KR101776626B1 - 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이버터 밸브의 기밀을 형성하는 실 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 시추시에 드릴비트의 회전에 의해 유정이 형성되는 과정에서 드릴비트의 외측에 구비되는 드릴파이프의 내부로 머드(Mud)가 역류되어 상승되고, 상승되는 머드가 시추현장으로 분출되는 것을 방지함과 동시에 상기 머드를 정제하여 재사용할 수 있도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브의 내부하우징과 외부하우징 사이의 기밀을 형성하되, 조립시 파손을 방지함과 동시에 조립이 용이하고, 기밀성을 향상시킬 수 있는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조에 관한 기술분야가 개시된다.
또한, 본 발명은 다이버터 밸브의 내부하우징의 외주연에 설치되되, 설치 후 내부하우징의 직경보다 작은 직경이 형성됨으로써, 외부하우징의 조립이 쉬운 효과를 얻을 수 있고, 외부하우징의 조립시 실부재의 파손을 방지함으로써, 효율적으로 기밀을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 기밀성능이 향상된 다이버터 밸브를 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조{Flow line sil structure for diverter valve}

본 발명은 다이버터 밸브의 기밀을 형성하는 실 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 시추시에 드릴비트의 회전에 의해 유정이 형성되는 과정에서 드릴비트의 외측에 구비되는 드릴파이프의 내부로 머드(Mud)가 역류되어 상승되고, 상승되는 머드가 시추현장으로 분출되는 것을 방지함과 동시에 상기 머드를 정제하여 재사용할 수 있도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브의 내부하우징과 외부하우징 사이의 기밀을 형성하되, 조립시 파손을 방지함과 동시에 조립이 용이하고, 기밀성을 향상시킬 수 있는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조에 관한 기술분야이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업발전 추이에 따라, 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이와 같은 이유로, 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되어으며, 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.

드릴쉽은 그 중심부에 라이저(riser) 및 드릴 파이프(drill pipe)가 상하 이동하는 문풀(moon pool)이 형성되고, 드릴쉽의 갑판에는 각종 시추장비가 집약되는 데릭(derrick)이 설치된다.

그리고 드릴 파이프의 단부에는 드릴비트가 설치되고, 드릴비트의 드릴링 작동에는 드릴링 유체(drilling fluid)로서 머드(mud)가 이용된다. 이러한 머드는 머드 탱크(mud tank) 내에 저장되어 머드 펌프(mud pump)에 의해 순환한다.

한편, 시추시에 사용되는 다이버터 밸브(Diverter valve)는 드릴쉽과 잭업리그(jack up rig) 상에 설치되며, 유정이 제어기능을 상실했을 경우 유정으로부터 역류되어 돌아오는 즉, 상승되는 머드를 다시 정제하여 사용할 수 있도록 정제장소로 머드의 이동방향을 전환하는 것이다.

상기와 같은, 다이버터 밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 플로우 라인이 형성된 내부하우징(10')과 상기 내부하우징(10')의 외측에 결합되는 외부하우징(20') 및 외부하우징(20')의 상부에 결합되는 상부하우징(30')으로 구성되고, 상기 내부하우징(10')에 형성된 플로우 라인을 따라 이동되는 머드는 외부하우징(20')에 관통 형성된 배출홀(미표시)을 따라 배출되어 정제장소로 이동된다.

이때, 상기 다이버터 밸브는 플로우 라인을 따라 이동되는 머드가 내부하우징(10')과 외부하우징(20')의 사이로 누출되는 것을 방지하기 위해 내부하우징(10')의 외주연 상하부에 결합되는 실(seal)이 설치되고, 이에 따라 플로우 라인 및 배출홀로 이동되는 머드가 원활하게 이동되며, 머드 누출에 따른 다이버터 밸브의 유지보수 수요를 줄일 수 있게 된다.

아울러, 상기 실은 내부하우징(10')의 외주연과 외부하우징(20') 내주연의 기밀을 형성하기 위해 내부하우징(10')의 외주연에 설치되면 내부하우징(10')의 직경보다 큰 직경을 가지게 되고, 이에 따라 외부하우징(20')을 내부하우징(10')에 조립시 실이 파손되거나 정위치에서 이탈되는 문제가 발생하여, 조립이 어렵고 유지보수 수요가 증대된다.

