KR102361019B1 - 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치 - Google Patents

튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스체크관의 구성 중 공급파이프의 가스공급홀 및 가스연통관의 가스연통홀을 통해 튜브의 쉘측 용접부에 해당하는 영역만 가스를 공급하고, 한 쌍의 실링부재를 통해 쉘측 용접부 영역에 공급된 가스를 밀폐시킬 수 있어 종래 기술과 달리 가스의 소비량을 획기적으로 줄여 생산단가를 낮추고, 가스의 신속한 공급에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 가스의 누설 여부를 용이하게 파악할 수 있는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치에 관한 것이다.

Description

튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치{TUBE TO TUBE-SHEET INNER BORE WELD INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 쉘앤튜브 열교환기에서 튜브시트에 튜브가 삽입되어 용접되는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부의 누설여부를 검사하기 위한 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치에 관한 것이다.
쉘앤튜브(Shell and Tube) 열교환기는 두 개의 튜브시트(Tube Sheet)와 상기 튜브시트를 연결하는 복수의 튜브(Tube)로 구성되며, 그 바깥은 원통 형상의 동체인 쉘(Shell)로 밀폐되는 구성이다. 쉘앤튜브 열교환기는 가열, 냉각, 응축 및 기화 등 다양한 열교환에 사용된다.
일반적인 쉘앤튜브 열교환기의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 튜브측(Tube Side)과 쉘측(Shell Side)에 각각 다른 유체가 유입·유출되면서, 상호 간에 열교환이 이루어진다. 상기 쉘측 유체의 이동경로를 살펴보면 쉘측유입구(S-S-I, Shell Side Inlet)에 유입되고 쉘(Shell) 내에 형성된 복수의 배플판(30)에 의해 유체는 지그재그로 통과되어 쉘측유출구(S-S-O, Shell Side Outlet)를 통해 유출된다.
튜브(10)는 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트(20) 각각의 튜브삽입홀(21)에 삽입되어 용접결합되고, 상기 튜브(10) 내의 유체와 상기 쉘(Shell) 내의 유체가 혼합되는 것을 방지한다. 상기 튜브측 유체의 이동경로를 살펴보면 튜브측유입구(T-S-I, Tube Side Inlet)에 유입되고 쉘(Shell) 내부를 통과하는 상기 튜브(10)에 유체가 유입되어 상기 쉘 내부의 유체의 열과 상호 열교환을 한 후 튜브측유출구(T-S-O, Tube Side Outlet)를 통해 유출된다.
이때, 상기 쉘측과 튜브측의 각기 다른 유체의 혼합을 방지하기 위하여 상기 쉘측의 내부를 통과하는 상기 튜브(10)가 상기 쉘측 내부와 완전히 차단되어야 하므로, 상기 튜브(10)는 상기 쉘의 양측에 두 개가 서로 마주보며 대칭되게 형성된 상기 튜브시트(20) 각각의 튜브삽입홀(21)에 용접 결합된다.
도 1의 측단면도상 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트(20) 사이에 4개의 튜브(10)가 결합되도록 표현되어 있으나, 실제는 도 2에 도시된 바와 같이 상하 및 좌우로 배열된 많은 수의 튜브삽입홀(21)에 튜브(10)가 삽입되어 용접결합될 것임을 알 수 있다.
이러한 쉘앤튜브 열교환기의 상기 튜브시트(20)와 튜브(10) 간의 용접결합방법으로 등록특허공보 제10-1298703호의 '쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기', 특허공개공보 제10-2013-0081440호의 '쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기' 및 본 출원인이 출원 및 등록한 등록특허공보 제10-1359778호의 '쉘앤튜브 용접방법' 등이 있다.
상술한 종래 기술에 따른 용접방법 중 어떠한 용접방법이든 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 하나의 튜브시트(20)에 대하여 튜브(10)가 바깥쪽 용접(W1, 튜브끝단쪽 용접 또는 튜브측 용접) 및 안쪽 용접(W2, 이너보어 용접 또는 쉘측 용접)이 이루어지게 된다. 다만, 튜브측 용접(W1)의 경우 바깥에 노출되어 있으므로 튜브(10)의 외주면을 따라 용접을 하면 되지만, 쉘측 용접(W2)의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 아웃터용접을 하거나 용접품질 향상을 위해 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 이너용접을 수행한다.
