KR20110113560A - 클램핑 모듈을 구비한 유체 이송라인 - Google Patents

Abstract

두 척의 선박 사이의 유체를 이송하기 위한 라인에서, 접속-차단장치는 연결부재(4.2)들 중의 하나에 플랜지(20)를 구비하고, 또 상기 플랜지(20)에 부착될 수 있도록 타 연결부재(5.1)에 설치되는 클램핑 모듈(14)을 구비하고, 버터플라이 밸브의 조작 샤프트(12.1, 12.2)는 2개의 모듈(14) 사이에서 반경방향으로 관통한다.

Description

클램핑 모듈을 구비한 유체 이송라인{Line for transfer of fluid with clamping modules}

본 발명은 클램핑 모듈을 구비한 유체 이송라인에 관한 것이다.

WO 2009/071591는 2개의 구조물 사이의 유체 이송라인을 개시하고 있다. 구조물 중의 하나는 2개의 연결부재를 구비하는 공중 현수식 저온 가요관(catenary overhead cryogenic flexible piping)을 포함하는 선박이다. 2개의 연결부재는 라인 상의 단일의 접속-차단장치에 의해 연결되고, 이 연결부재는 단일 접촉면에서 접촉되고, 가동 접속-차단장치 및 비상차단장치를 구비하고, 단일 표면 또는 분리면을 구비한다. 2개의 연결부재의 접속-차단 시스템은 클램핑 칼라이다. 이 클램핑 칼라의 운동은 제어된 개방을 가능하게 하고, 그 결과 수조작에 의한 재조립을 하지 않고도 재폐쇄를 가능하게 한다. 그러나, 이것은 해상 이송라인에 의해 전달되는 외력을 흡수할 수 있는 강한 클램핑력을 제공하는 상당한 스프링 카트리지를 구비하지 않는다는 결점이 있다. 왜냐하면, 이 스프링 카트리지는 칼라의 추가적인 폐쇄가 발생되기 전에 자동적으로 재장전시키는 것이 매우 곤란하기 때문이다. 구형의 케이스를 구비하는 차단밸브는 각 연결부재의 단부에 설치된다. 이 유형의 밸브는 이송라인의 단부에 상당한 중량을 가하고, 그 형태는 비교적 큰 체적을 구비하므로 비상차단시에 유체의 손실이 발생한다.

본 발명은 상기 결점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 전술한 유형의 두 구조물 사이에서 유체를 이송하기 위한 라인으로서,

- 밸브가 버터플라이 밸브이고, 이들 밸브는 연결부재의 양 자유단부에 각각 설치되고, 상기 조작 샤프트는 액츄에이터에 의해 구동되고;

- 접속-차단장치는 연결부재 중의 하나 상의 플랜지 및 이 플랜지에 접속되거나 이 플랜지로부터 탈락되도록 다른 연결부재 상에 설치되는 적어도 3개의 클램핑 모듈을 포함하고;

- 버터플라이 밸브의 조작 샤프트는 2개의 클램핑 모듈의 사이에서 반경방향으로 관통하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 상호 근접 배치되는 이중 옵세팅(double offsetting)을 구비하는 버터플라이 밸브를 사용할 수 있다. 이 밸브의 조작 샤프트는 Eurodim사 및 KSB사에 의해 설계(WO03/004925)된 바와 같이 이들 밸브 사이에 극소량의 체적만을 형성하도록 배치된다.

상기 밸브의 네크(neck) 사이의 간격이 너무 협소하여 개폐조절용 칼라를 설치할 수 없으므로, 가동 접속-차단 조작 및 비상 차단 조작은 효율적인 클램핑 모듈을 이용하여 수행한다. 이 클램핑력은 상당히 강하므로 밸브의 네크와의 상호작용이 발생될 수 없고, 모듈은 연결부재의 축선에 실질적으로 평행하게 연장할 수 있다.

클램핑 모듈의 개수는 적어도 3개이어야 하고, 대향하는 연결부재의 플랜지에 대해 분포될 수 있는 클램핑력을 확보해야 한다는 요청과, 조작 샤프트와 결합하는 밸브의 2개의 네크가 통과할 수 있도록 2개의 모듈 사이에 충분한 공간을 구비해야 한다는 요청 사이에서 양호한 타협안을 구성해야 한다. 양호한 결과는 관의 축선을 중심으로 등간격으로 배치되는 것이 바람직한 3개 내지 6개의 클램핑 모듈에 의해 달성된다.

2개의 연결부재에는 접근 및 안내수단, 2개의 연결부재 상에 배치되는 수요소(male element) 및 암요소(female element)가 구비된다. 이들 암수 요소는 상호 작용하여 연결부재가 접속되기 전에 연결부재의 상호 위치를 양호하게 결정할 수 있게 한다.

