WO2019045334A1 - 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치 - Google Patents

배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치 Download PDF

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    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/14—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising conical gears only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
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    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for removing plugging deposited in a piping, and more particularly, to a device for safely removing plugging in a state where flammable gas or liquid remains in a piping.
  • the present invention is an improved device for preventing such accidents and working in a safer manner. It is a device which can precisely remove plugging in a piping while removing it with a small force, and prevent spark from occurring during plugging in piping to be.
  • a drill device for plugging removal in a piping of the present invention comprises:
  • Bevel gears and bevel gear handles for adjusting the up and down movement of the drill bit
  • a worm gear and a worm gear handle capable of adjusting the rotational motion of the drill bit
  • a screw located on the same axis line as the drill bit and having an outer surface in the shape of male thread
  • a drill shaft comprising a first portion surrounding a screw and a second portion having a drill bit fixed thereto, the inner surface of the first portion being a wedge or a shape engaging the male thread shape of the screw;
  • Bevel gears are:
  • a first bevel gear member coupled to the bevel gear handle
  • the apparatus further includes a bevel gear shaft connecting the second bevel gear member and the lower end of the screw,
  • the first bevel gear member rotates
  • the second bevel gear member rotates in engagement with the first bevel gear member
  • the bevel gear shaft coupled to the second bevel gear member rotates and is coupled to the bevel gear shaft
  • the inner surface of the female screw of the drill shaft is engaged with the outer surface of the screw thread to move up and down, and the drill blade fixed to the drill shaft can move up and down.
  • the worm gear is:
  • a first worm gear member coupled to the worm gear handle
  • the apparatus includes a fixed plate coupled to a lower portion of the shaft guide and capable of contacting the second worm gear member,
  • the worm gear handle rotates in one direction
  • the first worm gear member rotates
  • the second worm gear member rotates
  • the fixed plate contacts the second worm gear member
  • the fixed plate rotates
  • the fixed worm gear member The shaft guide rotates, the shaft guide contacts the shaft guide, and the drill bit fixed to the drill shaft can rotate.
  • the drill blade may be made of bronze material.
  • the drilling apparatus for removing plugging in piping of the present invention further includes a body casing surrounding the shaft guide, and further includes an upper casing member capable of holding a plugging falling downward during a plugging operation by a drill bit ,
  • the upper casing member may be engageable with the body casing.
  • the drilling apparatus for plugging removal in the piping of the present invention comprises:
  • a flexible wire connectable between a drill bit and a second portion of the drill shaft
  • the flexible high-pressure hose and the flexible wire can facilitate the plugging work in the piping even in a narrow space.
  • the drilling device for plugging removal in the piping of the present invention further includes a V packing and a packing nut located in the upper casing member and surrounding the second portion of the drill shaft, By pressing the packing, the upper part of the body casing is sealed so that the plugging in the upper casing member can not enter into the body casing.
  • the upper casing member has an opening at a side surface thereof, and the upper casing member connection pipe and the valve can be connected to the opening,
  • the plugging inside the upper casing member can be discharged to the outside through the casing member connection pipe.
  • the flexible high pressure hose can be replaced with a nipple, the nipple connects between the device and the piping, and the drill bit can be connected directly to the second portion of the drill shaft without a flexible wire.
  • the present invention when plugging in a piping is removed, an accident such as fire or explosion can be prevented even if flammable gas or liquid is left in the piping, and it is possible to work in a safer manner.
  • Figs. 1A and 1B are views showing a gear box of a drilling and drilling apparatus according to the present invention, respectively.
  • Figs. 2A to 2M are views showing the respective components of the drilling apparatus according to Fig. 1A.
  • Figures 3A-3B are photographs illustrating the environment of an exemplary processing apparatus in which the drilling apparatus according to the present invention may be used in combination.
  • FIG. 4A is a photograph of a drilling apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a photograph showing a flexible high-pressure hose and a flexible wire that can be combined to FIG. 4A
  • FIGS. 4C and 4D are cross- Fig. 8 is a photograph of a drilling apparatus according to an embodiment and another embodiment.
  • a drill device for plugging removal in a piping of the present invention comprises:
  • Bevel gears and bevel gear handles for adjusting the up and down movement of the drill bit
  • a worm gear and a worm gear handle capable of adjusting the rotational motion of the drill bit
  • a screw located on the same axis line as the drill bit and having an outer surface in the shape of male thread
  • a drill shaft comprising a first portion surrounding a screw and a second portion having a drill bit fixed thereto, the inner surface of the first portion being a wedge or a shape engaging the male thread shape of the screw;
  • Bevel gears are:
  • a first bevel gear member coupled to the bevel gear handle
  • the apparatus further includes a bevel gear shaft connecting the second bevel gear member and the lower end of the screw,
  • the first bevel gear member rotates
  • the second bevel gear member rotates in engagement with the first bevel gear member
  • the bevel gear shaft coupled to the second bevel gear member rotates and is coupled to the bevel gear shaft
  • the inner surface of the female screw of the drill shaft is engaged with the outer surface of the screw thread to move up and down, and the drill blade fixed to the drill shaft can move up and down.
  • the worm gear is:
  • a first worm gear member coupled to the worm gear handle
  • the apparatus includes a fixed plate coupled to a lower portion of the shaft guide and capable of contacting the second worm gear member,
  • the worm gear handle rotates in one direction
  • the first worm gear member rotates
  • the second worm gear member rotates
  • the fixed plate contacts the second worm gear member
  • the fixed plate rotates
  • the fixed worm gear member The shaft guide rotates, the shaft guide contacts the shaft guide, and the drill bit fixed to the drill shaft can rotate.
  • the drill blade may be made of bronze material.
  • the drilling apparatus for removing plugging in piping of the present invention further includes a body casing surrounding the shaft guide, and further includes an upper casing member capable of holding a plugging falling downward during a plugging operation by a drill bit ,
  • the upper casing member may be engageable with the body casing.
  • the drilling apparatus for plugging removal in the piping of the present invention comprises:
  • a flexible wire connectable between a drill bit and a second portion of the drill shaft
  • the flexible high-pressure hose and the flexible wire can facilitate the plugging work in the piping even in a narrow space.
  • the drilling device for plugging removal in the piping of the present invention further includes a V packing and a packing nut located in the upper casing member and surrounding the second portion of the drill shaft, By pressing the packing, the upper part of the body casing is sealed so that the plugging in the upper casing member can not enter into the body casing.
  • the upper casing member has an opening at a side surface thereof, and the upper casing member connection pipe and the valve can be connected to the opening,
  • the plugging inside the upper casing member can be discharged to the outside through the casing member connection pipe.
  • the flexible high pressure hose can be replaced with a nipple, the nipple connects between the device and the piping, and the drill bit can be connected directly to the second portion of the drill shaft without a flexible wire.
  • FIG. 1A shows a front view of a drilling apparatus 100 and a cross-sectional view of components according to an embodiment of the present invention.
  • the inner side view of the drilling apparatus 100 is shown on the right side with respect to the dotted line Y-Y 'crossing the center of the drilling apparatus 100 and the front view seen from the outside of the drilling apparatus 100, 1 shows an internal cross-sectional view of some components of the gear box 1.
  • Fig. 1A shows a front view of a drilling apparatus 100 and a cross-sectional view of components according to an embodiment of the present invention.
  • the inner side view of the drilling apparatus 100 is shown on the right side with respect to the dotted line Y-Y 'crossing the center of the drilling apparatus 100 and the front view seen from the outside of the drilling apparatus 100, 1 shows an internal cross-sectional view of some components of the gear box 1.
  • the drill device 100 is constituted by a gear box 1 and a body casing 2, and the gear box 1 and the body casing 2 can be separated from each other.
  • the upper casing member 3 may be coupled to the upper portion of the body casing 2 and the lower casing member 4 may be coupled to the lower portion of the body casing 2.
  • a ball bearing 2a is provided inside the body casing 2 of the drilling apparatus 100 and at the lower end of the upper casing member 3, A ball bearing (2a) is provided at the upper end of the casing member (4).
  • a sleeve (5) is provided in contact with the ball bearing (2a).
  • the sleeve 5 is provided with a drill shaft 8 therein.
