KR20180009361A - 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 파이프 세그먼트(2)를 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하기 위한 디바이스(1)에 관한 것이며, 디바이스(1)는 디바이스의 길이 방향 축선(L)을 따라 상기 제1 및 제2 파이프 세그먼트들(2, 3) 내로 삽입될 수 있다. 상기 디바이스(1)는: 디바이스가 제1 파이프 세그먼트(2) 및 제2 파이프 세그먼트(3)의 내측과 접촉하게 하기 위해 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)에 대해 반경 방향으로 이동될 수 있는 복수의 접촉 세그먼트들(7, 9)을 가지는 접촉 장치(6), 및 길이 방향 축선(L)을 따른 접촉 세그먼트들(7, 9)의 축 방향 운동을 반경 방향 운동으로 변환하도록 설계되는 동력 전달 장치(26)를 가진다.

Description

제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스 및 방법
본 발명은 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
액화 천연 가스 또는 올레핀 설비들을 위한 알루미늄 파이프들의 용접에서, 일정 비율의 수은이 이송될 제품에 포함될 때, 알루미늄 파이프들에 남아있는 용접 지지물과 알루미늄 파이프들 사이의 갭에서 수은 누적의 위험이 존재하며, 소위 LME(liquid metal embrittlement) 또는 전기화학적 부식으로 이어진다. 이러한 이유 때문에, 예를 들어, 수은 분리기 또는 이송될 제품의 유동 방향으로의 용접 지지물의 밀착 용접과 같은 추가적으로 값비싼 조치들이 요구된다.
US 2003/0047650 A1은 2 개의 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 디바이스를 설명한다. 디바이스는 절두-원뿔 형상인 2 개의 부재들 사이에 배치되는 판-형상 접촉 세그먼트들을 포함한다. 부재들의 수렴 변위에서, 부재들은, 상기 부재들이 반경 방향 바깥쪽으로 변위되기 위해 접촉 세그먼트들의 경사 면들 상에서 미끄러진다.
US 5 285 947 A는 2 개의 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 디바이스를 설명한다. 디바이스는 액추에이터들의 도움으로 바깥쪽으로 이동될 수 있는 다수의 접촉 세그먼트들을 포함한다.
US 3 742 186 A는 2 개의 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 디바이스를 설명한다. 디바이스는 절두-원뿔형인 2 개의 부재들 사이에 배치되는 환형 접촉 세그먼트들을 포함한다. 부재들의 수렴 변위에서, 부재들은, 상기 부재들이 반경 방향 바깥쪽으로 변위되기 위해 접촉 세그먼트들의 경사 면들 상에서 미끄러진다.
FR 2 801 819 A1은 반경 방향 바깥쪽으로 변위가능한 다수의 접촉 세그먼트들을 가지는, 2 개의 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 디바이스를 설명한다.
WO 2014/191829 A2는 2 개의 파이프 세그먼트들을 용접하기 위한 디바이스를 설명하며, 여기서 디바이스는 경사진 옆면들을 포함하는 접촉 세그먼트들을 가진다. 접촉 세그먼트들의 축 방향 변위에서, 접촉 세그먼트들은 경사 옆면들 상에서 상호적으로 미끄러지며, 이로 인해 접촉 세그먼트는 반경 방향 바깥쪽으로 변위된다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것에 있다.
이에 따라, 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스가 제안된다. 디바이스는 제1 및 제2 파이프 세그먼트 내로 상기 디바이스의 길이 방향 축선을 따라 도입가능하며, 여기서 디바이스는: 상기 접촉 세그먼트들(contact segments)의 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측을 지탱하게 하기 위해, 디바이스의 길이 방향 축선에 대해 반경 방향으로 변위가능한 복수의 접촉 세그먼트들을 가지는 접촉 설치부, 및 길이 방향 축선을 따라 상기 접촉 세그먼트들의 축 방향 변위를 접촉 세그먼트들의 반경 방향 변위로 변환하기 위해 특정되는 기어박스 설치부(gearbox installation)를 포함하며, 접촉 설치부는 제1 단부 디스크(disk) 및 제2 단부 디스크를 포함하며, 접촉 세그먼트들은 제1 단부 디스크와 제2 단부 디스크 사이에 배치된다.
