WO2016108309A1 - 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터 - Google Patents

수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터 Download PDF

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WO2016108309A1
WO2016108309A1 PCT/KR2014/013073 KR2014013073W WO2016108309A1 WO 2016108309 A1 WO2016108309 A1 WO 2016108309A1 KR 2014013073 W KR2014013073 W KR 2014013073W WO 2016108309 A1 WO2016108309 A1 WO 2016108309A1
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WO
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elevator
explosion
vertical
moving
proof
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/013073
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English (en)
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Inventor
김문식
강영관
최정식
배재성
Original Assignee
주식회사 대명엘리베이터
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/06—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures inclined, e.g. serving blast furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/16—Mobile or transportable lifts specially adapted to be shifted from one part of a building or other structure to another part or to another building or structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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    • B66B9/16—Mobile or transportable lifts specially adapted to be shifted from one part of a building or other structure to another part or to another building or structure
    • B66B9/193—Mobile or transportable lifts specially adapted to be shifted from one part of a building or other structure to another part or to another building or structure with inclined liftways
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S187/00—Elevator, industrial lift truck, or stationary lift for vehicle
    • Y10S187/90—Temporary construction elevator for building

Definitions

  • the present invention relates to an elevator that can move vertically and inclined in offshore plant structures such as drillships, semi-submersible drill rigs, fixed platforms, floating platforms, and explosion-proof designs.
  • the utility model 20-2013-0001787 is equipped with a cargo cage that carries cargo and a cargo winch that lifts and lowers the cargo cage. It provided a lifting device.
  • such a structure also has a disadvantage that if the lifting device is installed in a specific position can not be a suitable means for moving the inside of the complex offshore structure because the movement of the cargo cage is limited only in the vertical direction.
  • the vertical section is to lift the elevator in a conventional wire-rope method
  • the inclined section is to provide an elevator to lift the elevator in a rack-pinion method.
  • the pinion drive device used in the inclined section and the lifting box of the elevator can be separated and combined in the section changed from the inclined section to the vertical section to minimize the weight of the lift box in the vertical section. It is to provide an elevator that improves power efficiency.
  • explosion-proof design is applied to all components of vertical inclined offshore structure elevators, where explosive gas is present or stagnated for a long time (more than 1000 hours per year, zero species) or where explosive gas exists during normal operation ( The purpose is to provide an elevator that can be used in 10 ⁇ 1000 hours a year.
  • the present invention carries a person or a thing by moving on the inclined section rail portion having a predetermined inclination angle, the vertical section rail portion that meets the ends of the inclined section rail portion and vertically extending, the inclined section rail portion and the vertical section rail portion.
  • Including an elevator unit the elevator unit in the vertical direction by the main rope along the elevator main body portion that accommodates people or objects, the inclined section moving portion for moving the elevator portion in contact with the upper surface of the inclined section rail portion, the vertical section rail portion It characterized in that it comprises a vertical section moving unit for moving the elevator unit.
  • the inclined section moving unit is driven in a rack-pinion manner, and the vertical section moving unit is driven in a wire-rope manner.
  • the upper portion of the inclined section moving portion is provided with at least one cylindrical positioning rod
  • the elevator portion is provided with a positioning hole for receiving the positioning rod is characterized in that the precise position of the elevator unit and the inclined section moving portion.
  • the positioning rod is provided with a coupling groove formed with a groove of a predetermined depth along the side
  • the positioning hole is provided with an inclined moving part fastening portion which is moved by a motor or a solenoid valve to be separated from the coupling groove, and inside the positioning hole It is characterized in that the position sensor unit for measuring whether the positioning rod is inserted is separated from the elevator unit and the inclined section moving portion as necessary.
  • the positioning hole, the motor or the solenoid valve, the inclined moving part, the position sensor part is accommodated in the coupling chamber made of a metal material of a predetermined thickness or more provided on the lower end of the elevator body portion to protect the weak configuration from explosion .
  • a rack is formed at the center of the inclined section rail, and guide grooves are provided at both sides of the rack, and the inclined moving part includes a pinion in contact with the rack and two support wheels inserted into the guide groove. To guide in the correct direction.
  • both ends of the inclined section rail portion is provided with a rectangular guide rail, and both sides of the lower end of the inclined movement guide horizontal guide wheel and vertical guide wheel to move in contact with the side and the top surface of the guide rail It is equipped with the above, It characterized by further strengthening the straightness in inclination section.
  • the gearbox and the motor of the inclined movement part is accommodated in a motor storage box made of a metal material of a predetermined thickness or more provided in the inclined movement part to protect the motor and the gearbox from an explosion.
  • the upper part of the elevator main body is characterized in that the main body is coupled in a hinged manner to prevent the stability of the elevator main body portion is deteriorated by the tension of the main rope due to the inclined movement.
