KR20100117476A - 해양심층수 취수파이프 융착용 파이프 클램핑장치 - Google Patents

해양심층수 취수파이프 융착용 파이프 클램핑장치 Download PDF

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KR20100117476A
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Abstract

본 발명은 해양심층수를 취수하는 데 사용되는 PE 파이프라인의 제조방법에 관한 것으로, 특히 서로 대향하는 파이프들을 융착하기 위하여 후속 파이프 유니트를 융착장치로 이송할 때와 융착장치에서 융착된 파이프를 해양으로 투입하기 위하여 전진이동시킬 때 별도의 중장비를 사용하지 않고 작업상태에서 그대로 수평이동시킴으로써 융착부에 전단력이 가해지지 않으므로 파이프 융착부의 변형이 발생하지 않고, 파이프의 굴곡변형도 방지할 수 있다. 그리고 본 발명의 융착장치나 융착방법에 따르면 파이프를 이송시키는 데 힘이 들지 않고 작업이 편리하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.
Figure P1020090036277
해양심층수, 취수 파이프라인, PE파이프, 융착

Description

해양심층수 취수용 파이프 융착장치 및 이를 이용한 파이프 라인 제조방법{ APPARATUS FOR BUTT WELDING PIPES FOR INTAKE OF DEEP SEA WATER AND A METHOD FOR MANUFACTURING PIPELINE THEREOF}
본 발명은 해양심층수 취수용 파이프라인의 접합장치에 관한 것으로, 특히, 대구경의 해양심층수 취수용 파이프를 제조하기 위하여 파이프 유니트를 서로 마주보는 면끼리 가열융착하여 접합하는 파이프 접합장치에 관한 것이다.
또 본 발명은 대구경의 해양심층수 취수용 파이프 라인을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 중량이 큰 파이프를 서로 마주보는 면끼리 융착접합하여 파이프 라인을 제조하는 일련의 공정을 기계적으로 수행하는 파이프 라인 제조방법에 관한 것이다.
육상에서 직접 해양심층수를 취수하기 위하여 대구경의 긴 파이프를 연결하여 파이프라인을 제조하고 있다. 이러한 해양심층수 취수용 파이프 라인은 일정한 길이의 대구경 파이프 유니트를 서로 길이방향으로 융착 접합하여 제조한다.
상기 해양심층수 취수용 파이프라인은, 일정한 길이로 제작된 PE 파이프를 길이방향으로 연결하여 제작된다. 단위 라인 융착에 사용는 는 취수하기 위하여 파이프라인을 종래 대구경의 플라스틱재 파이프를 길이방향으로 길게 연장하기 위하여 일정한 길이의 파이프를 일렬로 배치하여 서로 마주보는 면들을 융착시켜 접합하는 파이프 융착장치가 사용되고 있다.
상기 파이프 융착장치는 융착하고자 하는 2개의 파이프를 클램핑하는 클램핑장치를 포함한다. 이러한 파이프 클램핑장치의 일예로서 한국 특허 제 10-456613호로 알려진 것이 있다. 이러한 종래 파이프 클램핑장치는 받침대에 적어도 하나 이상의 고정클램프가 설치되고, 상기 고정클램프에 대하여 동일한 중심축방향으로 이동하는 이동클램프가 가이드봉을 매개로 상기 고정클램프에 연결되고, 상기 이동클램프를 이동시키는 유압실린더가 구비되며, 상기 고정클램프와 이동클램프들은 각각 상/하측의 2개로 분할 구성되고 이들 상/하부 클램프부재들은 고정볼트체결되는 구성으로 되어 있다.
상기한 바와 같은 파이프 융착장치로 파이프들의 융착을 완료하고나면 후속 파이프 유니트를 융착이 완료된 파이프의 후단에 융착하여 연결하기 위하여 융착이 완료된 파이프를 전방으로 이송시켜야 한다.
그런데 상기 종래의 융착장치는, 융착단계에서 파이프를 지지하는 클램핑장치가, 지면에 고정된 받침대상에 설치되어 있고, 클램핑장치에 얹혀진 파이프의 외주면에는 파이프나 플램핑장치의 지지면보다 직경이 큰 링 웨이트가 조립되어 있으므로, 융착이 완료되고나서 그 상태로 파이프를 그대로 전방으로 이송시킬 수 없게 된다. 따라서 종래의 융착장치의 경우 융착작업이 완료된 파이프를 와이어로 걸어서 크레인으로 들어서 전방으로 이동시켜야만 하였다.
이와 같이 융착작업이 끝난 무거운 파이프를 이송시키기 위하여 종래에는 크레인과 같은 중장비를 사용하여야 하므로 넓은 작업공간이 필요하고 작업시간이 길어지며, 와이어로 파이프를 걸어서 옮기는 등 작업이 까다롭고 안전사고의 위험이 따른다.
