KR20170108953A

KR20170108953A - 내부 와이어 저장소를 갖춘 윈치 드럼

Info

Publication number: KR20170108953A
Application number: KR1020177019855A
Authority: KR
Inventors: 잉바 보로이; 토르 스트랜드; 앤더스 에릭슨; 아니발 비 테이세이라
Original assignee: 내쇼날 오일웰 파르코 노르웨이 에이에스
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2017-09-27
Also published as: US20180009641A1; WO2016118015A1; BR112017014113A2; EP3247667B1; EP3247667A1; US10189688B2; BR112017014113B1

Abstract

개시된 윈치 드럼 디바이스(1; winch drum device)는, 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)의 축방향으로 변위된 복수 개의 턴(turn)을 수용하도록 되어 있는 외측 표면(111)을 갖춘 제1 윈치 드럼(11)을 포함하며, 상기 윈치 드럼 디바이스(1)에는 와이어 로프 저장 수단(5), 예컨대 리세스(recess)가 마련되며, 상기 와이어 로프 저장 수단은 제1 윈치 드럼(11)의 상기 외측 표면(111)으로부터 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장되고, 상기 와이어 로프 저장 수단(5)은 와이어 로프의 하나 이상의 층(33)을 수용하도록 되어 있다. 본 발명에 따른 윈치 드럼 디바이스를 포함하는 윈치가 또한 개시되어 있다.

Description

내부 와이어 저장소를 갖춘 윈치 드럼{WINCH DRUM WITH INTERNAL WIRE STORAGE}

본 발명은 윈치 드럼 디바이스(winch drum device)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 윈치 드럼 디바이스의 제1 사용 위치에서 와이어 로프의 축방향으로 변위된 복수 개의 턴(turn)을 수용하도록 되어 있는 외측 표면을 갖춘 제1 윈치 드럼을 포함하는 윈치 드럼 디바이스로서, 와이어 로프 저장 수단이 마련되는 윈치 드럼 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 윈치 드럼 디바이스를 포함하는 윈치에 관한 것이다.

부하(load)의 호이스트(hoist)에 사용되는 윈치는, 더 큰 부하를 들어올리려는 요구로 인해 점점 더 대형화되고 있다. 구체적으로, 상부 구동부 및 파이프 스트링(pipe string)을 호이스트하기 위한 드릴링 리그(drilling rig)에 사용되는 윈치는, 큰 부하 요건을 충족하기 위해 더욱 대형화되는 경향이 있다. 특정 용례에 있어서는, 수 천 톤을 들어올릴 필요가 있을 수도 있다. 최근, 주로 와이어 로프에 대한 오버레이(overlay)된 층으로부터의 마모를 감소시키기 위해, 윈치 드럼 상에 단지 하나의 층 또는 수 개의 층의 와이어 로프를 수용하는 윈치를 전개하고자 하는 요구가 존재해 왔다. 윈치 드럼 상에서 충분한 길이의 와이어 로프를 이용하게 하게 위해, 윈치 드럼은 직경 방향 및 축 방향 양자 모두에서 더욱 대형화되어야 할 필요가 있다. 따라서, 단층 윈치(single layer winch) 또는 바로 수 개의 층의 와이어 로프만을 갖춘 윈치는 더 많은 공간을 점유하는 경향이 있다. 또한, 예컨대 안전상의 사유로 인해, 복수 개의 와이어 로프를 평행하게 연장시키도록 하는 것이 바람직할 수 있으며, 이에 따라 축방향 공간 요건이 더욱 두드러지게 된다. 윈치가 보통 사용되게 되어 있는 드릴링 리그, 선박 등에서의 공간은 흔히 제한되어 있다. 여러 개의 평행한 와이어 로프를 갖춘 단층 윈치 드릴링 리그 호이스트 시스템의 사용은, 특허 출원 제PCT/NO2014/050113호에 설명되어 있으며, 관련 기술에 대한 심도있는 설명을 위해 이 특허 출원을 참고한다. 국제적인 윈치 표준은, 예비 조치 및 안전 조치로서 3개 내지 5개의 와이어 로프 세이프티 턴(safety turn)을 요구한다. 이러한 세이프티 턴은, 특히 단층 윈치의 경우에, 윈치 드럼에 요구되는 길이를 훨씬 더 증가시킨다.