  • the explosion-proof elevator for the vertically inclined offshore structure of the present invention has the advantage of being able to safely and stably move people or objects inside the offshore structure of a complicated structure.
  • explosion-proof elevators for vertical inclined offshore structures not only select the elevator movement method most suitable for the characteristics of each section by changing the operation method of the vertical section and the inclined section, but also combine equipment necessary for moving in the vertical section and the slope section.
  • the detachable configuration has the advantage of applying the most efficient and ideal way to move the elevator.
  • explosion-proof elevators for vertically inclined offshore structures have a special advantage that can be applied more explosion-proof design by applying explosion-proof design for explosion, and apply different explosion conditions to the vertical section and the slope section.
  • 1 is a view showing the main configuration of the explosion-proof elevator for vertically inclined offshore structure of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the main configuration of the elevator unit of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing a method of coupling the elevator body portion and the inclined movement portion of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing the operating characteristics of the inclined moving part of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the operating characteristics of the vertical moving unit of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the operating characteristics of the vertical section machine room of the present invention.
  • the overall structure of the offshore structure is longitudinally framed structure consisting of hull, column, deck girder, transverse direction of the truss structure consisting of columns, deck beams, reinforcement have. Therefore, the moving section of the elevator for transporting people and objects in the marine structure in which the frame and the truss are intricately woven cannot be made in a single straight line, and is divided into several sections according to the characteristics of each section.
  • offshore structures are generally used for drilling of natural gas, petroleum, etc.
  • the working environment of offshore structures is always exposed to the risk of ignition and explosion.
  • Hazardous locations due to ignition and explosion are classified into Zone 0, Zone 1 and Zone 2 depending on the duration of the hazard.
  • Type 0 is a place where a dangerous atmosphere may continue to occur or be issued in a steady state.
  • the most representative place is the upper space in the storage container of flammable liquid, the inside of the flammable gas container, and the Pit Trench in which the flammable liquid is collected.
  • Type 1 is the place where the dangerous atmosphere may occur in the normal state.
  • the most representative place is near the type 0 place, around the oil supply port, and around the connecting part which is opened in operation.
  • the second place is a place where the dangerous atmosphere may exist for a short period of time in the abnormal condition (normal maintenance, failure, malfunction, etc.).
  • the most representative place is around the first place, around the connection part of the equipment, and around the sealing part of the pump.
  • the movement of the elevator in the interior of the marine structure is divided into a slope section and a vertical section according to the characteristics of the marine structure of the present application.
  • the offshore structure is more likely to be exposed to the risk of ignition and explosion toward the bottom, and corresponds to a type 0 to 1 type in the inclined section of Figure 1, 1 to 2 types in the vertical section. Therefore, the mechanical equipment used in the offshore structure is designed to further strengthen the explosion-proof structure as the mechanical device disposed below.
  • the explosion-proof structure for the machinery used in the slope section is further strengthened while having an explosion-proof structure so that all the machinery equipment used in the slope section and the vertical section can be used in the zero place.
  • the movement of the elevator may be made in a variety of ways, such as a rack-pinion method, a hydraulic cylinder method, a wire-rope method, in the embodiment of the present application to the elevator in the inclined section is performed in a rack-pinion method, vertical section The movement of the elevator is carried out in a wire-rope manner.
  • the explosion-proof elevator for the vertically inclined offshore structure of the present invention comprises an elevator unit 10, an inclined section rail portion 20, a vertical section rail portion 30, a vertical section machine room 40.
  • the elevator unit 10 of the present invention is largely composed of the elevator body portion 100, the inclined section moving unit 200, the vertical section moving unit 300.
  • the elevator main unit 100 is configured to include an elevator car (car), a car door (car door), a door opening and closing device, a door closing safety device and the like for transporting people and objects.
  • the inclined section moving part 200 is connected to the elevator body part 100 in a structure that can be combined and separated.
  • the upper plate 210 of the inclined section moving unit 200 has a car for relieving the impact of the elevator main unit 100 when the elevator body portion 100 reaches the top plate 210 of the inclined section moving unit 200.
  • a shock absorber 215 is provided.
  • a positioning rod 220 is formed on the upper plate 210 of the inclined section moving unit 200.
  • the lower end of the elevator main body 100 is provided with a positioning hole 110 so that the positioning rod 220 can be inserted.
  • Positioning rod 220 and the positioning hole 110 is arranged in an appropriate number in consideration of the characteristics of the elevator, but in one preferred embodiment four positioning rods 220 and the positioning hole 110 may be located at four ends. have.
  • the shape of the cross-section of the positioning rod 220 and the positioning hole 110 may be adopted in a variety of shapes, in order to accurately guide the somewhat twisted position by the weight as the elevator body portion 100 descends downward It is preferable that the shape of the cross section is circular.
  • the upper portion of the positioning bar 220 is formed in a hemispherical shape to guide the elevator body portion 100 to take the correct position by its own weight.
