KR20100081042A - 유정(油井) 펌프용 롤러 가이드 형 피스톤. - Google Patents

Abstract

본 고안은 유전(油田)에서 지하 깊은 곳으로부터 원유를 뽑아 올리기 위하여 사용하는 왕복운동 펌프의 피스톤의 구조를 혁신적으로 개선 한 것이다.

지금까지 전 세계 모든 유전에서 사용 되고 있는 왕복운동 펌프는 고정된 파이프 속 에 또 하나의 움직이는 파이프를 투입하여 피스톤으로 사용 하는데 피스톤 의 원주 에는 피스톤 과 실린더 사이 의 간극을 밀봉하는 고무 오-링 씰 을 여러 층 설치하고 피스톤 의 내부에는 밸브를 달아 피스톤 의 이동 에 따라 열리거나 닫힘으로서 피스톤 내부로 빨려 들어온 원유를 지상으로 밀어 올려 원유를 채굴(採掘) 하는 형식 이다.

본 고안은 기존의 피스톤과 는 달리 피스톤 을 단순한 파이프 형태로 사용 하지 않고 피스톤 의 상단부와 하단부에 각각 여러 개 의 내마모성(耐磨耗性) 폴리우레탄 롤러(Roller)를 장착하여 피스톤이 실린더 내 에서 상하로 왕복운동 하는 과정에서 피스톤 외벽 과 실린더 내벽은 절대로 접촉 하지 않고 오직 롤러 표면 만 실린더 내벽과 굴름접촉(Rolling contact)을 유지하도록 함으로서 실린더 내벽 과 피스톤 외벽의 마모가 거의 없는 반영구적인 펌프수명을 유지하도록 한 특징을 가진 피스톤에 관한 것 이다.

원유는 지하에서 뽑아 올릴 때 항상 물과 모래 와 진흙 등 과 함께 혼합된 상태로 나오기 때문에 왕복운동 하는 피스톤 과 밀봉용 씰 과 실린더 내벽 사이에 항시 끼어들어 피스톤 과 씰 이 급격 하게 마모됨으로 비교적 단기간에 밀봉성능이 저하되고 원유 채굴능력이 급감 하는 폐단을 가지고 있다.

피스톤은 지면으로부터 수 백 또는 수천 미터 지하에 도달하여 왕복운동을 하고 있기 때문에 피스톤 과 밀봉 씰 의 마모에 의한 생산량 감소가 확인 되면 피스톤 과 밀봉 씰 을 교환 하게 되며 이때 수백 또는 수천 미터 지하로부터 마모된 피스톤 과 밀봉 씰을 뽑아내고 새로운 피스톤 과 씰을 다시 설치하려면 막대한 시간 과 공임 의 투입 이 선행되어야 하며 또한 그 기간 동안 의 생산 중단 에 의한 수입손실이 불가피 하게 일어나게 된다.

따라서 피스톤 과 밀봉 씰 의 수명은 원유 생산량 유지와 회사의 수익 유지에 결정적 요소가 된다.

본 고안 은 피스톤 상단부 와 하단부에 여러 개의 롤러를 장착 하여 피스톤이 실린더 내부에서 왕복운동 할 때 섭동(攝動), 즉 서로 부비는 접촉운동 이 아니라 전동(轉動), 즉 구름접촉 운동만 유지 하도록 함으로서 피스톤 과 실린 더 의 수명을 수 십 배 연장 되도록 하였다.

또 밀봉 씰 은 단순한 고무 오링 이 아닌 금속제 헬리칼 코일형 다층 복합 씰을 적용하여 밀봉 씰 과 실린더 내벽 사이의 마찰 손실을 비약적으로 감소시킴 과 아울러 수명 이 수 십 배 연장 되도록 하였다.

즉 본 고안은 유전에서 피스톤 과 피스톤 씰 및 실린더 교환 주기를 최대한 길어지게 함으로서 피스톤 과 씰 및 실린더 교환에 투입될 경비를 현재방식 의 수 십분의 일로 줄일 뿐 아니라 체굴 중단 기간을 최소 화 하여 유전사업의 이윤을 최대화 할 수 있도록 하였다.

