KR102604854B1 - 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치에 관한 것이다. 이는, 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서, 스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와; 고정실린더의 외측부에 고정되고 길이방향으로 연장되며 지지력을 제공하는 한 쌍의 연장아암과; 수평의 지지샤프트를 통해 연장아암에 회전 가능하도록 지지되고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 받치는 지지풀리가 포함된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치는, 시추공 내부로 유선장비를 내리거나, 또는 시추공으로부터 사용 후 유선장비를 인양할 때, 유선장비의 흔들림을 최소화하여, 유선장비가 시추공 내벽에 부딪혀 파손되는 것을 방지함은 물론, 유선장비와 연결된 장비라인이 스틸케이싱과 마찰되지 않아 찢어지거나 마모되지 않는다. 또한, 유선장비의 설치나 인양을 보다 신속하고 편리하게 수행할 수 있다.

Description

시추공 내 유선장비 인양 보조 장치{Equipment lifting aids in boreholes}

본 발명은 지반 조사를 위해 천공한 시추공에 투입된 유선장비의 회수 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사용 후 유선장비의 인양 시, 유선장비가 시추공 내벽이나 케이싱과 충돌하여 손상되는 것을 방지함과 동시에 보다 신속하고 편리한 인양을 할 수 있게 하는, 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 지반조사는, 지층의 분포와 토질, 암석 및 암반 등 지반의 공학적 성질을 파악하여, 필요한 지반정보를 제공하거나 건설 적합성 및 자원 매장량을 확인하기 위하여 실시한다.

지반조사를 위해서는, 토양층을 뚫고 암반층을 드릴링 하여 시추공을 확보하고, 암반 코어를 회수한 후 시추공 내에 각종 장비를 설치하여야 한다. 장비는, 지반조사용 장비로서, 그 종류에 따라, 전력선이나 통신선이나 호스 등을 통해 지상과 연결된다. 이런 의미에서 이하의 설명에서, 장비를 '유선장비'라고 칭하기로 한다.

시추공 내에 유선장비를 설치하기 위해서는, 유선장비를 시추공 내부로 내려 보내야 하는데, 고가의 유선장비의 경우, 함께 구성되어 있는 전동윈치를 이용하여, 유선장비를 지하 심부에 도달시키거나, 사용 후, 지상으로 인양할 수 있다.

그러나 전동윈치가 구비되어 있지 않은 유선장비는, 장비의 설치나 인양이 작업자의 인력으로 진행되었다. 즉, 작업자가 유선장비를 직접 내리거나 끌어 올려야 하였다. 그런데, 유선장비를 인력으로 설치 또는 인양할 경우, 시추공의 심도가 깊어질수록 힘이 많이 들고, 특히, 파이프나 전선 등이 시추공 내벽이나, 케이싱에 접촉되어 훼손되는 경우가 빈번히 발생한다.

도 1은 종래 유선장비 인양 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 지반에 시추공(13)이 천공되어 있다. 시추공(13)은 토양층(12)을 통과한 후 바닥이 암반층(11)에 도달한 수직의 구멍이다. 또한, 시추공(13)에는 스틸케이싱(15)이 설치된다. 스틸케이싱(15)은 토양층(12)에 박혀 흙이 시추공(13) 내부로 쏟아지는 것을 방지하는 원통형 부재이다. 그리고, 시추공(13)의 내부에는 유선장비(17)가 위치하고 있다. 유선장비(17)는 장비라인(19)을 통해 지상에 연결된다. 장비라인(19)은 통신케이블, 전력선케이블, 플렉시블튜브 등, 유선장비(17)와 지상의 장비(미도시)를 연결하는 라인이다.

상기 구성을 갖는 시추환경에서, 시추공(13)에 투입된 유선장비(17)를 인양하기 위해서는, 장비라인(19)을 지상으로 당겨 올려야 하는데, 종래에는 장비라인을 당겨 올리기 위한 보조 장비가 없어, 작업자가 손으로 직접 장비라인(19)을 잡아 올릴 수밖에 없었다.

