KR20120130095A - 해양 플랫폼을 위한 압력 경감 패널 - Google Patents

Abstract

동작 및 정비 영역을 차폐하기 위한 장치는 벽 구조체 내에서의 부착을 위한 프레임(20)과, 프레임 내에 피봇가능하게 지지된 패널(2-5)을 포함한다. 패널은 공통 중앙 부재(1)에 부착된 두 개의 실질적 판형 패널 부분(5)과 패널(1-5)을 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 피봇시키기 위한 장치를 포함한다. 패널은 상단 판(2)과 저부 판(3)을 더 포함하고, 이들 사이에서 중앙 부재(1) 및 두 개의 측부 부재들(4)이 연장된다. 두 개의 패널 부분(5)은 측부 부재들(4) 중 각각의 하나에 해제가능하게 부착되고, 상단 판(2) 및 저부 판(3)은 중앙 부재(1)의 영역에서 실질적 수직 축에 대한 한계 내에서 피봇가능하며, 또한, 상기 축은 프레임(20) 내의 패널(1-5)의 피봇 축과 실질적으로 일치한다.

Description

해양 플랫폼을 위한 압력 경감 패널 {A PRESSURE RELIEF PANEL FOR OFF-SHORE PLATFORMS}

본 발명은 특히 해양 산업에서 사용하기 위한 능동 압력 경감형의 패널에 관한 것이다.

특히 혹독한 날씨에 노출되는 지역의 석유 및 가스 산업의 설비에서, 장비의 정비 및 동작을 위한 작업 영역을 바람, 냉기, 강우 및 기타 날씨에 대한 차폐부로 보호하는 것이 바람직하다. 그러나, 이런 영역의 폐쇄시, 폭발 발생 위험이 증가한다. 폭발이 발생하면, 차폐된 영역의 압력은 그 영역이 완전히 개방되어 있는 경우보다 3-4배 더 커진다.

또한, 영역이 폐쇄되는 경우, 환기를 위한 엄격한 요건이 존재하며, 이는 통상적으로 폐쇄된 영역을 위한 기계적 환기에 의해 충족되게 되고, 이에 따라, 이러한 환기에 에너지가 소비되게 된다.

그러나, 혹독한 날씨 조건에서, 대기에 대한 자유로운 접근로를 갖는 것보다 작업 영역을 차폐하는 것이 더욱 중요하며, 그래서, 환기를 위한 에너지 소비 증가에도 불구하고 이 영역은 어떻게든 안전하고 양호한 동작과 정비를 위해 폐쇄되어야만 한다.

달리 말해서, 완전한 차폐 또는 부분적 차폐 사이의 선택권이 있다. 완전한 차폐에서, 차폐된 영역의 환기에 대한 요구가 존재하며, 동시에, 가스 형성 및 수집과 가스 혼합에 대한 가능성 증가에 기인하여, 예상 폭발 위험이 더 커지게 된다.

이들 요인에 의한 폭발 위험을 감소시키기 위해 부분적 스크리닝이 고려된다. 동시에, 부분적 차폐는 예로서, 북극 지역에서 발생할 수 있는 유형의 극단적 날씨에 대해 충분한 보호를 제공하지 못한다.

또한, 장기간의 추위 속에서 일하는 것은 큰 노력이 필요하다. 이런 조건 하에서 일하는 사람은 점점 긴장으로부터 무관심해지고, 집중력을 잃게 되며, 이는 작업자를 위한 작업 환경 및 양호한 생활에 관하여서든 동작 안전성에 관하여서든 명백히 바람직하지 못하다.

날씨가 매우 가혹할 때 동작 및 정비 영역을 차폐할 수 있는 장치가 필요하며 동시에 이 장치는 가능한 경우 환기를 위해 개방될 수 있어야 한다. 본 발명의 목적은 영역을 차폐하기 위한 폐쇄 위치와 날씨 조건이 허용하는 경우 영역의 환기 및 공기 공급의 확보를 위한 개방 위치 사이에서 이동될 수 있는 패널을 제공하는 것이다.