  • the drill shaft 8 is constituted by a first portion 8a provided with a screw 9 and a second portion 8b capable of fixing a drill bit 12 to be described later, 8) is coupled to the worm gears 11a, b to be described later.
  • a bevel gear shaft 9a is coupled to the lower end of the screw 9.
  • a bevel gear 10 is coupled to the lower end of the bevel gear shaft 9a.
  • the bevel gear 10 is constituted by a first bevel gear member 10a and a second bevel gear member 10b engaged with the first bevel gear member 10a.
  • a bevel gear handle 17 is coupled to the first bevel gear member 10a.
  • the second bevel gear member 10b can be engaged with the screw 9 through the bevel gear shaft 9a. That is, the bevel gear shaft 9a may be coupled to the second bevel gear member 10b, and the screw 9 may be coupled to the bevel gear shaft 9a.
  • the bevel gear handle 17, the bevel gear 10, and the bevel gear shaft 9a are mounted on the gear box 1.
  • the rotational axis of the bevel gear handle 17 may be perpendicular to the direction in which the screw 9 extends (i.e., the rotational axis of the screw).
  • the first bevel gear member 10a coupled to the bevel gear handle 17 rotates together and the second bevel gear member 10a engaged with the first bevel gear member 10a
  • the bevel gear shaft 9a coupled to the second bevel gear member 10b also rotates and the screw 9 coupled to the bevel gear shaft 9a also rotates.
  • the inner surface of the first portion 8a of the drill shaft 8 is formed into a female screw shape corresponding to the male screw shape of the screw 9, 9 and the inner wall of the first portion 8a of the drill shaft 8 are engaged with each other.
  • the screw 9 is rotated by the rotation of the bevel gear handle 17, the first portion 8a of the drill shaft 8 engaged with the male threaded outer surface of the screw 9
  • the inner surface moves along the outer surface of the male screw shape of the screw 9, so that the drill shaft 8 can advance. At this time, it advances based on the interval of the screw thread. For example, the screw thread spacing can be advanced by 1.25 mm per revolution.
  • the drill bit 12 which can be engaged with the second portion 8b of the drill shaft 8, can be moved to the place where the plugging in the pipe is deposited.
  • the bevel gear handle 17 is turned in the opposite direction, power is transmitted to the same components as described above and the drill shaft 8 is reversed.
  • the stroke distance of the up-and-down movement by the screw 9 is illustratively 135 mm to 140 mm Lt; / RTI >
  • the present invention is not limited to this, and it is possible to adjust the stroke distance of the screw 9 in accordance with the environment of the process line in which the present invention is implemented, or to modify and change the size or shape of the drill 100 And it is possible to implement by adjusting the stroke distance of the screw 9 accordingly.
  • the first part 8a of the drill shaft 8 surrounds the screw 9 and the second part 8b of the drill shaft 8 is provided with a drill bit 12 And can be inserted and fixed.
  • a small groove (not shown) is provided in the second portion 8b of the drill shaft 8 and a convex portion (not shown) is provided in the drill blade 12,
  • the drill bit 12 is fixed to the second portion 8b of the drill shaft 8 by engaging the convex portion of the drill bit 12 with the groove of the drill bit 8b.
  • the worm gear handle 18 to be described later is rotated to rotate the drill shaft 8 so that the drill bit 12 is disengaged from the drill apparatus 100 even if the drill bit 12 coupled to the drill shaft 8 rotates So that the operator can work safely.
  • the present invention is not limited to the above-described fixing method, and various modifications are possible.
  • the operator turns the worm gear handle 18 to rotate the drill bit 12.
  • the worm gear handle 18 can be coupled to the first worm gear member 11a of the worm gear 11 and fixed thereto.
  • the first worm gear member 11a is engaged with the second worm gear member 11b.
  • the worm gear handle 18 is rotated, the first worm gear member 11a rotates and the second worm gear member 11b meshes with the first worm gear member 11a.
  • the second worm gear member 11b is rotated and brought into contact with the stationary plate 14 to the second worm gear member lib.
  • the fixed plate 14 rotates in conjunction with the rotation of the second worm gear member 11b.
  • the shaft guide 13 coupled to the stationary plate 14 also rotates. Since the shaft guide 13 surrounds the drill shaft 8 and is in contact with the drill shaft 8, the rotation of the shaft guide 13 causes the drill shaft 8 contacting the drill shaft 8 to rotate as well. Further, the drill bit 12 coupled to the second portion 8b of the drill shaft 8 is also rotated.
  • the sleeve 5 can also rotate with the rotation of the drill shaft 8.
  • the ball bearings 2a provided between the sleeve 5 and the body casing 2 are connected to the sleeve 5, 13), and shock to the body casing 2 due to rotation of the drill bit 12 can be buffered.
  • the drill shaft 8 is not affected by the worm gear handle 18 and the worm gear 11, so that only the influence of the up-down motion due to the rotation of the bevel gear handle 17 and the bevel gear 10 It becomes a state that can be.
  • the worm gear handle 18 is turned counterclockwise at a predetermined number of revolutions so that the worm gear 11 is moved to the fixed plate 14 And then the bevel gear handle 17 is turned to adjust the positions of the shaft 8 and the drill blade 12 up and down.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be implemented in the opposite manner or may be modified or changed in various ways.
  • the drilling apparatus 100 includes an upper casing member 3 coupled to an upper portion of the body casing 2 so as to be contained in the upper casing member 3 even if the broken plugging falls downward. Respectively.
  • a V packing 7 and a packing nut 6 to be described later are provided in the upper casing member 3.
  • the inner surface of the upper casing member 3 may be provided with a groove 3a capable of coupling the nipple 33 shown in FIG. 4B and the flexible high-pressure hose 31 shown in FIG. 4C .
  • the upper casing member connecting pipe 41a and the valve 41b can be connected by placing the opening 3b in a part of the side surface of the upper casing member 3 as shown in Figs. 4B and 4C,
  • the valve 41b can be opened and discharged to the outside of the drilling machine 100 through the upper casing member connecting pipe 41a during the operation.
  • an extension pipe may be connected to the upper casing member connecting pipe 41a and discharged to prevent the operator from reaching plugging.
  • a V packing 7 is provided between the drill shaft 8 and the sleeve 5 at the end of the shaft guide 13 at the upper side of the inner wall of the sleeve 5, 1a, and a packing nut 6 is provided at the upper end of the V-packing 7.
  • the V packing 7 may be made of Teflon, for example, and the packing nut 6 may be made of stainless steel, for example.
  • the packing nut 6 transmits the load downward to press the V packing 7 having a small amount of elasticity with the Teflon material, and the urged V packing 7 is pressed So that the plugging held in the upper casing member 3 is inserted into the sleeve 5 or the body casing 2 even if the drill bit 12 is moved .
  • the V packing 7 is configured such that the pressure in the upper casing member connecting pipe 41a is lower than the pressure in the upper casing member 3 when the plug member is connected by connecting the upper casing member connecting pipe 41a to the opening portion 3b of the upper casing member 3, So as not to be transmitted to the inside of the box 1, so that the operation of the gears installed in the gear box 1 is not affected.
  • FIG. 1B is a view showing the components installed inside the gear box 1 and the gear box 1 when viewed in the direction of the arrow with reference to line X-X 'in FIG. 1A.
  • the bevel gear 1 includes a bevel gear shaft 9a, a first bevel gear member 10a, a second bevel gear member 10b, a bevel gear cover 16, a bevel gear handle 17, A gear member 11a, a second worm gear member 11b, a worm gear cover 15, a worm gear handle 18, ball bearings 21, 22 and 23, and the like.
  • 2A to 2M are a sectional view of the gear box 1, the body casing 2, the upper casing member 3, the lower casing member 4, the sleeve 5,
  • the right side shows an internal cross-sectional view and the left side shows a front view with respect to a center dotted line.
  • FIGS. 3A-3B are photographs showing an exemplary processing apparatus in which a drilling apparatus 100 according to the present invention can be used.
  • Figure 3a shows the frontal part of an exemplary processing device in which the drilling device 100 according to the present invention can be used and the photo in the box of Figure 3a is a part where plugging is often possible, (100) in Fig.