튜브 투 튜브시트 용접부 중 상기 튜브측 용접부(W1)는 용접시 외부에 노출되어 있으므로 육안으로 식별이 가능하다. 그러나, 상기 쉘측 용접부(W2)는 안쪽에 숨어 있어 육안으로 쉽게 식별하기 어려우므로 용접이 제대로 이루어졌는지 여부를 검사하기 위한 검사장치가 필요하다. 이러한 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는 비파괴 검사장치를 사용하며, 다양한 비파괴 검사장치 중에서도 가장 신뢰성이 높은 가스(He) 주입을 통해 가스의 누설여부를 감지하는 검사장치가 사용된다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 튜브시트(20)에 튜브(10)의 양측단을 삽입한 후 튜브(10)의 양측단 각각에 상기 튜브측 용접(W1) 및 쉘측 용접(W2)을 수행한다. 보통 도 2를 참조하여 상방에서 하방으로 1열씩 우측으로부터 좌측까지 용접작업을 수행하게 되는데, 상하 1열 용접이 끝나면 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치를 통해 가스 누설여부를 검사하게 된다. 가스 누설 없이 용접이 잘 이루어진 경우에는 상하 1열씩 좌측방향으로 용접작업을 수행하면서 가스 누설여부를 검사하면 되고, 가스 누설에 의해 용접에 문제가 발생한 경우에는 가스감지기를 통해 해당 열의 가스 누설이 있는 튜브(10)를 교체하여 다시 용접작업을 수행하면 되는 것이다.
이때 종래 기술에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 튜브시트(20)에 좌우 양측단이 각각 용접된 복수의 제1 내지 제n 튜브(10) 각각의 좌우 양측단에 탈착 가능하게 삽입 결합되는 복수의 가스체크관(41)과, 상기 제1 내지 제n 튜브(10) 각각이 오픈루프 형식의 직렬로 연결되도록 상기 제1 내지 제n 튜브(10) 각각의 좌우 양측단에 결합된 각각의 가스체크관(41)을 서로 연결하는 복수의 커넥터튜브(42)와, 상기 제1 튜브(10)의 개방단에 결합된 상기 가스체크관(41)과 연결되어 상기 제1 튜브(10)의 내부로 가스를 공급하는 가스탱크(43)와, 상기 제n 튜브(10)의 개방단에 결합된 가스체크관(41)과 연결되어 상기 제1 내지 제n 튜브(10)의 내부로 공급된 가스의 압력을 측정하는 압력게이지(44)를 포함하여 이루어진다.
그에 따라, 복수의 제1 내지 제n 튜브(10)가 복수의 가스체크관(41) 및 커넥터튜브(42)에 의해 직렬로 연결되어 각각이 연통된 상태가 되고, 가스탱크(43)로부터 제1 튜브(10)의 개방단을 통해 내부로 가스가 공급되면, 제n 튜브(10)까지 공급된 가스가 설정된 공급압력까지 가득차게 된다. 이때 제n 튜브(10)의 개방단에 결합된 압력게이지(44)가 설정된 공급압력까지 도달하게 되면, 제1 내지 제n 튜브(10)가 튜브시트(20)에 용접이 제대로 이루어져 가스의 누설이 없는 상태가 된다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 첫째 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트(20)에 대하여 복수의 제1 내지 제n 튜브(10)의 양측단을 각각 용접한 후에 가스의 누설 여부를 검사할 수밖에 없으므로 가스의 누설이 감지된 경우 튜브(10)의 좌측단인지 우측단인지 여부를 신속하게 파악하기 어렵다는 문제가 있다.