이러한 과정은 유선장비(17)의 파손을 야기한다. 작업자가 장비라인(19)을 당겨 올리는 동안, 유선장비(17)가 전후좌우로 흔들려 시추공 내벽에 충돌할 수밖에 없기 때문이다. 또한, 장비라인은 장비라인대로 스틸케이싱(15) 상단의 모서리와 마찰되어 벗겨지거나 찢어질 수 있다. 상기한 문제는 시추공(13)의 심도가 깊어질수록 더욱 심해진다.

유선장비를 시추공 내에 설치하거나 인양 할 때, 유선장비나 장비라인의 파손을 방지하고, 작업자의 힘이 덜 드는 보조 장치가 요구되고 있는 것이다.

시추와 관련된 배경이 되는 기술로서, 국내 공개특허공보 제10-2005-0012471호 (지하수 개발용 시추기의 시추로드 인양장치)가 개시된 바 있다.

본 발명은, 유선장비가 시추공 내벽에 부딪혀 파손되는 것을 방지함은 물론, 유선장비와 연결된 장비라인이 스틸케이싱과 마찰되지 않아 찢어지거나 마모되지 않는, 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 유선장비의 설치나 인양을 보다 신속하고 편리하게 수행할 수 있는, 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치는, 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서, 스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와; 고정실린더의 외측부에 고정되고 길이방향으로 연장되며 지지력을 제공하는 한 쌍의 연장아암과; 수평의 지지샤프트를 통해 연장아암에 회전 가능하도록 지지되고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 받치는 지지풀리가 포함된다.

또한, 상기 각 연장아암의 단부에는, 연결핀을 통해 회전아암이 회전 가능하도록 링크되고, 회전아암의 단부에는, 하강한 상태로 지지풀리의 외주면에 접하며 장비라인을 눌러 지지하는 누름풀리가 설치되며, 고정실린더의 개방슬릿 양측에는, 볼팅결합을 통해 서로에 대해 접근하여 고정실린더의 내경이 축소되게 하는 죔브라켓이 더 구비된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 다른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치는, 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서, 스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와; 고정실린더의 양측 외주면에 고정되되, 고정실린더를 사이에 두고 반대편에 위치하며, 수직방향으로 이격된 다수의 아암홀더와; 각각의 아암홀더에 착탈 가능하도록 결합하는 수평연장부, 수평연장부의 단부에 이어지며 수직으로 연장된 수직연장부를 구비하는 한 쌍의 연장아암과; 수직연장부의 상단부에 축회전 가능하게 설치되고 양단부에는 토크리시빙홈이 형성되어 있는 지지샤프트와; 상기 지지샤프트와 일체를 이루며 연장아암의 사이에 위치하고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 지지하고, 상기 지지샤프트를 중심으로 다수의 등각구멍이 등각 형성되어 있는 지지풀리를 구비하고, 상기 수직연장부에는 등각구멍에 대응 하는 핀구멍이 형성되며, 상기 핀구멍을 통과해 등각구멍에 끼워져 지지풀리의 회전을 정지시키는 풀리고정핀을 갖는다.

아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 또 다른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치는, 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서, 스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와; 고정실린더의 양측 외주면에 고정되되, 고정실린더를 사이에 두고 반대편에 위치하며, 수직방향으로 이격된 다수의 아암홀더와; 상기 아암홀더의 내측에 구비되며, 외부로부터 가해진 하중의 변화를 감지하는 하중센서와; 각각의 아암홀더에 착탈 가능하도록 장착되고 하중센서에 하중을 인가하는 수평연장부, 수평연장부의 단부에 이어지고 수직으로 연장된 수직연장부를 구비하는 한 쌍의 연장아암과; 수직연장부의 상단부에 고정되는 수평의 받침플레이트와; 받침플레이트의 상부에 고정되고 지지력을 제공하는 하우징과; 상기 하우징에 수평으로 장착되며 축회전 가능하고 양단부에 토크리시빙홈을 갖는 지지샤프트와; 지지샤프트에 일체를 이루며 하우징에 수용되고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 받치는 지지풀리와; 지지풀리의 양면에 고정되되, 지지샤프트를 기준으로 등각 배치되며, 지지풀리의 외측으로 N극 또는 S극의 자기력을 출력하는 다수의 영구자석과; 하우징에 고정된 상태로 영구자석에 대응하고, 영구자석에 자기력을 출력하는 전자석모듈과; 상기 하중센서와 접속되며, 하중센서로부터 전달받은 하중 정보에 기초하여 전자석모듈의 출력 자기력의 세기를 조절하는 컨트롤러와; 상기 컨트롤러에 의해 제어되고, 하중센서에 감지되는 하중의 변화에 따라 점등하는 다수의 램프를 구비한 램프유니트가 포함된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치는, 시추공 내부로 유선장비를 내리거나, 또는 시추공으로부터 사용 후 유선장비를 인양할 때, 유선장비의 흔들림을 최소화하여, 유선장비가 시추공 내벽에 부딪혀 파손되는 것을 방지함은 물론, 유선장비와 연결된 장비라인이 스틸케이싱과 마찰되지 않아 찢어지거나 마모되지 않는다.

