KR101599004B1 - 혼합액 저장용 탱크 - Google Patents

Abstract

혼합액 저장용 탱크가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크는, 내부에 혼합액을 저장하는 탱크부와, 이러한 탱크부 내에서 회전하도록 설치되는 회전축과, 회전축을 기준으로 방사상으로 연장 형성되어 회전축의 회전에 따라 연동하여 회전하는 가이드 프레임, 및 가이드 프레임에 설치되어 혼합액을 교반하는 교반부를 포함한다.

Description

혼합액 저장용 탱크{SEMI-LIQUID MIXTURE STORAGE TANK}

본 발명은 혼합액 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, 액체와 고형분 성분을 포함하는 혼합액을 보다 효과적으로 교반할 수 있어 혼합액 중의 고체 입자가 바닥에 침전되는 것을 최소화할 수 있는 혼합액 저장용 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 혼합액을 저장하는 탱크부; 상기 탱크부 내에서 회전하도록 설치되는 회전축; 상기 회전축을 기준으로 방사상으로 연장 형성되어 상기 회전축의 회전에 따라 연동하여 회전하는 가이드 프레임; 및 상기 가이드 프레임에 설치되어 상기 혼합액을 교반하는 교반부를 포함하는 혼합액 저장용 탱크가 제공된다.

상기 가이드 프레임은 상기 회전축에 대해 돌출 연장되는 복수의 직선부재를 포함할 수 있다.

상기 가이드 프레임은 상기 복수의 직선부재 간을 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재는 상기 회전축의 상측에서 볼 때 상기 회전축을 기준으로 원형고리를 형성할 수 있다.

상기 교반부는 상기 가이드 프레임 상에 회전 가능하게 결합되는 임펠러를 포함할 수 있다.

상기 교반부는 상기 가이드 프레임 상에 장착되어 상기 임펠러에 회전력을 제공하는 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드 프레임은 상기 회전축에 대해 돌출 연장되는 복수의 직선부재를 포함할 수 있으며, 상기 임펠러의 가상의 회전축은 상기 직선부재의 길이방향에 평행하게 배치될 수 있다.

상기 가이드 프레임은 상기 회전축에 대해 돌출 연장되는 복수의 직선부재를 포함할 수 있으며, 상기 임펠러의 가상의 회전축은 상기 직선부재의 길이방향에 대해 직각방향으로 배치될 수 있다.

상기 교반부는 상기 가이드 프레임 상에 결합되어 상기 가이드 프레임의 회전에 따라 상기 혼합액을 교반하는 교반판을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 혼합액이 유동 가능하도록 회전축을 중심으로 회전하는 가이드 프레임 상에 교반부를 배치함으로써 액체와 고형분 성분을 포함하는 혼합액을 보다 효과적으로 교반할 수 있어 혼합액 중의 고체 입자가 바닥에 침전되는 것을 최소화할 수 있는 혼합액 저장용 탱크를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크를 확대하여 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크의 일부를 확대하여 나타낸 부분사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크의 일부를 확대하여 나타낸 부분사시도.

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 혼합액 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 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크(1000)는 탱크부(100)와 회전축(200)과 가이드 프레임(300) 및 교반부(400)를 포함한다.

탱크부(100)는 내부에 혼합액(10)을 저장할 수 있는 용기이다.

여기서, 혼합액(10)은 1종류 이상의 고형분 성분을 액체에 혼합시켜 이루어진 혼합액(semi-liquid mixture)을 의미하는 것이다.

일반적으로, 1종류 이상의 고형분 성분을 액체에 혼합시켜 사용되는 혼합액(10)은 성분 특성이나 비중 차이 등으로 인해 액체 내의 고형분 성분이 액체로부터 분리되어 탱크부(100)의 내부 저면 등에 침전되어 잔존하는 문제가 있다.

따라서, 이러한 고형분 성분이 액체로부터 분리되지 못하도록 혼합액(10)을 적절하게 교반시킬 필요가 있다.

회전축(200)은 머드 탱크와 같은 탱크부(100) 내에서 회전 가능하도록 탱크부(100)에 설치된다. 이 경우, 회전축(200)의 일단부는 도 1에 도시된 바와 같이 탱크부(100)의 내측으로 삽입되어 설치될 수 있으며, 그 타단부에는 예를 들어 전동모터와 같은 구동수단이 결합될 수 있다.

따라서, 전원이 전동모터에 인가됨으로써 전동모터의 회전력에 의해 회전축(200)이 축회전할 수 있다.

