KR20080039480A - 비상 연결 해제 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 유체 로딩 아암에 대한 비상 연결 해제 시스템에 관한 것이며, 제어된 방식으로 개방되는 칼라를 이용하여 결합된 두 개의 밸브와, 단일의 로드(401)를 구비한 액츄에이터(400)와, 로드(410)의 운동으로 인해 제1 부분의 이동 대해서는 두 개의 밸브가 폐쇄되고 나머지 이동 부분에 대해서는 칼라가 개방되도록 하는 단일 축 운동을 가지는 타입의 비상 연결 해제 시스템에 있어서, 액츄에이터는 상기 두 부분의 이동에 대한 로드(401) 운동을 보장하면서 상기 부분 각각에 대해서 독립적으로 제어되는 것을 보장하도록 구성된 수단을 포함하며, 상기 수단은 동축으로 또는 실질적으로 동축으로 작용하는 것을 특징으로 한다.

밸브, 칼라, 액츄에이터, 로드, 아암

Description

비상 연결 해제 시스템 {EMERGENCY DISCONNECTION SYSTEM}

본 발명은 예를 들어 액화 천연 가스를 이송하기 위한 로딩 시스템, 특히 로딩/언로딩 아암을 위한 비상 연결 해제 시스템에 관한 것이다.

좀 더 상세하게, 본 발명은 칼라(collar)를 이용하여 서로에 대해서 보유된 두 개의 밸브에 의해 로딩 아암을 비상 연결 해제시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

이러한 연결 해제 시스템은 종래 기술에 이미 공지되어 있으며, 예를 들어 EP 0 748 429 B1과 US 4 335 747에 몇 가지 변형예가 개시되어 있다.

이러한 시스템에서, 연결 해제 과정은 두 가지 단계로 일어나는데, 제1 단계에서는 밸브가 폐쇄되고, 다음 단계로 보유 칼라가 개방된다.

밸브의 폐쇄 및 칼라의 개방은 일 이상의 액츄에이터에 의해 이루어진다. 액츄에이터는 밸브를 폐쇄하고 칼라를 개방시키기 위한 기구를 작동시키도록 구성된 기계적 조립체이다. 이러한 액츄에이터는 밸브가 완전히 폐쇄되기 전에 칼라의 개방을 방지하기 위한 장치를 가지는데, 이로 인해 심각한 결과(적재 화물의 일부가 손실되거나, 오염 등)를 가져올 수 있기 때문이다. 이러한 장치를 전술된 본 발명의 기술 분야에서는 연동 장치(interlock)이라고 한다.

제1 형태의 비상 연결 해제 시스템은 밸브를 폐쇄하기 위한 제1 액츄에이터와 칼라를 개방시키기 위한 제2 액츄에이터(통상적으로 유압 잭)를 포함한다. 칼라의 개방은 밸브가 폐쇄될 때 유압 정지부에 의해 허용된다. 그러므로, 개방의 안정성은 유압 연동 장치에 의해 조작된다. 이러한 형태의 연동 장치는 몇 가지 단점을 갖는데, 해풍에 의한 부식 때문에 정지부가 구속되어, 사용 중 정지부가 조정될 수 없게 되는 것이다.

이러한 문제점들 중 하나 때문에 유압 정지부가 작동하지 않을 경우, 칼라가 개방되지 않으므로, 비상 연결 해제 시스템은 무력화되어 위험해질 수 있다.

또한, 밸브의 폐쇄와 칼라의 개방은 두 개의 분리된 솔레노이드 밸브에 의해 제어되어 반드시 칼라를 개방할 필요 없이 밸브를 폐쇄시키고 밸브를 재개방시켜, 동일한 상황이 발생된다.

그러므로, 이러한 시스템은 독립적으로 제어되는 두 가지 단계인 밸브를 폐쇄한 다음 칼라를 개방하는 단계로 연결 해제 시퀀스를 수행할 수 있다.

다른 형태의 연결 해제 시스템은 분리되어 있지만 동일한 액츄에이터가 통합되어 있는 두 개의 잭을 포함하는데, 제1 잭은 밸브를 작동시키고 제2 잭은 칼라를 개방한다. 이러한 두 개의 잭은 액츄에이터와 일체형 부분을 형성한다. 이러한 타입의 액츄에이터는 예를 들어 두 개의 캠으로 형성된 기계 연동 장치를 가진다. 그러므로, 밸브가 완전히 폐쇄되지 않은 상태에서 칼라를 개방시키는 잭을 작동시키는 것은 불가능하다. 이전 시스템에서는, 밸브의 폐쇄와 칼라의 개방이 두 개의 분리된 솔레노이드 밸브에 의해 조작되어 두 개의 독립적인 제어 단계로 비상 연결 해제 시퀀스를 따를 수 있다.

이러한 시스템은 특히 시스템 무게가 무거울 뿐만 아니라 로딩 아암의 단부에 위치되어 있을 경우 비상 연결 해제에 결정적인 단점을 가진다. 또한, 특정 실시예에서, 이러한 시스템은 두 개의 별개의 잭이 비교적 느리게 작동하는 단점을 가진다.

