KR20230029866A - 길이방향 시임 용접 파이프 요소들을 위한 클램핑 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 2개의 연결 장치들과 강성 연결 로드를 가지는, 대형 파이프 요소의 2개의 단부들의 임시적인 연결을 위한 클램핑 장치(clamping device)에 관한 것으로서, 상기 연결 장치들은 상기 연결 로드의 단부들에 배치된다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 4.5m 내지 10m, 바람직하게는 6m 내지 10m의 파이프 직경을 가진 대향 파이프들과 대형 파이프 요소들의 플레이트 단부들을 연결하고 고정시키기 위해 사용된다. 알려진 가용접부들(tack welds) 또는 보조 커넥터들(도그들(dogs))과 달리, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 이동식이고, 재사용 가능하며 가변적으로 전개될 수 있다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 가용접부의 부담을 완화시키고 동일한 실패가 있을 경우 가용접부를 교체하기 위해 상이한 직경들의 파이프 요소들에 신속하고 안전하게 장착될 수 있다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 클램핑 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 석유 산업 또는 금속으로 만들어진 대형 구조물의 생산에는 상당한 직경을 가지며 특히 강판(steel sheet)으로 만들어진 길이방향으로 시임 용접된(longitudinal-seam-welded) 대형 파이프들이 사용된다. 중요한 적용 분야는 또한 해상 설비, 특히 풍력 터빈을 위한 기초 건설이다. 해양 부문에서 사용되는 대형 파이프, 예를 들어, 모노파일(monopile) 또는 삼각대(tripod)의 경우, 5m보다 큰, 현재는 7m보다 큰 파이프 직경들이 더 이상 드물지 않다.
길이방향으로 시임 용접된 대형 파이프 요소들은 강판 패널들로 제조된다. 강판 패널 블랭크(sheet panel blank)는 먼저 둥근 형상으로 굽혀지고; 결과적으로 개방된 시임 파이프 요소(open-seam pipe element)의 개방된 가장자리들은 생산 공정에서 나중에 다시 제거되는 임시적인 시임(seam)(가용접(tack welding))을 사용하여 함께 고정된다. 가용접부를 용접하고 제거하는 노력은 높은 처리량을 보장하기 위해 가능한 한 작아야 한다. 가용접부는 가용접된 파이프 요소가 운송 중에 파손되는 것을 방지하기 위한 것이며, 운송 중 파손은 특히 이동되는 상당한 질량으로 인해 큰 직경과 벽 두께를 가진 무거운 파이프에 위험이 된다. 가용접되는 파이프 요소는 용접 베이에 배치되고, 내부 시임이 먼저 파이프 요소에 적용된 다음 외부 시임이 적용된다.
WO 2014/001408 A1로부터, 시트 금속 패널들로 만들어진 길이방향 시임 용접 파이프들을 가용접하기 위한 시스템이 알려져 있다. 대형 파이프의 생산에서, 다수의 순차적 작업 단계들이 설명되어 있다. 밀링(milling)에 의한 용접 시임 준비 후, 시트 금속 패널은 먼저 길이방향 가장자리들에서 미리 굽혀진다. 미리 굽혀진 시트 금속 패널은 파이프 성형 프레스 내에 배치되고, 여기에서 시트 금속 패널이 개방된 시임 파이프로 성형될 때까지 원하는 형상으로 굽혀진다. 그 다음에, 개방된 시임 파이프의 길이방향 시임은 용접에 의해 고정되고, 별도의 작업 단계에서 완성된 길이방향 시임 용접 파이프 요소를 형성하도록 함께 용접된다.
하중 지지 용량의 평가로 인해, 직경이 6m 이상인 파이프 요소들의 안전한 운송을 위해, 가용접 외에도 파이프 요소들에 보조 커넥터들(클리트(cleat))을 용접할 필요가 있을 수 있다. 보조 커넥터들은 가용접을 지원하고 가용접이 실패한 경우에 파이프 요소를 함께 고정시키기 위한 것이다. 용접 공정 전에 보조 커넥터들을 부착하고 용접 공정 후에 보조 커넥터들을 제거하는 것은 많은 시간을 소비하며, 이는 생산성을 현저하게 저하시킨다. 따라서, 정교한 프로젝트의 경우, 정시 완성은 더 높은 비용을 수반한다. 몇몇의 경우에, 보조 커넥터를 용접하는 것은 파이프 재료 내에 구조적으로 변경을 초래할 수 있기 때문에, 보조 커넥터를 부착하는 것은 불가능하다.
본 발명의 목적은, 높은 안정성, 높은 재현성, 및 낮은 비용으로, 언급된 단점들을 극복하고 특히 무겁고 큰 직경의 파이프들이 길이방향 시임 용접을 위해 준비될 수 있도록 하는 개방된 파이프 요소의 단부들을 연결하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 주된 특징들은 청구항 제1항의 특징부에 기재된다.