본 실시예에서는 회전축(200)이 탱크부(100)를 기준으로 상하 방향으로 배치된 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 회전축(200)은 필요에 따라 수평방향으로 배치되는 등 다양하게 배치될 수 있다.

가이드 프레임(300)은 이러한 회전축(200)의 축방향(도 1의 경우 상하방향)을 기준으로 방사상으로 연장 형성되어, 회전축(200)의 회전에 따라 연동하여 회전할 수 있다.

교반부(400)는 이러한 가이드 프레임(300)에 설치되어 탱크부(100) 내의 혼합액(본 실시예의 경우 머드)을 교반할 수 있다.

본 실시예에서는 탱크부(100)가 머드 탱크인 경우를 예로 들어 설명하며, 이 경우 혼합액(10)은 리퀴드 머드(liquid mud)일 수 있다.

탱크부(100)에 저장되는 리퀴드 머드는 높은 점성(viscosity)을 가지고 있기 때문에, 탱크부(100) 내에서의 머드 순환(mud circulation)이 원활하지 못할 경우에는 굳어 사용되지 못하고 버려질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 탱크부(100)의 내부에는 리퀴드 머드를 교반하는 임펠러(impeller)가 설치될 수 있지만, 임펠러에 의한 교반으로도 머드 순환이 원활히 이루어지지 못하는 영역에서는 머드가 고착(침전)될 수 있다. 특히, 탱크부(100)의 모서리(110) 또는 꼭지점(미도시) 영역에 머드가 고착될 가능성이 높다.

이를 해결하기 위하여, 종래에는 머드 건(mud gun)을 탱크부(100)의 내부로 이송시켜 머드가 고착된 부분에 고압 유체를 분사하는 방식을 사용하였으나, 머드 건을 특정 위치로 이송하여야 하는 등 제어하기 쉽지 않고, 머드 건이 리퀴드 머드 내를 출입하면서 임펠러 또는 임펠러에 의한 머드 순환에 영향을 미치는 문제점이 있었다.

본 실시예에서는, 머드와 같은 혼합액(10)이 유동 가능하도록 회전축(200)을 중심으로 회전하는 가이드 프레임(300) 상에 교반부(400)를 배치함으로써, 액체와 고형분 성분을 포함하는 혼합액(10)을 보다 효과적으로 교반할 수 있어 혼합액(10) 중의 고형분 입자가 비중차이 등으로 인해 바닥에 침전되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 탱크부(100) 내에서 회전축(200)에 의해 연동하여 회전하는 가이드 프레임(300)에 상에 교반부(400)가 설치되어 혼합액(10)의 유동방향을 고형분이 고착되기 쉬운 영역을 향하도록 제어함으로써, 탱크부(100)의 모서리나 꼭지점 부근에 고착되기 쉬운 혼합액 중의 고형분 성분(본 실시예의 경우 머드)의 침전 현상을 최소화할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크(1000)의 구체적 구성에 대해 설명하기로 한다.

구체적으로, 가이드 프레임(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 회전축(200)에서 외측으로 돌출 연장되게 형성되는 직선부재(310)를 포함할 수 있다. 즉, 상하로 배치된 회전축(200)으로부터 방사상으로 돌출되어 형성된 복수개의 직선부재(310)가 탱크부(100)의 내측면을 향해 연장될 수 있다.

이때, 후술할 교반부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 직선부재(310) 상에 설치될 수 있다.

따라서, 축을 중심으로 회전축(200)이 축회전(도 1의 원형 화살표 참조)할 때마다, 가이드 프레임(300)의 직선부재(310) 상에 결합된 교반부(400)가 같이 이동하면서 혼합액(10)을 교반할 수 있다.

또한, 가이드 프레임(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 직선부재(310) 간을 연결하는 연결부재(320)를 더 포함할 수 있다.

연결부재(320)는 도 2에 도시된 바와 같이 회전축(200)의 상측에서 볼 때 회전축(200)을 기준으로 원형고리 형태로 이루어질 수 있다.

이와 같이 회전축(200)을 중심으로 방사상으로 이격되어 배치된 복수의 직선부재(310)들이 연결부재(320)에 의해 상호 연결되어 안정적으로 지지됨으로써, 직선부재(310) 상에 설치된 복수의 교반부(400)에 의해 복수의 직선부재(310) 간의 이격거리가 멀어지거나 좁아지는 것을 최소화할 수 있다.

본 실시예에서는 회전축(200)을 중심으로 볼 때 연결부재(320)가 복수의 직선부재(310)의 최외측 단부들 간을 연결하도록 도시되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결부재(320)는 복수의 직선부재(310) 간을 연결하도록 회전축(200)을 중심으로 방사상으로 나열된 복수의 원형고리 형태로 이루어질 수도 있다.