본 발명에 의해 유체손실을 방지하는 클램핑 모듈을 구비한 유체 이송라인을 제공할 수 있다.

도면들은 단지 예시로서 제공된 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유체 이송설비의 개략도이다;
도 2는 연결위치의 접속-차단장치의 부분단면도이다;
도 3은 분리위치의 접속-차단장치의 부분단면도이다;
도 4, 5 및 6은 클램핑 모듈의 단면도이다.

액화기체 수송선박(1)과 플로팅 터미널(floating terminal; 2) 사이의 액화천연기체의 이송설비는 두 선박(1, 2) 사이의 탱크 사이를 연통하기 위한 저온 가요관(cryogenic flexible piping; 3)을 포함한다. 플로팅 터미널은 배출유닛이거나 충전유닛일 수 있고, 그 자체는 해저에 배치되는 관을 통해 기체 공급망(gas network)에 연결된다. 공중 현수식 저온 가요관(catenary overhead cryogenic flexible piping; 3)은 휘일(7) 및 접속-차단 윈치(6)를 이용하여 전개 및 권취되고, 접속-차단 윈치는 예를 들면 액화기체 수송선(1) 상에 설치되고, 이 접속-차단 윈치는 그 접속-차단 케이블(5)을 이용하여 액화기체 수송선(1)에 접근하거나 또는 그로부터 멀어질 수 있다. 도 1은 두 선박(1, 2)의 탱크 사이를 연결하기 위한 접속-차단장치(4)를 구비한 이송 시스템을 도시한다.

도 2에서, 관은 2개의 강성의 관 연결부재로 구성된다. 즉, 연결부재(4.1)는 어댑터를 이용하여 액화기체 수송선(1)의 매니폴드에 접속되고, 단부에 플랜지(20)를 구비하는 연결부재(4.2)는 저온 가요관의 단부의 위치에 설치된다. 클램핑 모듈(14)은 적어도 3개의 부품이 도면에 도시되어 있고, 또 예를 들면 연결부재(4.1) 상에 설치되어 있고, 이 클램핑 모듈(14)은 연결부재(4.1, 4.2)를 상호에 대해 로킹 및 언로킹함으로써 가동시 및 비상운전시에 이송 시스템을 연결 및 해제시킬 수 있게 한다. 이 연결부재 상에는 지지체(10)에 의해 안내 보어(16) 및 안내 로울러(18)이 지지되어 있고, 또 지지체(11)에 의해 수 요소(male element)의 역할을 하는 안내 샤프트(15) 및 암 요소(female element)의 역할을 하는 안내 포크(17)가 지지되어 있다. 버터플라이 밸브(13.1, 13.2)는 각각 연결부재(4.1, 4.2) 상에 배치되어 있고, 도면에서는 개방위치에 위치하고 있다. 이 버터플라이 밸브는, 조작 샤프트가 조작될 때 이 버터플라이 밸브들이 상호 중첩되도록 조작 샤프트(12.1, 12.2)를 유동라인에 대해 어긋나게 배치시킴으로써, 가동 후 또는 비상차단 후에 이들 2개의 연결부재를 분리되었을 때 두 밸브 사이의 폐쇄 공간이 가능한 적은 체적이 되도록 제한시킬 수 있다. 조작 샤프트(12.1, 12.2)는 칼라 내에 수용되어 있고, 2개의 클램핑 모듈(14)의 사이에서 연결부재를 반경방향으로 관통한다. 제3 버터플라이 밸브(19)도 개방위치에 위치하고 있고, 이것은 공중 저온 가요관(3)의 단부에 이중 밀폐장벽을 제공할 수 있고, 특히 비상시에 이송 시스템을 추가로 차단시킬 수 있다. 클램핑 모듈(14)에 공급되는 유압은 기계요소 상의 성에층의 형성 및 급속한 비상차단의 실시에 의해 유발되는 외력을 흡수할 수 있는 충분한 크기이다. 그러나, 현수 가요관을 구비하는 이송 시스템의 급속차단의 실시는 예를 들면 로딩 아암(loading arm)을 구비하는 이송 시스템의 급속차단의 경우에 비해 반드시 필요한 것은 아니다. 상기 클램핑 모듈은 조작 샤프트(12.1, 12.2)의 각 연결부재(4.1, 4.2)로부터 유압작동을 향한 통과를 허용하도록 배치되고, 버트리스 시스템(buttress system)에 의해 접속 및 이송을 방해함이 없이 유압 에너지의 손실을 허용할 수 있는 기계적 블로킹을 수행하는 운동학을 이용하여 설계된다.