추가 실시예들은 종속항들의 주제이거나 아래에서 기술된다.
대형 파이프 요소의 2개의 단부들을 임시적으로 연결하기 위한 본 발명에 따른 클램핑 장치(clamping device)는 적어도 2개의 연결 장치들과 강성 연결 로드를 포함한다. 상기 연결 장치들은 상기 연결 로드의 단부들에 배치된다. 본 발명에 따르면, 상기 연결 장치는 파지 장치(gripping device)이다. 상기 파지 장치는
- 베이스 프레임(base frame),
- 상기 베이스 프레임과 연결 로드를 연결하는 조인트(joint),
- 상기 조인트 아래에 배치되며 서로 대향하는 적어도 2개의 파지용 조들(gripping jaws)로서, 각각의 파지용 조는 상기 클램핑 장치가 닫힌 상태에서 상기 파이프 요소를 지탱하는 파지 표면(gripping surface)을 포함하는, 적어도 2개의 파지용 조,
- 파지용 조에 있는 적어도 하나의 파지 요소(gripping element)로서, 상기 파지 요소는 상기 파지 요소가 조절 가능하도록 위치를 변경하기 위한 조절 기구(mechanism)를 가지는, 파지 요소를 포함한다.
파지 영역에서, 상기 파지 요소는 적어도 부분적으로 파지 표면을 포함하며, 상기 파지 표면은 적어도 부분적으로 돔 형상 또는 평평한 형상을 가진다. 상기 파지 표면은 또한 접촉 표면을 형성하며, 이 접촉 표면에 의해 상기 파지 장치가 파이프 요소의 표면상에 놓이며, 이 접촉 표면을 통해 본 발명에 따른 클램핑 장치와 파이프 요소의 강판 사이에 접촉과 연결이 생성된다. 적어도 하나의 파지 장치는 각각 상기 연결 로드의 2개의 단부들에 관절 방식(articulated manner)으로 장착된다. 상기 파지 장치들은 각각 상기 연결 로드에 대해 같은 쪽(same side)에 배치되며; 바람직하게는, 상기 파지 장치들은 수직 방향으로 상기 연결 로드 아래에 배치된다. 열린 상태에서, 하나의 파지 장치의 파지용 조들 사이에는 개구부(opening)가 있으며, 이 개구부는 파지용 조들과 베이스 프레임에 의해 제한되고, 이 개구부 내부에 상기 파이프 요소의 가장자리가 움직이지 못하도록 삽입될 수 있다. 상기 파지용 조들과 베이스 프레임은, 이들의 위치의 면에서, 상기 연결 로드에 대해 배향된다. 따라서, 상기 파지용 조들 사이의 개구부도 상기 연결 로드에 대해 배향되며 파이프 요소가 수용될 수 있는 방향으로 향한다. 상기 파지 장치들은 2개의 상이한 파지 장치들의, 상기 파지용 조들 사이에 위치하는, 개구부들이 상기 연결 로드에 대해 동일한 방향으로, 즉, 예를 들어 상기 연결 로드에 대해 우측으로 향하도록 각각 배향되며, 2개의 상이한 파지 장치들의 개구부들 및 대향하는 파지용 조들은 상기 연결 로드의 같은 쪽에, 즉, 예를 들어, 상기 연결 로드 아래에 배치된다. 이는 상기 파지 장치들이 파지용 조들과 베이스 프레임의 동일한 배향으로 상기 연결 로드의 같은 쪽에 위치하기 때문에 달성된다. 상기 파지용 조들과 이들 사이에 위치한 개구부들은 각각 파이프 요소와 대략적으로 동일한 곡률을 가지는 원호 상에 놓인다. 즉, 상부 파지용 조들은 제1 원형 바닥 상에 놓이고, 하부 파지용 조들은 동일한 중심을 가진 다른 원형 바닥 상에 놓이며, 상기 개구부들의 길이 방향은 동일한 중심을 가진 제3 원호 상에 놓인다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 2개의 파지 장치들을 포함한다.
상부 및 하부라는 용어는 상대적으로 이해되어야 하며, 본 명세서에서 도시의 목적만을 제공한다. 상부 및 하부는, 클램핑 장치가 설치되지 않고 예를 들어 지면 상에 놓여 있으며, 수직 방향에서 볼 때 상기 연결 로드가 파지 장치들 위에 배치되는 상태에서, 본 발명에 따른 클램핑 장치의 위치를 가리킨다. 설치된 상태에서는, 상부와 하부는 파이프 요소 상의 클램핑 장치의 위치에 따라 달라진다.
