KR101516290B1 - 수평형 스위블장치 - Google Patents

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Abstract

터릿의 해수 파이프와 상대적인 회전이 가능하게 연결되는 수평형 스위블장치가 소개된다.
이 수평형 스위블장치는 다수개의 내부공간을 갖는 스위블 유닛과, 해수 파이프의 회전시 스위블 유닛의 원주 방향으로 회전 가능하게 장착되고, 다수개의 내부공간에 각각 연통되게 연결되는 다수개의 프로덕션 회전체와, 스위블 유닛과 프로덕션 회전체의 연결 부위에 마련되는 실링수단을 포함할 수 있다.

Description

수평형 스위블장치{HORIZONTAL SWIVEL APPARATUS}
본 발명은 수평형 스위블장치에 관한 것으로, 수직으로 전개되는 구조에 비하여, 선박의 상대 운동을 줄이고 주요 지지구조의 중량을 감소시킬 수 있는 수평형 스위블장치에 관한 것이다.
일반적으로, 부유식 해양구조물은 드릴쉽(drill ship), 잭 업 리그(jack-up rig), 반 잠수식 시추선(semisubmersible rig), FPSO(floating production storage and offloading)과 같이, 각종 시추 설비, 실험 설비, 저장 설비를 포함한다.
이 부유식 해양구조물은 물 밑에 잠기는 부분에 해당하는 헐사이드(hullside)와, 데크 상측에 모듈 형태로 배치 및 설치된 탑사이드 모듈(topside module)과, 헐사이드와 탑사이드 모듈을 상호 연결시켜 주는 인터페이스(interface)로 구성될 수 있다. 이 중에서 탑사이드 모듈은 점차적으로 복잡해지는 해양 작업 프로세스에 대응하여 예민한 장비, 예컨대 상부측 드릴장비, 오일 처리장비, 숙소, 작업장, 컨트롤 설비, 타워 칼럼(tower column) 등을 탑재할 수 있다.
그리고 부유식 해양구조물은 해저 파이프에서부터 올라오는 석유, 천연 가스등과 같은 프로덕션(production)을 라이저(riser)로 올려 받아 저장공간(storage)으로 이동시킬 수 있다. 여기서, 라이저와 해양구조물은 터릿(turret system)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이 터릿은 심해저에서부터 올라오는 각 프로덕션(Production)을 탑사이드 모듈(topside module)로 안내할 수 있다.
또한, 부유식 해양구조물에는 터릿에 의한 회전을 보상해 주는 스위블 시스템(Swivel system)이 장착될 수 있다. 부유식 해양구조물이 회전되면서 라이저와 터릿의 몸체가 회전되는 경우, 스위블 시스템의 내부 구성은 회전되지만 탑사이드 모듈에 연결된 스위블 시스템의 외부 구성은 회전되지 않고 고정될 수 있다. 이러한 스위블 시스템은 누수 및 화재, 폭발의 위험이 있기 때문에 개방형 공간에 위치해야 하고, 이 조건에 따라 터릿의 가장 윗 부분에 쌓이게 된다.
그러나 종래 수직방향으로 적층되는 스택 구조의 스위블 시스템의 경우, 선박의 중심으로부터 거리가 멀어지기 때문에 선박의 상대운동이 더욱 커지게 되고, 이를 지지하는 지지 구조 또한 높게 설치되어야 한다.
아울러, 이 스위블 시스템의 스택(Stack) 구조는 중량이 증가되고, 구조적 안전성이 저하되고, 설치 제작에 큰 어려움으로 작용될 수 있다.
특허문헌: 국내 실용신안공개 20-2012-0003251 (2012.05.10. 공개)
본 발명의 실시예들은 심해저에서 추출한 프로덕션을 선박의 탑 사이드로 안정적으로 이송할 수 있는 수평형 스위블장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 터릿의 해수 파이프와 상대적인 회전이 가능하게 연결되는 수평형 스위블장치로서, 다수개의 내부공간을 갖는 스위블 유닛; 상기 해수 파이프의 회전시 상기 스위블 유닛의 원주 방향으로 회전 가능하게 장착되고, 다수개의 상기 내부공간에 각각 연통되게 연결되는 다수개의 프로덕션 회전체; 및 상기 스위블 유닛과 상기 프로덕션 회전체의 연결 부위에 마련되는 실링수단을 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위블 유닛은 상기 내부공간을 가지며, 상기 스위블 유닛의 반경 방향으로 이격되게 배치되는 다수개의 스위블 탱크; 및 다수개의 상기 내부공간에 각각 연결되는 다수개의 스위블 파이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로덕션 회전체는 상기 스위블 유닛의 저면부에 원주방향으로 회전 가능하게 설치되는 회전 플레이트; 및 일단이 상기 내부공간에 연통되도록 상기 회전 플레이트에 관통되게 연결되고, 타단이 상기 해수 파이프에 연결되는 프로덕션 파이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링수단은 상기 프로덕션 회전체를 두르게 배치되고, 상기 프로덕션 회전체에 밀착되는 홈부를 갖는 수밀부재; 상기 프로덕션 회전체를 두르도록 상기 수밀부재의 하부에 배치되는 오링부재; 및 상기 오링부재의 하부에서 상기 프로덕션 회전체를 지지하는 실린더 베어링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위블 유닛의 내측에 위치한 상기 스위블 파이프는, 상기 스위블 유닛의 외측에 위치한 스위블 탱크를 