KR20140032957A - 가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치 - Google Patents

가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치가 설명되어 있다. 본 장치는 상기 장치는 유체 유동 방향의 상류에 있는 제어 밸브(5)의 모든 섹터(6-7)를 위해, 상기 밸브 섹터(6-7)에 작용하여 이 밸브 섹터의 개폐 회전을 일으키는 슬라이딩가능한 몸체(13); 제 1 챔버(14)에 수용되어, 상기 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 회전을 일으키는데 적합한 방향으로 상기 슬라이딩 몸체(13)를 작동시키는 탄성 수단(17); 제 2 챔버(18) 안에 수용되어, 상기 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 방향으로 일어나는 상기 슬라이딩 몸체(13)의 운동을 제동하는 제동 유체; 및 상기 챔버(14, 18) 사이에 위치되며, 상기 슬라이딩 몸체(13)가 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 방향으로 움직이는 중에 상기 제동 유체가 제어를 받으면서 제 2 챔버(18)로부터 제 1 챔버(14)로 전달될 수 있게 해주는 유체역학적 연통 수단(19, 20, 21)을 포함한다. 유체역학적 연통 수단(19, 20, 21)은 확대된 부분(20)을 갖는 통로 덕트(19) 및 그 확대된 부분(20)에 삽입되는 카트리지를 포함하고, 이 카트리지는 가변적인 길이의 외부 홈(24)을 갖는 홈 부분(23)을 갖는다.

Description

가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치{DEVICE FOR AUTOMATIC CLOSURE OF CONTROL VALVES IN SEPARABLE CONNECTION UNITS FOR FLEXIBLE PIPES}
본 발명은 강한 축방향 인장 응력 및/또는 갑작스런 고압이 작용하는 경우에 관 자체를 자동적으로 분리하는 것을 포함하는, 유체 제품, 특히 석유 제품의 전달관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치에 관한 것이다.
석유화학 설비에서 유조선으로, 플랫폼에서 유조선으로, 유조선에서 유조선으로, 유조선에서 육지 설비로 또한 그 반대 방향으로 이루어지는 석유 제품의 해상 전달은 가요성 관 및 이 관 자체의 연결 유닛에 의해 일어나는 것으로 알려져 있는데, 연결 유닛은 두개의 분리가능한 부분으로 이루어지며, 각각의 부분에는 각각의 제어 밸브가 제공되어 있고, 이 제어 밸브는 분리시 자동적으로 폐쇄되어 제품이 바다로 누출되는 것을 제한하게 되며, 그래서 바다의 오염이 덜 일어난다. 이들 연결 유닛은 가요성 관에 있어서 바다에 위치되는 부분에 배치되는데, 관에 대한 과도한 당김 또한 연결 라인에 대한 과도한 압력을 유발하는 비정상적인 상황의 경우에 상기 관 및 보다 일반적으로는 연결 라인을 보호는 일차적인 목적을 갖고 있다. 이러한 비정상적인 상황은, 유조선 또는 보다 일반적으로는 석유 설비(FPSO)가 이탈하여 떠다니는 경우, 거친 바다로 인해 관이 한계 이상의 견인을 받는 경우, 보트가 관에 부딪혀 그 관을 끌고가 이 관에 과도한 하중을 유발하는 경우, 하류 유동 밸브가 빠르게 폐쇄되는 경우 또는 과도한 축방향 하중 및/또는 압력 증가를 야기하는 다른 이유가 있을 수 있다.
현재 이용가능한 제어 유닛은, 상기한 상황에서 연결 유닛의 두 부분이 분리된 후에 제어 밸브가 자동적으로, 즉 작업자에 의한 통제 없이 폐쇄되도록 만들어진다.
