KR101422222B1 - 패시브 블로아웃 방지장치 - Google Patents

Abstract

패시브 블로아웃 방지장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 패시브 블로아웃 방지장치는 시추공의 기저파이프로부터 인출되어 원유의 이동 경로를 제공하는 인출라인과, 상기 인출라인의 원유의 압력에 대응하여 피동적(passive)으로 상기 시추공의 기저파이프에 설치된 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키는 작동력을 유발시키는 피동장치를 포함하는 패시브 블로아웃 방지장치를 포함한다.

Description

패시브 블로아웃 방지장치{PASSIVE BLOWOUT PREVENTION APPARATUS}

본 발명은 패시브 블로아웃 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 블로아웃(blowout)은 해저 시추 작업에서 시추공(drilling well) 내로 제어되지 않은 지질층 유체(formation fluid)의 유동 또는 폭발이 발생되는 것을 의미할 수 있다.

블로아웃은 위험하고 비용이 많이 들며, 수명 단축, 오염, 시추 설비에 대한 손상, 및 유정(well) 생산의 손실을 유발할 수 있다.

이러한 블로아웃을 방지하기 위해서 발명의 배경이 될 수 있는 블로아웃 방지(blow out prevention, BOP) 설비가 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 추가적 블로아웃 방지 제어 대리 기능성을 제공하기 위한 시스템 및 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 및 유압을 이용하여 bop스택(1)의 파이프 램(pipe ram) 및 환상의 밀봉부(annular seal)을 동작시키고, 동작 제어를 위한 중재 패널(2, 3)을 구비하며, 중재 패널(3) 근처의 스페어 기능부(4)에 연결되는 원격 작동 차량(5)(remotely operated vehicle, ROV)을 포함하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 일반적인 블로아웃 방지장치는 시추장비에서 전기적 또는 유압형태의 신호를 중재 패널(2)로 받아 작동하기 때문에, 극한환경에서 시추장비와 해저면의 블로아웃 방지장치의 중재 패널(2) 간의 연결이 손상되었을 경우 해저면에서 원유가 유출되는 사고가 발생하여도 이를 막을 수 없다.

또한, 종래 기술의 추가적 블로아웃 방지 제어 대리 기능성을 제공하기 위한 시스템 및 방법은 심해의 극한상황 현지에서 원격 작동 차량(5)과 부가적인 중재 패널(3)의 연결이 쉽지 않고, 원격 작동 차량(5)이 심해의 해저면까지 접근할 수 없고, 중재 패널(3)의 전자 회로가 파손 또는 작동 불량 상태인 경우 역시 블로아웃을 방지할 수 없다.

이에 따라, 중재 패널(3) 등과 같은 전자적 장치의 작동 불량 상태에서도 블로아웃을 방지할 수 있는 장치가 시급히 요구되고 있다.

공개특허 제10-2010-0113056호

본 발명의 실시예는 전자적 장치 수단을 사용하지 않고 해저 시추 작업에서 시추공의 원유 유출에 대응하게 피동적(passive)으로 블로아웃을 방지할 수 있는 패시브 블로아웃 방지장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시추공의 기저파이프로부터 인출되어 원유의 이동 경로를 제공하는 인출라인과, 상기 인출라인의 원유의 압력에 대응하여 피동적(passive)으로 상기 시추공의 기저파이프에 설치된 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키는 작동력을 유발시키는 피동장치를 포함하는 패시브 블로아웃 방지장치를 포함하는 패시브 블로아웃 방지장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 피동장치는, 상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 병렬라인 상에서 이동하는 작동유체의 유동을 단속함으로써 상기 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시킬 수 있다.

또한, 상기 피동장치는, 상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승 상태에 대응하여 작동유체의 유동을 제어하는 스위치박스와, 상기 작동유체가 저장되어 있는 작동유체 저장탱크와, 상기 작동유체 저장탱크로부터 나온 상기 작동유체의 이동 경로가 되는 병렬라인과, 상기 병렬라인에 설치되고 작동유체의 유동을 단속하는 하나 이상의 액티베이션밸브와, 상기 병렬라인에 연결된 연결라인을 통해 상기 작동유체를 공급받아 상기 기저파이프에 설치된 밀봉부의 게이트 밸브 폐쇄용 파이프 램을 작동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 작동유체 저장탱크는, 상기 압축성 유체를 충진하고 있는 고무 풍선 재질의 내부 용기와, 상기 내부 용기를 내장한 상태에서 상기 내부 용기의 외측에 비압축성 유체를 충진하고 있는 외부 압력 용기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스위치박스는, 상기 인출라인을 통해 상기 원유의 압력을 전달 받는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 상기 원유의 압력에 의해 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되어 피스톤 이동 방향으로 돌출된 랙바와, 상기 랙바의 일측면에 배열된 상부랙기어와, 상기 랙바의 타측면에서 상기 상부랙기어의 위치보다 상대적으로 전방 위치에 배열된 하부랙기어와, 상기 피스톤을 지지하도록 상기 실린더의 내부에 설치된 지지스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스위치박스는, 상기 랙바가 돌출되어 나오는 상기 실린더의 전방 위치에 랙바 입구를 형성하고 있는 기어하우징과, 상기 랙바의 상부랙기어와 치합될 수 있도록 상기 기어하우징의 내측 상부에 설치되고, 제 1 액티베이션밸브 개방용 밸브봉과 연결된 상부피니언과, 상기 랙바의 하부랙기어의 아래쪽을 기준으로 상기 기어하우징의 내측 하부에 배치된 접촉레버와, 상기 접촉레버를 상기 스프링힌지로 회전 가능하게 지지하는 스프링힌지서포트를 구비한 피동랙과, 상기 피동랙 저면의 피동랙기어에 치합되어 있고, 제 2 액티베이션밸브 개방용 밸브봉과 연결된 하부피니언을 포함할 수 있다.

또한, 상기 접촉레버는 영문 V자 형상으로 좌측 단부와 우측 단부를 가질 수 있다.

또한, 상기 스위치박스는, 상기 피동랙의 상기 피동랙기어의 끝단 주변에 배치되어 탄성지지력 범위 내에서 상기 피동랙의 이동을 임시 구속하기 위한 스프링힌지 스톱퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 피동장치는 상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 발생되는 힘이 제 1 이동부의 임시 고정에 의해 축적되며, 상기 축적된 힘이 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 제 1 이동부의 고정이 해제되어 이동함으로써 상기 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시킬 수 있다.