둘째, 복수의 제1 내지 제n 튜브(10)가 직렬로 연결되어 있어 각각의 내부에 가스탱크(43)로부터 많은 양의 가스를 공급해야 하는데, 공급되는 가스는 헬륨가스로 많은 양의 가스가 소비됨에 따라 생산단가가 높아지고, 가스의 공급시간이 길어져 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 가스의 소비량을 획기적으로 줄여 생산단가를 낮추고, 가스의 신속한 공급에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 가스의 누설 여부를 용이하게 파악할 수 있는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트에 좌우 양측단이 삽입되어 각각 튜브측 용접 및 쉘측 용접에 의해 용접결합되는 복수의 제1 내지 제n 튜브 각각의 좌우 양측단에 형성된 쉘측 용접부를 검사하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치에 있어서, 복수의 상기 제1 내지 제n 튜브 각각의 좌우 양측단 중 어느 일측단 각각에 탈착 가능하게 삽입 결합되는 복수의 제1 내지 제n 가스체크관과, 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각에 제1방이음이 연결 설치되고, 제2 및 제3방이음이 개방된 복수의 제1 내지 제n 삼방니플과, 상기 제1 삼방니플의 제2방이음과 연결되어 상기 제1 가스체크관으로 가스를 공급하는 가스탱크와, 상기 제1 삼방니플의 제3방이음과 상기 제2 삼방니플의 제2방이음을 연결하고, 상기 제2 삼방니플의 제3방이음과 상기 제3방니플의 제2방이음을 연결하는 방식으로 상기 제n-1 삼방니플의 제3방이음과 제n 삼방니플의 제2방이음을 각각 연결하는 복수의 제1 내지 제n-1 커넥터튜브와, 상기 제n 삼방니플의 제3방이음과 연결되어 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관의 내부로 공급된 가스의 압력을 측정하는 압력게이지를 포함하고, 상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각은, 일단이 상기 삼방니플의 제1방이음과 결합되고, 상기 튜브의 외부로 노출되는 파이프헤더와, 일단이 상기 파이프헤더의 타단과 연결되고, 타단이 상기 튜브의 내부로 삽입되도록 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 튜브의 쉘측 용접부에 대응하는 위치의 외주면에 가스공급홀이 관통 형성된 공급파이프와, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 공급파이프의 가스공급홀에 대응하는 위치의 외주면에 가스연통홀이 관통 형성된 원통 형상의 가스연통관과, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 가스연통관의 좌우 양단을 선택적으로 밀폐시키는 한 쌍의 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스연통관은, 좌우 양단에 각각 내경 및 외경방향으로 단차지게 각각 돌출된 한 쌍의 단차링을 포함하고, 상기 단차링 각각은 내주면이 상기 공급파이프의 외주면에 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 외주면이 상기 튜브의 내주면에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 한다
또한, 상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각은, 상기 공급파이프의 일측단에 나사결합되어 좌우로 이동하는 푸싱나사와, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되도록 상기 푸싱나사의 전방에 위치하고, 상기 푸싱나사의 전방 이동시 전방으로 밀려 이동하는 푸셔와, 상기 공급파이프의 타측단에 나사결합되어 위치 고정되는 고정나사를 더 포함하고, 상기 가스연통관 및 한 쌍의 실링부재는, 상기 푸셔와 고정나사 사이에 위치하고, 상기 푸싱나사의 전방 이동시 상기 푸셔에 의해 상기 한 쌍의 실링부재가 가압되어 탄성 변형하면서 상기 가스연통관의 좌우 양단을 밀폐시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실링부재 각각은, 고무재질의 링 형상으로 상기 튜브의 내경보다 작은 외경을 가지고, 상기 푸셔의 전방 이동시 가압되어 탄성 변형하면서 내주면은 상기 공급파이프의 외주면에 밀착되고, 외주면은 상기 튜브의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 푸셔는, 상기 푸싱나사의 전방으로 상기 푸싱나사와 함께 이동하는 푸싱링부재와, 상기 푸싱링부재의 전방으로 상기 푸싱링부재와 함께 이동하며, 상기 튜브의 직경보다 큰 직경을 가지는 스토퍼링부재와, 상기 스토퍼링부재의 전방으로 상기 스토퍼링부재와 함께 이동하며, 상기 튜브의 내경보다 작은 외경을 가지는 푸싱파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 가스체크관의 구성 중 공급파이프의 가스공급홀 및 가스연통관의 가스연통홀을 통해 튜브의 쉘측 용접부에 해당하는 영역만 가스를 공급하고, 한 쌍의 실링부재를 통해 쉘측 용접부 영역에 공급된 가스를 밀폐시킬 수 있어 종래 기술과 달리 가스의 소비량을 획기적으로 줄여 생산단가를 낮추고, 가스의 신속한 공급에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 가스의 누설 여부를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 쉘앤튜브 열교환기에 대한 측단면도이고,