특히, 융착작업이 끝난 파이프를 와이어로 걸어서 크레인으로 이동시킬 때 파이프의 융착부분에 파이프의 자중에 의한 하중이 작용하게 되어 융착부분이 파손되거나 변형될 수 있는 문제가 있었다.
또한, 파이프라인의 전체 제조과정의 단계마다 와이어를 사용하여 크레인으로 들어서 옮기는 작업을 하여야 하므로 작업시간이 길어지고, 이송작업에 소요되는 시간만큼 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래 파이프 융착장치가 가진 단점을 해결하기 위하여 융착작업이 완료한 상태에서 융착된 파이프를 길이방향으로 그대로 이송시키는 것이 가능한 파이프 융착장치를 제공함에 목적이 있다.
또한 본 발명은 파이프라인 제조 전공정에 걸쳐 크레인과 같은 중장비의 도움없이 융착전 파이프와 융착이 완료된 파이프라인을 수평방향으로 기계적으로 이송하여 파이프 라인을 제조하는 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파이프 융착장치는, 지면에 설치되는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 상측에 배치되어 상하로 승강가능하게 4개의 승강 유압실린더에 의해 지지된 승강 플레이트와, 상기 승강 플레이트 상에 횡방향으로 배치된 1쌍의 가이드레일과, 바닥면 좌우측에 각각 상기 가이드레일에 얹혀지는 1쌍의 롤러가 구비되어 상기 각 가이드레일을 따라 승강 플레이트의 횡방향으로 슬라이드 이동하게 되어 있는 가동 베이스와, 상기 가동 베이스의 상면에 슬라이드 이동가능하게 얹혀져 길이방향 위치조정용 유압실린더의 신축작동에 의해 가동 베이스에 대하여 길이방향으로 슬라이드 이동가능하게 설치된 마운팅 플레이트와, 상기 마운팅 플레이트 상에 길이방향을 따라 고정설치된 복수개의 클램프를 포함한 클램핑부와, 상기 승강 플레이트상에 횡방향으로 배치되어 일단이 상기 가동 베이스에 힌지결합되고 타단은 상기 승강 플레이트의 상면에 힌지결합되어 신축작동을 함에 따라 상기 마운팅 플레이트와 클램핑부를 상기 승강 플레이트에 대하여 횡방향으로 이동시키는 횡방향 위치조정용 유압실린더와, 상기 마운팅 플레이트를 상기 가동 베이스에 대하여 길이방향으로 슬라이드 이동시키도록 마운팅 플레이트와 가동 베이스에 양단이 힌지결합된 길이방향 위치조정용 유압실린더와, 상기 가동 베이스상에 상기 마운팅 플레이트와 나란하게 배치되어 가동 베이스와 함께 횡방향으로 전후 왕복이동하고, 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 복수개의 이송안내 롤러가 구비된 이송안내부를 포함한 구성으로 된다.
그리고 본 발명에 따른 파이프 융착장치는, 후속 파이프 유니트의 후단에 가로방향으로 설치되는 견인 바아와, 좌/우측에 각각 1개씩 구비되어 구동모터와 체 인에 의해 회전구동되는 권취 드럼과, 일단은 상기 견인 바아의 양단에 고정되고 타단은 상기 권취 드럼의 회전에 따라 권취 드럼상에 권취되어 후속 파이프 유니트를 견인하는 견인 와이어로 구성된 파이프 이송장치를 더 포함한다.
또 본 발명에 따른 파이프 융착장치는, 직립방향으로 설치된 브레이크 유압실린더와, 상기 유압실린더의 피스톤로드 선단에 결합되어 상기 유압실린더의 신장작동시 상측을 통과하는 파이프의 외주에 끼워진 링 웨이트의 외주면과 마찰접촉하여 파이프의 이동을 정지시키는 브레이크 패드로 이루어진 브레이크장치를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 파이프라인 제조방법은,
파이프 유니트를 수평으로 배치하여 외주면에 소정간격으로 링 웨이트를 삽입하여 설치하는 단계;
파이프 유니트의 외주면에 삽입된 링 웨이트의 전후방에 링 웨이트를 고정하기 위한 고정돌기를 융착하는 단계;
링 웨이트가 장착된 후속 파이프 유니트를 서로 대접 융착하고자 하는 선행 파이프와 중심이 일치하게 일렬로 배치하는 단계;
상기 후속 파이프 유니트의 후단에 견인 바아를 걸고 이 견인 바아의 양단과 권취 드럼에 견인 와이어를 연결하여 견인 와이어를 권취 드럼에 권취하여 후속 파이프 유니트를 융착장치에서 복수개의 클램프로 고정된 선행 파이프의 후단면에 근접한 위치까지 수평이동시키는 단계;
선행 파이프의 후단면에 근접한 상기 선행 파이프를 클램프로 고정하는 단계;
상기 클램프로 고정되어 서로 대향하는 선행 파이프와 후속 파이프 유니트 사이에 면취기를 배치하여 면취기로 상기 선행 파이프와 후속 파이프 유니트의 선단면을 고르게 면취하는 단계;
상기 면취기를 제거하고 그 면취기 자리에 양측면에 가열판을 구비한 가열판 장치를 설치하여 대향하는 파이프의 양 선단면을 가열 용융하는 단계;
상기 가열판 장치을 제거하고나서 클램프로 고정된 후속 파이프 유니트를 전방으로 이동시켜 선행 파이프에 가압접촉시킴으로써 후속 파이프 유니트와 선행 파이프를 융착하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 파이프 라인 제조방법은 상기 후속 파이프 유니트와 선행 파이프를 융착하고나서 융착된 파이프들을 이송시키기 전에 상기 파이프들을 고정하던 클램프부의 클램프를 풀고, 클램프부를 클램핑위치에서 하강시킨 후 클램핑 위치에서 후퇴시키는 동시에 융착된 파이프의 외주면에 장착된 링 웨이트를 아래쪽에서 지지하여 안내하기 위한 이송안내부의 이송안내 롤러를 클램핑위치로 전진배치하는 단계를 더 포함한다.