한편, 교반부(400)는 가이드 프레임(300) 상에 회전 가능하게 결합되는 임펠러(410)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 임펠러(410)는 복수개가 하나의 직선부재(310) 상에 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 임펠러(410)는 도 2에 도시된 바와 같이 직선부재(310) 상에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이외에도, 본 실시예에서는 구체적으로 도시되지 않았으나, 임펠러(410)는 가이드 프레임(300)의 연결부재(320) 상에 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크(1000)의 일부를 확대하여 나타낸 부분사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(410)의 가상의 회전축은 직선부재(310)의 길이방향에 평행하게 배치될 수 있다. 이 경우, 가상의 회전축은 직선부재(310)의 길이방향 중심축과 동일한 방향으로 배치됨을 확인할 수 있다.

따라서, 임펠러(410)가 축을 중심으로 회전할 때마다 직선부재(310)의 길이방향으로 혼합액(10)이 유동 할 수 있다(도 1의 화살표 참조).

즉, 임펠러(410)의 가상의 회전축이 도 3에 도시된 바와 같이 직선부재(310)의 길이방향에 평행하게 배치됨으로써, 임펠러(410)가 축회전할 때마다 탱크부(100) 내의 혼합액(10)이 도 1의 화살표로 도시된 바와 같이 직선부재(310)의 길이방향을 따라 탱크부(100)의 내측면을 향하여 유동하거나 또는 회전축(200)을 향해 유동할 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 교반부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 임펠러(410)에 회전력을 제공하는 구동부(420)를 더 포함할 수 있다.

구동부(420)는 복수의 임펠러(410)가 서로 만나는 가상의 중심축 상에 배치될 수 있으며, 본 실시예의 경우는 구동부(420)가 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 프레임(300)의 직선부재(310) 상에 장착될 수 있다.

구체적으로, 구동부(420)는 전동모터와 이러한 전동모터를 수밀하게 커버하는 케이스를 포함할 수 있다. 본 실시예의 경우는, 구동부(420)가 임펠러(410)의 허브 내부에 설치될 수 있으며, 이 경우 허브가 구동부(420)의 케이스로 기능할 수 있다.

여기서, 임펠러(410)의 허브는 복수의 임펠러(410)가 서로 만나는 부분을 지칭하는 것이다.

본 실시예에서는 전동모터의 고정자가 직선부재(310) 상에 고정되게 결합되고, 전동모터의 회전자는 이러한 고정자의 외주면을 회전 가능하게 둘러싸도록 직선부재(310) 상에 설치될 수 있다. 그리고 구동부(420)의 케이스(본 실시예의 경우 허브)는 전동모터의 고정자와 회전자를 외부로부터 보호할 수 있도록 수밀하게 설치될 수 있다.

따라서, 외부로부터 전원이 인가될 때마다 구동부(420)의 전동모터에 의해 복수의 임펠러(410)가 축회전할 수 있다.

이 경우, 전동모터에 공급되는 전원은 직선부재(310)와 회전축(200)의 내측에 설치된 전원케이블(미도시) 등을 통해 외부로부터 공급될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 교반부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 프레임(300) 상에 결합되어 가이드 프레임(300)의 회전에 따라 혼합액(10)을 추가로 교반하는 교반판(430)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 교반판(430)이 가이드 프레임(300)의 직선부재(310) 상에 설치된 경우를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 본 실시예에 따른 교반판(430)은 가이드 프레임(300)의 연결부재(320) 상에 설치될 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 혼합액(10)이 유동 가능하도록 회전축(200)을 중심으로 회전하는 가이드 프레임(300) 상에 교반부(400)를 배치함으로써, 액체와 고형분 성분을 포함하는 혼합액(10)을 보다 효과적으로 교반할 수 있어 혼합액(10) 중의 고형분 입자가 비중차이 등으로 인해 바닥에 침전되는 것을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크(2000)의 일부를 확대하여 나타낸 부분사시도이다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 실시예에 따른 혼합액 저장용 탱크(1000)와 동일 또는 상응하여 중복되는 부분은 구체적 설명을 생략하기로 하며, 전술한 실시예와 다른 형태를 갖는 교반부(400)을 중심으로 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 교반부(400)는 전술한 실시예와 동일하게 가이드 프레임(10) 상에 설치될 수 있다.

구체적으로 본 실시예의 경우는, 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(410)의 가상의 회전축(X)은 직선부재(310)의 길이방향에 대해 직각방향으로 배치될 수 있다. 이 경우, 가상의 회전축(X)은 직선부재(310)의 길이방향 중심축에 대해 수직한 방향으로 배치됨을 확인할 수 있다.