접촉 세그먼트들의 축 방향의 상호 변위가 기어박스 설치의 보조에 의해 접촉 세그먼트의 반경 방향 변위로 변환가능함으로 인해, 접촉 설치부가 평면 방식으로, 특히 원통형 면의 형태로 파이프 세그먼트들을 지탱하는 것이 보장된다. 파이프 세그먼트들에 남아있는 용접 지지부는 제거될 수 있다. 다시 파이프 세그먼트들로부터 제거가능한 디바이스로 인해, 디바이스는 몇번이라도 재사용될 수 있다. 디바이스는, 바람직하게는, 몇몇의 개별 부품들로부터 구성되고, 그리고, 이로 인해, 신속하고 비용-효율적 방식으로 제조될 수 있다. 파이프 세그먼트들의 용접 시, 디바이스는 파이프 세그먼트들을 사용하여 형성되는 파이프라인으로부터 용이하게 해제가능하고 제거가능하다. 특히, 디바이스는 파이프라인의 내부 벽을 손상함 없이 파이프라인으로부터 제거된다. 파이프 세그먼트들은, 바람직하게는, 알루미늄 재료로 제조된다. 대안적으로, 디바이스는, 또한, CrNi 강으로 파이프 세그먼트들을 용접하기 위해 적용될 수 있다. 본원에서의 접촉 설치부는 용접을 위한 루트 보호 가스를 위한 둘러싸는 홈, 및 용접을 위한 루트 보호 가스의 공급을 위한 커넥터(connector)를 포함할 수 있다. 디바이스가 파이프라인으로부터 제거되기 위해, 디바이스는 용접 포지션으로부터 드라이브-인(drive-in) 포지션으로 이동될 수 있다. 특히 용접 포지션에서, 모든 접촉 세그먼트들은 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측을 동시에 지탱한다. 디바이스는, 또한, 용접 디바이스 또는 용접 지지부로서 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따라, 반경 방향 외부 측 상의 접촉 세그먼트들 각각은 부분 표면 쉘(shell)을 가지며, 여기서 부분 표면 쉘들은 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측을 지탱하기 위해 특정된 원-원통형 표면 쉘을 총괄하여 규정한다.
이로 인해, 용접 동안의 파이프 세그먼트들의 특히 긍정적 지지가 보장된다. 특히, 서로에 대한 파이프 세그먼트들의 임의의 미끄러짐이 방지될 수 있다. 디바이스의 용접 포지션의 접촉 세그먼트들은 동일한 평면에 있거나 서로 축 방향으로 오프셋될 수 있다. 접촉 세그먼트들은, 바람직하게는, 환형 세그먼트들이다.
추가적인 실시예에 따라, 기어박스 설치부는, 접촉 세그먼트들이 축 방향 수렴 방식으로 변위될 때, 반경 방향 바깥쪽으로 접촉 세그먼트들을 변위시키기 위해 특정된다.
이는 간단한 작동 원리를 초래한다. 게다가, 접촉 설치부는, 따라서, 규정된 힘을 통해 파이프 세그먼트들의 내부 측 상에 가압될 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 기어박스 설치부는, 접촉 세그먼트들이 축 방향 발산 방식으로 변위될 때, 반경 방향 안쪽으로 접촉 세그먼트들을 변위시키기 위해 또한 특정된다.
이로 인해, 디바이스는 파이프 세그먼트들로부터 특히 신속하고 간단한 방식으로 제거될 수 있다.
추가적 실시예에 따라, 기어박스 설치부는 접촉 세그먼트들 상에 제공되는 경사 면들을 포함하며, 접촉 세그먼트들은, 축 방향으로 변위될 때, 상기 경사 면들 상에서 미끄러진다.
특히, 각각의 접촉 세그먼트는 2 개의 인접한 접촉 세그먼트들의 경사 면들 상에서 미끄러진다.
추가적 실시예에 따라, 각각의 접촉 세그먼트는 하나의 경사 면을 각각 가지는 2 개의 단부 세그먼트들을 포함한다.
특히, 서로 옆에 배치되는 2 개의 접촉 세그먼트들의 경사 면들은 동일한 방향으로 경사진다. 하나의 접촉 세그먼트의 경사 면들은, 바람직하게는, 수렴 방식으로 경사진다. 하나의 접촉 세그먼트의 경사 면들은, 바람직하게는, 발산 방식으로 또한 경사질 수 있다.
추가적 실시예에 따라, 각각의 경사 면은 길이 방향 축선을 따라 지정하는 각각의 접촉 세그먼트의 단부 측에 대해 경사진다.
경사 면들은, 바람직하게는, 길이 방향 축선을 향하는 방향으로 반경 방향으로 이어진다.
추가적 실시예에 따라, 각각의 경사 면의 경사 각도는 45°이다.
이로 인해, 접촉 세그먼트의 특히 간단한 구성이 가능하다. 이는 디바이스를 제조하기 위한 비용을 감소시킨다.
접촉 설치부는 제1 단부 디스크 및 제2 단부 디스크를 포함하며, 접촉 세그먼트들은 제1 단부 디스크와 제2 단부 디스크 사이에 배치된다.
단부 디스크들은, 특히, 판-형상이다. 각각의 단부 디스크는, 바람직하게는, 복수의 세장형 보어들을 가지며, 이 세장형 보어들에서 접촉 세그먼트들 내로 나사결합되는 나사들은 안내된다. 이를 위해, 각각의 접촉 세그먼트는, 바람직하게는, 내부 스레드가 제공되는 관통 보어를 가지며, 2 개의 나사들은 양자 모두의 단부들에서 관통 보어 내로 나사결합된다. 단부 디스크들 및/또는 나사들은 기어박스 설치부의 부품일 수 있다.