상기 베이스 프레임과 연결 로드를 연결하는 베이스 프레임 상의 조인트는 바람직하게는 스위블 조인트(swivel joint)이며, 상기 연결 로드는 바람직하게는 조인트 수용부를 포함하고, 조인트 축은 체결 장치와 함께 베이스 프레임에 배치되며, 조인트 축은 상기 연결 로드에 대해 수직으로 연장된다. 상기 조인트 축은 예를 들어 볼트 또는 핀으로 구현된다. 상기 조인트에 의해, 파지 장치들은 이들의 기울기의 면에서 서로에 대해 조절될 수 있다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 조인트에서 파지 장치를 이동시킴으로써 파이프 요소의 직경에 맞춰진다. 따라서, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 상이한 직경들을 가진 파이프 요소들에 대해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 파지 장치는 상부 및 하부 파지용 조를 포함한다. 상기 파지 장치의 단면은 2개의 파지용 조들이 C의 상단부와 하단부를 형성하는 C-형상 이거나, 2개의 파지용 조들이 U의 2개의 다리들을 형성하는 U-형 프로파일의 형상이다. 베이스 몸체는 바람직하게는 보강 리브(reinforcing rib)를 포함하며, 이는 상부 파지용 조가 배치된 베이스 몸체의 상부 측, 가능하면 안쪽으로 향하는 보강된 뒷벽을 가지는 베이스 몸체의 후방 측, 및 하부 파지용 조를 위한 수용부(receiver)를 형성한다. 상기 보강 리브는 바람직하게는 C-형상 또는 U-형 프로파일의 형상으로 구현된다. 이 경우에, 상기 파지 장치의 개구부는 C 또는 U의 개구부에 대응된다. 따라서, C형 프로파일과 U형 프로파일의 개구부들이 동일하게 배향되도록 C - C 또는 U - U 프로파일들 둘 다 연결 로드에 대해 동일한 방향으로 회전된다.
상기 상부 파지용 조는 바람직하게는 상기 베이스 프레임의 부분이고 상기 베이스 프레임에 견고하게 연결된다. 대안으로서 또는 추가적으로, 상기 하부 파지용 조에는 바람직하게는 적어도 하나의 파지 요소가 배치된다.
일 실시예에서, 상기 파지 요소는 파지 플레이트(gripping plate)를 가지는 나사 핀(screw pin)이며, 상기 파지 플레이트는 원호형 단면을 가진 만곡된 플레이트, 볼록한 플레이트, 돔형 플레이트, 물결형 플레이트(rippled plate), 평면 밖으로 다수의 돌출부들을 가진 플레이트, 또는 평평한 플레이트이다. 만곡된 플레이트에서, 실린더 축은 연결 로드에 대해 수직으로 그리고 파이프 요소의 중심축에 평행하게 연장된다. 상기 파지 표면들의 형상으로 인해, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 항상 파이프 요소를 접선 방향으로 지탱한다. 나사들의 사용은 콤팩트한 디자인으로 높은 파지력을 허용한다.
바람직하게는, 상기 파지 표면은 적어도 부분적으로 구조화된 표면(structured surface)을 가지며; 특히 바람직하게는 전체 파지 표면이 구조화된 표면을 가진다. 일 실시예에서, 상기 구조화된 표면은 상기 파지 플레이트와 동일한 재료로 구성되고, 거친 표면(roughened surface) 표면 또는 프로파일된 표면(profiled surface) 또는 이들의 조합이다. 추가 실시예에서, 상기 구조화된 표면은 구조화를 위해 예를 들어 다이아몬드 층과 같은 코팅 또는 예를 들어 가죽 또는 고무와 같은 이물질 층을 포함한다. 마찰 값(마찰 계수)을 향상시키는 모든 재료들이 코팅 또는 이물질 층으로 적합하다. 상기 구조화된 표면은 정지 마찰을 향상시켜 닫힌 상태에서 상기 클램핑 장치의 미끄러짐을 효과적으로 방지한다. 파지 영역 내의 구조화된 표면에 의해, 본 발명에 따른 클램핑 장치와 파이프 요소 사이에 예측 가능한 마찰 값이 생성된다.