또한, 유선장비의 설치나 인양을 보다 신속하고 편리하게 수행할 수 있다.

도 1은 종래 유선장비 인양 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 인양 보조장치의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 인양 보조 장치의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양 보조 장치(30)의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시한 인양 보조장치(30)의 사시도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

제1실시예에 따른 인양 보조장치(30)는, 시추공(13)에 투입되는 유선장비(17)의 업다운(updown) 이동을 보조하는 것이다. 업다운 이동은, 시추공(13) 내부에 투입되어 있는 유선장비(17)를 지상으로 끌어 올리는 운동과, 또는 유선장비(17)를 시추공(13) 내부로 내려 보내는 운동을 의미한다.

또한 유선장비(17)는, 장비라인(19)을 통해 지상의 컨트롤 장비와 연결되는, 지반조사를 위해 사용되는 모든 장비를 포함한다. 당연히, 장비라인(19)은 유선장비(17)의 종류에 따라 달라진다. 유선장비(17)가 카메라 일 경우, 장비라인(19)은 전력선과 통신선 일 것이다. 또는 유선장비(17)가 수압시험용 패커일 때에 장비라인은 물이 통과하는 엑셀호스 이다. 모든 장비라인(19)은 가요성을 가져 권취될 수 있는 성질을 갖는다.

참고로, 종전에는, 작업자가 장비라인(19)을 (마치 두레박을 올리듯이) 당겨 올리거나, 풀어 내렸다.

제1실시예에 따른 인양보조장치(30)는, 시추공(13)에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱(15)에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비(17)의 인양을 보조하는 역할을 한다. 또한 사용하기에 따라, 유선장비(17)를 시추공(13)의 바닥으로 하강시킬 때 하강 보조용으로도 사용할 수 있음은 물론이다.

도시한 바와 같이, 제1실시예에 따른 인양보조장치(30)는, 고정실린더(31), 한 쌍의 연장아암(33), 지지풀리(35)를 포함한다.

고정실린더(31)는 일정두께를 갖는 사각 금속판을 둥글게 벤딩시켜 제작한 원통형 부재이며, 도 2에 도시한 바와 같이 스틸케이싱(15)을 감싼다. 스틸케이싱(15)의 외주면은 고정실린더(31)의 내주면에 밀착한다. 또한 스틸케이싱(15)의 상단부는 고정실린더(31)의 상단부 보다 높이가 낮다.

또한, 고정실린더(31)의 측부에는 개방슬릿(31c)이 마련되어 있다. 개방슬릿(31c)은 일정폭을 갖는 개방통로이다. 개방슬릿(31c)을 형성한 이유는, (인양보조장치(30)의 설치 전에) 유선장비(17)를 시추공(13)에 투입한 상태에서, 인양보조장치(30)를 장착할 수 있도록 고려된 것이다.

만약, 고정실린더(31)에 개방슬릿(31c)이 없다면, 기설치된 장비라인(19)을 고정실린더(31)의 내부로 통과시킬 수 없다. 즉, (고정실린더에 스틸케이싱을 수용하기 위해) 고정실린더(31)를 스틸케이싱(15)의 상부에서 하강시킬 때, 장비라인(19)이 고정실린더 하단에 걸려 더 이상 하강할 수 없다.

연장아암(33)은, 고정실린더(31)의 외측부에 고정되고 길이방향으로 상향 연장되며 지지력을 제공한다. 고정실린더(31)에 대해 연장아암(33)을 보다 강력하게 고정할 수 있도록, 고정실린더(31)의 외주면에 아암고정부(31e)가 더 구비될 수 있다. 연장아암(33)과 아암고정부(31e)는 용접 고정된다.

