KR101691006B1 - 파고차 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 파고차 펌프가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프는, 상부에 유출구가 형성되고 하부에 유입구가 형성된 실린더와, 실린더 내부에서 슬라이딩 이동하는 피스톤, 및 피스톤에 연결되며, 해수면에 부유하여 해수면의 높이 변동에 따라 상기 피스톤을 이동시키는 부력부를 포함할 수 있다.

Description

파고차 펌프{Pump use of wave height}

본 발명은 파고차 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인위적인 에너지원 없이 파도의 파고차를 이용하여 해수를 펌핑할 수 있는 구조의 파고차 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프는 압력작용을 이용하여 저위에서 고위로 유체를 이송하는데 사용되며, 구동을 위한 구동원을 반드시 갖는다. 펌프의 구동원으로는 전기 모터나 엔진 등이 사용되고 있으며, 이러한 기기들은 전기에너지나 연료 등의 인위적인 에너지원을 필요로 한다. 그러나, 전기에너지는 별도의 발전장치를 구동하여 생산해야 하고, 연료 등의 에너지원은 고갈될 가능성이 있어 계속적으로 이용하는데 한계가 있다. 따라서, 인위적인 에너지원 없이도 작동할 수 있는 구조의 펌프가 필요한 실정이다.

한편, 해상에 장기간 동안 부유하며 작업하는 FPSO(Floating Production Storage Offloading)와 같은 해양 구조물에서도 각종 장치의 냉각 등에 해수가 사용되며, 해수를 펌핑하는 펌프를 구동하기 위한 에너지원을 필요로 한다. 이러한 해양 구조물은 일정한 파고(波高), 및 파장(波長)를 갖는 파도와 반복적으로 접하게 되므로, 파고를 이용하여 해수를 펌핑하는 펌프를 개발하게 되었다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0054919호 2011. 05. 25

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인위적인 에너지원 없이 파도의 파고차를 이용하여 해수를 펌핑할 수 있는 구조의 파고차 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파고차 펌프는, 상부에 유출구가 형성되고 하부에 유입구가 형성된 실린더와, 상기 실린더 내부에서 슬라이딩 이동하는 피스톤, 및 상기 피스톤에 연결되며, 해수면에 부유하여 상기 해수면의 높이 변동에 따라 상기 피스톤을 이동시키는 부력부를 포함한다.

상기 파고차 펌프는 복수 개로 연결되고, 상기 파고차 펌프의 유출구와 인접하는 파고차 펌프의 유입구를 열결하는 이송관을 더 포함할 수 있다.

상기 피스톤은, 상기 실린더 내부에서 슬라이딩 이동하는 피스톤헤드; 및

일단부가 상기 피스톤헤드에 결합되고 타단부가 상기 실린더를 관통하여 상기 실린더의 외측으로 돌출되는 피스톤로드를 포함하고, 상기 부력부는, 상기 실린더의 외측으로 돌출된 상기 피스톤로드의 일 측에 결합될 수 있다.

상기 복수 개의 파고차 펌프는 상기 피스톤헤드가 가장 하부로 정렬되는 초기 상태에서 상기 부력부가 동일 높이로 정렬될 수 있다.

상기 이송관은 내측에 상기 인접한 파고차 펌프의 유입구를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브를 포함할 수 있다.