두 실시예들의 조합도 가능하며; 특히, 하나의 파지 장치의 상이한 파지 플레이트들은 상이한 실시예의 구조화된 표면을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 각각의 파지 장치는 4개의 파지 표면들, 바람직하게는 상부 파지용 조에 2개의 파지 표면들과 하부 파지용 조에 2개의 파지 표면들을 포함하며, 상기 파지 표면들은 쌍으로 서로 대향하도록 배치된다. 측면당 4개의 파지 표면들의 사용은 파지력의 양호한 분산을 초래하여 파이프 요소에 변형이 발생하지 않는다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 상기 연결 로드에 배치된 조절 지원장치(adjusting aid)를 포함하며, 상기 조절 지원장치에 의해 파지 커넥터들의 위치가 상기 조인트의 회전축을 따라서 조절되며; 이는 바람직하게는 홀더(holder), 예를 들어 세트 스크류(set screw)를 가진 결합 플레이트이다. 상기 조절 지원장치는 본 발명에 따른 클램핑 장치가 상이한 직경들의 파이프 요소들에 사용될 때 사용된다. 파이프 요소의 강판이 파지용 조들 사이에 놓이도록 하기 위해, 상기 파지 장치는 파이프 요소의 곡률에 따라 배향되어야 한다. 이는 파이프 요소에 클램핑 장치를 장착하는 동안 수동으로 수행될 수 있다. 그러나, 상기 파지 장치의 기울기는 파이프 직경에 따라 항상 동일하기 때문에, 기울기는 장착 전에 설정될 수 있다. 상기 조절 지원장치에 의해, 예를 들어 세트 스크류를 조절함으로써, 상기 파지 장치는 원하는 기울기 각도로 제자리에 고정된다. 본 발명에 따른 클램핑 장치의 장착은 이 예에서 파이프 요소에 대한 수동 조절이 필요하지 않기 때문에 보다 신속하게 이루어질 수 있다. 상기 조절 지원장치는 상기 클램핑 장치의 안전하고 재현 가능한 장착을 허용하며 사용자가 작업을 더 쉽게 수행할 수 있게 한다. 선택적으로, 상기 파지 장치에는 적어도 하나의 레버가 추가적으로 장착되며, 바람직하게는 분리 가능하게 장착되며, 이 레버를 통해 상기 파지 장치는 추가적으로 수동으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 상기 레버는 파지 장치 내의 대응되는 개구부 내에 나사 체결되거나 삽입될 수 있으며, 조절 후에 제거될 수 있다. 가장 단순한 형태의 레버는 로드(rod) 또는 핸들로 구현된다. 상기 레버는 바람직하게는 파이프 요소에 대한 재조절을 가능하게 하기 위해 상기 조절 지원장치와 함께 사용된다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는 선택적으로 장착 지원장치(mounting aid)를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 파지 장치의 베이스 프레임의 뒷벽이 파이프 요소의 면을 지탱할 때까지 파이프 요소에 장착된다. 상기 장착 지원장치의 주된 기능은 클램핑 장치를 파이프 요소에 평행하게 정렬시키는 것이다. 이러한 방식으로, 2개의 파지 장치들의 재밍(jamming) 및 이에 따른 클램핑 장치의 미끄러짐 또는 파이프 요소의 손상이 방지된다. 상기 장착 지원장치는 예를 들어 연장 플레이트로 구현되며 베이스 프레임의 뒷벽에 측방으로(laterally) 부착된다.
상기 클램핑 장치는 선택적으로 부착 수단을 포함하며, 상기 부착 수단은 상기 연결 로드에 부착된다. 상기 부착 수단은, 예를 들어, 상기 연결 로드의 상부 측에 용접된 고리들(weld-on eyes)을 가진 용접 플레이트 또는 고리(eye)로 구현되며, 이 고리 내부에 예를 들어 크레인 후크가 맞물릴 수 있다. 상기 부착 수단에 의해, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 리프팅 장비의 현가 수단, 예를 들어 크레인 후크에 직접 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 작업 현장으로 또는 작업 현장으로부터 더 쉽게 운반될 수 있다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는 4.5m 내지 10m, 바람직하게는 6m 내지 10m의 파이프 직경을 가진 대형 파이프들 및 대형 파이프 요소들의 플레이트 단부들을 연결하고 고정시키는 데 사용된다. 전형적인 구성에서, 파이프들은 30mm 내지 250mm, 바람직하게는 35 내지 200mm, 특히 바람직하게는 50mm 내지 170mm의 벽 두께를 가진다. 6m 내지 10m의 직경을 가진 대형 파이프들 및 대형 파이프 요소들은 바람직하게는 50mm 내지 170mm의 벽 두께를 가진다. 대형 파이프 요소는 일반적으로 2m 내지 4.2m의 길이를 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 클램핑 장치는 플레이트 단부들을 단단히 연결할 수 있도록 하기 위해 바람직하게는 0.5m 내지 1.5m의 길이의 연결 로드를 가진다.
본 발명에 따른 클램핑 장치의 모든 구성요소들은 바람직하게는 강철로 만들어진다. 강철의 그레이드는 상기 클램핑 장치의 자체 무게를 최소화하기 위해 가능한 한 높은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는 개방된 파이프 요소의 단부들에 압력 맞춤(force fit)으로 연결된다. 물질적으로 접합된 연결이 발생하는 가용접 커넥터들과는 달리, 파이프 요소의 재료는 압력 맞춤 연결에 의해 손상되지 않는다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는, 알려진 가용접부들(tack welds) 또는 보조 커넥터들(클리트들(cleats)과는 달리, 이동식이고, 재사용 가능하며, 다용도이다. 상기 클램핑 장치는 가용접부에 가해지는 부하를 감소시키고, 가용접이 실패한 경우, 이를 대신하기 위해 상이한 직경들의 파이프 요소들에 신속하고 안전하게 장착될 수 있다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 커넥터로서 가용접부의 양측에 제자리에 고정되고, 이에 따라 파이프 요소의 단부들을 연결한다. 따라서 상기 연결 로드는 다수의 직경들을 커버할 수 있도록 관절 방식으로 장착된다. 상이한 부착 지점들에 의해, 수평 또는 수직 위치에서 클리트의 가변적인 장착이 가능하다. 본 발명에 따른 클램핑 장치는 그 구성으로 인해 상이한 직경들과 벽 두께들에 맞춰진다. 파지용 조들을 가지는 디자인 때문에, 특히 구조화된 표면으로 인해 미끄러지 않고 파이프에 큰 손상을 남기지 않는 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는 다수의 이점들을 제공한다:
- 본 발명에 따른 클램핑 장치는 임의의 직경 및 임의의 벽 두께에 맞춰진다.