추가적 실시예에 따라, 접촉 세그먼트들은, 제1 접촉 세그먼트가 제2 단부 디스크에 대해 오직 반경 방향으로 변위가능하고 그리고 제1 단부 디스크에 대해 반경 방향으로 그리고 축 방향으로 변위가능한 교번(alternating) 방식으로, 제1 단부 디스크에 그리고 제2 단부 디스크에 연결되며, 그리고 제1 단부 디스크 및 제2 단부 디스크에 대해 인접한 제2 접촉 세그먼트는 반경 방향으로 그리고 축 방향으로 변위가능하다.
접촉 세그먼트들 내로 나사결합되는 나사들의 보조에 의해, 단부 디스크들은 접촉 세그먼트들에 억류되게(captively) 연결된다. 교번 방식으로 배치되는 2 개의 제1 및 2 개의 제2 접촉 세그먼트들이 바람직하게 제공된다.
추가적인 실시예에 따라, 단부 디스크들은, 변위 설치부의 보조에 의해, 접촉 설치부의 길이 방향 축선을 따라 수렴 또는 발산 방식으로 선택적으로 변위가능하다.
변위 설치부는 단부 디스크들 중 하나의 디스크 상에 또는 단부 디스크들 사이에 배치될 수 있다.
추가적 실시예에 따라, 변위 설치부는 공압식으로, 유압식으로, 전동식으로, 또는 수동식으로 작동가능하다.
예를 들어, 변위 설치부는 공압식 또는 유압식 실린더, 전기 모터, 또는 나사가공된 스핀들(threaded spindle)을 포함할 수 있다.
추가적 실시예에 따라, 접촉 세그먼트들은 스테인리스 강 재료로 제조된다.
예를 들어, 접촉 세그먼트들은 오스테나이트 강으로, 특히 1.4301 강으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 접촉 세그먼트들은 니켈 또는 니켈계 합금으로 제조될 수 있다.
게다가, 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 방법이 제안된다. 방법은 다음 단계들: 제1 및 제2 파이프 세그먼트 내로 상기 디바이스의 길이 방향 축선을 따라 도입가능한 디바이스를 제공하기 위한 단계(디바이스는 접촉 설치부를 포함하며, 접촉 설치부는 복수의 접촉 세그먼트들을 가지며, 복수의 접촉 세그먼트들은, 상기 접촉 세그먼트들이 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측을 지탱하게 되기 위해, 디바이스의 길이 방향 축선에 대해 반경 방향으로 변위가능하며, 접촉 세그먼트들은 접촉 설치부의 제1 단부 디스크와 제2 단부 디스크 사이에 배치됨); 제1 및 제2 파이프 세그먼트에서 디바이스를 배치하는 단계; 접촉 세그먼트들을 서로에 대해 축 방향으로 배치하는 단계(디바이스의 기어박스 설치부의 보조에 의해 길이 방향 축선을 따른 접촉 세그먼트들의 축 방향 변위는 서로에 대해 접촉 세그먼트들의 반경 방향 변위로 변환되어, 접촉 설치부는 제1 파이프 세그먼트의 내부 측 그리고 제2 파이프 세그먼트를 지탱함); 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하는 단계; 및 제1 파이프 세그먼트로부터 그리고 제2 파이프 세그먼트로부터 디바이스를 제거하는 단계(제1 파이프 세그먼트로부터 디바이스를 제거하기 전에, 접촉 세그먼트들은, 단부 디스크들의 축 방향 변위의 보조에 의해, 반경 방향으로 변위되어, 상기 접촉 세그먼트들은 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측으로부터 이격됨)를 포함한다.
디바이스는, 예를 들어, 강 케이블의, 와이어의, 또는 체인의 보조에 의해 파이프라인을 형성하도록 용접되어 있는 파이프 세그먼트들 밖으로 당겨질 수 있다. 특히, 파이프 세그먼트를 갖는 디바이스는, 또한, 파이프라인의 굽힘부를 통해 당겨질 수 있다.
제1 파이프 세그먼트 및 제2 파이프 세그먼트로부터 디바이스를 제거하기 전에, 접촉 세그먼트들은, 상기 접촉 세그먼트들이 제1 파이프 세그먼트의 그리고 제2 파이프 세그먼트의 내부 측으로부터 이격되도록 반경 방향으로 변위된다.
이로 인해, 디바이스는 파이프 세그먼트들로부터 특히 간단한 방식으로 제거될 수 있다. 내측을 향하는 접촉 세그먼트들의 반경 방향 변위는 단부 디스크들의 축 방향 변위에 의해 수행될 수 있다.