상기 피스톤헤드의 하부와 상부를 연통하며 상기 피스톤헤드의 상부를 향해 일 방향으로 개방되는 제2 체크밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 실린더의 외측 하부에 수직으로 결합되는 가이드로드와, 상기 실린더의 외측으로 돌출된 상기 피스톤로드에 결합되며 상기 가이드로드에 결속되어 상기 가이드로드를 따라 이동하는 고정고리를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 인위적인 에너지원 없이 파도의 파고차를 이용하여 해수를 펌핑할 수 있다. 특히, 다양한 파고를 갖는 파도에 대응하여 적용이 가능하므로, 효율적으로 해수를 펌핑할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프의 사용 상태도이다.
도 2는 도 1의 파고차 펌프의 펌프유닛을 도시한 절개 사시도이다.
도 3은 도 1의 파고차 펌프의 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 파고차 펌프의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프의 사용 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프(1)는 해수를 펌핑하는 장치로서, 해양구조물(S)의 외측에 결합되어 사용될 수 있다. 여기서, 해양구조물(S) 이라 함은, 심해 해상에 장기간 동안 부유하며 작업하는 모든 구조물을 통칭하며, 예를 들어, FPSO(Floating Production Storage Offloading), FSO(Floating Storage Offloading Unit) 등일 수 있다. 파고차 펌프(1)는 파도의 파고차를 이용하여 해수를 펌핑하므로 별도의 인위적인 에너지원을 필요로 하지 않으며, 다양한 파고를 갖는 파도에 대응하여 적용이 가능하므로 효율적으로 해수를 펌핑할 수 있는 특징이 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 파고차 펌프(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 파고차 펌프의 펌프유닛을 도시한 절개 사시도이고, 도 3은 도 1의 파고차 펌프의 단면도이다

본 발명에 따른 파고차 펌프(1)는 복수 개의 펌프유닛(10)이 직렬로 결합되어 구성되며, 각각의 펌프유닛(10)은 실린더(11)와, 피스톤(12)과, 부력부(13)를 포함한다.

실린더(11)는 일정한 길이를 갖는 통 형상의 부재로, 해양구조물(S)의 외측에 고정 결합된다. 실린더(11)는 총 길이가 해양구조물(S)이 계류 중인 해역의 평균 파고보다 작게 형성되며, 내부에 해수가 수용될 수 있다. 여기서, 파고라 함은, 마루에서 골까지의 거리, 즉, 최고 수위 해수면에서 최저 수위 해수면까지의 수직 거리를 의미한다. 실린더(11)는 상부에 유출구(11b)가 형성되고, 유출구(11b)보다 하부에 유입구(11a)가 형성되며, 피스톤(12)의 이동에 의해 해수를 내부에 수용하거나 외부로 배출할 수 있다.

피스톤(12)은 피스톤헤드(121)와 피스톤로드(122)를 포함한다.

피스톤헤드(121)는 실린더(11)의 내측 형상에 대응하는 판 형상의 부재로 형성되며, 실린더(11) 내부에서 슬라이딩 이동하여 해수를 실린더(11) 내부로 유입시키거나 실린더(11) 외부로 유출시킬 수 있다. 피스톤헤드(121)는 실린더(11)의 내측면과 접하는 외주면을 따라 수밀부재(도시되지 않음)가 결합되어, 피스톤헤드(121)와 실린더(11) 사이로 해수가 유동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 피스톤헤드(121)를 중심으로 피스톤헤드(121)의 상부 측 실린더(11) 공간과 피스톤헤드(121)의 하부 측 실린더(11) 공간은 완전히 차단되며, 피스톤헤드(121)에 형성된 제2 체크밸브(18b)를 통해서만 선택적으로 연통될 수 있다.

제2 체크밸브(18b)는 피스톤헤드(121)의 상면을 수직으로 관통한 관통면 상에 개재되며, 피스톤헤드(121)의 상부를 향해 일 방향으로 개방되어 피스톤헤드(121)의 상부 측 실린더(11) 공간과 하부 측 실린더(11) 공간을 선택적으로 연통할 수 있다. 제2 체크밸브(18b)는 예를 들어, 볼 체크 밸브로 형성될 수 있으며, 일 측이 볼(181)에 결합되고 타 측이 피스톤헤드(121)의 걸림턱에 결합된 스프링(182)이 압축되거나 복원됨에 따라 피스톤헤드(121)의 상부 측 실린더(11) 공간과 하부 측 실린더(11) 공간을 연통하거나 차단할 수 있다. 피스톤헤드(121)에 제2 체크밸브(18b)가 설치됨으로써, 피스톤헤드(121)의 하방에 위치한 해수는 피스톤헤드(121)의 상방으로 이송되어 유출구(11b)를 통해 배출될 수 있다. 피스톤헤드(121)는 피스톤로드(122)에 의해 상하 방향으로 슬라이딩 이동한다.

