KR101763638B1 - 펌프타워 - Google Patents

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박동희
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허원석
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

펌프타워가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워는 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키거나, 비상시에 액화 화물을 배출시키는 융합파이프; 및 와이어로 연결된 구동장치에 의해 융합파이프 내측으로 하강하여, 융합파이프 하단을 덮는 커버를 자중에 의해 개방시키는 개폐장치;를 포함한다.

Description

펌프타워{PUMP TOWER}
본 발명은 펌프타워에 관한 것이다.
극저온의 액화 화물(예컨대, 액화천연가스)을 수송하는 선박은 액화 화물 저장을 위한 화물창 및 액화 화물 하역(荷役)을 위한 펌프타워를 구비한다. 예컨대, 액화천연가스(LNG)의 경우, 대략 -163℃의 극저온 상태로 액화되어 화물창에 저장된다.
도 1은 종래의 펌프타워를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 펌프타워(10)는 통상적으로 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프(Filling Pipe)(P1), 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 2개의 방출파이프(Discharge Pipe)(P2), 비상시에 사용되는 응급파이프(Emergency Pipe)(P3) 및 이들 파이프(P1~P3)를 서로 연결시키는 연결부재(11)를 포함한다.
이러한 펌프타워(10)는 화물창의 선미 쪽 격벽(Bulkhead)에 가깝게 설치되고, 화물창 상부의 선미 쪽에 설치된 리퀴드돔(Liquid Dome)에 고정된 상태에서 화물창 바닥에 마련된 베이스서포트(Base Support)에 의해 지지된다. 또, 펌프타워(10)는 하부에 베이스서포트와 결합되는 베이스플레이트를 마련한다. 펌프타워(10)의 충전파이프(P1), 방출파이프(P2), 응급파이프(P3)는 베이스플레이트에 고정되고, 베이스플레이트는 베이스서포트에 결합된다.
한편, 펌프타워(10)의 하부에는 화물창 내 액화 화물을 펌핑(Pumping)하여 배출시키기 위한 펌프(12) 및 방출파이프(P2)에서 분기되어 펌프(12)와 방출파이프(P2)를 연결하는 분기라인(P4)이 구비되어 있다. 분기라인(P4)과 펌프(12)는 2개의 방출파이프(P2)에 각각 마련될 수 있으며, 분기라인(P4)은 밸브(14)에 의해 개폐된다.
이때, 방출파이프(P2)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 정상적으로 수행되지 못하는 비상 상황의 경우, 응급파이프(P3)가 사용된다. 응급파이프(P3)의 하단에 마련된 커버(미도시)는 평상시에는 폐쇄된 상태이나, 비상 상황 발생시에는 응급파이프(P3) 내측으로 내려진 펌프의 자중에 의해 개방된 상태가 된다. 관련된 기술로서, 한국공개특허 제10-2010-0103266호(2010.09.27. 공개)를 참조하기 바란다.
그러나, 이러한 비상 상황이 발생하는 경우는 매우 드물기 때문에, 응급파이프(P3)의 사용빈도는 매우 낮다.
또, 펌프타워(10) 제작 시 응급파이프(P3)를 비롯하여 2개의 방출파이프(P2), 충전파이프(P1)를 포함한 도합 4개의 파이프가 필요하므로, 그만큼 펌프타워(10) 제작에 따른 비용, 하중 및 설치 작업량이 늘어나게 된다.
또, 선박의 운항 시, 저장탱크에 저장된 액화 화물의 슬로싱 하중에 노출되는 펌프타워(10)의 면적도 많아진다.
한국공개특허 제10-2010-0103266호(2010.09.27. 공개)
본 발명의 실시 예는 펌프타워 하중 및 제작 상의 비용을 감소시키고, 사용상의 효율성 및 구조적 안정성을 향상시키는 펌프타워를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키거나, 비상시에 상기 액화 화물을 배출시키는 융합파이프; 및 와이어로 연결된 구동장치에 의해 상기 융합파이프 내측으로 하강하여, 상기 융합파이프 하단을 덮는 커버를 자중에 의해 개방시키는 개폐장치;를 포함하는 펌프타워가 제공될 수 있다.