또한, 특정 실시예에서, 제2 잭은 제1 잭에 의해 수행되는 밸브의 폐쇄 작업 동안 "비어 있는(empty)"채로 작동한다.

제3 형태의 시스템은 밸브를 폐쇄하고, 그 즉시 칼라를 개방하는 것을 포함한다. 이러한 형태의 시스템은 단일의 잭 액츄에이터를 포함한다. 시스템의 운동은 제1 단계에서 잭이 밸브를 폐쇄하고 이동 말미에 칼라를 개방한다. 이러한 액츄에이터의 운동으로 인해, 밸브가 완전히 폐쇄되지 않고 칼라를 개방시키는 것은 불가능하다. 그러므로, 연동 장치는 시스템의 실제 운동에 통합된다. 그러나, 이러한 형태의 액츄에이터는 일단 연결 해제 과정이 시작되면 밸브를 재개방시킬 수 없으며, 이러한 경우 칼라는 반드시 개방될 것인데, 특히 관성과 구조를 고려해 볼 때 잭의 이동이 완료되기 전에 잭의 이동을 중단시킬 수 없기 때문이다. 이러한 형태의 시스템은 GB 2 162 270 A에 개시되어 있다.

여기서, 연결 해제 시퀀스는 단일의 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다.

그러나, 실제로 연결 해제를 위한 제1 알림 한계치(alert threshold)가 정해진다. 이러한 제1 한계치는 밸브의 폐쇄에 대응한다. 위험이 더 클 경우, 제2 알림 한계치에 도달하며 칼라 개방이 설정된다. 만약 제2 한계치에 도달하지 않을 경우, 알림은 취소되고 밸브는 개방되며 로딩 과정은 계속된다.

또한, 이러한 형태의 시스템은 두 개의 세그먼트를 가지는 칼라와 관련된다. 두 개의 칼라 세그먼트를 연결하는 타이 로드는 이동 말미에 잭의 작동에 의해 피벗 운동하여 상기 두 개의 세그먼트를 자유롭게 하여 개방시킬 수 있다. 그런 후에, 밸브는 더 이상 기계적으로 조립되지 않고 비상 연결 해제가 이루어진다. 그러나, 이러한 칼라는 네 개의 방사형 개방 세그먼트를 갖는 종래의 칼라의 경우이므로 대략 -165도의 액화 천연 가스 등의 극저온 제품을 로딩/언로딩 할 때 칼라 주변에 형성되는 얼음을 파쇄하기 위한 장치를 가지지 않는다. 칼라 주변에 형성된 얼음은 잭의 작동에 의해 두 개의 세그먼트를 연결하는 타이 로드의 피벗 운동에도 불구하고 두 개의 세그먼트가 완전히 개방되지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 해결하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 제어된 방식으로 개방되는 칼라를 이용하여 결합된 두 개의 밸브와, 단일의 로드를 구비한 액츄에이터와, 로드의 운동으로 인해 제1 부분의 이동 대해서는 두 개의 밸브가 폐쇄되고 나머지 이동 부분에 대해서는 칼라가 개방되도록 하는 단일 축 운동을 가지는 타입이며, 특히 유체 로딩 아암을 위한 비상 해제 시스템에 있어서, 액츄에이터는 상기 두 부분 이동에 대한 로드 운동을 보장하면서 상기 부분 각각에 대해서 독립적으로 제어되는 것을 보장하도록 구성된 수단을 포함하며, 상기 수단은 동축으로 또는 실질적으로 동축으로 작용하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템에 관한 것이다.

이러한 시스템은 두 개의 밸브를 동시에 작동시킨 다음, 모두 단일의 로드에 의해 두 개의 별도의 독립적으로 제어된 단계로 칼라를 개방할 수 있다. 이러한 시스템의 이점은 칼라를 개방하지 않고도 개폐 방향 모두로 밸브를 작동시킬 수 있다는 사실에 있다. 그러므로, 예를 들어 제1 알림 한계치 또는 작동을 테스트하는 경우 칼라가 개방될 때까지 연결 해제 과정을 계속할 필요 없이 밸브는 폐쇄된 후에 재개방될 수 있다. 또한, 본 발명은 기구를 매우 단순화시키며, 소형화가 향상되고, 무게를 현저히 감소시키는데, 아암의 단부에 위치된 부재의 무게가 이러한 타입의 시스템에서 중요하다.

바람직하게, 액츄에이터는 서로 포개어 놓인 두 개의 잭을 포함하여, 결국 두 개의 분리된 이동을 포함한다. 제1 이동은 밸브의 폐쇄에 대응하며, 제2 이동은 칼라의 개방을 위한 제어에 대응한다. 이러한 두 가지 이동은 두 개의 독립적인 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다. 그러므로, 칼라를 개방시키지 않고 밸브를 폐쇄하는 것이 가능하다.

따라서, 이러한 특정한 액츄에이터는 밸브의 재개방을 가능하게 하며 추가의 이동을 제공하는 제2 잭을 구비한 이중 효과의 복동식 잭이다. 그러므로, 액츄에이터는 세 개의 제어 개구, 즉

- 밸브 폐쇄를 위한 개구와,

- 유리하게는 제2 잭을 가압시킬 수 있는 잭 로드의 중공의 개구인 칼라 개방을 위한 개구와,

- 잭을 완전히 후퇴시키고 밸브를 재개방시키기 위한 제3 개구를 포함한다.