피스톤로드(122)는 막대 형상의 부재로 형성되며, 일단부가 피스톤헤드(121)의 하면에 결합되고 타단부는 실린더(11)를 관통하여 실린더(11)의 외측으로 돌출된다. 이 때, 실린더(11)의 외측으로 돌출된 피스톤로드(122)의 타단부는 굴절 형성되어 해수면을 향해 연장 배치된다. 이러한 피스톤(12)은 부력부(13)에 의해 슬라이딩 이동한다.

부력부(13)는 해수면에 부유하여 해수면의 높이 변동에 따라 피스톤(12)을 슬라이딩 이동시키는 것으로, 실린더(11)의 외측으로 돌출된 피스톤로드(122)의 일 측에 결합된다. 다시 말해, 부력부(13)는 피스톤로드(122)의 단부에 고정 결합되며, 피스톤(12)을 슬라이딩 이동시킬 수 있을 정도의 충분한 부력을 갖는다. 부력부(13)는 파도의 파동에 의해 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 반전됨에 따라 부유하는 위치가 바뀌게 되어 피스톤로드(122)와 피스톤헤드(121)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 부력부(13)가 최저 수위 해수면, 즉, 골에 부유할 경우, 피스톤로드(122)와 피스톤헤드(121)가 하방으로 이동하여 유입구(11a)를 통해 실린더(11) 내부로 해수가 유입될 수 있다. 반대로, 부력부(13)가 최고 수위 해수면, 즉, 마루에 부유할 경우, 피스톤로드(122)와 피스톤헤드(121)가 상방으로 이동하여 유출구(11b)를 통해 실린더(11) 내부의 해수가 외부로 배출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 실린더(11)의 총 길이는 해양구조물(S)이 계류 중인 해역의 평균 파고보다 작게 형성되므로, 부력부(13)와 연결된 피스톤(12)은 파고의 변동에 관계없이 원활하게 동작할 수 있다.

피스톤(12)은 가이드로드(16)와 고정고리(17)에 의해 상하 방향으로만 이동할 수 있다. 가이드로드(16)는 막대 또는 봉 형상의 부재로, 실린더(11)의 외측하부에 수직으로 결합된다. 가이드로드(16)는 실린더(11)를 관통하여 외측으로 돌출된 피스톤로드(122)와 간섭되지 않도록 피스톤로드(122)로부터 이격되어 배치되며, 예를 들어, 실린더(11)의 외측 하부 모서리 측에 위치할 수 있다. 가이드로드(16)에는 고정고리(17)가 결속된다. 고정고리(17)는 링 형상의 부재로 형성될 수 있으며, 실린더(11)의 외측으로 돌출된 피스톤로드(122)의 하부에 고정 결합된다. 고정고리(17)가 피스톤로드(122)의 하부에 결합됨으로써, 부력부(13)가 최저 수위 해수면에 부유하여 피스톤(12)이 하방으로 이동하더라도 고정고리(17)가 가이드로드(16)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고정고리(17)는 가이드로드(16)와 결속된 상태를 유지하며 가이드로드(16)를 따라 수직 방향으로 이동할 수 있으며, 이로 인해, 피스톤(12)은 상하 방향으로만 이동하도록 유도될 수 있다.