또한, 상기 인출라인으로부터 유입된 상기 원유의 압력이 리액터 스프링의 탄성반발력으로 변환 및 축적되도록, 상기 리액터 스프링의 일측 끝단에 연결된 제 1 이동부를 임시 고정 및 해제하는 관절형 랫치와, 상기 제 1 이동부에 연결된 상기 리액터 스프링을 상기 원유의 압력으로 압축시켜 탄성반발력을 축적하는 리액터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관절형 랫치는, 상기 리액터의 리액터 케이싱의 외표면에 복수개로 마련된 스프링힌지서포트와, 상기 스프링힌지서포트에 각각 회전 가능하게 결합된 복수개의 랫치바와, 상기 랫치바의 외측 끝단에 각각 형성되고, 경사면과 걸림턱을 갖는 웨지부(wedge)와, 상기 웨지부의 반대쪽에 해당하는 상기 랫치바의 내측 끝단을 상호 연결하는 관절부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 리액터는, 상기 관절형 랫치를 외부에 배치하고 있는 리액터 케이싱과, 상기 리액터 케이싱의 내부에 삽입된 리액터 스프링과, 상기 리액터 스프링의 일측 끝단에 연결되고, 상기 관절형 랫치의 걸림턱에 임시로 고정되고, 해제시 기저파이프에 설치된 밀봉부의 파이프 램을 밀어 작동시키도록 상기 리액터 케이싱의 유압작동유를 가압하는 제 1 이동부와, 상기 리액터 스프링의 타측 끝단에 연결되고, 상기 원유의 압력을 전달받아 상기 리액터 케이싱의 내부를 따라 슬라이딩할 수 있게 결합된 제 2 이동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 이동부는, 상기 관절형 랫치의 상기 걸림턱을 안착시킬 수 있도록 단차를 갖고 있고, 상기 리액터 케이싱 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링으로 밀봉되어 있는 플런저 구조를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 이동부는, 상기 리액터 케이싱 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링으로 밀봉되어 있는 피스톤 구조를 포함할 수 있다.

또한, 상기 리액터 케이싱에는, 상기 제 1 이동부가 결합된 곳에 유압작동유를 충진하고 있는 작동유 챔버가 형성되어 있고, 상기 제 2 이동부가 결합된 곳에 원유의 압력을 전달 받을 수 있도록 원유 챔버가 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 관절부는, 연결스프링 및 스프링하우징을 갖는 제 1 관절부, 또는 힌지핀 및 장공을 갖는 제 2 관절부로 이루어질 수 있다.

본 실시예는 시추공의 원유 유출시, 폭발 위험이 있을 정도의 수준 이상으로 유정 내의 압력이 상승될 때, 압력 상승에 대응하여 밀봉부의 게이트 밸브를 전자적 장치 수단을 사용하지 않고 기계적 또는 피동적(passive)으로 폐쇄시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 게이트 밸브에 연결된 파이프 램을 작동시킬 때, 유정 내의 완만한 압력 상승 상태 또는 급격한 압력 상승 상태에 각각 대응하여 작동유체 저장탱크에 축적된 유체압을 액추에이터에 제공함으로써, 액추에이터의 작동암이 밀봉부의 파이프 램을 작동시키는 작동력을 발생시킴으로써, 결국 파이프 램이 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키도록 할 수 있다.

또한, 다른 본발명의 실시예는 게이트 밸브에 연결된 파이프 램을 작동시킬 때, 유정 내의 압력을 리액터 스프링에 축적하고, 이렇게 축적된 리액터 스프링의 탄성반발력을 작동력으로 사용하여 역시 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시킴에 따라 블로아웃을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 추가적 블로아웃 방지 제어 대리 기능성을 제공하기 위한 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 패시브 블로아웃 방지장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 피동장치에 적용되는 것으로서, 제 1 실시예에 따른 제 1 피동장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 피동장치의 세부 구성 및 결합 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 도 3에 도시된 제 1 피동장치의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 제 2 피동장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 도 10에 도시된 제 2 피동장치의 세부 구성 및 결합 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 12 내지 도 14는 도 11에 도시된 제 2 피동장치의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 15는 도 11에 도시된 제 2 피동장치에서 적용될 수 있는 제 2 관절부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 패시브 블로아웃 방지장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예는 폭발 위험이 있을 정도의 수준 이상의 상승된 압력을 이용하기 위하여, 시추공의 기저파이프(101)로부터 인출되어 원유의 이동 경로를 제공하는 인출라인(102)과, 인출라인(102)의 원유의 압력에 의해 피동적(passive)으로 작동하여, 시추공의 기저파이프(101)에 설치된 밀봉부(103)의 게이트 밸브(104)를 폐쇄시키는 피동장치(P)를 제공할 수 있다.

피동장치(P)는 제 1 실시예를 통해 상세히 설명할 바와 같이, 인출라인(102)으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 도 3을 통해 상세히 설명할 병렬라인(150) 상에서 이동하는 작동유체의 유동을 단속함으로써 밀봉부(103)의 게이트 밸브(104)를 폐쇄시키는 역할을 담당할 수 있다.

즉, 피동장치(P)는 게이트 밸브(104)를 폐쇄시키도록, 게이트 밸브(104)에 연결된 파이프 램(105)에 작동력(F)을 제공하는 역할을 담당할 수 있다.

본 실시예는 기존의 스택에 설치된 밀봉부(90, 91, 92)와 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 밀봉부(103)는 기존의 밀봉부(90)와 시추공의 기저파이프(101)의 사이에 직렬로 설치되어 있을 수 있다.

본 실시예의 밀봉부(103)는 기존의 밀봉부(90, 91, 92)와 동일하게 게이트 밸브(104) 및 파이프 램(105)으로 이루어져 있을 수 있고, 이에 대한 설명은 생략될 수 있다.

다만, 본 실시예는 전자적 장치 수단을 사용하지 않고도 폭발의 위험이 있는 일정 수준 이상의 압력이 작용하는 것에 대응하여, 즉 피동적으로 파이프 램(105)을 밀어 이동시킴에 따라, 밀봉부(103)의 파이프 램(105)에 연결된 게이트 밸브(104)를 폐쇄시켜서, 결과적으로 시추공의 원유 유출을 방지하게 된다.

