KR101779098B1 - 2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스 - Google Patents

2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양플랜트 시추장비에 사용되는 장비로서, 보다 상세하게는 드릴 파이프의 승강을 가능하게 하는 드로웍스에 관한 것으로, 본 발명에 의한 드로웍스는 드럼에 충격흡수 수단을 구비하여 주기 때문에 드로웍스에 감기는 와이어에 의한 드럼 손상을 최대한 방지할 수 있으며, 드럼이 분할된 교체 가능한 2중 드럼 형태로 구비되기 때문에 드럼 손상시 드럼의 교체를 신속시 용이하게 할 수 있으며 드럼 교체 부품의 보관을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스{Drawworks having Double drum and wire twist prevntion}
본 발명은 해양플랜트 시추장비에 사용되는 장비로서, 보다 상세하게는 드릴 파이프의 승강을 가능하게 하는 드로웍스에 관한 것이다.
일반적으로 시추선 또는 해양 플랜트 등에 설치되는 시추탑 즉, 시추 데릭(drilling derrick)은 강철로 만들어진 격자 모양의 타워로 형성되고, 높이는 그 설계에 따라 차이가 있지만, 통상적으로 약 50m(170ft) 정도로 형성된다.
이러한 데릭은 크라운 블록(crown block)을 지지하며, 시추봉 연결체(drill pipe stand)의 임시 저장 장소(setback area)를 제공한다. 여기서, 크라운 블록이란 데릭의 상부(top)에 고정 설치되어 있는 시브(sheave)들을 의미하며, 와이어들이 트레블링 블록(travelling blick, 움직 도르레)과 연결되어 설치된다.
그리고, 드로웍스(drawworks)는 시추 장치의 주요부분으로서, 드릴 파이프의 승강을 가능하게 하는 것으로서, 트레블링 블록과 회전 테이블을 운용하기 위한 동력을 제공하는 필수적인 장비로, 유압 또는 전기 동력에 의해 작동된다.
이러한 드로웍스를 해양플랜트에서 사용함에 있어서 풍랑, 바람, 와이어의 꼬임 또는 고하중의 드릴 파이프의 빈번한 승강작업으로 인하여 와이어들이 감기는 드로웍스의 드럼에 무리가 가 드럼이 손상되는 경우가 발생한다.
그런데 이러한 드로웍스의 드럼에 손상이 발생하는 경우 드로웍스 전체를 분해하여 드럼을 교체하여 주어야 하기 때문에 교체 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
그리고 육지와 멀리 떨어진 해상의 해양플랜트에서 작동하는 드로웍스의 드럼을 교체하여 주기 위해 드럼 부품을 육지에서 공급하기에는 시간 및 작업상 어려움이 있으며 크기가 큰 드럼 부품을 해양플랜트에 비치하여 주기에는 해양플랜트의 공간적 제약으로 인해 어려움이 있다.
한국 공개특허 제10-2014-0128161(2014.11.05, 선박의 드로워크스 탑재를 위한 연결 장치) 미국 공개특허 제2009-0114892(2009.05.07, Cable Drawworks for a drilling rig)
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 드로웍스에 감기는 와이어에 의한 드럼 손상을 최대한 방지할 수 있으며 드럼 손상시 드럼의 교체를 신속시 용이하게 할 수 있으며 드럼 교체 부품의 보관을 용이하게 할 수 있는 드로웍스를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 드로웍스의 드럼에 감기는 와이어가 꼬임없이 드럼에 용이하게 감길 수 있는 드로웍스를 제공하고자 한다.
그리고 본 발명은 드로웍스에 감기는 와이어에 부착된 이물질에 의한 드럼 손상, 드럼에 와이어가 감길 때 발생하는 열로 인한 드럼 손상 및 드럼의 장력에 의한 드럼 손상을 방지하여 줄 수 있는 드로웍스를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 드로웍스는 본체부, 상기 본체부 일측에 구비되는 메인 샤프트, 상기 메인 샤프트 외측에 결합되며 원통형상으로 상기 와이어가 감기는 메인 드럼, 상기 메인 샤프트 일측에 구비되며 상기 메인 샤프트에 회전력을 전달하는 구동부, 상기 메인 샤프트 타측에 구비되며 상기 메인 샤프트에 제동력을 전달하는 제동부; 상기 구동부 및 제동부를 제어하는 제어부; 및 상기 메인 드럼 외측에 상기 메인 드럼의 축방향으로 복수개 분할된 구조를 가지며, 상기 메인 드럼에 탈부착 가능하게 구비되는 보조 드럼;을 포함한다.