또한, 가이드로드(16)와 고정고리(17)는 피스톤로드(122)에 결합된 부력부(13)와 대향되게 배치될 수 있다. 가이드로드(16)와 고정고리(17)가 부력부(13)와 대향되게 배치됨으로써, 파도의 파동에 의한 부력부(13)의 상승 또는 하강 시 부력부(13) 및 피스톤(12)에 작용하는 모멘트로 인해 부력부(13)가 회동하는 것을 방지하여 피스톤(12)은 상하 방향으로만 이동할 수 있다. 도면 상에는 설명의 편의를 위하여 실린더(11)와 피스톤로드(122)에 각각 하나의 가이드로드(16)와 고정고리(17)가 결합된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니다. 예를 들어, 실린더(11)와 피스톤로드(122)에는 각각 복수 개의 가이드로드(16)와 고정고리(17)가 결합되어 피스톤(12)은 더욱 안정적으로 이동할 수 있다.

한편, 실린더(11)의 일 측에는 이송관(14)이 결합된다. 이송관(14)은 실린더(11)와 인접한 실린더(11)를 서로 연통하는 것으로, 실린더(11)의 유출구(11b)와 인접한 펌프유닛(10)의 유입구(11a)를 연결한다. 다시 말해, 이송관(14)은 일단부가 실린더(11)의 유출구(11b)에 결합되고 타단부가 인접한 실린더(11)의 유입구(11a)에 결합되어, 실린더(11)에 수용된 해수를 인접한 실린더(11)로 이송할 수 있다. 이송관(14)은 내측에 인접한 실린더(11)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 실린더(11)에 수용된 해수는 인접한 실린더(11)로만 이송되며, 역 방향 이송이 제한될 수 있다.

실린더(11)와, 피스톤(12)과, 부력부(13), 및 이송관(14)을 포함하는 펌프유닛(10)은 복수 개로 형성되어 직렬로 결합되며, 복수 개의 펌프유닛(10)은 서로 높이 차를 갖도록 층계구조로 배치되어 순차적으로 해수를 펌핑할 수 있다. 이 때, 복수 개의 펌프유닛(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤헤드(121)가 가장 하부로 정렬되는 초기 상태에서 부력부(13)가 동일 높이로 정렬되며, 부력부(13)의 이동 범위가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 각각의 부력부(13)는 파도의 파동에 따라 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면 상에서 이동하므로, 이동 범위가 서로 동일하게 형성된다.

한편, 최저 높이에 위치한 펌프유닛(10)의 실린더(11)는 유입구(11a)에 공급관(15)이 형성되어 해수가 최초 유입될 수 있다. 공급관(15)은 내측에 최저 높이에 위치한 실린더(11)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수는 최저 높이에 위치한 실린더(11)로만 이송되며, 역 방향 이송이 제한될 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위하여 파고차 펌프(1)가 4개의 펌프유닛(10)이 결합되어 구성된 것으로 한정하고, 최저 높이에 위치한 펌프유닛(10)부터 최고 높이에 위치한 펌프유닛(10)까지 순차적으로 제1 펌프유닛(20), 제2 펌프유닛(30), 제3 펌프유닛(40), 및 제4 펌프유닛(50)으로 칭하여 보다 구체적으로 설명한다.

제1 펌프유닛(20)은 최저 높이에 위치하며, 제1 실린더(21)와 제1 피스톤(22)과 제1 부력부(23), 및 제1 이송관(24)을 포함한다. 제1 실린더(21)의 유입구(11a)에는 공급관(15)이 결합되며, 유출구(11b)에는 제1 이송관(24)이 결합되어 제1 실린더(21)와 제2 펌프유닛(30)의 제2 실린더(31)가 연결될 수 있다.

제2 펌프유닛(30)은 제1 펌프유닛(20) 보다 상측에 위치하며, 제2 실린더(31)와 제2 피스톤(32)과 제2 부력부(33), 및 제2 이송관(34)을 포함한다. 제2 실린더(31)의 유입구(11a)에는 제1 이송관(24)이 결합되며, 유출구(11b)에는 제2 이송관(34)이 결합되어 제2 실린더(31)와 제3 펌프유닛(40)의 제3 실린더(41)가 연결될 수 있다.