본 발명은, 종래 기술의 단점들 중 적어도 하나를 해소 또는 완화시키거나 또는 적어도 종래 기술에 대해 유용한 대안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 이하의 상세한 설명에서 그리고 후술하는 청구범위에서 특정되는 특징을 통해 달성된다.

본 발명은 독립 특허 청구항에 의해 한정된다. 종속 청구항은 본 발명의 유리한 실시예를 한정한다.

제1 양태에 있어서, 본 발명은 윈치 드럼 디바이스에 관한 것이며, 상기 윈치 드럼 디바이스는, 와이어 로프의 축방향으로 변위된 복수 개의 턴(turn)을 수용하도록 되어 있는 외측 표면을 갖춘 제1 윈치 드럼(winch drum)을 포함하고, 상기 윈치 드럼 디바이스에는 와이어 로프 저장 수단, 예컨대 리세스(recess)가 마련되며, 상기 와이어 로프 저장 수단은 제1 윈치 드럼의 상기 외측 표면으로부터 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장되고, 상기 와이어 로프 저장 수단은 와이어 로프의 하나 이상의 턴을 수용하도록 되어 있다.

와이어 로프 저장 수단에서의 와이어 로프의 하나 이상의 층은 적어도 부분적으로 반경방향으로 변위될 수 있으며, 이에 따라 와이어 로프의 하나 이상의 턴은 적어도 부분적으로 서로 상하로 배치될 수 있다. 이는 윈치 드럼 디바이스에 관한 공간을 절약할 수 있도록 하며, 제1 윈치 드럼은 축 방향으로 보다 짧게 제조될 수 있다. 와이어 로프 저장 수단에 의해 수용되는 와이어 로프의 턴은 소위 세이프티 턴일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 윈치 드럼은 와이어 로프의 오직 하나의 층을 수용하도록 되어 있을 수 있다. 단층 윈치 드럼의 사용은, 본 출원인에게 양도된 전술한 특허 출원에서 또한 설명된 바와 같이 와이어 로프에 대한 마모를 현저하게 감소시킬 수 있다. 오직 하나의 층의 와이어 로프의 사용은, 충분한 길이의 와이어 로프를 수용하기 위해, 길이 및 직경 양자 모두에 있어서 보다 대형의 윈치 드럼을 요구할 수 있다. 따라서, 앞서 언급한 특허 출원에서 또한 설명된 바와 같이, 기계적인 장점을 감소시키는 드로워크스(draw-works)에서의 시브(sheave)의 개수를 줄이는 반면, 동시에 와이어 로프의 요구되는 이동 거리를 감소시키도록 그리고 마모를 감소시키도록 상기 시브의 크기를 증가시키는 것이 유리할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 윈치 드럼은 복수 개의 평행한 와이어 로프를 수용하도록 되어 있을 수 있으며, 상기 제1 윈치 드럼은 복수 개의 와이어 로프에 적절한 복수 개의 상기 와이어 로프 저장 수단을 갖도록 형성되고, 이는 각각의 평행한 와이어 로프가 윈치 드럼에서 각각의 자체 와이어 로프 저장 수단, 예컨대 리세스(recess)/포켓(pocket)을 갖출 수 있다는 것을 의미한다. 윈치 드럼에서 평행한 각각의 와이어 로프의 턴을 감춤으로써 수 미터만큼 윈치 드럼의 요구되는 길이를 단축시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 일 실시예에 있어서, 각각의 와이어 로프의 단부는 그 부속 와이어 로프 저장 수단에서 제1 윈치 드럼에 앵커링(anchoring)될 수 있다. 하나 이상의 평행한 와이어 로프는, 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 와이어 로프 저장 수단에서 와이어 클램프(wire clamp)에 의해 윈치 드럼에 앵커링될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 윈치 드럼은 제거 가능한 쉘(shell)에 의해 구성될 수 있으며, 상기 제거 가능한 쉘을 갖춘 윈치 드럼 디바이스는 윈치 드럼 디바이스에 대한 제1 사용 위치를 형성할 수 있다. 