아울러, 피동장치(P)는 제 2 실시예를 통해 상세히 설명할 바와 같이, 인출라인(102)으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 발생되는 힘이 제 1 이동부의 임시 고정에 의해 축적되며, 상기 축적된 힘이 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 제 1 이동부의 고정이 해제되어 이동함으로써 밀봉부(103)의 게이트 밸브(104)를 폐쇄시키는 역할을 담당할 수 있다.

이하, 아래에서는 피동장치(P)에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

제 1 실시예

도 3은 도 2에 도시된 피동장치에 적용되는 것으로서, 제 1 실시예에 따른 제 1 피동장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 제 1 실시예는 시추공의 기저파이프(101)의 인출라인(102)으로부터 원유의 압력을 전달 받아 작동력(F)를 발생시키는 제 1 피동장치(100)를 제공할 수 있다.

제 1 피동장치(100)는 스위치박스(110), 작동유체 저장탱크(130), 병렬라인(150), 제 1 액티베이션밸브(170), 제 2 액티베이션밸브(171), 연결라인(180), 액추에이터(190)를 포함할 수 있다.

스위치박스(110)는 인출라인(102)으로부터 유입된 원유의 완만한 압력 상승 상태 또는 급격한 압력 상승 상태에 각각 대응하여 작동유체의 유동을 제어하는 역할을 담당할 수 있다.

예컨대, 유동을 제어한다는 의미는 스위치박스(110)가 제 1 액티베이션밸브(170) 또는 제 2 액티베이션밸브(171)의 밸브 폐쇄 상태를 밸브 개방 상태로 스위칭 동작을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.

작동유체 저장탱크(130)는 작동력을 발생을 위한 작동유체를 축적 및 저장하고 있는 역할을 담당할 수 있다.

여기서, 작동유체는 질소 등의 압축성 유체(131)와, 하이드로릭 오일 등의 비압축성 유체(133)를 통칭할 수 있다.

이런 작동유체를 저장하기 위하여, 작동유체 저장탱크(130)는 압축성 유체(131)를 충진하고 있는 고무 풍선 재질의 내부 용기(132)와, 내부 용기(132)를 내장한 상태에서 내부 용기(132)의 외측에 비압축성 유체(133)를 충진하고 있는 외부 압력 용기(134)를 포함할 수 있다.

내부 용기(132)는 밀봉되어 있어서, 압축성 유체(131)가 충진된 상태를 유지할 수 있다.

내부 용기(132)는 외부 압력 용기(134)의 출구 쪽에서 급격한 압력 변화가 발생될 경우, 외부 압력 용기(134)의 출구쪽으로 빨려 들어가면서 고무 풍선 재질의 내부 용기(132)의 막이 터지면서, 내부 용기(132)에 축적된 에너지를 방출시키는 역할을 담당할 수 있다.

외부 압력 용기(134)는 심해의 수압과 내부 용기(132)에 축적된 에너지의 방출 당시의 압력을 견딜 수 있도록 금속 합금 재질로 제작되어 있을 수 있다.

병렬라인(150)은 작동유체 저장탱크(130)로부터 나온 작동유체의 이동 경로가 될 수 있다.

병렬라인(150)은 외부 압력 용기(134)의 출구에 연결된 초입부(151)와, 초입부(151)로부터 분지된 복수개(예: 2개)의 밸브설치부(152, 153)와, 각 밸브설치부(152, 153)의 종단이 하나로 관통하게 연결된 배출부(154)를 포함할 수 있다.

제 1 액티베이션밸브(170)는 병렬라인(150)의 일측 밸브설치부(152)를 따라 유동하는 작동유체의 유동을 단속하는 역할을 담당할 수 있다.

제 2 액티베이션밸브(171)도 병렬라인(150)의 타측 밸브설치부(153)를 따라 유동하는 작동유체의 유동을 단속하는 역할을 담당할 수 있다.

즉, 제 1, 제 2 액티베이션밸브(170, 171)는 평상시 밸브폐쇄를 유지하다가, 스위치박스(110)에 의해 밸브개방으로 절환되는 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

더욱 상세하게, 제 1 액티베이션밸브(170)는 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 원유의 완만한 압력 상승 상태에 따른 스위치박스(110)의 제 1 스위칭 동작에 따라서, 일측 밸브설치부(152)를 통해 작동유체가 유동하게 하고, 제 2 액티베이션밸브(171)는 역시 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 원유의 급격한 압력 상승 상태에 따른 스위치박스(110)의 제 2 스위칭 동작에 따라서, 타측 밸브설치부(153)를 통해 작동유체가 유동하게 할 수 있다.

연결라인(180)은 병렬라인(150)으로부터 작동유체를 전달 받아 액추에이터(190)로 공급하는 역할을 담당하도록, 병렬라인(150)과 액추에이터(190) 사이에 관통하게 배관되어 있을 수 있다.

액추에이터(190)는 작동유체를 전달받아 액추에이터(190)의 작동암을 전진시킴에 따라, 파이프 램(105)을 작동시키는 역할을 담당할 수 있다.

즉, 액추에이터(190)의 작동암이 전진할 경우, 작동암에 접촉된 밀봉부(103)의 파이프 램(105)을 작동시키고, 이렇게 작동된 파이프 램(105)이 게이트 밸브를 움직여 밀봉부(103)를 폐쇄시킴으로써, 결과적으로 시추공의 원유 유출을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 제 1 피동장치(100)의 세부 구성에 해당하는 스위치박스(110)에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 도 3에 도시된 제 1 피동장치(100)의 세부 구성 및 결합 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 4를 참조하면, 스위치박스(110)는 인출라인(102)을 통해 원유의 압력을 전달 받는 실린더(111)와, 실린더(111)의 내부에서 원유의 압력에 의해 이동하는 피스톤(112)과, 피스톤(112)에 연결되어 피스톤 이동 방향으로 돌출된 랙바(113)와, 랙바(113)의 일측면(예: 상면)에 배열된 상부랙기어(114)와, 랙바(113)의 타측면(예: 저면)에서 상기 상부랙기어(114)의 위치보다 상대적으로 전방 위치에 배열된 하부랙기어(115)를 포함할 수 있다.

피스톤(112)은 실린더(111)의 내부에서 슬라이딩 작동시 기밀 유지를 위해 오링(112a)(o-ring)을 구비하고 있을 수 있다.