여기서 상기 보조 드럼은 상기 보조 드럼의 표면에서 상기 보조 드럼의 둘레 방향을 향하여 경사지게 형성된 홈, 상기 홈이 형성된 보조 드럼의 표면 크기와 동일한 크기를 가지며, 상기 보조 드럼의 표면에 일측면은 힌지결합되어 상기 일측면을 중심으로 타측면이 상하이동되는 흡수판; 및 상기 흡수판의 타측면 저면에 구비되어 상기 흡수판을 탄성지지하는 탄성부재;로 이루어지는 복수개의 와이어 충격흡수부를 더 포함한다.
그리고 상기 드로웍스는 판 형상으로 일측이 상기 드로웍스 전방에 구비되는 지지부에 힌지 결합되어 상기 드럼 외측 상하로 회동하는 베이스 판; 및 판 형상으로 상기 베이스 판 외측에 상기 보조 드럼 외측에 근접하도록 구비되어 상기 와이어의 드럼 감김을 근접 안내하되 상기 베이스 판의 회동시 상기 보조 드럼 외측과 접촉하지 않도록 상기 베이스 판에 슬라이딩 결합되어, 상기 베이스 판의 회동시 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하는 가이드 판;을 포함하는 와이어 가이드 수단을 더 포함한다.
여기서 상기 와이어 가이드 수단은 상기 와이어 가이드 수단을 통해 상기 보조 드럼으로 안내되는 와이어에서 발생하는 열 및 와이어에 부착된 이물질을 제거할 수 있도록 상기 베이스 판 및 가이드 판에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 더 포함한다.
그리고 상기 와이어 가이드 수단은 상기 와이어 가이드 수단에 접촉하는 와이어의 장력을 조절하기 위하여 상하로 이동가능하게 구비된다.
그리고 상기 드로웍스는, 상기 복수개로 분할된 보조 드럼의 손상시 상기 손상된 보조 드럼을 교체하기 위한 교체용 보조 드럼 및 상기 교체용 보조 드럼을 보관하기 위한 보관부를 더 포함한다.
본 발명에 의한 드로웍스는 드럼에 충격흡수 수단을 구비하여 주기 때문에 드로웍스에 감기는 와이어에 의한 드럼 손상을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따른 드로웍스는 드럼이 분할된 교체 가능한 2중 드럼 형태로 구비되기 때문에 드럼 손상시 드럼의 교체를 신속시 용이하게 할 수 있으며 드럼 교체 부품의 보관을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 드로웍스는 와이어 감김 가이드 수단을 구비하여 주기 때문에 드로웍스의 드럼에 감기는 와이어가 꼬임없이 드럼에 용이하게 감길 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따른 드로웍스는 냉각 및 세척수단이 구비되고 와이어의 장력에 따른 위치가 가변되는 와이어 감김 가이드 수단을 구비하여 주기 때문에 로웍스에 감기는 와이어에 부착된 이물질에 의한 드럼 손상, 드럼에 와이어가 감길 때 발생하는 열로 인한 드럼 손상 및 드럼의 장력에 의한 드럼 손상을 방지하여 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스의 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스에 구비되는 보조 드럼의 구성도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스에 구비되는 와이어 가이드 수단의 구성 및 작동도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스 및 데릭의 시스템 구성도
본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.
또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.
그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.
먼저 도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스의 구성도를 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스(10)(이하 '드로웍스'로 칭한다.)의 주요 구성에 대하여 자세히 설하고 이후 본 발명의 특징인 보조 드럼(110) 및 와이어 가이드 수단(800)에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스(10)는 크게 본체부(400), 메인 샤프트(330), 메인 드럼(100), 구동부(500), 제동부(300), 제어부(도시하지 않음) 및 보조 드럼(110)으로 구성된다.
상기 본체부(400)는 상기 드로웍스(10)를 지지 및 구성하는 구성부이며,
상기 메인 샤프트(330)는 상기 드로웍스(10)의 본체부(400) 일측, 바람직하기로는 중심부에 베어링 조립체를 통하여 상기 본체부(400)에서 회전 가능하게 구비된다.
그리고 메인 드럼(100)은 상기 메인 샤프트(330) 외측에 구비도며 원통형상으로 와이어(200)가 원활히 감길 수 있도록 구성된다.
다음으로 구동부(500)는 상기 메인 샤프트(330)에 회전 구동력을 전달하기 위하여 구비되는데 전기 모터 또는 동력 엔진으로 구성될 수 있으며 상기 메인 샤프트(330)와는 기어를 통하여 연결된다.
다음으로 상기 제동부(300)는 상기 메인 샤프트(330)에 제동력을 전달하기 위하여 구비되는데 디스크 브레이크 또는 전자기적 브레이크등 다양한 형태로 구비될 수 있다.