[색인어]

1-엔진 (Engine). 2-동력 크랭크 (Power-crank). 3-카운터 웨이트 (Counter-weight). 4-핏트멘 암 (Pitman-arm). 5-워킹 빔 (Walking-beam). 6-호스 헤드 (Horse-head). 7-삼손 빔 (Samson-beam). 8-연마봉 (Polished-rod). 9-웰해드 (Well-head). 10-연마봉 씰 (Polished-rod-seal). 11-드레인 파이프 (Drain-pipe). 12-써커 랏 (Sucker-rod). 13-유정 매립관 (Well-casing). 14-상부 책크 밸브 (Top-check-valve). 15-피스톤 링크 (Piston-link). 16-피스톤 씰 (Piston-seal). 17-피스톤 (Piston). 18-피스톤 상부 유로 (Piston-top-oil-path). 19-이동밸브 볼 (Traveling-valve-ball). 20-고정밸브 볼 (Standing-valve-ball). 21-다공 유로관 (Perforated-oil-path). 22-고정밸브 몸체 (Standing-valve-body). 23-상부 책크밸브 볼 (Top-check-valve-ball). 24-상부 책크밸브 씰 (Seal-on-top-check-valve). 25-엔진 출력 샵트 (Engine-out-put-shaft). 26-실린더 벽 (Cylinder-wall). 27-이동밸브 볼 자리 (Traveling-valve-ball-seat). 28-고정밸브 볼 자리 (Standing-valve-ball-seat). 29-이동피스톤 몸체 (Traveling-piston-body). 30-이동피스톤 씰 케이지 (Traveling-piston-seal-cage). 31-이동피스톤 씰 (Traveling-piston-seal). 32-이동피스톤 밸브 볼 (Traveling-piston-valve-ball). 33-이동피스톤 밸브 볼 자리 (Traveling-piston-valve-ball-seat). 34-이동피스톤 롤 프레임 (Traveling-piston-roll-frame). 35-이동피스톤 롤 브라켓 (Traveling-piston-roll-bracket). 36-이동피스톤 롤 피봇핀 (Traveling-piston-roll-pivot-pin). 37-이동피스톤 가이드 롤 (Traveling-piston-guide-roll). 38-써커 랏 링크 봉 (Sucker-rod-link-bar). 39-이동피스톤 상부 원유통로 (Traveling-piston-top-oil-path). 40-이동피스톤 하부 원유통로 (Traveling-piston-bottom-oil-path). 41-고정밸브 상부통과 원유 (Standing-valve-top-passing-oil). 42-고정밸브 하부통과 원유 (Standing-valve-bottom-passing-oil. 43-고정밸브 상부 원유통로 (Standing-valve-top-oil-path). 44-고정밸브 하부 원유통로 (Standing-valve-bottom-oil-path). 45-이동피스톤 하부통과 원유 (Traveling-piston-bottom-passing-oil). 46-이동피스톤 상부 통과원유 (Traveling-piston-top-passing-oil).

Description

유정(油井) 펌프용 롤러 가이드 형 피스톤.{Roller guided piston for oil well pump.}

원유(原油)를 생산 하는 유정(油井) 에서 사용 되는 왕복운동 형 피스톤 펌프.

왕복운동 펌프, 즉 피스톤 펌프에서 성능을 결정 하는 요소 가운데 가장 중요한 요소는 실린더 와 피스톤 사이의 밀봉 유지이다.

유정에서 사용 하는 피스톤 펌프는 현존하는 모든 피스톤 펌프 가운데 가장 속도가 느린 펌프 이지만 사용 유체인 원유가 언제나 모래 와 진흙 등 마모성이 매우 높은 혼합물을 대량 포함 하고있는 유체 일뿐 아니라 수백 수천 미터 지하의 고압 상태에서 매우 높은 온도를 유지하기 때문에 고무 오링을 사용한 피스톤 의 밀봉은 수명이 극히 짧고 또 실린더 내벽 과 피스톤 외벽 의 직접 접촉에 의한 불균형 마모에 의한 누설이 더욱 심화 되는 매우 열악한 조건하에서 구동 되는 펌프라는 측면에서 저속펌프 이지만 밀봉이 매우 어려운 펌프로 분류 된다.