제3 펌프유닛(40)은 제2 펌프유닛(30)보다 상측에 위치하며, 제3 실린더(41)와 제3 피스톤(42)과, 제3 부력부(43), 및 제3 이송관(44)을 포함한다. 제3 실린더(41)의 유입구(11a)에는 제2 이송관(34)이 결합되며, 유출구(11b)에는 제3 이송관(44)이 결합되어 제3 실린더(41)와 제4 펌프유닛(50)의 제4 실린더(51)가 연결될 수 있다.

제4 펌프유닛(50)은 제3 펌프유닛(40)보다 상측에 위치하며, 제4 실린더(51)와 제4 피스톤(52)과, 제4 부력부(53), 및 제4 이송관(54)을 포함한다. 제4 실린더(51)의 유입구(11a)에는 제3 이송관(44)이 결합되며, 유출구(11b)에는 제4 이송관(54)이 결합된다. 제4 이송관(54)은 펌핑된 해수를 필요로 하는 사용처나 해수가 저장되는 탱크에 연결될 수 있다.

제1 실린더(21)와 제2 실린더(31)와 제3 실린더(41), 및 제4 실린더(51)는 길이가 서로 동일하게 형성되며, 제1 피스톤로드(222)와 제2 피스톤로드(322)와 제3 피스톤로드(422), 및 제4 피스톤로드(522)는 각각 길이가 다르게 형성될 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여 파고차 펌프(1)의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 10은 파고차 펌프의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파고차 펌프(1)는 파도의 파고차를 이용하여 해수를 펌핑하므로 별도의 인위적인 에너지원을 필요로 하지 않으며, 다양한 파고를 갖는 파도에 대응하여 적용이 가능하므로 효율적으로 해수를 펌핑할 수 있는 특징이 있다.

도 4 내지 도 8은 해양구조물이 계류 중인 해역의 평균 파고 및 파장을 갖는 파도에 대응하여 파고차 펌프가 동작하는 모습을 도시한 작동도이다.

해양구조물(S)이 계류 중인 해역의 평균 파고 및 파장을 갖는 파도에 대응하여 파고차 펌프(1)가 동작하는 경우, 제1 피스톤헤드(221)와, 제2 피스톤헤드(321)와, 제3 피스톤헤드(421), 및 제4 피스톤헤드(521)에 각각 형성된 제2 체크밸브(18b)는 모두 폐쇄된 상태로 유지된다.

먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 파도의 파동에 의해 제1 부력부(23)와 제2 부력부(33)와 제3 부력부(43), 및 제4 부력부(53)는 부유하는 위치가 서로 다르게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 서로 동일한 수위의 해수면 상에 부유하고, 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)가 서로 동일한 수위의 해수면 상에 부유할 수 있다.

파도의 파동에 따라 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)는 최저 수위 해수면, 즉, 골에 부유하고, 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)는 최고 수위 해수면, 즉, 마루에 부유할 수 있다. 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 각각 최저 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤로드(222)와 제1 피스톤헤드(221), 및 제3 피스톤로드(422)와 제3 피스톤헤드(421)는 각각 하방으로 이동하며, 이로 인해, 공급관(15)을 통해 제1 실린더(21) 내부로 해수가 최초 유입될 수 있다. 공급관(15)에는 제1 실린더(21)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수가 원활하게 유입될 수 있다. 이와 동시에, 제2 피스톤로드(322)와 제2 피스톤헤드(321), 및 제4 피스톤로드(522)와 제4 피스톤헤드(521)는 최고 수위 해수면에 부유하는 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)에 의해 각각 상방으로 이동한다.

이어서, 도 5를 참조하여 설명하면, 파도의 파동에 의해 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 반전된다.

최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 반전됨에 따라, 최저 수위 해수면에 부유하던 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)는 최고 수위 해수면에 부유하게 되고, 최고 수위 해수면에 부유하던 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)는 최저 수위 해수면에 부유하게 된다.

