KR101631960B1 - 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치에 관한 것으로, 제1 롤러와 제2 롤러는 시추용 파이프의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동한 후 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러는 회동하여 시추용 파이프의 외주 면에 접하도록 구성됨으로써, 파이프의 체결 분리 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 기존 제품보다 훨씬 넓어서 직경 Ø 60~230 안에서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프를 체결, 분리할 수 있기 때문에 장비 구입 비용을 대폭 절감할 수 있다.

Description

시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치{TORQUE WRENCH APPARATUS FOR CONNECTION AND DISCONNECTION OF DRILLING PIPE}

본 발명은 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 제1 롤러와 제2 롤러는 시추용 파이프의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동한 후 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러는 회동하여 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하도록 구성됨으로써, 파이프의 체결 분리 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 기존 제품보다 훨씬 넓어서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프들을 체결, 분리할 수 있기 때문에 비용을 대폭 절감할 수 있는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치에 관한 것이다.

국제적으로 석유 사용량이 증가하고 있으나, 종래 유전들은 매장량에 한계가 있어 석유의 안정적인 생산과 공급이 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 드릴쉽(drill ship)이 개발되어 있다.

이러한 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시추장비를 갖춘 부유식 시추설비 선박, 드릴 십의 중심부에는 해저의 지하에 존재하는 석유 등을 시추하기 위한 드릴 파이프(drill pipe), 라이저(riser)가 상, 하 방향으로 이동될 수 있도록 하는 문풀(moonpool)을 구비하고 있다.

드릴 파이프는 드릴 십의 중앙에 형성된 문풀을 통해 하향 이동됨으로써 해저(sea bed) 아래의 유정(well)에 연결된다. 이러한 드릴 파이프는 길게 연결된 드릴 파이프가 하향 이동되는 것이 아니라, 짧은 길이의 드릴 파이프가 길게 서로 연결되어 하방으로 이동된다.

그러나 종래의 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치는 시추용 파이프 체결 및 분리를 위한 롤러(roller)가 2개 또는 4개로 구성되며, 시추용 파이프의 사이즈별(직경별)로 토크 렌치의 기종을 달리하여 여러 개를 사용하도록 구성된다. 다시 말해서, 시추용 파이프의 사이즈가 변경될 때마다 그 시추용 파이프의 사이즈에 해당하는 토크 렌치를 사용하여야 하므로, 여러 대의 토크 렌치가 필요하므로 장비 구입 비용이 상승하는 문제가 있다.

없음

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1 롤러와 제2 롤러는 시추용 파이프의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동한 후 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러는 회동하여 시추용 파이프의 외주 면에 접하도록 구성됨으로써, 파이프의 체결 분리 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 기존 제품보다 훨씬 넓어서 직경 Ø 60~230 안에서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프를 체결, 분리할 수 있기 때문에 장비 구입 비용을 대폭 절감할 수 있는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치는 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프와 상기 제1 파이프의 상측에 위치하는 제2 파이프를 서로 체결하거나 분리하기 위한 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치로서, 바닥면에 설치되며, 상기 제1 파이프를 클램핑하기 위한 제1 파이프 클램핑 유닛; 상기 제1 파이프 클램핑 유닛의 상부에 설치되며, 상기 제2 파이프를 클램핑 한 후 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각도 회전시켜서 파이프 체결 작업시 상기 제1 파이프에 상기 제2 파이프를 체결하거나, 파이프 분리 작업시 상기 제1 파이프에 체결된 상기 제2 파이프를 분리하기 위한 제2 파이프 체결 분리유닛; 상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 상방으로 위치하며, 상기 제2 파이프 체결 분리유닛에 의해서 체결 해제된 상기 제2 파이프를 회전시키거나, 상기 제1 파이프에 연결된 상기 제2 파이프를 회전시키는 제2 파이프 회전유닛; 및 상기 제2 파이프 회전유닛의 높이를 조절하기 위하여 상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 상부에 설치되는 업다운 유닛을 포함한다.

상기 제1 파이프 클램핑 유닛은 상기 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 고정 하우징; 상기 제1 파이프의 외주 면을 압착하기 위하여 상기 관통 홈의 양쪽 면에 설치되는 압착 플레이트; 및 상기 압착 플레이트를 가동시키기 위한 제1 파이프 압착 실린더를 포함한다.

상기 제2 파이프 체결 분리유닛은 회동 가능하게 설치되며 가이드 장공을 구비하고 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 로터리 하우징; 상기 가이드 장공에 삽입되는 스토퍼; 상기 로터리 하우징을 회동시키기 위한 로터리 하우징 회전 실린더; 제2 파이프의 외주 면을 압착하기 위하여 관통 홈의 양쪽 면에 설치되는 압착 플레이트; 및 압착 플레이트를 가동시키기 위한 제2 파이프 압착 실린더를 포함한다.

상기 스토퍼는 상기 로터리 하우징의 회전 반경을 제한하는 역할을 한다.