가변적인 섹터형으로 된, 즉 복수의 슬라이스 또는 페탈(petal)로 형성된 유체 제어 밸브를 포함하는 분리형 연결 유닛도 알려져 있는데, 그 슬라이스 또는 페탈은 이들이 석유 제품의 유동 방향에 실질적으로 평행하게 되는 개방 위치와 슬라이스 또는 페탈이 상기 연결 유닛의 축선에 대해 횡방향으로 수렴하여 제품의 유동을 완전히 차단하게 되는 폐쇄 위치 사이에서 회전하도록 되어 있다. 개방 위치에서 폐쇄 위치로의 운동은, 축방향 인장 응력이 연결 유닛에 가해진 후에 적절한 억누름 수단, 예컨대 축방향으로 제거가능한 내부 슬리브가 억누름 작용을 가하는 것을 중단하면 탄성 수단의 편향에 의해 일어나게 된다. 유체역학적 브레이크, 예컨대 관 내부에 존재하는 유체 제품의 압력을 받는 실린더는 상류 밸브의 폐쇄 속도를 적절히 늦추어, 탄성 수단의 미는 힘과 가압 유체에 의해 결정되는 과도한 압력(워터 해머라고함)을 피하게 해준다.
공지된 유체역학적 브레이크는 감소된 단면의 통로 덕트를 포함하는데, 이 덕트는 브레이크 유체에 존재하는 오물의 영향으로 막힐 수 있다는 단점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은, 슬라이스 또는 페탈형인 또는 보다 일반적으로는 회전가능한 섹터를 갖는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치로서, 감소된 단면을 갖는 종래 기술에 따른 관의 단점을 갖지 않으면서 단일의 유닛에서 2가지의 탄성적 밀기 기능과 유체역학적 기능을 통합시킨 상기 장치를 만드는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치로서, 유체 유동 방향의 상류에 있는 제어 밸브의 모든 섹터를 위해, 상기 밸브 섹터에 작용하여 이 밸브 섹터의 개폐 회전을 일으키는 슬라이딩가능한 몸체; 제 1 챔버에 수용되어, 상기 밸브 섹터의 폐쇄 회전을 일으키는데 적합한 방향으로 상기 슬라이딩 몸체를 작동시키는 탄성 수단; 제 2 챔버 안에 수용되어, 상기 밸브 섹터의 폐쇄 방향으로 일어나는 상기 슬라이딩 몸체의 운동을 제동하는 제동 유체; 및 상기 챔버 사이에 위치되며, 상기 슬라이딩 몸체가 밸브 섹터의 폐쇄 방향으로 움직이는 중에 상기 제동 유체가 제어를 받으면서 제 2 챔버로부터 제 1 챔버로 전달될 수 있게 해주는 유체역학적 연통 수단을 포함하고, 상기 유체역학적 연통 수단은 슬라이딩 몸체의 축방향 하우징에 삽입되는 카트리지 요소를 포함하고, 이 카트리지 요소는 제동 유체의 나선형 외부 통로 덕트를 가지며, 이 외부 통로 덕트는 상기 밸브 섹터의 요구되는 폐쇄 속도에 따라 가변적인 연장을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 장치로 달성된다.
카트리지 요소의 상기 나선형 부분에 의해 더 큰 통로 덕트 단면으로 유효한 제동 효과를 얻을 수 있으며, 실제로 그 통로 덕트 단면은 제동 유체에 존재하는 오물로 막히지 않는다.
본 발명의 현재 바람직한 실시 형태는 첨부 도면에 비한정적인 예로 나타나 있다.
도 1 은 제어 밸브의 자동적인 폐쇄 장치를 포함하는 가요성 관용 연결 유닛의 전체적인 축방향 부분 단면도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 에 있는 연결 유닛의 상류 제어 밸브의 분해 사시도를 나타낸다.
도 3 은 도 1 에 있는 연결 유닛의 하류 제어 밸브의 분해 사시도를 나타낸다.
도 4 는 도 1 에 있는 연결 유닛의 상류 제어 밸브의 회전 섹터를 폐쇄하는데 사용되는 본 발명에 따른 장치의, 도 1 에 나타나 있는 바와 같이 절단된 확대 상세도를 나타낸다.
도 5 는 상기 회전 섹터가 폐쇄되는 단계 중에 있는 동일한 장치를 나타낸다.
도 6 은 도 1 에 있는 연결 유닛의 하류 제어 밸브의 회전 섹터를 폐쇄하는데 사용되는 장치의 축방향 단면 확대 상세도를 나타낸다.