  • the coupling groove portion 230 is provided with a groove having a predetermined depth along the side of the positioning rod 220, the inside of the positioning hole 110 when the positioning rod 220 is correctly inserted in the predetermined position coupling groove portion It is provided with an inclined moving part fastener 120 is fitted to the 230.
  • the inclined moving part fastener 120 is transferred and coupled in a manner such as a solenoid valve (not shown) or a motor (not shown) with a screw shaft attached thereto.
  • the position adjusting hole 110 includes a position sensor 130 to determine whether the positioning rod 220 is correctly inserted.
  • the positioning hole 110, the solenoid valve or the motor, the position sensor 130 is accommodated in the coupling chamber 105 made of a metal having a predetermined thickness or more provided at the lower end of the elevator main body 100, the coupling chamber is The components are secured by the inclined moving part fastener 120 of the same material as the coupling chamber 105, so that the above components are safely protected from ignition and explosion.
  • the inclined moving part 200 is manufactured in a structure capable of being separated from the elevator main body 100 so that the inclined moving part 200 moves the inclined moving part 200 when the elevator body part 100 moves through the inclined section to the vertical section. Separating from the part 100 can reduce the weight to be lifted into the wire-rope.
  • the vertical moving part by lifting the inclined moving part 200 coupled to the elevator body portion 100 In the upper portion of the inclined moving part 200 can be checked.
  • the pinion 250 is driven and moved along the inclined section rail 20 provided with the rack 21. Both side surfaces of the rack 21 of the inclined section rail portion 20 are provided with guide grooves 22 having a predetermined width.
  • Two support wheel parts 251 coupled to both sides of the pinion 250 of the inclined moving part 200 are inserted into the guide groove 22.
  • the support wheel part 251 serves to guide the elevator body part 100 to move in the correct direction when the inclined section rail part 20 moves, and to prevent damage to the pinion 250 from an external impact or explosion. Minimize.
  • the support wheel part 251 is connected to the motor 255 provided in the inclined moving part 200 through the gear box part 253, the gear box part 253 and the motor 255 in the external environment In preparation for the explosion of the motor box 256 is made of a metal material of a certain thickness or more.
  • the gearbox 253, the motor 255, and the motor storage box 256 may be provided on one side of the pinion 250, and may be provided in plural on both sides.
  • the inclined moving part 200 is further provided with a horizontal auxiliary guide wheel 257 and a vertical auxiliary guide wheel 258 on both sides of the lower end of the inclined moving part 200 in order to have an accurate movement path when moving the inclined section.
  • the horizontal subsidiary guide wheel 257 and the vertical subsidiary guide wheel 258 may be provided in plural, and are in contact with the side and the upper surface of the movement guide rail 25 provided at both ends of the inclined section rail portion 20, respectively.
  • the horizontal auxiliary guide wheel 257 and the vertical auxiliary guide wheel 258 are all made of a metal material resistant to heat and impact.
  • the vertical auxiliary guide wheel 258 may be further provided to contact the lower surface of the movement guide rail 25 as necessary.
  • the upper end of the elevator main body 100 includes a main rope coupling holder 141, a main rope coupling hole 142, and a coupling hinge 140 to which the main rope 11 is coupled.
  • the coupling hinge 140 prevents the elevator body portion 100 from falling due to the tension due to the elastic deformation of the main rope when the elevator body portion 100 moves along the inclined section.
  • the vertical section rail unit 30 and the vertical section machine room 40 include an electric motor 41, a hoist 42, a governor 43, an ascending speed limit and a gate starting prevention device 44.
  • the fixed pulley 45, the machine base 46, the car guide rail 31, etc. are provided.
  • the electric motor 41 is configured to move an elevator up and down, and has a large starting frequency of up to 300 times / hour compared with general industrial electric motors, and uses a large amount of self-heating and can withstand high temperatures from an external environment.
  • the governor 43 is a mechanical speed control mechanism and is a wire-rope drive type control device used to stop and support the movement of the driving rope in an elevator.
  • the governor 43 may be adopted as necessary, and may be further provided with a governor rope when the governor 43 is used by adopting.
  • Ascending speed and gate departure prevention device 44 is gradually slid due to the reduction of friction between the elevator rope and the main sheave or the failure or breakage of the brake system while the elevator is stopped at the floor level and the door is open.
  • an auxiliary braking device capable of preventing slippage and speeding of the elevator by operating the operating plate on which the brake shoe is installed to momentarily tighten the elevator traction rope when the vehicle is driven in a high speed in the upward direction.
  • the electric motor 41, the hoist 42, the governor 43, the ascending speed and gate start prevention device 44, the fixed pulley 45, the mechanical pole 46 are all susceptible to explosion, the metal material having a specific thickness. It is provided in the machine room protective chamber 47 made of.