상기 스토퍼는 상기 제1 파이프 클램핑 유닛에 고정되는 "ㄱ" 자 형 고정 브래킷; 및 상기 고정 브래킷의 상부 끝단 부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드 장공에 삽입되는 회전 롤로 구성될 수 있다.

상기 제2 파이프 회전유닛은 상기 업다운 유닛에 의해서 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 마운팅 브래킷; 상기 마운팅 브래킷의 상단부와 하단부에 각각 수평방향으로 설치되는 가이드 로드; 상기 마운팅 브래킷을 기준으로, 상기 가이드 로드의 일측에 슬라이드 가능하게 설치되는 제1 롤러 브래킷; 상기 제1 롤러 브래킷을 이동시키기 위하여 상기 마운팅 브래킷에 설치되는 제1 실린더; 상기 제1 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제1 롤러; 상기 제1 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제1 롤러 브래킷에 설치되는 제1 롤러 구동부; 상기 마운팅 브래킷을 기준으로, 상기 가이드 로드의 타측에 슬라이드 가능하게 설치되는 제2 롤러 브래킷; 상기 제2 롤러 브래킷을 이동시키기 위하여 상기 마운팅 브래킷에 설치되는 제2 실린더; 상기 제2 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제2 롤러; 상기 제2 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제2 롤러 브래킷에 설치되는 제2 롤러 구동부; 상기 제2 롤러 브래킷에 힌지를 중심으로 일정각도 회동 가능하게 설치되는 제3 롤러 브래킷; 상기 제3 롤러 브래킷을 회동시키기 위하여 상기 제2 롤러 브래킷에 설치되는 제3 실린더; 상기 제3 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제3 롤러; 및 상기 제3 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제3 롤러 브래킷에 설치되는 제3 롤러 구동부를 포함한다.

상기 업다운 유닛은 상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 로터리 하우징 상면에 설치되는 유압 실린더; 상기 제2 파이프 회전유닛의 마운팅 브래킷 전면에 설치되는 제1 가이드 부; 및 상기 제2 파이프 회전유닛의 제1 롤러 브래킷 및 제2 롤러 브래킷 하면에 설치되는 제2 가이드 부(LM bush)를 포함한다.

상기 제1 파이프 클램핑 유닛은 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 고정 하우징을 구비하고, 상기 제2 파이프 체결 분리유닛은 상기 고정 하우징 위에서 회동 가능하게 설치되는 로터리 하우징을 구비하되, 상기 고정 하우징의 상면에 상기 고정 하우징과 상기 로터리 하우징 간격을 유지하기 위한 스페이서가 설치되고, 상기 로터리 하우징의 저면에 캐스터가 설치될 수 있다.

상기 제1 파이프 클램핑 유닛의 고정 하우징 저면에는 캐스터 및 이동용 실린더가 설치될 수 있다. 상기 고정 하우징 저면에는 프레임 케이스가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 토크 렌치의 시추용 파이프 체결 방법은 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프와 상기 제1 파이프의 상측에 위치하는 제2 파이프를 서로 체결하기 위한 시추용 파이프의 체결방법에 있어서, 파이프 체결 작업시 제1 파이프와 제2 파이프가 임시로 연결된 상태로 문풀 안에 수직으로 세워지며, 이송용 실린더가 구동하여 토크 렌치를 소정위치로 이동시키는 제1 단계; 제1 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 제1 파이프의 외주 면에 압착하는 제2 단계; 로터리 하우징 회전 실린더가 구동하여 로터리 하우징을 반시계방향으로 회전시키는 제3 단계; 제1 롤러와 제2 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉한 후에, 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉하는 제4 단계; 각 제1 롤러 구동부 내지 제3 롤러 구동부에 의해서 각 제1 롤러 내지 제3 롤러가 회전하면서 제2 파이프를 반시계방향으로 회전시키는 제5 단계; 업다운 유닛이 제2 파이프 회전유닛을 하강시키는 제6 단계; 제2 파이프의 회전이 완료되면, 제2 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 제2 파이프의 외주 면에 압착하고, 제1 롤러 내지 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀하는 제7 단계; 로터리 하우징 회전 실린더가 구동하여 로터리 하우징을 시계방향으로 회전시켜서, 제1 파이프에 제2 파이프를 꽉 조여 체결하는 제8 단계; 제1 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키고, 제2 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키는 제9 단계; 및 이송용 실린더가 구동하여 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시키는 제10 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 토크 렌치의 시추용 파이프 해체방법은 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프와 상기 제1 파이프의 상측에 위치하는 제2 파이프를 서로 분리하기 위한 시추용 파이프의 분리방법에 있어서, 파이프 분리 작업시, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프가 체결된 상태로 문풀 안에 수직으로 세워진 후, 이송용 실린더가 구동하여 토크 렌치를 소정위치로 이동시키는 제1 단계; 제1 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 제1 파이프의 외주 면에 압착하는 제2 단계; 제2 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 제2 파이프의 외주 면에 압착하고, 로터리 하우징 회전 실린더가 구동하여 로터리 하우징을 시계방향으로 회전시켜서 제1 파이프와 제2 파이프의 체결을 해제하는 제3 단계; 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프의 체결이 해제되면, 제1 롤러와 제2 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉한 후에, 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉하는 제4 단계; 각 제1 롤러 구동부 내지 제3 롤러 구동부에 의해서 각 제1 롤러 내지 제3 롤러가 회전하면서 제2 파이프를 시계 방향으로 회전시키는 제5 단계; 업다운 유닛이 제2 파이프 회전유닛을 상승시키는 제6 단계; 제2 파이프의 회전이 완료되면, 제1 롤러 내지 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀하는 제7 단계; 제1 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키고, 제2 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키는 제8 단계; 및 이송용 실린더가 구동하여 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시키는 제9 단계를 포함한다.