그리고, 본 발명은 상기 선행 파이프에 융착된 상기 후속 파이프 유니트의 후단에 견인 바아를 걸고 이 견인 바아의 양단과 권취 드럼에 견인 와이어를 연결하고 견인 와이어를 권취 드럼에 권취하여 후속 파이프 유니트에 설치된 링 웨이트를 이송안내 롤러로 지지하면서 후속 파이프 유니트의 후단이 클램프부의 끝단에 위치할 때까지 이송시키는 단계를 더 포함한다.
또한 본 발명은 상기 파이프 이송단계에서 이송되던 후속 파이프 유니트의 후단이 융착장치의 클램프부의 끝단에 위치할 때 브레이크장치를 작동시켜 파이프 이송을 정지시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 파이프를 융착하고나서 또는 융착하기 전에 후속파이프 유니트와 선행 파이프의 유니트를 크레인과 같은 별도의 중장비를 사용하지 않고 기계적으로 수행함으로써 일련의 파이프 라인 제조공정을 편리하고 안전하게 수행하여 작업시간을 단축할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파이프 융착장치에 의하면, 연속하는 2개의 파이프 유니트를 서로 대접 융착하기 위하여 클램프의 전후 상하방향의 위치를 기계적으로 조정함으로써 융착작업의 정확성을 높일 수 있고, 작업시간도 단축할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 심층해양수 취수용 파이프 융착장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 은 본 발명에 따라 해양심층수 취수용 파이프라인 제조과정을 작업단계별로 평면에서 도시한 개략적인 도면이다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 일정한 길이로 제작되어 다른 파이프와 융착되기 전 상태의 단위 파이프를 '파이프 유니트'라 하고, 침강력을 부가하기 위하여 외주면에 링 웨이트를 설치한 파이프 유니트 중 앞서 융착되어 선행하는 파이프 유니트를 '선행 파이프(PF)'라 지칭하고, 그 선행 파이프에 융착하기 위하여 후속하는 파이프 유니트를 '후속 파이프 유니트(PR)'이라 지칭한다.
도 1은 파이프 라인을 구성하는 파이프 유니트(Pu)의 외주면에 소정간격으로 링 웨이트를 설치하는 단계를 개략적으로 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 프레임 상에 복수개의 가이드롤러(11)가 일정한 간격을 두고 길이방향으로 배치된 제1지지대(12)상에 먼저 일정한 간격을 두고 링 웨이트(Ring Weight: W)를 배치한다. 그리고 PE재로 일정한 길이로 제조된 파이프 유니트(Pu)를 상기 제1지지대(12)의 가이드롤러(11)에 안내되게 하면서 제1지지대(12)위로 이동시켜 파이프 유니트(Pu)를 3개의 링 웨이트(W)를 관통시켜 조립한다.
파이프 유니트(Pu)를 이송시킬 때 파이프 유니트(Pu) 후단에 견인 바아(13)를 가로방향으로 걸고 이 견인 바아(13)의 양단에 견인 와이어(14)의 일단를 고정하고 이 견인 와이어(14)의 타단을 제1지지대(12)의 전방 선단 좌/우측에 구비된 권취 드럼(15)에 권취하여 파이프 유니트(Pu)를 전방으로 이송시킨다. 도면 부호 15a는 권취 드럼 회전용 수동핸들을 나타낸다.
파이프 유니트(Pu)의 외주에 링 웨이트(W)를 끼운 다음 각 링 웨이트(W)의 전후방 외측 파이프 유니트(Pu)의 외주면에 고정돌기(16)를 융착하여 링 웨이트(W)가 파이프 유니트(Pu)상에서 움직이지 않도록 고정한다. 이렇게 조립된 링 웨이트(W)는 취수용 파이프 라인을 해저에 설치하였을 때 파이프가 부력으로 상승하지 않도록 한다.