연장아암(33)의 상단부에는 지지샤프트(35a)가 구비된다. 지지샤프트(35a)는 수평을 이루며 양단부가 연장아암(33)의 상단부에 연결된 상태로 축회전 가능하다. 지지샤프트(35a)는 지지풀리(35)의 중심부를 관통하며 지지풀리(35)와 결합한다.

지지풀리(35)는 일정직경을 갖는 디스크형 부재이며 지지샤프트(35a)와 일체를 이루고, 연장아암(33)의 사이에서 회전 가능하도록 지지된다. 특히 지지풀리(35)의 외주면의 접선 중, 수직으로 위치하는 두 개의 수직접선 중 하나는, 고정실린더(31)의 중심축선과 일치한다. 고정실린더(31)의 중심축선과 스틸케이싱(15)의 중심축선은 일치한다.

그리고 지지풀리(35)의 외주면에는 라인수용홈(35k)이 마련되어 있다. 라인수용홈(35k)은 장비라인(19)을 수용하여 장비라인(19)이 옆으로 이탈하는 것을 방지한다.

상기한 바와 같이, 지지풀리(35)의 수직 접선이 스틸테이싱(15)의 중심축선과 일치하므로, 라인수용홈(35k)에 걸려 있는 장비라인(19)은 도 2에 도시한 바와 같이 시추공(13)의 중심축부에 위치한다. 이 상태에서 장비라인(19)을 화살표 a방향으로 당기면, 장비라인(19)은 수직을 유지한 상태로 전후좌우로 흔들리지 않고 그대로 상승한다. 유션장비(17)가 시추공(13)의 내벽면에 충돌하지 않는 것이다.

아울러, 장비라인(19)이 스틸케이싱(15) 및 고정실린더(31)의 상부 까지 수직 상승한 후, 지지풀리(35)를 타고 외부로 빠지므로, 장비라인(19)이 스틸케이싱(15)의 상단부 모서리에 닿지 않아 까지거나 찢어질 염려가 없다.

도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 인양보조장치(30)의 변형 예를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 변형 예에 따른 인양보조장치(30)는, 회전아암(37)과 누름풀리(39)를 더 구비한다.

회전아암(37)을 설치하기 위하여 연장아암(33)은, 도 3에 도시한 것 보다 길게 연장되어 있다. 회전아암(37)은, 각각의 연장아암(33)의 연장단부에 연결핀(37a)을 통해 링크된 막대형 부재이다. 회전아암(37)은 연결핀(37a)을 회전 중심축으로 삼아 화살표 c방향이나 그 반대 방향으로 회전이 가능하다.

그리고 회전아암(37)의 연장 단부에는 회전축(39a)이 장착된다. 회전축(39a)은 회전아암(37)에 지지된 상태로 축회전 가능하다. 회전축(39a)에는 누름풀리(39)가 구비된다. 누름풀리(39)는 일정직경의 원판형 부재로서, 화살표 c 방향으로 하강한 상태로 지지풀리(35)의 외주면에 접하며 도 5에 도시한 것처럼 장비라인(19)을 화살표 d방향으로 눌러 지지한다.

장비라인(19)에 누름풀리(39)의 무게가 실리므로, 지지풀리(35)에 대한 장비라인(19)의 슬립은 발생하지 않는다.

한편, 고정실린더(31)에는 한 쌍의 죔브라켓(31f)이 더 구비된다. 죔브라켓(31f)은 개방슬릿(31c)의 상단 양측에 용접 고정된 부속으로서 볼팅결합을 통해 서로에 대해 접근하여 고정실린더(31)의 내경이 축소되게 작용한다. 이를 위해 죔브라켓(31f)에는 볼트구멍(31g)이 형성되어 있다. 볼트구멍(31g)을 통해 볼트(32a)를 끼우고 반대편에 너트(32b)를 체결하면 고정실린더(31)가 조여진다. 고정실린더(31)로 스틸케이싱(15)을 감싼 상태로 볼트(32a)와 너트(32b)를 이용해 죔브라켓(31f)을 죄면, 스틸케이싱(15)에 대한 고정실린더(31)의 결합이 강력하게 유지된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양보조장치(30)의 구성을 나타내 보인 도면이다.

