터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건{As the rotation of the turbine of mud gun}
본 발명은 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 펌프로부터 공급되는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 이용해 터빈을 회전시키고 이때 발생하는 회전력을 이용해 머드 건 노즐이 회전 가능하도록 하는 머드 건에 관한 것이다.
일반적으로, 시추작업에 있어서 머드 믹싱 시스템(Mud mixing system)이라 함은 시추시 사용되는 머드를 혼합 및 저장하는 것을 의미한다. 이러한 머드 믹싱 시스템에는 머드를 모아두는 탱크(tank)역할을 하는 머드 핏(mud pit)이 포함되며 Pit 내의 머드가 잘 섞이도록 하기 위해 모터 구동식 교반기(Agitator)를 이용하여, 머드를 섞는다. 이때, 직육면체 형태의 머드 핏은 모서리 부분이 존재하며, 이러한 모서리 부분은 머드의 유속이 느리기 때문에 머드가 침전될 수 있다. 이렇게 침전되는 머드를 계속해서 방치하는 경우 머드가 경화되어 머드 핏 내부에 쌓일 수 있기 때문에, 이러한 경화를 방지하기 위하여 종래에는 머드 건(Mud gun)이라고 하는 머드 분사기구를 이용하여 머드 핏 내부 모서리에 머드를 분사하게 된다. 그런데, 이러한 종래의 머드 건은 360도 회전하기 위하여 작업자가 수동으로 손잡이를 회전시켜야 하고, 그에 따라 작업자의 피로가 가중되고 또한 일정한 속도로 회전하기가 어렵기 때문에 머드의 침전을 효율적으로 방지하기 어려운 문제점을 가진다. 이에, 본 발명자는 상술된 머드 건이 가지는 문제점을 해결하기 위해 펌프로부터 공급되는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 이용해 터빈을 회전시키고 이때 발생하는 회전력을 이용해 머드 건 노즐이 자동으로 회전 가능한 머드 건을 발명하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 펌프로부터 공급되는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 통해 터빈을 회전시키고 그때 발생하는 회전 에너지를 이용해 자동으로 노즐이 연속해서 회전되는 머드 건을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 변속 기어를 설치해서 머드의 상태에 맞게 작업자가 회전 속도를 선택 할 수 있는 머드 건을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건은 펌프로부터 이송되는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 통해 회전하는 터빈(turbine)부, 상기 터빈부와 맞물려 체결되고, 상기 터빈부의 회전 속도에 상응하도록 회전하는 변속부, 상기 변속부에서 연장되며 상기 변속부와 상응하도록 회전하는 회전축 및 상기 회전축의 하측에 형성되고, 상기 회전축의 회전 속도에 상응하도록 회전하며 머드 탱크 내부에 상기 머드를 분사하는 분사노즐을 포함한다. 상기 터빈부는, 상기 머드의 유속에 의한 운동에너지를 터빈의 회전에 의한 운동에너지로 변환될 수 있다. 상기 터빈부는, 말단부에 상기 터빈의 회전 속도에 상응하게 회전하는 터빈기어를 포함할 수 있다. 상기 변속부는, 상기 터빈기어와 맞물려 상응하게 회전하는 하나 이상의 변속기어를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 변속기어 각각은, 일정한 기어비를 가지며 상기 기어비에 따라 회전 속도가 상이한 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 변속부는, 상기 하나 이상의 변속기어와 맞물리고, 상기 회전축과 연결된 메인기어를 더 포함할 수 있다. 상기 메인기어는, 상측 또는 하측으로 높이 이동이 가능하도록 형성되어 상기 하나 이상의 변속기어와 맞물려 기어비가 조절되며, 그에 따라 상기 메인기어의 회전 속도가 변화될 수 있다. 상기 분사노즐은, 상기 머드가 상기 머드 탱크 내부의 모서리에 분사될 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건은 펌프로부터 공급되는 머드의 유속에 따른 운동에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 동력을 생성함으로써, 별도의 동력생성 수단이 불필요 하므로 에너지효율이 증가되는 효과를 가진다. 또한, 본 발명은 터빈의 회전에 의해 생성되는 동력을 이용하여 회전축을 회전시키고, 그에 따라 머드 건의 노즐이 연속하여 회전되도록 함으로써 머드 핏(Mud pit) 내부 모서리에 존재하는 머드의 침전을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 변속 기어를 통해 머드가 분사되는 노즐의 회전속도를 변화시킴으로써, 머드의 상태에 따라 작업자가 희망하는 회전속도를 선택할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건(100)을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 터빈부(110), 변속부(120) 및 회전축(130)의 결합상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속부(120)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건(100)을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 터빈부(110), 변속부(120) 및 회전축(130)의 결합상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속부(120)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건(100)은 터빈부(110), 변속부(120), 회전축(130) 및 분사노즐(140)을 포함한다. 