제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 각각 최고 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤로드(222)와 제1 피스톤헤드(221), 및 제3 피스톤로드(422)와 제3 피스톤헤드(421)는 각각 상방으로 이동하며, 이로 인해, 제1 실린더(21)에 수용되었던 해수는 제1 이송관(24)을 통해 제2 실린더(31)로 이송된다. 제1 이송관(24)에는 제2 실린더(31)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수는 원활하게 이동할 수 있다. 이와 동시에, 제2 피스톤로드(322)와 제2 피스톤헤드(321), 및 제4 피스톤로드(522)와 제4 피스톤헤드(521)는 최저 수위 해수면에 부유하는 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)에 의해 각각 하방으로 이동하므로, 제2 실린더(31) 내부로 해수가 유입될 수 있다.

이어서, 도 6을 참조하여 설명하면, 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치는 다시 반전된다.

최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 다시 반전됨에 따라, 최고 수위 해수면에 부유하던 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)는 최저 수위 해수면에 부유하게 되고, 최저 수위 해수면에 부유하던 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)는 최고 수위 해수면에 부유하게 된다.

제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 각각 최저 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤(22)과 제3 피스톤(42)은 각각 하방으로 이동하며, 이로 인해, 공급관(15)을 통해 제1 실린더(21) 내부로 해수가 유입된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(32)과 제4 피스톤(52)은 각각 상방으로 이동하므로, 제2 실린더(31)에 수용되었던 해수는 제2 이송관(34)을 통해 제3 실린더(41)로 이송된다. 제2 이송관(34)에는 제3 실린더(41)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수는 원활하게 제3 실린더(41) 내부로 이동할 수 있다

이어서, 도 7을 참조하여 설명하면, 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치는 다시 반전된다.

최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 다시 반전됨에 따라, 최저 수위 해수면에 부유하던 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)는 최고 수위 해수면에 부유하게 되고, 최고 수위 해수면에 부유하던 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)는 최저 수위 해수면에 부유하게 된다.

제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 각각 최고 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤(22)과 제3 피스톤(42)은 각각 상방으로 이동하며, 이로 인해, 제1 실린더(21)에 수용되었던 해수는 제1 이송관(24)을 통해 제2 실린더(31)로 이송된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(32)과 제4 피스톤(52)은 각각 하방으로 이동하므로, 제3 실린더(41)에 수용되었던 해수는 제3 이송관(44)을 통해 제4 실린더(51)로 이송된다. 제3 이송관(44)은 제4 실린더(51)를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수는 원활하게 제4 실린더(51) 내부로 이동할 수 있다.

마지막으로, 도 8을 참조하여 설명하면, 최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치는 다시 반전된다.

최고 수위 해수면과 최저 수위 해수면의 위치가 다시 반전됨에 따라, 최고 수위 해수면에 부유하던 제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)는 최저 수위 해수면에 부유하게 되고, 최저 수위 해수면에 부유하던 제2 부력부(33)와 제4 부력부(53)는 최고 수위 해수면에 부유하게 된다.

제1 부력부(23)와 제3 부력부(43)가 각각 최저 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤(22)과 제3 피스톤(42)은 각각 하방으로 이동하며, 이로 인해, 공급관(15)을 통해 제1 실린더(21) 내부로 해수가 유입된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(32)과 제4 피스톤(52)은 각각 상방으로 이동하므로, 제2 실린더(31)에 수용되었던 해수는 제2 이송관(34)을 통해 제3 실린더(41)로 이송되고, 제4 실린더(51)에 수용되었던 해수는 제4 이송관(54)을 통해 사용처나 저장탱크로 이송된다. 제4 이송관(54)은 사용처나 저장탱크를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브(18a)가 형성되므로, 해수는 원활하게 사용처나 저장탱크로 이동할 수 있다.

