KR20160135489A - 분쇄 장치 - Google Patents

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KR20160135489A
KR20160135489A KR1020150068854A KR20150068854A KR20160135489A KR 20160135489 A KR20160135489 A KR 20160135489A KR 1020150068854 A KR1020150068854 A KR 1020150068854A KR 20150068854 A KR20150068854 A KR 20150068854A KR 20160135489 A KR20160135489 A KR 20160135489A
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윤인호
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 분쇄 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 분체가 이송되는 유로를 구비하는 하우징; 상기 유로 상에 배치되어, 상기 분체에 포함된 여과 대상물을 여과하는 필터부; 및 상기 여과된 여과 대상물을 분쇄하는 분쇄부를 포함하는 분쇄 장치가 제공될 수 있다.

Description

분쇄 장치{APPARATUS FOR GRINDING}
본 발명은 분쇄 장치에 관한 것이다.
최근 에너지 자원 개발이 확대되면서, 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 이에 따라 해저 채굴 기술 개발이 확대되고, 이와 더불어 유전 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선이 개발되고 있다.
종래의 해저 시추에는, 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용 리그선(Rig Ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.
시추선에는 각종 시추장비가 집약된 데릭(Derrick)이 설치되며, 데릭에 의한 시추 시에는 시추 작업을 원활하게 하기 위한 시추용 유체가 사용될 수 있다. 이러한 시추용 유체는 여러 종류의 분체를 혼합하여 제조될 수 있다.
전술된 분체는 분체 지원선 등으로부터 공급받을 수 있는데, 이 때, 분체들은 배관이나 호스 등을 통해 공기압으로 공급받을 수 있다. 하지만, 이러한 분체들은 취급 및 저장 과정에서 습기의 유입으로 인해 큰 알갱이로 뭉쳐지고, 시간이 경과하면 굳어지는 문제점이 있었으며, 이에 따라 큰 알갱이로 뭉쳐진 분체가 이송 시 배관 등의 이송 장비와 충돌하여 장비에 손상을 일으키는 문제가 있었다.
종래에는 전술된 문제를 해결하기 위해서, 분체 공급 시스템을 중단하여 큰 알갱이들을 제거한 후 다시 분체 공급 시스템을 개시하는 방식으로 분체 공급 시스템을 운용하였으며 이에 따라 작업이 번거롭고 작업 시간이 증가되는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 2014-0054966
본 발명의 실시예들은, 분체에 포함된 여과 대상물을 분쇄하는 분쇄 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 분체가 이송되는 유로를 구비하는 하우징; 상기 유로 상에 배치되어, 상기 분체에 포함된 여과 대상물을 여과하는 필터부; 및 상기 여과된 여과 대상물을 분쇄하는 분쇄부를 포함하는 분쇄 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 분체의 유로와 동일한 방향으로 연장되어 상기 분체가 이송되는 이송부; 및 상기 이송부에, 상기 분체의 이송방향에 수직하게 연결되는 연결부를 포함하고, 상기 필터부 및 상기 분쇄부는 상기 연결부에 장착되는 분쇄 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 상기 이송부의 상측으로 연장되고, 상기 필터부가 장착되는 제1 연결부; 및 상기 이송부의 하측으로 연장되고, 상기 분쇄부가 장착되는 제2 연결부를 포함하고, 상기 필터부는 상기 제1 연결부에, 상기 분쇄부는 상기 제2 연결부에 탈부착 가능하게 결합되는 분쇄 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 필터부는, 상기 제1 연결부에 거치되는 장착 부재; 및 상기 장착 부재의 하측으로 연장되는 필터를 포함하고, 상기 필터는 하부가 개방되어 상기 여과된 여과 대상물이 상기 제2 연결부로 유입되도록 구성되는 분쇄 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 분체에 포함된 여과 대상물을 분쇄하는 분쇄 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 분쇄 장치가 벌크 시스템 상의 분체 공급관에 제공된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 분쇄 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분쇄 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 분쇄 장치가 분체를 분쇄하는 모습을 보여주는 개념도이다.