관통하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 스위블 탱크의 저부에는 상기 프로덕션 회전체가 회전되는 경로를 제공하기 위해, 상기 스위블 탱크의 원주방향으로 연장되는 고리 형태의 가이드홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 스위블 파이프는 일 방향을 향하도록 상기 스위블 유닛의 동일 수직면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 스위블 파이프는 일 방향을 향하도록 상기 스위블 유닛의 동일 수평면에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 스위블 장치의 높이 감소를 통해 지지 구조물의 중량을 감소시킬 수 있고, 이 중량 감소로 인해 가격 절감 효과를 구현할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 스위블 장치가 수평 형태로 배치되므로, 층층히 쌓이게 되는 스택(Stack) 구조에 비하여, 안정성을 확보할 수 있고, 누수를 줄일 수 있고, 설치 제작이 쉽게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치의 프로덕션 회전체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치의 작동 후 상태를 도시한 상태도이다.
도 5는 도 2의 "B"부를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수평형 스위블장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 종단면도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 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.
제 1 실시예
이 실시예에 따른 수평형 스위블 장치는 터릿의 해수 파이프와 상대적인 회전이 가능한 수평형 구조로, 상대적인 회전이 필요한 관련 장치 또는 설비에 적용될 수 있으므로, 이하의 설명으로 한정되지 않을 수 있다. 여기서, 터릿(Turret)은 라이저와 해양 구조물을 서로 연결하는 구조물로 정의될 수 있고, 해양 구조물은 선박이나 FPSO(Floating Production, Storage, and Offloading Unit)과 같이 터릿을 구비한 부유식 구조물을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 측단면도이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치의 프로덕션 회전체를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치의 작동 후 상태를 도시한 상태도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평형 스위블장치는, 스위블 유닛(100), 프로덕션 회전체(200) 및 실링수단(300)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 스위블 유닛(100)은 반경방향으로 구획되는 다수개의 내부공간(101)을 갖으며, 각각의 내부공간(101)에는 프로덕션 회전체(200)가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 여기서, 스위블 유닛(100)의 내부공간(101)은 각각 하나의 서로 다른 크기의 독립공간을 갖는 탱크로서 구성될 수 있다.
예컨대, 스위블 유닛(100)은 반경 방향으로 이격되게 배치되는 다수개의 스위블 탱크(110)를 포함할 수 있다. 스위블 탱크(110)는 스위블 유닛(100)의 내부 중심에 위치하는 제 1 스위블 탱크(110a)와, 제 1 스위블 탱크(110a)보다 더 큰 직경을 가지며 제 1 스위블 탱크(110a)를 감싸는 제 2 스위블 탱크(110b)와, 제 2 스위블 탱크(110b)보다 더 큰 직경을 가지며 제 2 스위블 탱크(110b)를 감싸는 제 3 스위블 탱크(110c)로 구성될 수 있다.
그리고 각각의 스위블 탱크(110)의 내부공간(101)에는 스위블 파이프(120)로 연결될 수 있다. 스위블 탱크(110)는 프로덕션이 임시 저장 가능한 내부공간(101)을 가지며, 이 스위블 탱크(110)의 일측벽에는 스위블 파이프(120)가 삽입되는 관통홀(112)이 형성될 수 있다.
또한, 이 스위블 탱크(110)의 저부에는 스위블 탱크(110)의 원주방향으로 연장되는 가이드홀(111)이 형성될 수 있다. 가이드홀(111)은 원형의 고리 구멍으로 형성되며, 프로덕션 회전체(200)가 회전되는 경로를 제공할 수 있다. 예컨대, 이 가이드홀(111)에는 프로덕션 회전체(200)가 회전 가능하게 장착될 수 있으며, 가이드홀(111)에 장착된 프로덕션 회전체(200)는 해수 파이프의 회전에 연동하여 스위블 유닛(100)의 원주방향으로 회전될 수 있다.
스위블 유닛(100)의 내측에 위치한 스위블 파이프(120)는, 스위블 유닛(100)의 외측에 위치한 스위블 탱크(110)를 관통하여 배치될 수 있다.