디바이스의 그리고/또는 방법의 추가적으로 가능한 구현들은, 또한, 이후에 명확히 설명되어 있지 않은 예시적 실시예들에 관하여 이전에 또는 이후에 설명되는 피처들 또는 실시예들의 조합들을 포함할 수 있다. 당업자들은 개별적 양태들을 디바이스 및/또는 방법의 각각의 기본 형태에 대한 개선들 또는 보충들로서 또한 부가할 것이다.
디바이스 및/또는 방법의 추가적 유리한 설계 실시예들 및 양태들은 종속항들의 그리고 디바이스의 예시적 실시예들의 그리고/또는 이후 설명되는 방법의 요지이다. 디바이스 및/또는 방법은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 의해 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스의 일 실시예의 개략적 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1에 따른 디바이스의 개략적 사시 단면도를 도시한다;
도 3은 도 1에 따른 디바이스의 개략적 사시도를 도시한다;
도 4는 도 1에 따른 디바이스의 추가적인 개략적 사시도를 도시한다;
도 5는 도 1에 따른 디바이스의 추가적인 개략적 사시도를 도시한다;
도 6은 도 1에 따른 디바이스의 접촉 설치부의 일 실시예의 개략적 사시도를 도시한다;
도 7은 도 6에 따른 접촉 설치부의 추가적인 개략적 사시도를 도시한다;
도 8은 도 6에 따른 접촉 설치부의 개략적 측면도를 도시한다;
도 9는 도 6에 따른 접촉 설치부의 추가적인 개략적 측면도를 도시한다;
도 10은 도 6에 따른 접촉 설치부의 추가적인 개략도를 도시하며; 그리고
도 11은 제2 파이프 세그먼트에 제1 파이프 세그먼트를 용접하기 위한 방법의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램을 도시한다.
도면들에서, 동일하거나 동일한 기능들을 가지는 엘리먼트들은, 달리 언급되지 않는 한, 동일한 도면 부호들을 제공하고 있다.
도 1 및 도 2는 제1 파이프 세그먼트(2)를 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하기 위한 디바이스(1)의 개략적 단면도를 각각 도시한다. 디바이스(1)는 용접 디바이스 또는 용접 지지부로서 지칭될 수 있다. 파이프 세그먼트들(2, 3)은 용접 시임(4)의 보조로 서로 맞대기 용접된다(butt-welded). 용접 시임(4)은 V-형상일 수 있다. 파이프 세그먼트들(2, 3)은 바람직하게는 알루미늄 재료로 제조된다. 공통으로 용접되는 파이프 세그먼트들(2, 3)은, 예를 들어, LNG(liquefied natural gas)를 유도하기 위한 파이프라인(5)을 형성한다. 디바이스(1)는 파이프라인(5)으로부터 회수가능하다(retrievable). 다시 말해서, 파이프 세그먼트들(2, 3)의 용접 시, 상기 디바이스가 파이프라인(5)에 남아있지 않는 것이다.
디바이스(1)는 제1 파이프 세그먼트(2) 및 제2 파이프 세그먼트(3) 내로 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)을 따라 도입가능하다. 디바이스(1)는 복수의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 포함하는 접촉 설치부(6)를 포함한다. 접촉 설치부(6)는 적어도 3 개의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 가진다. 도 3 내지 도 5에서 도시되는 바와 같이, 접촉 설치부(6)는 4 개의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 가진다.
도 6 및 도 7 각각에서 접촉 설치부(6)는 개략적 사시도로 도시된다. 도 8 및 도 9 각각은 개략적 측면도로 접촉 설치부(6)를 도시한다. 도 10은 개략적 평면도로 접촉 설치부(6)를 도시한다. 이하의 참조가 도 6 내지 도 10에 대해 동시에 이루어진다.
접촉 설치부(6)는, 길이 방향 축선(L)을 따라 볼 때, 환형이다. 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)는 각각의 경우에 반경 방향 외부 측 상에 부분 표면 쉘(11 내지 14)을 가진다. 부분 표면 쉘들(11 내지 14)은 접촉 설치부(6)의 원-원통형 표면 쉘(15)을 총괄하여 형성한다. 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)는 하나의 관통 보어(through bore)(16 내지 19)를 가진다. 관통 보어들(16 내지 19) 각각에는 내부 스레드가 제공된다. 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 스테인리스 강으로 제조된다. 예를 들어, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 오스테나이트 강으로, 특히 1.4301 강으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 니켈 또는 니켈계 합금으로 제조될 수 있다. 도 10에서 도시되는 바와 같이, 접촉 세그먼트들(8, 10)은 접촉 세그먼트들(7, 9)보다 더 크다. 다시 말해, 접촉 설치부(6)의 원주 방향으로의 접촉 세그먼트들(8, 10)은 접촉 세그먼트들(7, 9)보다 더 크다. 접촉 세그먼트들(8, 10)은 제1 접촉 세그먼트들(8, 10)로서 지칭될 수 있으며, 그리고 접촉 세그먼트들(7, 9)은 제2 접촉 세그먼트들(7, 9)로서 지칭될 수 있다.