그러므로, 본 발명의 다른 태양을 따르면, 본 발명은 두 개의 개구가 구비된 제1 실린더를 포함하는, 특히 비상 연결 해제 시스템을 위한 액츄에이터에 관한 것이며, 실린더 역할을 하는 중공 피스톤이 두 개의 개구 사이에서 제2 피스톤에 장착되어 있고, 상기 제1 실린더와 제2 실린더를 관통하는 로드는 액츄에이터로부터 돌출하게 되고, 로드는 상기 제2 실린더에 공급하기 위해 제2 실린더의 제2 피스톤으로부터 돌출되는 전체가 관통된 중공을 포함한다.

이러한 시스템의 운동으로 인해 비상 연결 해제 시스템을 구성하는 두 개의 밸브를 동시에 작동시킨 다음, 칼라를 두 개의 독립적으로 제어된 단계로 개방시킬 수 있다.

실제로, 밸브는 연결 해제 시스템의 중간 평면에 위치된 두 개의 평행하며 공동 평면의 샤프트를 중심으로 연결 해제 시스템의 파이프 내에서 피벗 운동한다. 밸브 회전을 위한 두 개의 샤프트 각각은 밸브가 제어하는 파이프 외측에서 각각의 단부들 중 적어도 하나에서 돌출된다. 샤프트의 두 개의 돌출된 단부는 비상 연결 해제 시스템의 동일측에 위치되며 각각은 제어 레버에 연결되고, 이러한 제어 레버를 연결시키는 두 개의 링크 바아는 밸브 제어 샤프트의 각 돌출 단부에 장착된다. 제어 레버들 중 하나의 레버의 단부들 중 하나의 단부는 대응 밸브를 작동시키기 위해 링크 바아와 나란히 액츄에이터 로드의 일 단부에 연결된다. 액츄에이터 로드의 병진 운동은 링크 바아에 의해 회전 운동을 대향한 밸브의 샤프트의 제어 레버에 전달하는 운동 변환 시스템에 의해 대응 제어 레버를 거쳐 밸브의 샤프트의 회전으로 변환된다. 그러므로, 액츄에이터 로드를 이용해서 두 개의 밸브를 동시에 작동시키는 것이 가능하다. 밸브의 폐쇄 기구의 이동 범위는 전술된 액츄에이터에 의해 허용된 병진 운동의 제1 범위에 대응한다.

액츄에이터 로드의 전술된 단부와 밸브 폐쇄를 위한 제1 제어 레버 사이의 기계적 링크는 액츄에이터가 밸브의 폐쇄에 대응하는 이동의 말미에 도달했을 때 추가의 병진 운동이 액츄에이터의 단부와 제어 레버를 분리시키도록 설계된다. 액츄에이터에 의해 허용된 제2 이동 범위에 대응하는 추가 병진 운동은 액츄에이터 로드의 단부를 칼라의 세그먼트를 보유하는 타이 로드 시스템과 캠에 접촉시키고, 칼라를 개방시켜서 연결 해제 시스템의 두 개의 밸브 본체를 연결 해제시킨다.

이러한 연결 해제 시스템과 관련된 칼라는 폐쇄시에 탄성 수단에 의해 에너지를 저장하고 칼라 개방시에 에너지를 방출하여 칼라가 얼음에 의해 막혔을 경우에도 탄성 수단이 칼라를 개방시키는 두 개의 세그먼트 타입의 칼라인 것이 바람직하다.

바람직하게, 세그먼트의 대면하고 있는 단부는 각각 두 개의 타이 로드에 의해 쌍을 지어 연결되어 있고, 하나의 타이 로드는 고정용이고, 다른 타이 로드는 칼라를 개방시킨다.

상기 다른 타이 로드는 칼라에 구비된 스프링 워셔 또는 스프링 등의 탄성 수단에 의해 구속된 세그먼트 각각의 대응 단부에 연결된 캠을 각 단부에 가지는 것이 바람직하다. 그러므로, 액츄에이터 로드의 작용 하에서 타이 로드의 피벗 운동시 사점(dead center)을 통과해야하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 사점과의 교차로 인해 시스템이 부주의하게 연결 해제되는 것이 방지된다.

그러므로, 전술된 태양과 결합되는 것이 유리할 수 있는 다른 태양에 따르면, 칼라는 타이 로드에 의해 함께 연결된 두 개의 세그먼트를 갖는 타입이며, 하나의 타이 로드는 상기 칼라의 개방을 허용하며 다른 타이 로드는 세그먼트가 서로 피벗 운동하는 것을 허용하고, 상기 칼라는 칼라의 완전한 개방을 보장하도록 세그먼트와 밸브의 본체 사이에서 작동 가능한 탄성 수단을 포함한다.