  • FIG. 3B is a photograph of the part of the processing apparatus shown in FIG. The portion indicated by the arrow in Fig. 3B is plugged with a plug as shown in the normal case.
  • FIG. 4A is a photograph showing the drilling apparatus 100 according to the present invention.
  • the upper casing member connecting pipe 41a and the valve 41b may be connected to the opening 3b of the upper casing member 3.
  • An operator opens the valve 41b by connecting a nitrogen gas supply unit (not shown) to the upper casing member connection pipe 41a with a tube or a pipe first and then the valve member 41b is opened to open the inner space formed by the upper casing member 3,
  • the plugging in the piping can be broken. Accordingly, even if sparking occurs at the time of plugging and crushing by the drill bit 12, nitrogen gas is supplied, so that explosion or fire due to sparking can be prevented.
  • the plugging in the upper casing member 3 When the plugging in the upper casing member 3 is to be discharged, the valve 41b is closed and the tube or pipe connected to the nitrogen gas supply unit is removed, and then another tube or pipe is connected to the upper casing member connection pipe 41a The plugging in the upper casing member 3 can be discharged to the outside through the upper casing member connecting pipe 41a as described above.
  • a handle 42 may be attached to the drilling apparatus 100.
  • the drill apparatus 100 includes a bevel gear handle 17 and a worm gear handle 18. As described above, the bevel gear handle 17 adjusts the up and down movement of the drill bit 12, (18) regulates the rotational motion of the drill bit (12).
  • FIG. 4B is a photograph of a flexible high-pressure hose 31 and a flexible wire 32 that can be mounted on the drilling apparatus 100 according to the present invention.
  • the flexible high voltage hose 31 surrounds the flexible wire 32 to which the drill bit 12 is connected.
  • 4C is a photograph showing that the flexible high-voltage hose 31 and the flexible wire 32 are coupled to the drilling apparatus 100 according to the present invention.
  • 4 (d) is a photograph showing that the drilling apparatus 100 according to the present invention includes the nipple 33.
  • the nipple 33 can be engaged with the groove 3a of the upper casing member 3.
  • the nipple 33 may be replaced with a flexible high-pressure hose 31 in accordance with the process environment in which the drilling apparatus 100 according to the present invention is implemented.
  • the flexible high-pressure hose 31 and the flexible wire 32 coupled to the upper casing member of the drilling apparatus 100 according to the present invention are removed and the drill bit 12 is inserted into the second portion of the drill shaft 8 8b and then the nipple 33 may be coupled to the groove 3a of the upper casing member 3.
  • the plug can be opened if plugging occurs in the process apparatus and it is necessary to remove the plug.
  • the closure When the closure is opened, there is a portion in the form of a female screw so as to engage the drilling apparatus 100 according to the present invention (not shown).
  • the flexible high-pressure hose 31 of the drilling apparatus 100 of FIG. 4B and the nipple 33 of the drilling apparatus 100 according to the present invention of FIG. 4C are in the form of male threads, So that it can be coupled to the female-threaded portion. Accordingly, in the case of the drilling apparatus 100 according to the present invention of FIG. 4d, the drilling apparatus 100 can be longitudinally coupled to the lower portion of the processing apparatus of FIG. 3B.
  • the valve shown in Fig. 3B is turned.
  • the drill bit 12 of the drill apparatus 100 is opened so as to enter the piping of the processing apparatus.
  • the bevel gear handle 17 of the drilling machine 100 is rotated to advance the drill bit 12 to the plugging position and rotate the drill bit to rotate the worm gear handle 18 as shown in Fig. .
  • the flexible wire 32 to which the drill bit 12 is connected and the flexible high-pressure hose 31 can be coupled to one end of the drilling apparatus 100, It is possible to connect the drilling apparatus 100 to a processing apparatus even in a space having a small height, for example, a height of 200 mm or less from the lower end of the processing apparatus to the floor, and thus the operator can easily work.
  • the high-pressure hose 20 can withstand pressures of up to 30 Bar and temperatures up to 200 ° C, and the material can be made of, for example, stainless steel.
  • the flexible wire 32 may be made of, for example, stainless steel.
  • the flexible wire 32 may have a small groove at one end thereof and the drill bit 12 may have a convex portion to fix the flexible wire 32 and the drill bit 12.
  • the second portion 8b of the drill shaft 8 may have a small groove, and the other end of the flexible wire 32 is provided with a convex portion so that the flexible wire 32 is fixed to the drill shaft 8 You can also implement it.
  • the drill bit 12 or the flexible wire 32 is rotated even if the shaft 8 is rotated by the worm gear handle 18 so that the flexible wire 32 connected to the drill bit 12 is rotated So that the worker can work safely without leaving the drilling machine 100.
  • the drill bit 12 may be formed of a bronze material. Accordingly, since the drill bit 12 is made of a bronze material, it is possible to prevent the occurrence of sparks even when the flammable gas or liquid remains in the piping, thereby greatly reducing the risk of fire or explosion.
  • the plugging deposited in the processing apparatus is solid, but has a smaller strength than the steel pipe, so that the plugging can be broken by the rotation of the drill bit 12, but the pipe can be prevented from being damaged.
  • a handle 42 is provided on the outer surface of the drilling apparatus 100.
  • the bevel gear handle 17 and the worm gear handle 18 are provided in the drilling apparatus 100 according to the present invention. Therefore, the worker can carry out the plugging removal operation while holding the handle 42 with one hand while operating the bevel gear handle 17 or the worm gear handle 18 with the other hand. Alternatively, the worker may hold the bevel gear handle 17 with one hand and the worm gear handle 18 with the other hand.
  • Drill device 1 Gear box
  • Body casing 2a Ball bearing
  • opening 4 lower casing member
  • Screw 9a Bevel gear shaft
  • valve 42 handle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

본 발명은 배관 내에 가연성 가스나 액체가 잔존하는 상태에서도 안전하게 플러깅을 제거할 수 있고, 또한 적은 힘으로도 정교하게 플러깅을 제거할 수 있는 장치를 설명하고 있다.

Description

배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치
본 출원은 2017.09.01. 출원된 한국특허출원 10-2017-0111879호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은, 배관 내에 침착된 플러깅(plugging)을 제거하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 배관 내에 가연성 가스나 액체가 잔존하는 상태에서 안전하게 플러깅을 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.
종래의 배관 내에 침착된 플러깅을 제거하기 위한 방식으로는, 용접봉 등으로 충격을 가하는 방식 등으로 침착된 플러깅을 제거하는 방식 등이 있다.
종래의 배관 내에 침착된 플러깅을 제거하기 위한 방식으로는, 용접봉에 의한 정전기 발생 등으로 인하여 배관 내에 잔존한 기체나 액체에 스파크가 발생하여 화재를 유발할 수 있는 우려가 있다.
배관 내에 플러깅이 침착되어 플러깅을 제거하려는 경우에, 배관 내에 가연성 가스나 액체가 잔존하는 상태에서 제거하게 되면, 화재나 폭발, 등과 같은 사고가 발생할 우려가 있다. 본 발명은 그러한 사고를 방지하고 보다 안전한 방법으로 작업할 수 있도록 개선된 장치로서, 배관 내 플러깅을 적은 힘으로 제거하면서도 정밀하게 제거할 수 있고 배관 내 플러깅 작업시 스파크 발생도 방지할 수 있도록 한 장치이다.