피스톤 은 원래 실린더 내에서 움직이고 있기 때문에 마모가 일어난 경우 교환이 비교적 용이 하지만 실린더 는 지하 깊은 곳에 매설 되어있기 때문에 그것을 교환 하려면 뽑아내는 과정 과 다시 설치하는 과정이 매우 복잡 하고 긴 시간 과 큰 비용이 소요될 수밖에 없는 조건을 두루 갖추고 있다.

따라서 펌프 설계과정에서 피스톤 과 실린더 의 교체 주기가 수 십 대 일 이 되도록 하기위하여 주로 피스톤이 마모 되도록 설계 하며 마모가 일어난 경우 피스톤을 수 십 번 교환 할 동안 실린더는 한 번 만 교환해도 되도록 설계 하지만 실린더 와 피스톤 이 직접 접촉을 유지하는 한 실린더 마모를 전무 하도록 제작 하는것은 불가능 하다.

본 고안의 목적은 우선 피스톤 의 외벽과 실린더 내벽의 직접 접촉이 일어 날 수 없도록 만들어 실린더 내벽 마모에 의한 실린더 교체작업이 반영구적으로 불필요하게 만드는 것 이다.

기존의 파이프 형 피스톤 의 경우 퍼스톤 의 밀봉 씰 의 외주 선 이 실린더 내벽 과 항시 균일한 접촉을 유지하려면 피스톤 의 중심축선 과 실린더 의 중심축선이 항시 동일 선상에 일치 되어있어야 하는 구조이다.

시간에 따라 상대적으로 위치가 변화하는 두개의 독립 파이프 의 중심축선을 동적(動的) 으로 완벽하게 일치 시키는 것은 실제로 불가능 하기 때문에 실린더 와 피스톤 사이에는 언제나 적당 한 간극을 부여 하여 피스톤 의 운동이 자유롭게 되도록 하고 있다.

그러나 실린더 와 피스톤 사이에 불가피하게 부여하는 간극은 항시 마모성 고형체, 즉 모래와 진흙을 운반하는 주머니가 되어 마모를 더욱 촉진 한다.

본 고안 은 이러한 마모 요인을 제거하기 위하여 피스톤 의 중심축 일치 수 단을 동축 파이프 대신 실린더 에 내접(內接) 하는 여러 개의 롤러를 사용 하여 피스톤 이 중심 을 유지하도록 한 후 파이프 의 외경을 충분히 작게 하여 실린더 와 피스톤 사이의 직접적인 접촉이 불가능 하도록 만들 뿐 아니라 피스톤 이 마모성 고형물질을 계속 운반 하는 주머니가 되는 현상이 일어날 수 없는 구조로 제작함으로서 실린더 마모가 극소화 되도록 하였다.

또 피스톤 밀봉 씰은 고무 오링 대신 헬리칼 코일형 금속 밀봉 씰을 채용 하여 씰 의 수명은 극대 화 하고 실린더 마모는 극소화 할 수 있도록 하였다.

유전(油田)에서 왕복동 피스톤 펌프를 사용 하여 원유를 채굴 하는 경우 원유 와 함께 섞여 나오는 모래 와 진흙 이 연마제 와 같은 구실을 하게 되어 펌프 의 실린 더 와 피스톤 의 외벽을 동시에 마멸시켜 실린더 와 피스톤 사이의 밀봉이 파괴 되어 펌프의 효율이 급격히 저하되어 피스톤 씰 과 피스톤 자체를 자주 교환 할 수밖에 없게 되며 때때로 실린더 까지도 교환 하지 않을 수 없게 만든다.

피스톤 또는 피스톤 씰 의 교환 은 그 자체 가 많은 비용을 소요 하지만 그보다 더 큰 손실은 씰을 교환 하는 동안 원유 의 생산이 중단 되며 피스톤 과 씰을 교환 한 후에 유정(油井) 내부에 다시 압력을 상승 시키는 작업에 큰 비용과 시간을 필요로 하기 때문에 피스톤 씰 과 피스톤 의 잦은 교환은 유전산업에 막대한 손실을 유발하는 요인이 된다.