또한, 스위치박스(110)는 원유의 압력이 작용되는 곳의 반대쪽을 기준으로 상기 피스톤(112)을 지지하도록 상기 실린더(111)의 내부에 설치된 하나 이상의 지지스프링(116)을 포함할 수 있다.

복수개의 지지스프링(116)은 폭발 위험이 있을 정도의 원유 압력에서는 압축되지 않고, 폭발 위험이 있을 정도의 수준 이상으로의 원유 압력에 의해 압축되는 탄성계수를 가지고 있을 수 있다.

즉, 평상시 피스톤(112)을 중심으로 지지스프링(116)의 탄성반발력과 원유 압력이 힘의 균형을 이루고 있을 수 있고, 폭발 위험이 있을 정도의 수준 이상으로의 원유 압력이 완만하게 또는 급격하게 작용할 때, 힘의 균형에 변화가 발생될 수 있다.

또한, 스위치박스(110)는 랙바(113)가 돌출되어 나오는 실린더(111)의 전방 위치에 랙바 입구(117)를 형성한 기어하우징(118)을 포함할 수 있다.

또한, 스위치박스(110)는 도시되어 있지는 않지만, 기어하우징(118) 및 실린더(111)를 탑재할 수 있는 지지기반이 되는 고정구조물을 더 구비하고 있을 수 있다.

스위치박스(110)는 랙바(113)의 상부랙기어(114)와 치합될 수 있도록 기어하우징(118)의 내측 상부에 설치되고, 제 1 액티베이션밸브 개방용 밸브봉(172)과 연결된 상부피니언(119)과, 랙바(113)의 하부랙기어(115)의 아래쪽을 기준으로 스프링힌지(121)의 관성력을 이용하여 하부랙기어(115)에 결속 또는 비결속될 수 있도록 기어하우징(118)의 내측 하부에 배치된 접촉레버(120)를 포함할 수 있다.

여기서, 상부피니언(119)이 회전할 경우, 제 1 액티베이션밸브 개방용 밸브봉(172)이 회전하여 제 1 액티베이션밸브(170)가 개방될 수 있다.

스위치박스(110)는 접촉레버(120)를 스프링힌지(121)로 회전 가능하게 지지하는 스프링힌지서포트(122a)를 구비한 피동랙(122)과, 피동랙(122) 저면의 피동랙기어(123)에 치합되어 있고, 제 2 액티베이션밸브 개방용 밸브봉(173)과 연결된 하부피니언(124)을 포함할 수 있다.

여기서, 접촉레버(120)는 영문 V자 형상으로 좌측 단부와 우측 단부를 가질 수 있다.

또한, 스프링힌지서포트(122a)는 스프링힌지서포트(122a)의 U자형 상단의 내측 공간에 접촉레버(120)가 배치되고, 이때, 접촉레버(120)의 중간부의 힌지핀 양단부가 헬리컬 또는 시계테옆 형식의 스프링의 중앙부에 결합되고, 각 스프링의 양단부가 각각 스프링힌지서포트(122a)의 U자형 상단에 결합되게 함으로써, 회전 속도에 대응하여 관성력을 서로 다르게 작용시키면서 접촉레버(120)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 담당하고 있다.

이때, 접촉레버(120)는 영문 V자 형상에서 좌측 단부(120a) 끝단의 높이(h1)가 우측 단부(120b) 끝단의 높이(h2) 보다 높은 위치에 있도록, 좌향쪽으로 경사지게 접촉레버(120)의 설치 각도를 조정하여 스프링힌지(121)와 결합되어 있을 수 있다.

여기서, 접촉레버(120)의 중간을 기준으로 좌측 단부(120a)와 우측 단부(120b)의 길이는 동일하게 형성되어 있다.

따라서, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단은 랙바(113)의 하부랙기어(115)가 이동하여 올 때 하부랙기어(115)와 항상 접촉할 수 있는 위치에 있다.

이런 접촉에 의해서, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단이 하향으로 회전함과 동시에 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단이 상향으로 회전할 수 있게 되어 있다.

더욱 상세하게, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단이 랙바(113)의 하부랙기어(115)와 상대적으로 저속으로 접촉할 경우, 스프링힌지(121)에 의해 상대적으로 작은 관성력이 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단에 작용할 수 있다.

이 경우, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 원래의 위치에서 랙바(113)의 하부랙기어(115)에 결속되지 않는 비결속 위치까지만 회전 이동 후 정지될 수 있다.

반면, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단이 랙바(113)의 하부랙기어(115)와 상대적으로 고속으로 접촉할 경우, 스프링힌지(121)에 의해 상대적으로 큰 관성력이 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단에 작용할 수 있다.

이 경우, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 원래 위치에서 랙바(113)의 하부랙기어(115)에 결속되는 결속 위치(점선 참조)까지 회전 이동 후 정지될 수 있다.

또한, 피동랙(122)에는 접촉레버(120)의 우측 단부(120b)의 회전을 상기 결속 위치까지 제한하는 정지턱(122b)이 더 마련되어 있을 수 있다.

이에 따라, 스프링힌지(121)에 결합된 접촉레버(120)는 랙바(113)의 하부랙기어(115)가 상대적으로 급격하게 움직일 때만 하부랙기어(115)의 이빨 사이에 결속되고, 그 결과, 랙바(113)의 하부랙기어(115)과 피동랙(122)을 연동시키는 역할을 담당할 수 있다.

한편, 하부피니언(124)이 회전할 경우, 제 2 액티베이션밸브용 밸브봉(173)이 회전하여 제 2 액티베이션밸브가 개방될 수 있다.

또한, 스위치박스(110)는 기어하우징(118)의 내부에 설치되는 것으로서, 상부피니언(119), 하부피니언(124)을 회전 가능하게 결합시키기 위한 피니언 장착부(미 도시)와, 피동랙(122)을 수평이동시키기 위한 기어하우징(118)의 내측면에 마련된 랙가이드(미 도시)와, 피동랙(122)의 피동랙기어(123)의 끝단 주변에 배치되어 탄성지지력 범위 내에서 피동랙(122)의 이동을 임시 구속하기 위한 스프링힌지 스톱퍼(125)를 더 포함할 수 있다.

이런 스프링힌지 스톱퍼(125)는 평상시 피동랙(122)이 이동하지 않게 정지턱 역할을 담당할 수 있다.

