KR950009761B1 - 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 따른 성형장치의 측면도이고,

제2도는 본 발명에 따른 성형기구가 콘형상으로 벌려질 파이프의 선단부에 접촉되기 이전 상태에서의 확대상세도.

제3도는 본 발명에 따른 성형기구가 파이프의 선단부와 접촉되어 선단부를 깔때기형상으로 벌린후의 확대상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 성형장치 12 : 베이스부

14 : 성형기구이송대 16 : 성형기구

18 : 회전수단 20 : 이송수단

22 : 가열장치 24 : 지지부재

26 : 제1플레이트 28 : 제2플레이트

30 : 중공지지다리부 32 : 제1수직플레이트

34 : 제2수직플레이트 36 : 제3수직플레이트

38 : 원판 40 : 가이드성형롤러

42 : 선단부 성형롤러 44 : 지지프레임

46 : 콘덕터가이드 48 : 콘부위

50 : 전기모우터 52 : 구동축

54 : 수평플레이트 56 : 베어링

58 : 유압실린더 60 : 작동유공급라인

62 : 파워라인 64 : 클램프

66 : 플랫포옴 70 : 로드

본 발명은 해저유전정을 굴착하는 굴착기에서 사용되는 해저용 재킷의 제조장치에 관한 것으로, 특히 해저용 재킷에 설치되어 굴착드릴을 안내지지하는 콘덕터가이드 성형장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 해저유전정을 굴착하는 굴착기산업분야에서 통상 재킷으로 불리우는 구조물은, 굴착장치와 그의 부대장비가 설치된 플랫포옴을 지지하기 위해 사용되는데, 이 재킷은 대개 수평 및 대각선 지지부재의 지지구조물에 의해 서로 연결된 최소한 4개 이상의 다리를 갖추고 있어, 해저지저면상에 장착되는 구조물의 베이스부가 수평면 위쪽으로 돌출되는 구조물의 상부보다 넓게 되어 있고, 상기 재킷과 플랫포옴은 하나 혹은 다수의 유전정등을 뚫는 장치를 지지해주게 되어 있으며, 또한 유전정을 굴착할 때에 굴착드릴은 상기 다리부사이의 구조물을 통해 해저까지 뻗게 되고, 굴착하는 드릴날을 하강시켜 굴착할 때에는 넓은 바다에서 흔히 작업할때에 접하게 되는 파도에 대해 굴착드릴날과 드릴스트링을 안내해주고 지지해주는 것이 필요한 바, 이와 같은 역할은 구조물의 길이방향을 따라 수직으로 뻗은 콘덕터에 의해 이루어지게 된다.

여기서 상기 콘덕터를 재킷내의 소정부위로 안내하기 위하여 콘덕터가이드가 사용되는데, 이와 같은 콘덕터가이드는 그의 내면직경이 콘덕터가이드의 외부직경보다 큰 중공관형상의 스틸로 제조되고, 이 콘덕터가이드의 상부는 바람직하기로 콘형상으로 형성되며, 또한 이 콘형상선단부의 내부직경은 콘덕터가이드의 관형상하부직경보다 크게 형성되어 깔때기형상을 이루게 되어 있고, 이렇게 깔때기형상부가 바깥쪽으로 뻗도록 형성됨에 따라 콘덕터가 하강될 때에 오차의 보다 큰 마진을 허용해주게 되는 한편, 해저의 깊이와 유전정의 수에 따라 일백개 혹은 그 이상의 콘덕터가이드가 구조물에 필요하게 된다.

한편, 상기 콘덕터가이드는 통상 2가지 방식, 즉 분할제조 또는 프레스성형방식으로 제조되어 왔는데, 이 중 분할 제조방식은 3개의 금속조각을 적정크기로 절단한 다음 프레스를 매개로 일시에 콘형상으로 성형하고 나서 상기 3개의 금속조각을 콘덕터가이드의 관형상부에 용접함으로써 콘덕터가이드의 콘형상부가 성형되게 되어 있는 반면에, 상기 압착제조방식은 가열로내에서 관형상부를 가열하고 난 다음 콘덕터가이드를 성형하는데 사용되는 공구대쪽으로 이송시켜 프레스성형하게 되어 있다.