도 2는 링 웨이트(W)가 조립된 후속 파이프 유니트(PR)를 선행 파이프(PF)의 후단에 융착하기 위하여 융착장치로 이송시켜 선행 파이프(PF)와 중심이 일치하도록 정렬하는 단계를 도시한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1지지대(12)에 이어지는 제2지지대(22)를 배치한다. 제2지지대(22)에는 길이방향으로 링 웨이트 안내용 가이드롤러(21)를 일정한 간격으로 복수개 배치하여 제1지지대(12)에서 이송되는 오는 후속 파이프 유니트(PR)를 상하/좌우방향으로 위치변동없이 그대로 융착장치(100)으로 안내한다.
제2지지대(22)에 링 웨이트(W)를 설치한 후속 파이프 유니트(PR)를 제2지지대(22)에 얹고, 그 후속 파이프 유니트(PR)후단에 견인 바아(23)를 가로방향으로 걸고 이 견인 바아(23)의 양단에 견인 와이어(24)의 일단를 고정하고 이 견인 와이어(24)의 타단을 제2지지대(22)의 전방 선단 좌/우측에 구비된 권취 드럼(25)에 걸어서 권취 드럼(25)을 구동모터(26)로 회전시키면 견인 와이어(24)는 권취 드럼(25)에 감기면서 견인 바아(23)를 당겨서 후속 파이프 유니트(PR)를 전방으로 이송시킨다. 후속 파이프 유니트(PR)가 이송할 때 제2지지대(22)의 가이드롤러(21)는 도 8에 도시된 바와 같이, 후속 파이프 유니트(PR)의 외주면에 장착된 링 웨이트(W)를 지지하여 안내하게 된다.
구동모터(26)는 도 9에 도시된 바와 같이 가로방향으로 배치된 구동축(27)상에 설치된 구동 스프라켓(도시생략)과 체인(28A)으로 연결되고, 구동축(27)의 양단 에는 스프라켓이 구비되어 권취 드럼(25)의 회전축에 설치된 스프라켓과 체인(28B)으로 연결된다.
이송되던 후속 파이프 유니트(PR)의 전방 선단이 융착장치(100)의 클램핑부(110)에 클램핑된 선행 파이프(PF)의 후단과 적정한 간격을 유지한 위치가 되면 구동모터(26)를 정지시켜 후속 파이프(PR)를 도 2의 위치에 정지시킨다.
상기 융착장치(100)는, 클램핑부(110)과 이송안내부(120)으로 구성된다. 상기 클램핑부(110)는 중심이 서로 일치하도록 서로 정렬되어 근접 배치된 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)의 양단을 복수개의 클램프(111)로 고정한다. 이송안내부(120)는 선행 파이프(PF)의 후단면에 후속 파이프 유니트(PR)을 융착하고나서 상기 클램핑부(110)의 위치로 이동하여 후속 파이프 유니트(PR)가 선행 파이프(PF)와 함께 전방으로 이동하도록 후속 파이프 유니트(PR)의 링 웨이트(W)를 안내한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)가 상기 융착장치(100)에서 정렬된 후, 클램핑부(110)의 복수개의 클램프(111)로 고정한다. 이 상태에서 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF) 사이에 면취기(112)를 배치하여 이들 파이프(PR,PF)의 융착할 선단면을 평탄하게 면취한다.
융착할 선단면을 면취하고나서 도 4에 도시된 바와 같이, 면취기(112)를 제거하고나서 그 자리에 가열판 장치(113)를 배치하고, 가열판 장치(113)의 전후 양측면에 각각 후속 파이프 유니트(PR)의 선단면과 선행 파이프(PF)의 선단면을 접촉 시켜 용융시킨다. 파이프의 선단면들이 용융되고나면 가열판 장치(113)을 제거하고 후속 파이프 유니트(PR)를 전방으로 이송하여 선단면을 선행 파이프(PF)의 선단면에 접촉한 상태로 유압실린더(도시생략)로 가압한 상태로 일정한 시간 유지시켜 서로 융착시킨다.(도 5)
선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)이 서로 융착되어 접합되고나면, 선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)를 고정하고 있던 클램프(111)의 상부 클램프를 분리하여 파이프들의 고정을 해제한다.(도 6) 그리고 융착장치(100)의 클램핑부(110)를 하강하여 후퇴시키고 그 자리에 이송안내부(120)를 전진이동시켜 배치한다. 그리고나서 이송안내부(120)의 이송안내 롤러(121)가 후속 파이프 유니트(PR)의 외주면에 설치된 링 웨이트(W)를 미끄럼 안내하도록 이송안내부(120)를 상승시킨다. (도 7)