그러나, 특히 강한 바람과 매우 낮은 온도 모두가 존재하며, 또한, 일반적으로, 강설이 존재하는 북극 영역 같은 혹독한 날씨 조건을 갖는 지역에서 이러한 유형의 패널을 사용하는 것이 어렵다. 가장 추운 기간에, 소위 기후 결빙(weather ice) 또는 북극 눈이 모든 노출된 표면 상에, 그리고, 이에 따라 패널 상에 형성될 것이다. 이 얼음 또는 눈은 패널이 결빙되어 굳어버리게 할 수 있으며, 패널이 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동될 수 없게 한다. 예로서, 스톡만 필드(Stockman field)에서는 가장 심하게 노출된 영역에서 53 mm 두께의 기후 결빙이 예상된다.

오늘날 형성되는 차폐 영역에서, 공기 교환을 위해 설비 내의 개구를 통한 기계적 환기부를 구비하여야 한다. 개구는 일반적으로 환기 그릴에 의해 덮여지며, 추운 지역에서, 이런 그릴은 공기의 일정한 공급을 확보하기 위해 얼음 및 눈의 용해를 위한 가열 케이블을 구비하고 있다. 그러나, 이러한 해결책은 북극 조건에서는 낮은 온도와 고도의 얼음 및 눈의 형성에 기인하여 극도로 에너지 소비적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 설비 상의 작업 및 정비 영역의 차폐를 원하는 경우, 북극 지역 및 다른 가혹한 날씨의 지역 양자 모두에서 높은 동작 안전성과 높은 유용성을 갖는 차폐용 패널을 제공하는 것이다.

GB 2388616 A로부터 청구항 1의 전제부에 기재된 바와 같은 패널 장치가 알려져 있다. 이 장치는 패널 장치의 외부에 배열된 수평 피봇 축 및 이동 수단을 구비하며, 이는 얼음 및 눈이 존재하는 경우에 기능 교란을 겪게 된다. 또한, 패널 부분은 그 위에 눈 및 얼음이 퇴적되는 것을 방지하기 위해 그를 통해 따뜻한 공기를 유동시킬 수 있도록 중공체이다. 고온 공기는 패널 부분의 외부로 방해없이 유출되고, 그에 의해, 큰 에너지 손실을 나타낸다. 공기 공급부가 고장나는 경우, 패널은 결빙되어 굳어질 수 있고, 더 이상 폭발을 경감시키도록 기능할 수 없다. 임의의 환경에서, 폭발은 패널 파괴를 초래하며, 패널을 새로운 것으로 교체하여야 한다.

본 발명의 목적은 이런 패널로부터 얼음 및 눈을 제거하기 위한 간단하고 안전한 방식을 제공하는 것이다.

본 발명은 소위 능동 패널, 즉, 수직 축을 중심으로 피봇될 수 있는 회전가능한 패널을 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서, 패널은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 회전될 수 있다. 양 측부로부터의 압력 경감이 필요한 경우, 패널 표면은 이런 상황에 적응될 수 있어야 한다. 패널이 폐쇄 위치에 있을 때, 이들은 ESD 상황(비상 가동중단; emergency shutdown) 또는 다른 내부 프로세스의 비의도적 가동중단시에 개방되게 된다. 사전 경보 없이 폭발이 발생하는 경우, 패널은 수동(passive) 압력 경감 패널로서 기능하여야 한다. 이는 청구항 1에 청구된 바와 같은 본 발명에 따라 얻어진다.