도 2는 도 1의 실시예 중 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트를 실제 촬영하여 도시한 사시도이며,
도 3 내지 5는 종래 기술에 따른 튜브 투 튜브시트 용접방법의 다양한 실시예를 도시한 측단면도이고,
도 6은 종래 기술에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치의 일 실시예를 도시한 측단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치의 일 실시예를 도시한 측단면도이고,
도 8은 도 7의 실시예를 실제 촬영하여 도시한 사시도이며,
도 9는 도 7의 실시예 중 가스체크관 및 삼방니플을 도시한 사시도이고,
도 10은 도 9의 실시예의 분해 사시도이며,
도 11은 도 9의 실시예를 튜브 투 튜브시트 용접부의 검사를 위해 튜브의 일측단의 내부로 삽입한 상태를 도시한 측단면도이고,
도 12는 도 11의 실시예에서 가스체크관의 내부까지 함께 도시한 측단면도이며,
도 13은 도 12의 실시예에서 푸싱나사의 회전에 따라 푸셔가 전방 이동하여 한 쌍의 실링부재가 가압되어 탄성 변형하면서 가스연통관의 좌우 양단을 밀폐하는 과정을 도시한 측단면도이고,
도 14는 도 12 및 13의 실시예 각각과 대응되도록 한 쌍의 실링부재가 탄성 변형되기 전과 후의 상태를 실제 촬영하여 도시한 사시도이며,
도 15는 도 7을 참조하여 도 13의 실시예에서 가스탱크로부터 가스체크관의 내부로 가스가 공급되는 상태를 도시한 요부 측단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 도 1 내지 5를 참조하여 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트(20)에 좌우 양측단이 삽입되어 각각 튜브측 용접(W1) 및 쉘측 용접(W2)에 의해 용접결합되는 복수의 제1 내지 제n 튜브(10) 각각의 좌우 양측단에 형성된 쉘측 용접부(W2)를 검사하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치에 관한 것이다.
특히, 도 6의 종래 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치가 튜브(10)의 양측단을 통해 튜브(10)의 내부로 가스를 공급하여 검사하는 것과 달리, 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는 도 7에 도시된 바와 같이 튜브(10)의 일측단에 형성된 쉘측 용접부(W2)를 검사할 수 있도록 하여 가스의 소비량을 획기적으로 줄여 생산단가를 낮추고, 가스의 신속한 공급에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 가스의 누설 여부를 용이하게 파악할 수 있도록 하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 제1 내지 제n 가스체크관(100), 복수의 제1 내지 제n 삼방니플(200), 가스탱크(300), 복수의 제1 내지 제n-1 커넥터튜브(400) 및 압력게이지(500)를 포함하여 이루어지고, 상기 가스체크관(100) 각각은 도 9 내지 12에 도시된 바와 같이 파이프헤더(110), 공급파이프(120), 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)를 포함하고, 푸싱나사(150), 푸셔(160) 및 고정나사(170)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 푸셔(160)는 푸싱링부재(161), 스토퍼링부재(162) 및 푸싱파이프(163)를 포함할 수 있다.
가스체크관(100)은 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 복수의 상기 제1 내지 제n 튜브(10)와 동일하게 대응되도록 제1 내지 제n 개의 복수가 구비되고, 상기 튜브(10) 각각의 좌우 양측단 중 어느 일측단 각각에 탈착 가능하게 삽입 결합된다. 이러한 가스체크관(100)은 튜브(10)의 일측단 내부로 삽입되어 튜브(10)의 일측단에 형성된 쉘측 용접부(W2)의 용접불량을 검사하기 위한 구성이고, 가스(He)의 주입에 의해 쉘측 용접부(W2)로부터 가스가 누설되는지 여부를 검사하기 위하여 후술하겠지만 가장 핵심적인 구성요소가 된다. 이러한 복수의 가스체크관(100)을 통해 복수의 튜브(10)의 일측단 쉘측 용접부(W2)까지 가스를 공급하기 위한 구성을 먼저 살펴본다.
삼방니플(200)은 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관(100)과 동일하게 대응되도록 제1 내지 제n 개의 복수가 구비되고, 가스체크관(100) 각각에 제1방이음(210)이 연결 설치되고, 제2 및 제3방이음(220, 230)이 개방된다. 이러한 삼방니플(200)은 3개의 경로를 가진 관이음 요소로, 제1방이음(210)은 각각의 가스체크관(100)과 연결되고, 2개의 제2방 및 제3방이음(220, 230)은 개방된 상태이다. 이때, 개방된 제2방 및 제3방이음(220, 230)은 순서나 위치가 특정되지는 않으며, 양자를 섞어 사용해도 무방하다.