그리고나서 도 2에 도시된 바와 같이 후속 파이프 유니트(PR)의 후단에 견인 바아(23)를 걸어서 설치하고, 견인 바아(23)의 양단에 견인 와이어(24)의 일단를 고정하여 이 견인 와이어(24)의 타단을 제2지지대(22)의 전방 선단 좌/우측에 구비된 권취 드럼(25)에 걸어서 권취 드럼(25)을 구동모터(26)로 회전시키면 견인 와이어(24)는 권취 드럼(25)에 감기면서 견인 바아(23)를 당겨서 후속 파이프 유니트(PR)를 전방으로 이송시킨다. 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)가 서로 융착되어 접합되어 있으므로 후속 파이프 유니트(PR)를 견인 와이어(24)로 당겨서 전진 이동시키면 그 앞쪽의 선행파이프(PF)는 밀려서 전진하여 해양으로 투입되게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 파이프라인을 융착접합할 때 사용되는 파이프 융착장치의 구조와 동작에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 7에는 파이프 융착장치의 개략적인 배치를 도시하고 있고, 도 10은 파이프 융착장치를 도시한 사시도이며, 도 11은 정면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파이프 융착장치(100)는, 지면에 설치되는 베이스 프레임(101)과, 상기 베이스 프레임(101)의 상측에 배치되어 상하로 승강가능하게 4개의 승강 유압실린더(102)에 의해 지지된 승강 플레이트(103)와, 상기 승강 플레이트(103)상에 횡방향으로 배치된 1쌍의 가이드레일(104)과, 바닥면 좌우측에 각각 상기 가이드레일(104)에 얹혀지는 1쌍의 롤러(105)가 구비되어 상기 각 가이드레일(104)을 따라 승강 플레이트(103)의 횡방향(Y)으로 슬라이드 이동하게 되어 있는 가동 베이스(106)와, 상기 가동 베이스(106)의 상면에 슬라이드 이동가능하게 얹혀져 길이방향 위치조정용 유압실린더(108)의 신축작동에 의해 가동 베이스(106)에 대하여 길이방향으로 슬라이드 이동가능하게 설치된 마운팅 플레이트(109)와, 상기 마운팅 플레이트(109) 상에 길이방향을 따라 고정설치된 복수개의 클램프(111)를 포함한 클램핑부(110)와, 상기 승강 플레이트(103)상에 횡방향(Y)으로 배치되어 일단이 상기 가동 베이스(106)에 힌지결합되고 타단은 상기 승강 플레이트(103)의 상면에 힌지결합되어 신축작동을 함에 따라 상기 마운팅 플레이트(109)와 클램핑부(110)를 상기 승강 플레이트(103)에 대하여 횡방향(Y)으로 이동시키는 횡방향 위치조정용 유압실린더(107)와, 상기 마운팅 플레이트(109)를 상기 가동 베이스(106)에 대하여 길이방향(X)으로 슬라이드 이동시키도록 마운팅 플 레이트(109)와 가동 베이스(106)에 양단이 힌지결합된 길이방향 위치조정용 유압실린더(108)와, 상기 가동 베이스(106)상에 상기 마운팅 플레이트(109)와 나란하게 배치되어 가동 베이스(106)와 함께 횡방향(Y)으로 전후 왕복이동하고, 길이방향(X)을 따라 일정한 간격을 두고 복수개의 이송안내 롤러(121)가 구비된 이송안내부(120)를 포함한 구성으로 된다.
상기 파이프 융착장치(100)는 도 2 내지 도 7의 작업에서 연결되는 2개의 파이프(PR,PF)를 대접하는 면끼리 서로 융착할 때, 이들 파이프(PR,PF)를 중심선 정렬된 상태로 고정하여 융착접합시키도록 파이프의 길이방향 또는 횡방향으로 상하방향으로 위치조정되는 것에 특징이 있다.
그리고, 파이프 융착장치의 전방에는 파이프 융착장치(100)로 후속 파이프 유니트(PR)를 이송시키는 파이프 이송장치가 구비된다. 이 파이프 이송장치는, 도 2에 개략적으로 도시되고, 도 9 내지 도 11에 상세히 도시된 바와 같이, 후속 파이프 유니트(PR)의 후단에 가로방향으로 설치되는 견인 바아(23)와, 파이프 융착장치(100)의 좌/우측에 각각 1개씩 구비되어 구동모터(26)와 체인(28A,28B)에 의해 회전구동되는 권취 드럼(25)과, 일단은 상기 견인 바아(23)의 양단에 고정되고 타단은 상기 권취 드럼(25)의 회전에 따라 권취 드럼(25)상에 권취되어 후속 파이프 유니트(PR)을 파이프 융착장치(100)쪽으로 견인하는 견인 와이어(24)로 구성된다.