  • the vertical section rail portion 30 is provided with a car guide rail
  • the elevator body portion 100 is provided with a car guide roller 190.
  • the car guide roller 190 includes three rollers in three directions in one set so as to stably guide the elevator main body 100 in contact with both side surfaces and the upper surface of the car guide rail 31. Use a metal material resistant to impact.
  • Explosion-proof elevators for vertically inclined offshore structures of the present invention can be applied to a variety of offshore plant structures, such as drillships, semi-submersible drill rigs, fixed platforms, floating platforms, special effects that can be used stably even in the environment of frequent ignition and explosion As such, it may be usefully used in the offshore plant field.
  • offshore plant structures such as drillships, semi-submersible drill rigs, fixed platforms, floating platforms, special effects that can be used stably even in the environment of frequent ignition and explosion As such, it may be usefully used in the offshore plant field.

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Abstract

본 발명은 드릴십, 반잠수식 드릴 리그, 고정식 플랫폼, 부유식 플랫폼 등 다양한 해양 플랜트 구조물에 적용되는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터에 관한 발명이다. 프레임과 트러스가 복잡하게 엮여져 있는 해상구조물에서 경사구간과 수직구간이 복합적으로 이루어진 엘리베이터를 구성한다. 이때, 경사구간에서 엘리베이터의 이동은 랙-피니언 방식으로 수행하며, 수직구간에서 엘리베이터의 이동은 와이어-로프 방식으로 수행하게 된다. 또한, 폭발에 취약한 구성은 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 방폭챔버 내부에 구비하여 폭발로부터 약한 구성을 보호하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터
본 발명은 드릴십, 반잠수식 드릴 리그, 고정식 플랫폼, 부유식 플랫폼 등 해양 플랜트 구조물에서 수직, 경사형으로 이동할 수 있으며, 방폭 설계가 적용된 엘리베이터에 관한 것이다.
최근 선박이나 해상구조물은 여러 층으로 형성됨에 따라 내부에 각종 보급품이나 물품과 같은 화물을 상, 하 이동시켜야 하는 이동수단이 필요하다.
기존에는 이러한 화물의 이동수단으로써 수직형 엘리베이터를 사용하거나, 인력에 의존하는 것이 일반적이었다.
인력에 의존하는 경우 화물의 이동 중 안전사고 발생 위험에 노출되는 문제점이 있었고, 수직형 엘리베이터를 이용하는 경우에는 복잡한 해상구조물의 구조로 인하여 단순한 수직형 엘리베이터만으로는 사람이나 물건의 이동을 원활하게 수행할 수 없는 단점이 있었다.
단순한 수직형 엘리베이터의 단점을 보완하기 위하여 공개실용신안 20-2013-0001787에서는 화물을 운반하는 화물케이지와 화물케이지를 승, 하강시키는 화물 윈치를 구비하여 설치 위치가 쉽게 이동될 수 있는 선박 및 해상구조물용 승강 장치를 제공한 바 있다.
하지만, 이러한 구조 역시 특정한 위치에서 승강 장치를 설치하면 화물케이지의 이동이 단순히 수직방향으로만 한정되어 복잡한 해상구조물의 내부를 이동시키는 적절한 수단이 될 수 없는 단점이 있다.
뿐만 아니라, 이와 같은 기존의 엘리베이터는 가스 등에 의한 폭발이 발생하는 상황을 전혀 고려하지 않고 설계되어 있으나, 천연 가스 시추 등과 같은 해양 구조물에서는 항상 폭발 환경에 대비하여 모든 장비가 설계되어야 하므로 기존의 엘리베이터는 해양 구조물에 적용할 수 없는 치명적인 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 드릴십, 반잠수식 드릴 리그, 고정식 플랫폼, 부유식 플랫폼 등 해양 플랜트 구조물에서 수직경사형으로 이동할 수 있는 엘리베이터를 제공하고자 함이다.
또한, 수직경사형으로 이동할 수 있는 엘리베이터의 경우, 수직형 구간은 기존의 와이어-로프 방식으로 엘리베이터를 승하강하고, 경사형 구간은 랙-피니언 방식으로 엘리베이터를 승하강시키는 엘리베이터를 제공하고자 함이다.
이 때, 경사형 구간에서 수직형 구간으로 변경되는 구간에서 경사형 구간에서 사용된 피니언 구동장치와 엘리베이터의 승강박스를 분리결합 가능하게 구성하여 수직형 구간에서 승강박스의 자체 무게를 최소화 하여 승강기의 전력 효율을 높이는 엘리베이터를 제공하고자 함이다.
또한, 수직 경사형 해상구조물용 엘리베이터의 모든 구성에 방폭설계를 적용하여 폭발가스가 존재 하거나 장시간 정체되는 지역(1년에 1000시간 이상, 0종장소)이나 정상 작동시 폭발가스가 존재하는 지역(1년에 10~1000시간, 1종장소)에서도 사용할 수 있는 엘리베이터를 제공하고자 함이다.