그런데, 상기와 같은 제조과정에 2000~3000톤의 프레스가압력이 필요하게 되고, 또 상당한 시간과 집약 노동, 상당량의 재료및 다양한 크기의 콘덕터가이드를 성형하기 위한 여러가지 공구들이 요구되며, 상기 프레스는 콘부위가 가압성형과정에서 주름이 발생되기 때문에 소정크기의 콘만 제조하는데 제한적으로 사용될 수 밖에 없는 동시에 300톤 정도의 자체중량으로 인하여 적절한 기초대위에 영구적으로 장착시켜주어야만 하므로 작업의 다양함이 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 콘부위의 크기와 경사각도를 다양하게 제조할 수 있고, 기초대위에 영구적으로 설치할 필요가 없으며, 또한 제조시간과 노동 및 재료를 절감할 수 있도록 된 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 제조장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스부와, 이 베이스부에서 이동될 수 있도록 장착된 성형기구이송대, 이 성형기구이송대위에서 회전될 수 있도록 장착되면서 스핀들을 매개로 구동모우터가 장착된 성형기구, 상기 베이스부위에 이동될 수 있도록 장착되어 콘형상의 콘덕터가이드를 성형하는데 사용되는 파이프의 선단부를 가열하는 가열장치를 갖춘 한편, 상기 파이프가 적정온도로 가열된 다음에 상기 구동모우터가 구동되어 성형기구를 회전시켜 콘덕터가이드를 성형시키도록 되어 있다.

그리고, 상기 베이스부에 유압실린더가 설치되어 성형기구이송대를 상기 파이프쪽으로 이송시키게 되고, 상기 성형기구위에 회전될 수 있도록 장착된 한쌍의 성형롤러는 파이프의 내면과 접촉되어 성형기구이송대와 성형기구가 파이프쪽으로 이동되는 동안에 가열된 파이프의 선단부가 나팔형상으로 벌려지게 되며, 또한 성형과정에서 파이프벽의 두께가 극도로 얇아지는 현상을 방지하기 위해 또다른 성형롤러를 장착시켜 콘형상부의 선단부를 접촉가압시켜 줄 수 있고, 이렇게 성형된 파이프가 냉각된 후에는 제조장치로부터 제거한 뒤 다른 파이프를 장착시킴에 따라 상기와 같은 반복공정이 이루어지게 되는 한편, 상기 성형기구는 냉각수에 의해 냉각되어 성형과정에서 성형기구가 파이프와 접촉될때 베어링과 롤러가 열에 의해 손상되는 것을 막아주게 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 콘덕터가이드의 성형장치(10)는 제1도에 도시된 바와 같이 베이스부(12)와, 성형기구이송대(14), 성형기구(16), 이 성형기구(16)를 회전시키는 회전수단(18), 상기 베이스부(12)를 따라 성형기구이송대(14)를 이송시키도록 된 이송수단(20) 및 가열장치(22)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 베이스부(12)는 단지 2개의 지지부재(24)만 제1도에 도시되어 있지만 4개의 지지부재(24)를 갖추고 있는데, 이 지지부재(24)의 각 단부는 4각프레임형상을 이루도록 용접과 같은 적절한 수단에 의해 제1, 2플레이트(26, 28)의 선단부에 수평방향으로 부착되어 있고, 또한 상기 지지부재(24)는 본 발명 실시예로서 관형상의 부재되어 있지만 I자형 비임과 같이 다른 적절한 형상을 갖는 비임으로 형성시켜 줄 수도 있다.