또한 상기 이송장치에 의해 전방으로 이동하는 파이프는 대구경이고 외주에 링 웨이트(W)가 장착되어 무게가 무겁다. 따라서 이러한 파이프의 이동을 정해진 위치에서 정확하게 정지시키기 위하여 권취 드럼의 회전을 정지시키는 브레이크장 치가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 브레이크장치는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 직립방향으로 설치된 브레이크 유압실린더(33)와, 상기 유압실린더(33)의 피스톤로드 선단에 결합되어 상기 유압실린더(33)의 신장작동시 상측을 통과하는 파이프(PR,PF)의 외주에 끼워진 링 웨이트(W)의 외주면과 마찰접촉하여 파이프의 이동을 정지시키는 브레이크 패드(34)로 이루어진다.
설명하지 않은 도면부호 31은 선행 파이프의 외주면에 장착된 링 웨이트를 지지하여 안내하기 위한 가이드롤러이고, 32는 선행 파이프를 이송안내하기 위한 제3지지대이다.
상기한 바와 같이 구성된 파이프 융착장치의 작동을 도면을 참조하여 설명한다.
후속 파이프 유니트(PR)를 클램핑부(110)로 이송하여 선행 파이프(PF)와 일정한 간격을 두고 배치되면 그 간격이 유지되도록 클램핑부(110)의 클램프(111)로 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)의 선단을 견고히 고정한다.(도 2 참조)
선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)이 서로 융착되어 접합되고나면, 선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)를 고정하고 있던 클램프(111)의 상부 클램프를 분리하여 파이프들의 고정을 해제한다.(도 6)
그리고나서 서로 융착접합된 파이프(PR,PF)를 한꺼번에 파이프 이송장치로써 전방으로 이송시킨다. 이 때 후속 파이프 유니트(PR)의 링 웨이트(W)를 클램핑 부(110)의 클램프(111)의 측면에 부딪히지 않고 통과시키고, 통과할 때 링 웨이트(W)의 외주면을 구름안내하도록 이송안내부(120)를 클램핑부(110)의 위치로 이동시킨다.
즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 4개의 승강 유압실린더(102)를 수축시켜 상기 승강 플레이트(103)와 상부에 배치된 클램프(111)를 하강시킴으로써 클램프(111)의 전방 선단이 후속 파이프 유니트(PR)의 외주면과 서로 간섭되지 않도록 한다. 이 상태에서 횡방향 위치조정용 유압실린더(107)를 신장시켜 클램핑부(110)를 탑재한 마운팅 플레이트(109)을 후진시키는 동시에 이송안내부(120)를 후속파이프 유니트(PR)의 아래쪽으로 전진이동시킨다.
그리고나서, 상기 이송안내부(120)의 이송안내 롤러(121)가 후속 파이프 유니트(PR)의 링 웨이트(W)에 맞닿도록 4개의 승강 유압실린더(102)를 신장하여 상기 승강 플레이트(103)와 상부에 배치된 이송안내부(120)를 상승시킨다.
그리고나서 파이프 이송장치를 구동하여 후속 파이프 유니트(PR)의 후단이 클램핑부(110)의 전방 2개의 클램프(111)의 위치에 놓일 때까지 후속 파이프 유니트(PR)를 이동시킨다. 후속 파이프 유니트(PR)의 후단이 상기 전방 2개의 클램프(111)의 부근에 도달하면 브레이크장치의 유압실린더(33)를 신장시켜 브레이크 패드(34)를 후속 파이프 유니트(PR)의 링 웨이트(W)의 외주면에 마찰접촉시켜 후속 파이프 유니트(W)의 이동을 정지시킨다.
그리고나서 다시 4개의 승강 유압실린더(102)를 수축시키고, 이어서 횡방향 위치조정용 유압실린더(107)를 수축시켜 클램핑부(110)를 다음 후속 파이프 유니 트(PR)를 고정할 위치로 이동시키고, 이어서 4개의 승강 유압실린더(102)를 신장하여 클램핑부(110)가 다음의 후속 파이프 유니트(PR)를 고정할 수 있도록 한다. 앞에서 설명한 과정을 반복하여 소정의 길이로 연장된 파이프 라인을 제조한다.