본 고안은 유전에서 피스톤 과 피스톤 씰 및 실린더 교환 주기를 최대한 길 어지게 함으로서 피스톤, 씰 및 실린더 교환에 투입될 경비를 현재방식 의 수 십 분의 일로 줄일 뿐 아니라 체굴 중단 기간을 최소 화 하여 유전사업의 이윤을 최대화하는 것이 목적이다.

첫째 피스톤 을 파이프 형태로 로 제작 하되 파이프 의 외경이 실린더 내경 보다 충분히 작게 함으로서 파이프 와 실린 더 의 접촉이 불가능 하도록 만든 후 실린더 의 중심축선 과 피스톤 파이프 의 중심축선은 파이프 의 상단부 와 하단부에 장착 한 롤러 에 의하여 일치 되도록 함으로서 파이프 와 피스톤 접촉에 의한 실린더 와 피스톤 의 마모원인을 근본적으로 제거 한다.

다음은 피스톤 과 실린더 사이의 누설차단, 즉 밀봉 방식 을 고무 오링 을 사용하지 않고 헬리칼 코일 형 금속 씰 을 채용 함 으로서 고무 오링에 비하여 수명이 수 십 배 에 이르도록 하여 피스톤 씰 과 피스톤을 교환 하지않고 장기간 원유 채굴을 지속 할 수 있도록 한다.

유정(油井)에서 왕복운동형 피스톤 펌프를 사용하여 원유를 채굴(採掘) 하는 경우 원유생산효율에 가장 큰 영향을 미치는 것은 피스톤 씰 의 마모에 의한 내부누설량 이다.

즉 퍼 올려야 할 원유가 올라오는 과정에서 실린더 와 피스톤 사이의 파괴된 씰의 사이로 누설되어 도로 아래로 흘러 빠져나가버리는 현상 에 의한 손실 량 의 다소 에 따라 원유 생산 효율이 결정 된다.

피스톤 또는 피스톤 씰 의 교환 비용과 교환을 위한 시간 손실 금액 의 합계가 내부누설에 의한 원유 손실 금액 보다 높은 경우, 즉 누설량이 너무 많지 않을 경우 누설을 알면서도 씰 또는 피스톤 을 교환 작업을 유예 하게된다.

이와 같은 설비보수 의 유예에 의한 생산 손실이 막대 하다는 사실을 잘 알면서도 그 손실을 감수 하는 이유는 교환 비용과 작업 중단 에 의한 손실이 더욱 크기 때문이다.

따라서 혁신적 피스톤 과 피스톤 씰을 사용하여 교환주기를 비약적으로 길어지게 만드는 것은 원유 생산에 지대한 공헌을 하게 된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음 과 같다.

기존 방식 의 원유 채굴 장비를 간략하게 도시하면 도-1 과 같다.

지하 깊은 곳 까지 천공하여 원유 가 모이는 지점에 금속제 다공유로관(21)을 설치하여 원유가 파이프 에 뚤린 여러 구멍들을 통하여 다공유로관(21)속으로 들어오도록 한다.

피스톤(17) 을 상하로 움직이기 위하여 우선 엔진(1)이 동력을 공급 하면 엔진-출력-샵트(25)가 회전을 시작 하며 그와 함께 동력-크랭크(2) 가 회전 하게되며 따라서 핏트멘-암(4)이 상하 운동을 하게 된다.

이때 카운터-웨이트(3)는 하향할 동안 자체 중량으로 동력 크랭크(2)를 회전시키는데 도움을 주기 때문에 엔진(1) 의 회전 동력을 절약 할 수 있게 된다.

핏트멘-암(4)의 상하운동은 워킹-빔(5)을 통하여 호스-헤드(6)에 전달됨으로 엔진(1)이 회전을 계속 하는 한 호스-헤드(6)은 상하 운동을 유지하게 된다.

이 모든 구조물은 삼손-빔(7)을 뼈대로 삼고 있다.