상기 제4단계에서는, 상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러는 상기 제2 파이프를 향하여 직선으로 이동한 후에, 상기 제2 파이프의 외주 면에 접촉하며, 상기 제3 롤러는 힌지를 중심으로 회동하여 상기 제2 파이프의 외주 면에 접촉한다.

상기 제6 단계에서는, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프의 분리로 인한 길이의 신장을 보상하기 위하여 업다운 유닛이 제2 파이프 회전유닛을 상승시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제1 롤러와 제2 롤러는 시추용 파이프의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동한 후 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러는 회동하여 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하도록 구성됨으로써, 파이프의 체결 분리 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 기존 제품보다 훨씬 넓어서 직경 Ø 60~230 안에서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프를 체결, 분리할 수 있기 때문에 장비 구입 비용을 대폭 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치를 보인 사시도
도 2는 도 1의 정면도
도 3은 도 1의 평면도
도 4는 도 1의 저면도
도 5는 도 1의 좌측면도
도 6은 도 2의 A-A선 종단면도
도 7은 제1 파이프 클램핑 유닛을 보인 사시도
도 8은 도 7의 평면도
도 9는 제2 파이프 체결 분리유닛을 보인 사시도
도 10은 도 9의 평면도
도 11은 제2 파이프 회전유닛을 보인 사시도
도 12는 도 11의 평면도
도 13은 스토퍼를 보인 측면도
도 14 내지 도 22는 파이프 체결시 작동도
도 23은 파이프 체결방법을 설명하는 블록도
도 24는 파이프 해체방법을 설명하는 블록도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치 및 그 토크 렌치의 시추용 파이프 체결 해체(분리) 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치를 보인 사시도, 도 2는 도 1의 정면도, 도 3은 도 1의 평면도, 도 4는 도 1의 저면도, 도 5는 도 1의 좌측면도, 도 6은 도 2의 A-A선 종단면도, 도 7은 제1 파이프 클램핑 유닛을 보인 사시도, 도 8은 도 7의 평면도, 도 9는 제2 파이프 체결 분리유닛을 보인 사시도, 도 10은 도 9의 평면도, 도 11은 제2 파이프 회전유닛을 보인 사시도, 도 12는 도 11의 평면도, 도 13은 스토퍼를 보인 측면도, 및 도 14 내지 도 22는 파이프 체결시 작동도이다.

드릴 파이프는 드릴 십의 중앙에 형성된 문풀을 통해 하향 이동됨으로써 해저(Sea bed) 아래의 유정(Well)에 연결된다. 이러한 드릴 파이프는 여러 개의 드릴 파이프가 서로 연결되어 하향 이동된다. 드릴 파이프는 양단에 결합부가 형성되고, 그 결합부는 암수 나사방식으로 회전되어 체결되거나 분리(해체)되도록 구성된다.

본 발명은 시추 운전시 드릴 파이프를 서로 체결하거나 분리(해체)하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치로서, 하측에 위치하는 드릴 파이프를 제1 파이프(1)라 하고, 그 상측에 위치하는 드릴 파이프를 제2 파이프(2)라 한다. 그리고 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)는 양단에 각각 결합부(1a)(2a)를 갖는다(도 14 참조).

본 발명의 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치는, 파이프의 체결 또는 분리 작업시, 제1 파이프(1)가 클램핑 된 상태에서, 제2 파이프(2)를 시계 방향 또는 반시계방향으로 회전시키기 위한 제1 롤러(R 1), 제2 롤러(R 2), 및 제3 롤러(R 3)를 구비한다.

제1 롤러(R 1)와 제2 롤러(R 2)는 제2 파이프(2)의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동하여 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러(R 3)는 힌지(H)를 중심으로 회동하여 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉하도록 구성되는 기술적 특징이 있다.

본 발명은 파이프의 체결 및 분리(해체) 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 대략, 직경 Ø 60~230 정도로 기존 제품보다 훨씬 넓어서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프를 체결 분리할 수 있다.

이하, 본 발명의 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치에 대하여 구성 요소별로 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치는 제1 파이프 클램핑 유닛(100), 제2 파이프 체결 분리유닛(200), 제2 파이프 회전유닛(300), 업다운 유닛(400), 및 프레임 케이스(500)를 포함한다. 여기서, 제1 파이프 클램핑 유닛(100)은 로워 테이블(lower table), 제2 파이프 체결 분리유닛(200)은 미들 테이블(middle table), 제2 파이프 회전유닛(300)은 어퍼 테이블(upper table)로 불릴 수 있다.