도 1은 파이프 유니트의 외주면에 링 웨이트를 설치하는 단계를 도시한 평면도,
도 2는 링 웨이트가 설치된 후속 파이프 유니트를 융착장치로 이송하여 선행 파이프와 융착하기 위하여 융착장치에 배치한 단계를 도시한 평면도,
도 3은 융착장치의 클램핑부에서 서로 대향하게 배치된 후속 파이프 유니트와 선행 파이프의 융착할 선단면을 면취기로 면취하는 단계를 도시한 평면도,
도 4는 도 3의 단계에서 면취된 양측 파이프의 선단면을 가열판 장치로 가열하여 용융하는 단계를 도시한 평면도,
도 5는 도 4의 단계에서 가열용융된 양측 파이프의 선단면을 가압접촉시켜 서로 융착시키는 단계를 도시한 평면도,
도 6은 도 5의 단계에서 융착된 파이프들을 고정하고 있던 클램프를 고정해제하는 단계를 도시한 평면도,
도 7은 융착된 파이프를 고정해제한 상태에서 클램핑부를 후퇴시키고 이송안내부를 융착된 파이프의 저면으로 전진이동시키는 단계의 평면도,
도 8은 도 2의 I-I 방향을 따라 도시한 측면도,
도 9는 도 2의 II-II 방향을 따라 도시한 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 파이프 융착장치의 개략적인 사시도로서, 클램프의 일부를 분리한 상태의 사시도,
도 11은 도 10의 파이프 융착장치에 융착할 파이프를 배치하여 융착하는 파 이프 융착장치의 정면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
Pu: 파이프 유니트 W: 링 웨이트
11: 가이드롤러 12: 제1지지대
13: 견인 바아 14: 견인 와이어
15: 권취 드럼 15a: 권취 드럼 회전용 수동핸들
16: 고정돌기 PR: 후속 파이프 유니트
PF: 선행 파이프 21: 링 웨이트 안내용 가이드롤러
22: 제2지지대 23: 견인 바아
24: 견인 와이어 25: 권취 드럼
26: 구동모터 27: 구동축
28A, 28B: 체인 33: 브레이크 유압실린더
34: 브레이크 패드 100: 융착장치
101: 베이스 프레임 102: 승강 유압실린더
103: 승강 플레이트 104: 가이드레일
105: 롤러 106: 가동 베이스
107: 횡방향 위치조정용 유압실린더 108: 길이방향 위치조정용 유압실린더
109: 마운팅 플레이트 110: 클램핑부
111: 클램프 112: 면취기
113: 가열판 장치 120: 이송안내부
121: 이송안내 롤러

Claims (10)

  1. 선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)의 길이방향 대향면끼리 서로 융착시켜 융착접합하는 파이프 융착장치(100)에 있어서,
    상기 파이프 융착장치(100)는,
    지면에 설치되는 베이스 프레임(101)과,
    상기 베이스 프레임(101)의 상측에 배치되어 상하로 승강가능하게 4개의 승강 유압실린더(102)에 의해 지지된 승강 플레이트(103)와,
    상기 승강 플레이트(103)상에 횡방향으로 배치된 1쌍의 가이드레일(104)과, 바닥면 좌우측에 각각 상기 가이드레일(104)에 얹혀지는 1쌍의 롤러(105)가 구비되어 상기 각 가이드레일(104)을 따라 승강 플레이트(103)의 횡방향(Y)으로 슬라이드 이동하게 되어 있는 가동 베이스(106)와,
    상기 가동 베이스(106)의 상면에 슬라이드 이동가능하게 얹혀져 길이방향 위치조정용 유압실린더(108)의 신축작동에 의해 가동 베이스(106)에 대하여 길이방향으로 슬라이드 이동가능하게 설치된 마운팅 플레이트(109)와,
    상기 마운팅 플레이트(109) 상에 길이방향을 따라 고정설치된 복수개의 클램프(111)를 포함한 클램핑부(110)와,
    상기 가동 베이스(106)상에 상기 마운팅 플레이트(109)와 나란하게 배치되어 가동 베이스(106)와 함께 횡방향(Y)으로 전후 왕복이동하고, 길이방향(X)을 따라 일정한 간격을 두고 복수개의 이송안내 롤러(121)가 구비된 이송안내부(120)와,
    상기 승강 플레이트(103)을 상기 베이스 프레임(101)에 대하여 상하 수평으로 승강시키는 베이스 상하 승강수단과,
    상기 가동 베이스(106)를 상기 승강 플레이트(103)에 대하여 횡방향(Y)으로 전후 왕복이동시키는 베이스 수평이동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심층해양수 취수용 파이프 융착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마운팅 플레이트(109)를 상기 가동 베이스(106)에 대하여 길이방향으로 수평이동시키는 전후 이동수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 심층해양수 취수용 파이프 융착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 상하 승강수단은,
    상기 승강 플레이트(103)상에 횡방향(Y)으로 배치되어 일단이 상기 가동 베이스(106)에 힌지결합되고 타단은 상기 승강 플레이트(103)의 상면에 힌지결합되어 신축작동을 함에 따라 상기 마운팅 플레이트(109)와 클램핑부(110)를 상기 승강 플레이트(103)에 대하여 횡방향(Y)으로 이동시키는 횡방향 위치조정용 유압실린더(107)로 이루어지고,
    상기 전후 이동수단은,
    상기 마운팅 플레이트(109)를 상기 가동 베이스(106)에 대하여 길이방향(X) 으로 슬라이드 이동시키도록 마운팅 플레이트(109)와 가동 베이스(106)에 양단이 힌지결합된 길이방향 위치조정용 유압실린더(108)로 이루어진 것을 특징으로 하는 심층해양수 취수용 파이프 융착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    파이프 이송장치를 더 포함하고, 파이프 이송장치는 후속 파이프 유니트(PR)의 후단에 가로방향으로 설치되는 견인 바아(23)와, 좌/우측에 각각 1개씩 구비되어 구동모터(26)와 체인(28A,28B)에 의해 회전구동되는 권취 드럼(25)과, 일단은 상기 견인 바아(23)의 양단에 고정되고 타단은 상기 권취 드럼(25)의 회전에 따라 권취 드럼(25)상에 권취되어 후속 파이프 유니트(PR)을 파이프 융착장치(100)쪽으로 견인하는 견인 와이어(24)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 심층해양수 취수용 파이프 융착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    이송되는 상기 파이프를 정지시키기 위한 브레이크장치를 더 포함하고, 상기 브레이크장치는, 직립방향으로 설치된 브레이크 유압실린더(33)와, 상기 유압실린더(33)의 피스톤로드 선단에 결합되어 상기 유압실린더(33)의 신장작동시 상측을 통과하는 파이프(PR,PF)의 외주에 끼워진 링 웨이트(W)의 외주면과 마찰접촉하여 파이프의 이동을 정지시키는 브레이크 패드(34)로 이루어진 것을 특징으로 하는 심층해양수 취수용 파이프 융착장치.