본 발명의 배관 내의 플러깅(plugging) 제거를 위한 드릴 장치는:
배관 내의 플러깅을 파쇄하기 위한 드릴 날;
드릴 날의 상하 운동을 조정할 수 있는 베벨 기어 및 베벨 기어 핸들;
드릴 날의 회전 운동을 조정할 수 있는 웜 기어 및 웜 기어 핸들;
드릴 날과 동일한 축 선상에 위치하고 외부면이 수나사 형상인 스크루;
스크루를 둘러싸는 제 1 부분과 드릴 날이 고정되는 제 2 부분으로 이루어진 드릴 샤프트로서, 제 1 부분의 내부면은 스크루의 수나사 형상에 맞물리는 암사나 형상인, 드릴 샤프트; 및
드릴 샤프트의 제 1 부분을 둘러싸고 드릴 샤프트에 접촉하는 샤프트 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서,
베벨 기어는:
베벨 기어 핸들에 결합되는 제 1 베벨 기어 부재; 및
제 1 베벨 기어 부재에 맞물리는 제 2 베벨 기어 부재를 포함하고,
상기 장치는 제 2 베벨 기어 부재와 스크루의 하단부를 연결하는 베벨 기어 샤프트를 더 포함하고,
베벨 기어 핸들의 회전으로, 제 1 베벨 기어 부재가 회전하고 제 2 베벨 기어 부재가 제 1 베벨 기어 부재에 맞물려 회전하고 제 2 베벨 기어 부재에 결합된 베벨 기어 샤프트가 회전하고 베벨 기어 샤프트에 결합된 스크루가 회전하고,
스크루의 회전으로, 드릴 샤프트의 암나사 형상의 내부면이 스크루의 수나사 형상의 외부면에 맞물려 회전하면서 상하 운동하고, 드릴 샤프트에 고정된 드릴 날이 상하 운동할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서,
웜 기어는:
웜 기어 핸들에 결합되는 제 1 웜 기어 부재; 및
제 1 웜 기어 부재에 맞물리는 제 2 웜 기어 부재를 포함하고,
상기 장치는, 샤프트 가이드의 하부에 연결되고 제 2 웜 기어 부재에 접촉될 수 있는 고정 플레이트를 포함하고,
웜 기어 핸들의 일 방향으로의 회전으로, 제 1 웜 기어 부재가 회전하고 제 2 웜 기어 부재가 회전하고, 제 2 웜 기어 부재에 고정 플레이트가 접촉하여 고정 플레이트가 회전하고, 고정 플레이트에 결합된 샤프트 가이드가 회전하고, 샤프트 가이드에 접촉하여 드릴 샤프트가 회전하고, 드릴 샤프트에 고정되는 드릴 날이 회전 운동할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
웜 기어 핸들의 타 방향으로의 회전으로 제 2 웜 기어 부재는 고정 플레이트로부터 이격되고, 베벨 기어 핸들의 회전으로 인한 동력만이 드릴 샤프트로 전달될 수 있다. 또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서, 드릴 날은 브론즈 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는 샤프트 가이드를 둘러싸는 바디 케이싱을 더 포함하고, 드릴 날에 의한 플러깅 제거 작업시에 아래로 떨어지는 플러깅을 담을 수 있는 상부 케이싱 부재를 더 포함하고, 상부 케이싱 부재는 바디 케이싱에 결합 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는:
드릴 날과 드릴 샤프트의 제 2 부분 사이를 연결할 수 있는 플렉시블 와이어; 및
상부 케이싱 부재와 배관 사이를 연결할 수 있고, 플렉시블 와이어를 둘러싸는 플렉시블 고압 호스를 더 포함하고,
플렉시블 고압 호스 및 플렉시블 와이어에 의해 협소한 공간에서도 배관 내의 플러깅 제거 작업을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는, 상부 케이싱 부재에 위치되고 드릴 샤프트의 제 2 부분을 둘러싸는 V 패킹 및 패킹 너트를 더 포함하고, 드릴 날이 운동할 때 패킹 너트가 V 패킹을 압박함으로써 바디 케이싱의 상부가 봉인되어, 상부 케이싱 부재에 담긴 플러깅이 바디 케이싱 내부로 들어가지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
상부 케이싱 부재는 측면에 개구부를 구비하고, 개구부에 상부 케이싱 부재 연결관과 밸브를 연결할 수 있고,
케이싱 부재 연결관을 통하여 상부 케이싱 부재 내부로 질소 가스를 공급함으로써, 드릴 날로 플러깅 파쇄 시의 스파크로 인한 화재나 폭발을 방지할 수 있거나,
케이싱 부재 연결관을 통하여 상부 케이싱 부재 내부의 플러깅을 외부로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
플렉시블 고압 호스는 니플로 교체 가능하고, 니플은 장치와 배관 사이를 연결하고, 드릴 날은 플렉시블 와이어 없이 드릴 샤프트의 제 2 부분에 직접 연결가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배관 내의 플러깅을 제거하는 경우, 배관 내에 가연성 가스나 액체가 잔존하는 상태에서 제거하더라도 화재나 폭발, 등과 같은 사고를 방지하고 보다 안전한 방법으로 작업할 수 있도록 한 장점이 있다. 또한, 배관 내 플러깅을 적은 힘으로 제거하면서도 정밀하게 제거할 수 있고 배관 내 플러깅 작업시 스파크 발생도 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명에 따른 드릴 장치 및 드릴 장치의 기어 박스를 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2m는 도 1a에 따른 드릴 장치의 각 구성요소들을 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 드릴 장치가 결합되어 이용될 수 있는 예시적인 공정 장치의 환경을 도시한 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴 장치의 사진이고, 도 4b는 도 4a에 결합될 수 있는 플렉시블 고압 호스 및 플렉시블 와이어를 도시하는 사진이고, 도 4c 및 도 4d는 각각 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에 따른 드릴 장치의 사진이다.
본 발명의 배관 내의 플러깅(plugging) 제거를 위한 드릴 장치는:
배관 내의 플러깅을 파쇄하기 위한 드릴 날;
드릴 날의 상하 운동을 조정할 수 있는 베벨 기어 및 베벨 기어 핸들;
드릴 날의 회전 운동을 조정할 수 있는 웜 기어 및 웜 기어 핸들;
드릴 날과 동일한 축 선상에 위치하고 외부면이 수나사 형상인 스크루;
스크루를 둘러싸는 제 1 부분과 드릴 날이 고정되는 제 2 부분으로 이루어진 드릴 샤프트로서, 제 1 부분의 내부면은 스크루의 수나사 형상에 맞물리는 암사나 형상인, 드릴 샤프트; 및
드릴 샤프트의 제 1 부분을 둘러싸고 드릴 샤프트에 접촉하는 샤프트 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서,
베벨 기어는:
베벨 기어 핸들에 결합되는 제 1 베벨 기어 부재; 및
제 1 베벨 기어 부재에 맞물리는 제 2 베벨 기어 부재를 포함하고,
상기 장치는 제 2 베벨 기어 부재와 스크루의 하단부를 연결하는 베벨 기어 샤프트를 더 포함하고,
베벨 기어 핸들의 회전으로, 제 1 베벨 기어 부재가 회전하고 제 2 베벨 기어 부재가 제 1 베벨 기어 부재에 맞물려 회전하고 제 2 베벨 기어 부재에 결합된 베벨 기어 샤프트가 회전하고 베벨 기어 샤프트에 결합된 스크루가 회전하고,
스크루의 회전으로, 드릴 샤프트의 암나사 형상의 내부면이 스크루의 수나사 형상의 외부면에 맞물려 회전하면서 상하 운동하고, 드릴 샤프트에 고정된 드릴 날이 상하 운동할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서,
웜 기어는:
웜 기어 핸들에 결합되는 제 1 웜 기어 부재; 및
제 1 웜 기어 부재에 맞물리는 제 2 웜 기어 부재를 포함하고,
상기 장치는, 샤프트 가이드의 하부에 연결되고 제 2 웜 기어 부재에 접촉될 수 있는 고정 플레이트를 포함하고,
웜 기어 핸들의 일 방향으로의 회전으로, 제 1 웜 기어 부재가 회전하고 제 2 웜 기어 부재가 회전하고, 제 2 웜 기어 부재에 고정 플레이트가 접촉하여 고정 플레이트가 회전하고, 고정 플레이트에 결합된 샤프트 가이드가 회전하고, 샤프트 가이드에 접촉하여 드릴 샤프트가 회전하고, 드릴 샤프트에 고정되는 드릴 날이 회전 운동할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
웜 기어 핸들의 타 방향으로의 회전으로 제 2 웜 기어 부재는 고정 플레이트로부터 이격되고, 베벨 기어 핸들의 회전으로 인한 동력만이 드릴 샤프트로 전달될 수 있다. 또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에서, 드릴 날은 브론즈 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는 샤프트 가이드를 둘러싸는 바디 케이싱을 더 포함하고, 드릴 날에 의한 플러깅 제거 작업시에 아래로 떨어지는 플러깅을 담을 수 있는 상부 케이싱 부재를 더 포함하고, 상부 케이싱 부재는 바디 케이싱에 결합 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는:
드릴 날과 드릴 샤프트의 제 2 부분 사이를 연결할 수 있는 플렉시블 와이어; 및
상부 케이싱 부재와 배관 사이를 연결할 수 있고, 플렉시블 와이어를 둘러싸는 플렉시블 고압 호스를 더 포함하고,
플렉시블 고압 호스 및 플렉시블 와이어에 의해 협소한 공간에서도 배관 내의 플러깅 제거 작업을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치는, 상부 케이싱 부재에 위치되고 드릴 샤프트의 제 2 부분을 둘러싸는 V 패킹 및 패킹 너트를 더 포함하고, 드릴 날이 운동할 때 패킹 너트가 V 패킹을 압박함으로써 바디 케이싱의 상부가 봉인되어, 상부 케이싱 부재에 담긴 플러깅이 바디 케이싱 내부로 들어가지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
상부 케이싱 부재는 측면에 개구부를 구비하고, 개구부에 상부 케이싱 부재 연결관과 밸브를 연결할 수 있고,
케이싱 부재 연결관을 통하여 상부 케이싱 부재 내부로 질소 가스를 공급함으로써, 드릴 날로 플러깅 파쇄 시의 스파크로 인한 화재나 폭발을 방지할 수 있거나,
케이싱 부재 연결관을 통하여 상부 케이싱 부재 내부의 플러깅을 외부로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명의 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
플렉시블 고압 호스는 니플로 교체 가능하고, 니플은 장치와 배관 사이를 연결하고, 드릴 날은 플렉시블 와이어 없이 드릴 샤프트의 제 2 부분에 직접 연결가능할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴 장치를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴 장치(100)의 정면도 및 구성요소들의 단면도를 도시한다. 드릴 장치(100)의 중앙을 가로지르는 점선(Y-Y')을 기준으로 우측에는 드릴 장치(100)의 내부 단면도를 도시하고, 좌측에는 드릴 장치(100)의 외부에서 바라본 정면도 및 후술할 기어 박스(1)의 일부 구성요소의 내부 단면도를 도시한다.