제1 파이프 클램핑 유닛(100)은 베이스 플레이트 역할을 하며, 제2 파이프 체결 분리유닛(200)은 파이프 분리 작업시에 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 결합부(1a)(2a)가 강하게 결합하여 있으므로, 작업 초기에 꽉 조여 있는 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 결합부(1a)(2a) 체결을 일차로 해제하는 역할을 한다.

다시 말해서, 제2 파이프 체결 분리유닛(200)은 꽉 조여져 체결되어 있는 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 결합부(1a)(2a)를 풀어서 어느 정도 느슨하게 하는 역할을 한다. 이후, 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)의 회전에 의해서 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)를 풀어서 해체(분리 혹은 분해)하도록 한다.

반대로, 파이프 체결 작업시에는 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)의 회전에 의해서 제1 파이프(1)에 대하여 제2 파이프(2)를 돌린 후, 제2 파이프 체결 분리유닛(200)이 제1 파이프(1)에 대하여 제2 파이프(2)의 결합부(2a)를 꽉 조이는 역할을 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 파이프 클램핑 유닛(100)은 드릴 플로워(미도시)에 설치되며, 제1 파이프(1)를 클램핑하는(잡아서 고정하는) 역할을 한다.

제1 파이프 클램핑 유닛(100)은 제1 파이프(1)가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈(111)이 형성되는 고정 하우징(110), 제1 파이프(1)의 외주 면을 압착하기 위하여 관통 홈(111)의 양쪽 면에 설치되는 압착 플레이트(120), 및 압착 플레이트(120)를 가동시키기 위한 제1 파이프 압착 실린더(130)를 포함한다.

압착 플레이트(120)의 표면에는 다수의 압착 돌기(121)가 형성되어 제1 파이프(1)와의 슬립(slip)을 방지한다.

제1 파이프 클램핑 유닛(100)의 고정 하우징(110) 저면에는 캐스터(113) 및 이동용 실린더(115)가 설치될 수 있다(도 6 참조).

캐스터(113) 및 이동용 실린더(115)에 의해서, 본 발명의 토크 렌치가 문풀에 수직으로 설치된 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2) 쪽으로 전진하거나 후진할 수 있다.

고정 하우징(110)의 상면에는, 고정 하우징(110)과 후술하는 로터리 하우징(210)의 간격을 유지하기 위한 스페이서(117:도 7 참조)가 설치될 수 있다.

관통 홈(111)의 내측으로는 제1 파이프(1)의 위치를 제한하는 스토핑 플레이트(118: 도 3 및 도 4 참조)가 설치될 수 있다.

고정 하우징(110) 상면에는 후술할 로터리 하우징(210) 저면의 캐스터(212: 도 5 참조)에 상응하는 트레이스(trace)(119:도 8 참조)가 형성된다. 프레임 케이스(500)는 고정 하우징(110) 후방에 연결 설치될 수 있다.

프레임 케이스(500)는 전술한 제1 파이프 클램핑 유닛(100), 제2 파이프 체결 분리유닛(200), 제2 파이프 회전유닛(300)을 지지하는 역할뿐만 아니라, 도면에 도시하지 않은 유압장비를 장착하기 위한 공간을 제공한다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 파이프 체결 분리유닛(200)은 제1 파이프 클램핑 유닛(100)의 고정 하우징(110) 상부에 설치되며, 제2 파이프(2)를 클램핑 한 후, 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각도 회전시켜서, 파이프 체결 작업시 제1 파이프(1)에 제2 파이프(2)를 체결하거나, 파이프 분리 작업시 제1 파이프(1)에 체결된 제2 파이프(2)를 분리하기 위한 장치이다.

제2 파이프 체결 분리유닛(200)은, 회동 가능하게 설치되며 가이드 장공(211)을 구비하고 제1 파이프(2)가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈(213)이 형성되는 로터리 하우징(210)을 포함한다.

로터리 하우징(210)의 저면에는 캐스터(212)가 설치될 수 있다. 캐스터(212)는 로터리 하우징(210)의 회전을 용이하게 한다.

가이드 장공(211)에는 스토퍼(220: 도 13 참조)가 삽입 설치된다.

스토퍼(220)는 로터리 하우징(210)의 회전 반경을 제한하는 역할을 하는데, 제1 파이프 클램핑 유닛(100)의 고정 하우징(110)에 고정되는 "ㄱ" 자 형 고정 브래킷(221), 및 고정 브래킷(221)의 상부 끝단 부에 회전 가능하게 설치되며 가이드 장공(211)에 삽입되는 회전 롤(222)을 구비한다.

고정 하우징(110)의 후방에는 로터리 하우징(210)을 회동시키기 위한 로터리 하우징 회전 실린더(230:도 10 참조)가 설치된다.