이후, 스프링힌지 스톱퍼(125)의 탄성지지력 범위를 초과할 정도로 피동랙(122)이 움직일 경우, 스프링힌지 부위가 구부러져 스프링힌지 스톱퍼(125)가 경사지게 될 수 있고, 피동랙(122)의 피동랙기어(123)가 경사진 스프링힌지 스톱퍼(125)를 스쳐 지나갈 수 있게 할 수 있다.

이하에서는, 스위치박스(110)를 포함한 제 1 피동장치를 기준으로 제 1 실시예에 따른 패시브 블로아웃 방지장치의 작동 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 5 내지 도 9는 도 3에 도시된 제 1 피동장치의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

여기서, 도 5와 도 6은 원유의 완만한 압력 상승 상태에 따른 스위치박스(110)의 제 1 스위칭 동작을 나타내고 있고, 도 7 내지 도 9는 원유의 급격한 압력 상승 상태에 따른 스위치박스(110)의 제 2 스위칭 동작을 나타내고 있다.

먼저, 스위치박스(110)의 제 1 스위칭 동작에 대해서 설명한다.

도 5를 참조하면, 원유의 압력(N)이 완만하게 상승하여 앞서 설명한 바와 같은 인출라인을 통해 실린더(111)의 내부로 전달될 수 있다.

원유의 압력(N)은 폭발 위험이 있을 정도로서 복수개의 지지스프링(116)을 압축시키게 된다.

이런 경우, 원유의 압력(N)에 의해 실린더(111)의 내부의 피스톤(112) 및 랙바(113)가 상대적으로 저속으로 이동할 수 있다.

이에 따라, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단이 랙바(113)의 하부랙기어(115)와 상대적으로 저속으로 접촉하면서 하향으로 회전함과 동시에 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단도 상향으로 회전할 수 있다.

이때, 스프링힌지(121)에 의해 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단에 관성력이 상대적으로 작게 작용함으로써, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 급격하게 움직이지 않는다.

즉, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 원래의 위치(점선 참조)에서 랙바(113)의 하부랙기어(115)에 결속되지 않는 비결속 위치까지만 회전 이동 후 정지되고, 결과적으로 하부랙기어(115)와 적정 유격(c)를 유지할 수 있게 된다.

피스톤(112) 및 랙바(113)는 접촉레버(120)와 결속되지 않은 상태로 이동을 계속 유지하고, 도 6과 같이, 지지스프링(116)이 최대로 압축된 상태에서 정지하게 된다.

도 6을 참조하면, 이런 피스톤(112) 및 랙바(113)의 이동에 따라, 랙바(113)의 하부랙기어(115)는 접촉레버(120)를 지나치는 반면, 랙바(113)에서 하부랙기어(115)보다 후방에 위치한 상부랙기어(114)는 상부피니언(119)에 치합되어, 상부피니언(119)를 회전시키게 된다.

이에 따라, 상부피니언(119)에 연결된 제 1 액티베이션밸브 개방용 밸브봉(172)도 회전하게 된다.

도 3을 참조하면, 밸브봉(172)이 회전하게 될 경우, 밸브봉(172)에 연결된 제 1 액티베이션밸브(170)가 밸브폐쇄에서 밸브개방으로 절환되는 제 1 스위칭 동작이 이루어질 수 있다.

이렇게 제 1 액티베이션밸브(170)가 개방되는 제 1 스위칭 동작이 이루어질 경우, 병렬라인(150)과 연결된 외부 압력 용기(134)의 출구 쪽에서 급격한 압력 변화가 발생된다.

이에 따라, 내부 용기(132)의 막이 터지면서 내부 용기(132)에 축적된 에너지가 방출되듯이, 작동유체는 외부 압력 용기(134)로부터 개방된 제 1 액티베이션밸브(170)쪽의 병렬라인(150) 및 연결라인(180)을 통해 액추에이터(190)에 공급된다.

여기서, 작동유체는 내부 용기(132)의 압축성 유체(131)와 외부 압력 용기(134)의 비압축성 유체(132)로 이루어질 수 있고, 다양한 형태의 작동유체 중에서 선택하여 사용하거나 조합하여 사용할 수 있으므로 이에 한정되지 않을 수 있다.

이렇게 액추에이터(190)는 작동유체를 전달받아서 액추에이터(190)의 작동암을 전진시킨다.

또한, 액추에이터(190)의 작동암이 전진할 경우, 작동암에 접촉된 밀봉부(103)의 파이프 램(105)을 작동시키고, 이렇게 작동된 파이프 램(105)이 게이트 밸브를 움직여 밀봉부(103)를 폐쇄시킴으로써, 시추공의 원유 유출을 방지할 수 있게 된다.

스위치박스(110)의 제 2 스위칭 동작에 대해서 설명하고자 한다.

도 7을 참조하면, 원유의 압력(M)이 급격하게 상승하여 앞서 설명한 바와 같은 인출라인을 통해 실린더(111)의 내부로 전달될 수 있다.

원유의 압력(M)은 역시 폭발 위험이 있을 정도로서 복수개의 지지스프링(116)을 급격하게 압축시키게 된다.

이런 경우, 원유의 압력(M)에 의해 실린더(111)의 내부의 피스톤(112) 및 랙바(113)가 상대적으로 고속으로 이동할 수 있다.

이에 따라, 접촉레버(120)의 좌측 단부(120a) 끝단이 랙바(113)의 하부랙기어(115)와 상대적으로 고속으로 접촉하면서 하향으로 회전함과 동시에 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단도 상향으로 회전할 수 있다.

이때, 스프링힌지(121)에 의해 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단에 관성력이 상대적으로 크게 작용함으로써, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 급격하게 움직일 수 있다.

이에 따라, 접촉레버(120)의 우측 단부(120b) 끝단은 원래의 위치(점선 참조)에서 랙바(113)의 하부랙기어(115)에 결속될 수 있는 결속 위치까지 회전 이동하게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤(112) 및 랙바(113)가 좀더 이동할 경우, 접촉레버(120)가 하부랙기어(115)의 이빨 사이에 완전히 결속된 상태가 될 수 있다.

이런 상태로 이동을 계속 유지할 경우, 도 9과 같은 상태가 될 수 있다.

도 9를 참조하면, 랙바(113)의 하부랙기어(115)와 접촉레버(120)간 결속에 의해, 접촉레버(120)에 연결된 피동랙(122)이 랙바(113)와 연동하여 직선 운동을 일으킬 수 있다.