클램핑 모듈(14)은 버터플라이 밸브(13.1, 13.2)와 마찬가지로 2개의 구별되는 유압제어 라인을 구비한다. 이들 라인 중 하나는 운전 기능을 위해 운전 로봇에 접속되고, 다른 하나는 비상 기능(ESD)을 위해 안전 로봇에 접속된다.

도 3은 접속단계(또는 차단단계) 시의 이송라인을 도시한 것이고, 그러므로 버터플라이 밸브는 폐쇄위치를 나타내고 있다. 차단 중에, 가요관(3)에 고정되어 있는 연결부재(4.2)는 풀리(8)에 의해 안내되는 접속-차단 윈치(6)의 케이블(5)를 통해 어댑터 부재(9)를 이용하여 액화기체 수송선박의 매니폴드에 접속된 연결부재(4.1)에 접촉하고, 또 안내 보어(16), 안내 포크(17) 및 안내 로울러(18)로 구성되는 안내 시스템의 내부를 형성하는 안내 샤프트(15)의 단부에 부착된다. 이 안내 시스템에 의해 2개의 연결부재(4.1, 4.2)는 접속되기 전에 양호한 위치에 배치될 수 있다. 상기 접속-차단 윈치(6)는 비상차단시에 드롭 브레이크(drop brake)라는 습관성 기능을 제공한다. 이것은 이 비상차단이 조작적인 측면에서 접속-차단장치(4) 상의 대응하는 일단의 장치들에 의한 운전 차단과 유사하기 때문이다. 두 선박 사이에 상당한 거리가 필요한 비상차단 과정의 경우, 접속-차단 윈치(6)는 이송 시스템의 수준에서 케이블이 탈락되는 위험성을 방지하기 위해 완전히 풀려진 후에 해제된다.

도 4, 5, 및 6은 클램핑 모듈의 대칭면을 통한 단면도이다. 잭(jack; 21)은 연결부재(4.1)의 본체에 고정되는 지지체(23) 상에서 저어널(41)을 중심으로 피봇연결되어 있고, 로드(22)의 단부에 고정되는 포크 조인트(fork joint; 24)를 구비한다. 포크 조인트(24)의 단부에 배치되는 샤프트(25)는 연결로드(28)와 피봇연결될 수 있고, 이 연결로드의 타단부는 연결부재(4.1)의 본체에 대해 샤프트(26) 및 연결로드(29)를 중심으로 피봇연결을 형성할 수 있고, 연결로드(29)는 샤프트(27)을 중심으로 스러스터(thruster; 30)에 피봇연결될 수 있다. 이 스러스터(30)는 죠우(jaw; 33)의 내측 보어 내의 대형 쇼울더(42)의 하부부재의 지지에 의해 그 하향이동이 제한되고, 그 상부부재는 커버(31)의 상부부재에 대해 병진하는 소형 쇼울더에 의해 안내되고, 커버(31) 자체는 죠우(33) 내의 보어 내에 고정되어 스러스터(30)의 대형 보어 상에 지지되는 스프링 카트리지(32)를 보호한다. 연결로드(35)는 그 일단부가 샤프트(34)를 중심으로 죠우(33)와 피봇연결되어 있고, 그 타단부가 샤프트(26)를 중심으로 피봇연결되어 있고, 연결부재(4.1)의 핀(fin; 37)의 상부부재에 접촉할 수 있는 횡측 스토퍼(도시생략) 및 단부에 블록(36)을 구비하는 죠우(33)와 접촉할 수 있는 중앙 스토퍼(38)를 구비한다. 샤프트(25)는 그 양단부에 2개의 로울러(도시생략)을 구비하고, 소형 로울러는 지지 안내체(23)의 경사면(39, 40)과 접촉하고, 대형 로울러는 연결로드(35)의 상부부재와 접촉할 수 있다.

도 4는 개방위치의 클램핑 모듈을 도시한 것으로서, 여기서 잭(21)의 로드(22)는 후퇴위치에 있는 반면 중앙 스토퍼(38)는 죠우(33)와 접촉해 있다. 따라서, 죠우는 상승위치에 유지되어 있으므로 접속-차단장치의 안내 시스템에 의해 연결부재(4.1)를 향해 연결부재(4.2)를 이동시킬 수 있고, 그 결과 2개의 연결부재 사이의 동축 접촉 및 면-면 접촉을 보장한다.