이하에서는 본 기술 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아울러, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 분쇄 장치가 벌크 시스템 상의 분체 공급관에 제공된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 시추선과 같은 부유식 구조물은 시추 작업을 보다 원활하게 수행하기 위해서 시추용 유체를 데릭(Derrick)에 제공된 라이저(Riser,60)로 공급할 수 있다. 시추용 유체는 회전하는 드릴 비트의 윤활 및 냉각 작용을 하고, 시추 시 발생하는 암석 알갱이를 제거할 수 있으며, 시추공의 압력을 안정화하는 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다.
일반적으로 시추용 유체는 벌크 시멘트, 벤토 나이트 점토(Bentonite Clay)와 같은 분체와 물 또는 바닷물, 그리고 다양한 화학 첨가제를 혼합하여 제조할 수 있다. 이러한 시추용 유체의 혼합 및 제조를 위해서 그 재료인 분체를 분체 지원선 등으로부터 공급받을 수 있다.
분체의 공급 및 시추용 유체의 공급 시스템을 살펴 보면, 부유식 구조물은 분체 공급관(11)을 통해 분체를 공급받을 수 있으며, 공급받은 분체는 벌크 탱크(20)에 저장될 수 있다. 벌크 탱크(20)는 분체가 저장될 수 있는 용기로, 도시되지는 않았으나 벌크 탱크(20)에는 가벼운 분진(Dust)을 배출시키는 벤팅 밸브가 제공될 수 있다. 그리고 벌크 탱크(20)에 저장된 분체는 서지 탱크(30)로 공급될 수 있다.
서지 탱크(30)는 벌크 탱크(20)와 공급 라인(S)을 통해 연결되어 분체를 공급받을 수 있으며, 서지 탱크(30)와 벌크 탱크(20) 사이에는 공급 라인(S) 이외에도 분체를 서지 탱크(30)로부터 벌크 탱크(20)로 순환시키는 리턴 라인(R)이 더 제공될 수 있다. 그리고 분체가 이송되는 공급 라인(S), 리턴 라인(R) 및 전술된 분체 공급관(11)에는 분체를 이송시키기 위한 고압의 공기가 공급될 수 있다.
서지 탱크(30)로 유입된 분체는 머드 피트(Mud Pit,40)로 제공되어 다른 시추용 유체의 재료들과 교반기(41)를 통해 혼합될 수 있으며, 제조된 시추용 유체는 공급 펌프(50)에 의해 데릭에 제공된 라이저(60)로 압송될 수 있다.
그리고 시추공으로부터 리턴되는 시추 절단물은 GUMBO TRAP으로 이송되어 암석이 제거될 수 있으며, 암석이 제거된 시추 절단물은 선별기 등을 포함하는 SHALE SHAKER를 통해 시추시 발생된 파편들의 입자가 제거될 수 있다. SHALE SHAKER를 통과한 시추 절단물은 DEGASSER를 거치면서 가스가 제거될 수 있으며, 이후 다시 머드 피트(40)로 재 공급될 수 있다.
전술된 벌크 시스템은 분체 및 시추용 유체가 공급 및 순환되는 일 예를 설명한 것뿐이며, 전술된 시스템 이외에도 다양한 벌크 시스템에 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)가 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 분쇄 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 분쇄 장치의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 분쇄 장치가 분체를 분쇄하는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)는 분체(80)가 이송되는 유로 상에 설치되는 것으로, 일 예로 벌크 시스템의 분체 공급관(11)에 설치될 수 있으며, 하우징(100), 필터부(200), 분쇄부(300)를 포함한다.
본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)는 분체(80)에 포함된 기 설정된 크기 이상의 알갱이를 분쇄하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 필터부(200)에 의해 여과된 후 분쇄부(300)에 의해 분쇄되는 기 설정된 크기 이상의 알갱이를 '여과 대상물(81)'이라 하겠다. 여과 대상물(81)의 범주에 속하는 알갱이의 크기는 시추 환경 및 시추 장비 등에 따라 변경될 수 있다.
하우징(100)은 분체(80)가 이송되는 유로를 구비하고, 상기 하우징(100)에는 필터부(200) 및 분쇄부(300)가 장착될 수 있다. 하우징(100)은 분체(80)의 유로와 동일한 방향으로 연장된 이송부(120,130) 및 상기 이송부(120,130)에, 상기 분체의 이송방향에 수직하게 연결되는 연결부(110)를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 하우징(100)은 이송부(120,130)와 연결부(100)가 서로 수직하게 연결 형성됨에 따라 전체적으로 십(十)자 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 실시예에 따른 하우징(100)의 형태가 십(十)자 형태로 한정되는 것은 아니며, 하우징(100)은 다양한 형상의 배관 구조를 가질 수 있다.