또한, 패널은 기후 결빙 및 북극 눈의 조건 하에서 동작할 수 있어야만 한다. 이런 상황에서, 간단한 방식으로 패널로부터 얼음을 분리시킬 필요가 있다. 패널의 하부 부분이 피봇되는 것과 동시에 패널의 상부 부분이 견고히 파지되어 패널이 패널 표면의 비틀림을 받게 하는 방식으로 패널로부터 얼음이 분리된다. 이러한 패널 표면의 비틀림은 패널로부터 얼음을 분리시킨다. 패널 부분은 일 측부 압력 경감을 위해 굴곡될 수 있거나, 양 측부 압력 경감을 위해 평면일 수 있다.

본 발명에 따른 패널은 사용시 다수의 기능을 갖는다. 이들은 즉, 예상치 못한 폭발시 수동 압력 경감 패널로서 기능한다.

또한, 모듈 내부에서 가스가 검출될 때, 제어 유닛(ESD = 비상 가동중단 또는 계획되지 않은 가동중단)에 신호가 제공된다. 이런 상황에서, 패널은 자연적 환기에 의해 가스가 인출되도록 하기 위해 신속히 개방되어야 한다.

날씨 조건이 허용하는 경우, 패널은 개방/피봇되어 실질적인 개방 모듈로서 자연적 환기가 달성된다.

특수한 날씨 조건하에서, 기후 결빙 및/또는 북극 눈이 형성되며, 이는 패널의 의도된 기능수행을 방해하는 경향이 있다.

첨부 도면의 예시적 실시예에 의거하여 본 발명은 더욱 자세히 설명된다.
도 1a는 폐쇄 위치에서 제1 측부, 바람직하게는 전방 측부로부터 본, 본 발명에 따른 패널을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시한다.
도 1b는 개방 위치에서, 제1 측부, 바람직하게는 전방 측부로부터 본, 본 발명에 따른 패널을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시한다.
도 2a는 폐쇄 위치에서 다른 측부, 바람직하게는 후방 측부로부터 본, 본 발명에 따른 패널을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시한다.
도 2b는 개방 위치에서, 다른 측부, 바람직하게는 후방 측부로부터 본, 본 발명에 따른 패널을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 패널을 갖는 벽의 일부의 측면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 선 A-A를 따른 벽의 부분의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3의 선 B-B를 따른 벽의 부분의 단면도를 도시한다.
도 6은 도 3의 선 C-C를 따른 벽의 부분의 단면도를 도시한다.
도 7은 도 3의 선 H-H를 따른 벽의 부분의 단면도를 도시한다.
도 8은 도 6의 섹션 D의 상세도를 도시한다.
도 9는 도 6의 섹션 L의 상세도를 도시한다.
도 10은 도 6의 섹션 K의 상세도를 도시한다.
도 11은 도 7의 N-N을 따른 단면도를 도시한다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 패널을 부분도 및 사시도로서 도시한다.

도 1a 및 도 1b는 일 측부로부터 본, 본 발명에 따른 능동 패널(20)을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시하고, 도 2a 및 도 2b는 다른 측부로부터 본, 본 발명에 따른 능동 패널(20)을 갖는 벽의 일부의 사시도를 도시한다. 패널은 수직 토션 취약(torsion weak) 중간 부재(1)(도 2a에 가장 잘 도시됨)를 포함하고, 이 중간 부재는 상단 판(2)과 저부 판(3)에 부착되어 있다(도 1b에 가장 잘 도시됨). 토션 파이프(8)가 토션 취약 부재(1)를 통해 연장된다. 부재(1)의 어느 한 측부 상에는 수직 측부 부재(4)가 장착되고, 이 수직 측부 부재는 상단 판(2)과 저부 판(3)에 부착되어 있다. 굴곡 판 요소(5)가 부재(1)에 부착되고, 측부 부재(4)의 슬롯(6)(도 8 참조) 내에 배치된다.

판 요소(5)는 일반적으로 피차폐 영역으로부터 외향 굴곡된다. 내부로부터 주어진 과도한 압력(overpress)에서, 이들은 추가로 변형되고, 내부 폭발시 개방된다. 이는 종종 수동 폭발 보호라 지칭된다.