다시 말해, 두 개의 유체 이송 부재를 결합시키기 위한 이러한 커플링 칼라는 두 개의 타이 로드에 의해 그 대면하는 단부에서 서로 연결되는 두 개의 세그먼트를 포함하며, 상기 타이 로드 중 하나는 칼라를 개방시키기 위해 세그먼트의 대응 단부를 자유롭게 해주도록 설계되며, 각각의 세그먼트는 스프링 워셔 적층체 등의 탄성 수단을 포함하며, 상기 탄성 수단은 칼라를 폐쇄하기 위해 특정 양의 탄성 에너지를 저장하고 어떠한 상황에서든지 칼라의 개방을 보장하기 위해 세그먼트의 두 개의 단부에서 에너지를 방출한다.

전술된 본 발명은 ["석유 회사 국제 평의회(Oil Company International Marine Forum - OCIMF)"와 EN1474] 분야에서 적용 가능한 표준을 따르는 것으로 이해되어야 한다.

통상적인 용어 중 본 발명의 바람직한 특징은 다음과 같다.

- 수단은 칼라의 개방 전에 밸브를 폐쇄하는 작업의 역행을 보장하도록 구성되며,

- 액츄에이터는 하나의 잭이 다른 잭 내에 포개어진 두 개의 잭을 포함하며 단일의 액츄에이터 로드를 제어하는 타입이며, 제1 잭의 이동은 로드의 상기 제1 이동 부분에 대응하며, 제2 잭의 이동은 나머지 이동 부분에 대응하고, 각각의 잭은 독립적인 솔레노이드 밸브에 의해 제어되고,

- 칼라는 타이 로드에 의해 서로 연결된 두 개의 세그먼트를 갖는 타입이며, 하나의 타이 로드는 상기 칼라의 개방을 허용하고 다른 타이 로드는 세그먼트 서로에 대해서 피벗 운동을 허용하며, 상기 칼라는 칼라의 완전 개방을 보장하기 위해 세그먼트와 밸브의 본체 사이에 작동 가능한 탄성 수단을 포함하고,

- 제1 이동 부분에 대한 제어 이전에 제2 이동 부분을 작동시키는 제어가 시작되어도 상기 시스템의 단일 축 운동 때문에 칼라가 개방되기 전에는 밸브가 폐쇄되도록 밸브의 폐쇄 제어에 대응하는 제1 이동 부분은 칼라의 개방에 대응하는 이동 부분과 적어도 동일하여,

- 탄성 수단은 두 개의 밸브 본체의 중간 축에 수직하게 칼라의 세그먼트에서 상기 목적을 위해 제공된 보어에 배치된 스프링 워셔 형태를 취하며,

- 제1 잭은 두 개의 개구를 구비하고 있고, 제2 잭을 형성하는 제2 피스톤에 실린더 역할을 하는 중공 피스톤이 두 개의 개구 사이에서 장착되며, 액츄에이터 로드는 상기 제1 잭과 제2 잭을 관통하여 액츄에이터로부터 돌출되며,

- 상기 로드는 제2 잭을 공급하기 위해 제2 잭에서 제2 피스톤으로부터 돌출되는 전체가 관통된 중공을 포함하며,

- 칼라의 개방을 허용하는 타이 로드는 각각의 세그먼트의 대응 단부와 연결된 캠을 각 단부에 구비하고, 캠들 중 하나의 캠은 대응 세그먼트의 단부를 지탱하는 핑거부로 형성되며, 폐쇄 위치에서 상기 타이 로드는 칼라의 상기 세그먼트의 상기 단부에 형성된 정지부를 지탱하고, 또한 칼라는 구비된 탄성 수단에 의해 압박을 받으므로 칼라를 개방하기 위해 액츄에이터 잭의 작동 하에서 타이 로드의 피벗 운동에 대해서 핑거부에 의해 사점을 통과해야 한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참고로 비제한적인 방식으로 설명된 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도1은 로딩/언로딩 아암을 구비한 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템의 개략도이다.

도2a 내지 도2c는 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템이 각각 개방된 밸브 위치, 폐쇄된 밸브 위치 및 칼라 개방 위치에 있는 종단면을 도시한다.

도3a 내지 도3c는 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템에 사용되는 액츄에이터의 개략도이다.

도4는 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템을 위한 보유 칼라에 대한 평면도이다.

도5는 본 발명을 따른 플런저가 압박되지 않은 상태인 도4의 V-V 선을 따른 단면도이다.

도6a 내지 도6c는 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템에 사용되는 또 다른 액츄에이터의 개략도이다.

도7a 내지 도7c는 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템에 사용되는 또 다른 액츄에이터의 개략도이다.

도8a 내지 도8c는 본 발명을 다른 비상 연결 해제 시스템에 사용되는 또 다른 액츄에이터의 개략도이다.

도9a 내지 도9c 및 도10a 내지 도10c는 각각 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템에 사용되는 또 다른 액츄에이어의 두 가지 변형예를 도시한다.

도면에서 명확한 이해를 위해, 다른 부분은 동일한 비례로 도시되지 않았다.