이송부(120,130) 양 단부는 분체 공급관(11) 상에 연결될 수 있으며, 분체 공급관(11)에 공급되는 분체(80)가 이송부(120,130)를 거칠 수 있다. 이 때, 분체(80)의 이송을 위해 분체 공급관(11)에 공급되는 고압의 공기 역시 이송부(120,130)를 통과할 수 있다.
이송부(120,130)는 이송되는 분체(80)를 기준으로, 필터부(200)를 통과하기 이전의 전측 이송부(120) 및 필터부(200)를 통과한 후의 후측 이송부(130)로 구분될 수 있다. 그리고, 이송부(120,130)에 연결되는 연결부(110)에는 필터부(200) 및 분쇄부(300)가 설치될 수 있다.
먼저, 이송부(120,130)의 상측으로 연장되는 제1 연결부(111)에는 필터부(200)가 장착될 수 있으며, 이송부(120,130)의 하측으로 연장되는 제2 연결부(112)에는 분쇄부(300)가 설치될 수 있다.
제1 연결부(111) 및 제2 연결부(112)는 필터부(200) 및 분쇄부(300)가 설치되기 위한 여러 가지 구조를 가질 수 있다. 그 중 제1 연결부(111)는 필터부(200)가 장착될 수 있는 장착 공간(115)을 가질 수 있으며, 장착 공간(115)을 개폐하기 위한 개폐 부재(150)가 제공될 수 있다. 개폐 부재(150)는 일 예로 수밀을 유지시킬 수 있는 빅톨릭 캡(Victaulic Cap)일 수 있다.
그리고, 제1 연결부(111)의 내측 둘레면에는 필터부(200)의 장착 부재(210)가 설치될 수 있는 단턱(117)이 제1 연결부(111)의 내측을 향해 돌출되게 제공되어 필터부(200)가 제1 연결부(111)에 장착되거나 거치될 수 있다. 그러나 도시된 구조 이외에도 다양한 구조를 통해 필터부(200)가 제1 연결부(111)에 설치될 수 있다. 또한, 제1 연결부(111)에는 필터부(200)의 설치 위치를 안내할 수 있는 위치 안내바(116)가 제1 연결부(111)의 내측 둘레면에 상하 방향으로 제공될 수 있다. 위치 안내바(116)는 필터부(220)의 제1 프레임 부재(221)와 접촉하여 제1 프레임 부재(221)의 설치위치를 안내함과 동시에 제1 프레임 부재(221)의 이동(회전)을 방지할 수 있다.
그리고 제1 연결부(111)에는 제1 연결부(111)와 다른 배관 등을 연결시키기 위한 이음 부재(170)가 더 제공될 수 있으며, 이음 부재(170)는 빅톨릭 이음(Victaulic Joint)와 같이 고무링과 금속 케이싱으로 구성되어 수밀을 유지할 수 있는 이음 부재일 수 있다. 이음 부재(170)는 제1 연결부(111) 및 개폐 부재(150)를 연결할 수 있다.
한편, 제2 연결부(112)는 이송부(120,130)의 하측으로 연장된 구조를 가지며, 분쇄부(300)가 설치될 수 있다. 제2 연결부(112)는 분쇄부(300)와 탈부착 가능하게 연결될 수 있으며, 이를 위해 제2 연결부(112)의 외측 또는 내측 둘레면에 분쇄부(300)와 결합되기 위한 결합 구조를 포함할 수 있다. 이러한 결합 구조는 일 예로 제2 연결부(112)의 둘레면에 형성되는 나사산 구조일 수 있으며, 또한, 제2 연결부(112)는 분쇄부(300)와 이음 부재(170)에 의해 연결될 수도 있다.
한편, 제1 연결부(111)에 장착되는 필터부(200)는 제1 연결부(111)에 장착되는 장착 부재(210), 상기 장착 부재(210)에 연결되고 여과 대상물을 여과하는 필터(220)를 포함할 수 있다. 장착 부재(210)는 제1 연결부(111)의 내경보다 작은 직경을 갖는 링(Ring) 형태일 수 있으며, 제1 연결부(111)의 단턱(117)에 거치되는 형태로 장착될 수 있다.