가스탱크(300)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 제1 삼방니플(200)의 제2방 이음(220)과 연결되어 상기 제1 가스체크관(100)으로 가스를 공급한다. 즉, 제1 삼방니플(200_1)은 제1 튜브(10_1)에 삽입 결합된 제1 가스체크관(100_1)과 연결 설치된 것으로, 가스탱크(300)로부터 제1 삼방니플(200_1)의 제2방이음(220)을 통해 가스가 공급되면, 제1 가스체크관(100_1)의 내부로 가스가 공급되고, 제1 삼방니플(200_1)의 제3방이음(230)으로 역시 가스가 공급될 것이다. 이때 제3방이음(230)은 후술하는 커텍터튜브(400)를 통해 다른 제2의 방향으로 가스가 공급된다.
즉, 커텍터튜브(400)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 상기 제1 삼방니플(200_1)의 제3방이음(230)과 상기 제2 삼방니플(200_2)의 제2방이음(220)을 연결하고, 상기 제2 삼방니플(200_2)의 제3방이음(230)과 상기 제3 삼방니플(200_3)의 제2방이음(220)을 연결하는 방식으로 상기 제n-1 삼방니플(200_n-1)의 제3방이음(230)과 제n 삼방니플(200_n)의 제2방이음(220)을 각각 연결한다. 따라서, 커넥터튜브(400)는 가스체크관(100) 및 삼방니플(200)이 제1 내지 제n 개가 설치되는 경우 1개가 모자란 제1 내지 제n-1 개가 구비된다.
이렇게 제1 내지 제n 튜브(10)에 대하여 제1 내지 제n 가스체크관(100) 및 삼방니플(200)이 설치되고, 가스탱크(300)로부터 공급된 가스는 제1 내지 제n-1 커텍터튜브(400)를 통해 제n 삼방니플(200_n)까지 공급된다. 이때 제n 삼방니플(200_n)의 경우 제1방이음(210)은 제n 가스체크관(100_n)과 연결되고, 제2방이음(220)은 제n-1 커넥터튜브(400_n-1)과 연결되는데, 제3방이음(230)은 개방된 상태가 된다. 이때 제n 삼방니플(200_n)의 제3방이음(230)에는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 압력게이지(500)가 설치된다.
즉, 압력게이지(500)는 상기 제n 삼방니플(200_n)의 제3방이음(230)과 연결되어 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관(100)의 내부로 공급된 가스의 압력을 측정한다. 따라서, 가스탱크(300)로부터 공급되는 가스는 제1 내지 제n 삼방니플(200)을 통해 제1 내지 제n-1 커텍터튜브(400)를 경유하여 제1 내지 제n 가스체크관(100)까지 모두 공급되고, 최종 제n 삼방니플(200_n)의 제3방이음(230)과 연결된 압력게이지(500)까지 공급되면서 공급된 가스의 압력을 표시하게 되는 것이다.
그렇다면, 상기 가스탱크(300), 복수의 삼방니플(200) 및 커넥터튜브(400)와 함께 압력게이지(500)를 통해 공급된 가스가 복수의 가스체크관(100) 각각으로 공급되어 복수의 튜브(10) 각각의 일측단에 형성된 쉘측 용접부(W2)의 용접불량, 즉 가스 누설여부를 어떻게 감지할 것인지를 가스체크관(100) 각각의 구체적인 구성을 통해 살펴본다.
상기 가스체크관(100) 각각은 도 9 내지 15에 도시된 바와 같이 파이프헤더(110), 공급파이프(120), 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)를 포함하고, 푸싱나사(150), 푸셔(160) 및 고정나사(170)를 더 포함할 수 있다.
파이프헤더(110)는 일단이 상기 삼방니플(200)의 제1방이음(210)과 결합되고, 상기 튜브(10)의 외부로 노출된다. 파이프헤더(110)는 후술하는 공급파이프(120)의 헤드부로 삼방니플(200)의 제1방이음(210)과 연결시키기 위한 구성이면서, 삼방니플(200)로부터 공급되는 가스를 공급파이프(120)로 연통시키는 기능을 수행한다.
공급파이프(120)는 일단이 상기 파이프헤더(110)의 타단과 연결되고, 타단이 상기 튜브(10)의 내부로 삽입되도록 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 튜브(10)의 쉘측 용접부(W2)에 대응하는 위치의 외주면에 가스공급홀(121)이 관통 형성된다. 튜브(10)의 쉘측 용접부(W2)의 누설여부를 감지하기 위해서는 가스가 쉘측 용접부(W2)까지 공급되어야 하므로 공급파이프(120)의 길이는 튜브(10)의 내부로 삽입될 때 충분히 길어야 하고, 공급파이프(120)의 외부로 가스가 공급되어 튜브(10)의 내부로 연통되어야 하므로 공급파이프(120)의 외주면에 가스공급홀(121)이 관통 형성되는 것이다.