또한, 윈치 드럼에는, 상기 제거 가능한 쉘이 제거되어 있는 상태인 윈치 드럼 디바이스에 대한 제2 사용 위치에 있어서 와이어 로프의 복수 개의 층을 수용하도록 되어 있으며 제1의 제거 가능한 윈치 드럼 내부에 있는 제2의 소직경 윈치 드럼이 마련될 수 있다. 제거 가능한 제1의 외측 윈치 드럼 및 복수 개의 층의 와이어 로프를 수용할 수 있는 제2의 내측 윈치 드럼을 구비함으로써, 윈치 드럼 디바이스는 제1 윈치 드럼을 이용하는 단층 윈치로부터, 제1 윈치 드럼, 즉 제거 가능한 쉘이 제거되어 있는 다층 윈치로 변형될 수 있다. 이는, 하나의 단일 윈치가, 다중 작업, 예컨대 제1 사용 위치에서 리그 또는 선박 상의 부하들을 호이스트하는 것 그리고 제2 사용 위치에서 심해로 부하를 호이스트하는 것과 같은 다중 작업에 대해 적절하게 될 수 있도록 한다. 이러한 이중 기능 장치는 연안 작업에서 시간 및 공간 양자 모두를 절감시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 와이어 로프 저장 수단은 보강될 수 있으며, 이는 와이어 로프 저장 수단이 제1 윈치 드럼 자체의 보강부로서 마련될 수 있다는 것을 의미하고, 이에 따라 윈치 드럼 디바이스는 더욱 강건하게 될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 보강된 상기 와이어 로프 저장 수단은, 싱기 제거 가능한 쉘을 지지하도록 윈치 드럼 디바이스의 상기 제2 윈치 드럼에 이웃하게, 상기 제거 가능한 쉘로부터 반경방향으로 충분하게 연장될 수 있다. 따라서, 와이어 로프 저장 수단은 하나 이상의 층의 와이어 로프를 저장하기 위한 조합 수단으로서 기능할 수 있는 한편, 동시에, 제거 가능한 쉘에 대한 지지 수단으로서의 기능을 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이어 로프 저장 수단은 용접 및/또는 프레스 부품에 의해 윈치 드럼에 연결될 수 있으며, 이는, 와이어 로프 저장 수단 및 윈치 드럼이 별개의 부품으로서 마련되는 실시예에 있어서 윈치 드럼과 와이어 로프 저장 수단 사이의 매우 튼튼하고 정확한 연결을 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 와이어 로프 저장 수단 및 제1 윈치 드럼은 일 부품으로서 기계 가공될 수 있다.

제2 양태에 있어서, 본 발명은, 본 발명의 제1 양태에 따른 윈치 드럼 디바이스를 포함하는 윈치에 관한 것이다.

이하에는, 첨부 도면에 제시된 바람직한 실시예의 예가 설명되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 윈치 드럼 디바이스를 사시도로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서의 윈치 드럼 디바이스를 측면도로 도시한 것이다.
도 3은 도 1 및 도 2에서의 윈치 드럼을 단면도로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 확대 부분을 측면도로 도시한 것이다.
도 5는 제1 사용 위치에서의, 본 발명에 따른 윈치를 사시도로 도시한 것이다.
도 6은 제2 사용 위치에서의, 본 발명에 따른 윈치를 사시도로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 윈치 드럼 디바이스의 제거 가능한 쉘(shell)에 속하는 세그먼트를 측면도로 도시한 것이다.