길이 방향 축선(L)을 따라 지정하는 각각의 경우에, 접촉 세그먼트들(7 내지 10) 각각은 하나의 전방 측면 또는 제1 단부 측면(20) 및 하나의 후방 측면 또는 제2 단부 측면(21)을 가진다. 원주 방향의 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)는 하나의 제1 단부(end) 세그먼트(22) 및 하나의 제2 단부 세그먼트(23)를 가진다. 각각의 단부 세그먼트(22, 23)는 각각 하나의 경사 면(24, 25)을 가진다. 경사 면들(24, 25)은 각각 수렴 또는 발산 방식으로 경사진다. 인접한 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 경사 면들(24, 25)은 각각의 경우에 동일한 방식으로 경사진다. 경사 면들(24, 25)은 길이 방향 축선(L)을 향하여 반경 방향으로 이어진다. 도 8 및 도 9에서 도시되는 바와 같이, 경사 면들(24, 25)은 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)의 제1 단부 측면(20)에 대해 경사진다. 경사 각도(α)는, 예를 들어, 45°일 수 있다.
도 1 내지 도 5를 이제 참조하면, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 접촉 설치부(6)가 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱하게 되는 것을 위해, 길이 방향 축선(L)에 대해 반경 방향으로 변위가능하다. 이를 위해, 디바이스(1)는, 길이 방향 축선(L)을 따라 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 축 방향 변위를 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 반경 방향 변위로 변환하기 위해 특정되는 기어박스 설치부(26)를 포함한다. 기어박스 설치부(26)의 보조에 의해, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 접촉 세그먼트가 축 방향 수렴 방식으로 변위될 때, 반경 방향 바깥쪽으로 변위되어, 원-원통형 표면 쉘(15)은 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 평면 방식으로 지탱한다. 특히, 원통형 표면 쉘(15)은 완전 평면 방식으로 제1 파이프 세그먼트(2) 및 제2 파이프 세그먼트(3)를 지탱한다.
기어박스 설치부(26)는, 접촉 세그먼트들이 축 방향 수렴 방식으로 변위될 때, 반경 방향 바깥쪽으로 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 변위시키기 위해 특정된다. 이에 반대로, 기어박스 설치부(26)는, 접촉 세그먼트들이 축 방향 발산 방식으로 변위될 때, 반경 방향 안쪽으로 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 변위시키기 위해 특정된다. 이로 인해, 파이프 세그먼트들(2, 3)의 용접 시의 디바이스(1)는 파이프 세그먼트들(2, 3)로부터 제거될 수 있다.
기어박스 설치부(26)는 접촉 세그먼트들(7 내지 10) 상에 제공되는 경사 면들(24, 25)을 포함하며, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 축 방향으로 변위될 때, 상기 경사 면들(24, 25) 상에서 미끄러진다. 접촉 설치부(6), 및 특히 기어박스 유닛(26)은 제1 단부 디스크(27) 및 제1 단부 디스크(27)로부터 이격되도록 배치되는 제2 단부 디스크(28)를 더 포함한다. 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 단부 디스크들(27, 28) 사이에 배치된다. 제2 단부 디스크(28)는 판-형상이고, 그리고 중심 컷-아웃(cut-out) 또는 중심 보어(29)를 가진다. 제2 단부 디스크(28)는 90°의 각도로 서로 배치되는 4 개의 세장형 보어들(30 내지 33)을 더 포함한다.
제2 단부 디스크(28)의 것과 유사한 방식으로, 제1 단부 디스크(27)도 마찬가지로 세장형 보어들(30 내지 33)을 가진다. 제1 단부 디스크(27)는 중심에 있고 그리고 길이 방향 축선(L)에 회전 대칭이도록 배치되는 기저 세그먼트(34)를 더 포함한다. 기초 세그먼트(34)는, 둘러싼 경사부(35)를 통해, 제1 단부 디스크(27)의 디스크-형상 접촉 세그먼트(36)로 전환한다. 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 각각의 경사부(37)는 경사부(35)를 지탱한다. 기초 세그먼트(34)는 이중-단차 직경을 포함하는 중심 리셉터클(receptacle) 세그먼트(38)를 가진다.
디바이스(1)는 도 1에서 도시되는 변위 설치부(39)를 더 가질 수 있다. 변위 설치부(39)는 구동기를 포함할 수 있다. 변위 설치부(39)는 수렴 또는 발산 방식으로 단부 디스크들(27, 28)을 변위시키기 위해 특정된다. 변위 설치부(39)는 공압식으로, 유압식으로, 전동식으로, 또는 수동식으로 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 공압식 또는 유압식 실린더와 같은 구동기, 또는 예를 들어 변위 설치부(39)의 다른 부분은 리셉터클 세그먼트(38)에서 배치될 수 있다.