호스-헤드(6)에 연결된 연마봉(8)은 지하 의 써커-랏(12) 과 연결되어있으며 써커-랏(12)은 피스톤-링크(15) 를 통하여 피스톤(17) 과 연결 되어있기 때문에 피스톤(17) 이 호스-헤드(6)의 상하 동작 과 동일한 형식으로 상하운동을 하여 깊은 곳으로부터 원유를 지상으로 퍼 올리게 된다.

유정 매립관(13)의 상부에는 웰해드(9)가 부착 되어 있으며 웰해드(9)에는 지상으로 퍼 올린 원유를 저장탱크로 보네는 드레인-파이프(11) 와 연마봉(8) 의 중심을 잡아주는 연마봉-씰(10)이 장치되어있다.

유정 매립관(13) 의 최 상부 에는 상부-책크밸브-볼(23)을 가진 상부-책크-밸브(14)가 장착되어있어 일단 상부로 끌어올려진 원유가 되돌아 흘러 내려가는 것을 방지 하도록 되어 있으며 상부-책크밸브-씰(24)은 써커-랏(12) 과 상부-책크-밸브(14) 의 접촉부위에서 원유가 누설 되는 것 을 방지 하도록 설치 되어있다.

피스톤(17)이 상향운동을 할 때에는 이동밸브-볼(19)이 이동밸브-볼-자리(27)에 내려앉아있어 구멍을 막아주고 피스톤(17) 과 실린더-내경(26) 사이의 간극은 피스톤-씰(16)이 밀봉을 유지하기 때문에 피스톤(17) 에 담긴 원유는 피스톤(17) 과 함께 위로 올라간다.

이때 다공-유로관(21) 바로위에 장착 되어있는 고정밸브(22) 의 고정밸브-볼(20) 은 위로 올라가는 피스톤(17) 이 생성하는 부압(負壓) 에 의하여 위로 당겨 올려지기 때문에 고정밸브-볼-자리(28) 와 사이에 간격이 발생 하여 원유가 그 간격을 통하여 고정밸브(22) 의 상부 공간으로 이동 하게 된다.

피스톤(17) 이 하향운동을 시작 하면 고정밸브(22) 에 작용하든 부압이 사라짐과 동시에 고정밸브-볼(20)은 아래로 내려앉아 고정밸브-볼-자리(28)에 안착 하여 원유의 통로를 막아 일단 고정밸브(22) 상부로 올라온 원유는 아래로 되돌아 갈 수 없도록 잡아두게 된다.

피스톤(17) 의 하향운동에 따라 피스톤(17) 과 고정밸브(22) 사이의 간격이 줄어 들게 되며 그에 따라 피스톤(17) 과 고정밸브(22) 사이의 공간의 압력이 상승 하게 되며 따라서 이동밸브-볼(19) 이 들어 올려 지게 되며 이동밸브-볼-자리(27)와 의 사이가 열리며 피스톤(17) 내부에 담겨있든 원유는 피스톤-상부-유로(18)를 통하여 피스톤(17) 의 위쪽 공간으로 이동하여 결국은 상부-책크-밸브(14)를 통과 한 후 드레인-파이프(11)를 거쳐 원유 저장 탱크로 이동하여 모이게 됨으로 채유(採油) 작업이 완결 된다.

도-2 의 상부 에는 본 고안품 인 롤-가이디드-피스톤(50) 의 평면도가 도시 되어있다.

가이드-롤(37) 은 롤-피봇핀(36) 에 의하여 회전 중심이 유지되며 가이드-롤(37) 내부에는 베어링(47) 이 장치되어 있어 가이드-롤(37) 의 회전 을 원활하게 하며 오일씰(48) 이 장착 되어있어 베어링(47) 속으로 모래 와 진흙이 침투하는 것을 차단하도록 되어있다.

가이드-롤(37), 롤-피봇핀(36), 베어링(47) 및 오일씰(48) 이 모두 조립 되 면 롤-유닛트(35) 가 완성 되며 완성된 롤-유닛트(35)를 셋, 넷, 여섯 또는 여덟 개를 롤-프레임(34) 위에 조립 하여 하나의 롤-어셈브리(49)를 완성 할 수 있다.

