KR101644137B1 - 머드 저장용 탱크 - Google Patents
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Abstract
머드 저장용 탱크가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크부; 상기 탱크부의 상부에 탑재되는 제1 구동모터; 상기 제1 구동모터에서 하향 연장되고, 상기 제1 구동모터에 의해 회전하는 제1 회전축; 상기 제1 회전축의 하단에 탑재되는 제2 구동모터; 상기 제2 구동모터에서 수평 연장되고, 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 복수 개의 제2 회전축; 및 상기 제2 회전축의 단부에 형성되는 교반 날개를 포함하고, 상기 제2 회전축은, 상기 제2 구동모터에 결합되는 연결 링크; 및 상기 연결 링크에 결합되는 슬라이딩 링크를 포함하는 머드 저장용 탱크가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 머드 저장용 탱크에 관한 것이다.
육상 지하자원이 고갈되고 해저 자원에 대한 관심이 고조됨에 따라, 해저 자원을 개발하기 위해 다양한 해양 플랜트에 대한 연구가 진행되고 있다. 해양 플랜트 중에서도 시추설비의 대표적인 예로 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig), 잭업리그(Jack-up Rig) 등이 있다. 시추설비에는 단부에 드릴 비트(drill bit)가 형성된 드릴 파이프(drill pipe)가 구비된다. 드릴 비트의 드릴링 유체로 머드(mud)가 이용된다. 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함하고, 시추설비에 탑재된 머드 탱크(mud tank)에 저장되었다가 머드 펌프(mud pump)에 의해 드릴 비트로 순환된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0049890호(2013. 05. 15, 시추선의 머드 탱크)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들은 교반 날개가 회전축 방향으로 왕복 운동할 수 있는 머드 저장용 탱크를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크부; 상기 탱크부의 상부에 탑재되는 제1 구동모터; 상기 제1 구동모터에서 하향 연장되고, 상기 제1 구동모터에 의해 회전하는 제1 회전축; 상기 제1 회전축의 하단에 탑재되는 제2 구동모터; 상기 제2 구동모터에서 수평 연장되고, 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 복수 개의 제2 회전축; 및 상기 제2 회전축의 단부에 형성되는 교반 날개를 포함하고, 상기 제2 회전축은, 일단이 상기 제2 구동모터에 결합되어 수평 연장되고, 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 연결 링크; 상기 연결 링크의 타단 면에 형성되는 삽입 홀 내에 배치되어, 상기 연결 링크에 결합되는 유압 실린더; 및 일단이 상기 유압 실린더에 결합되어 상기 연결 링크의 길이 방향으로 연장되고, 상기 유압 실린더에 의해 상기 연결 링크의 길이 방향으로 왕복 운동하며, 타단에 상기 교반 날개가 형성되는 슬라이딩 링크를 포함하고, 상기 슬라이딩 링크의 외주면에는 가이드 돌기가 형성되고, 상기 연결 링크의 내주면에는 상기 연결 링크의 길이 방향으로 연장되어 상기 가이드 돌기를 안내하는 가이드 홈이 형성되는 머드 저장용 탱크가 제공될 수 있다.
상기 슬라이딩 링크는, 상기 연결링크에 결합되어 길이 방향으로 왕복 운동하고, 단부에 상기 교반 날개가 형성되며, 상기 제2 회전축은, 상기 연결 링크에 탑재되어 상기 슬라이딩 링크를 왕복 운동시키는 수평 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 회전축은, 상기 연결 링크에 대한 상기 슬라이딩 링크의 상대적인 회전 운동을 구속하는 회전 구속부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 제2 회전축 중 인접하는 2개의 상기 제2 회전축에서 상기 슬라이딩 링크가 교번적으로 왕복 운동하도록 상기 수평 이송부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 회전축의 회전 운동, 제2 회전축의 회전 운동 및 슬라이딩 링크의 왕복 운동이 교반 날개에 복합적으로 작용하여 탱크부 내의 교반 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 제1 회전축 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 탱크부 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 회전축의 내부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 II - II´에서 절단하여 나타낸 도면이다.