드릴 장치(100)는 외부는 기어 박스(1)와 바디 케이싱(2)으로 구성되어 있고, 기어 박스(1)와 바디 케이싱(2)은 서로 분리 결합이 가능하다. 또한, 바디 케이싱(2)의 상부에는 상부 케이싱 부재(3)가 결합될 수 있고, 바디 케이싱(2)의 하부에는 하부 케이싱 부재(4)가 결합될 수 있다.
드릴 장치(100)의 내부 단면도를 참조하면, 드릴 장치(100)의 바디 케이싱(2) 내부 및 상부 케이싱 부재(3)의 하단에 볼베어링(2a)이 구비되고, 바디 케이싱(2) 내부 및 하부 케이싱 부재(4)의 상단에 볼베어링(2a)이 구비된다. 바디 케이싱(2) 내부에는 볼베어링(2a)에 접촉하여 슬리브(5)가 구비된다. 슬리브(5)의 내부에는 드릴 샤프트(8)가 구비되어 있다. 드릴 샤프트(8)는 내부에는 스크루(screw, 9)가 구비된 제 1 부분(8a)과 후술할 드릴 날(12)을 고정할 수 있는 제 2 부분(8b)으로 구성되어 있고, 드릴 샤프트(8)의 제 1 부분(8a)의 하단부(도 1a의 우측 참조)는 후술할 웜기어(11a,b)에 결합되어 있다.
한편, 스크루(9)의 하단부에는 베벨 기어 샤프트(9a)가 결합되어 있다. 베벨 기어 샤프트(9a)의 하단부에는 베벨 기어(10)가 결합되어 있다. 베벨 기어(10)는 제 1 베벨 기어 부재(10a)와 제 1 베벨 기어 부재(10a)에 맞물리는 제 2 베벨 기어 부재(10b)로 구성된다. 제 1 베벨 기어 부재(10a)에는 베벨 기어 핸들(17)이 결합되어 있다. 제 2 베벨 기어 부재(10b)는 베벨 기어 샤프트(9a)를 통해 스크루(9)와 결합될 수 있다. 즉, 제 2 베벨 기어 부재(10b)에 베벨 기어 샤프트(9a)가 결합되고, 베벨 기어 샤프트(9a)에 스크루(9)가 결합될 수 있다. 베벨 기어 핸들(17), 베벨 기어(10), 베벨 기어 샤프트(9a)는 기어 박스(1)에 장착되어 있다.
베벨 기어 핸들(17)의 회전축은 스크루(9)가 연장되는 방향(즉, 스크루의 회전축)에 수직일 수 있다. 베벨 기어 핸들(17)을 일 방향으로 돌리면, 베벨 기어 핸들(17)에 결합된 제 1 베벨 기어 부재(10a)가 같이 회전하고, 제 1 베벨 기어 부재(10a)에 맞물린 제 2 베벨 기어 부재(10b)가 같이 회전하고, 제 2 베벨 기어 부재(10b)에 결합된 베벨 기어 샤프트(9a)도 같이 회전하고, 베벨 기어 샤프트(9a)에 결합된 스크루(9)도 같이 회전하게 된다.
스크루(9)의 외부면은 수 나사 형상으로 되어 있고, 드릴 샤프트(8)의 제 1 부분(8a)의 내벽은 스크루(9)의 수 나사 형상에 대응하는 암 나사 형상으로 되어 있어, 스크루(9)의 외부면과 드릴 샤프트(8)의 제 1 부분(8a)의 내벽이 서로 맞물리게 되어 있다. 그에 따라, 베벨 기어 핸들(17)의 회전 운동에 의해 스크루(9)가 회전 운동을 하면, 스크루(9)의 수 나사 형상의 외부면에 맞물린 드릴 샤프트(8)의 제 1 부분(8a)의 내부면이 스크루(9)의 수 나사 형상의 외부면을 따라 움직이면서, 드릴 샤프트(8)가 전진을 할 수 있게 된다. 이 때, 스크루 스레드(screw thread)의 간격을 기반으로 전진한다. 예를 들어, 1회전당 스크루 스레드 간격 1.25mm 씩 전진할 수 있다. 드릴 샤프트(8)가 전진하게 되면 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에 결합될 수 있는 드릴 날(12)을 배관 내의 플러깅이 침착된 곳까지 이동시킬 수 있게 된다. 베벨 기어 핸들(17)을 반대 방향으로 돌리면, 상술한 바와 같이 동일한 구성요소들로 동력이 전달되고 드릴 샤프트(8)는 후진하게 된다.
드릴 장치(1)의 길이가 후술할 상부 케이싱 부재(3)로부터 베벨 기어 핸들(17)까지 예시적으로 273mm로 구현되는 경우, 스크루(9)에 의한 상하 운동의 행정거리는 예시적으로 135mm 내지 140mm 일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 공정 라인의 환경에 맞추어 스크루(9)의 행정거리를 조정할 수도 있고, 드릴 장치(100)의 크기나 모양을 변형, 변경하여 구현하는 경우 그에 맞게 스크루(9)의 행정거리를 조정하여 구현할 수 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.
한편, 도 1a에 도시된 바와 같이, 드릴 샤프트(8)의 제 1 부분(8a)은 스크루(9)를 둘러싸고 있고, 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에는 드릴 날(12)이 삽입되어 고정될 수 있다. 이 때, 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에는 작은 홈(미도시)을 구비하고 드릴 날(12)에는 볼록부(미도시)를 구비하여 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)의 홈과 드릴 날(12)의 볼록부가 체결됨으로써 드릴 날(12)이 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에 고정하는 방식으로 구현할 수도 있다. 그에 따라 후술할 웜 기어 핸들(18)을 돌려 드릴 샤프트(8)가 회전하고, 드릴 샤프트(8)에 결합된 드릴 날(12)이 회전하더라도 드릴 날(12)이 드릴 장치(100)로부터 이탈되지 않고 작업자가 안전하게 작업할 수 있다. 이러한 고정 방식에 관하여 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않고 다양한 변형 변경이 가능하다.