도시한 바와 같이, 제2실시예에 따른 인양보조장치(30)는, 고정실린더(31), 두 개의 아암홀더(31h), 연장아암(41), 지지샤프트(35a), 지지풀리(35), 풀리고정핀(43), 크랭크핸들(45)을 포함한다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며 그에 관한 반복 설명은 생략하기로 한다.

아암홀더(31h)는, 고정실린더(31)의 양측 외주면에 용접 고정되는 지지용 부재이다. 아암홀더(31h)는, 고정실린더(31)를 사이에 두고 반대편에 위치한다. 또한 아암홀더(31h)는 두 개가 위아래로 이격 배치된다.

아암홀더(31h)에는 수평방향으로 개방된 수용통로(31j)와 암나사구(31k)가 마련된다. 수용통로(31j)는 연장아암(41)의 수평연장부(41a)가 삽입되는 공간이다. 그리고, 암나사구(31k)는 고정스크류(31m)가 결합하는 구멍이다. 수용통로(31j)에 수평연장부(41a)를 삽입하고 고정스크류(31m)를 죄면 고정스크류(31m)가 수평연장부(41a)를 가압 고정한다.

연장아암(41)은, 각각의 아암홀더에 착탈 가능하도록 결합하는 부재이며 직각으로 절곡된 형상을 취하고, 단면은 사각형이다.

연장아암(41)에는 수평연장부(41a)와 수직연장부(41b)가 포함된다. 수평연장부(41a)는 수평으로 연장된 부분으로서 아암홀더(31h)에 끼워진 상태로 고정스크류(31m)에 의해 고정된다. 수직연장부(41b)는, 수평연장부(41a)의 단부에 수직으로 연결된 부분이다.

수직연장부(41b)의 상단부에는 지지샤프트(35a)가 축회전 가능하게 설치된다. 지지샤프트(35a)는, 지지풀리(35)를 관통하며, 양단부가 수직연장부(41b)에 지지된다. 또한 지지샤프트(35a)의 양단면에는 토크리시빙홈(35b)이 마련되어 있다. 토크리시빙홈(35b)은 육각홈으로서 외부로부터 제공된 회전력을 전달받는다.

크랭크핸들(45)은, 지지샤프트(35a)를 축회전 시키기 위한 수공구이다. 크랭크핸들(45)의 육각렌치부(45a)를 토크리시빙홈(35b)에 끼운 후 손잡이(45b)를 돌리면 지지샤프트(35a)가 축회전 하게 된다. 이와 같이 크랭크핸들(45)을 이용해 지지샤프트(35a)를 축회전 가능하게 구성함으로써, 지지풀리(35)를 보다 신속하게 회전시켜 인양시간을 단축할 수 있다.

또한, 양측 수직연장부(41b)에는 핀구멍(41d)이 형성되어 있다. 핀구멍(41d)은 풀리고정핀(43)을 통과시키는 구멍이다.

지지풀리(35)는 지지샤프트(35a)와 일체를 이루며 연장아암(41)의 사이에 위치한다. 지지풀리(35)의 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치됨은 위에 설명한 바와 같다. 지지풀리(35)에는 다수의 등각구멍(35c)이 마련되어 있다. 등각구멍(35c)은 지지샤프트(35a)를 중심으로 일정각도로 등각 배치된 구멍이다. 등각구멍(35c)은 지지풀리(35)가 회전하는 동안 핀구멍(41d) 앞을 지난다.

풀리고정핀(43)은, 지지풀리(35)의 회전을 방지하는 역할을 한다. 가령, 시추공 내 지반 조사를 진행하던 중, 유선장비(17)를 시추공 내부의 일정 깊이 지점에 유지시켜야 할 경우, 풀리고정핀(43)을 이용해 지지풀리(35)를 고정하는 것이다. 장비라인(19)의 단부가 지상의 컨트롤 장비에 연결되어 있으므로, 지지풀리(35)의 회전이 정지되면 유선장비(17)의 고정상태는 쉽게 유지시킬 수 있다. 풀리고정핀(43)은, 일측 수직연장부의 핀구멍(41d)과 등각구멍(35c)과 반대측 핀구멍(41d)을 차례로 통과한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 시추공 내 유선장비 인양보조장치(30)를 설명하기 위한 도면이다.