이하에서, 도면 부호 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 윈치 드럼 디바이스를 가리키는 반면, 도면 부호 10은 본 발명의 제2 양태에 따른 윈치를 나타낸다. 도면은 개략적으로 그리고 단순화하여 도시되어 있을 수 있으며, 반드시 축척에 맞도록 도시된 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 윈치 드럼 디바이스(1)를 가장 단순한 형태로 도시한 것이다. 도면에 있어서, 하나의 와이어 로프(3)는 제1 윈치 드럼(11)의 외측 표면(111) 주위에 감기게 되며, 이에 따라 와이어 로프(3)의 축 방향으로 변위된 다수의 턴(31; turn)은 윈치 드럼의 나선형 홈(113)에서 윈치 드럼(11) 상에 저장된다. 윈치 드럼 디바이스(1)에는 제1 윈치 드럼(11)에 연결되는 포켓의 형태로 와이어 로프 저장 수단(5)이 마련되며, 윈치 드럼(11)의 외측 표면(111)에 있어서, 도 4에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 슬롯(51)으로서 제공되는 개구가 마련된다. 포켓(5)은, 도 4에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 와이어 로프(3)의 복수 개의 반경방향으로 변위된 턴(33)을 수용하도록 되어 있다. 도 2는 윈치 드럼 디바이스(1)의 측면도이다. 이하에서 도 5를 참고하여 설명하는 바와 같이, 사용 중에, 윈치 드럼 디바이스는 복수 개의 평행한 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)를 수용하도록 하기 위해 더 길게 제조될 수 있다.

도 3은 도 2의 라인 C-C를 통해 본 바와 같은 단면인 반면, 도 4는 도 3으로부터의 세부사항(D)의 확대도이며, 포켓(5) 및 포켓 내에 저장되는 와이어(3)의 반경방향으로 변위된 턴(33)을 포함하고 있다. 도시된 실시예에 있어서, 포켓(5)은 와이어 로프(3)의 반경방향으로 변위된 턴(33)을 수용하도록 되어 있으며, 상기 턴은 보통 앞서 언급된 소위 세이프티 턴(safety-turn)이고, 이는 와이어 로프(3)의 이러한 턴이 정규 작업 동안에는 관련되지 않는 반면, 고장의 경우에는 예비물(backup)로서 역할을 한다는 것을 의미한다. 또한, 포켓(5)은 용접 및 프레스 부품에 의해 윈치 드럼(11)에 연결되는 제1 윈치 드럼(11)의 보강부(53)로서 마련된다는 것을 도 4에서 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 윈치(10)를 도시한 것이다. 윈치(10)는 도면에서 윈치 드럼(11)의 단부를 덮는 하우징(4)을 포함한다. 윈치(10)는, 본 발명에 따라 윈치 드럼 디바이스(1)의 제1 윈치 드럼(11)에 연결되는 4개의 평행한 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)를 운용한다. 제1 윈치 드럼(11)에는, 도면에서는 볼 수 없고 각각의 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)에 대해 하나씩인 4개의 와이어 로프 저장 수단(5)이 마련된다. 제1 사용 위치(P1)에 있는 윈치(10) 및 윈치 드럼 디바이스(1)가 도시되어 있으며, 제1 윈치 드럼(11)은, 리그(rig) 또는 선박 상에서 드릴링 장비 및 파이프의 호이스트에 보통 이용되는 바와 같이, 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)의 단일 층을 수용하도록 되어 있다. 제1 윈치 드럼(11)은 제거 가능한 쉘(13)에 의해 구성된다.

도 6에 있어서, 윈치 하우징(4)은 개관을 위해 제거되어 있다. 또한, 제1 윈치 드럼(11)보다 작은 직경을 갖는 제2 윈치 드럼(15)을 드러내기 위해, 제거 가능한 쉘(13)도 제거되어 있다. 이는 윈치 드럼 디바이스(1)의 제2 사용 위치(P2)에 대응한다. 이러한 제2 사용 위치(P2)에 있어서, 윈치 드럼 디바이스는 도시되지 않은 와이어 로프의 복수 개의 층을 수용하도록 되어 있으며, 이에 따라 윈치(10)는 또한 심해 용례에서와 같이 큰 높이에 걸쳐 부하의 호이스트를 요구하는 작업에서 사용될 수 있다.