스위블 파이프(120)는 일 방향(탑 사이드 방향)을 향하도록 스위블 유닛(100)의 동일 수직면에 배치되는 다수개로 제공될 수 있다. 이들 다수개의 스위블 파이프(120)는 다른 부속품과의 간섭이 방지되도록 일정한 높이 간격으로 배치되어, 상술한 제 1 스위블 탱크(110a), 제 2 스위블 탱크(110b) 및 제 3 스위블 탱크(110c)와 각각 연결될 수 있다.
한편, 프로덕션 회전체(200)는 해수 파이프의 회전에 연동하여 스위블 유닛(100)의 원주방향으로 회전이 가능한 구조로, 스위블 유닛(100)의 내부공간(101)에 각각 연통되게 연결될 수 있다.
이러한 프로덕션 회전체(200)는 회전 플레이트(210) 및 프로덕션 파이프(220)를 포함할 수 있다. 회전 플레이트(210)는 스위블 유닛(100)의 가이드홀(111)에 대응되는 원형의 고리 형태로 구성되고, 이 가이드홀(111)에 원주방향으로 회전 가능하게 설치되며, 프로덕션 파이프(220)가 삽입되는 삽입홀(201)이 형성될 수 있다. 프로덕션 파이프(220)는 해당 일단이 내부공간(101)에 연통되도록 회전 플레이트(210)의 삽입홀(201)에 관통되게 연결되고, 해당 타단이 해수 파이프에 연결될 수 있다.
이에 따라, 터릿의 해수 파이프로부터 이송된 석유, 천연 가스등과 같은 프로덕션(production)은, 프로덕션 파이프(220)를 통해 스위블 탱크(110)의 내부공간(101)으로 유입될 수 있고, 이 스위블 탱크(110) 내에 유입된 프로덕션은 스위블 파이프(120)를 통해 탑 사이드(미도시)로 이동될 수 있다.
이 프로덕션 회전체(200)와 스위블 유닛(100)의 연결부위는, 프로덕션의 누수를 방지하고 프로덕션 회전체(200)의 원활한 회전을 위한 실링수단(300)이 마련될 수 있다.
도 5는 도 2의 "B"부를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실링수단(300)은 프로덕션 회전체(200)를 두르게 배치되는 수밀부재(310), 오링부재(320) 및 실린더 베어링(330)을 포함할 수 있다. 수밀부재(310)는 프로덕션 회전체(200)에 밀착되는 홈부를 갖는 링 형태(U-cup seal)의 제 1 수밀부재(310a) 및 제 2 수밀부재(310b)로 구성될 수 있다. 오링부재(320)는 수밀부재(310)의 하부에 배치되는 통상의 오 링 형태(O-ring seal)로 구성될 수 있다. 실린더 베어링(330) 프로덕션 회전체(200)의 원활한 회전을 위해 오링부재(320)의 하부에서 배치되는 베어링 형태로 구성될 수 있다.
특히, 프로덕션 회전체(200)의 회전 플레이트(210)와 스위블 유닛(100)의 스위블 탱크(110) 간의 연결부위에는, 가이드홀(111)을 따라 대응되게 위치되는 원형의 기밀부재(340)가 설치될 수 있다. 이 기밀부재(340)는 가이드홀(111)의 바깥 테두리와 안쪽 테두리에서 각각 배치되어, 프로덕션의 누수를 추가적으로 방지할 수 있다.
본 실시예에서 실링수단(300)은 수밀부재, 오링부재 및 실린더 베어링(330)으로 구성되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 회전체와 스위블 유닛(100)의 연결부위에서 프로덕션의 누수를 방지할 수 있는 다양한 형태의 실링부재가 적용될 수 있을 것이다.
제 2 실시예
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 수평형 스위블장치는 스위블 파이프(120)가 스위블 유닛(100)의 동일 수평면 상에 배치되는 것을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 2에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수평형 스위블장치를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 종단면도이다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수평형 스위블장치에서, 다수개로 제공되는 스위블 파이프(120)는 스위블 유닛(100)의 동일 수평면 상에 배치될 수 있다.
이 다수개의 스위블 파이프(120)는 일 방향(탑 사이드 방향)을 향하도록 스위블 유닛(100)의 동일 수평면에 나란하게 배치되므로, 스위블 유닛(100)의 동일 수직면에 배치하는 경우에 비하여, 수평형 스위블 장치의 높이를 줄일 수 있다.
다만, 스위블 탱크(110)를 이동하는 프로덕션의 원활한 흐름을 위해, 스위블 파이프(120)는 스위블 탱크(110)의 하측보다 스위블 탱크(110)의 상측에 위치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스위블 장치의 높이 감소를 통해 지지 구조물의 중량을 감소시킬 수 있고, 이 중량 감소로 인해 가격 절감 효과를 구현할 수 있고, 스위블 장치가 수평 형태로 배치되므로, 안정성을 확보할 수 있고, 누수를 줄일 수 있고, 설치 제작이 쉽게 이루어질 수 있는 등의 우수한 장점을 갖는다.
상기에서 본 발명을 실시 예를 통해 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
100 :스위블 유닛 101 :내부공간
110 :스위블 탱크 111 :가이드홀
120 :스위블 파이프 200 :프로덕션 회전체
210 :회전 플레이트 220 :프로덕션 파이프
300 :실링수단 310 :수밀부재
320 :오링부재 430 :실린더 베어링