제3실시예에 따른 인양보조장치(30)는, 고정실린더(31), 두 개의 아암홀더(31h), 하중센서(47), 연장아암(41), 받침플레이트(59), 하우징(51), 지지샤프트(35a), 지지풀리(35), 다수의 영구자석(35e), 전자석모듈(53), 컨트롤러(55), 램프유니트(57)를 구비한다.

아암홀더(31h)는 연장아암(41)의 수평연장부(41a)를 수용하는 부재로서 내측에 하중센서(47)를 갖는다. 하중센서(47)는 외부로부터 가해진 하중의 변화를 감지하는 센서이다. 수평연장부(41a)를 통해 전달되는 하중의 변화가 하중센서(47)에 감지되는 것이다.

수평연장부(41a)를 통해 하중센서(47)에 전달되는 하중은, 수평연장부(41a)가 지지하고 있는 구성요소들의 총 무게와, 지지풀리(35)에 걸쳐진 장비라인(19)을 통해 전달되는 무게를 합친 무게이다.

그런데 장비라인(19)을 통해 전달되는 무게는, 시추공(13) 내의 유선장비(17)의 깊이에 따라 달라진다. 유선장비(17)가 깊게 내려가 있을수록, 장비라인(19)의 길이가 길어지므로 인가되는 무게가 증가한다. 이와 반대로, 가령, 유선장비(17)가 완전히 상승하여 지지풀리(35)에 까지 올라왔을 경우에는, 장비라인(19)을 통해 지지풀리(35)에 걸리는 하중은 유선장비(17)이 무게 밖에 없다. 즉, 유선장비(17)를 인양하여 유선장비의 깊이가 낮아지는 동안 하중센서(47)에 인가되는 하중이 점차 작아지는 것이다.

하중센서(47)가 감지한 정보는 컨트롤러(55)에 전달된다. 컨트롤러(55)는 하중센서(47)가 감지한 하중의 최대값과, 인양 중 감지되는 하중값을 비교하여, 인양 중 하중값이 최대 하중값의 30%에 도달할 때 1차 신호를, 20%에 도달할 때 2차 신호를, 5%에 도달할 때 3차 신호를 출력한다. 이와 관련한 설명은 후술된다.

연장아암(41)은, 제2실시예에서와 마찬가지로 직각으로 절곡된 형태를 취하며 상호 평행하다. 연장아암(41)의 수평연장부(41a)는 아암홀더(31h)에 수용된 상태로 하중센서(47)를 누른다.

수직연장부(41b)의 상단부에는 받침플레이트(59)가 설치된다. 받침플레이트(59)는 수평으로 고정된 받침으로서 하우징(51)을 받쳐 지지한다.

하우징은 상부로 개방된 대략 ㄷ자 형태의 부재로서, 내측에 지지풀리(35)를 수용한다. 지지풀리(35)는 지지샤프트(35a)를 통해 하우징(51) 내부에서 회전 가능하도록 구비된다. 지지풀리(35)의 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치됨은 위에 설명한 타 실시예와 같다.

특히 지지풀리(35)의 양면에는 다수의 영구자석(35e)이 고정된다. 영구자석(35e)은 지지샤프트(35a)를 기준으로 등각 배치된다. 영구자석(35e)의 극성은 모두 동일하다. 가령, S극이 지지풀리(35)의 외측을 향하거나, N극이 외측을 향하도록 고정되는 것이다.

전자석모듈(53)은 하우징(51)의 측벽에 고정된 상태로 영구자석(35e)에 대응한다. 영구자석(35e)은 지지풀리(35)가 회전하는 동안 전자석모듈(53)의 앞을 지나가는 것이다.

전자석모듈(53)은 컨트롤러(55)에 의해 제어되어 영구자석을 당기는 자기력을 출력한다. 따라서, (전자석모듈(53)이 동작할 때) 지지풀리(35)가 회전하여 영구자석(35e)이 전자석모듈(53) 앞을 지나가면, 전자석모듈(53)이 영구자석을 당겨, 지지풀리(35)가 마치 스텝모터의 롤러와 같이 스텝 회전하게 된다.