- 상기 클램핑 장치는 용접된 보조 커넥터들 없이 간단한 가용접만으로 작업 스테이션들 사이의 운송에 충분하도록 가용접부 내의 장력을 현저히 최소화한다.
- 상기 클램핑 장치는 클리트 용접의 시간 소모에 비해 신속한 장착을 가능하게 한다.
- 상기 클램핑 장치는 가용접 실패의 경우에 파이프 요소를 고정시킨다.
- 상기 클램핑 장치는 재사용이 가능하여 비용이 절감된다.
- 보조 커넥터들의 용접(클리트 용접)이 필요하지 않으므로 용접으로 인한 파이프 요소의 열 부하가 없다.
또한, 본 발명의 목적은 청구항 제12항에 따른, 적어도 4.5m, 바람직하게는 6m 내지 10m의 직경을 가진 길이방향 시임 용접 대형 파이프 요소(longitudinal-seam-welded large-pipe element)를 제조하는 방법이다.
본 발명에 따른 방법은:
a) 내마모성, 경화성 강철로 구성된 강판을 제공하는 단계;
b) 강판을, 굽혀진 강판의 2개의 길이방향 가장자리들이 서로 대향하도록 위치하고 이 가장자리들 사이에 용접 조인트가 한정되는 튜브형 예비성형체(preform)로 굽힙(bending)/성형(shaping)하는 단계;
c) 제1항 내지 제11항 중 한 항에 따른 클램핑 장치를 상기 강판이 상기 파지용 조들 사이에 놓이도록 상기 파이프 요소의 외부에 배치하고 상기 클램핑 장치를 사용하여 굽혀진 강판의 2개의 단부들을 연결하며, 상기 파지 표면들이 상기 강판을 지탱하고 압력 맞춤 연결(force-fitting connection)이 존재할 때까지 상기 파지 요소를 작동시킴으로써 상기 파지 장치를 닫는 단계;
d) 상기 용접 조인트에 가용접부(tack weld)를 적용하는 단계;
e) 서로 대향하도록 배치되고 용접 조인트를 한정하는 상기 길이방향 가장자리들을 용접하여, 상기 용접 조인트를 닫는 용접부를 형성하는 단계;
f) 가능하면 상기 가용접부를 제거하는 단계;
g) 상기 파지용 조들이 상기 강판을 해제하도록 상기 파지 요소를 느슨하게 하여 상기 클램핑 장치를 제거하고 상기 파이프 요소로부터 상기 클램핑 장치를 분리하는 단계;를 포함한다.
용접 시임(weld seam) 준비는, 예를 들어, 선반, 밀링 또는 다른 방법과 같은 기계가공 또는 그라인딩 방법에 의해 이루어지며, 용접 시임의 청소를 확실히 한다. 또한, 시임 위치들의 맞춤 정확도가 향상된다. 대형 파이프 제조에서, 용접 시임 준비는 굽힘 전에 원판(raw sheet)에 대해 내부 시임(inner seam)에서 수행된다. 대형 파이프의 최종 용접을 위한 길이방향 가장자리는 평평한 원판에 대해 미리 처리된다. 그 다음에, 강판 패널 블랭크는 둥근 형상으로 굽혀지고, 내부 시임이 용접되며, 다음으로 외부 시임에 대한 용접 시임 준비가 이루어진다.
본 발명에 따른 클램핑 장치는, 길이방향 시임 용접 대형 파이프 요소의 제조에서, 적어도 4.5m, 바람직하게는 4.5m 내지 10m의 직경을 가진 둥글게 굽혀진 강판의 단부들을 연결하기 위해 사용된다.