도 7은 도 5에서의 윈치 드럼(11)의 쉘 세그먼트(131; shell segment)를 도시한 것이다. 쉘 세그먼트(131)는, 하위 도면인 도 7a에서의 정면도 및 하위 도면인 도 7b에서의 측면도로 도시되어 있다. 쉘 세그먼트(131)는 실질적으로 도 5에 도시된 제거 가능한 쉘(13)을 120 도만큼 덮고, 이는, 제1 윈치 드럼(1), 즉 완전한 제거 가능한 셀(13)을 구성하기 위해서는 전술한 바와 같은 3개의 쉘 세그먼트(131)가 연결될 필요가 있다는 것을 의미한다. 변형예에 있어서, 제거 가능한 쉘(13)은 상이한 개수의 쉘 세그먼트(131)로 구성될 수 있다. 와이어 로프 저장 수단(5) 중 하나를 하위 도면인 도 7b의 측면도에서 볼 수 있다.

전술한 실시예는 본 발명을 한정하기보다는 예시하려는 것이며, 당업자는 첨부된 청구범위의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다수의 변형례를 구성할 수 있다는 것에 주의해야 한다. 청구범위에 있어서, 괄호 안에 기재된 임의의 도면 부호는 청구범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 서술어 “포함한다” 및 그 활용형의 사용은, 청구범위에 기술된 바가 아닌 요소의 존재 또는 단계의 존재를 배제하는 것은 아니다. 요소 명칭에 선행하는 단수 표현은, 이러한 요소가 복수 개로 존재한다는 것을 배제하는 것은 아니다.

Claims

윈치 드럼 디바이스(1; winch drum device)로서,
와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)의 축방향으로 변위된 복수 개의 턴(31; turn)을 수용하도록 되어 있는 외측 표면(111)을 갖춘 제1 윈치 드럼(11)을 포함하며, 상기 윈치 드럼 디바이스(1)에는 와이어 로프 저장 수단(5), 예컨대 리세스(recess)가 마련되며, 상기 와이어 로프 저장 수단은 제1 윈치 드럼(11)의 상기 외측 표면(111)으로부터 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장되고, 상기 와이어 로프 저장 수단(5)은 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)의 하나 이상의 턴(33)을 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 윈치 드럼 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제1 윈치 드럼(11)은 단지 단일층(single layer)의 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)만을 수용하도록 되어 있는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 윈치 드럼(11)은 복수 개의 평행한 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)를 수용하도록 되어 있으며, 상기 윈치 드럼(11)은, 복수 개의 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)가 부속되는 복수 개의 상기 와이어 로프 저장 수단(5)을 갖도록 형성되는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)의 단부는, 그 부속 와이어 로프 저장 수단(5)에서 제1 윈치 드럼(11)에 앵커링(anchoring)되는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 윈치 드럼(11)은 제거 가능한 쉘(13: shell)에 의해 구성되며, 상기 제거 가능한 쉘(13)을 갖춘 윈치 드럼 디바이스(1)는 윈치 드럼 디바이스(1)에 대한 제1 사용 위치(P1)를 한정하는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제5항에 있어서, 상기 윈치 드럼 디바이스에는, 상기 제거 가능한 쉘(13)이 없는, 윈치 드럼 디바이스(1)에 대한 제2 사용 위치(P2)에서 복수 개의 층의 와이어 로프(3, 3’, 3”, 3’”)를 수용하도록 되어 있는 제2 윈치 드럼(15)이 더 마련되는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 와이어 로프 저장 수단(5)이 보강되는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제6항 및 제7항에 있어서, 보강된 상기 와이어 로프 저장 수단(5)은 상기 제거 가능한 쉘로부터 반경방향으로 연장되며, 상기 제거 가능한 쉘(13)에 대한 지지를 제공하도록 상기 제2 윈치 드럼(15)에 이웃하는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제7항 또는 제8항에 있어서, 보강된 상기 와이어 로프 저장 수단(5)은 용접 및/또는 프레스 부품에 의해 윈치 드럼(11)에 기계적으로 연결되는 것인 윈치 드럼 디바이스.
제1항에 따른 윈치 드럼 디바이스(1)를 포함하는 윈치.