상기 개폐장치는 상기 융합파이프 내측으로 유입된 상기 액화 화물이 통과하도록 복수의 개방홀이 형성된 바디부와, 상기 바디부 중심부위에 결합되고, 상기 구동장치에 의해 하강 시 자중에 의해 상기 커버를 밀어내는 개방축을 포함할 수 있다.
상기 바디부는 상기 융합파이프 형상에 대응되는 원형의 바퀴 형상으로 마련되되, 상기 개방축에 일정거리 이격되게 복수 개 배치될 수 있다.
상기 개폐장치는 개방된 형태의 중공부와, 상기 중공부에 비해 작은 직경을 갖도록 상기 중공부로부터 하측으로 연장 형성되며, 상기 구동장치에 의해 하강 시 자중에 의해 상기 커버를 밀어내는 돌출부를 포함하고, 상기 융합파이프 내측으로 유입된 상기 액화 화물은 상기 중공부와 상기 돌출부 내측을 통과하여 상기 화물창에 저장될 수 있다.
상기 융합파이프는 하부에 상기 개폐장치 수납을 위한 수납 공간을 형성하되, 상기 수납 공간은 상기 개폐장치보다 높이가 크게 마련되어 상기 수납 공간 내에서 하강 또는 상승하는 상기 개폐장치에 의해 상기 커버가 개방되거나 닫히도록 할 수 있다.
상기 융합파이프 내측으로 하강되는 펌프가 상기 중공부 내측으로 진입하여 상기 화물창에 잔류하는 액화 화물을 흡입할 수 있도록 상기 중공부의 내경은 상기 펌프의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 융합파이프는 상기 액화 화물을 유입시키기 위한 유입배관 및 상기 유입배관 개폐를 위한 제1제어밸브와, 상기 액화 화물을 배출시키기 위한 배출배관 및 상기 배출배관 개폐를 위한 제2제어밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워는 펌프타워 하중 및 제작 상의 비용을 감소시키고, 사용상의 효율성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 펌프타워를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워의 융합파이프 하단이 커버에 의해 폐쇄된 상태에서, 융합파이프 내측으로 개폐장치가 설치된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 개폐장치를 하강시켜 개폐장치 자중에 의해 융합파이프의 커버가 개방된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 개폐장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐장치에 의해 융합파이프의 커버가 개방된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 개폐장치를 들어올려 융합파이프 하단이 커버에 의해 폐쇄된 상태에서, 융합파이프 내측으로 펌프가 설치된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 펌프를 내려 펌프 자중에 의해 융합파이프의 커버가 개방된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 개폐장치의 사시도이다.
도 10은 도 6 내지 도 8에 도시된 개폐장치의 절개도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워(100)는 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 2개의 방출파이프(101)와, 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키거나, 방출파이프(101)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 정상적으로 수행되지 않는 비상시에 액화 화물을 배출시키는 융합파이프(110)와, 액화 화물을 융합파이프(110)를 통해 화물창 내부로 유입시키기 위해, 와이어(W1)로 연결된 구동장치(102)에 의해 융합파이프(110) 내측에서 하강하여, 융합파이프(110) 하단을 폐쇄하는 커버(40)를 자중에 의해 개방시키는 개폐장치(120)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워(100)의 융합파이프(110)는 종래의 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키는 충전파이프와 비상시에 사용되는 응급파이프의 기능을 모두 수행할 수 있다.