도1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템(1)이 선창(13)에 설치된 균형 아암(11)의 단부에 장착된다. 상기 시스템은 칼라(300)에 의해 보유된 두 개의 커플링된 밸브 본체(100, 200)를 포함하며, 칼라가 개방되면 선박(15)과 선창(10)의 비상 연결 해제가 가능하다. 상기 시스템은 선박(15)에 구비된 매니폴드(17)에 연결되도록 구성된 유압 커플러(14)의 상류측의 아암(11)에 장착된다.

본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템(1)의 바람직한 실시예가 도2a 내지 도2c에 자세히 도시되었다.

이러한 시스템은 칼라(300)에 의해 서로 연결된 두 개의 밸브 본체(100, 200)를 포함한다.

도2a 내지 도2c에는 도시되지 않았지만, 밸브들은 본체(100, 200) 내에서 두 개의 샤프트(101, 201) 상에 각각 장착되어, 밸브 자체가 본체(100, 200)에 대해서 회전 가능하게 장착된다. 본체(100, 200)에서 밸브의 위치는 이중 화살표(A, B)로 표시되었다.

샤프트(101, 201)의 돌출 단부 각각은 상기 샤프트에 고정된 제어 레버(102, 202)에 연결되어 밸브를 작동시킨다.

상부 제어 레버(102)의 단부는 평행 링크 바아(103, 203)에 의해 대응하는 하부 제어 레버(202)의 단부에 각각 연결된다. 링크 바아는 상부 제어 레버(102)와 피벗 연결식으로 장착되며, 각각 상기 상부 제어 레버에 대해서 1 자유도를 가진다.

링크 바아(103, 203)의 대향한 단부는 뒤집힌 "U"자형의 리세스를 각각 구비하고 있으며, 이러한 리세스는 하부 제어 레버(202)의 대응 단부에 배치된 핀(210, 211)들 중 하나와 협동하도록 구성된다. 이러한 조립체는 하부 제어 레버(202)에 대해서 링크 바아에 적어도 2 자유도를 부여하는데, 즉 회전 운동 및 이러한 회전 운동의 평면에 대해서 수직한 평면의 병진 운동이다. 그러므로, 비상 연결 해제 시에, 상부 밸브 본체(100)에 연결된 링크 바아(103, 203)는 하부 밸브의 본체(200)로부터 자유롭게 분리될 수 있다. 그러므로, 이러한 조립체는 트윈 링크 바아 설계 때문에 시스템의 안전을 보장하면서 시스템을 연결 해제하기 전에 밸브를 개폐할 수 있다.

본 발명을 따른 비상 연결 해제 시스템은 제어 로드(401)를 포함하면서 지지부(104)를 거쳐 상부 밸브 본체(100)에 고정된 지지 플레이트(402)에 장착된 액츄에이터(400)를 더 포함한다. 로드(401)는 두 개의 링크 바아(103, 203)의 방향에 평행하게 배치된다. 웨브(404)는 로드(401)의 단부에 연결된다. 이러한 웨브는 상부 제어 레버(102)의 단부들 중 하나에 장착된 롤러(105)가 활주하는 홈(405)을 구비한다. 롤러(105)가 홈(405)에서 활주하는 이러한 시스템은 액츄에이터(400)의 병진 운동을 제어 레버(102)의 회전 운동으로 변화시킬 수 있으므로, 도2b에 도시된 바와 같이 시스템의 밸브가 폐쇄될 수 있다. 도2b와 도2c에서 화살표(A, B)로 표시된 바와 같이 밸브를 폐쇄 위치로 오도록 하기 위해 액츄에이터(400)의 로드(401)가 충분히 이동하면, 홈(405)의 돌출된 상단부에서 웨브(404)에 구비된 단차 형성부(406)는 롤러(105)를 자유롭게 하여 로드(401)가 계속 하방으로 병진 운동을 가능하게 하고, 밸브 제어 레버의 회전을 정지시킨다. 단차 형성부(406)는 웨브(404)의 상부에만 형성되기 때문에, 로드(401)의 역 병진 운동은 웨브(404)와, 홈(405)과, 롤러(105)를 통해 밸브를 구동시켜 재개방시킨다.

도2c에 도시된 바와 같이, 롤러(105)를 자유롭게 해준 후에 로드(401)가 하방으로 병진 운동을 계속하여 웨브(404)의 하단부에 구비된 돌기(407)가 칼라(300)의 핀(311)과 접촉하게 되며, 병진 운동이 계속되면 도2c에 도시된 바와 같이 칼라(300)가 개방되고, 밸브 본체(100, 200)가 분리되어 시스템(11)을 통해 로딩/언로딩 아암의 비상 해제가 이루어진다.

본 발명의 특징 중 하나는 로드(401)가 두 가지 구별된 근접한 범위의 병진 운동을 갖게 하는 특별한 설계의 잭을 액츄에이터(400)가 포함하며, 각각의 잭에 대한 로드(401)의 병진 운동은 별도의 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다는 사실에 있다. 또한, 이러한 두 가지 병진 운동의 범위는 각각 밸브(105)를 홈(405)으로부터 자유롭게 하기까지 밸브를 폐쇄하기 위한 범위와, 전술된 자유롭게 하는 단계 이후 칼라를 개방시키는 범위에 대응한다.