대한민국 공개특허 제2015-0043783호

본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 종래의 다이버터 밸브의 내부하우징의 외주연에 설치되는 실(seal)은 외부하우징을 조립시 파손 및 이탈되어 기밀형성이 어려운 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점으로, 다이버터 밸브의 내부하우징의 외주연에 설치되되, 설치 후 내부하우징의 직경보다 작은 직경이 형성되어 외부하우징의 조립이 쉬울 뿐만 아니라 파손이 방지되고, 기밀성능이 향상되는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 시추시 유정으로부터 돌아오는 머드가 분출되지 않도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브의 플로우 라인 실 구조에 있어서, 상기 다이버터 밸브는 플로우 라인이 측방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 내부하우징과 내부하우징의 외측에 결합되되, 플로우 라인과 대응되는 배출홀이 형성되는 외부하우징을 포함하여 구성되고, 상기 내부하우징은 외주연에 형성되되, 플로우 라인의 상부와 하부에 형성되는 기밀홈과 기밀홈에 설치되는 실부재 및 내부에 형성되되, 기밀홈의 내측면에 연결되는 유압라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조를 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 실부재는 상기 기밀홈의 직경보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 실부재는 내측면에 형성되되, 기밀홈의 내측면에 연결되는 유압라인의 말단과 대응되는 유압홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 유압홈은 실부재의 외측방향으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 한편, 상기 실부재는 상부면 일측과 하부면 일측 중 어느 하나 이상에 형성되는 압력홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조는 다이버터 밸브의 내부하우징의 외주연에 설치되되, 설치 후 내부하우징의 직경보다 작은 직경이 형성됨으로써, 외부하우징의 조립이 쉬운 효과를 얻을 수 있고, 외부하우징의 조립시 실부재의 파손을 방지함으로써, 효율적으로 기밀을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 기밀성능이 향상된 다이버터 밸브를 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 다이버터 밸브를 나타낸 측단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이버터 밸브를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이버터 밸브를 나타낸 단면 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이버터 밸브를 나타낸 측단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 내부하우징을 나타낸 단면 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 실부재를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 실부재를 나타낸 측단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 실부재의 작동상태를 나타낸 다이버터 밸브의 부분 측단면도.

본 발명은 다이버터 밸브의 기밀을 형성하는 실 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 시추시에 드릴비트의 회전에 의해 유정이 형성되는 과정에서 드릴비트의 외측에 구비되는 드릴파이프(20)의 내부로 머드(Mud)가 역류되어 상승되고, 상승되는 머드가 시추현장으로 분출되는 것을 방지함과 동시에 상기 머드를 정제하여 재사용할 수 있도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브(10)의 내부하우징(100)과 외부하우징(200)의 사이에 기밀을 형성하되, 내부하우징(100)의 외측에 외부하우징(200)을 조립시 설치된 실부재(130)의 파손을 방지함과 동시에 조립이 용이한 한편, 기밀성을 향상시킬 수 있는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조에 관한 기술이다.

상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 구성은 시추시 유정으로부터 돌아오는 머드가 분출되지 않도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브(10)의 플로우 라인 실 구조에 있어서, 상기 다이버터 밸브(10)는 플로우 라인(110)이 측방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 내부하우징(100);과 내부하우징(100)의 외측에 결합되되, 플로우 라인(110)과 대응되는 배출홀(210)이 형성되는 외부하우징(200);을 포함하여 구성되고, 상기 내부하우징(100)은 외주연에 형성되되, 플로우 라인(110)의 상부와 하부에 형성되는 기밀홈(120);과 기밀홈(120)에 설치되는 실부재(130); 및 내부에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조를 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 실부재(130)는 상기 기밀홈(120)의 직경보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 실부재(130)는 내측면에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140)의 말단과 대응되는 유압홈(132);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 유압홈(132)은 실부재(130)의 외측방향으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 한편, 상기 실부재(130)는 상부면 일측과 하부면 일측 중 어느 하나 이상에 형성되는 압력홈(134);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도시한 도면 2 내지 8을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다

먼저, 시추시에 사용되는 다이버터 밸브(10)는 드릴쉽과 잭업리그 상에 설치되고, 유정을 형성하기 위해 드릴링 작업 즉, 시추시에 드릴비트(미표시)와 드릴파이프(20)의 사이에 드릴링 유체(drilling fluid)로 사용되는 머드(mud)가 사용되며, 유정이 제어기능을 상실했을 경우 유정으로부터 역류되어 돌아오는 즉, 상승되는 머드를 다시 정제하여 사용할 수 있도록 정제장소(미도시)로 머드의 이동방향을 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 다이버터 밸브(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 플로우 라인(110)이 형성된 내부하우징(100)과 상기 내부하우징(100)의 외측에 결합되는 외부하우징(200) 및 외부하우징(200)의 상부에 결합되는 상부하우징(300)으로 구성되고, 상기 내부하우징(100)에 형성된 플로우 라인(110)을 따라 이동되는 머드는 외부하우징(200)에 관통 형성된 배출홀(210)을 따라 배출되어 정제장소로 이동된다.