그리고, 상기 성형기구이송대(14)는 지지부재(24)의 바깥직경보다 큰 내부직경을 갖는 4개의 중공지지다리부(30)로 구성되어, 상기 베이스부(12)위의 초기위치부와 콘덕터가이드의 성형위치부 사이에서 미끄럼이동될 수 있도록 되어 있는데, 상기 초기위치부는 제2도에 도시되어 있는 반면에 콘덕터가이드 형성위치부는 제3도에 도시되어 있으며, 또한 상기와는 달리 성형기구이송대(14)가 베이스부(12)위에서 회전이동되면서 지지되도록 상기 중공지지다리부(30)에 롤러를 부착시켜 줄 수도 있고, 상기 중공지지다리부(30)의 사이에는 용접등과 같은 적절한 접합수단에 의해 3개의 제1, 2, 3수직플레이트(32, 34, 36)가 견고하게 부착되어 있는데, 이중 제1, 2수직플레이트(32, 34)는 성형기구이송대(14)의 전폭에 걸쳐 뻗어있는 반면에 제3플레이트(36)는 성형기구이송대(14)의 길이방향을 따라서 뻗어서 제2수직플레이트(34)와 상기 중공지지다리부(30)에 견고하게 설치되어 있다.

그런데, 상기 성형기구(16)는 그의 성형기구이송대(14)에 의해 이송되면서 상기 제1수직플레트(32)상에 회전될 수도 있도록 장착됨과 더불어 원판(38)과 원추형의 가이드성형롤러(40) 및 선단부성형롤러(42)를 갖추고 있는데, 이 선단부성형롤러(40, 42)는 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이 상기 원판(38)에 견고하게 부착된 지지프레임(44)상에서 회전될 수 있도록 장착되어 있고, 상기 지지프레임(44)은 가이드성형롤러(40)가 원판(38)에 대해 대략 45°의 각도를 이루도록 부착되어, 상기 성형기구이송대(14)와 성형기구(16)가 콘덕터가이드의 성형위치부내로 계속해서 이동되는 동안에 가이드성형롤러(40)의 성단부가 콘덕터가이드 (16)내로 삽입되어 가이드의 선단부를 나팔형상으로 벌려지게 함으로써 제3도에 도시된 바와 같은 콘부위(48)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 가이드성형롤러(40)는 원추형상을 이루어 콘부위의 내부선단에서의 롤러속도가 외부선단에서의 롤러속도와 같아지게 되는데, 이로인해 마찰이 최소화로되면서 콘덕터가이드(46)를 성형하기 위한 파이프상에서 파이프의 마모를 야기시킬 수 있는 롤러의 미끄럼이 방지되게 되는 바, 상기 가이드성형롤러(40)의 원추형상은 다음과 같은 공식에 의해 결정될 수 있는 바,

R1/R2=r1/r2

여기서 R1은 콘덕터가이드의 콘부위에서의 내부선단반경이고, R2는 콘덕터가이드의 콘부위에서의 외부선단반경, r1은 상기 콘부위의 내부선단과 접하는 부위에서의 롤러반경, r2는 상기 콘부위의 외부선단과 접하는 부위에서의 롤러반경을 나타내는 한편, 상기와는 달리 비원추형의 롤러가 사용될 수도 있지만, 이와 같은 경우에는 더 많은 힘이 필요하게 되어 롤러의 마모가 증대되는 현상이 발생되지만, 상기 선단부성형롤러(42)는 콘부위(48)의 외부선단과 접촉되어 콘부위(48)을 약간 가압하게 됨으로써 제일 바깥선단부에서 벽두께가 최소로 얇게 되는 현상이 방지되게 된다.

한편, 상기 성형기구(16)을 회전시키는 회전수단(18)은 전기모우터(50)와 스핀들 또는 구동축(52)을 갖추고 있는데, 여기서 상기 전기모우터(50)는 제1도에 도시된 바와 같이 제3수직플레이트(36)로 뻗은 수평플레이트(54)상에 장착됨과 더불어 제1, 2수직플레이트(32, 34)에 인접한 베어링(56)에 의해 지지된 구동축(52)을 매개로 상기 성형기구(16)와 연결되어 있고, 또한 상기 초기위치부와 성형위치부 사이에서 성형기구이송대(14)를 이송시키는 이송수단(20)은 베이스부(12)에 장착되면서 성형기구이송대(14)에 부착된 유압실린더(58)를 갖추고 있고, 이 유압실린더(58)의 작동유는 작동유공급라인(60)을 통해 작동유공급원(도시되지 않음)으로부터 유압실린더(58)로 공급되게 된다.