제2 파이프(2)의 외주 면을 압착하기 위하여 관통 홈(213)의 양쪽 면에는 압착 플레이트(240)가 설치된다.

로터리 하우징(210)의 양쪽에는 압착 플레이트(240)를 가동시키기 위한 제2 파이프 압착 실린더(250)가 설치된다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 파이프 회전유닛(300)은 제2 파이프 체결 분리유닛(200)의 상방으로 위치하며, 제2 파이프 체결 분리유닛(200)에 의해서 체결 해제된 제2 파이프(2)를 회전시키거나, 제1 파이프(1)에 연결된 제2 파이프(2)를 회전시키는 장치이다.

제2 파이프 회전유닛(300)은 마운팅 브래킷(310), 가이드 로드(320), 제1 롤러 브래킷(B 1), 제1 실린더(C 1), 제1 롤러(R 1), 제1 롤러 구동부(M 1), 제2 롤러 브래킷(B 2), 제2 실린더(C 2), 제2 롤러(R 2), 제2 롤러 구동부(M 2), 제3 롤러 브래킷(B 3), 제3 실린더(C 3), 제3 롤러(R 3), 및 제3 롤러 구동부(M 3)를 포함한다.

우선, 마운팅 브래킷(310)은 수직방향으로 설치되며, 업다운 유닛(400)에 의해서 수직방향으로 이동 가능하게 설치된다.

가이드 로드(320)는 마운팅 브래킷(310)의 상단부와 하단부에 각각 수평방향으로 설치된다.

제1 롤러 브래킷(B1)은 마운팅 브래킷(310)을 기준으로, 가이드 로드(320)의 일측에(도 1에서 좌측에) 슬라이드 가능하게 설치된다.

제1 실린더(C 1)는 제1 롤러 브래킷(B 1)을 이동시키기 위하여 마운팅 브래킷(310)에 설치된다.

제1 롤러(R 1)는 제1 롤러 브래킷(B 1)에 회전 가능하게 설치된다.

제1 롤러 구동부(M 1)는 제1 롤러(R 1)를 회전시키기 위하여 제1 롤러 브래킷(B1)에 설치된다.

제2 롤러 브래킷(B 2)은 마운팅 브래킷(310)을 기준으로, 가이드 로드(320)의 타측에(도 1에서 우측에) 슬라이드 가능하게 설치된다.

제2 실린더(C 2)는 제2 롤러 브래킷(B 2)을 이동시키기 위하여 마운팅 브래킷(310)에 설치된다.

제2 롤러(R 2)는 제2 롤러 브래킷(B 2)에 회전 가능하게 설치되고, 제2 롤러 구동부(M 2)는 제2 롤러(R 2)를 회전시키기 위하여 제2 롤러 브래킷(B 2)에 설치된다.

제3 롤러 브래킷(B 3)은 제2 롤러 브래킷(B 2)에 힌지(H)를 중심으로 일정각도 회동 가능하게 설치된다.

제3 실린더(C 3)는 제3 롤러 브래킷(B 3)을 회동시키기 위하여 제2 롤러 브래킷(B 2)에 설치된다.

제3 롤러(R 3)는 제3 롤러 브래킷(B 3)에 회전 가능하게 설치된다.

제3 롤러 구동부(M 3)를 구동하기 위하여 제3 롤러(R 3)를 회전시키기 위하여 제3 롤러 브래킷(B 3)에 설치된다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 업다운 유닛(400)은 제2 파이프 회전유닛(300)의 높이를 조절하기 위하여 제2 파이프 체결 분리유닛(200)의 상부에 설치된다.

업다운 유닛(400)은 제2 파이프 체결 분리유닛(200)의 로터리 하우징(210) 상면에 설치되는 유압 실린더(410)를 포함한다.

제2 파이프 회전유닛(300)의 마운팅 브래킷(310) 전면에는 제1 가이드 부(420:도 11 참조)가 설치된다.

상기 제2 파이프 회전유닛(300)의 제1 롤러 브래킷(B1) 및 제2 롤러 브래킷(B2) 하면에는 제2 가이드 부(LM 부시)(430:도 9 및 도 10 참조)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치의 작동에 대하여 설명한다.

우선, 본 발명의 파이프 체결방법은 상기 토크 렌치에서, 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프와 상기 제1 파이프의 상측에 위치하는 제2 파이프를 서로 체결하기 위한 시추용 파이프의 체결방법으로서, 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치를 소정위치로 이동시키는 제1 단계(S 110); 상기 제1 파이프를 압착하는 제2 단계(S 120); 로터리 하우징을 반시계방향으로 회전시키는 제3 단계(S 130); 제1 롤러와 제2 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉한 후에, 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉하는 제4 단계(S 140); 각 제1 롤러 내지 제3 롤러가 회전하면서 상기 제2 파이프를 반 시계 방향으로 회전시키는 제5 단계(S 150); 제2 파이프 회전유닛을 하강시키는 제6 단계(S 160); 상기 제2 파이프의 회전이 완료되면, 상기 제2 파이프를 압착하고, 상기 제1 롤러 내지 상기 제3 롤러가 상기 제2 파이프의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀하는 제7 단계(S 170); 상기 제1 파이프에 상기 제2 파이프를 꽉 조여 체결하는 제8 단계(S 180); 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키는 제9 단계(S 190); 및 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시키는 제10 단계(S 200)를 포함한다.