롤-프레임(34) 위에 여러 개 의 가이드-롤(37) 을 조립할 때에는 도-2 의 상부에 예시한 바 와 같이 가이드-롤(37) 들 이 주어진 원주를 등분 한 동일한 간격으로 방사상으로 배치되며 조립된 모든 가이드-롤(37) 의 최 외곽선을 연결 했을 때 그 연결선은 지정된 크기의원 과 내접(內接) 하도록 위치가 결정되어있다.

내경의 크기가 주어진 원 과 같은 파이프 속으로 완성된 롤-어셈브리(49)를 밀어 넣으면 롤-어셈브리(49)는 마치 어떤 파이프 속에 꼭 들어맞는 다른 파이프를 밀어 넣는 것 과 마찬 가지로 전후좌우 방향으로는 흔들 수 없고 오직 상하로만 움직일 수 있는 조건 을 갖추게 되기 때문에 피스톤 이 실린더 내부에서 상하로만 움직일 수 있는 상태 가 된 것과 완전히 동일한 조건을 갖추게 된다.

도-2 의 하부 에는 본 고안품 완성품인 롤-가이디드-피스톤(50) 의 측면 단면도가 도시되어있다.

롤-가이디드-피스톤(50) 완성품 은 외경이 실린더-내경(26)보다 약간 작은 이동피스톤-몸체(29) 의 상부 와 하부에 등 과 등을 맞대 는 방향으로 롤-어셈브리(49)를 장착하되 두 개의 롤-어셈브리(49) 간의 상호간격은 실린더-내경(26) 크기보다 2 배 정도 떨어진 거리를 유지 하도록 하여 롤-가이디드-피스톤(50)을 실린더-내경(26)에 삽입 한 후 상하 작동을 하면 오직 상하 운동만 가능 하고 좌우 운동 또는 제 삼 방향으로 의 요동은 불가능 하도록 되어 있다.

이동피스톤-몸체(29)에는 이동피스톤-씰(31)을 내장한 씰-케이지(30) 가 장 착되어 있는데 이동피스톤-씰(31) 의 외경은 실린더 내경(26) 과 정확히 일치하기 때문에 롤-가이디드-피스톤(50) 과 실린더 내경(26) 사이의 실질적 밀봉체 역할을 한다.

이동피스톤-씰(31) 은 금속 띠를 헬리칼 코일 형태 로 감아 튜브 형태로 성형한 금속 오링으로서 밀봉 능력 과 긁게(Scraper) 능력 을 함께 구비하고 있어 모래나 진흙 등 마모성 유체를 밀봉 할 때 실린더 내경을 깨끗하게 닦아 내면서 밀봉 기능을 발휘하기 때문에 고무 오링 에 비하여 성능이 월등히 우수 할뿐 아니라 수명은 수십 배 에 달하는 장점을 가지고 있다.

이동피스톤-몸체(29) 내부에는 이동피스톤-밸브-볼(32) 과 이동피스톤-밸브-볼 자리(33) 가 마련되어 있어 이동피스톤-밸브-볼(32) 의 상하 이동 에 따라 이동피스톤-하부-원유통로(40) 가 열리거나 닫아 지도록 하여 펌핑(Pumping) 기능을 수행 하도록 되어있다.

이동피스톤-몸체(29) 상부에는 써커-랏-링크-봉(38) 이 장착 되어 있어 써커-랏(12) 과 연결 되어 지상으로부터 롤-가이디드-피스톤(50) 을 움직이는 동력 을 공급 받을 수 있도록 되어 있으며 또 이동피스톤-상부-원유통로(39)가 마련되어 있어 원유의 흐름 통로를 제공 하고있다.

도-3 은 롤-가이디드-피스톤(50) 이 실린더-내경(26) 속에서 상향이동 할 경우의 원유 의 흐름을 도시 하였다.

롤-가이디드-피스톤(50) 이 상부 방향으로 이동하면 롤-가이디드-피스톤(50) 과 고정밸브(22) 사이의 간격이 멀어지면서 롤-가이디드-피스톤(50) 과 고정밸브 (22) 사이의 공간의 압력이 내려가기 때문에 고정밸브-볼(20) 이 들어 올려짐에 따라 고정밸브-볼(20) 과 고정밸브-볼-자리(28) 사이의 원유 통로가 열리게 되며 고정밸브-하부-원유통로(44)를 통하여 고정밸브-하부통과-원유(42) 가 고정밸브(22) 내부로 들어을 수 있게 되며 고정밸브-상부-원유통로(43) 를 통과한 고정밸브-상부통과-원유(41) 는 롤-가이디드-피스톤(50)을 따라 계속 위로 올라가게 됨으로 원유 의 채굴이 진행 된다.

