KR100998564B1 - 스위블 조인트 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화 천연 가스와 같은 극저온 액체의 수송 및 극저온 액체의 수송과 관련된 저온 기체의 회귀 라인에 구비되도록 고안된 스위블 조인트 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 극저온 액체의 통과를 위한 스위블 조인트 장치 및 저온 기체의 회귀를 위한 스위블 조인트 장치를 포함하는 유형으로서, 각 장치는 고정 도관부(12a, 29a)과 상기 고정 도관부에 대한 회전 도관부(12b, 29b) 및 상기 두 도관부 사이에 위치된 회전 가이드 수단(44)이 제공된 도관(12, 29)을 포함한다. 이 시스템은 회귀 가스의 통과를 위한 스위블 조인트 장치가 극저온 액체의 통과를 위한 스위블 조인트 장치에 통합되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 해양 스테이션용으로 유용하다.
스위블 조인트, LNG

Description

스위블 조인트 시스템{SWIVEL JOINT SYSTEM}
본 발명은 액화 천연 가스와 같은 극저온 액체의 수송 및 극저온 액체의 수송과 관련된 증기 형태의 저온 기체의 회귀 라인에 구비되도록 고안된 스위블 조인트 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 극저온 액체의 통과를 위한 스위블 조인트 장치 및 저온 기체의 회귀를 위한 스위블 조인트 장치를 포함하는 유형을 취하며, 상기 각 장치는 고정 도관부와 상기 고정 도관부에 대한 회전 도관부 및 상기 두 도관부 사이에 위치된 회전 가이드 수단이 제공된 도관을 포함한다.
이러한 유형의 시스템은 유럽 특허 제0188161호에 이미 공지되어 있다. 이러한 시스템에서 극저온 액체의 통과 및 기체의 회귀를 위한 두 스위블 조인트 장치는 독립된 장치의 형태로 실현되며, 기체의 회귀를 위해 마련된 도관은 극저온 액체의 통과를 위한 조인트 장치의 고정 도관부를 동심원적으로 둘러싸고 있고 두 동심원 도관 사이에는 단열층이 개재되어 있다.
이러한 스위블 조인트 구성 시스템은 복잡한 구조를 가지며 장소를 차지한다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 단점을 해결할 스위블 조인트 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스위블 조인트 구성 시스템은, 회귀 가스의 통과를 위한 스위블 조인트 장치가 극저온 액체의 통과를 위한 스위블 조인트 장치에 통합되어 있고 상기 두 장치 사이에 단독의 동일한 회전 가이드 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 목적, 본 발명의 특징, 세부사항 및 잇점은 본 발명의 실시 방식을 단지 예시하는 실시예로서 제공된 첨부 도면을 참조하여 이루어지는 아래의 상세한 설명에서 더 명백히 제시될 것이다.
도 1은 해양 스테이션의 칼럼내 윈도우를 통해 보이는 A로 표시된 본 발명에 따른 스위블 조인트 시스템이 구비된, 수송 선박 및 저장 장소간 액화 천연 가스의 수송을 위한 해양 스테이션을 단순화시킨 입면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 스위블 조인트 시스템(A)의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 스위블 조인트 시스템의 측면도이다.
도 4는 도 3의 화살표(IV)의 방향으로 도시한 것이다.
도 5는 도 2에 나타낸 세부(V)를 확대하여 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 적용예로서 정박중인 선박으로부터의 액화 천연 가스의 수송을 위한 해양 스테이션 및 해양 스테이션에서 떨어진 저장 스테이션에서의 본 발 명 스위블 조인트 시스템의 사용을 예시한다.