장착 부재(210)에는 장착 부재(210) 하측으로 이격되게 연장되는 한 쌍의 제1 프레임 부재(221)가 연결될 수 있으며, 한 쌍의 제1 프레임 부재(221)의 하측 단부는 제2 프레임 부재(222)를 통해 연결될 수 있으며, 제1 프레임부재(221) 및 제2 프레임 부재(222) 사이에는 필터(220)가 장착될 수 있다.
제1 프레임 부재(221) 한 쌍과 장착 부재(210)는 일정 크기의 중심각을 갖는 호를 형성할 수 있으며, 일 예로 그 중심각은 180˚일 수 있다. 제1 프레임 부재(221) 한 쌍과 장착 부재(210)가 형성하는 중심각은 180˚ 이외에도 다양한 크기를 가질 수 있으나, 그 중심각이 360˚보다는 작아야, 즉 필터(220)의 하부가 개방된 구조를 가져야 분체(80)가 제2 연결부(112) 하측의 분쇄부(300)로 유입될 수 있다.
그리고 한 쌍의 제1 프레임 부재(221)를 연결하는 제2 프레임 부재(222)는 중심부가 하방향을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 제2 프레임 부재(222)의 중심부가 하방향으로 연장된 형태를 가짐에 따라 여과 대상물(82)의 이동이 제2 연결부(112)로 안내될 수 있다. 또한, 이에 따라 필터부(200)의 설치 공간이 감소될 수 있으며, 필터부(200)와 분쇄부(300) 간에 간섭이 발생될 확률이 감소될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 장착 부재(210)와 프레임 부재(221,222) 사이에는 필터(220)가 장착될 수 있으며, 필터(220)는 일정 크기의 공극을 가져서 분체(80)에 포함된 여과 대상물(81)을 여과시킬 수 있다. 필터(220)는 여과시키고자 하는 여과 대상물(81)의 크기에 따라 그 공극의 크기가 결정될 수 있다. 필터(220)는 하부가 개방되어 필터(220)에 의해 여과된 여과 대상물(81)이 상기 제2 연결부(112)로 유입될 수 있다.
한편, 분쇄부(300)는 분체(80)에 포함된 여과 대상물(81)을 일정 크기 이하로 분쇄시키는 기능을 갖는 것으로, 일 예로 여과 대상물(81)을 상기 필터(220)의 공극보다 작은 크기로 분쇄할 수 있다. 분쇄부(300)는 분쇄 케이싱(310), 블레이드(320) 및 블레이드(320)를 회전시키는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 모터의 구동은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 일 예로 제어부는 모터가 일정 주기를 갖고 반복적으로 구동되게 제어할 수 있으며, 또는 분체 이송관(11) 상의 두 개 지점의 차압이 기 설정된 수치 이상이 될 경우에 모터를 구동시킬 수도 있다.
또한 모터는 동력원으로써 전기 이외에도 압축 공기에 의해 구동될 수 있다.
분쇄 케이싱(310)은 모터를 수용할 수 있는 수용 공간 및 제2 연결부(112)와 결합되기 위한 결합 구조를 포함할 수 있다. 분쇄 케이싱(310)은 제2 연결부(112)와 나사 결합되기 위한 나사 구조를 포함할 수 있으며, 또는 별도의 이음 부재(170)에 의해 연결될 수도 있다.
이하 본 발명의 일 측면에 따른 분쇄 장치의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
분체 지원선 등으로부터 공급받은 분체(80)는 분체 공급관(11) 또는 공급 라인(S) 등과 같이 분체(80)가 이송되는 유로를 통해 벌크 시스템으로 공급될 수 있다. 이 과정에서 분체 공급관(11) 또는 공급 라인(S) 등의 내부에 습기가 존재할 경우, 분체(80)는 습기에 의해 뭉쳐져 일정 크기 이상의 알갱이 형태로 굳어지게 된다. 이와 같은 일정 크기 이상의 알갱이, 즉 여과 대상물(81)을 제거하기 위해서, 분체(80)가 이송되는 유로 상에 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)가 제공될 수 있다.