베벨 기어 핸들(17)을 돌려 작업자가 원하는 위치에 드릴 날(12)이 닿게 되면, 작업자는 웜 기어 핸들(18)을 돌려 드릴 날(12)을 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 웜 기어 핸들(18)은 웜 기어(11)의 제 1 웜 기어 부재(11a)에 결합되어 고정될 수 있다. 제 1 웜 기어 부재(11a)에는 제 2 웜 기어 부재(11b)가 맞물려 있다. 웜 기어 핸들(18)을 돌리면 제 1 웜 기어 부재(11a)가 회전하고 제 1 웜 기어 부재(11a)에 제 2 웜 기어 부재(11b)가 맞물리면서 회전하게 된다. 일 예로, 웜 기어 핸들(18)을 시계 방향으로 돌리게 되면, 제 2 웜 기어 부재(11b) 회전하게 되고 제 2 웜 기어 부재(11b)에 고정 플레이트(14)에 접촉된다. 그에 따라, 제 2 웜 기어 부재(11b)의 회전에 연동하여 고정 플레이트(14)도 회전하게 된다. 또한, 고정 플레이트(14)에 결합된 샤프트 가이드(13)도 같이 회전하게 된다. 샤프트 가이드(13)는 드릴 샤프트(8)를 둘러싸고 있고 드릴 샤프트(8)에 접촉하여 있기 때문에, 샤프트 가이드(13)의 회전으로 이에 접촉한 드릴 샤프트(8)도 같이 회전하게 된다. 또한, 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에 결합된 드릴 날(12)도 같이 회전하게 된다. 다시 말하면, 웜 기어 핸들(18)을 돌리면, 제 1 웜 기어 부재(11a)가 회전하고, 제 2 웜 기어 부재(11b)가 맞물리면서 회전하고, 제 2 웜 기어 부재(11b)에 접촉된 고정 플레이트(14)와 이에 연동하여 샤프트 가이드(13)가 회전하고, 샤프트 가이드(13)의 회전력으로 드릴 샤프트(8)가 회전하고, 드릴 샤프트(8)에 고정된 드릴 날(12)이 회전하면서 배관 내의 플러깅에 박히게 되고 플러깅을 부서지게 할 수 있게 된다.
이 때, 드릴 샤프트(8)가 회전하면서 슬리브(5)도 같이 회전할 수 있는데, 슬리브(5)와 바디 케이싱(2) 사이에 구비된 볼 베어링(2a)들은 슬리브(5), 샤프트 가이드(13), 드릴 날(12)의 회전으로 인한 바디 케이싱(2)으로의 충격을 완충할 수 있도록 한다.
한편, 일 예로, 웜 기어 핸들(18)을 반시계 방향으로 돌리게 되면, 제 2 웜 기어 부재(11b)가 상술한 경우와는 반대방향 회전하게 되고 제 2 웜 기어 부재(11b)가 고정 플레이트(14)로부터 이격되므로, 고정 플레이트(14)와 드릴 샤프트(8)가 회전하지 않게 된다. 즉, 일종의 기어 중립 상태처럼 된다. 이 경우, 드릴 샤프트(8)는 웜 기어 핸들(18)과 웜 기어(11)의 영향을 받지 않게 되므로, 베벨 기어 핸들(17)과 베벨 기어(10)의 회전으로 인한 상하 운동의 영향만을 받을 수 있는 상태가 된다. 따라서, 작업자가 플러깅 작업을 하다가 드릴 날(12)의 위치를 상하로 조절하려고 할 때에는, 웜 기어 핸들(18)을 반시계 방향으로 소정의 회전 수로 돌려 놓아 웜 기어(11)를 고정 플레이트(14)로부터 이격시켜 놓은 다음, 베벨 기어 핸들(17)을 돌려 드릴 샤프트(8) 및 드릴 날(12)의 위치를 상하로 조절하면 된다.
일 예로서, 웜 기어 핸들(18)을 시계 방향으로 돌릴 때 드릴 샤프트(8) 및 드릴 날(12)이 회전하게 되고 웜 기어 핸들(18)을 시계 방향으로 돌릴 때는 웜 기어(11)가 고정 플레이트(14)로부터 이격되어 일종의 기어 중립 상태가 되는 것으로 서술하였지만, 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않고, 정 반대의 방식으로 구현할 수도 있고 상황에 맞게 다양하게 변형, 변경할 수 있다.
한편, 배관 내의 플러깅은 온도와 압력이 높은 환경에 있다. 따라서, 부서진 플러깅이 떨어지면서 작업자에게 해를 입힐 수 있다. 다시 도 1a을 참조하면, 드릴 장치(100)는 바디 케이싱(2)의 상부에 결합된 상부 케이싱 부재(3)를 구비하여, 부서진 플러깅이 아래로 떨어지더라도 상부 케이싱 부재(3) 안에 담길 수 있도록 하였다. 상부 케이싱 부재(3) 안에는 후술할 V 패킹(7)과 패킹 너트(6)가 구비되어 있다. 또한, 상부 케이싱 부재(3)의 내부면에는, 후술할 도 4b에 도시된 니플(33)이나 도 4c에 도시된 플렉시블 고압 호스(31)를 결합할 수 있는 홈(3a)을 구비할 수 있다. 또한, 상부 케이싱 부재(3)의 측면의 일부분에 개구부(3b)를 두어 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 상부 케이싱 부재 연결관(41a)과 밸브(41b)를 연결할 수 있고, 상부 케이싱 부재(3)에 담긴 플러깅을 작업 도중에도 밸브(41b)를 열어 상부 케이싱 부재 연결관(41a)을 통해 드릴 장치(100)의 외부로 배출할 수 있도록 하였다. 필요에 따라, 상부 케이싱 부재 연결관(41a)에 연장 배관을 연결하여 배출함으로써 작업자에게 플러깅이 닿지 않도록 할 수도 있다.
또한, 슬리브(5)의 내벽의 상부 측에는, 샤프트 가이드(13)가 끝나는 지점에 드릴 샤프트(8)와 슬리브(5) 사이에 V 패킹(7)이 구비되어 있고, V 패킹(7)은 도 1a에 도시된 바와 같이 드릴 샤프트(8)를 둘러싸고 있고, V 패킹(7)의 상단에 패킹 너트(6)가 구비되어 있다. V 패킹(7)은 예를 들어 테프론 재질로 제작될 수 있고, 패킹 너트(6)는 예를 들어 스테인리스 스틸 재질로 제작될 수 있다. 따라서, 드릴 날(12)이 움직일 때, 패킹 너트(6)가 아래로 하중을 전달하여, 테프론 재질로 소량의 탄성을 가진 V 패킹(7)을 압박하고 압박된 V 패킹(7)은 압박된 방향에 수직인 방향으로 팽창함으로써 바디 케이싱(2)을 봉인하여, 드릴 날(12)이 이동하더라도 상부 케이싱 부재(3)에 담긴 플러깅이 슬리브(5)나 바디 케이싱(2) 내부로 들어가게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, V 패킹(7)은, 상부 케이싱 부재(3)의 개구부(3b)에 상부 케이싱 부재 연결관(41a)을 연결하여 플러깅을 배출할 때, 상부 케이싱 부재 연결관(41a) 내의 압력이 기어 박스(1) 내부로 전달되지 않도록 차단하는 역할을 하여, 기어 박스(1) 내부에 설치된 기어 들의 작동에 영향을 주지 않도록 하였다.
도 1b는 도 1a에서 X-X' 선을 기준으로 화살표 방향으로 내려다본 경우의 기어박스(1) 및 기어박스(1)의 내부에 장치되는 구성요소들을 도시한 도면이다. 기어박스(1)의 내부에는 베벨 기어 샤프트(9a), 제 1 베벨 기어 부재(10a), 제 2 베벨 기어 부재(10b), 베벨 기어 커버(16), 베벨 기어 핸들(17), 제 1 웜 기어 부재(11a), 제 2 웜 기어 부재(11b), 웜 기어 커버(15), 웜 기어 핸들(18), 볼베어링(21, 22, 23)등이 장착될 수 있다.