이런 피동랙(122)의 직선 운동은 스프링힌지 스톱퍼(125)의 탄성지지력 범위를 초과할 정도로 일어나기 때문에, 스프링힌지 스톱퍼(125)를 경사지게 한 상태로 스쳐 지나갈 수 있다.

이런 피스톤(112), 랙바(113), 접촉레버(120) 및 피동랙(122)의 이동에 따라, 피동랙(122)과 치합된 상태의 하부피니언(124)이 회전을 일으키게 된다.

이에 따라, 하부피니언(124)에 연결된 제 2 액티베이션밸브 개방용 밸브봉(173)도 회전하게 된다.

도 3을 참조하면, 밸브봉(173)이 회전하게 될 경우, 밸브봉(173)에 연결된 제 2 액티베이션밸브(171)가 밸브폐쇄에서 밸브개방으로 절환되는 제 2 스위칭 동작이 이루어질 수 있다.

이렇게 제 2 액티베이션밸브(171)가 개방되는 제 2 스위칭 동작이 이루어질 경우, 병렬라인(150)과 연결된 외부 압력 용기(134)의 출구 쪽에서 급격한 압력 변화가 발생되고, 앞서 설명한 제 1 스위칭 동작과 동일하게 제 2 스위칭 동작에 의해서도, 작동유체가 액추에이터(190)에 공급되고, 결과적으로 밀봉부(103)를 폐쇄시킴으로써, 시추공의 원유 유출을 방지할 수 있게 된다.

제 2 실시예

도 10은 제 2 실시예에 따른 제 2 피동장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 제 2 실시예는 시추공의 기저파이프(101)의 인출라인(102)으로부터 원유의 압력을 전달 받아 작동력(F)를 발생시키는 제 2 피동장치(200)를 제공할 수 있다.

제 2 피동장치(200)는 관절형 랫치(210), 리액터(220)를 포함할 수 있다.

관절형 랫치(210)는 인출라인(102)으로부터 유입된 원유의 압력(O)이 리액터 스프링(221)의 탄성반발력으로 변환 및 축적되도록, 리액터 스프링(221)의 일측 끝단에 연결된 제 1 이동부(223)를 임시 고정 및 해제하는 역할을 담당할 수 있다. 관절형 랫치(210)는 인출라인(102)으로부터 유입된 원유의 압력(O)에 의하여 이동하려는 제 1 이동부(223)를 임시 고정시킬 수 있다. 유입된 원유의 압력(0) 상승으로 인하여 가해지는 힘이 설정 임계치를 초과하는 경우, 관절형 랫치(210)는 제 1 이동부(223)의 임시 고정을 해제시킬 수 있다. 여기서, 설정 임계치는 관절형 랫치(210)의 동작을 위해 필요한 힘의 최소 값으로 실험적 또는 해석에 의해 설정될 수 있다.

리액터(220)는 관절형 랫치(210)에 의해 임시 고정될 수 있는 제 1 이동부(223)에 연결된 리액터 스프링(221)을 원유의 압력(O)으로 압축시켜 탄성반발력을 축적할 수 있다.리액터(220)는 축적된 리액터 스프링(221)의 탄성반발력을 받는 제 1 이동부(223)로 유압작동유(224)를 일시에 가압하고, 그 결과, 기저파이프(101)에 설치된 밀봉부(103)의 파이프 램(105)을 작동시키고, 이렇게 작동된 파이프 램(105)이 밀봉부(103) 내부의 게이트 밸브를 폐쇄시킴으로써, 시추공의 원유 유출을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 유입된 원유의 압력 상승에 의해 발생하는 힘을 일정기간 축적하고, 축적된 힘이 소정 임계치를 초과하는 경우에 관절형 랫치(210)의 동작에 의해 제 1 이동부(223)의 이동을 유도하여 밀봉부(130) 내부의 게이트 밸브를 페쇄시킬 수 있다.

이하에서는 제 2 피동장치(200)의 세부 구성에 해당하는 관절형 랫치(210) 및 리액터(220)에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

도 11은 도 10에 도시된 제 2 피동장치의 세부 구성 및 결합 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 11을 참조하면, 관절형 랫치(210)는 리액터(220)의 리액터 케이싱(222)의 외표면에 복수개(예: 4개)로 마련된 스프링힌지서포트(211)와, 스프링힌지서포트(211)에 각각 회전 가능하게 결합된 복수개의 랫치바(212, 213, 214, 215)와, 랫치바(212, 213, 214, 215)의 외측 끝단에 각각 형성된 웨지부(218)(wedge)를 포함할 수 있다.

웨지부(218)는 바깥쪽에 경사면(216)이 형성되고 안쪽에 걸림턱(217)을 형성하고, 후크 형상으로 형성되어 있을 수 있다.

여기서, 해제 전 상태에서, 제 1 이동부(223)는 걸림턱(217)에 걸려 임시 고정되어 있을 수 있다.

또한, 각 스프링힌지서포트(211)는 스프링힌지서포트(211)의 U자형 상단의 내측 공간에 각 랫치바(212, 213, 214, 215)가 배치되고, 이때, 각 랫치바(212, 213, 214, 215)의 중간부의 힌지핀 양단부가 헬리컬 또는 시계테옆 형식의 스프링의 중앙부에 결합되고, 각 스프링의 양단부가 각각 각 스프링힌지서포트(211)에 U자형 상단에 결합되는 구성을 가지고 있다.

특히, 웨지부(218)가 각각 바깥쪽에 위치한 상태에서, 상부측 랫치바(212, 213)는 리액터 케이싱(222)의 상부측에 한 쌍을 이루어 배치될 수 있다.

또한, 웨지부(218)가 역시 각각 바깥쪽에 위치한 상태에서, 하부측 랫치바(214, 215)는 리액터 케이싱(222)의 하부측에 역시 한 쌍을 이루어 배치될 수 있다.

또한, 관절형 랫치(210)는 상부측 랫치바(212, 213)에서 웨지부(218)의 반대쪽에 해당하는 랫치바(212, 213)의 내측 끝단을 상호 연결하는 제 1 관절부(219)를 포함할 수 있다.