이하 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)가 분체 공급관(11) 상에 제공된 것을 일 예로 하여 설명한다.
여과 대상물(81)을 포함하는 분체(80)는 고압 공기에 의해 분체 공급관(11) 상에서 이송될 수 있다. 분체 공급관(11)에서 이송되는 분체(80) 중 필터(220)의 공극보다 입자가 작은 분체들은 필터(220)를 통과하게 되나, 필터(220)의 공극보다 입자가 큰 여과 대상물(81)은 필터(220)에 의해 여과된다. 필터(220)를 통과하지 못한 여과 대상물(81)은 제2 연결부(112)의 하측에 장착되는 분쇄부(300)로 유입되며, 분쇄부(300)의 블레이드(320) 회전으로 인해 분쇄될 수 있다. 따라서 입자가 작은 분체(80)만이 분체 공급관(11) 상에서 지속적으로 이송될 수 있으므로 장비의 손상이 방지될 수 있다.
또한, 여과 대상물(81)을 분쇄하기 위해 블레이드(320)가 빠른 속도로 회전할 경우, 분쇄되어 작은 입자를 갖게된 분체는 블레이드(320)가 일으키는 바람에 의해 상측으로 이동될 수 있고, 이에 따라 필터(220)를 통과하는 추진력을 받을 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)는 여과 대상물(81)이 일정 크기 이하로 분쇄된 후 분쇄부(300)에 의해 다시 필터(220) 통과할 수 있다.
전술된 것과 같이 본 실시예에 따른 분쇄 장치(10)는 유로를 통해 공급되는 분체(80) 중 일정 크기 이상의 여과 대상물(81)을 분쇄함으로써 장비의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 분쇄부(300)가 이송부(120,130)의 하측에 장착됨에 따라 분쇄부(300)의 분쇄 시에도 분체(80)의 이송이 방해 받지 않을 수 있다.
또한, 필터부(200) 및 분쇄부(300)가 연결부(110)에 탈부착 가능하게 장착됨에 따라 필터부(200) 및 분쇄부(300)의 유지 보수가 용이하며, 여과 대상물(81)의 크기에 따라 적절한 크기의 공극을 갖는 필터(220)로 교체할 수 있다.
또한, 이송부(110)가 배관 형태를 가지므로 기존의 분체가 이송되는 유로에 용이하게 설치할 수 있다.
또한, 여과 대상물(81)이 분쇄부(300)에 의해 자동으로 분쇄될 수 있으므로, 분체(80)의 공급이 지속적으로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이고, 그와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 분쇄 장치 11: 분체 공급관
80: 분체 81: 여과 대상물
100: 하우징 110: 연결부
111: 제1 연결부 112: 제2 연결부
120,130: 이송부 200: 필터부
210: 장착 부재 220: 필터
221: 제1 프레임 부재 222: 제2 프레임 부재
300: 분쇄부 320: 블레이드

Claims (4)

  1. 분체가 이송되는 유로를 구비하는 하우징;
    상기 유로 상에 배치되어, 상기 분체에 포함된 여과 대상물을 여과하는 필터부; 및
    상기 여과된 여과 대상물을 분쇄하는 분쇄부를 포함하는 분쇄 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 분체의 유로와 동일한 방향으로 연장되어 상기 분체가 이송되는 이송부; 및
    상기 이송부에, 상기 분체의 이송방향에 수직하게 연결되는 연결부를 포함하고,
    상기 필터부 및 상기 분쇄부는 상기 연결부에 장착되는 분쇄 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 이송부의 상측으로 연장되고, 상기 필터부가 장착되는 제1 연결부; 및
    상기 이송부의 하측으로 연장되고, 상기 분쇄부가 장착되는 제2 연결부를 포함하고,
    상기 필터부는 상기 제1 연결부에, 상기 분쇄부는 상기 제2 연결부에 탈부착 가능하게 결합되는 분쇄 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 제1 연결부에 거치되는 장착 부재; 및
    상기 장착 부재의 하측으로 연장되는 필터를 포함하고,
    상기 필터는 하부가 개방되어 상기 여과된 여과 대상물이 상기 제2 연결부로 유입되도록 구성되는 분쇄 장치.
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