본 발명의 파이프 체결방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1 단계(S 110)에서는, 파이프 체결 작업시, 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)가 임시로 연결된 상태로 문풀 안에 수직으로 세워지며, 이송용 실린더(115)가 구동하여 토크 렌치를 소정위치로 이동시킨다. 이때, 고정 하우징(110)의 "U" 자형 관통 홈(111) 안에는 제1 파이프(1)가 삽입되고, 로터리 하우징(210)의 "U" 자형 관통 홈(213) 안에는 제2 파이프(2)가 삽입된다(도 14 참조).

제2 단계(S 120)에서는, 제1 파이프 압착 실린더(130)가 구동하여 압착 플레이트(120)를 제1 파이프(1)의 외주 면에 압착한다. 이때, 압착 플레이트(120)의 표면에 압착 돌기(121)가 형성되어 제1 파이프(1)와의 슬립을 방지한다(도 15 참조).

제3 단계(S 130)에서는, 로터리 하우징 회전 실린더(230)가 구동하여 로터리 하우징(210)을 반시계방향으로 회전시킨다. 이때, 제2 파이프 회전유닛(300)도 반시계방향으로 함께 회전된다)(도 16 참조).

제4 단계(S 140)에서는, 제1 롤러(R 1)와 제2 롤러(R 2)가 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉한 후에(도 17a, 17b 참조), 제3 롤러(R 3)가 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉한다(도 18 참조).

제5 단계(S 150)에서는, 각 제1 롤러 구동부(M 1) 내지 제3 롤러 구동부(M 3)에 의해서 각 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)가 회전하면서 제2 파이프(2)를 반 시계방향으로 회전시킨다(도 18 참조).

제6 단계(S 160)에서는, 업다운 유닛(400)이 제2 파이프 회전유닛(300)을 하강시킨다(도 18 참조).

제7 단계(S 170)에서는, 제2 파이프(2)의 회전이 완료되면, 제2 파이프 압착 실린더(250)가 구동하여 압착 플레이트(240)를 제2 파이프(2)의 외주 면에 압착하고 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)가 제2 파이프(2)의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀한다(도 19a, 및 도 19b, 도 20 참조).

제8 단계(S 180)에서는, 로터리 하우징 회전 실린더(230)가 구동하여 로터리 하우징(210)을 시계방향으로 회전시켜서, 제1 파이프(1)에 제2 파이프(2)를 꽉 조여 체결한다(도 20 참조).

제9 단계(S 190)에서는, 제1 파이프 압착 실린더(130)가 구동하여 압착 플레이트(120)를 원래의 위치로 복귀시키고, 제2 파이프 압착 실린더(250)가 구동하여 압착 플레이트(240)를 원래의 위치로 복귀시킨다(도 21 및 도 22 참조).

마지막으로, 제10 단계(S 200)에서는, 이송용 실린더(115)가 구동하여 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시킨다.

한편, 본 발명의 파이프 해체(분리) 방법은 상기 토크 렌치에서, 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프(1)와 제1 파이프(1)의 상측에 위치하는 제2 파이프(2)를 서로 분리하기 위한 시추용 파이프의 해체 방법으로서, 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치를 소정위치로 이동시키는 제1 단계(S 310); 압착 플레이트를 제1 파이프의 외주 면에 압착하는 제2 단계(S 320); 압착 플레이트를 제2 파이프의 외주 면에 압착하고, 로터리 하우징 회전 실린더가 구동하여 로터리 하우징을 반시계방향으로 회전시켜서 제1 파이프와 제2 파이프의 체결을 해제하는 제3 단계(S 330); 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프의 체결이 해제되면, 제1 롤러와 제2 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉한 후에, 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면에 접촉하는 제4 단계(S 340); 각 제1 롤러 구동부 내지 제3 롤러 구동부에 의해서 각 제1 롤러 내지 제3 롤러가 회전하면서 제2 파이프를 시계 방향으로 회전시키는 제5 단계(S 350); 업다운 유닛이 제2 파이프 회전유닛을 상승시키는 제6 단계(S 360); 제2 파이프의 회전이 완료되면, 제1 롤러 내지 제3 롤러가 제2 파이프의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀하는 제7 단계(S 370); 제1 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키고, 제2 파이프 압착 실린더가 구동하여 압착 플레이트를 원래의 위치로 복귀시키는 제8 단계(S 380); 및 이송용 실린더가 구동하여 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시키는 제9 단계(S 390)를 포함한다.

이하, 본 발명의 파이프 해체(분리) 방법을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1 단계(S 310)에서는, 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)가 체결된 상태로 문풀 안에 수직으로 세워진 후, 이송용 실린더(115)가 구동하여 토크 렌치를 소정위치로 이동시킨다.