도 7 은 상기 회전 섹터가 폐쇄되는 단계 중에 있는 도 6 의 장치를 나타낸다.
도 8 ∼ 10 은 상류 제어 밸브의 회전 섹터의 폐쇄 속도를 조절하는 카트리지의 가능한 실시 형태들을 나타낸다.
도 1 은 가요성 관을 위한 연결 유닛을 나타내는데, 이 연결 유닛은 운반되는 유체 제품의 유동 방향으로 상하류에서 각각 두개의 분리가능한 부분 또는 몸체(1, 2)를 포함한다.
상기 두 부분(1, 2)은 파열 스크류(3)로 연결되며, 이 스크류는 강한 인장 응력(설정 하중 이상인)을 받으면 파단되어 상기 두 부분이 분리될 수 있다.
상기 유닛의 두 부분이 분리되면 연결 유닛으로부터 자동적으로 축방향으로 제거가능한 원통형 슬라이딩 슬리브(4)(도 1)가 연결 유닛에 배치되어 있다.
상기 원통형 슬리브(4)는 통상적으로 두개의 회전 섹터 밸브(5-5')를 개방 위치에 유지하며, 그 밸브 각각은 서로 다른 치수를 갖는 두 시리즈의 페탈 또는 슬라이스(6-7, 6'-7')로 이루어져 있고, 이 페탈 또는 슬라이스는 도 1 ∼ 4 및 6의 개방 위치와 도 5 및 7의 폐쇄 위치 사이에서 각각의 축(8-8') 둘레로 회전할 수 있다.
상기 슬리브(4)의 기능 및 작동 모드는 예컨대 2009년 4월 12일에 본 출원인이 출원한 이탈리아 특허 출원 MI2009A002146에 기재되어 있다.
유체 제품의 유동 방향의 상류에 위치되는 제어 밸브(5)의 각각의 회전 섹터(6-7)는 각각의 자동 폐쇄 장치(전체적으로 참조 번호 "9"로 표시되어 있음)에 의해 축(8) 둘레로 회전될 수 있다. 각각의 장치(9)는 격납 몸체(10-11) 내부에서 고정 몸체(12) 및 이 고정 몸체(12)에 대해 축방향으로 슬라이딩하는 가동 몸체(13)를 포함한다(도 4 및 5). 고정 몸체(12) 내부에는 제 1 챔버(14)가 있는데, 이 챔버는 가동 몸체(13)의 제 1 부분 내부에서 횡벽(15)까지 연장되어 있으며, 그 횡벽은 제어 밸브의 각각의 회전 섹터(6, 7)의 제어 힐(heel)(16)에 접촉한다. 상기 제 1 챔버(14) 내부에는 헬리컬 스프링(17)이 들어 있으며, 이 스프링은 도 4 의 압축 상태로부터 도 5 의 신장 상태로 연장될 수 있다. 이탈리아 특허 출원 MI2009A002146에 설명되어 있는 방법에 따라 슬리브(4)가 밸브(5) 내부로부터 축방향으로 제거되어 그 밸브 자체의 회전 섹터(6, 7)에 대한 상기 슬리브의 억누름 작용을 중단하면 상기 스프링(17)의 신장이 자동적으로 일어나게 된다.
슬라이딩 몸체(13)의 반대쪽 단부에는 제 2 챔버(18)가 있는데, 이 챔버 안에는 대략 선택된 점도를 갖는 제동 유체가 보통 수용된다. 두 챔버(14, 18)는 통로 덕트(19)로 서로 연통하며, 이 덕트는 유동 속도 조절 카트리지(21)가 삽입되는 넓은 입구부(20)를 가지며, 상기 카트리지는 나선형 외부 홈(24)이 제공되어 있는 입구측(23)에서 원통형 부분(22)을 갖고 있다. 다른 연장의 외부 홈(24)을 갖는 카트리지(21)의 예들이 도 8 ∼ 10 에 나타나 있다.