도 7은 제어부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 제1 회전축 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 탱크부 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 회전축의 내부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 II - II´에서 절단하여 나타낸 도면이다.
도 7은 제어부를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 머드 저장용 탱크의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 시추설비(10)는 단부에 드릴 비트(drill bit)(11)를 구비한 드릴 파이프(drill pipe)(12)를 포함한다.
드릴 파이프(12)는 해상에서 해저 면까지 연장될 수 있고, 드릴 비트(11)는 회전력을 이용하여 해저 면을 굴착할 수 있다. 드릴 비트(11)의 드릴링 유체로는 리퀴드 머드(liquid mud)가 사용된다. 리퀴드 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함할 수 있다.
리퀴드 머드는 드릴 파이프(12)를 통해 머드 저장용 탱크(20)로부터 드릴 비트(11)까지 공급되고, 라이저(13)를 통해 회수되어 머드 재생 시스템을 거쳐 다시 머드 저장용 탱크(20)로 순환된다. 머드 재생 시스템은 암석 제거기(shale shaker)(14), 모래 제거기(desander)(15), 가스 제거기(degasser)(16) 및 미세모래 제거기(desilter)(17)를 포함할 수 있다.
시추설비(10)는 예를 들어 드릴쉽(Drillship), 반 잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig), 잭 업 리그(Jack-up Rig) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 제1 회전축 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크를 슬라이딩 링크가 탱크부 측으로 이동하는 상태로 도 2의 I - I´ 방향에서 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 저장용 탱크(20)는 탱크부(100), 제1 구동모터(110), 제1 회전축(120), 제2 구동모터(130), 제2 회전축(140) 및 교반 날개(150)를 포함할 수 있다.
탱크부(100)의 내부에는 리퀴드 머드(liquid mud)가 수용될 수 있다.
리퀴드 머드는 높은 점성(viscosity)을 가지고 있기 때문에 머드 순환(mud circulation)이 원활하게 이루어지지 못할 경우에는 굳어 사용되지 못하고 버려질 수 있다. 따라서, 리퀴드 머드를 수용하는 탱크부(100)에서 교반 효율을 향상시키는 것은 매우 중요한 과제일 수 있다.
제1 구동모터(110)는 탱크부(100)의 상부에 탑재될 수 있다.
제1 회전축(120)은 제1 구동모터(110)에 회전 가능하도록 결합되어 탱크부(100)의 내부까지 하향 연장될 수 있다.
제1 회전축(120)의 회전력은 제1 구동모터(110)에 의해 제공될 수 있다.
제2 구동모터(130)는 제1 회전축(120)의 하단에 탑재될 수 있다.
제2 구동모터(130)는 제1 회전축(120)의 하단에 결합되는 프레임에 탑재될 수도 있다.
제2 구동모터(130)는 제1 회전축(120)이 회전하면 제1 회전축(120)과 함께 회전할 수 있다.
제2 회전축(140)은 제2 구동모터(130)에 회전 가능하도록 결합되어 수평 연장될 수 있다.
제2 회전축(140)의 회전력은 제2 구동모터(130)에 의해 제공될 수 있다.
제2 회전축(140)은 연결 링크(141) 및 슬라이딩 링크(143)를 포함할 수 있다.
연결 링크(141)는 제2 구동모터(130)에 회전 가능하도록 결합되어 수평 연장될 수 있다.
연결 링크(141)는 제2 구동모터(130)에 의해 회전할 수 있다.
슬라이딩 링크(143)는 연결 링크(141)에 슬라이딩 결합되어 수평 방향, 구체적으로 연결 링크(141) 및 슬라이딩 링크(143)의 길이 방향으로 왕복 운동을 할 수 있다.
슬라이딩 링크(143)는 연결 링크(141)가 회전하면 연결 링크(141)와 함께 회전할 수 있다.
교반 날개(150)는 슬라이딩 링크(143)의 단부에 형성될 수 있다.