이러한 파고차 펌프(1)가 설치되는 해양구조물(S)은 통상 터렛(turret, 도 1의 T 참조)을 구비하며, 터렛(T)을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서, 파도의 파동이 진행되는 방향으로 해양구조물(S)을 배치하여 제1 펌프유닛(20)으로 해수가 유입되도록 제어할 수 있다.

도 9 및 도 10은 해양구조물이 계류 중인 해역의 평균 파고 및 파장을 벗어난 파도에 대응하여 파고차 펌프가 동작하는 모습을 도시한 작동도이다.

해양구조물(S)이 계류 중인 해역의 평균 파고 및 파장을 벗어난 파도에 대응하여 파고차 펌프(1)가 동작하는 경우, 제1 피스톤헤드(221)와, 제2 피스톤헤드(321)와, 제3 피스톤헤드(421), 및 제4 피스톤헤드(521)에 각각 형성된 제2 체크밸브(18b)는 선택적으로 개방될 수 있다.

먼저, 도 9를 참조하여 설명하면, 평균 파고 및 파장을 벗어난 파도일 경우, 제1 부력부(23)와 제4 부력부(53)가 서로 동일한 수위의 해수면 상에 부유하고, 제2 부력부(33)와 제3 부력부(43)가 서로 동일한 수위의 해수면 상에 부유할 수 있다.

파도의 파동에 따라 제1 부력부(23)와 제4 부력부(53)는 상대적으로 저 수위 해수면에 부유하고, 제2 부력부(33)와 제3 부력부(43)는 상대적으로 고 수위 해수면에 부유할 수 있다. 제1 부력부(23)와 제4 부력부(53)가 각각 저 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤(22)과 제4 피스톤(52)은 각각 하방으로 이동하며, 이로 인해, 공급관(15)을 통해 제1 실린더(21) 내부로 해수가 유입된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(32)과 제3 피스톤(42)은 각각 상방으로 이동하므로, 제3 실린더(41)에 수용되었던 해수는 제3 이송관(44)을 통해 제4 실린더(51)로 이송되고, 제2 실린더(31)에 수용되었던 해수는 제2 이송관(34)을 통해 제3 실린더(41)로 이송된다. 이 때, 제2 피스톤(32)과 제3 피스톤(42) 모두 상방으로 이동한 상태이므로, 제2 실린더(31)에 수용되었던 해수는 제3 피스톤헤드(421)의 하부 측 제3 실린더(41) 공간으로 유입된다.

이어서, 도 10을 참조하여 설명하면, 파도의 파동에 의해 고 수위 해수면과 저 수위 해수면의 위치가 반전된다.

고 수위 해수면과 저 수위 해수면의 위치가 반전됨에 따라, 저 수위 해수면에 부유하던 제1 부력부(23)와 제4 부력부(53)는 고 수위 해수면에 부유하게 되고, 고 수위 해수면에 부유하던 제2 부력부(33)와 제3 부력부(43)는 저 수위 해수면에 부유하게 된다.

제1 부력부(23)와 제4 부력부(53)가 고 수위 해수면에 부유함에 따라 제1 피스톤(22)과 제4 피스톤(52)은 각각 상방으로 이동하며, 이로 인해, 제1 실린더(21)에 수용되었던 해수는 제1 이송관(24)을 통해 제2 실린더(31)로 이송되고, 제4 실린더(51)에 수용되었던 해수는 제4 이송관(54)을 통해 사용처나 저장탱크로 이송된다. 이 때, 공급관(15)을 통해 제1 피스톤헤드(221)의 하부 측 제1 실린더(21) 공간으로 해수가 유입될 수 있으며, 이와 동시에, 제2 피스톤(32)이 하방으로 이동하므로, 제1 이송관(24)을 통해 제2 실린더(31)로 해수가 유입될 수 있다. 제3 피스톤(42)은 제2 피스톤(32)과 같이 하방으로 이동한 상태이므로, 제3 실린더(41)는 제2 실린더(31)로부터 해수를 유입받을 수 없다. 따라서, 제3 피스톤헤드(421)에 형성된 제2 체크밸브(18b)를 개방하여 제3 피스톤헤드(421)의 하부 측 제3 실린더(41) 공간에 수용되었던 해수를 제3 피스톤헤드(421)의 상부 측 제3 실린더(41) 공간으로 이동시킨다.