또한, 상기 가열장치(32)인 콘덕터가이드(46)와 접촉되지 않고서 콘부위(48)로 성형될 파이프의 선단을 가열하는 유도가열장치인 바, 즉 파워라인(62)을 통해 전류가 가열장치(22)내의 전기코일에 바로 인가되어 코일주위에 자기장이 형성되게 되고, 이렇게 형성된 자기장으로 인해 전류가 콘덕터가이드 (46)로 성형될 스틸파이프의 높은 저항을 통과함에 따라 높은 열이 발생하게 되는데, 이와 같은 가열장치(22)의 구성으로 나팔형상으로 벌려질 콘덕터가이드의 선단부를 최고온도로 가열하기 용이한 특별한 가열패턴을 제공해주게 되는 바, 즉 콘덕터가이드로 성형될 파이프의 벌려지는 선단부로부터 안쪽으로 약 120mm정도가 대략 1260℃정도로 가열되고, 그 다음의 140mm정도가 1000℃정도까지 가열되며, 또한 그 다음의 25mm정도가 280℃정도까지 가열되는한편, 나팔형상으로 벌려지게 되는 부위는 상기와 같이 가열되는 270mm내에서 형성되게 된다.

한편, 상기 제2플레이트(28)에는 제1도에 도시된 바와 같이 구멍이 형성되어 가열장치(22)의 중량개구부를 통해 파이프가 통과할 수 있도록 되어 있고, 성형과정에 상기 파이프를 제위치에 고정시켜주는 클램프(64)는 상기 제2플레이트(28)나 기타 다른 부위에 부착시켜 줄 수도 있다.

그리고, 운전과정에서 콘덕터가이드(46)로 제조되는 파이프의 소정부위는 상기 클램프(64)에 의해 제위치에 견고하게 고정되어 제2플레이트(28)와 가열장치(22)를 통해 뻗어 있게 되고, 상기 가열장치(22)는 하부지지부재(24)상에서 롤러를 매개로 이동되는 플랫포옴(66)상에 설치되어 콘덕터가이드(46)의 선단부를 약 1260℃정도까지 가열하기 위해 열을 유입시켜 줄 수 있는데, 바깥직경이 710mm이고 두께가 12mm정도인 강철로된 콘덕터가이드를 제조하도록 된 파이프에 있어서는 대략 4분정도 가열되며, 또한 요구온도까지 가열되면 상기 전기모우터(50)가 성형기구(16)를 회전시키도록 구동된다.

이어서, 상기 유압실린더(58)가 구동되어 성형기구이송대(14)와 성형기구(16), 전기모우터(50) 및 구동축(52)은 콘덕터가이드(46)로 성형될 파이프로부터 떨어진 위치부에서 파이프쪽으로 이동되게 되는데, 이 경우 상기 가이드성형롤러(40)는 가열된 파이프의 선단부내면과 접촉하여 나팔형상으로 벌림에 따라 콘부위(48)가 형성되게 되며, 또한 상기 선단부성형롤러(42)는 콘부위(48)의 선단부와 접촉하게 되어 선단부를 안쪽으로 약간 가압하게 됨으로써 성형과정에 일어나는 벽두께가 최소로 얇아 지는 현상이 방지되게 된다.

그런데, 상기와 같은 성형과정은 콘덕터가이드(46)로 성형될 파이프의 가열된 선단부위가 소성상태로 유지되는 5초동안에 상기 유압실린더(58)에 의해 가해지는 대략 40톤의 성형압력으로 행해지고, 본 발명 실시예로서 상기 성형기구(16)는 약 550rpm으로 회전되며, 또한 콘부위(48)가 형성된 콘덕터가이드(46)의 내부직경보다 다소 작은 직경을 갖는 성형롤러(40, 42)는 대략 2500rpm으로 회전되고, 상기 성형롤러(40)가 설치된 지지프레임(44)상에 배치된 열차단판(68)은 성형롤러(40, 42)의 전면부로 확산되는 열로부터 롤러와 베어링을 보호해 주게 되는데, 상기 성형롤러(40, 42)의 베어링은 냉각수로 냉각시켜 줄 수도 있다.

