링 부재(19)는 상기 연결된 위치에서, 상호 상대적으로 미리 정해진 축선상의 거리에 있는 양 제2 툴(10)들을 고정하도록 배치되는 동시에 상기 양 제2 툴(10)들을 공통 센터 축선(11) 둘레를 따라 상호 상대적으로 회전 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 커플링 부재(19)가 상기 연결된 위치에서, 상기 양 제2 툴(10)들 사이의 상기 축선상의 거리 조정이 가능하고, 상기 각각의 제1 및 제2 튜브 단부(4, 8) 사이의 거리 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브 단부(4, 8) 사이의 거리를 조정하고 그리고 이들이 상호에 대해 회전한 후, 적어도 하나의 상기 커플링 부재(19)는 단부 위치에서 상호에 대해 상기 양 제2 툴(10)들을 잠그도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양 제2 툴(10)들 중 적어도 하나는 스케일을 포함하고, 상기 스케일은 상기 양 제2 툴(10)들 사이의 상기 회전 각도를 도시하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 툴(10)은 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
    

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