디바이스(1)는 8 개의 나사들(40, 41)을 더 포함하며, 2 개의 나사들(40, 41)은 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)에 할당된다. 나사들(40, 41)은 단부 디스크들(27, 28)의 세장형 보어들( 30 내지 33)을 통해 루트된다(routed). 나사들(40, 41)은, 나사들(40, 41)이 관통 보어들(16 및 18)에서 중심 방식으로 만나는 방식으로 각각의 접촉 세그먼트들(7 및 9)의 관통 보어들(16 및 18) 내로 나사결합된다. 이로 인해, 단부 디스크들(27, 28)은 접촉 세그먼트들(7, 9)에 대해 축 방향으로 변위가능하다. 접촉 세그먼트들(8, 10)에는 마찬가지로 나사들(40, 41)이 제공되며, 각각의 경우에, 나사들은 관통 보어들(17, 19) 내로 나사결합된다. 여기서 나사들(41)은, 접촉 세그먼트들(8, 10)이 제2 단부 디스크(28)에 대해 축 방향으로 변위가능하지 않을 정도로 매우 짧다. 그러나, 세장형 보어들(31, 32)을 따른 반경 방향 변위는 실제로는 가능하다.
디바이스(1)의 기능 모드는 이하에서 설명될 것이다. 도 1, 도 2 및 도 3은 일 포지션의, 특히 용접 포지션의 디바이스(1)를 도시하며, 여기서 단부 디스크(27, 28)는, 길이 방향(L)에 대한 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 반경 방향 바깥쪽으로 최대로 변위되도록 수렴되어서, 파이프 세그먼트들(2, 3)의 내부 측을 지탱한다. 특히 이러한 포지션의 단부 디스크들(27, 28)은 양 측들 상에서 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 지탱할 수 있다. 용접 포지션의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 축 방향으로 서로 오프셋되지 않는다. 그러나, 파이프 세그먼트들(2, 3)의 내부 직경에 따라, 용접 포지션의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 또한 서로 오프셋될 수 있다. 다시 말해, 용접 포지션의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 축 방향으로 오프셋하지 않도록 배치되는 것은 필수적인 요건이 아니다.
경사 면들(24, 25)을 포함하는 기어박스 설치부(26)의 보조에 의해, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 단부 디스크들(27, 28)이 수렴 방식으로 변위될 때, 반경 방향 바깥쪽으로 변위되어, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 파이프 세그먼트들(2, 3)과 접촉하게 된다. 나사들(41)의 보조에 의해, 여기서 접촉 세그먼트들(8, 10)은, 접촉 세그먼트들(8, 10)이 제2 단부 디스크(28)에 대해 반경 방향으로뿐만 아니라 축 방향으로 변위될 수 있도록, 단부 디스크(28)에 체결된다. 제1 단부 디스크(27)는 접촉 세그먼트들(8, 10)에 대해 축 방향으로 변위가능하다. 접촉 세그먼트들(7, 9)은 양자 모두의 단부 디스크들(27, 28)에 대해 축 방향으로 변위가능하다.
도 4 및 도 5는 일 포지션의, 특히 드라이브-인 포지션의 디바이스(1)를 도시하며, 여기서 단부 디스크들(27, 28)은 발산 방식으로 변위된다. 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 단부 디스크들(27, 28)이 발산 방식으로 변위될 때, 마찬가지로 길이 방향(L)에 대해 축 방향으로 변위되며, 여기서 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 경사 면들(24, 25)은, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 반경 방향 안쪽으로 변위되기 위해, 서로 위 상에서 미끄러진다. 드라이브-인 포지션의 디바이스(1)는 파이프라인(5)으로부터 제거가능하다. 이를 위해, 케이블, 와이어, 체인 등이 디바이스(1)에 체결될 수 있다.
개략적 블록 다이어그램의 도 11은 제1 파이프 세그먼트(2)를 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하기 위한 방법을 도시한다. 본 방법은 제1 및 제2 파이프 세그먼트(2, 3) 내로 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)을 따라 도입가능한 디바이스(1)를 제공하기 위한 단계(S1)를 가지며, 여기서 디바이스(1)는 접촉 설치부(6)를 포함하며, 접촉 설치부는 복수의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 가지며, 이 복수의 접촉 세그먼트들은, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱하게 되기 위해, 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)에 대해 반경 방향으로 변위가능하다. 단계(S2)에서, 디바이스(1)는 제1 파이프 세그먼트(2) 및 제2 파이프 세그먼트(3)에 배치된다. 특히, 디바이스(1)는 제1 파이프 세그먼트(2)에서만 또는 제2 파이프 세그먼트(3)에서만 처음에 배치될 수 있다.