이때, 본 발명의 다이버터 밸브(10)는 플로우 라인(110)을 따라 이동되는 머드가 내부하우징(100)과 외부하우징(200)의 사이로 누출되는 것을 방지하기 위해 내부하우징(100)의 외주연 상하부에 결합되는 실(seal)부재(130)가 설치되고, 이에 따라 플로우 라인(110) 및 배출홀(210)로 이동되는 머드가 원활하게 이동되며, 머드 누출에 따른 다이버터 밸브(10)의 유지보수 수요를 줄일 수 있게 된다.

구체적으로, 본 발명의 다이버터 밸브(10)는

플로우 라인(110)이 측방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 내부하우징(100)과, 상기 내부하우징(100)의 외측에 결합되되, 플로우 라인(110)과 대응되는 배출홀(210)이 형성되는 외부하우징(200)을 포함하여 구성되고, 상기 내부하우징(100)은 외주연에 형성되되, 플로우 라인(110)의 상부와 하부에 형성되는 기밀홈(120)과, 상기 기밀홈(120)에 설치되는 실부재(130) 및 내부하우징(100)의 내부에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 다이버터 밸브(10)는 외부하우징(200)의 상부에 상부하우징(300)이 결합되며, 상기 상부하우징(300)의 내측 상부에는 반구형태의 실링공간(미표시)이 형성되고, 상기 실링공간에는 다이버터 밸브(10)의 상부를 밀폐시키는 실링부재(30)가 설치됨으로써, 드릴링파이프(20)로부터 역류되어 돌아오는 머드가 다이버터 밸브(10)의 상부로 분출되는 것이 방지된다.

즉, 상기 내부하우징(100)은 드릴링파이프(20)가 내입되어 관통되는 중공홀(미표시)이 형성되어 있으며, 상기 중공홀과 연통된 플로우 라인(110)이 형성되어 드릴링파이프(20)의 내부에서 역류되어 되돌아오는 머드가 상부하우징(300)에 의해 상부로 이동되지 못하고 상기 플로우 라인(110)을 따라 이동된다.

또한, 상기 내부하우징(100)은 외주연에 형성되되, 폴로우 라인(110)의 상부와 하부에 해당되는 위치에 형성되는 단턱형상의 기밀홈(120)을 포함하여 구성되고, 상기 기밀홈(120)에는 도 6에 도시된 바와 같은, 실부재(130)가 결합된다.

또한, 상기 내부하우징(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140)을 포함하여 구성되고, 상기 기밀홈(120)은 유압라인(140)과 연통되는 충진홀(미표시)이 형성되며, 상기 유압라인(140)을 통해 상기 기밀홈(120)에 유압이 충진된다.

이때, 상기 유압라인(140)은 도 4에 도시된 바와 같이, 내부하우징(100)의 상부면까지 형성되어 있고, 상부하우징(300)의 내부에 형성된 유압라인(미표시)과 연통되며, 상부하우징(300)에 형성된 유압라인은 상부하우징(300)의 상부면까지 형성되어 외부에서 유압이 공급된다.

또한, 상기 유압라인(140)은 내부하우징(100)의 내부에 적어도 두개가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 원형태의 실부재(130)를 유압에 의해 외측방향으로 효율적으로 확장시키기 위함이다.

아울러, 상기 기밀홈(120)은 내부하우징(100)의 외주연에 형성되되, 플로우 라인(110)의 상부와 하부에 형성되는데, 달리 말하면, 내부하우징(100)과 외부하우징(200)이 밀접되는 내부하우징(100)의 외주연 상부와 하부에 형성되고, 상기 내부하우징(100)과 외부하우징(200)이 밀접되는 부위의 최상단과 최하단을 밀폐함으로써, 플로우 라인(110)의 기밀이 형성되는 것이다.

즉, 상기 기밀홈(120)은 상기와 같은 이유로 내부하우징(100)의 외주연 상부말단과 하부말단에 형성되기 때문에 외측면 뿐만 아니라 각각 상부와 하부가 개방되어 있고, 이에 따라 실부재(130)가 결합되면 상기 실부재(130)를 고정시키기 위해 상기 내부하우징(100)의 외주연 상부말단과 하부말단에 형성된 기밀홈(120) 각각의 상부와 하부에 고정링(미표시)이 결합된다.

상기와 연관하여, 본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 실부재(130)는

상기 내부하우징(100)의 기밀홈(120)에 설치되는 것으로서, 링형상으로 이루어지고, 탄성력을 가지는 합성수지재질로 이루어져 내부하우징(100)과 외부하우징(200) 사이의 기밀을 형성하는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 다이버터 밸브는 내부하우징의 기밀홈에 실이 설치되면 상기 실이 내부하우징의 직경보다 큰 직경을 가지게되고, 이에 따라 외부하우징이 내부하우징의 외측에 억지끼움방식으로 결합된 후 볼트, 나사 등을 이용하여 결합된다.