본 발명의 추가적인 특징들, 세부사항들, 및 이점들은 청구항들의 기재 내용 및 도면들의 도움을 받은 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 실시예를 보여주며,
도 2는 연결 로드가 없는 파지 장치를 보여주며,
도 3은 강판에 장착된 본 발명에 따른 클램핑 장치를 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 클램핑 장치의 실시예를 보여주며,
도 2는 연결 로드가 없는 파지 장치를 보여주며,
도 3은 강판에 장착된 본 발명에 따른 클램핑 장치를 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 클램핑 장치(clamping device)(1)의 실시예를 사시도로 보여준다. 화살표는 상부로부터 하부로 향한다. 상기 클램핑 장치(1)는 직선의 막대로 구현된 강성 연결 로드(rigid connection rod)(2)를 가진다. 상기 연결 로드(2)는, 상부 측에, 클램핑 장치(1)를 리프팅 장비(lifting equipment)에 부착시키는 역할을 하는 부착 수단을 포함한다. 상기 부착 수단은 예를 들어 크레인 후크가 맞물릴 수 있는 3개의 용접된 고리들(weld-on eyes)(12)을 가지는 용접 플레이트(17)의 형태로 3개의 개구들을 가지는 직선형 플레이트로 구현된다. 상기 연결 로드(2)의 양단부들에 각각 하나의 파지 장치(gripping device)(3)가 배치된다. 2개의 파지 장치들에 각각 하나의 용접된 고리(12)가 부착된다. 상기 파지 장치(3)의 위치결정을 용이하게 하기 위해, 2개의 조절 지원장치들(adjusting aids)이 각각 상기 연결 로드(2)의 양단부들에 배치된다. 상기 조절 지원장치들은 각각 홀더(holder)(14)와 세트 스크류(set screw)(15)를 포함한다.
상기 파지 장치들은 이 예에서 구조적으로 동일하도록 구현되며, 오직 몇몇 요소들만 거울상으로 반전 배치된다. 상기 파지 장치(3)는 베이스 프레임을 포함한다. 상기 베이스 프레임은 이 예에서 C 형상으로 구현된 보강 리브(reinforcing rib)(4), 뒷벽(13), 및 상부 파지용 조(gripping jaw)(6)를 가진다. 상기 베이스 프레임의 보강 리브(4)에는 상부 영역에 조인트(5)가 부착되며, 상기 조인트(5)를 통해 연결 로드(2)가 관절 방식으로 파지 장치(3)에 연결된다. 상기 조인트(5)는 스위블 조인트(swivel joint)로 구현된다. 상기 조인트(5) 아래에는 상부 파지용 조(6)가 배치되며, 이는 이 예에서 베이스 프레임의 부분이고, 따라서 고정된다. 아래쪽 방향으로, 상기 베이스 프레임은 파이프 요소에 대한 접촉 표면으로서의 역할을 하며 파지 장치를 한 방향으로 제한하는 뒷벽(13)으로 이어진다. 상기 뒷벽(13) 아래에서, 상기 베이스 프레임은 하부 파지용 조(7)를 위한 수용부(receiver)(14)를 포함한다. 상기 하부 파지용 조(7)는 이 예에서 조절 가능한 파지 요소로서 구현된다. 파선(N)은 파이프 요소의 곡률에 맞춰진 2개의 파지 장치들의 기울기를 보여준다. 2개의 파지 장치들(3)에서, 파지용 조들 사이의 개구부들(openings)은 연결 로드(2) 아래에 놓인다. 파지 장치들(3) 둘 다에서, 개구부들은 연결 로드(2)의 우측에 놓이며 동일한 방향으로 우측으로 개방된다.
도 2는 연결 로드가 없는 파지 커넥터(3)를 보여준다. 파지 커넥터의 베이스 프레임은 상부 측에 조인트(5)를 위한 체결 장치를 포함한다. 상기 조인트의 축(16)은 2개의 측면 플레이트들(side plates)(19) 사이에 배치된다. 위쪽 방향으로, 상기 조인트는 커버 플레이트(20)에 의해 덮여 있다. 상기 조인트 아래에, 베이스 프레임의 구성요소인 상부 파지용 조(6)가 위치한다. 상기 뒷벽(13)은 후방 측에서 연장되며, 이 뒷벽(13)은 하부 파지용 조(7)를 위한 수용부(14)에 의해 아래쪽 방향으로 제한된다. 상기 하부 파지용 조(7)는 2개의 파지 요소들을 포함하며, 이들은 파지용 조(7) 내에 홀딩되고 파지용 조의 부분이다. 상기 파지 요소들은 나사 핀(screw pin)(11)과 이에 부착된 파지 플레이트(9)에 의해 형성된다. 파지 표면(gripping surface)(8)은 파지 플레이트(9)에 부착된다. 상기 파지 요소들의 위치는 나사 핀(11)을 회전시킴으로써 변경될 수 있다. 조임 나사(tensioning screw)(10)가 조여지면, 파지 플레이트(9)가 상부 파지용 조(6)의 방향으로 이동하고, 이에 따라 파지용 조들 사이에 위치한 파이프 요소를 파지할 수 있다. 조임 나사(10)가 느슨하게 되면, 이에 따라 파지 플레이트(9)가 아래쪽으로 이동하고, 파지용 조들 사이에 파지된 파이프 요소는 다시 해제된다. 상기 파지 장치의 상부 측에는, 용접된 고리(12)가 부착 수단으로서 추가로 부착되어 있다. 상기 조인트의 커버 플레이트(20)에는 상기 조절 지원장치를 위한 정지부(stop)(21)가 배치된다.