해양 스테이션은 해저에 세워진 칼럼(2)을 포함하며, 상기 칼럼의 헤드(3)는 칼럼의 축 주위를 회전할 수 있다. 상기 헤드는 당김줄(4)을 지니며, 상기 당김줄의 자유 말단에는 액화 천연 가스가 수송되는 가요관과 기체가 회귀되는 가요관이 현수되어 있고 다른 말단들은 수송 선박의 매니폴드에 연결될 수 있다. 도 1에는, 회전 헤드(3)와 연동되는, 대밧줄(10)의 중개에 의한 선박의 정박 고리(6)가 도시되어 있다. 도 1에는, 칼럼을 둘러싸는 원형 방현재(11)가 도시되어 있다. 칼럼(2)의 내부, 회전 헤드(3)의 높이에 본 발명에 따른 스위블 조인트 시스템(A)이 구비되어 있다. 본 조인트 시스템은 액화 천연 가스의 수송관(8) 및 가스의 회귀 도관(9)내에 구비되어 있다.
도 2를 참조하여 본 발명의 스위블 조인트 시스템(A)을 이하에서 보다 상세히 설명하기로 하겠다.
스위블 조인트 시스템(A)은 액화 천연 가스의 통과를 위한 중앙 도관(12)을 포함하며, 상기 도관은 해양 스테이션(1)의 칼럼(2)의 내부에 제공된 수송관에 상부 및 하부에서 연결되어 있다. 조인트 시스템의 관(8)으로의 연결은 특히 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 나사못(14)을 통해 상부 및 하부에서 이루어지며, 상기 관들과 조인트 시스템의 단부 플랜지(13a, 13b, 15a 및 15b) 사이에는 고리형 기밀 조인트(15)가 개재되어 있다.
중앙 도관(12)은 칼럼의 내부에 고정되게 설치된 하부 도관 구간(12a) 및 고정된 하부 도관 구간에 대하여 회전되도록 설치된 상부 도관 구간(12b)을 포함한다. 고정된 하부 도관 구간(12a) 및 회전하는 상부 도관 구간(12b)의 대향하는 두 말단면(각각 20 및 21) 사이에는 상기 두 구간(12a 및 12b)의 중요한 상대적인 회전 원운동을 가능하게 하는 적합화된 기밀 조인트(23)가 제공되어 있다. 중앙 도관(12)의 주위에는 상기 중앙 도관에 동심원적으로 기체의 회귀 도관-스페이스(25)가 제공되어 있으며, 상기 기체의 회귀 도관-스페이스는 내부는 중앙 도관(12)에 의하여, 외부는 격벽(29)에 의하여 방사상으로 경계가 이루어져 있다. 상기 격벽(29)은 두 플랜지 (13a 및 13b) 사이로 연장된다. 상부 및 하부에서 이렇게 형성된 기체의 회귀 도관-스페이스(25)는 유입구(27)의 측방향 연결의 접속관에 의하여 기체의 회귀 도관-스페이스(25)로 유입되고 유출구(26)의 측방향 연결의 접속관에 의하여 상기 기체의 회귀 도관-스페이스로부터 유출되는 기체의 회귀 도관을 구성한다.
기체의 회귀 도관-스페이스(25)에 의하여 형성된 기체의 회귀 도관은, 중앙 도관(12)의 고정된 하부 도관 구간(12a)을 동심원적으로 둘러싸면서 상기 하부 도관 구간과 연동되는 하측 부분(25a), 및 중앙 도관(12)의 회전하는 상부 도관 구간(12b)을 동심원적으로 둘러싸면서 상기 상부 도관 구간과 연동되는 상측 부분(25b)를 포함한다. 따라서, 상측 부분(25b)은 기체의 회귀 도관-스페이스(25)의 하측 부분(25a)에 대하여 회전한다. 상기 두 부분(25a 및 25b) 사이에는, 격벽(29)내의 대향 말단면(34 및 35) 사이에 기밀 조인트(37)가 제공되는데, 이에 대하여는 더 상세히 후술하기로 하겠다.