패널(1-5) 아래의 유압 실린더(9)는 실린더 브래킷(10)에 의해 토션 파이프(8)에 장착되며(도 2a 및 도 2b 참조), 그래서, 유압 실린더(9)에 의해 전후로 실린더 브래킷(10)을 추진함으로써 토션 파이프(8)의 하부 부분이 피봇될 수 있다.

부재(4)는 열 배선 케이블(heat tracing cable)(미도시)을 배치하기 위해 전체 부재를 통한 구멍(7)을 구비할 수 있다. 열 배선 케이블은 기후 결빙 및 북극 눈이 있는 극단적 조건에서 예방조치로서 설치될 수 있다.

패널은 저부 판(3)에 고정 부착된 토션 파이프(8)를 피봇시킴으로써 유압 실린더(9)에 의해 개방된다. 토션 파이프의 상단에는 프레임(20) 내에 베어링(12)이 있으며(도 9 참조), 이 베어링 내에서 토션 파이프(8)가 회전한다. 상단 판(2)은 관통 볼트(13)에 의해 파이프(8)에 연결되고, 이 볼트는 토션 파이프(8)로부터 부재(1)로 토크를 전달할 수 있다.

관통 볼트(13)를 위한 부재(1)내의 구멍을 타원형으로 형성함으로써, 저부 판(3)을 갖는 파이프(8)는 폐쇄 위치를 초과하여 소정 각도 도수만큼 비틀릴 수 있으며, 이러한 비틀림 동안 상단 판은 프레임(8) 내의 하나 이상의 받침대에 대치되어 폐쇄 위치에서 보유된다. 따라서, 굴곡 판 요소(5)로 전파되는 수직 토션 취약 부재(1)의 비틀림을 얻을 수 있으며, 그래서, 얼음으로 덮여진 표면이 얼음과의 접촉 상태를 벗어나 비틀려지게 된다. 또한, 프레임은 눈 및 얼음의 분리를 위해 개방 위치에서 상단 판을 정지시키는 받침대를 가질 수도 있다.

도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 패널의 다른 상세도를 도시한다. 실린더 브래킷(10)이 볼트(11)에 의해 토션 파이프(8)에 부착된다(도 5 참조).

도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 패널을 사시도 및 부분도로서 도시한다. 토션 파이프(8)는 하나 이상의 관통 볼트(13)에 의해 수직 부재(1)에 부착된다. 이들 볼트는 상단 판(2) 부근의 타원형 슬롯(15) 내에 배치되며, 저부 판(3)의 볼트는 꼭 맞는 볼트 구멍(미도시) 내에 배치되고, 그래서, 토션 파이프의 하부 부분은 실린더 브래킷의 이동을 유사하게 추종한다(도 5 참조).

필요시, 저부 판(2)에 타원형 슬롯과 상단 판(3)에 꼭 맞는 볼트 구멍을 가질 수 있으며, 및/또는 패널의 하부 에지가 아니라 상부 에지에 토션 파이프의 회전을 위한 제어 유닛을 배치할 수 있다는 것이 명백하다.

또한, 실린더는 복수의 실린더 브래킷이 유압 실린더 아암에 연결되게 함으로써 하나보다 많은 패널의 이동을 구동할 수 있다는 것을 고려할 수 있다. 또한, 필요시, 체인 장치, 구동 벨트, 치형 로드 또는 다른 수단 같은 토션 파이프를 피봇시키기 위한 다른 수단이 사용될 수도 있다.

얼음에 의해 구속되어 있는 동안, 저부 판(3)과 상단 판(2)은 상호 비틀림을 부여받을 수 있고, 이는 패널 구조체의 변형에 기인하여 얼음을 제거하게 된다.