본원 발명은 일정길이의 경사각을 갖는 경사구간 레일부, 경사구간 레일부의 끝단과 만나며 수직으로 연장되는 수직구간 레일부, 경사구간 레일부 및 수직구간 레일부 상을 이동하여 사람 혹은 사물을 운반하는 엘리베이터부를 포함하고, 엘리베이터부는 사람 혹은 사물이 수용되는 엘리베이터 본체부, 상기 경사구간 레일부의 상면으로 접촉하여 상기 엘리베이터부를 이동시키는 경사구간 이동부, 상기 수직구간 레일부를 따라 주로프에 의하여 수직방향으로 상기 엘리베이터부를 이동시키는 수직구간 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 경사구간 이동부는 랙-피니언 방식으로 구동되고, 수직구간 이동부는 와이어-로프 방식으로 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 경사구간 이동부의 상부에는 하나 이상의 원기둥형태의 위치조정봉이 구비되고, 엘리베이터부에는 상기 위치조정봉이 수용되는 위치조정홀이 구비되어 엘리베이터부와 경사구간 이동부의 위치가 정확히 안내되는 것을 특징으로 한다.
또한, 위치조정봉에는 측면을 따라 일정깊이의 홈이 형성된 결합홈부가 구비되고, 위치조정홀에는 모터 혹은 솔레노이드 밸브에 의하여 이동하여 결합홈부에 결합분리되는 경사이동부 체결부가 구비되며, 위치조정홀의 안쪽에는 상기 위치조정봉이 삽입되었는지를 측정하는 위치센서부가 구비되어 필요에 따라 엘리베이터부와 경사구간 이동부를 결합분리하는 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라, 상기 위치조정홀, 모터 혹은 솔레노이드 밸브, 경사이동부, 위치센서부는 상기 엘리베이터 본체부 하단에 구비된 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 결합챔버에 수용하여 폭발로부터 약한 구성을 보호하는 것을 특징으로 한다.
한편, 경사구간 레일부의 중앙에는 랙이 형성되고 상기 랙의 양 측면에는 가이드 홈이 구비되며, 상기 경사이동부는 상기 랙과 접촉하는 피니언과 가이드 홈에 삽입되는 두 개의 지지바퀴부를 포함하여 경사구간에서 정확한 방향으로 안내하는 것을 특징으로 한다.
또한, 경사구간 레일부의 양 끝단에는 사각형 형상의 이동 안내레일을 구비하고, 경사이동부의 하단부 양측에는 상기 이동 안내레일의 측면과 상면에 접촉하여 이동하는 수평보조안내휠과 수직보조안내휠을 하나 이상 구비하여 경사구간에서의 직진성을 더욱 강화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 경사이동부의 기어박스와 모터는 상기 경사이동부에 구비된 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 모터수납함에 수용하여 폭발로부터 모터와 기어박스를 보호하는 것을 특징으로 한다.
한편, 엘리베이터 본체부의 상단에는 주로프가 힌지방식으로 결합되어 경사 이동으로 인한 주로프의 장력으로 엘리베이터 본체부의 안정성이 저하되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터는 복잡한 구조의 해상구조물 내부를 안전하고, 안정적으로 사람 혹은 물건을 이동시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터는 수직 구간과 경사 구간의 작동 방식을 다르게 하여 각 구간별 특성에 가장 적합한 엘리베이터 이동 방식을 선택할 뿐만 아니라, 수직 구간과 경사 구간에서의 이동에 필요한 장비들을 결합분리 가능하게 구성함으로써 엘리베이터를 이동하는데 가장 효율적이고 이상적인 방식을 적용할 수 있는 장점이 있다.
특히, 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터는 폭발에 대한 방폭 설계를 적용시키고, 수직 구간과 경사 구간에 다른 폭발 조건을 구분하여 적용시킴으로서 보다 체계적인 방폭 설계를 적용할 수 있는 특별한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터의 주요 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 엘리베이터부의 주요 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 엘리베이터 본체부 및 경사이동부의 결합 방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 경사이동부의 작동 특성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 수직이동부의 작동 특성을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 수직구간 기계실의 작동 특성을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
통상적으로 해상구조물의 전체구조를 보면 종방향은 선체, 컬럼, 갑판거더(deck girder)로 이루어진 프레임(frame) 구조, 횡방향은 컬럼, 갑판보, 보강재로 이루어진 트러스(truss) 구조가 많이 채용되고 있다. 따라서 프레임과 트러스가 복잡하게 엮여져 있는 해상구조물에서 사람 및 물건을 이송하는 엘리베이터의 이동 구간은 하나의 직선 형태로 만들어질 수 없고, 각 구간의 특성에 따라 여러 구간으로 나누어 이동하게 된다.