액화 천연 가스의 통과를 위한 중앙 도관(12) 및 기체의 회귀 도관-스페이스(25)에 속하는 두 기밀 조인트(23 및 37)는 평행하지만 축상으로 변위를 이루는 평면들 상에 존재한다. 기체의 회귀 도관-스페이스(25)를 형성하면서 중앙 도관(12) 및 이를 둘러싸는 격벽(29)에 의해 형성된 조합체는 상측(13b) 및 하측(13a)의 두 플랜지 사이에서 동축을 이루며 연장되는 외부 자켓(39)으로 둘러싸이고, 두 부분, 즉 하측 자켓부(39a) 및 상측 자켓부(39b)로 나뉘어진다. 플랜지 형태인, 외부 자켓(39)의 대향 자유 말단(41, 42)은, 예컨대 기체의 회귀 도관-스페이스(25)의 기밀 조인트(37)에 의하여 예컨대 평면(P2)에 위치된 회전 베어링(44)과 같은, 롤러가 구비된 배향 칼럼의 형태인 회전 가이드 장치를 가진다. 조인트 시스템(A)의 두 부분의 기계적 가이드 장치를 형성하는 회전 베어링은 예컨대 롤러 또는 볼에 적합화된 공지된 모든 종류의 것일 수 있다. 이러한 회전 기관은 고정된 하측 자켓부(39a) 부분의 플랜지(41) 형태의 말단에 나사못(46)에 의하여 고정된 베어링(45) 부분 및 회전하는 상측 자켓부(39b) 부분의 자유 말단(42)에 나사못(49)에 의하여 고정된 부분(48) 사이에 위치되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하측 및 상측 자켓부(39a 및 39b)는 조인트 시스템의 하부 및 상부 플랜지로부터 각각 격벽 부분(29a 및 29b)으로 이격된 평면(P2)까지 연장된다. 이렇게, 고리형 스페이스(50)는 격벽(29) 및 외부 자켓(39) 사이로 경계가 결정되고, 이것은 조인트의 고정 베어링에 존재하는가 또는 회전 베어링에 존재하는가에 따라 하측 부분(50a) 및 상측 부분(50b)을 포함한다. 각각의 스페이스 부분(50a 및 50b)은 예컨대 열적으로 절연된 소재 및 블록으로 채워지며, 두 블록의 대향하는 두 면은 고정 부분을 기준으로 하는 조인트의 가동 부분의 원운동 동안 차례로 슬라이딩되도록 적합화된다. 접촉면들은 단계적 프로파일을 나타낸다.
도면들에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 스위블 조인트 시스템을 구비한 독특한 회전 베어링은 외측 둘레부에 위치하므로 극저온이 아닌 상온에 근접한 온 도에서 작동할 수 있다.
기밀 조인트(23, 37)는 큰 방사 운동 및 축 운동을 흡수할 수 있도록 형성되며 도 5에 도시된 방식으로 실현될 수 있다. 예시로 나타낸 상기 조인트는 예컨대 테플론과 같은 적합한 소재로 된 두 개의 링(54, 55)을 포함하며, 이들 링은 각각 중앙 도관(12)의 일부 구간의 전면(21)에 마련된 홈(57, 58)에 수용된다. 홈(57, 58)은 동심원이다. 각 기밀 링(54, 55)은 중앙 도관(12)의 일부 구간의 전면(20)에 대향하는 면에 돌기 부분(60)을 나타내며 상기 돌기 부분의 전면은 링의 후면(65) 및 기밀 링을 수용하는 홈(57, 58)의 바닥(67) 사이에 개재되는 스프링(63)의 효과로 면(30)에 대하여 단단히 고정된다.
도 2를 참조하면, 가스 회귀 도관의 유입구 및 유출구(27, 26)를 연결하는 원통형 접속관은 외부 자켓(39) 내에 마련된 원형 개구(69)를 관통하고 있는 것이 확인된다.
실시예로서, 본 발명에 따른 스위블 조인트 구조는 AISI 316 L 유형의 녹슬지 않는 강철로 이루어지며 수직 또는 수평 회전축에 따라 배치될 수 있다.
도시 및 설명된 바와 같은 조인트의 본질적인 특징, 즉 액화 천연 가스 및 회귀 증기가 통과되는 라인을 위한 단독의 회전 가이드 장치, 및 중앙 도관(12)의 격벽이 기체의 회귀 도관-스페이스(25)의 방사상 내벽을 구성하는 방식으로 극저온 액체가 통과되는 중앙 도관 및 증기가 회귀되는 도관의 고정 부분 및 회전 부분이 각각 동축으로 배치되는 콤팩트 통합 구조가 견지되는 한 상기 조인트에 대하여 다양한 변형이 적용될 수 있음은 명백하다.