이때 이동피스톤-씰(31) 과 이동피스톤-밸브-볼(32)에 의하여 밀봉되고 롤-가이디드-피스톤(50) 에 의하여 운반 되는 원유는 위로 밀어 올려져 상부-책크밸브-볼(23) 을 열고 위로 올라가 웰해드(9)에 도달 한 후 드레인-파이프(11)를 통하여 저장탱크에 도달함으로 원유 채굴 작업이 완성 된다.

도-4 는 롤-가이디드-피스톤(50) 이 실린더-내경(26) 속에서 하향이동 할 경우의 원유 의 흐름을 도시 하였다.

롤-가이디드-피스톤(50) 이 하향이동을 시작 하면 롤-가이디드-피스톤(50) 과 고정밸브(22) 사이의 공간에는 압력이 증가하기 때문에 이동피스톤-밸브-볼(32)이 들어 올려 지며 이동피스톤 밸브 볼 자리(33) 와 의 접촉이 끊어짐으로 이동피스톤-하부-원유통로(40)를 통하여 들어오는 이동피스톤-하부통과-원유(45) 가 롤-가이디드-피스톤(50) 내부로 흘러 들어오게 되며 이 원유는 이동피스톤-상부-원유통로(39)를 거쳐 이동피스톤-상부-통과원유(46) 형태로 상향 이동 한다.

롤-가이디드-피스톤(50) 의 하향이동이 끝난 후 다시 상향 이동하게 되면 도-3 에 도시된 바와 같이 원유는 롤-가이디드-피스톤(50) 의 힘에 밀려 상부로 올라 가 원유 저장 탱크로 이동 하게 됨으로서 원유 채굴 작업이 지속 된다.

도-1 은 기존 제품으로서 원유 채굴용 펌프젝크(Pump-jack) 의 계략도 이다.

도-2 는 본 고안품인 롤-가이디드-피스톤(Roll-guided-piston) 의 평면 도 와 측면 단면도 이다.

도-3 은 본 고안품인 롤-가이디드-피스톤(Roll-guided-piston)이 유정 펌프 실린더 내부에서 상향 이동할 때 밸브 의 동작 과 그에 따른 원유 의 이동 상태를 도시 한 것 이다.

도-4 는 본 고안품인 롤-가이디드-피스톤(Roll-guided-piston)이 유정 펌프 실린더 내부에서 하향 이동할 때 밸브 의 동작 과 그에 따른 원유 의 이동 상태를 도시 한 것 이다.

Claims (1)

1. 단일 방향 자력(自力) 개폐형(開閉形) (Single direction natural aspirated valve) 밸브를 내부에 장착하고 있으며, 외경에는 금속 띠를 헬리칼 코일 형으로 성형한 금속 밀봉 씰을 내장한 씰 케이지(Seal cage)를 장착 하여 피스톤 의 밀봉을 유지하게 하며, 실린더 내경 보다 약간 작은 튜브 의 상부 와 하부에 각각 삼(三) 개 이상의 롤(Roll) 을 구비하되 롤(Roll) 은 원주(圓周)상에 방사상으로 동일 간격으로 배치하며, 다수 개 의 롤(Roll) 의 최 외곽선의 연결선은 주어진 원 의 크기 와 동일하도록 조립한 롤 어셈블리(Roll-assembly)를 장착하여 실린더 내부에서 왕복 운동을 하게 될 때 모든 롤 이 동일한 압력으로 실린더 벽 과 접촉하면서 굴러다니도록 제작하여 피스톤 자체의 마모는 전무하고 실린더 벽 의 마모는 극소화 시킨 유정(油井) 의 원유채굴용(原油採掘用) 펌프에서 피스톤으로 사용 하도록 만든 롤-가이디드-피스톤(Roll-guided-piston).

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