제2 단계(S 320)에서는, 제1 파이프 압착 실린더(130)가 구동하여 압착 플레이트(120)를 제1 파이프(1)의 외주 면에 압착한다.

제3 단계(S 330)에서는, 제2 파이프 압착 실린더(250)가 구동하여 압착 플레이트(240)를 제2 파이프(2)의 외주 면에 압착하고, 로터리 하우징 회전 실린더(230)가 구동하여 로터리 하우징(210)을 반시계방향으로 회전시켜서 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 체결을 해제한다.

제4 단계(S 340)에서는, 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 체결이 해제되면, 제1 롤러(R 1)와 제2 롤러(R 2)가 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉한 후에, 제3 롤러(R 3)가 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉한다.

즉, 제1 롤러(R 1)와 제2 롤러(R 2)는 제2 파이프를 향하여 직선으로 이동한 후에, 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉하며, 제3 롤러(R 3)는 힌지(H)를 중심으로 회동하여 상기 제2 파이프(2)의 외주 면에 접촉한다.

제5 단계(S 350)에서는, 각 제1 롤러 구동부(M 1) 내지 제3 롤러 구동부(M 3)에 의해서 각 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)가 회전하면서 제2 파이프(2)를 시계 방향으로 회전시킨다.

제6 단계(S 360)에서는, 업다운 유닛(400)이 제2 파이프 회전유닛(300)을 상승시킨다. 즉, 제1 파이프(1)와 제2 파이프(2)의 분리로 인한 길이의 신장을 보상하기 위하여 업다운 유닛(400)이 제2 파이프 회전유닛(300)을 상승시킨다.

제7 단계(S 370)에서는, 제2 파이프(2)의 회전이 완료되면, 제1 롤러(R 1) 내지 제3 롤러(R 3)가 제2 파이프(2)의 외주 면으로부터 멀어져 원래의 위치로 복귀한다.

제8 단계(S 380)에서는, 제1 파이프 압착 실린더(130)가 구동하여 압착 플레이트(120)를 원래의 위치로 복귀시키고, 제2 파이프 압착 실린더(250)가 구동하여 압착 플레이트(240)를 원래의 위치로 복귀시킨다.

마지막으로, 제9 단계(S 390)에서는, 이송용 실린더(115)가 구동하여 토크 렌치를 원래의 위치로 복귀시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제1 롤러와 제2 롤러는 시추용 파이프의 외주 면을 향하여 직선방향으로 이동한 후 시추용 파이프의 외주 면에 접촉하고, 제3 롤러는 회동하여 시추용 파이프의 외주 면에 접하도록 구성됨으로써, 파이프의 체결 분리 작업할 수 있는 시추용 파이프의 사이즈 범위가 기존 제품보다 훨씬 넓어서 직경 Ø 60~230 안에서 범용적으로 사용할 수 있고, 한 대의 장비로 다양한 사이즈의 시추용 파이프를 체결, 분리할 수 있기 때문에 장비 구입 비용을 대폭 절감할 수 있다.

1: 제1 파이프
2: 제2 파이프
1a, 2a: 결합부
R 1: 제1 롤러
R 2: 제2 롤러
R 3: 제3 롤러
H: 힌지
100: 제1 파이프 클램핑 유닛
110: 고정 하우징
111: "U" 자형 관통 홈
113: 캐스터
115: 이동용 실린더
117: 스페이서
118: 스토핑 플레이트
119: 트레이스(trace)
120: 압착 플레이트
121: 압착 돌기
130: 제1 파이프 압착 실린더
200: 제2 파이프 체결 분리유닛
210: 로터리 하우징
213: "U" 자형 관통 홈
212: 캐스터
211: 가이드 장공
220: 스토퍼
221: "ㄱ" 자 형 고정 브래킷
222: 회전 롤
230: 로터리 하우징 회전 실린더
240: 압착 플레이트
250: 제2 파이프 압착 실린더
300: 제2 파이프 회전유닛
310: 마운팅 브래킷
320: 가이드 로드
400: 업다운 유닛
410: 유압 실린더
420: 제1 가이드 부
430: 제2 가이드 부(LM 부시)
400: 업다운 유닛
500: 프레임 케이스
B 1, B2, B3: 제1, 제2, 제3 롤러 브래킷
C 1, C 2, C 3: 제1, 제2, 제3 실린더
R 1, R 2, R 3: 제1, 제2, 제3 롤러
M 1, M 2, M 3: 제1, 제2, 제3 롤러 구동부

Claims (21)