먼저, 터빈부(110)는 펌프(미도시)로부터 이송되는 머드의 유속에 의한 운동에너지을 통해 회전하여 동력을 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 터빈부(110)는 머드와 직접적으로 맞닿는 역할을 하는 특정한 면적을 가지는 터빈팬(111), 펌프로부터 터빈팬(111)에 가해지는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 회전에너지로 변환하기 위한 회전 축의 역할을 하는 터빈축(112) 및 터빈축(112)의 일측 말단부에 형성되어 터빈축(112)의 회전과 상응하게 회전하며 터빈축(112)의 회전을 후술되는 변속부(120)에 전달하기 위한 터빈기어(113)를 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 터빈부(110)는 펌프에서 공급되는 머드의 유속이 빠를수록 터빈팬(111)의 회전속도도 증가하게 되고, 그에 따라 터빈축(112) 및 터빈기어(113)의 회전속도도 함께 증가하게 된다. 즉, 터빈부(110)는 머드의 유속에 의한 운동에너지를 터빈팬(111)의 회전에 의한 운동에너지로 변환할 수 있게 된다. 한편, 터빈부(110)는 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 하며, 터빈부(110)가 상술한 역할들을 수행하는 한, 터빈부(110)를 구성하는 구성들의 종류는 제한되지 않음을 유의한다.
다음으로, 변속부(120)는 터빈부(110)의 터빈기어(113)와 맞물려 체결되고, 터빈기어(113)와 상응하게 회전하여 동력을 전달해주는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 변속부(120)는 터빈기어(113)와 직접적으로 맞물려 체결된 제1 변속기어(121), 제1 변속기어(121)와 연결되어 제1 변속기어(121)와 상응하게 회전하며 후술되는 메인기어(123)과 직접적으로 맞물리는 제2 변속기어(122)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제2 변속기어(122)는 복수 개로 형성될 수 있는데, 기어의 크기에 따라 소기어(122a), 중기어(122b) 및 대기어(122c)를 나뉘어질 수 있다. 각각의 소기어(122a), 중기어(122b) 및 대기어(122c)는 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 그에 따라, 소기어(122a), 중기어(122b) 및 대기어(122c)는 서로 상이한 크기에 의해 기어 비가 달라질 수 있고 이에 따라 필요로 하는 회전력 및 회전 속도가 달라질 수 있다. 또한, 제2 변속기어(122)는 회전축(130)의 말단부에 형성된 메인기어(123)와 맞물려 체결될 수 있다. 메인기어(123)은 제2 변속기어(122)와 맞물려 제2 변속기어(122)의 회전에너지를 회전축(130)에 전달해주는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 메인기어(123)는 상측방향 또는 하측 방향으로 이동될 수 있으며, 그에 따라 소기어(122a), 중기어(122b) 및 대기어(122c) 중 하나와 맞물릴 수 있다. 다음으로, 회전축(130)은 일정한 길이를 가지고 있으며, 상술한 메인기어(123)의 회전과 상응하게 회전하면서 회전에너지를 후술되는 분사노즐(140)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 회전축(130)의 말단부는 머드 핏의 바닥면에 회전이 가능하도록 연결되어 있으며, 시계방향 또는 반 시계방향으로 연속하여 회전할 수 있다.
마지막으로, 분사노즐(140)은 회전축(130)의 말단부에 형성되고, 펌프로부터 유입되는 머드가 머드 핏의 내부 모서리에 닿을 수 있도록 분사해주는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 분사노즐(140)은 분사하는 머드의 유속에 의한 운동에너지가 조절되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 분사노즐(140)은 회전하면서 머드 핏 내부의 머드와 계속해서 접촉되어야 하기 때문에 부식성 및 내구성이 강한 재질로 형성될 수 있다. 한편, 분사노즐(140)이 상술한 역할을 수행하는 한, 분사노즐(140)의 종류는 제한되지 않음을 유의한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 터빈을 통해 회전이 가능한 머드 건
110 : 터빈부 111 : 터빈팬
112 : 터빈축 113 : 터빈기어
120 : 변속부 121 : 제1 변속기어
122 : 제2 변속기어 122a : 소기어
122b : 중기어 122c : 대기어
123 : 메인기어
130 : 회전축 140 : 분사노즐 |