또한, 관절형 랫치(210)는 하부측 랫치바(214, 215)에서 웨지부(218)의 반대쪽에 해당하는 랫치바(214, 215)의 내측 끝단을 역시 상호 연결하는 제 1 관절부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제 1 관절부(219)는 연결스프링 및 스프링하우징으로 구성될 수 있다. 제 1 관절부(219)의 연결스프링의 양단부는 마주보는 상부측 랫치바(212, 213)의 내측 끝단의 사이, 또는 마주보는 하부측 랫치바(214, 215) 각각의 내측 끝단의 사이에 연결되어 있다.

이에 따라, 리액터 케이싱(222)의 상부측 제 1 관절부(219)는 상부측 랫치바(212, 213) 끼리 상호 연결시키고 회전력을 전달하는 역할을 할 수 있다. 또한, 리액터 케이싱(222)의 하부측 제 1 관절부도 하부측 랫치바(214, 215) 끼리 상호 연결시키고 회전력을 전달하는 역할을 할 수 있다.

리액터(220)는 관절형 랫치(210)를 외부에 배치하고 있는 리액터 케이싱(222)과, 리액터 케이싱(222)의 내부에 삽입된 리액터 스프링(221)과, 리액터 스프링(221)의 일측 끝단에 연결되고, 관절형 랫치(210)의 걸림턱(217)에 임시로 고정되고, 해제시 기저파이프에 설치된 밀봉부의 파이프 램을 밀어 작동시키도록 리액터 케이싱(222)의 유압작동유(224)를 가압하는 제 1 이동부(223)와, 리액터 스프링(221)의 타측 끝단에 연결되고, 원유의 압력(O)을 전달받아 리액터 케이싱(222)의 내부를 따라 슬라이딩할 수 있게 결합된 제 2 이동부(225)를 포함할 수 있다.

여기서, 제 1 이동부(223)는 관절형 랫치(210)의 걸림턱(217)을 안착시킬 수 있도록 단차를 갖고 있고, 리액터 케이싱(222) 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링(223a)으로 밀봉되어 있는 플런저 구조로 형성될 수 있다.

제 2 이동부(225)는 리액터 케이싱(222) 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링(225a)으로 밀봉되어 있는 피스톤 구조로 형성될 수 있다.

리액터 케이싱(222)에는 웨지부(218)의 일부분[예: 리액터 케이싱(222)을 바라보고 있는 경사면(216) 및 걸림턱(217)의 뾰족한 부위]이 삽입될 수 있게 복수개의 관통구멍이 형성되어 있을 수 있다.

리액터 케이싱(222)에는 제 1 이동부(223)가 결합된 곳에 유압작동유를 충진하고 있는 작동유 챔버가 형성되어 있고, 제 2 이동부(225)가 결합된 곳에 원유의 압력(O)을 전달 받을 수 있도록 원유 챔버가 형성되어 있을 수 있다.

이하에서는, 관절형 랫치(210) 및 리액터(220)를 포함한 제 2 피동장치를 기준으로 제 2 실시예에 따른 패시브 블로아웃 방지장치의 작동 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 12 내지 도 14는 도 11에 도시된 제 2 피동장치의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 12를 참조하면, 시추공의 원유 유출에 따라 원유의 압력(O)이 폭발 위험이 있을 정도의 수준 이상으로 상승하여 앞서 설명한 바와 같은 인출라인을 통해 리액터(220)의 리액터 케이싱(222) 내부로 전달될 수 있다.

원유의 압력(O)에 의해, 제 2 이동부(225)가 이동하고, 이에 따라 리액터 스프링(221)이 압축된다.

즉, 원유의 압력(O)은 유정 내의 압력에 해당하는 것으로서, 리액터 스프링(221)에 탄성반발력의 형태로 축적될 수 있다.

제 2 이동부(225)의 이동량의 증가에 따라 탄성반발력을 계속해서 증가될 수 있다.

이후, 제 2 이동부(225)는 웨지부(218)의 경사면(216)에 접촉하여, 오른쪽 상,하부측 랫치바(212, 214)의 웨지부(218)를 상호 멀어지는 쪽으로 밀어 올리게 된다.

이에 따라 오른쪽 상,하부측 랫치바(212, 214)가 스프링힌지서포트(211)를 기준으로 회전하는 회전력이 발생된다.

이런 회전력은 제 1 관절부(219)를 통해 왼쪽 상,하부측 랫치바(213, 215)에 전달되어, 도 13과 같은 상태를 만들게 된다.

도 13을 참조하면, 오른쪽 상,하부측 랫치바(212, 214)의 회전에 연동하여, 왼쪽 상,하부측 랫치바(213, 215)는 해당 스프링힌지서포트를 기준으로 회전하게 되고, 제 1 이동부(223)가 해당 웨지부의 걸림턱(217)으로부터 해제될 수 있다.

도 14를 참조하면, 걸림턱(217)에서 해제된 제 1 이동부(223)는 축적된 탄성반발력을 갖는 리액터 스프링(221)에 의해 튀어나가듯이 이동하여 유압작동유(224)를 일시에 밀어 내고, 그 결과, 유압작동유(224)가 밀봉부의 파이프 램(105)을 밀어 작동시키고, 이렇게 작동된 파이프 램(105)이 도 10에 도시된 밀봉부(103) 내부의 게이트 밸브를 폐쇄시킴으로써, 시추공의 원유 유출을 방지할 수 있게 된다.

도 15는 도 11에 도시된 제 2 피동장치에서 적용될 수 있는 제 2 관절부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도 15를 참조하면, 상부측 랫치바(212, 213) 및 하부측 랫치바(214, 215) 각각의 내측 끝단에는 제 2 관절부(219a)가 결합되어 있다.