따라서, 종래의 충전파이프를 생략하고, 방출파이프(101)와 융합파이프(110)를 삼각 형상으로 배치시키고, 각 파이프(101,110)를 연결부재(11)로 서로 연결시킬 수 있다. 이를 통해 펌프타워 하중 및 제작 상의 비용을 감소시키고, 융합파이프(110)의 사용상의 효율성 및 펌프타워(100)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
이러한 펌프타워(100)는 각종 액화가스 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 선박의 화물창에 적용될 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 융합파이프(110) 하단은 커버(40)에 의해 폐쇄되어 있다. 커버(40)는 결합장치(50)와 결합되어 있고, 결합장치(50)는 스프링(52)과 결합핀(54)을 포함한다. 구동장치(102)에 의해 와이어(W1)가 풀려 개폐장치(120)가 하강할 경우, 커버(40)는 개폐장치(120)의 자중에 의해 개방된다. 또, 커버(40)는 개폐장치(120)가 와이어(W1)가 감겨져 들어올려지면 스프링(52)의 복원력에 의해 폐쇄된다.
여기서, 도 3은 펌프타워(100)의 융합파이프(110) 내측으로 개폐장치(120)가 설치된 모습을 나타내고, 도 4는 개폐장치(120)를 하강시켜 개폐장치(120) 자중에 의해 융합파이프(110)의 커버(40)가 개방된 모습을 나타낸 것이다. 이러한 커버(40)는 도시된 형태뿐 아니라 종래의 공지된 다양한 풋 밸브(foot valve) 형태를 포함할 수 있다. 상술한 구동장치(102)는 윈치 등을 포함할 수 있으며, 돔 커버(20)에 배치될 수 있다.
융합파이프(110)는 일측에 액화 화물을 유입시키기 위한 유입배관(130)과, 유입배관(130) 개폐를 위한 제1제어밸브(132)를 마련한다. 또, 타측에 액화 화물을 배출시키기 위한 배출배관(140)과, 배출배관(140) 개폐를 위한 제2제어밸브(142)를 마련할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 개폐장치(120)의 자중에 의해 커버(40)가 개방되면, 제1제어밸브(132)에 의해 유입배관(130)이 개방된다. 유입배관(130)을 통해 화물창 내부로 유입된 액체 화물은 멤브레인(12, 도 3 참조)과 직접 접촉이 이루어진다. 액체 화물 유입이 완료된 이후, 개폐장치(120)를 들어올려 커버(40)를 복원시켜 융합파이프(110) 하단을 폐쇄시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 액체 화물 유입을 위해, 개폐장치(120)는 융합파이프(110) 내측으로 유입된 액화 화물이 통과하도록 복수의 개방홀(H1)이 형성된 바디부(121)와, 바디부(121) 중심부위에 결합되고, 구동장치(102)에 의해 하강 시 자중에 의해 커버(40)를 밀어내는 개방축(122)을 포함한다.
여기서, 바디부(121)는 융합파이프(110) 형상에 대응되는 원형의 바퀴 형상으로 마련되되, 개방축(122)에 일정거리 이격되게 복수 개 배치될 수 있다.
방출파이프(101)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 정상적으로 수행되지 않는 비상시에는 개폐장치(120)를 융합파이프(110) 내측에서 빼내어 분리시키고, 구동장치(102)에 의해 융합파이프(110) 내측으로 펌프(30)를 하강시키게 된다.
이 경우, 융합파이프(110) 내측으로 펌프(30)를 하강시켜 커버(40)를 자중에 의해 개방시키고, 펌프(30)를 이용하여 화물창에 존재하는 액화 화물을 외부로 배출시키게 된다. 도시하지는 않았으나, 펌프(30) 구동을 위한 전력 케이블 등이 융합파이프(110) 내측으로 설치될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 통해 상술한 개폐장치(120)와 형태를 달리하는 중공의 원통형으로 마련된 개폐장치(120)에 대해서 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐장치(120)는 융합파이프(110) 내측에 수납된 사용될 수 있다. 여기서, 도 6은 개폐장치(120)에 의해 융합파이프(110)의 커버(40)가 개방된 모습을 나타낸 것이다. 도 7은 도 6의 개폐장치(120)를 들어올려 융합파이프(110) 하단이 커버(40)에 의해 폐쇄된 상태에서 융합파이프(110) 내측으로 펌프(30)가 설치된 모습을 나타낸 것이다. 도 8은 도 7에 도시된 펌프(30)를 내려 펌프(30) 자중에 의해 융합파이프(110) 하단의 커버(40)가 개방된 모습을 나타낸 것이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐장치(120)는 구동장치(102)의 와이어(W1)와 연결되는 걸림홀(H2)이 상단에 형성된 중공부(125)와, 중공부(125)에 비해 작은 직경을 갖도록 중공부(125)로부터 하측으로 개방된 형태로 연장 형성되며, 구동장치(102)에 의해 하강 시 자중에 의해 커버(40)를 밀어내는 돌출부(126)를 포함한다. 융합파이프(110)를 통해 유입된 액화 화물은 중공부(125)와 돌출부(126) 내측을 통과하여 화물창에 저장된다.