한편, 상기와 같은 성형공정이 끝난 다음에 상기 유압실린더(58)의 작동유가 반대방향으로 공급되어 성형기구이송대(14)가 초기위치부로 이동됨으로써 성형기구(16)가 고온의 콘덕터가이드(46)와 접촉되지 않게 되고, 이 콘덕터가이드(46)와 그의 콘부위(48)를 순환하는 냉각수와 같은 냉각수단을 매개로 냉각시켜 콘덕터가이드 (46)가 냉각된 후에, 이 콘덕터가이드(46)는 콘부위(48)로부터 약간 떨어진 적절한 길이를 갖는 부위에서 절단시켜 제거함과 더불어 상기 클램프(64)를 풀어서 적절한 길이를 갖는 파이프를 다시 장착시키면 상기와 같은 일련의 공정이 반복수행되게 된다.

그런데, 이러한 성형과정에서 성형기구이송대(14)상에 장착된 로드(70)는 가열장치(22)와 접촉하게 되어 나팔형상으로 벌어질 콘덕터가이드의 선단부로부터 가열장치(22)를 이동시킴에 따라 가열장치(22)와 나팔선단부 및 성형기구(16)사이의 간섭이 방지되게 설치되고, 상기 성형롤러(40, 42)가 소정의 각도로 설치됨에 따라 장치의 위치를 변경시키지 않고서 다양한 사이즈의 콘덕터가이드를 성형할 수 있게 되며, 또한 단지 하나의 구동모우터가 설치되어 사용되었지만 2개의 구동모우터가 구동벨트나 체인을 매개로 구동축에 연결시켜 사용될 수도 있다.

한편, 다양한 변화와 다른 실시예가 본 발명의 범주내에서 야기될 수 있고, 또 많은 변형이 자세히 서술된 실시예내에서 본 발명의 요지에 따라 일어날 수 있기 때문에, 상기 서술된 상세설명은 단지 실시예로서 제한된 의미인 것은 아니다.

Claims (9)

1. 베이스부(12)와, 이 베이스부(12)위에서 초기위치부와 콘덕터가이드의 성형위치부 사이에서 이동할 수있도록 장착된 성형기구이송대(14), 이 성형기구이송대(14)위에서 회전할 수 있도록 장착된 성형기구(16), 상기 성형기구이송대(14)에 장착되어 이 성형기구(16)를 회전시킬 수 있도록 설치된 회전수단(18), 상기 성형기구이송대(14)를 이동시킬 수 있도록 이 성형기구이송대(14)에 부착된 이송수단(20) 및 상기 베이스부(12)상을 이동할 수 있도록 장착된 가열장치(22)를 갖추어 구성된 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스부(12)가 대체로 4각프레임형상을 한 제1, 2플레이트(26, 28)의 각 꼭지선단부를 연결하도록 된 4개의 지지프레임(24)을 갖춘 구조로 된 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 성형기구(16)가, 원판(38)을 갖춤과 더불어 이 원판(38)상에 가이드성형롤러(40)가 회전할 수 있게 설치된 구조로 된 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전수단(18), 이 성형기구(16)에 연결된 전기모우터(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 이송수단(20)이, 유압실린더(58)로 이루어진 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 가열장치(22)가 유도가열장치로 된 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
7. 제3항에 있어서 상기 성형기구(16)의 원판(38)상에 선단부성형롤러(42)가 회전할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형장치.
8. 콘덕터가이드의 콘부위형상을 성형하기 위해 파이프의 소정부위를 가열하는 가열단계와, 성형기구(16)가 회전하는 동안 상기 파이프의 가열된 부위내로 상기 성형기구(16)상에서 회전할 수 있도록 설치된 가이드성형롤러(40)를 삽입하는 삽입단계가 포함된 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 가열단계에서 행해지는 가열이 점진적으로 이루어지도록 하여 상기 파이프가 콘형상으로 성형되는 부위의 선단부쪽으로 갈수록 높은 온도로 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 해저유전정 굴착기용 콘덕터가이드 성형방법.