다음으로 상기 제어부는 상기 구동부 및 제동부를 제어하기 위하여 구비되는데 사용자의 입력신호를 전달받아 상기 구동부 및 제동부를 포함하는 드로웍스 전체를 제어할 수 있도록 유/무선 형태의 외부신호 입력부를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 드로웍스의 구성과 작동에 대해서는 여러 선행문헌을 통해 관련 기술이 개시되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 본 발명의 주요특징중에 하나인 보조 드럼(110)에 대하여 도 3 및 도 4를 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.
상기 보조 드럼(110)은 상기 메인 드럼(100) 외측에 상기 메인 드럼(100)의 축방향으로 복수개 분할된 구조를 가진다.
이는 메인 드럼(100) 손상시 메인 드럼(100)을 드로웍스(10) 본체부(400)에서 분할 해체하여 교체하여 주는 일없이 손상된 부분만을 용이하게 교체하여 주기 위함이다.
즉, 드럼 손상시 메인 드럼(100) 전체를 드로웍스(10)에서 해체 및 교체하여 주는데에는 많은 시간 및 비용이 발생하는데 이와 같이 간단히 손상된 드럼부위만 교체하여 주면 교체 시간 및 비용을 많이 절약할 수 있다.
그리고 상기 보조 드럼(110)이 축방향으로 분할된 구조를 가지는 이유는 두럼 원주 방향으로 분할된 구조를 가지는 경우 분할된 보조 드럼간의 원주 방향을 따라 형성된 결합부위에 와이어가 감기면서 외력이 작용하여 결합부위에 손상갈 수 있는데 이와 같이 축방향으로 분할된 구조를 가짐으로써 결합부위에 외력이 집중되어 결합부위에 손상이 가는것을 방지하여 줄 수 있기 때문이다.
상기 분할된 보조 드럼(110)들 및 이의 메인 드럼(100) 결합은 끼움 결합, 슬라이딩 결합 또는 나사 및 볼트 결합 등 다양한 결합수단에 의해 가능하다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 드럼(110)은 와이어 충격흡수부를 더 포함한다.
상기 와이어 충격 흡수부는 상기 보조 드럼(110)의 표면에서 상기 보조 드럼(110)의 둘레 방향을 향하여 경사지게 형성된 홈, 상기 홈이 형성된 보조 드럼(110)의 표면 크기와 동일한 크기를 가지며, 상기 보조 드럼(110)의 표면에 일측면은 힌지(112)결합되어 상기 일측면을 중심으로 타측면이 상하이동되는 흡수판(114) 및 상기 흡수판(114)의 타측면 저면에 구비되어 상기 흡수판(114)을 탄성지지하는 탄성부재(116)로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 드럼(110)에는 이와 같은 상기 와이어 충격 흡수부가 보조 드럼(110)의 원주 방향을 따라 복수개 구비되어 상기 보조 드럼(110)에 감기는 와이어에 의한 보조 드럼(110)의 충격을 완화하여 줌으로써 보조 드럼(110)의 손상을 더욱 방지하여 줄 수 있다.
다음으로 본 발명의 주요 특징중에 하나인 와이어 가이드 수단에 대하여 도 5는 내지 도 6을 참조로 하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와이어 가이드 수단은 상기 보조 드럼(110)에 감기는 와이어를 가이드하여 주며 와이어에서 발생하는 열 및 와이어에 부착된 이물질을 제거하여 줌으로써 보조 드럼(110)의 손상을 방지하여 주기 위하여 구비된다.
이를 위해 와이어 가이드 수단은 크게 베이스 판(810) 및 가이드 판(820)으로 크게 이루어진다.
먼저 상기 베이스 판(810)은 판 형상으로 일측이 상기 드로웍스 전방에 구비되는 지지부에 힌지 결합되어 상기 보조 드럼(110) 외측 상하로 회동하도록 구성된다.
그리고 가이드 판(820)은 판 형상으로 상기 베이스 판(810) 외측에 상기 보조 드럼(110) 외측에 근접하도록 구비되어 상기 와이어(200)의 보조 드럼 감김을 근접 안내하되 상기 베이스 판(810)의 회동시 상기 보조 드럼 외측과 접촉하지 않도록 상기 베이스 판(810)에 슬라이딩 결합되어, 상기 베이스 판(810)의 회동시 상기 베이스 판(810)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하도록 구성된다.
상기 베이스 판(810) 및 가이드 판(820)의 구동은 모터를 통하여 사용자가 원격제어하거나 입력된 정보에 따라 자유롭게 실시할 수 있다.
다음으로 이와 같은 와이어 가이드 수단은 상기 와이어 가이드 수단을 통해 상기 보조 드럼으로 안내되는 와이어에서 발생하는 열 및 와이어에 부착된 이물질을 제거할 수 있도록 상기 베이스 판(810) 및 가이드 판(820)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 더 포함한다.