이에 따라 내부하우징의 외측에 외부하우징이 억지끼움될 때, 상기 실이 파손되거나, 기밀홈에서 이탈되는 문제가 발생하여, 조립의 어려움이 있고, 실이 파손된 경우 머드가 누출되는 문제가 발생하여 드릴링 작업을 효율적으로 수행하기 어려운 문제점이 있었다.

그러나 본 발명의 실부재(130)는 상기 내부하우징(100)의 기밀홈(120)에 설치되었을 때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기밀홈(120)의 직경보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 실부재(130)가 기밀홈(120)의 직경보다 작은 직경을 가짐에 따라 내부하우징(100)의 외측에 외부하우징(200)의 조립이 수월할 뿐만 아니라 외부하우징(200)의 조립시 실부재(130)의 파손 및 기밀홈(120)으로부터 이탈되는 문제점이 해결된다.

아울러, 본 발명의 실부재(130)는 내측면에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140)의 말단과 대응되는 유압홀(132)을 더 포함하여 구성되는데, 상기 유압홀(132)은 앞서 설명한 기밀홈(120)의 충진홀과 연통되어 유압이 충진되고, 충진된 유압에 의해 실부재(130)가 외측방향 즉, 외부하우징(200)방향으로 팽창되어 내부하우징(100)과 외부하우징(200) 사이의 기밀이 형성된다.

즉, 본 발명의 실부재(130)는 상기 유합홀(132)에 의해 외측방향으로 팽창됨으로써, 내부하우징(100)과 외부하우징(200) 사이 즉, 플로우 라인(110)의 기밀을 형성하게 되는 것이다.

이때, 상기 유압홈(132)은 상기 실부재(130)의 외측방향으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는데, 이는 달리 설명하면, 상기 유압홈(132)이 실부재(130)의 외측방향으로 갈수록 홈의 크기가 작아지는 즉, 윗변이 실부재(130)의 외측방향에 위치되는 사다리꼴 형태로 이루어지고, 이는 도 8에 도시된 바와 같이, 유압이 충진된 실부재(130)가 외측방향 뿐만 아니라 상부외측방향과 하부외측방향로 팽창됨으로써, 기밀성을 향상시킬 수 있는 효과를 실현케 한다.

아울러, 상기 실부재(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상부와 하부면 일측에 형성되는 압력홈(134)을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 압력홈(134)은 내부하우징(100)와 외부하우징(200) 사이의 틈새로 유입되는 머드 또는 공기가 유입됨으로써, 실부재(130)를 내부하우징(100)의 외측방향과 내측방향으로 팽창될 수 있도록 가압하게 된다.

종합하여 설명하면, 본 발명의 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조는 내부하우징(100)의 외주연에 실부재(130)를 설치하고, 상기 내부하우징(100)의 외측에 외부하우징(200)을 설치한 다음 상부하우징(300)을 설치하고 유압을 공급하면 유압이 실부재(130)의 유압홈(132)에 충진되어 내부하우징(100)과 외부하우징(200)의 사이의 기밀이 형성되어 플로우 라인(110)의 기밀이 유지된다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 다이버터 밸브 20 : 드릴링파이프
30 : 실링부재 40 : 피스톤
100 : 내부하우징 110 : 플로우 라인
120 : 기밀홈 130 : 실부재
132 : 유압홈 134 : 압력홈
140 : 유압라인 200 : 외부하우징
210 : 배출홀 300 : 상부하우징

Claims (5)

1. 시추시 유정으로부터 돌아오는 머드가 분출되지 않도록 방향을 전환시키는 다이버터 밸브(10)의 플로우 라인 실 구조에 있어서,
   상기 다이버터 밸브(10)는
   플로우 라인(110)이 측방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 내부하우징(100);과
   내부하우징(100)의 외측에 결합되되, 플로우 라인(110)과 대응되는 배출홀(210)이 형성되는 외부하우징(200);을 포함하여 구성되고,
   상기 내부하우징(100)은
   외주연에 형성되되, 플로우 라인(110)의 상부와 하부에 형성되는 기밀홈(120);과
   기밀홈(120)에 설치되는 실부재(130); 및
   내부에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140);을 포함하여 구성되고,
   상기 실부재(130)는
   상기 기밀홈(120)의 직경보다 작은 직경을 가지고,
   내측면에 형성되되, 기밀홈(120)의 내측면에 연결되는 유압라인(140)의 말단과 대응되는 유압홈(132);과
   상부면 일측과 하부면 일측 중 어느 하나 이상에 형성되는 압력홈(134);을 더 포함하여 구성되는 한편,
   상기 유압홈(132)은
   윗변이 실부재(130)의 외측방향에 위치되는 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 하는 다이버터 밸브용 플로우 라인 실 구조.
   
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