한편, 해상구조물은 일반적으로 천연가스, 석유 등의 시추에 많이 이용되는 바 해상구조물의 작업 환경은 항상 발화 및 폭발에 대한 위험에 노출되어 있다. 발화 및 폭발 등에 의한 위험장소는 위험분위기의 지속시간에 따라 0종장소(Zone 0), 1종장소(Zone 1), 2종장소(Zone 2)로 구분된다. 0종장소는 위험분위기가 정상상태에서 계속해서 발생하거나 또는 발행할 우려가 있는 장소로서 인화성 액체의 저장용기내 상부공간, 가연성가스용기내부, 가연성액체가 모여 있는 Pit Trench 등이 가장 대표적이다. 1종장소는 위험분위기가 정상상태에서 발생할 우려가 있는 장소로서 0종장소 주변, 급유구 주변, 운전상 열게 되는 연결부주변이 가장 대표적이다. 2종장소는 위험분위기가 이상상태(통상적인 유지보수, 고장, 오동작 등)에서 단기간 존재할 수 있는 장소로서 1종장소 주변, 설비의 연결부 주변, 펌프의 실링부 주변이 가장 대표적이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 해상구조물의 내부에서 엘리베이터의 이동은 본원의 해상구조물의 특징에 따라 경사구간과 수직구간으로 나뉘게 된다.
통상적으로 해상구조물은 하부로 갈수록 발화 및 폭발의 위험에 노출될 확률이 커지며 도 1의 경사 구간에서는 0종장소 내지 1종장소에 해당되며, 수직구간에서는 1종장소 내지 2종장소에 해당된다. 따라서 해상구조물에서 사용되는 기계장비는 하부에 배치되는 기계장치일수록 더욱 방폭구조를 더욱 강화하여 설계한다.
본원에서는 경사구간과 수직구간에 사용되는 모든 기계장비가 0종장소에서 사용될 수 있도록 방폭구조를 가짐과 동시에 경사구간에 사용되는 기계장비에 대한 방폭 구조를 더욱 강화한다.
한편, 엘리베이터의 이동은 랙-피니언 방식, 유압 실린더 방식, 와이어-로프 방식 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있으나, 본원의 일 실시예에서는 경사구간에서 엘리베이터의 이동은 랙-피니언 방식으로 수행하며, 수직구간에서 엘리베이터의 이동은 와이어-로프 방식으로 수행하게 된다.
따라서 본원 발명의 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터는 엘리베이터부(10), 경사구간 레일부(20), 수직구간 레일부(30), 수직구간 기계실(40)로 이루어진다.
도 2에서 도시된 바와 같이 본원 발명의 엘리베이터부(10)는 크게 엘리베이터 본체부(100), 경사구간 이동부(200), 수직구간 이동부(300)로 구성된다. 엘리베이터 본체부(100)는 사람 및 물건을 이송하는 엘리베이터 카(car), 카 도어(car door), 도어 개폐 장치, 문 닫힘 안전장치 등을 포함하여 구성된다.
한편, 도 3에서 도시된 바와 같이 경사구간 이동부(200)는 엘리베이터 본체부(100)와 결합분리 가능한 구조로 연결된다.
경사구간 이동부(200)의 상판(210)에는 엘리베이터 본체부(100)가 상기 경사구간 이동부(200)의 상판(210)에 도달했을 때 엘리베이터 본채부(100)의 충격을 완화시키기 위한 카 완충기(215)가 구비된다.
또한, 엘리베이터 본체부(100)가 상기 경사구간 이동부(200)의 상단의 정확한 위치에 안착되기 위해서 상기 경사구간 이동부(200)의 상판(210)에는 위치조정봉(220)이 형성되고, 상기 엘리베이터 본체부(100)의 하단에는 상기 위치조정봉(220)이 삽입될 수 있도록 위치조정홀(110)이 구비된다. 위치조정봉(220)과 위치조정홀(110)은 엘리베이터의 특성을 고려하여 적절한 수로 배치하나 바람직한 일 실시예로는 4개의 위치조정봉(220)과 위치조정홀(110)을 네 끝단에 위치시킬 수도 있다.
한편, 위치조정봉(220)과 위치조정홀(110)의 단면의 형상은 다양한 형상이 채택될 수 있으나, 엘리베이터 본체부(100)가 하방으로 내려오면서 자중에 의하여 다소 비틀어진 위치를 정확하게 안내하기 위해서는 단면의 형상이 원형이 되는 것이 바람직하다. 또한, 위치조정봉(220)의 상부는 반구형으로 형성하여 엘리베이터 본체부(100)가 자중에 의하여 정확한 위치를 잡을 수 있도록 안내한다.