이때, 가스연통관(130)은 상기 공급파이프(120)의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 공급파이프(120)의 가스공급홀(121)에 대응하는 위치의 외주면에 가스연통홀(131)이 관통 형성된다. 즉, 공급파이프(120)의 가스공급홀(121)로 가스가 공급되면 튜브(10)의 일단부터 타단까지 튜브(10)의 내부에 가스가 가득차게 되므로 가스연통관(130)을 통해 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역만을 별도로 구획할 필요가 있고, 이는 후술하는 한 쌍의 실링부재(140)와 함께 가스연통관(130)을 통해 이루어진다.
실링부재(140)는 한 쌍이 구비되어 상기 공급파이프(120)의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 가스연통관(130)의 좌우 양단을 선택적으로 밀폐시킨다. 따라서, 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)는 공급파이프(120)와 튜브(10) 사이에 위치하면서 튜브(10)의 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역을 구획하고, 공급파이프(120)의 내부로 공급된 가스는 가스공급홀(121)을 통해 가스연통관(130)의 내부로 공급되고, 가스연통관(130)의 가스연통홀(131)을 통해 튜브(10)의 내부로 공급되며, 공급된 가스는 가스연통관(130)에 의해 구획된 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역까지만 공급되도록 한다. 이때 한 쌍의 실링부재(140)가 도 15에 도시된 바와 같이 가스연통관(130)의 좌우 양단을 밀폐시키면 공급파이프(120)로 공급된 가스가 공급파이프(120)와 튜브(10) 사이에 위치하는 가스연통관(130)에 의해 구획된 영역만큼만 공급되게 되는 것이다.
여기서, 가스연통관(130)의 형상이 길이방향을 따라 단순히 동일한 직경의 링이나 원통 형상이어도 무방하나, 공급파이프(120)의 가스공급홀(121) 및 가스연통관(130)의 가스연통홀(131)을 경유하는 가스의 원활한 공급을 위하여 양단에 내외경으로 돌출된 단차링(132)이 형성될 수 있다. 즉, 가스연통관(130)은 좌우 양단에 각각 내경 및 외경방향으로 단차지게 각각 돌출된 한 쌍의 단차링(132)을 포함하고, 상기 단차링(132) 각각은 내주면이 상기 공급파이프(120)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 외주면이 상기 튜브(10)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 삽입된다.
또한, 한 쌍의 실링부재(140)가 선택적으로 상기 가스연통관(130)의 양단을 밀폐시키기 위한 구성으로, 상기 가스체크관(100) 각각은 상기 공급파이프(120)의 일측단에 나사결합되어 좌우로 이동하는 푸싱나사(150)와, 상기 공급파이프(120)의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되도록 상기 푸싱나사(150)의 전방에 위치하고, 상기 푸싱나사(150)의 전방 이동시 전방으로 밀려 이동하는 푸셔(160)와, 상기 공급파이프(120)의 타측단에 나사결합되어 위치 고정되는 고정나사(170)를 더 포함한다. 이때, 상기 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)는 상기 푸셔(160)와 고정나사(170) 사이에 위치하고, 상기 푸싱나사(150)의 전방 이동시 상기 푸셔(160)에 의해 상기 한 쌍의 실링부재(140)가 가압되어 탄성 변형하면서 상기 가스연통관(130)의 좌우 양단을 밀폐시킨다.
보다 구체적으로 상기 실링부재(140) 각각은, 도 13 내지 15에 도시된 바와 같이 고무재질의 링 형상으로 상기 튜브(10)의 내경보다 작은 외경을 가지고, 상기 푸셔(160)의 전방 이동시 가압되어 탄성 변형하면서 내주면은 상기 공급파이프(120)의 외주면에 밀착되고, 외주면은 상기 튜브(10)의 내주면에 밀착된다.
또한, 푸셔(160)는 단일의 구성요소일 수도 있으나, 푸싱나사(150)의 나사결합에 따른 회전이동시 전방 이동을 편하게 하고, 튜브(10)의 내부로 삽입되지 않도록 하면서 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)가 쉘측 용접부(W2)까지 충분히 닿을 수 있도록 길이 연장을 위해 푸싱링부재(161), 스토퍼링부재(162) 및 푸싱파이프(163)을 포함할 수 있다.