제 2 관절부(219a)는 왼쪽 랫치바(213)의 내측 끝단의 힌지핀(219a)과, 상기 힌지핀(219a)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 오른쪽 랫치바(212)의 내측 끝단의 장공(219c)(slit)을 포함하여, 랫치바(212, 213) 끼리 상호 연결시키고 회전력을 전달하는 역할을 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

100 : 제 1 피동장치 101 : 기저파이프
102 : 인출라인 103 : 밀봉부
110 : 스위치박스 130 : 작동유체 저장탱크
150 : 병렬라인 170 : 제 1 액티베이션밸브
171 : 제 2 액티베이션밸브 180 : 연결라인
190 : 액추에이터 200 : 제 2 피동장치
210 : 관절형 랫치 220 : 리액터

Claims (16)

1. 시추공의 기저파이프로부터 인출되어 원유의 이동 경로를 제공하는 인출라인과,
   상기 인출라인의 원유의 압력에 대응하여 피동적(passive)으로 상기 시추공의 기저파이프에 설치된 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키는 작동력을 유발시키는 피동장치를 포함하는 패시브 블로아웃 방지장치를 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피동장치는,
   상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 병렬라인 상에서 이동하는 작동유체의 유동을 단속함으로써 상기 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피동장치는,
   상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승 상태에 대응하여 작동유체의 유동을 제어하는 스위치박스와,
   상기 작동유체가 저장되어 있는 작동유체 저장탱크와,
   상기 작동유체 저장탱크로부터 나온 상기 작동유체의 이동 경로가 되는 병렬라인과,
   상기 병렬라인에 설치되고 작동유체의 유동을 단속하는 하나 이상의 액티베이션밸브와,
   상기 병렬라인에 연결된 연결라인을 통해 상기 작동유체를 공급받아 상기 기저파이프에 설치된 밀봉부의 게이트 밸브 폐쇄용 파이프 램을 작동시키는 액추에이터를 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 작동유체 저장탱크는,
   압축성 유체를 충진하고 있는 고무 풍선 재질의 내부 용기와,
   상기 내부 용기를 내장한 상태에서 상기 내부 용기의 외측에 비압축성 유체를 충진하고 있는 외부 압력 용기를 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 스위치박스는,
   상기 인출라인을 통해 상기 원유의 압력을 전달 받는 실린더와,
   상기 실린더의 내부에서 상기 원유의 압력에 의해 이동하는 피스톤과,
   상기 피스톤에 연결되어 피스톤 이동 방향으로 돌출된 랙바와,
   상기 랙바의 일측면에 배열된 상부랙기어와,
   상기 랙바의 타측면에서 상기 상부랙기어의 위치보다 상대적으로 전방 위치에 배열된 하부랙기어와,
   상기 피스톤을 지지하도록 상기 실린더의 내부에 설치된 지지스프링을 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스위치박스는,
   상기 랙바가 돌출되어 나오는 상기 실린더의 전방 위치에 랙바 입구를 형성하고 있는 기어하우징과,
   상기 랙바의 상부랙기어와 치합될 수 있도록 상기 기어하우징의 내측 상부에 설치되고, 제 1 액티베이션밸브 개방용 밸브봉과 연결된 상부피니언과,
   상기 랙바의 하부랙기어의 아래쪽을 기준으로 상기 기어하우징의 내측 하부에 배치된 접촉레버와,
   상기 접촉레버를 스프링힌지로 회전 가능하게 지지하는 스프링힌지서포트를 구비한 피동랙과,
   상기 피동랙 저면의 피동랙기어에 치합되어 있고, 제 2 액티베이션밸브 개방용 밸브봉과 연결된 하부피니언을 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 접촉레버는 영문 V자 형상으로 좌측 단부와 우측 단부를 갖는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 스위치박스는,
   상기 피동랙의 상기 피동랙기어의 끝단 주변에 배치되어 탄성지지력 범위 내에서 상기 피동랙의 이동을 임시 구속하기 위한 스프링힌지 스톱퍼를 더 포함하는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 피동장치는 상기 인출라인으로부터 유입된 원유의 압력 상승에 의하여 발생되는 힘이 제 1 이동부의 임시 고정에 의해 축적되며, 상기 축적된 힘이 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 제 1 이동부의 고정이 해제되어 이동함으로써 상기 밀봉부의 게이트 밸브를 폐쇄시키는
   패시브 블로아웃 방지장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피동장치는,
    상기 인출라인으로부터 유입된 상기 원유의 압력이 리액터 스프링의 탄성반발력으로 변환 및 축적되도록, 상기 리액터 스프링의 일측 끝단에 연결된 제 1 이동부를 임시 고정 및 해제하는 관절형 랫치와,
    상기 제 1 이동부에 연결된 상기 리액터 스프링을 상기 원유의 압력으로 압축시켜 탄성반발력을 축적하는 리액터를 포함하는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 관절형 랫치는,
    상기 리액터의 리액터 케이싱의 외표면에 복수개로 마련된 스프링힌지서포트와,
    상기 스프링힌지서포트에 각각 회전 가능하게 결합된 복수개의 랫치바와,
    상기 랫치바의 외측 끝단에 각각 형성되고, 경사면과 걸림턱을 갖는 웨지부와,
    상기 웨지부의 반대쪽에 해당하는 상기 랫치바의 내측 끝단을 상호 연결하는 관절부를 포함하는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 리액터는,
    상기 관절형 랫치를 외부에 배치하고 있는 리액터 케이싱과,
    상기 리액터 케이싱의 내부에 삽입된 리액터 스프링과,
    상기 리액터 스프링의 일측 끝단에 연결되고, 상기 관절형 랫치의 걸림턱에 임시로 고정되고, 해제시 기저파이프에 설치된 밀봉부의 파이프 램을 밀어 작동시키도록 상기 리액터 케이싱의 유압작동유를 가압하는 제 1 이동부와,
    상기 리액터 스프링의 타측 끝단에 연결되고, 상기 원유의 압력을 전달받아 상기 리액터 케이싱의 내부를 따라 슬라이딩할 수 있게 결합된 제 2 이동부를 포함하는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 이동부는,
    상기 관절형 랫치의 상기 걸림턱을 안착시킬 수 있도록 단차를 갖고 있고, 상기 리액터 케이싱 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링으로 밀봉되어 있는 플런저 구조를 포함하는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 이동부는,
    상기 리액터 케이싱 내부에서 슬라이딩 작동이 가능하게 오링으로 밀봉되어 있는 피스톤 구조를 포함하는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 리액터 케이싱에는,
    상기 제 1 이동부가 결합된 곳에 유압작동유를 충진하고 있는 작동유 챔버가 형성되어 있고, 상기 제 2 이동부가 결합된 곳에 원유의 압력을 전달 받을 수 있도록 원유 챔버가 형성되어 있는
    패시브 블로아웃 방지장치.
    
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 관절부는,
    연결스프링 및 스프링하우징을 갖는 제 1 관절부, 또는 힌지핀 및 장공을 갖는 제 2 관절부로 이루어진 것을 특징으로 하는
    패시브 블로아웃 방지장치.

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