도3a 내지 도3c는 이러한 액츄에이터(400)를 개략적으로 도시하며, 로드(401)는 도2a 내지 도2c에 대응하는 위치에 각각 위치된다.

액츄에이터(400)는 제1 피스톤(408)을 포함하며, 상기 제1 피스톤 내에는 제1 피스톤(408)과 액츄에이터(400)의 본체를 통과하는 로드(401)에 연결된 제2 피스톤(413)이 배치되어 있다. 이러한 액츄에이터(400)는 세 개의 제어 개구를 구비하고 있다. 제1 개구(410)는 밸브를 폐쇄하는데 사용된다. 이러한 개구에 유압을 가하면 피스톤(408)을 도3a에 도시된 위치에서 도3b에 도시된 위치로 이동시키며, 연결 해제 기구의 운동에서 이러한 이동은 밸브를 폐쇄하는데 필요한 이동, 즉 도2a와 도2b 사이에 표시된 로드(401)의 이동에 대응한다. 제2 개구(411)는 밸브를 개방시키는 역할을 하며, 제2 개구에 압력을 가하면 피스톤(408)은 도3b에 도시된 위치에서 도3a에 도시된 위치로 되돌아가고, 이러한 위치는 기구의 운동에서 밸브의 폐쇄에 대응한다(도2a 및 도2b 참조).

제3 개구(412)는 로드(401) 내에 형성된 중공(미도시)을 이용하여 제2 피스톤(413)에 공급하는데 사용된다. 개구(412)에 유압을 가하면 피스톤(413)은 도3b에 도시된 위치에서 도3c에 도시된 위치로 통과하게 되며, 이러한 이동은 기구의 운동에서 칼라(300)를 개방시키는 이동에 대응한다(도2b 및 도2c 참조).

각각의 입구(410, 411, 412)는 별도의 솔레노이드 밸브로 제어되어 피스톤(408, 413)의 운동을 독립적으로 제어할 수 있으므로 밸브의 개폐와 칼라(300)의 개방을 독립적으로 제어할 수 있어서, 연결 해제 시퀀스가 두 개의 독립적인 제어 단계로 이루어질 수 있다.

그러므로, 본 발명을 따른 연결 해제 시스템은 밸브가 완전히 폐쇄되기 전에는 칼라(300)가 개방되지 않도록 운동과 결합되어 있는 기계적 연동 장치를 가진다.

각각 두 개의 타이 로드(303, 304)에 의해 쌍을 이루어 연결된 두 개의 세그먼트(301, 302)로 구성된 칼라(300)에 의해 연결이 해제될 수 있는데, 타이 로드(303)는 고정용이고, 타이 로드(304)는 칼라를 개방시킨다.

고정용으로 설명한 제1 타이 로드(303)는 상기 두 개의 세그먼트에 의해 형성된 평면에서 세그먼트(301, 302)의 단부들 중 하나와 피벗 연결되도록 장착되어 동일한 평면에서 서로 피벗 운동을 가능하게 한다.

개방용 타이 로드라고 설명한 제2 타이 로드(304)는 칼라(300)의 비상 개방을 허용한다. 세그먼트(301, 302)에 의해 형성된 평면에 수직한 평면으로 각각의 양 단부에 피벗 가능하게 장착된 캠(305, 306)을 구비한다. 캠들 중 하나의 캠(306)은 두 개의 세그먼트에 의해 형성된 평면에서 대응 세그먼트의 단부에 피벗 가능하게 장착된다. 다른 캠(305)은 단부가 다른 세그먼트와 대향한 세그먼트의 외측에 구비된 중공(309)을 지탱하는 핑거부(308)로 형성된다.

각각의 세그먼트는 에너지를 저장하고 있고 어떠한 상황에서도, 즉 특히 온도가 대략 -165도인 액화 천연 가스와 같이 극저온 제품을 로딩/언로딩할 때 칼라(300) 주변에 얼음이 형성될 경우 세그먼트가 분리되도록 이동시키기 위해 밸브 본체와 세그먼트 사이에서 작동 가능하게 구성된 탄성 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 각각의 세그먼트(301, 302)는 개별적으로 두 개의 스프링 워셔 적층체(307)를 포함하는데, 상기 스프링 워셔는 상기 세그먼트의 본체 밸브의 축에 수직하게 배치되며, 칼라(300)가 폐쇄될 때 압축되어 에너지가 저장될 수 있다. 액츄에이터(400)가 타이 로드(304)를 피벗 운동시킬 때, 이러한 워셔는 그 에너지를 즉시 방출하여 칼라(300) 주변에 형성된 얼음을 파쇄시킨다. 이러한 경우, 밸브 본체(100, 200)의 기계적인 분리는 더 이상 얼음의 존재 때문에 방해받지 않고, 분리는 적절하면서 완벽하게 안전한 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 장치는 칼라(300)에 에너지를 저장시켜 장치의 개방시 얼음을 파쇄한다.