  6. 선행 파이프(PF)의 후단에 후속 파이프 유니트(PR)를 서로 대접면끼리 융착접합하여 심층해양수 취수용 파이프 라인을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 파이프 라인 제조방법은,
    파이프 유니트(Pu)를 수평으로 배치하여 외주면에 소정간격으로 링 웨이트(W)를 삽입하여 설치하는 단계;
    파이프 유니트의 외주면에 삽입된 링 웨이트(W)의 전후방에 링 웨이트(W)를 고정하기 위한 고정돌기(16)를 융착하는 단계;
    링 웨이트(W)가 장착된 후속 파이프 유니트(PR)를 서로 대접 융착하고자 하는 선행 파이프(PF)와 중심이 일치하게 일렬로 배치하는 단계;
    상기 후속 파이프 유니트(PR)의 후단에 견인 바아(23)를 걸고 이 견인 바아(23)의 양단과 권취 드럼(25)에 견인 와이어(24)를 연결하여 견인 와이어(24)를 권취 드럼(25)에 권취하여 후속 파이프 유니트(PR)를 융착장치(100)에서 복수개의 클램프(111)로 고정된 선행 파이프(PF)의 후단면에 근접한 위치까지 수평이동시키는 단계;
    선행 파이프(PF)의 후단면에 근접한 상기 선행 파이프(PR)를 클램프(111)로 고정하는 단계;
    상기 클램프(111)로 고정되어 서로 대향하는 선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR) 사이에 면취기(112)를 배치하여 면취기(112)로 상기 선행 파이프(PF)와 후속 파이프 유니트(PR)의 선단면을 고르게 면취하는 단계;
    상기 면취기(112)를 제거하고 그 면취기 자리에 양측면에 가열판을 구비한 가열판 장치(113)를 설치하여 대향하는 파이프(PF, PR)의 양 선단면을 가열 용융하는 단계;
    상기 가열판 장치(113)을 제거하고나서 클램프(111)로 고정된 후속 파이프 유니트(PR)를 전방으로 이동시켜 선행 파이프(PF)에 가압접촉시킴으로써 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)를 융착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양심층수 취수용 파이프라인 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후속 파이프 유니트(PR)와 선행 파이프(PF)를 융착하고나서 융착된 파이프들(PR,PF)를 이송시키기 전에 상기 파이프들을 고정하던 클램프부(110)의 클램프(111)를 풀고, 클램프(111)를 클램핑위치에서 하강시킨 후 클램핑 위치에서 후퇴시키는 동시에 융착된 파이프의 외주면에 장착된 링 웨이트(W)를 아래쪽에서 지지하여 안내하기 위한 이송안내 롤러(121)를 클램핑위치로 전진배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양심층수 파이프라인 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선행 파이프(PF)에 융착된 상기 후속 파이프 유니트(PR)의 후단에 견인 바아(23)를 걸고 이 견인 바아(23)의 양단과 권취 드럼(25)에 견인 와이어(24)를 연결하고 견인 와이어(24)를 권취 드럼(25)에 권취하여 후속 파이프 유니트(PR)에 설치된 링 웨이트(W)를 이송안내 롤러(121)로 지지하면서 후속 파이프 유니트(PR)의 후단이 클램프부(110)의 끝단에 위치할 때까지 이송시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양심층수 파이프라인 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파이프 이송단계에서 이송되던 후속 파이프 유니트(PR)의 후단이 융착장치(100)의 클램프(111)의 끝단에 위치할 때 브레이크장치를 작동시켜 파이프 이송을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양심층수 파이프라인 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 브레이크 장치는 이송되는 후속 파이프 유니트(PR)의 외주에 설치된 링 웨이트(W)의 외주면을 브레이크 패드로 마찰접촉시켜 정지시키는 것을 특징으로 하는 해양심층수 파이프라인 제조방법.
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