전자석모듈(53)은 지지풀리(35)를 사이에 두고 반대편에 하나 씩 설치된다. 하지만 전자석모듈(53)은 하나만 적용해도 무방하다.

컨트롤러(55)는, 하중센서(47)와 접속되며, 하중센서로부터 전달받은 하중 정보에 기초하여 전자석모듈(53)의 출력 자기력의 세기를 조절한다.

컨트롤러(55)는, 하중센서(47)에, 최대 하중값이 인가될 때부터, 최대 하중값 대비 30%에 해당하는 하중값이 전달될 때 까지는, 전자석모듈(53)을 동작하지 않는다. 최대 하중값은, 인양이 시작되는 시점에서 하중센서(47)에 걸리는 하중이다. 전자석모듈(53)이 동작하지 않는 동안에는 지지풀리(35)가 별다른 저항 없이 회전한다.

컨트롤러(55)는, 하중센서(47)에 감지된 하중값이, 최대 하중값의 30% 미만일 때부터 20%에 도달할 때 까지 1차 신호를 출력하여 전자석모듈(53)을 구동한다. 유선장비(17)가 인양되는 동안 어느 시점(하중센서에 걸리는 하중이 최대 하중값의 30% 미만이 될 때)부터 전자석모듈(53)이 동작하여 지지풀리(35)의 스텝회전이 시작되는 것이다. 작업자는 지지풀리(35)의 스텝회전을 통해 유선장비(17)가 지상으로 어느 정도 올라와 있음을 촉각으로 알 수 있다.

유선장비(17)이 인양이 계속되어, 하중센서(47)에 전달되는 하중값이 최대 하중값의 20% 미만이 되었다면, 컨트롤러(55)는 2차신호를 출력하여 전자석모듈(53)에 (1차 신호 때에 비해) 상대적으로 더 큰 전류를 인가한다. 전자석모듈(53)의 출력자기력을 증가시키는 것이다. 이에 따라 지지풀리(35)에는 조금 더 강한 회전저항이 걸린다.

마침내 하중센서에 가해지는 하중값이 최대 하중값의 5%에 도달하면, 컨트롤러(55)는 전자석모듈(53)에 (2차 신호 때에 비해) 상대적으로 더 큰 전류를 인가한다. 지지풀리(35)의 회전저항이 최대로 커지게 된다. 이처럼 지지풀리(35)의 회전 저항을 키운 것은, 조금 후 유선장비(17)가 지상으로 올라오기 때문이다. 지지풀리의 회전속도를 늦추지 않는다면, 지상으로 갑자기 올라온 유선장비(17)가 지지풀리(35)와 부딪힐 수 있다.

램프유니트(57)는 하우징(51)의 일측에 설치된 것으로서, 수직으로 배열된 세 개의 엘이디램프(57a)를 구비한다. 각 엘이디램프(57a)의 칼라는 다르다. 가령, 가장 하부에 위치한 엘이디램프는, 초록색, 중간 것은 노랑색, 상측의 엘이디램프는 빨강색 일 수 있다.

램프유니트(57)는 컨트롤러(55)에 의해 제어된다. 컨트롤러(55)는 하중센서에 감지되는 하중의 변화에 따라 세 개의 엘이디램프(57a) 중 선택된 하나의 엘이디램프를 점등한다.

가령, 상기한 1차신호를 출력할 때에 초록색 엘이디램프를, 2차신호를 출력할 때 노랑색 엘이디램프를, 3차신호를 출력할 때 빨강색 엘이디램프를 점등하는 것이다. 작업자는 램프유니트(57)을 통해 현재 유선장비(17)의 인양 상태를 육안으로 가늠할 수 있다.