상기 챔버(14)와 챔버(18) 사이의 상기 연통은, 슬라이딩 몸체(13)가 도 4 의 위치로부터 도 5 의 위치로 이동하는 중에 제동 유체가 챔버(18)로부터 챔버(14)로 누출되게 해주는 효과를 가지며, 상기 슬라이딩 몸체의 이동은 슬리브(4)가 없을 때는 스프링(17)에 의해 밀려 일어나며 그리고 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 회전 중에는 이음 부분(1)을 관류하는 가압 유체에 의해 일어나게 된다. 제동 유체의 통과에 의해 밸브의 폐쇄 속도가 느려져, 밸브 자체의 회전 섹터를 손상시킬 수 있는 갑작스런 충격을 피할 수 있다. 이렇게 해서, 갑작스런 압력 증가(워터 해머로 알려져 있음)를 피할 수 있다.
통과 속도 및 그래서 단일 회전 페탈의 폐쇄 속도는, 통로 덕트(19)의 단면, 카트리지(21)의 원통형 부분(22)의 직경 및 카트리지(21)의 나선형 외부 홈(24)의 연장에 달려 있으며, 카트리지를 다른 직경 및 다른 홈을 갖는 다른 카트리지로 교체하여 변경될 수 있다. 따라서, 밸브(5)의 단일 섹터의 다른 회전 속도 및 그래서 폐쇄 속도를 결정하기 위해, 한 종류의 카트리지를 회전 섹터(6)에 대해 사용하고 회전 섹터(7)에 대해서는 다른 종류의 카트리지를 사용하는 것도 생각해 볼 수 있다. 이렇게 하는 목적은, 제어 밸브의 회전 섹터 또는 페탈의 폐쇄 중에 제품의 유출을 최대한으로 제한하여 워터 해머에 의해 발생되는 최고 압력을 허용가능한 수준으로 제한하는 폐쇄를 제공하기 위한 것이다.
유체 유동 방향의 하류에 있는 제어 밸브(5')의 회전 섹터(6'-7')에는 자동 폐쇄 장치(9')가 제공되어 있는데, 이 폐쇄 장치는 유사하게 고정 몸체(12'), 슬라이딩 몸체(13') 및 정상 압축 스프링(17')을 가지며, 그 스프링은 슬리브(4)가 제거된 경우에 힐(16')을 통해 밸브(5')의 여러 회전 섹터(6'-7')의 회전 및 그래서 자동적인 폐쇄를 결정한다. 대신에, 제동 유체가 챔버(18)로부터 챔버(14)로 감으로써 결정되는 제동 효과와 유사한 제동 효과는 없다. 사실 제동 효과는 이음 부분(2)에 있는 가압 유체로 결정된다.

Claims (2)

  1. 가요성 관을 위한 분리형 연결 유닛에 있는 제어 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 유체 유동 방향의 상류에 있는 제어 밸브(5)의 모든 섹터(6-7)를 위해,
    상기 밸브 섹터(6-7)에 작용하여 이 밸브 섹터의 개폐 회전을 일으키는 슬라이딩가능한 몸체(13),
    제 1 챔버(14)에 수용되어, 상기 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 회전을 일으키는데 적합한 방향으로 상기 슬라이딩 몸체(13)를 작동시키는 탄성 수단(17),
    제 2 챔버(18) 안에 수용되어, 상기 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 방향으로 일어나는 상기 슬라이딩 몸체(13)의 운동을 제동하는 제동 유체, 및
    상기 챔버(14, 18) 사이에 위치되며, 상기 슬라이딩 몸체(13)가 밸브 섹터(6-7)의 폐쇄 방향으로 움직이는 중에 상기 제동 유체가 제어를 받으면서 제 2 챔버(18)로부터 제 1 챔버(14)로 전달될 수 있게 해주는 유체역학적 연통 수단(19, 20, 21)을 포함하고,
    상기 유체역학적 연통 수단(19, 20, 21)은 확대된 부분(20)을 갖는 작은 통로 덕트(19) 및 그 확대된 부분(20)에 삽입되는 카트리지를 포함하고, 이 카트리지는 원통형 부분(22) 및 외부 홈(24)이 제공된 홈 부분(23)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈 부분(23)은 가변적인 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
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