즉, 푸싱링부재(161)는 상기 푸싱나사(150)의 전방으로 상기 푸싱나사(150)와 함께 이동하고, 스토퍼링부재(162)는 상기 푸싱링부재(161)의 전방으로 상기 푸싱링부재(161)와 함께 이동하며, 상기 튜브(10)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 또한, 푸싱파이프(163)는 상기 스토퍼링부재(162)의 전방으로 상기 스토퍼링부재(162)와 함께 이동하며, 상기 튜브(10)의 내경보다 작은 외경을 가진다. 따라서, 푸셔(160)의 구성 중 푸싱링부재(161)와 스토퍼링부재(162)는 튜브(10)의 외부로 노출되며, 푸싱파이프(163)가 튜브(10)의 내부로 삽입되면서 푸싱나사(150)의 전방 이동시 전방으로 이동하여 한 쌍의 실링부재(140)를 가압함으로써 탄성 변형시켜 가스연통관(130)의 좌우 양단을 밀폐하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 가스체크관(100)이 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 튜브(10)의 내부로 삽입되면, 튜브(10)의 일측단에 형성된 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역까지 가스연통관(130) 및 한 쌍의 실링부재(140)가 삽입된 상태가 된다. 이때, 도 13에 도시된 바와 같이 푸싱나사(150)를 회전시켜 전방 이동하면, 푸셔(160)가 전방 이동하면서 한 쌍의 실링부재(140)가 가압되어 탄성 변형하게 된다. 이때 실링부재(140)는 가스연통관(130)의 좌우 양단을 밀폐하게 되는데, 그와 동시에 내주면은 상기 공급파이프(120)의 외주면에 밀착되고, 외주면은 상기 튜브(10)의 내주면에 밀착된다.
이러한 상태에서는 가스체크관(100)이 튜브(10)의 내부에 삽입된 상태로 고정되고, 외부로 이탈되지 않는 상태가 된다. 검사하고자 하는 복수의 튜브(10)에 각각의 가스체크관(100)을 상술한 바와 같이 삽입 고정하고, 복수의 삼방밸브(200) 및 커넥터튜브(400)를 연결한 후 가스탱크(300)와 압력게이지(500)를 최종 설치한다. 이렇게 설치가 완료되면, 도 7 및 15에 도시된 바와 같이 가스탱크(300)로부터 가스가 공급되고, 각각의 삼방밸브(200) 및 커넥터튜브(400)를 통해 가스체크관(100) 각각의 내부로 가스가 공급된다.
각각의 가스체크관(100)의 내부로 가스가 공급되면, 도 15에 도시된 바와 같이 공급파이프(120)의 내부로 가스가 들어오고, 공급파이프(120)의 가승공급홀(121)을 통해 가스연통관(130)의 내부로 가스가 공급되며, 가스연통관(130)의 가스연통홀(131)을 통해 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역의 튜브(10) 내부로 가스가 최종 공급되어 가득 차게 된다. 이렇게 복수의 가스체크관(100) 및 튜브(10)의 쉘측 용접부(W2)에 가스가 가득차게 되면, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 압력게이지(500)에 설정된 공급압력에 대응되는 가스압력이 표시되게 된다. 이를 통해 가스의 누설여부를 확인할 수 있고, 해당 튜브(10)의 용접불량 여부를 쉽게 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치는, 가스체크관(100)의 구성 중 공급파이프(120)의 가스공급홀(121) 및 가스연통관(130)의 가스연통홀(131)을 통해 튜브(10)의 쉘측 용접부(W2)에 해당하는 영역만 가스를 공급하고, 한 쌍의 실링부재(140)를 통해 쉘측 용접부(W2) 영역에 공급된 가스를 밀폐시킬 수 있어 종래 기술과 달리 가스의 소비량을 획기적으로 줄여 생산단가를 낮추고, 가스의 신속한 공급에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 가스의 누설 여부를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
W1 : 튜브측 용접(부)
W2 : 쉘측 용접(부)
10, 10_1 내지 10_n : 튜브
20 : 튜브시트
100, 100_1 내지 100_n : 가스체크관
110 : 파이프헤더
120 : 공급파이프 121 : 가스공급홀
130 : 가스연통관
131 : 가스연통홀 132 : 단차링
140 : 실링부재 150 : 푸싱나사
160 : 푸셔 161 : 푸싱링부재
162 : 스토퍼링부재 163 : 푸싱파이프
170 : 고정나사
200, 200_1 내지 200_n : 삼방니플 210 : 제1방이음