교반 날개(150)는 슬라이딩 링크(143)가 회전하면 슬라이딩 링크(143)와 함께 회전할 수 있고, 슬라이딩 링크(143)가 왕복 운동을 하면 슬라이딩 링크(143)와 함께 왕복 운동을 할 수 있다.
교반 날개(150)는 제1 회전축(120)의 회전 운동에 의해 수평면 상의 교반을 수행하고, 제2 회전축(140)의 회전 운동에 의해 수직면 상의 교반을 수행하며, 슬라이딩 링크(143)의 왕복 운동에 의해 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역에서 교반 효율을 향상시킬 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 슬라이딩 링크(143)가 제1 회전축(120) 측으로 이동하면, 교반 날개(150)에 의해 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역의 압력이 높아지므로, 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역에 위치한 리퀴드 머드를 제1 회전축(120)에서 멀어지는 방향으로 유동시킬 수 있다. 도 4에 도시된 것처럼, 슬라이딩 링크(143)가 탱크부(100) 측으로 이동하면, 교반 날개(150)에 의해 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역의 압력이 낮아지므로, 제1 회전축(120)에서 멀리 떨어진 영역에 위치한 리퀴드 머드를 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역으로 유동시킬 수 있다. 교반 날개(150)의 회전 운동에 의해서도 제1 회전축(120)과 교반 날개(150) 사이의 영역에서 수직면 상의 교반 효율이 향상될 수 있다.
제2 회전축(140)은 복수 개로 구비될 수 있다.
제2 회전축(140)이 복수 개로 구비되는 경우, 복수 개의 제2 회전축(140)은 상호간에 동일한 각도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 회전축(140)이 4개로 구비되는 경우, 인접하는 2개의 제2 회전축(140)은 상호간에 90°의 각도로 배치될 수 있다.
제2 회전축(140)이 복수 개로 구비되는 경우, 제2 회전축(140)에 회전력을 제공하는 제2 구동모터(130)는 제2 회전축(140)의 개수와 동일한 개수로 구비되거나 하나의 제2 구동모터(130)가 기어 어셈블리를 통해 복수 개의 제2 회전축(140)에 회전력을 제공할 수도 있다.
도 5는 제2 회전축의 내부를 나타낸 도면, 도 6은 도 5의 II - II´에서 절단하여 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 회전축(140)은 수평 이송부(160) 및 회전 구속부(170)를 더 포함할 수 있다.
수평 이송부(160)에 의해 슬라이딩 링크(143)가 왕복 운동할 수 있다.
수평 이송부(160)는 연결 링크(141)에 탑재되어 슬라이딩 링크(143)에 결합될 수 있다.
수평 이송부(160)는 유압 실린더일 수 있다.
수평 이송부(160)가 유압 실린더인 경우, 유압 실린더의 실린더 본체는 연결 링크(141)에 탑재되고, 유압 실린더의 피스톤 로드는 슬라이딩 링크(143)에 결합될 수 있다.
회전 구속부(170)는 연결 링크(141)에 대한 슬라이딩 링크(143)의 상대적인 회전 운동을 구속할 수 있다.
회전 구속부(170)에 의해 연결 링크(141)에 대한 슬라이딩 링크(143)의 상대적인 회전 운동을 구속됨으로써, 연결 링크(141)의 회전력은 슬라이딩 링크(143)에 온전하게 전달될 수 있고, 연결 링크(141)와 슬라이딩 링크(143) 사이에 개재되는 수평 이송부(160)에 작용하는 비틀림 응력을 최소화할 수 있다.
회전 구속부(170)는 가이드 홈(171) 및 가이드 돌기(173)를 포함할 수 있다.
가이드 홈(171)은 연결 링크(141)의 길이 방향으로 연결 링크(141)의 내주면에 함몰되어 형성될 수 있다.
가이드 돌기(173)는 슬라이딩 링크(143)의 외주면에 돌출될 수 있다.
가이드 돌기(173)는 가이드 홈(171)에 결합되어 가이드 홈(171)을 따라 연결 링크(141)의 길이 방향으로 이동함으로써, 슬라이딩 링크(143)의 왕복 운동을 안내할 수 있고, 연결 링크(141)에 대한 슬라이딩 링크(143)의 상대적인 회전 운동을 구속할 수 있다.