필요시, 패널이 폐쇄 위치에 있을 때 추가적 절연을 제공하기 위해 패널(1-5)의 에지 중 하나 이상을 따라 밀봉 장치가 설치될 수 있다. 예로서, 스커트 형태의 밀봉 장치가 저부 판(3)의 하부 에지에 장착될 수 있다.

본 발명의 장점은 패널로부터 얼음 및 눈을 제거하는 그 간단하고 비용효율적인 방식이다. 얼음/눈은 패널의 상단부와 저부 사이의 제어된 변형에 의해 제거된다. 변형에 대한 얼음으로부터의 저항은 얼음 분리를 유발한다.

패널이 수직 배향되어 있기 때문에, 얼음 및 눈으로부터 높은 부하를 견딜 수 있으며, 이러한 부하가 안전한 동작을 방해하지 않는다. 수직 표면에 대해 자체적으로 부착되는 얼음 및 눈으로부터의 부하는 패널의 표면에 전혀 부하를 주지 않는다.

패널은 피봇될 수 있으며, 그래서, 풍향에 무관하게 작업 영역에 공기가 도입될 수 있다. 동시에, 이는 수동 압력 경감 패널로서 기능한다. 따라서, 본 발명의 장점은 능동 패널과 수동 압력 경감 패널의 조합을 달성한다는 것이다.

패널은 두 가지 모두의 방식으로 폭발을 환기시킬 수 있으며, 동시에, 이 해결책은 에너지 요구량이 낮고, 열 배선에 대한 필요성이 작다. 시스템의 사용 및 동작은 유압장치, ESD 신호 시스템 및 전력에 의해 얻어질 수 있으며, 이는 시스템이 비용 효율적이고 설치 및 동작이 비교적 단순해지게 한다.

Claims (10)

1. 벽 구조체에 대한 부착을 위한 프레임(20)과, 프레임에 피봇가능하게 지지된 패널(2-5)을 포함하고, 상기 패널은 공통 중앙 부재(1)에 부착된 두 개의 실질적 판형 패널 부분(5)과 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 패널(1-5)을 피봇시키기 위한 장치를 포함하는, 동작 및 정비 영역을 차폐하기 위한 장치에 있어서,
   패널은 상단 판(2)과 저부 판(3)을 더 포함하고, 상단 판(2)과 저부 판(3) 사이에는 중앙 부재(1) 및 두 개의 측부 부재(4)가 연장되고,
   두 개의 패널 부분(5)은 측부 부재들(4) 중 각각의 하나에 해제가능하게 부착되고,
   상단 판(2) 및 저부 판(3)은 중앙 부재(1)의 영역에서 실질적 수직 축을 중심으로 서로에 대한 한계 내에서 이동가능하고, 또한, 상기 축은 프레임(20) 내의 패널(1-5)의 피봇 축과 실질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 차폐 장치.
2. 제1항에 있어서, 중앙 부재(1)는 상단 판(2)과 저부 판(3) 사이의 상기 제한된 피봇기능을 가능하게 하기에 충분하게 토션에 취약한 차폐 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 패널 부분(5) 각각은 실질적 굴곡 판을 포함하는 차폐 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 굴곡 판(5)의 측부 에지는 각각의 측부 부재(4)의 포켓(6) 내에 수용되는 차폐 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 패널(1-5)의 회전을 위한 장치는 토션 파이프(8)와 유압 실린더(9)에 장착된 실린더 브래킷(10)을 포함하고, 실린더 브래킷(10)은 유압 실린더(9)에 의해 이동될 때 토션 파이프(8)를 회전시키는 차폐 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 패널(1-5)은 열 배선 케이블을 구비하는 차폐 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 장치는 패널(1-5)의 단부 표면 중 하나 이상을 따라 제공되는 차폐 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 측부 부재(4)는 두 개의 부분을 포함하고, 상기 두 개의 부분은 함께 볼트결합되어 있는 차폐 장치.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 패널을 포함하는 벽.
10. 보호 벽 내에 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 장치의 용도.
    
    

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