220 : 제2방이음 230 : 제3방이음
300 : 가스탱크
400, 400_1 내지 400_n-1 : 커넥터튜브
500 : 압력게이지

Claims (5)

  1. 서로 마주보는 한 쌍의 튜브시트에 좌우 양측단이 삽입되어 각각 튜브측 용접 및 쉘측 용접에 의해 용접결합되는 복수의 제1 내지 제n 튜브 각각의 좌우 양측단에 형성된 쉘측 용접부를 검사하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치에 있어서,
    복수의 상기 제1 내지 제n 튜브 각각의 좌우 양측단 중 어느 일측단 각각에 탈착 가능하게 삽입 결합되는 복수의 제1 내지 제n 가스체크관과, 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각에 제1방이음이 연결 설치되고, 제2 및 제3방이음이 개방된 복수의 제1 내지 제n 삼방니플과, 상기 제1 삼방니플의 제2방이음과 연결되어 상기 제1 가스체크관으로 가스를 공급하는 가스탱크와, 상기 제1 삼방니플의 제3방이음과 상기 제2 삼방니플의 제2방이음을 연결하고, 상기 제2 삼방니플의 제3방이음과 상기 제3방니플의 제2방이음을 연결하는 방식으로 상기 제n-1 삼방니플의 제3방이음과 제n 삼방니플의 제2방이음을 각각 연결하는 복수의 제1 내지 제n-1 커넥터튜브와, 상기 제n 삼방니플의 제3방이음과 연결되어 복수의 상기 제1 내지 제n 가스체크관의 내부로 공급된 가스의 압력을 측정하는 압력게이지를 포함하고,
    상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각은,
    일단이 상기 삼방니플의 제1방이음과 결합되고, 상기 튜브의 외부로 노출되는 파이프헤더와, 일단이 상기 파이프헤더의 타단과 연결되고, 타단이 상기 튜브의 내부로 삽입되도록 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 튜브의 쉘측 용접부에 대응하는 위치의 외주면에 가스공급홀이 관통 형성된 공급파이프와, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 공급파이프의 가스공급홀에 대응하는 위치의 외주면에 가스연통홀이 관통 형성된 원통 형상의 가스연통관과, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 가스연통관의 좌우 양단을 선택적으로 밀폐시키는 한 쌍의 실링부재를 포함하고,
    상기 제1 내지 제n 가스체크관 각각은,
    상기 공급파이프의 일측단에 나사결합되어 좌우로 이동하는 푸싱나사와, 상기 공급파이프의 외주면에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입되도록 상기 푸싱나사의 전방에 위치하고, 상기 푸싱나사의 전방 이동시 전방으로 밀려 이동하는 푸셔와, 상기 공급파이프의 타측단에 나사결합되어 위치 고정되는 고정나사를 더 포함하고,
    상기 가스연통관 및 한 쌍의 실링부재는,
    상기 푸셔와 고정나사 사이에 위치하고, 상기 푸싱나사의 전방 이동시 상기 푸셔에 의해 상기 한 쌍의 실링부재가 가압되어 탄성 변형하면서 상기 가스연통관의 좌우 양단을 밀폐시키고,
    상기 푸셔는,
    상기 푸싱나사의 전방으로 상기 푸싱나사와 함께 이동하는 푸싱링부재와,
    상기 푸싱링부재의 전방으로 상기 푸싱링부재와 함께 이동하며, 상기 튜브의 직경보다 큰 직경을 가지는 스토퍼링부재와,
    상기 스토퍼링부재의 전방으로 상기 스토퍼링부재와 함께 이동하며, 상기 튜브의 내경보다 작은 외경을 가지는 푸싱파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스연통관은,
    좌우 양단에 각각 내경 및 외경방향으로 단차지게 각각 돌출된 한 쌍의 단차링을 포함하고, 상기 단차링 각각은 내주면이 상기 공급파이프의 외주면에 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 외주면이 상기 튜브의 내주면에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재 각각은,
    고무재질의 링 형상으로 상기 튜브의 내경보다 작은 외경을 가지고, 상기 푸셔의 전방 이동시 가압되어 탄성 변형하면서 내주면은 상기 공급파이프의 외주면에 밀착되고, 외주면은 상기 튜브의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 튜브 투 튜브시트의 이너보어 용접부 검사장치.
  5. 삭제
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