또한, 위치조정봉(220)의 측면을 따라 일정깊이의 홈이 형성된 결합홈부(230)를 구비하고, 위치조정홀(110)의 내부에는 상기 위치조정봉(220)이 정해진 위치에 정확히 삽입되면 결합홈부(230)에 끼움 결합되는 경사이동부 체결구(120)를 구비한다. 상기 경사이동부 체결구(120)는 솔레노이드 밸브(미도시) 혹은 나사산 축이 부착된 모터(미도시) 등의 방식으로 이송되어 결합된다.
뿐만 아니라, 상기 위치조정홀(110) 내부에는 상기 위치조정봉(220)이 정확하게 삽입되었는지를 판단하는 위치센서부(130)를 포함한다.
상기 위치조정홀(110), 솔레노이드 밸브 혹은 모터, 위치센서부(130)는 엘리베이터 본체부(100)의 하단에 구비된 일정 두께 이상의 금속으로 제작된 결합챔버(105)에 수용되며, 결합챔버는 결합챔버(105)와 동일한 재질인 경사이동부 체결구(120)로 인하여 밀봉되므로 상기 구성들은 발화 및 폭발로부터 안전하게 보호된다.
상기에서 설명한 바와 같이 경사이동부(200)는 엘리베이터 본체부(100)에 결합분리가 가능한 구조로 제작됨으로써 엘리베이터 본체부(100)가 경사구간을 지나 수직구간으로 이동할 때에 경사이동부(200)를 엘리베이터 본체부(100)와 분리하여 와이어-로프로 들어 올려야할 중량을 감소시킬 수 있다. 반면, 경사이동부(200)의 구성을 점검할 필요가 있을 때에는 엘리베이터 본체부(100)가 수직구간으로 이동하였더라도 경사이동부(200)를 엘리베이터 본체부(100)에 결합된 상태로 들어올려 수직이동부의 상부에서 경사이동부(200)를 점검할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 경사이동부(200)는 랙(21)이 구비된 경사구간 레일부(20)를 따라 피니언(250)이 구동하여 이동한다. 경사구간 레일부(20)의 랙(21)의 양 측면에는 일정폭을 갖는 가이드 홈(22)이 구비되어 있다. 상기 가이드 홈(22)에는 경사이동부(200)의 피니언(250) 양 측으로 결합된 두 개의 지지바퀴부(251)가 삽입된다. 상기 지지바퀴부(251)는 엘리베이터 본체부(100)가 경사구간 레일부(20)를 이동할 때 정확한 방향으로 이동하도록 안내하는 역할을 하며, 외부의 충격이나 폭발로부터 피니언(250)이 받는 피해를 최소화시킨다.
또한, 상기 지지바퀴부(251)는 기어박스부(253)를 통하여 상기 경사이동부(200)에 구비한 모터(255)로 연결되며, 기어박스부(253)와 모터(255)는 외부 환경에서의 폭발에 대비하여 특정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 모터수납함(256)에 수납된다. 기어박스부(253)와 모터(255), 모터수납함(256)은 피니언(250)의 한쪽 면에 구비될 수 있으며, 양쪽 면에 복수로 구비될 수도 있다.
한편, 경사이동부(200)는 경사구간 이동시 정확한 이동경로를 가지기 위하여 경사이동부(200)의 하단부 양측에 수평보조안내휠(257)과 수직보조안내휠(258)을 추가로 구비한다. 수평보조안내휠(257)과 수직보조안내휠(258)은 복수개 구비될 수 있으며, 경사구간 레일부(20)의 양 끝단에 마련된 이동안내레일(25)의 측면과 상면에 각각 접촉된다. 상기 수평보조안내휠(257)과 수직보조안내휠(258)은 모두 열과 충격에 강한 금속재질로 제작된다.
또한, 필요에 따라 엘리베이터 본체부(100)를 보다 더 안정적으로 이동시키기 위하여 수직보조안내휠(258)을 이동안내레일(25)의 하면에 접촉하도록 추가로 더 구비할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 엘리베이터 본체부(100)의 상단에는 주로프(11)가 결합되는 주로프결합홀더(141), 주로프결합구(142), 결합힌지(140)를 구비한다. 결합힌지(140)는 엘리베이터 본체부(100)가 경사구간을 따라 이동할 때 주로프의 탄성변형으로 인한 장력으로 엘리베이터 본체부(100)가 넘어지는 것을 방지한다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 수직구간 레일부(30)와 수직구간 기계실(40)에는 전동기(41), 권상기(42), 조속기(43), 상승 과속 및 계문 출발 방지장치(44), 고정도르레(45), 기계대(46), 카 가이드 레일(31) 등이 구비된다.
전동기(41)는 엘리베이터를 상하방으로 이동시키는 구성으로 일반 산업용 전동기에 비해 기동빈도가 최대 300회/시간까지 크고, 자체 발열량이 많을 뿐만 아니라 외부 환경으로부터의 고온에 견딜 수 있는 것을 사용한다.