도5는 칼라가 개방된 위치에 있는 세그먼트(302)의 중공(317)의 바닥부에 형성된 블라인드 보어(314)에 장착된 스프링 워셔(307)의 적층체를 상세하게 도시한다. 워셔(307)는 세그먼트(302)의 본체에 매립된 나사(313)에 의해 보유된 플런저(315)에 의해 보어(314)의 바닥에 보유된다. 그러므로, 플런저(315)는 세그먼트(302)에 대해서 병진 운동으로 1 자유도를 가진다. 스프링 워셔(307)의 적층과 그 장착 방향은 폐쇄될 때 칼라(300)에 저장된 탄성 에너지의 양을 조절할 수 있게 한다. 폐쇄된 위치에서, 각각의 플런저(315)는 도면에 도시되지는 않았지만 밸브 본체(100, 200)를 지탱하게 되고, 칼라(300)가 개방될 때 저장된 에너지를 방출시키며 세그먼트(301, 302)를 분리시킨다.

도5에는 도시되지 않았지만 스프링 워셔(307)에 결합된 전술된 캠(305, 306) 덕분에, 핑거부(308)의 단부는 대응 중공(309)에 가압된다. 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 타이 로드(304)는 수평에 대해서 약간 오프셋된 위치를 가진다. 캠(305)에도 동일하게 적용된다. 이러한 오프셋된 위치는 스프링 워셔(307)의 작용 때문에 칼라(300)가 압박을 받고 있기 때문이다. 액츄에이터 잭(400)의 작용하에서 타이 로드(304)의 피벗 회전 동안에 사점(dead center)을 통과해야 한다. 이는 핀(311)이 타이 로드(304)의 베어링(313)에 장착되어 있어서, 액츄에이터(400)의 로드의 단부에 장착된 웨브(404)의 돌출부(407)와 접촉할 때 타이 로드(304)가 피벗 회전하기 때문이다. 이러한 시점과의 교차는 시스템의 부주의한 연결 해제를 방지해준다. 타이 로드(304)가 다른 측으로 기울어지지 않도록 하기 위해 타이 로드(304)에 리세스(312)가 구비되어 있다. 칼라가 폐쇄될 때, 리세스(312)는 세그먼트(302)의 대응 단부에 구비된 정지부(310)를 지탱하여 타이 로드(304)가 개방 방향에 대향한 방향으로 기울어지는 것을 방지한다. 리세스(312)와 협동하는 이러한 정지부(310)는 칼라가 수평에 대해서 약간 오프셋된 위치에 보유되는 것을 보장한다. 칼라(300)가 개방될 때, 타이 로드는 피벗 회전하여 캠(305)을 샤프트를 중심으로 회전시킨다. 저항 지점을 통과하면, 캠(305)이 수직 위치로 기울어져 칼라를 자유롭게 해준다.

도4에 도시된 바람직한 실시예에서, 전술된 바와 같은 목적으로 타이 로드(304)에 구비된 베어링(318)에 핀(311)이 제거 가능하게 장착된 것을 알 수 있다. 테스트 단계에서, 핀(311)을 빼내면 칼라(300)를 개방하지 않고도 테스트될 이송 거리의 말미까지 액츄에이터(400)가 작동된다.

본 발명을 따른 비상 연결 해제의 바람직한 실시예는 밸브를 폐쇄한 다음 칼라를 개방하는 두 개의 독립적인 제어 단계에서 연결 해제를 가능하게 하며, 또한 극저온 제품을 이송할 때 주변에 얼음이 형성될 경우 개방을 용이하게 하기 위해 칼라에 에너지를 저장을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 전술된 액츄에이터를 도6a 내지 도6c에 도시된 다른 액츄에이터로 대체하는 것을 생각해볼 수 있다.

이러한 액츄에이터는 제1 피스톤(508)을 포함하며, 상기 제1 피스톤 내에는 제1 피스톤(508)과 액츄에이터(500)의 본체를 통과하는 로드(501)에 연결된 제2 피스톤(513)이 배치되어 있다.

액츄에이터(400)와 마찬가지로, 이러한 액츄에이터(500)는 액츄에이터(400)와 동일한 원리로 작동하는 세 개의 제어 개구를 구비하고 있는데, 두 액츄에이터의 주요 차이점은 밸브를 작동시키기 위한 이동은 내측 피스톤(513)에 의해 제공되며, 칼라의 개방에 대응하는 이동은 도6c에 도시된 바와 같이 제1 외측 피스톤(508)에 의해 제공된다는 점이다.

도7a 내지 도7c에 도시된 바와 같은 다른 타입의 액츄에이터를 사용하는 것이 고려해볼 수 있다. 이러한 액츄에이터(600)는 서로 앞뒤로 장착되어 있는 두 개의 단일 잭(508, 513)을 포함한다. 여기서, 칼라의 개방을 제공하는 제2 잭(613)은 단동식 잭이다. 이러한 액츄에이터(600)를 사용하면 상업적으로 구입이 가능한 표준형 잭을 사용할 수 있다.

본 발명을 다른 액츄에이터의 다른 가능한 실시예가 도8a 내지 도8c에 도시되었다. 이러한 액츄에이터(700)는 종래에 공지된 "탠덤 타입(tandem type)"이다.