도 2a 내지 도 2m는, 각각 본 발명에 따른 드릴 장치(100)의 기어 박스(1), 바디 케이싱(2), 상부 케이싱 부재(3), 하부 케이싱 부재(4), 슬리브(5), 드릴 샤프트(8), 스크루(9)와 베벨 기어 샤프트(9a), 베벨 기어 샤프트(9a)와 베벨 기어(10a, 10b), 웜기어(11a, 11b), 드릴 날(12), 샤프트 가이드(13), 베벨 기어 핸들(17), 웜 기어 핸들(18)을 도시하는 도면이다. 도 1a과 마찬가지로 중앙의 점선을 기준으로 우측은 내부 단면도를 좌측은 정면도를 도시한다.
도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)가 이용될 수 있는, 예시적인 공정 장치를 도시하는 사진이다. 도 3a는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)가 이용될 수 있는, 예시적인 공정 장치의 정면부를 도시하고, 도 3a의 박스 안의 사진은 특히 플러깅이 종종 발생할 수 있는 부분으로서 본 발명에 따른 드릴 장치(100)를 결합할 수 있는 부분을 확대한 사진이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 공정 장치의 부분을 아래에서 올려다본 사진이다. 도 3b에 화살표로 표시된 부분은 통상의 경우에는 도시된 바와 같이 마개로 막혀있다.
도 4a는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)를 보여주는 사진이다. 상부 케이싱 부재(3)의 개구부(3b)에 상부 케이싱 부재 연결관(41a)과 밸브(41b)가 연결될 수 있다. 작업자는 상부 케이싱 부재 연결관(41a)에 튜브나 관 등으로 먼저 질소 가스 공급부(미도시)를 연결한 후 밸브(41b)를 열어 상부 케이싱 부재(3)로 이루어진 내부 공간 및 드릴 날(12)로 질소 가스를 공급하면서, 배관 내의 플러깅을 파쇄할 수 있다. 그에 따라, 드릴 날(12)로 플러깅 파쇄 시에 스파크가 발생하더라도, 질소 가스가 공급되므로 스파크로 인한 폭발이나 화재를 방지할 수 있다. 또한, 상부 케이싱 부재(3) 내의 플러깅을 배출하고자 하는 경우에, 밸브(41b)를 닫고 질소 가스 공급부에 연결된 튜브나 관을 제거한 후, 다른 튜브나 관을 상부 케이싱 부재 연결관(41a)에 연결하여, 상술한 바와 같이, 상부 케이싱 부재 연결관(41a)을 통하여 상부 케이싱 부재(3) 내의 플러깅을 외부로 배출할 수 있다. 드릴 장치(100)에는 손잡이(42)가 부착될 수 있다. 드릴 장치(100)는 베벨 기어 핸들(17)과 웜 기어 핸들(18)을 포함하고, 상술한 바와 같이, 베벨 기어 핸들(17)은 드릴 날(12)의 상하 운동을 조절하고, 웜 기어 핸들(18)은 드릴 날(12)의 회전 운동을 조절한다.
도 4b는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)에 장착될 수 있는 플렉시블 고압 호스(31)와 플렉시블 와이어(32)의 사진이다. 플렉시블 고압 호스(31)는 도 1a의 드릴 장치(100)의 상부 케이싱 부재(3)의 홈(3a)에 결합될 수 있고, 플렉시블 와이어(32)의 일단부는 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에 결합될 수 있다. 또한, 플렉시블 와이어(32)의 타단부에는 드릴 날(12)을 결합할 수 있다. 드릴 날(12)이 연결된 플렉시블 와이어(32)를 플렉시블 고압 호스(31)가 둘러싸고 있다. 도 4c는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)에 플렉시블 고압 호스(31)와 플렉시블 와이어(32)가 결합된 것을 보여주는 사진이다. 또한, 도 4d는 본 발명에 따른 드릴 장치(100)가 니플(33)을 포함하고 있는 것을 보여주는 사진이다. 상술한 바와 같이, 니플(33)은 상부 케이싱 부재(3)의 홈(3a)에 결합될 수 있다. 경우에 따라서는, 본 발명에 따른 드릴 장치(100)가 구현되는 공정 환경에 맞게, 플렉시블 고압 호스(31) 대신에 니플(33)로 교체하여 작업할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 드릴 장치(100)의 상부 케이싱 부재에 결합된 플렉시블 고압 호스(31) 및 플렉시블 와이어(32)를 제거하고, 드릴 날(12)을 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에 직접 연결한 다음, 니플(33)을 상부 케이싱 부재(3)의 홈(3a)에 결합하여 작업할 수도 있다.
다시 도 3b를 참조하면, 공정 장치에 플러깅이 발생하여 이를 제거할 필요성이 있는 경우에 마개를 열 수 있도록 되어 있다. 이러한 마개를 열면 본 발명에 따른 드릴 장치(100)를 결합할 수 있도록 암나사 형태로 된 부분이 있다(미도시). 도 4b의 드릴 장치(100)의 플렉시블 고압 호스(31)와 도 4c의 본 발명에 따른 본 발명에 따른 드릴 장치(100)의 니플(33)은 그 단부가 수나사 형태이므로, 도 3b의 공정 장치에 암나사 형태로 된 상기 부분에 결합될 수 있도록 되어 있다. 그에 따라, 가령 도 4d의 본 발명에 따른 드릴 장치(100)의 경우에는, 드릴 장치(100)가 도 3b의 공정 장치의 하부에 종방향으로 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 드릴 장치(100)가 공정 장치에 단단히 결합이 되면, 도 3b에 도시된 밸브를 돌린다. 밸브를 돌리면 드릴 장치(100)의 드릴 날(12)이 공정 장치의 배관 내로 진입할 수 있도록 개방이 된다. 도 1a에 도시한 바와 같이 드릴 장치(100)의 베벨 기어 핸들(17)을 돌려 드릴 날(12)을 전진시켜 플러깅에 위치시키고, 웜 기어 핸들(18)을 돌려 드릴 날을 회전시킴으로써 플러깅을 파쇄하게 된다.
다시 도 4b를 참도하면, 드릴 장치(100)의 일 단부에 드릴 날(12)이 연결된 플렉시블 와이어(32)와 플렉시블 고압 호스(31)가 결합될 수 있으므로, 드릴 장치(100)를 위치시키기에 협소한 공간, 예를 들어 공정 장치 하단부로부터 바닥까지의 높이가 200mm 이하인 공간,에서도 드릴 장치(100)를 공정 장치에 결합할 수 있고, 그에 따라 작업자가 용이하게 작업할 수 있는 장점이 있다. 고압 호스(20)는 최대 30Bar의 압력과 최대 200℃ 온도에서도 견딜 수 있으며, 재질은 예를 들어 스테인리스 스틸로 제작될 수 있다. 플렉시블 와이어(32)는 예를 들어 스테인리스 스틸 재질로 제작될 수 있다. 플렉시블 와이어(32)의 일단부에는 작은 홈을 구비할 수 있고, 드릴 날(12)에는 볼록부를 구비하여 플렉시블 와이어(32)와 드릴 날(12)을 고정할 수도 있다. 마찬가지로, 드릴 샤프트(8)의 제 2 부분(8b)에도 작은 홈을 구비할 수 있고, 플렉시블 와이어(32)의 타단부에는 볼록부를 구비하여 플렉시블 와이어(32)가 드릴 샤프트(8)에 고정될 수 있도록 구현할 수도 있다. 그에 따라, 웜 기어 핸들(18)을 돌려 드릴 샤프트(8)가 회전하고, 그에 연동하여 드릴 날(12)이 연결된 플렉시블 와이어(32)가 회전하더라도 드릴 날(12)이나 플렉시블 와이어(32)가 드릴 장치(100)로부터 이탈되지 않고 작업자가 안전하게 작업할 수 있도록 하였다.