단계(S3)에서, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 변위 설치부(39)를 활성화함에 의해 발산 방식으로 단부 디스크들(27, 28)을 변위함으로써, 서로에 대해 축 방향으로 배치되며, 여기서 디바이스(1)의 기어박스 설치부(26)의 보조에 의해 길이 방향 축선(L)을 따른 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 축 방향 변위는 서로에 대해 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 반경 방향 변위로 변환되어, 접촉 설치부(6)는 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱한다. 특히, 디바이스(1)는 제1 파이프 세그먼트(2)에서만 처음에 배치될 수 있으며, 그리고 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 접촉 설치부(6)가 제1 파이프 세그먼트(2)를 지탱할 때까지 반경 방향 바깥쪽으로 어느 정도까지만(so far) 배치될 수 있다. 그 후, 제2 파이프 세그먼트(3)는, 추가적으로, 디바이스(1) 상에 푸시될 수 있다. 후속하여, 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 디바이스(1)가 양자 모두의 파이프 세그먼트들(2, 3)의 내부 측을 밀착(tightly) 지탱하도록, 더 멀리 반경 방향 바깥쪽으로 배치될 수 있다.
단계(S4)에서, 제1 파이프 세그먼트(2)는 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접된다. 파이프 세그먼트들(2, 3)은, 특히, 맞대기 용접된다. 연결 용접 시임(4)은 V-형상일 수 있다. 파이프 세그먼트들(2, 3)은 자동식 용접 방법에 의해 용접될 수 있다. 최종 단계(S5)에서, 디바이스(1)는 제1 파이프 세그먼트(2) 및 제2 파이프 세그먼트(3)로부터 제거된다. 디바이스(1)가 제1 파이프 세그먼트(2)로부터 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)로부터 제거되기 위해, 단부 디스크들(27, 28)은, 변위 설치부(39)의 보조에 의해, 서로에 대해 축 방향으로 변위되며, 특히 발산 방식으로 변위된다. 그 후, 디바이스(1)는 파이프 세그먼트(2, 3) 밖으로 당겨질 수 있다.
다시 파이프 세그먼트들(2, 3)로부터 제거가능한 디바이스(1)로 인해, 디바이스는 몇번이라도 재사용될 수 있다. 디바이스(1)는 몇몇의 개별 부품들로부터 구성되고, 그리고, 이로 인해, 신속하고 비용-효율적 방식으로 제조될 수 있다. 파이프 세그먼트들(2, 3)의 용접 시의 디바이스(1)는 파이프라인(5)으로부터 용이하게 해제가능하고 제거가능하다. 특히, 디바이스(1)는 파이프라인(5)의 내부 벽을 손상함 없이 파이프라인(5)으로부터 제거된다. 파이프라인(5)으로부터 제거가능한 디바이스(1)로 인해, 파이프라인(5)에 남아있고 그리고 수은이 축적될 수 있는 용접 지지부가 제거될 수 있다.
본 발명이 작동 예들을 사용하여 설명되어 있지만, 이는 다양한 방식들로 변경가능하다.
원칙적으로, 디바이스(1)는, 또한, CrNi 강으로부터 파이프 세그먼트들(2, 3)을 용접하기 위해 적용될 수 있다. 이를 위해, 접촉 설치부(6)에는 용접을 위한 루트 보호 가스를 위한 둘러싸는 홈, 및 용접을 위한 루트 보호 가스의 공급을 위한 커넥터(connector)가 제공된다.
1 디바이스
2 파이프 세그먼트
3 파이프 세그먼트
4 용접 시임
5 파이프라인
6 접촉 설치부
7 접촉 세그먼트
8 접촉 세그먼트
9 접촉 세그먼트
10 접촉 세그먼트
11 부분 표면 쉘
12 부분 표면 쉘
13 부분 표면 쉘
14 부분 표면 쉘
15 표면 쉘
16 관통 보어
17 관통 보어
18 관통 보어
19 관통 보어
20 단부 측
21 단부 측
22 단부 세그먼트
23 단부 세그먼트
24 경사 면
25 경사 면
26 기어박스 설치부
27 단부 디스크
28 단부 디스크
29 보어
30 세장형 보어
31 세장형 보어
32 세장형 보어
33 세장형 보어
34 기초 세그먼트
35 경사부
36 접촉 세그먼트
37 경사부
38 리셉터클 세그먼트
39 변위 설치부
40 나사
41 나사
L 길이 방향 축선
α 경사 각도

Claims (13)

  1. 제1 파이프 세그먼트(pipe segment)(2)를 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하기 위한 디바이스(1)로서,
    상기 디바이스(1)는 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)을 따라 상기 제1 및 제2 파이프 세그먼트(2, 3) 내로 도입가능하며, 상기 디바이스(1)는:
    접촉 세그먼트들(contact segments)(7 내지 10)이 상기 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱하게 하기 위해, 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)에 대해 반경 방향으로 변위가능한 복수의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 가지는 접촉 설치부(6), 및
    길이 방향 축선(L)을 따라 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 축 방향 변위를 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 반경 방향 변위로 변환하기 위해 특정되는 기어박스 설치부(gearbox installation)(26)를 포함하며, 상기 접촉 설치부(6)는 제1 단부 디스크(disk)(27) 및 제2 단부 디스크(28)를 포함하며, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 상기 제1 단부 디스크와 상기 제2 단부 디스크 사이에 배치되는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    반경 방향 외부 측 상의 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10) 각각은 부분 표면 쉘(shell)(11 내지 14)을 가지며, 상기 부분 표면 쉘들(11 내지 14)은 상기 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 상기 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱하기 위해 특정된 원-원통형 표면 쉘(15)을 총괄하여 규정하는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 기어박스 설치부(26)는, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 축 방향 수렴 방식으로 변위될 때, 반경 방향 바깥쪽으로 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 변위시키기 위해 특정되는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  4. 