1. 시추 운전시, 하측에 위치하는 제1 파이프와 상기 제1 파이프의 상측에 위치하는 제2 파이프를 서로 체결하거나 분리하기 위한 파이프 토크 렌치로서,
   바닥면에 설치되며, 상기 제1 파이프를 클램핑하기 위한 제1 파이프 클램핑 유닛;
   상기 제1 파이프 클램핑 유닛의 상부에 설치되며, 상기 제2 파이프를 클램핑한 후, 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각도 회전시켜서 파이프 체결 작업시 상기 제1 파이프에 상기 제2 파이프를 체결하거나, 파이프 분리 작업시 상기 제1 파이프에 체결된 상기 제2 파이프를 분리하기 위한 제2 파이프 체결 분리유닛;
   상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 상방으로 위치하며, 상기 제2 파이프 체결 분리유닛에 의해서 체결 해제된 상기 제2 파이프를 회전시키거나, 상기 제1 파이프에 연결된 상기 제2 파이프를 회전시키는 제2 파이프 회전유닛; 및
   상기 제2 파이프 회전유닛의 높이를 조절하기 위하여 상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 상부에 설치되는 업다운 유닛;을 포함하되,
   상기 제2 파이프 회전유닛은
   상기 업다운 유닛에 의해서 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 마운팅 브래킷;
   상기 마운팅 브래킷의 상단부와 하단부에 각각 수평방향으로 설치되는 가이드 로드; 상기 마운팅 브래킷을 기준으로, 상기 가이드 로드의 일측에 슬라이드 가능하게 설치되는 제1 롤러 브래킷;
   상기 제1 롤러 브래킷을 이동시키기 위하여 상기 마운팅 브래킷에 설치되는 제1 실린더;
   상기 제1 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제1 롤러;
   상기 제1 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제1 롤러 브래킷에 설치되는 제1 롤러 구동부;
   상기 마운팅 브래킷을 기준으로, 상기 가이드 로드의 타측에 슬라이드 가능하게 설치되는 제2 롤러 브래킷;
   상기 제2 롤러 브래킷을 이동시키기 위하여 상기 마운팅 브래킷에 설치되는 제2 실린더;
   상기 제2 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제2 롤러;
   상기 제2 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제2 롤러 브래킷에 설치되는 제2 롤러 구동부;
   상기 제2 롤러 브래킷에 힌지를 중심으로 일정각도 회동 가능하게 설치되는 제3 롤러 브래킷;
   상기 제3 롤러 브래킷을 회동시키기 위하여 상기 제2 롤러 브래킷에 설치되는 제3 실린더;
   상기 제3 롤러 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 제3 롤러; 및
   상기 제3 롤러를 회전시키기 위하여 상기 제3 롤러 브래킷에 설치되는 제3 롤러 구동부;를 포함하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 파이프 클램핑 유닛은
   상기 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 고정 하우징;
   상기 제1 파이프의 외주 면을 압착하기 위하여 상기 관통 홈의 양쪽 면에 설치되는 압착 플레이트; 및
   상기 압착 플레이트를 가동시키기 위한 제1 파이프 압착 실린더;를 포함하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 파이프 체결 분리유닛은
   상기 제2 파이프 체결 분리유닛은 회동 가능하게 설치되며 가이드 장공을 구비하고 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 로터리 하우징;
   상기 가이드 장공에 삽입되는 스토퍼;
   상기 로터리 하우징을 회동시키기 위한 로터리 하우징 회전 실린더;
   상기 제2 파이프의 외주 면을 압착하기 위하여 관통 홈의 양쪽 면에 설치되는 압착 플레이트; 및
   상기 압착 플레이트를 가동시키기 위한 제2 파이프 압착 실린더를 포함하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 스토퍼는 상기 로터리 하우징의 회전 반경을 제한하는 것을 특징으로 하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스토퍼는 상기 제1 파이프 클램핑 유닛에 고정되는 "ㄱ" 자 형 고정 브래킷; 및
   상기 고정 브래킷의 상부 끝단 부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드 장공에 삽입되는 회전롤;로 구성되는 것을 특징으로 하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 업다운 유닛은
   상기 제2 파이프 체결 분리유닛의 로터리 하우징 상면에 설치되는 유압 실린더;
   상기 제2 파이프 회전유닛의 마운팅 브래킷 전면에 설치되는 제1 가이드 부; 및
   상기 제2 파이프 회전유닛의 제1 롤러 브래킷 및 제2 롤러 브래킷 하면에 설치되는 제2 가이드 부(LM 부시);를 포함하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 파이프 클램핑 유닛은 제1 파이프가 관통하기 위한 "U" 자형 관통 홈이 형성되는 고정 하우징을 구비하고,
   상기 제2 파이프 체결 분리유닛은 상기 고정 하우징 위에서 회동 가능하게 설치되는 로터리 하우징을 구비하되,
   상기 고정 하우징의 상면에 상기 고정 하우징과 상기 로터리 하우징 간격을 유지하기 위한 스페이서가 설치되고, 상기 로터리 하우징의 저면에 캐스터가 설치되는 것을 특징으로 하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 파이프 클램핑 유닛의 고정 하우징 저면에는 캐스터 및 이동용 실린더가 설치되는 것을 특징으로 하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정 하우징 저면에는 프레임 케이스가 설치되는 것을 특징으로 하는 시추용 파이프의 체결 및 해체를 위한 토크 렌치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제

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