도 3은 파이프 요소(18)에 부착된 본 발명에 따른 클램핑 장치의 단면도를 개략적으로 보여준다. 상기 파이프 요소(18)는 파지 표면들(8) 사이에 파지되며, 상기 파지 표면들(8) 중 2개는 상부 파지용 조(6)에 견고하게 부착되고 2개는 하부 파지용 조(7)에 조절 가능하게 부착된다. 상기 하부 파지용 조(7)의 파지 표면들(8)은 파지 플레이트들(9)에 부착된다. 2개의 파지 장치들(3)은 파이프 요소의 곡률에 따라 기울어진다. 이들은 조절 지원장치들에 의해 그들의 위치에 고정된다. 이를 위해, 상기 세트 스크류(15)가 홀더(14) 내에서 조절되어 파지 장치들의 안쪽으로의 선회(inward pivoting)를 방지한다.
구조적 세부사항들, 공간적 배치들, 및 방법 단계들을 포함하여, 청구항들, 명세서, 및 도면으로부터 발생하는 모든 특징들과 이점들은 개별적으로 그리고 가장 광범위하게 다양한 조합들로 본 발명에 본질적일 수 있다.
1.
클램핑 장치
2. 연결 로드
3. 파지 장치
4. 보강 리브(베이스 프레임)
5. 조인트
6. 상부 파지용 조(베이스 프레임)
7. 하부 파지용 조(베이스 프레임)
8. 파지 표면
9. 파지 플레이트
10. 조임 나사
11. 나사 핀
12. 조절 지원장치
13. 뒷벽(베이스 프레임)
14. 조절 지원 홀더
15. 세트 스크류
16. 축(조인트)
17. 용접 플레이트
18. 파이프 요소
19. 측면 플레이트들(조인트)
20. 커버 플레이트(조인트)
21. 조절 지원 정지부
2. 연결 로드
3. 파지 장치
4. 보강 리브(베이스 프레임)
5. 조인트
6. 상부 파지용 조(베이스 프레임)
7. 하부 파지용 조(베이스 프레임)
8. 파지 표면
9. 파지 플레이트
10. 조임 나사
11. 나사 핀
12. 조절 지원장치
13. 뒷벽(베이스 프레임)
14. 조절 지원 홀더
15. 세트 스크류
16. 축(조인트)
17. 용접 플레이트
18. 파이프 요소
19. 측면 플레이트들(조인트)
20. 커버 플레이트(조인트)
21. 조절 지원 정지부
Claims (14)
- 대형 파이프 요소의 2개의 단부들을 임시적으로 연결하기 위한 클램핑 장치(clamping device)(1)로서, 상기 클램핑 장치(1)는 적어도 2개의 연결 장치들과 강성 연결 로드(2)를 포함하고, 상기 연결 장치들은 상기 연결 로드(2)의 단부들에 배치되며,
상기 연결 장치는 파지 장치(gripping device)(3)이고, 상기 파지 장치(3)는
- 베이스 프레임(base frame),
- 상기 베이스 프레임과 연결 로드(2)를 연결하는 조인트(joint)(5),
- 상기 조인트(5) 아래에 배치되며 서로 대향하는 적어도 2개의 파지용 조들(gripping jaws)(6, 7)로서, 각각의 파지용 조(6, 7)는 상기 클램핑 장치가 닫힌 상태에서 상기 파이프 요소를 지탱하는 적어도 하나의 파지 표면(gripping surface)(8)을 포함하는, 적어도 2개의 파지용 조들(6, 7)을 포함하며,
- 적어도 하나의 파지용 조(6, 7)는 위치를 변경하기 위한 기구(mechanism)를 가지는 적어도 하나의 파지 요소(gripping element)를 포함하고,
- 상기 파지 요소는 파지 표면(8)을 포함하며,
- 적어도 하나의 파지 장치(3)는 각각 상기 연결 로드(2)의 양단부들에 관절 방식(articulated manner)으로 장착되고, 상기 파지 장치(3)는 2개의 상이한 파지 장치들의, 상기 파지용 조들(6, 7) 사이에 위치하는, 개구부들(openings)이 동일한 방향으로 향하도록 각각 배향되며, 2개의 상이한 파지 장치들의 개구부들은 상기 연결 로드(2)의 같은 쪽(same side)에 위치하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 제1항에 있어서,
상기 파지 장치(3)는 상부 파지용 조(6)와 하부 파지용 조(7)를 포함하며, 상기 상부 파지용 조(6)는 상기 베이스 프레임의 부분이고 상기 베이스 프레임에 견고하게 연결되며, 상기 파지 장치(3)의 단면은 C-형상 또는 U-형 프로파일의 형상인 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 파지 장치(3)는 상부 파지용 조(6)와 하부 파지용 조(7)를 포함하며, 상기 하부 파지용 조(7)에는 적어도 하나의 조절 가능한 파지 요소가 배치되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 파지 요소는 파지 플레이트(gripping plate)(9)를 가지는 나사 핀(screw pin)(11)이며, 상기 파지 플레이트(9)는 볼록한 플레이트, 원호형 단면을 가진 만곡된 플레이트, 돔형 플레이트, 물결형 플레이트(rippled plate), 평면 밖으로 다수의 돌출부들을 가진 플레이트, 또는 평평한 플레이트이며, 바람직하게는 실린더형 단면 형상의 둥글고 만곡된 플레이트 또는 평평한 플레이트인 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 파지 표면(8)은 적어도 부분적으로 구조화된 표면(structured surface)을 포함하며; 바람직하게는 전체 파지 표면이 구조화된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 제5항에 있어서,