상기 모듈의 폐쇄는 잭(21)의 로드(22)를 연장시키는 것에 의해 개시된다. 로드를 연장시키면 샤프트(25)가 변위하고, 이 샤프트(25)는 샤프트(27)를 높은 위치 내에 유지시키는 것에 의해 양 샤프트(26, 27)의 사이에 개재된다. 이것은 단부에 고정된 대형 로울러와 횡방향 연결로드(35)의 상부부재 사이의 접촉에 의해 이루어진다. 또, 이것에 의해 죠우(33) 내의 보어 내의 스러트터(30)가 상방향으로 변위되고, 따라서 스프링 카트리지(32)의 압축이 유발된다. 동시에 지지 안내체(23)의 경사면(39, 40)이 경사를 이루고, 연결로드(35)의 횡방향 스토퍼와 연결부재(4.1)의 핀(37)의 상부부재가 접촉함으로써 연결부재(4.2)의 플랜지(20) 상에서 죠우(33)가 폐쇄된다.

도 5는 죠우(33)가 블록(36)에 의해 연결부재(4.2)의 플랜지(20)에 접촉하여 연결부재(4.1)에 대해 클램프되는 경우의 모듈의 각 부재들의 위치를 도시한 것이다. 이 위치에서, 샤프트(27)의 단부의 소형 로울러는 지지 안내체(23)의 경사면(40)의 수준에 위치되고,스프링 카트리지(32)는 가압된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 잭(21)의 로드(22)를 더욱 연장시켜 포크 조인트(24)를 중앙 스토퍼(38)에 접촉시키면 샤프트(25)는 샤프트(25, 27)을 통과하는 면에 대해 일선에 정렬된다. 스프링 카트리지(32)는 여전히 압축된 상태에 있으므로, 그 중심선을 따라 하방으로 가해지는 압력은 보강력에 의해 기계적 운동을 차단시킬 수 있다. 이것은 샤프트(25)가, 죠우(33)에 의해 흡수되는 힘에 무관하게 잭(21)의 작용이 없으면, 축(26, 27)을 관통하는 평면 내의 일선의 외부로 변위될 수 없기 때문이다. 따라서, 이송 중에 특히 죠우(21)의 수준에서 유압공급에 장해가 발생하는 경우에도 상기 죠우의 봉쇄된 위치는 확실하게 유지될 수 있다.

따라서, 모듈의 개방은 잭(21)의 로드(22)를 후퇴시키는 것에 의해 개시된다. 로드(22)를 후퇴시키면 샤프트(25)가 샤프트(26, 27)를 통과하는 평면 상의 일선으로부터 벗어나는 방향으로 변위함으로써 시스템의 운동의 보강력(buttressing)이 해제되고, 이것은 단부에 고정되어 있는 소형 로울러를 지지 안내체(23)의 경사면(40)에 접촉시키는 것에 의해 샤프트(27)의 위치를 유지시키는 것에 의해 달성된다. 잭(21)의 로드(22)를 계속해서 후퇴시키면 특히 연결로드(29)에 의해 샤프트(27)의 변위가 유발되고, 이 변위는 단부에 고정되는 소형 로울러와 지지 안내체(23)의 경사면(39)의 접촉에 의해 안내되어 죠우(33)의 상승을 가능하게 한다. 연결부재(4.1) 상의 죠우(33)의 위치에 따른 중력의 영향은 소형 로울러와 지지 안내체(23)의 경사면(29, 30) 사이의 접촉에 의해 제어된다.

Claims (1)

1. 구조물 중 하나가 선박인 두 구조물의 사이에서 유체를 이송하기 위한 라인으로서, 자유단부를 구비하는 2개의 연결부재(4.1, 4.2)를 구비함과 동시에 상기 라인 상의 단일의 접속-차단장치(4)에 의해 접속되는 공중 현수식 가요관을 포함하고, 상기 연결부재는 동일한 분리면을 구비하도록 단일의 접촉면에서 접촉하고, 또 공중 현수식 가요관, 가동 접속-차단장치 및 비상 차단장치, 각 연결부재에 설치되는 스토퍼 밸브를 포함하는 유체 이송 라인에 있어서,
   - 밸브가 조작 샤프트(12.1, 12.2)를 구비하는 버터플라이 밸브(13.1, 13.2)이고, 이들 밸브는 연결부재(4.1, 4.2)의 양 자유단부에 각각 설치되고, 상기 조작 샤프트(12.1, 12.2)는 액츄에이터에 의해 구동되고;
   - 접속-차단장치는 연결부재(4.1, 4.2) 중의 하나의 연결부재 상의 플랜지(20) 및 이 플랜지에 접속되거나 이 플랜지로부터 탈락되도록 다른 연결부재 상에 설치되는 적어도 3개의 클램핑 모듈(14)을 포함하고;
   - 버터플라이 밸브(13.1, 13.2)의 조작 샤프트(12.1, 12.2)는 2개의 클램핑 모듈(14)의 사이에서 반경방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 두 구조물 사이의 유체 이송 라인.

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