한편, 드릴 날(12)을 브론즈 재질로 제작하여 구현할 수 있다. 그에 따라, 드릴 날(12)이 브론즈 재질로 제작되므로 배관 내에 가연성 가스나 액체가 잔존하는 상태에서 작업을 하더라도 스파크 발생을 방지할 수 있어, 화재나 폭발의 위험성을 크게 감소시킬 수 있도록 한다. 또한, 공정 장치 내에 침착된 플러깅은 고체이기는 하지만 스틸로 된 배관보다는 강도가 작으므로, 드릴 날(12)의 회전으로 플러깅을 부술 수는 있지만 배관에는 손상을 미치지 않도록 할 수도 있다.
다시 도 4b 및 도 4d를 참고하면, 드릴 장치(100)의 외부면에 손잡이(42)가 구비되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 드릴 장치(100)에 베벨 기어 핸들(17)과 웜 기어 핸들(18)이 구비되어 있다. 따라서, 작업자가 한 손으로는 손잡이(42)를 잡고 다른 한 손으로는 베벨 기어 핸들(17)이나 웜 기어 핸들(18)을 조작하면서 플러깅 제거 작업을 할 수 있도록 하였다. 또는, 작업자가 한 손으로는 베벨 기어 핸들(17)을 잡고 다른 한 손으로는 웜 기어 핸들(18)을 잡고 작업할 수도 있다.
상술한 본 발명의 기술적 구성은 상술한 설명 및 도시된 도면이나 사진의 구성에 한정되지 않고, 다양한 변형 변경이 가능하다. 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
100: 드릴 장치 1: 기어 박스
2: 바디 케이싱 2a: 볼 베어링
3: 상부 케이싱 부재 3a: 홈
3b: 개구부 4: 하부 케이싱 부재
5: 슬리브 6: 패킹 너트
7: V 패킹 8: 드릴 샤프트
8a: 드릴 샤프트의 제 1 부분 8b: 드릴 샤프트의 제 2 부분
9: 스크루 9a: 베벨 기어 샤프트
10: 베벨 기어 10a: 제 1 베벨 기어 부재
10b: 제 2 베벨 기어 부재 11: 웜 기어
11a: 제 1 웜 기어 부재 11b: 제 2 웜 기어 부재
12: 드릴 날 13: 샤프트 가이드
14: 고정 플레이트 15: 웜 기어 커버
16: 베벨 기어 커버 17: 베벨 기어 핸들
18: 웜 기어 핸들 21, 22, 23: 볼베어링
31: 플렉시블 고압 호스 32: 플렉시블 와이어
33: 니플 41a: 상부 케이싱 부재 연결관
41b: 밸브 42: 손잡이

Claims (10)

  1. 배관 내의 플러깅(plugging) 제거를 위한 드릴 장치에 있어서,
    상기 배관 내의 플러깅을 파쇄하기 위한 드릴 날;
    상기 드릴 날의 상하 운동을 조정할 수 있는 베벨 기어 및 베벨 기어 핸들;
    상기 드릴 날의 회전 운동을 조정할 수 있는 웜 기어 및 웜 기어 핸들;
    상기 드릴 날과 동일한 축 선상에 위치하고 외부면이 수나사 형상인 스크루;
    상기 스크루를 둘러싸는 제 1 부분과 상기 드릴 날이 고정되는 제 2 부분으로 이루어진 드릴 샤프트로서, 상기 제 1 부분의 내부면은 상기 스크루의 수나사 형상에 맞물리는 암사나 형상인, 상기 드릴 샤프트; 및
    상기 드릴 샤프트의 제 1 부분을 둘러싸고 상기 드릴 샤프트에 접촉하는 샤프트 가이드를 포함하는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베벨 기어는:
    상기 베벨 기어 핸들에 결합되는 제 1 베벨 기어 부재; 및
    상기 제 1 베벨 기어 부재에 맞물리는 제 2 베벨 기어 부재를 포함하고,
    상기 드릴 장치는 상기 제 2 베벨 기어 부재와 상기 스크루의 하단부를 연결하는 베벨 기어 샤프트를 더 포함하고,
    상기 베벨 기어 핸들의 회전으로, 상기 제 1 베벨 기어 부재가 회전하고 상기 제 2 베벨 기어 부재가 상기 제 1 베벨 기어 부재에 맞물려 회전하고 상기 제 2 베벨 기어 부재에 결합된 상기 베벨 기어 샤프트가 회전하고 상기 베벨 기어 샤프트에 결합된 상기 스크루가 회전하고,
    상기 스크루의 회전으로, 상기 드릴 샤프트의 암나사 형상의 내부면이 상기 스크루의 수나사 형상의 외부면에 맞물려 회전하면서 상하 운동하고, 상기 드릴 샤프트에 고정된 상기 드릴 날이 상하 운동할 수 있는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웜 기어는:
    상기 웜 기어 핸들에 결합되는 제 1 웜 기어 부재; 및
    상기 제 1 웜 기어 부재에 맞물리는 제 2 웜 기어 부재를 포함하고,
    상기 드릴 장치는, 상기 샤프트 가이드의 하부에 연결되고 상기 제 2 웜 기어 부재에 접촉될 수 있는 고정 플레이트를 포함하고,
    상기 웜 기어 핸들의 일 방향으로의 회전으로, 제 1 웜 기어 부재가 회전하고 상기 제 2 웜 기어 부재가 회전하고, 상기 제 2 웜 기어 부재에 상기 고정 플레이트가 접촉하여 상기 고정 플레이트가 회전하고, 상기 고정 플레이트에 결합된 상기 샤프트 가이드가 회전하고, 상기 샤프트 가이드에 접촉하여 상기 드릴 샤프트가 회전하고, 상기 드릴 샤프트에 고정되는 상기 드릴 날이 회전 운동할 수 있는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웜 기어 핸들의 타 방향으로의 회전으로 상기 제 2 웜 기어 부재는 상기 고정 플레이트로부터 이격되고, 상기 베벨 기어 핸들의 회전으로 인한 동력만이 상기 드릴 샤프트로 전달될 수 있는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴 날은 브론즈 재질로 이루어진, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴 장치는 상기 샤프트 가이드를 둘러싸는 바디 케이싱을 더 포함하고,
    상기 드릴 장치는 상기 드릴 날에 의한 플러깅 제거 작업시에 아래로 떨어지는 플러깅을 담을 수 있는 상부 케이싱 부재를 더 포함하고, 상기 상부 케이싱 부재는 상기 바디 케이싱에 결합 가능한, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 드릴 장치는:
    상기 드릴 날과 상기 드릴 샤프트의 제 2 부분 사이를 연결할 수 있는 플렉시블 와이어; 및
    상기 상부 케이싱 부재와 상기 배관 사이를 연결할 수 있고, 상기 플렉시블 와이어를 둘러싸는 플렉시블 고압 호스를 더 포함하고,
    상기 플렉시블 고압 호스 및 상기 플렉시블 와이어에 의해 협소한 공간에서도 배관 내의 플러깅 제거 작업을 용이하게 할 수 있는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 케이싱 부재에 위치되고 상기 드릴 샤프트의 제 2 부분을 둘러싸는 V 패킹 및 패킹 너트를 더 포함하고, 상기 드릴 날이 운동할 때 상기 패킹 너트가 상기 V 패킹을 압박함으로써 상기 바디 케이싱의 상부가 봉인되어, 상기 상부 케이싱 부재에 담긴 플러깅이 상기 바디 케이싱 내부로 들어가지 않도록 하는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 케이싱 부재는 측면에 개구부를 구비하고, 상기 개구부에 상부 케이싱 부재 연결관과 밸브를 연결할 수 있고,
    상기 케이싱 부재 연결관을 통하여 상기 상부 케이싱 부재 내부로 질소 가스를 공급함으로써, 상기 드릴 날로 플러깅 파쇄 시의 스파크로 인한 화재나 폭발을 방지할 수 있거나,
    상기 케이싱 부재 연결관을 통하여 상기 상부 케이싱 부재 내부의 플러깅을 외부로 배출할 수 있는, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 플렉시블 고압 호스는 니플로 교체 가능하고, 상기 니플은 상기 드릴 장치와 상기 배관 사이를 연결하고, 상기 드릴 날은 상기 플렉시블 와이어 없이 상기 드릴 샤프트의 제 2 부분에 직접 연결가능한, 배관 내의 플러깅 제거를 위한 드릴 장치.
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