Claims (8)

  1. 터릿의 해수 파이프와 상대적인 회전이 가능하게 연결되는 수평형 스위블장치로서,
    다수개의 내부공간을 갖는 스위블 유닛과, 상기 해수 파이프의 회전시 상기 스위블 유닛의 원주 방향으로 회전 가능하게 장착되고, 다수개의 상기 내부공간에 각각 연통되게 연결되는 다수개의 프로덕션 회전체와, 상기 스위블 유닛과 상기 프로덕션 회전체의 연결 부위에 마련되는 실링수단을 포함하고,
    상기 스위블 유닛은 상기 내부공간을 가지며, 상기 스위블 유닛의 반경 방향으로 이격되게 배치되는 다수개의 스위블 탱크와, 다수개의 상기 내부공간에 각각 연결되는 다수개의 스위블 파이프를 포함하고,
    상기 프로덕션 회전체는 상기 스위블 유닛의 중심부를 기준으로 상기 스위블 유닛의 저면부에서 원주방향으로 회전 가능하게 설치되는 회전 플레이트와, 일단이 상기 내부공간에 삽입되도록 상기 회전 플레이트에 관통되게 연결되고, 타단이 상기 해수 파이프에 연결되는 프로덕션 파이프를 포함하고,
    상기 스위블 유닛의 내측에 위치한 상기 스위블 파이프는, 상기 스위블 유닛의 외측에 위치한 스위블 탱크를 관통하여 배치되고,
    상기 스위블 탱크의 저부에는 상기 프로덕션 회전체의 회전 경로를 제공하기 위해, 상기 스위블 탱크의 원주방향으로 연장되는 고리 형태의 가이드홀이 형성되는 수평형 스위블장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링수단은
    상기 프로덕션 회전체를 두르게 배치되고, 상기 프로덕션 회전체에 밀착되는 홈부를 갖는 수밀부재;
    상기 프로덕션 회전체를 두르도록 상기 수밀부재의 하부에 배치되는 오링부재; 및
    상기 오링부재의 하부에서 상기 프로덕션 회전체를 지지하는 실린더 베어링을 포함하는 수평형 스위블장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위블 파이프는 일 방향을 향하도록 상기 스위블 유닛의 동일 수직면에 배치되는 수평형 스위블장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위블 파이프는 일 방향을 향하도록 상기 스위블 유닛의 동일 수평면에 배치되는 수평형 스위블장치.
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WO1990001094A2 (de) * 1988-07-23 1990-02-08 Putzmeister-Werk Maschinenfabrik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum verteilen von pumpfähigen dickstoffen in mehrere förderleitungen

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