그리고, 융합파이프(110) 내측으로 하강되는 펌프(30)가 중공부(125) 내측으로 진입하여 화물창에 잔류하는 액화 화물을 흡입할 수 있도록 중공부(125)의 내경은 펌프(30)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 융합파이프(110)는 하부에 개폐장치(120) 수납을 위한 개폐장치(120)와 대응되는 형상의 수납 공간(S)을 형성한다.
이때, 도 6에 도시한 바와 같이 수납 공간(S)의 높이(A1)는 개폐장치(120)의 중공부(125) 높이(A2)보다 크게 마련되어 수납 공간(S) 내에서 하강 또는 상승하는 개폐장치(120)에 의해 커버(40)가 개방되거나 닫히도록 할 수 있다. 개폐장치(120)의 중공부(125)가 융합파이프(110)의 수납 공간(S)에 안착된 상태(하강된 상태)에서, 커버(40)는 개폐장치(120)의 돌출부(126)에 의해 밀려나 개방된 상태가 된다. 액화 화물은 유입배관(130, 도 3 참조)을 통해 융합파이프(110) 내부로 유입되어 화물창으로 흘러갈 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 수납 공간(S)에서 개폐장치(120)가 들어올려진 경우, 커버(40)는 복원되어 융합파이프(110) 하단을 폐쇄시킨다. 이때 방출파이프(101)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 정상적으로 수행되지 않는 비상시, 융합파이프(110)가 커버(40)에 의해 폐쇄된 상태에서 융합파이프(110) 내측에 이너팅(inerting) 작업이 수행될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 융합파이프(110) 내측에 펌프(30)를 설치하고, 도 9에 도시한 바와 같이 펌프(30)를 하강시켜 커버(40)를 펌프(30) 자중에 의해 개방시킬 수 있다. 이후, 융합파이프(110) 내측으로 하강되는 펌프(30)는 중공부(125) 내측으로 진입하여 화물창에 잔류하는 액화 화물을 흡입한다. 즉, 펌프(30)는 펌핑(Pumping) 동작을 수행하며, 액화 화물을 배출배관(140, 도 3 참조)을 통해 배출시킬 수 있다.
이때, 개폐장치(120)는 구동장치(102)와 와이어(W1)로 연결되어 있고, 펌프(30)는 다른 구동장치(미도시)와 다른 와이어(W2)로 연결될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 펌프(30) 작동을 위한 전원케이블이 펌프(30)와 연결될 수 있다.
융합파이프(110)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 완료된 이후, 개폐장치(120)는 다시 하강되어 수납 공간(S)에 안착될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 9에서 상술한 내용을 기초로 펌프타워(100)를 이용한 액화 화물 로딩 및 언로딩 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 융합파이프(110) 내측에서 개폐장치(120)를 하강시켜 융합파이프(110) 하단의 커버(40)를 자중에 의해 개방시킨다. 이때, 도 6에서와 같이 개폐장치(120)가 수납 공간(S)에 안착된 상태(하강된 상태)인 경우에는 해당 커버(40)가 개방된 상태에 있게 된다.
다음으로, 융합파이프(110) 내측으로 액화 화물을 유입시켜 화물창에 저장한다. 이때, 유입배관(130)은 개방된 상태가 된다.