조속기(43)는 기계적 과속 제어기구로서 엘리베이터에서는 구동로프의 움직임을 멈추고 지지하는 데에 쓰이는 와이어-로프구동방식의 제어장치이다. 조속기(43)는 필요에 따라 채택할 수 있으며, 조속기(43)를 채택하여 사용하는 경우 조속기 로프를 추가로 구비할 수 있다.
상승과속 및 계문출발 방지장치(44)는 엘리베이터가 층 레벨에 정지해 도어가 열린 상태에서 엘리베이터 로프와 메인 시브(main sheave)의 마찰력 저하 또는 제동장치의 불량이나 고장 등의 원인으로 서서히 미끄러져 이동되거나 상승 방향으로 과속 운행될 경우 브레이크 슈가 설치된 작동판을 작동시켜 순간적으로 엘리베이터 견인 로프를 조이도록 하는 것에 의해 엘리베이터의 미끄럼과 과속을 방지할 수 있는 보조 제동장치이다.
상기 전동기(41), 권상기(42), 조속기(43), 상승 과속 및 계문 출발 방지장치(44), 고정도르레(45), 기계대(46)는 모두 폭발에 취약한 구성이므로 특정한 두께의 금속재질로 이루어진 기계실 보호챔버(47) 내부에 비치된다.
한편 수직구간 레일부(30)에는 카 가이드 레일(31)을 구비하고, 엘리베이터 본체부(100)에는 카 가이드 롤러(190)를 구비한다. 카 가이드 롤러(190)는 상기 카 가이드 레일(31)의 양 측면 및 상면에 접하여 엘리베이터 본체부(100)를 안정적으로 안내하도록 3방향의 3개의 롤러를 하나의 세트로 구비하며, 재질은 온도 및 충격에 강한 금속재질을 사용한다.
상기와 같이 구성되는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터의 특성이 사용되는 재료, 센서의 종류, 엑츄에이터의 종류 등에 의하여 많은 영향을 받으므로 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
본 발명의 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터는 드릴십, 반잠수식 드릴 리그, 고정식 플랫폼, 부유식 플랫폼 등 다양한 해양 플랜트 구조물에 적용될 수 있고, 발화 및 폭발이 잦은 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있는 특수한 효과까지 있으므로 해상 플랜트분야에 유용하게 활용될 수 있을것이다.

Claims (9)

  1. 일정길이의 경사각을 갖는 경사구간 레일부;
    상기 경사구간 레일부의 끝단과 만나며 수직으로 연장되는 수직구간 레일부;
    상기 경사구간 레일부 및 수직구간 레일부 상을 이동하여 사람 혹은 사물을 운반하는 엘리베이터부;를 포함하고,
    상기 엘리베이터부는 사람 혹은 사물이 수용되는 엘리베이터 본체부, 상기 경사구간 레일부의 상면으로 접촉하여 상기 엘리베이터부를 이동시키는 경사구간 이동부, 상기 수직구간 레일부를 따라 주로프에 의하여 수직방향으로 상기 엘리베이터부를 이동시키는 수직구간 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경사구간 이동부는 랙-피니언 방식으로 구동되고, 상기 수직구간 이동부는 와이어-로프 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 경사구간 이동부의 상부에는 하나 이상의 원기둥형태의 위치조정봉이 구비되고, 상기 엘리베이터부에는 상기 위치조정봉이 수용되는 위치조정홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  4. 제3항에 있어서
    상기 위치조정봉에는 측면을 따라 일정깊이의 홈이 형성된 결합홈부가 구비되고, 상기 위치조정홀에는 모터 혹은 솔레노이드 밸브에 의하여 이동하여 결합홈부에 결합분리되는 경사이동부 체결부가 구비되며, 상기 위치조정홀의 안쪽에는 상기 위치조정봉이 삽입되었는지를 측정하는 위치센서부가 구비된 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 위치조정홀, 모터 혹은 솔레노이드 밸브, 경사이동부 체결부, 위치센서부는 상기 엘리베이터 본체부 하단에 구비된 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 결합챔버에 수용되는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 경사구간 레일부의 중앙에는 랙이 형성되고 상기 랙의 양 측면에는 가이드 홈이 구비되며, 상기 경사이동부는 상기 랙과 접촉하는 피니언과 가이드 홈에 삽입되는 두 개의 지지바퀴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 경사이동부는 기어박스부와 모터를 추가로 구비하고, 상기 기어박스와 모터는 상기 경사이동부에 구비된 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진 모터수납함에 수용되는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 경사구간 레일부의 양 끝단에는 사각형 형상의 이동 안내레일을 구비하고, 상기 경사이동부의 하단부 양측에는 상기 이동 안내레일의 측면과 상면에 접촉하여 이동하는 수평보조안내휠과 수직보조안내휠을 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 엘리베이터 본체부의 상단에는 주로프가 힌지방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 수직 경사형 해상구조물용 방폭형 엘리베이터.
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