즉, 상기 베이스 판(810) 및 가이드 판(820)상에 넓이 및 길이 방향을 따라 회전하는 복수개의 베어링을 구비하여 주고 상기 베어링상으로 냉각수를 흘려보내 줌으로써 상기 베어링을 통해 와이어(200)가 원활히 보조 드럼(110)으로 안내되며 냉각수를 통해 이물질이 제거되거 와이어(200)에서 발생하는 열을 식혀 줄 수 있도록 구성된다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스는 도 6에 도시된 바와 같이 와이어 가이드 수단이 상기 와이어 가이드 수단에 접촉하는 와이어(200)의 장력을 조절하기 위하여 상하로 이동가능하게 구비된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 와이어에 장력이 많이 발생하는 경우 도 6의 점선과 같이 와이어 가이드 수단을 상승시켜 와이어 가이드 수단에 많은 하중이 발생하도록 하여 드로웍스에 가해지는 하중을 줄여 드로웍스(10)에 손상이 가는 것을 방지하여 주며 와이어에 장력이 적게 발생하는 경우에는 와이어 가이드 수단을 하강시켜 전체적으로 균일한 하중이 발생하도록 한다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드로웍스(10)는 상기 복수개로 분할된 보조 드럼(110)의 손상시 상기 손상된 보조 드럼을 교체하기 위한 교체용 보조 드럼 및 상기 교체용 보조 드럼을 보관하기 위한 보관부를 더 포함한다.
이는 드로웍스(10)는 통상 해양플랜트 및 시추선에 구비되는데 드로웍스(10)의 교체 부품이 해상에서 해풍등으로 인하여 손상되지 않으며 드로웍스(10)의 부품 교체시 육상으로부터 부품 조달시 많은 시간이 소요되기 때문에 이를 효과적으로 해결하기 위하여 위와 같이 구비된다.
본 발명에 따른 드로웍스(10)는 이와 같이 전체적으로 이중 드럼, 와이어 가이드 수단 및 장력조절 수단을 통해 드로웍스(10)에 가해지는 손상을 최대한 방지하여 줄 수 있으며 손상이 발생하더도 용이하게 단시간안에 교체하여 줄 수 있는 우수한 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10; 드로웍스 100: 메인 드럼 110: 보조 드럼
200: 와이어 300: 제동부 400: 본체부 500: 구동부
330: 메인 샤프트

Claims (6)

  1. 해양플랜트 또는 시추선에 설치되는 시추 데릭에 와이어를 통해 드릴 파이프를 승하강시키는 드로웍스에 있어서, 상기 드로웍스는
    본체부, 상기 본체부 일측에 구비되는 메인 샤프트, 상기 메인 샤프트 외측에 결합되며 원통형상으로 상기 와이어가 감기는 메인 드럼, 상기 메인 샤프트 일측에 구비되며 상기 메인 샤프트에 회전력을 전달하는 구동부, 상기 메인 샤프트 타측에 구비되며 상기 메인 샤프트에 제동력을 전달하는 제동부; 상기 구동부 및 제동부를 제어하는 제어부; 및 상기 메인 드럼 외측에 상기 메인 드럼의 축방향으로 복수개 분할된 구조를 가지며, 상기 메인 드럼에 탈부착 가능하게 구비되는 보조 드럼; 및
    상기 메인 드럼의 상하측으로 회동가능하게 구비되어 상기 메인드럼으로 감기는 와이어를 감기는 방향에 따라 안내하는 베이스 판 및 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되어 상기 와이어를 상기 메인 드럼에 근접하게 안내하는 가이드 판; 상기 베이스 판 및 가이드판에 냉각수를 공급하여 상기 와이어에서 발생하는 열 및 와이어에 부착된 이물질을 제거하는 냉각수 공급부 및 상기 베이스 판을 상하로 이동시켜 와이어의 장력을 조절함으로써 상기 메인 드럼에 발생하는 하중을 제어하는 와이어 장력수단을 포함하는 와이어 가이드 수단;을 더 포함하는 2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보조 드럼은
    상기 보조 드럼의 표면에서 상기 보조 드럼의 둘레 방향을 향하여 경사지게 형성된 홈,
    상기 홈이 형성된 보조 드럼의 표면 크기와 동일한 크기를 가지며, 상기 보조 드럼의 표면에 일측면은 힌지결합되어 상기 일측면을 중심으로 타측면이 상하이동되는 흡수판; 및
    상기 흡수판의 타측면 저면에 구비되어 상기 흡수판을 탄성지지하는 탄성부재;로 이루어지는 복수개의 와이어 충격흡수부를 더 포함하는 2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서, 상기 드로웍스는,
    상기 복수개로 분할된 보조 드럼의 손상시 상기 손상된 보조 드럼을 교체하기 위한 교체용 보조 드럼 및 상기 교체용 보조 드럼을 보관하기 위한 보관부를 더 포함하는 2중 드럼 및 와이어 꼬임 방지 기능을 가지는 드로웍스.
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