상기 구조화된 표면은 상기 파지 플레이트(9)와 동일한 재료로 구성되고, 거친 표면(roughened surface) 표면 또는 프로파일된 표면(profiled surface) 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 제5항에 있어서,
상기 구조화된 표면은 상기 파지 플레이트(9)의 표면에 적용된 코팅 또는 이물질인 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
각각의 파지 장치(3)는 4개의 파지 표면들(8), 바람직하게는 상부 파지용 조(6)에 2개의 파지 표면들(8)과 하부 파지용 조(7)에 2개의 파지 표면들(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 파지 표면(8)은 실린더형 단면 형상의 둥글고 만곡된 형상, 볼록한 형상, 물결 형상(rippled shape), 톱니 형상(serrated shape), 또는 평평한 형상을 가지며, 상기 파지 표면(8)은 원호 상에 배치된 다수의 표면 부분들을 가지며, 이 표면 부분들은 상기 파이프 요소를 닫힌 상태로 지탱하는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 클램핑 장치(1)는 상기 연결 로드(2)에 배치된 조절 지원장치(adjusting aid)를 포함하며, 상기 조절 지원장치에 의해 상기 파지 장치들(3)의 위치가 상기 조인트의 회전축을 따라서 조절되며; 바람직하게는, 상기 조절 지원장치는 홀더(14)와 정지부(stop)(21)를 가지는 세트 스크류(set screw)(15)인 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 클램핑 장치(1)는 부착 수단(17, 12)을 포함하며, 상기 부착 수단(17, 12)은 상기 연결 로드(2) 및/또는 상기 파지 장치(3)에 부착되는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 파지 장치들은 수직 방향으로 상기 연결 로드 아래에 배치되며, 상기 파지 장치들은 파지용 조들 및 베이스 프레임과 동일한 배향으로 상기 연결 로드의 같은 쪽에 위치하고, 상기 파지용 조들과 이들 사이에 위치한 상기 개구부들은 각각 원호 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 클램핑 장치. - 적어도 4.5m, 바람직하게는 6m 내지 10m의 직경을 가진 길이방향 시임 용접 대형 파이프 요소(longitudinal-seam-welded large-pipe element)를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
a) 내마모성, 경화성 강철로 구성된 강판을 제공하는 단계;
b) 강판을, 굽혀진 강판의 2개의 길이방향 가장자리들이 서로 대향하도록 위치하고 이 가장자리들 사이에 용접 조인트가 한정되는 튜브형 예비성형체(preform)로 굽힙(bending)/성형(shaping)하는 단계;
c) 제1항 내지 제11항 중 한 항에 따른 클램핑 장치를 상기 강판이 상기 파지용 조들 사이에 놓이도록 상기 파이프 요소의 외부에 배치하고 상기 클램핑 장치를 사용하여 굽혀진 강판의 2개의 단부들을 연결하며, 상기 파지 표면들이 상기 강판을 지탱하고 압력 맞춤 연결(force-fitting connection)이 존재할 때까지 상기 파지 요소를 작동시킴으로써 상기 파지 장치를 닫는 단계;
d) 상기 용접 조인트에 가용접부(tack weld)를 적용하는 단계;
e) 서로 대향하도록 배치되고 용접 조인트를 한정하는 상기 길이방향 가장자리들을 용접하여, 상기 용접 조인트를 닫는 용접부를 형성하는 단계;
f) 가능하면 상기 가용접부를 제거하는 단계;
g) 상기 파지용 조들이 상기 강판을 해제하도록 상기 파지 요소를 느슨하게 하여 상기 클램핑 장치를 제거하고 상기 파이프 요소로부터 상기 클램핑 장치를 분리하는 단계;를 포함하는, 방법. - 길이방향 시임 용접 대형 파이프 요소의 제조에서, 적어도 4.5m, 바람직하게는 4.5m 내지 10m의 직경을 가진 둥글게 굽혀진 강판의 단부들을 연결하기 위해 제1항 내지 제11항 중 하나에 따른 클램핑 장치의 사용.
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