도 7은 제어부를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(180)는 수평 이송부(160)를 제어할 수 있다.
제어부(180)는 복수 개의 제2 회전축(140) 중 인접하는 2개의 제2 회전축(140)에서 슬라이딩 링크(143)가 교번적으로 왕복 운동하도록 수평 이송부(160)를 제어할 수 있다.
그 결과, 제어부(180)는 교반 날개(150) 간의 간섭을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 제2 회전축(140)이 4개인 경우, 제어부(180)는 도면상 상하로 배치된 2개의 제2 회전축(140)에 형성된 교반 날개(150)는 탱크부(100) 측에 정지시킨 상태에서 도면상 좌우로 배치된 2개의 제2 회전축(140)의 슬라이딩 링크(143)를 왕복 운동시킬 수 있고, 좌우로 배치된 2개의 제2 회전축(140)의 슬라이딩 링크(143)가 왕복 운동을 마치고 교반 날개(150)가 탱크부(100) 측에 도달하면, 좌우로 배치된 2개의 제2 회전축(140)에 형성된 교반 날개(150)는 탱크부(100) 측에 정지시킨 상태에서 도면상 상하로 배치된 2개의 제2 회전축(140)의 슬라이딩 링크(143)를 왕복 운동시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 시추설비 11: 드릴 비트
12: 드릴 파이프 13: 라이저
14: 암석 제거기 15: 모래 제거기
16: 가스 제거기 17: 미세모래 제거기
20: 머드 저장용 탱크 100: 탱크부
110: 제1 구동모터 120: 제1 회전축
130: 제2 구동모터 140: 제2 회전축
141: 연결 링크 143: 슬라이딩 링크
150: 교반 날개 160: 수평 이송부
170: 회전 구속부 171: 가이드 홈
173: 가이드 돌기 180: 제어부
12: 드릴 파이프 13: 라이저
14: 암석 제거기 15: 모래 제거기
16: 가스 제거기 17: 미세모래 제거기
20: 머드 저장용 탱크 100: 탱크부
110: 제1 구동모터 120: 제1 회전축
130: 제2 구동모터 140: 제2 회전축
141: 연결 링크 143: 슬라이딩 링크
150: 교반 날개 160: 수평 이송부
170: 회전 구속부 171: 가이드 홈
173: 가이드 돌기 180: 제어부
Claims (4)
- 탱크부;
상기 탱크부의 상부에 탑재되는 제1 구동모터;
상기 제1 구동모터에서 하향 연장되고, 상기 제1 구동모터에 의해 회전하는 제1 회전축;
상기 제1 회전축의 하단에 탑재되는 제2 구동모터;
상기 제2 구동모터에서 수평 연장되고, 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 복수 개의 제2 회전축; 및
상기 제2 회전축의 단부에 형성되는 교반 날개를 포함하고,
상기 제2 회전축은,
일단이 상기 제2 구동모터에 결합되어 수평 연장되고, 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 연결 링크;
상기 연결 링크의 타단 면에 형성되는 삽입 홀 내에 배치되어, 상기 연결 링크에 결합되는 유압 실린더; 및
일단이 상기 유압 실린더에 결합되어 상기 연결 링크의 길이 방향으로 연장되고, 상기 유압 실린더에 의해 상기 연결 링크의 길이 방향으로 왕복 운동하며, 타단에 상기 교반 날개가 형성되는 슬라이딩 링크를 포함하고,
상기 슬라이딩 링크의 외주면에는 가이드 돌기가 형성되고,
상기 연결 링크의 내주면에는 상기 연결 링크의 길이 방향으로 연장되어 상기 가이드 돌기를 안내하는 가이드 홈이 형성되는 머드 저장용 탱크. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 회전축 중 인접하는 2개의 상기 제2 회전축에서 상기 슬라이딩 링크가 교번적으로 왕복 운동하도록 상기 유압 실린더를 제어하는 제어부를 더 포함하는 머드 저장용 탱크.
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