결국 상기한 바와 같이, 제1,2,3실시예에 따른 인양보조장치(30)는, 유선장비가 시추공 내벽에 부딪혀 파손되는 것을 방지함은 물론, 유선장비와 연결된 장비라인이 스틸케이싱과 마찰되지 않아 찢어지거나 마모되지 않게 함은 물론 유선장비의 설치나 인양을 보다 신속하고 편리하게 수행할 수 있게 한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:암반층 12:토양층 13:시추공
15:스틸케이싱 17:유선장비 19:장비라인
30:인양보조장치 31:고정실린더 31c:개방슬릿
31e:아암고정부 31f:죔브라켓 31g:볼트구멍
31h:아암홀더 31j:수용통로 31k:암나사구
31m:고정스크류 32a:볼트 32b:너트
33:연장아암 35:지지풀리 35a:지지샤프트
35b:토크리시빙홈 35c:등각구멍 35e:영구자석
35k:라인수용홈 37:회전아암 37a:연결핀
39:누름풀리 39a:회전축 41:연장아암
41a:수평연장부 41b:수직연장부 41d:핀구멍
43:풀리고정핀 45:크랭크핸들 45a:육각렌치부
45b:손잡이 47:하중센서 51:하우징
53:전자석모듈 55:컨트롤러 57:램프유니트
57a:엘이디램프 59:받침플레이트

Claims (4)

1. 삭제
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3. 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서,
   스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와;
   고정실린더의 양측 외주면에 고정되되, 고정실린더를 사이에 두고 반대편에 위치하며, 수직방향으로 이격된 다수의 아암홀더와;
   각각의 아암홀더에 착탈 가능하도록 결합하는 수평연장부, 수평연장부의 단부에 이어지며 수직으로 연장된 수직연장부를 구비하는 한 쌍의 연장아암과;
   수직연장부의 상단부에 축회전 가능하게 설치되고 양단부에는 토크리시빙홈이 형성되어 있는 지지샤프트와;
   상기 지지샤프트와 일체를 이루며 연장아암의 사이에 위치하고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 지지하고, 상기 지지샤프트를 중심으로 다수의 등각구멍이 등각 형성되어 있는 지지풀리를 구비하고,
   상기 수직연장부에는 등각구멍에 대응 하는 핀구멍이 형성되며,
   상기 핀구멍을 통과해 등각구멍에 끼워져 지지풀리의 회전을 정지시키는 풀리고정핀을 갖는,
   시추공 내 유선장비 인양 보조 장치.
4. 시추공에 박혀 고정된 상태로 일부가 지상으로 노출된 스틸케이싱에 착탈 가능하게 장착되며, 시추공에 투입되는 유선장비의 인양을 보조하는 것으로서,
   스틸케이싱을 감싸며, 일측에는 개방슬릿이 마련되어 있는 고정실린더와;
   고정실린더의 양측 외주면에 고정되되, 고정실린더를 사이에 두고 반대편에 위치하며, 수직방향으로 이격된 다수의 아암홀더와;
   상기 아암홀더의 내측에 구비되며, 외부로부터 가해진 하중의 변화를 감지하는 하중센서와;
   각각의 아암홀더에 착탈 가능하도록 장착되고 하중센서에 하중을 인가하는 수평연장부, 수평연장부의 단부에 이어지고 수직으로 연장된 수직연장부를 구비하는 한 쌍의 연장아암과;
   수직연장부의 상단부에 고정되는 수평의 받침플레이트와;
   받침플레이트의 상부에 고정되고 지지력을 제공하는 하우징과;
   상기 하우징에 수평으로 장착되며 축회전 가능하고 양단부에 토크리시빙홈을 갖는 지지샤프트와;
   지지샤프트에 일체를 이루며 하우징에 수용되고, 외주면의 수직접선이 고정실린더의 중심축선과 일치하도록 배치되며, 유선장비와 연결된 장비라인을 받치는 지지풀리와;
   지지풀리의 양면에 고정되되, 지지샤프트를 기준으로 등각 배치되며, 지지풀리의 외측으로 N극 또는 S극의 자기력을 출력하는 다수의 영구자석과;
   하우징에 고정된 상태로 영구자석에 대응하고, 영구자석에 자기력을 출력하는 전자석모듈과;
   상기 하중센서와 접속되며, 하중센서로부터 전달받은 하중 정보에 기초하여 전자석모듈의 출력 자기력의 세기를 조절하는 컨트롤러와;
   상기 컨트롤러에 의해 제어되고, 하중센서에 감지되는 하중의 변화에 따라 점등하는 다수의 램프를 구비한 램프유니트가 포함된,
   시추공 내 유선장비 인양 보조 장치.
   

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