따라서, 본 발명에 따른 스위블 조인트 시스템은 신뢰할만한 내후성을 가지며 도관류의 응력에 저항할 수 있는 "고온" 메카니즘 및 따라서 "표준"의 단일 메카니즘을 지니는 특유의 동질 모듈 형태로 통합 제작이 가능한 동축 조인트 장치의 공용 격벽을 잇점으로 한다. 공통 격벽으로 인하여 액화 천연 가스 및 증기 기체 사이에 열적 절연체를 배치하지 않을 수 있으며 순환 기체도 순환 수증기도 필요 없다.

Claims (8)

  1. 액화 천연가스와 같이, 극저온 액체의 수송 및 극저온 액체의 수송과 관련된 저온 기체의 회귀를 위하여 일렬로 마운팅되도록 구성된 스위블 조인트 시스템에 있어서,
    극저온 액체 통과용 스위블 조인트 장치 및 저온 기체 회귀용 스위블 조인트 장치를 포함하고,
    상기 각 장치는,
    고정된 하부 도관 구간 및 고정된 하부 도관 구간에 대해 회전하는 상부 도관 구관을 구비한 중앙 도관; 및
    상기 두 개의 도관 구관들 사이에 위치한 회전 가이드 수단;을 포함하며,
    상기 저온 기체 회귀용 스위블 조인트 장치가 극저온 액체 통과용 스위블 조인트 장치에 통합되어 있고, 상기 두 개의 장치를 위하여 회전 베어링(44)과 같은 단일의 동일한 회전 가이드 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    두 개의 단부 플랜지(13a,13b) 사이에서, 극저온 액체 통과를 위한 중앙 도관(12);과, 중앙 도관(12) 및 중앙 도관과 동축(coaxial)인 외부 자켓(39)을 동축 상에서 둘러싸는 기체의 회귀 도관-스페이스(25);를 구비하고,
    중앙 도관(12), 기체의 회귀 도관-스페이스(25), 그리고 외부 자켓(39)이 두 개의 축방향으로 정렬된 섹션의 형태로 되어, 서로에 대하여 회전하며,
    회전 베어링(44)은 상기 자켓의 두 개의 부분의 대향하고 있는 두 개의 면 사이에 위치하고, 실(23,37)이 중앙 도관 및 고리형 도관의 두 개의 섹션의 대향하고 있는 면들 사이에 위치하며, 회전 베어링 및 실(seal)은 적어도 평행한 평면들(P1,P2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기체의 회귀 도관-스페이스(25)와 외부 자켓(39) 사이에서 경계가 정해지는 고리형 스페이스(50)가 두 개의 블록(52a,52b)의 형태로 구성되는 열 절연 소재로 채워지고,
    상기 블록 각각은 상기 조인트의 두 개의 고정 및 회전부 중 하나에 배치되어서, 상기 두 개의 블록(52a,52b)은 서로에 대하여 회전 운동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기체의 회귀 도관-스페이스(25)의 반경방향 내벽은 상기 극저온 액체의 통과용 중앙 도관(12)의 격벽에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    하나(23)는 상기 중앙 도관(12)에 배치되고, 다른 하나(37)는 상기 기체의 회귀 도관-스페이스(25)의 경계를 정하는 격벽(29)에 배치되는, 두 개의 실(23,37)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실(23, 37)은, 테플론과 같은 기밀 소재로 되어 있고, 상기 도관의 대응하는 부분들의 대향면 중 하나에 동심을 이루면서 위치하여 스프링의 영향으로 다른 면에 대하여 압착되는 두 개의 링(ring)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위블 조인트 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 동축의 중앙 도관(12)과 기체의 회귀 도관-스페이스(25)는 공용의 격벽을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 삭제
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