제1 항 또는 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어박스 설치부(26)는, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 축 방향 발산 방식으로 변위될 때, 반경 방향 안쪽으로 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 변위시키기 위해 특정되는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어박스 설치부(26)는 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10) 상에 제공되는 경사 면들(24, 25)을 포함하며, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 축 방향으로 변위될 때, 상기 경사 면들(24, 25) 상에서 미끄러지는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  6. 제5 항에 있어서,
    각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)는, 하나의 경사 면(24, 25)을 각각 가지는 2 개의 단부 세그먼트들(22, 23)을 포함하는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 각각의 경사 면(24, 25)은 상기 길이 방향 축선(L)을 따라 지정하는 상기 각각의 접촉 세그먼트(7 내지 10)의 단부 측면(20)에 대해 경사지는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 각각의 경사 면(24, 25)의 경사 각도(α)는 45°인,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 제1 접촉 세그먼트(8, 10)가 상기 제2 단부 디스크(28)에 대해 오직 반경 방향으로 변위가능하고 그리고 상기 제1 단부 디스크(27)에 대해 반경 방향으로 그리고 축 방향으로 변위가능한 교번(alternating) 방식으로, 상기 제1 단부 디스크(27)에 그리고 상기 제2 단부 디스크(28)에 연결되며, 그리고 상기 제1 단부 디스크(27) 및 상기 제2 단부 디스크(28)에 대해 인접한 제2 접촉 세그먼트(7, 9)는 반경 방향으로 그리고 축 방향으로 변위가능한,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부 디스크들(27, 28)은, 변위 설치부(39)의 보조에 의해, 상기 접촉 설치부(6)의 길이 방향 축선(L)을 따라 수렴 또는 발산 방식으로 선택적으로 변위가능한,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 변위 설치부(39)는 공압식으로, 유압식으로, 전동식으로, 또는 수동식으로 작동가능한,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 스테인리스 강 재료로 제조되는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 디바이스.
  13. 제1 파이프 세그먼트(2)를 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은:
    제1 및 제2 파이프 세그먼트(2, 3) 내로 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)을 따라 도입가능한 디바이스(1)를 제공하기 위한 단계(S)─상기 디바이스(1)는 접촉 설치부(6)를 포함하며, 상기 접촉 설치부는 복수의 접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 가지며, 상기 복수의 접촉 세그먼트들은, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)이 상기 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 상기 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측을 지탱하게 되기 위해, 상기 디바이스(1)의 길이 방향 축선(L)에 대해 반경 방향으로 변위가능하며, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 상기 접촉 설치부(6)의 제1 단부 디스크(27)와 제2 단부 디스크(28) 사이에 배치됨─;
    상기 제1 파이프 세그먼트(2) 및 상기 제2 파이프 세그먼트(3)에서 디바이스(1)를 배치하는 단계(S2);
    접촉 세그먼트들(7 내지 10)을 서로에 대해 축 방향으로 배치하는 단계(S3)─상기 디바이스(1)의 기어박스 설치부(26)의 보조에 의해 상기 길이 방향 축선(L)을 따른 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 축 방향 변위는 서로에 대해 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)의 반경 방향 변위로 변환되어, 상기 접촉 설치부(6)는 제1 파이프 세그먼트(2)의 내부 측 그리고 제2 파이프 세그먼트(3)를 지탱함─;
    상기 제1 파이프 세그먼트(2)를 상기 제2 파이프 세그먼트(3)에 용접하는 단계(S4); 및
    상기 제1 파이프 세그먼트(2)로부터 그리고 상기 제2 파이프 세그먼트(3)로부터 상기 디바이스(1)를 제거하는 단계(S5)를 포함하며, 상기 제1 파이프 세그먼트(2)로부터 그리고 상기 제2 파이프 세그먼트(3)로부터 상기 디바이스(1)를 제거하는 단계(S5) 전에, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은, 상기 단부 디스크들(27, 28)의 축 방향 변위의 보조에 의해, 반경 방향으로 변위되어, 상기 접촉 세그먼트들(7 내지 10)은 상기 제1 파이프 세그먼트(2)의 그리고 상기 제2 파이프 세그먼트(3)의 내부 측으로부터 이격되는,
    제1 파이프 세그먼트를 제2 파이프 세그먼트에 용접하기 위한 방법.
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