따라서, 액츄에이터(700)는 각각 피스톤(708, 713)을 포함하여 직렬로 놓인 두 개의 잭을 포함하며, 피스톤(708)은 밸브의 폐쇄 위치까지 잭 로드의 이동을 제공하며, 피스톤(713)은 도8c에 도시된 바와 같이 칼라의 개방까지 진행한다. 이러한 타입의 액츄에이터는 비교적 구조가 단순하다는 이점이 있지만, 이러한 액츄에이터의 부피는 전술된 액츄에이터(400, 500)들보다 더 크다.

본 발명을 따른 연결 해제에 사용되는 액츄에이터의 두 가지 다른 변형예가 각각 도9a 내지 도9c 및 도10a 내지 도10c에 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 액츄에이터는 2개의 잭을 포함하며, 밸브를 작동시키기 위한 제1 잭(808, 908)은 칼라를 개방시키는 제2 잭(813, 913)에 동심으로 장착된 환형 잭이다. 칼라를 개방시키는데 이동 거리가 감소된 잭(813, 913)은 이러한 구성에서 단동식 잭일 수 있다.

본 발명은 전술된 바람직한 실시예에 제한되지는 않고, 모든 변형된 형태를 포함한다.

예를 들어, 전술된 액츄에이터를 동일한 기능을 제공할 수 있는 잭의 조립체로 대체하거나, 본 발명의 액츄에이터와 동일한 기능을 제공하는 일 이상의 랙을 가지는 시스템으로 대체하는 것을 고려해볼 수 있다.

전술된 스프링 워셔를 다른 탄성 수단, 예를 들어 스프링으로 대체하는 것을 고려해볼 수 있다.

Claims (9)

1. 제어된 방식으로 개방되는 칼라(300)를 이용하여 결합된 두 개의 밸브와, 단일의 로드(401)를 구비한 액츄에이터(400)와, 로드(410)의 운동으로 인해 제1 부분의 이동 대해서는 두 개의 밸브가 폐쇄되고 나머지 이동 부분에 대해서는 칼라(300)가 개방되도록 하는 단일 축 운동을 가지는 타입이며, 특히 유체 로딩 아암을 위한 비상 해제 시스템(1)에 있어서,

   액츄에이터는 상기 두 부분의 이동에 대한 로드(401) 운동을 보장하면서 상기 부분 각각에 대해서 독립적으로 제어되는 것을 보장하도록 구성된 수단을 포함하며, 상기 수단은 동축으로 또는 실질적으로 동축으로 작용하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 수단은 칼라가 개방되기 전에 밸브의 폐쇄 작업의 역행을 보장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터는 하나의 잭이 다른 하나의 잭 내부에 포개어져 있는 두 개의 잭을 포함하며 단일의 액츄에이터 로드를 제어하는 타입이고, 제1 잭의 이동은 로드의 상기 제1 이동 부분에 대응하고 제2 잭의 이동은 나머지 이동 부분에 대응하며, 각각의 잭들은 독립적인 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 칼라는 타이 로드에 의해 서로 연결된 두 개의 세그먼트를 구비한 타입이며, 하나의 타이 로드는 상기 칼라의 개방을 허용하고, 다른 하나의 타이 로드는 세그먼트가 서로에 대해서 피벗 운동하는 것을 허용하며, 상기 칼라는 칼라의 완전한 개방을 보장하도록 세그먼트와 밸브의 본체 사이에서 작동 가능한 탄성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 이동 부분에 대한 제어 이전에 제2 이동 부분을 작동시키기 위한 제어가 시작될 때에라도 상기 시스템의 단일 축 운동으로 인해서 칼라의 개방 전에 밸브가 폐쇄되도록, 밸브 폐쇄를 위한 제어에 대응하는 제1 이동 부분은 칼라의 개방에 대응하는 이동 부분과 적어도 동일한 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 탄성 수단은 두 개의 밸브 본체의 중간 축에 수직하게 칼라의 세그먼트에 그러한 목적으로 제공된 보어에 배치된 스프링 워셔 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 잭은 두 개의 개구를 구비하고, 실린더 역할을 하는 중공 피스톤이 제2 잭을 형성하는 제2 피스톤에 두 개의 개구 사이에서 장착되고, 액츄에이터 로드는 액츄에이터로부터 돌출되도록 상기 제1 잭과 제2 잭을 관통하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 로드는 제2 잭에 공급하기 위해 제2 잭의 제2 피스톤에서 돌출되며 전체가 관통된 중공을 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 해제 시스템.
9. 제4항 또는 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 칼라의 개방을 허용하는 타이 로드는 세그먼트 각각의 대응 단부에 연결된 캠을 각 단부에 구비하고, 상기 캠들 중 하나의 캠은 대응 세그먼트의 단부를 지탱하는 핑거부로 형성되고, 폐쇄된 위치에서 상기 타이 로드는 칼라의 상기 세그먼트의 상기 단부에 형성된 정지부를 지탱하고, 또한 칼라는 칼라에 구비된 탄성 수단에 의해 압박을 받음으로써 칼라를 개방하기 위해서 액츄에이터 잭의 작용 하에서 타이 로드의 피벗 운동시 핑거부에 의해 사점이 통과되어야 하는 것을 특징으로 하는 비상 연결 해제 시스템.

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