해양구조물(S)이 계류 중인 해역의 평균 파고 및 파장을 벗어난 파도일 경우, 각각의 피스톤헤드(121)에 형성된 제2 체크밸브(18b)를 선택적으로 개방함으로써, 해수를 순차적으로 펌핑할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 파고차 펌프 10: 펌프유닛
11: 실린더 11a: 유입구
11b: 유출구 12: 피스톤
121: 피스톤헤드 122: 피스톤로드
13: 부력부 14: 이송관
15: 공급관 16: 가이드로드
17: 고정고리 18a: 제1 체크밸브
18b: 제2 체크밸브 20: 제1 펌프유닛
21: 제1 실린더 22: 제1 피스톤
23: 제1 부력부 24: 제1 이송관
30: 제2 펌프유닛 31: 제2 실린더
32: 제2 피스톤 33: 제2 부력부
34: 제2 이송관 40: 제3 펌프유닛
41: 제3 실린더 42: 제3 피스톤
43: 제3 부력부 44: 제3 이송관
50: 제4 펌프유닛 51: 제4 실린더
52: 제4 피스톤 53: 제4 부력부
54: 제4 이송관 S: 해양구조물
T: 터렛

Claims (7)

1. 복수 개의 펌프유닛이 직렬로 결합되어 구성되는 파고차 펌프에 있어서,
   상기 펌프유닛은 각각,
   상부에 유출구가 형성되고 상기 유출구보다 하부에 유입구가 형성된 실린더;
   상기 실린더 내부에서 슬라이딩 이동하는 피스톤;
   상기 피스톤에 연결되며, 해수면에 부유하여 상기 해수면의 높이 변동에 따라 상기 피스톤을 이동시키는 부력부; 및
   상기 실린더의 상기 유출구와 인접하는 펌프유닛의 유입구를 연결하는 이송관을 포함하고,
   상기 복수 개의 펌프유닛은 서로 높이 차를 갖도록 층계 구조로 배치되어 순차적으로 해수를 펌핑하는 파고차 펌프.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 피스톤은,
   상기 실린더 내부에서 슬라이딩 이동하는 피스톤헤드; 및
   일단부가 상기 피스톤헤드에 결합되고 타단부가 상기 실린더를 관통하여 상기 실린더의 외측으로 돌출되는 피스톤로드를 포함하고,
   상기 부력부는, 상기 실린더의 외측으로 돌출된 상기 피스톤로드의 일 측에 결합되는 파고차 펌프.
4. 제3 항에 있어서, 상기 복수 개의 파고차 펌프는 상기 피스톤헤드가 가장 하부로 정렬되는 초기 상태에서 상기 부력부가 동일 높이로 정렬되는 파고차 펌프.
5. 제1 항에 있어서, 상기 이송관은 내측에 상기 인접한 파고차 펌프의 유입구를 향해 일 방향으로 개방되는 제1 체크밸브를 포함하는 파고차 펌프.
6. 제3 항에 있어서, 상기 피스톤헤드의 하부와 상부를 연통하며 상기 피스톤헤드의 상부를 향해 일 방향으로 개방되는 제2 체크밸브를 더 포함하는 파고차 펌프.
7. 제3 항에 있어서, 상기 실린더의 외측 하부에 수직으로 결합되는 가이드로드와,
   상기 실린더의 외측으로 돌출된 상기 피스톤로드에 결합되며 상기 가이드로드에 결속되어 상기 가이드로드를 따라 이동하는 고정고리를 더 포함하는 파고차 펌프.

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