따라서, 임펠러(410)가 가상의 회전축(X)을 중심으로 회전할 때마다, 혼합액(10)은 직선부재(310)의 길이방향에 대해 수직한 방향으로 유동 할 수 있다(도 4의 화살표 참조).

이 경우, 임펠러(410)가 축회전할 때마다, 탱크부(100) 내의 혼합액(10)은 회전축(200)의 회전 방향과 동일한 방향으로 유동할 수도 있으며, 반대로 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(200)의 회전 방향에 대해 반대방향(도 4의 직선 화살표 참조)으로 유동할 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(410)가 회전축(200)의 회전 방향, 즉 가이드 프레임(300)의 진행 방향에 대해 반대방향(도 4의 직선 화살표 참조)으로 혼합액(10)을 유동시킴으로써, 회전축(200)에 회전력을 제공하는 회전축 구동수단에 작용하는 과부하를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 회전축(200)을 회전시키기 위해 고가의 구동수단을 구비할 필요가 없으며, 회전에 필요한 동력 과부하에 따른 장치의 고장을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 구동부(420)는 전술한 실시예와 마찬가지로 가이드 프레임(300)의 직선부재(310) 상에 장착될 수 있다.

구체적으로, 구동부(420)는 전동모터(미도시)와 이러한 전동모터를 수밀하게 커버하는 케이스를 포함할 수 있으며, 케이스는 전동모터의 고정자와 회전자를 내부에 수용할 수 있다. 이 경우, 전동모터의 고정자와 회전자 및 이들을 수용하는 케이스는 도 4에 도시된 바와 같이 직선부재(310) 상에 설치될 수 있다.

이 경우, 전동모터의 모터축(미도시)은 임펠러(410)의 허브에 연결되어 전원이 인가될 때마다 회전력을 제공할 수 있다. 이 경우, 전동모터에 공급되는 전원은 직선부재(310)와 회전축(200)의 내측에 설치된 전원케이블(미도시)을 통해 외부로부터 공급될 수 있다.

여기서, 임펠러(410)의 허브는 복수의 임펠러(410)가 서로 만나는 부분, 즉 가상의 중심축(X)가 관통하는 부분을 지칭하는 것이다.

따라서, 외부로부터 전원이 인가될 때마다 구동부(420)의 전동모터에 의해 복수의 임펠러(410)가 축회전할 수 있다.

한편, 상술한 실시예들에서는 혼합액 저장용 탱크(1000)가 예를 들어 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig) 또는 잭업리그(Jack-up Rig) 등에 설치될 수 있는 머드 저장용 탱크(머드 탱크)인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 혼합액 저장용 탱크(1000)는 리퀴드 머드 외에도 다양한 형태의 혼합액을 저장하는 용도로 활용될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허등록청구범위에 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.

1000: 혼합액 저장용 탱크 10: 혼합액
100: 탱크부 200: 회전축
300: 가이드 프레임 310: 직선부재
320: 연결부재 400: 교반부
410: 임펠러 420: 구동부
430; 교반판 X: 가상의 회전축

Claims (9)

1. 내부에 혼합액을 저장하는 탱크부;
   상기 탱크부 내에서 회전하도록 설치되는 회전축;
   상기 회전축을 기준으로 방사상으로 연장 형성되어 상기 회전축의 회전에 따라 연동하여 회전하는 가이드 프레임; 및
   상기 가이드 프레임에 설치되어 상기 혼합액을 교반하는 교반부를 포함하되,
   상기 교반부는,
   상기 가이드 프레임 상에 회전 가능하게 결합되는 임펠러;
   상기 가이드 프레임 상에 장착되어 상기 임펠러에 회전력을 제공하는 구동부; 및
   상기 가이드 프레임 상에 결합되어 상기 가이드 프레임의 회전에 따라 상기 혼합액을 교반하는 교반판을 포함하며,
   상기 가이드 프레임은 상기 회전축에 대해 돌출 연장되는 복수의 직선부재를 포함하며,
   상기 임펠러의 가상의 회전축은 상기 직선부재의 길이방향에 대해 직각방향으로 배치되는 혼합액 저장용 탱크.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 프레임은 상기 복수의 직선부재 간을 연결하는 연결부재를 더 포함하는 혼합액 저장용 탱크.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결부재는 상기 회전축의 상측에서 볼 때 상기 회전축을 기준으로 원형고리를 형성하는 혼합액 저장용 탱크.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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