액화 화물을 화물창에 저장하는 과정이 완료된 이후, 개폐장치(120)를 들어올려 커버(40)를 복원시켜 융합파이프(110) 하단을 폐쇄시킨다.
다음으로, 방출파이프(101)를 통한 액화 화물의 배출 작업이 정상적으로 수행되지 않는 비상시, 융합파이프(110) 내측으로 불활성가스를 유입시켜 이너팅(inerting) 작업을 수행한다.
이때, 이너팅 작업 수행 전 또는 후에, 도 3 및 도 4에 도시된 개폐장치(120)를 구동장치(102)에 의해 융합파이프(110) 내측에서 빼내어 분리시킬 수 있다. 그리고, 펌프(30)를 와이어(W1)와 결합시켜 구동장치(102)에 의해 융합파이프(110) 내측으로 하강시켜 자중에 의해 커버(40)를 개방시킬 수 있다.
반면, 도 6 내지 도 8에 도시된 개폐장치(120)는 이너팅 작업 수행을 위해 수납공간(S) 내에서 들려진 상태로 유지되며, 융합파이프(110) 내측으로 하강되는 펌프(30)는 해당 개폐장치(120) 내측으로 삽입되고, 폐쇄 상태에 있는 커버(40)를 자중에 의해 개방시킨다.
다음으로, 펌프(30)를 이용하여 화물창에 존재하는 액화 화물을 외부로 배출시킨다. 이때, 배출배관(140)은 개방된 상태가 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
40: 커버 100: 펌프타워
101: 방출파이프 110: 융합파이프
120: 개폐장치 121: 바디부
122: 개방축 125: 중공부
126: 돌출부 132: 제1제어밸브
130: 유입배관 140: 배출배관
142: 제2제어밸브 H1: 개방홀
S: 수납공간

Claims (7)

  1. 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프;
    상기 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키거나, 비상시에 상기 액화 화물을 배출시키는 융합파이프; 및
    와이어로 연결된 구동장치에 의해 상기 융합파이프 내측으로 하강하여, 상기 융합파이프 하단을 덮는 커버를 자중에 의해 개방시키는 개폐장치;를 포함하되,
    상기 개폐장치는 상기 융합파이프 내측으로 유입된 상기 액화 화물이 통과하도록 복수의 개방홀이 형성된 바디부와,
    상기 바디부 중심부위에 결합되고, 상기 구동장치에 의해 하강 시 자중에 의해 상기 커버를 밀어내는 개방축을 포함하는 펌프타워.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바디부는 상기 융합파이프 형상에 대응되는 원형의 바퀴 형상으로 마련되되, 상기 개방축에 일정거리 이격되게 복수 개 배치된 펌프타워.
  4. 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프;
    상기 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키거나, 비상시에 상기 액화 화물을 배출시키는 융합파이프; 및
    와이어로 연결된 구동장치에 의해 상기 융합파이프 내측으로 하강하여, 상기 융합파이프 하단을 덮는 커버를 자중에 의해 개방시키는 개폐장치;를 포함하되,
    상기 개폐장치는 개방된 형태의 중공부와,
    상기 중공부에 비해 작은 직경을 갖도록 상기 중공부로부터 하측으로 연장 형성되며, 상기 구동장치에 의해 하강 시 자중에 의해 상기 커버를 밀어내는 돌출부를 포함하고,
    상기 융합파이프 내측으로 유입된 상기 액화 화물은 상기 중공부와 상기 돌출부 내측을 통과하여 상기 화물창에 저장되는 펌프타워.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 융합파이프는 하부에 상기 개폐장치 수납을 위한 수납 공간을 형성하되,
    상기 수납 공간은 상기 개폐장치보다 높이가 크게 마련되어 상기 수납 공간 내에서 하강 또는 상승하는 상기 개폐장치에 의해 상기 커버가 개방되거나 닫히도록 하는 펌프타워.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 융합파이프 내측으로 하강되는 펌프가 상기 중공부 내측으로 진입하여 상기 화물창에 잔류하는 액화 화물을 흡입할 수 있도록 상기 중공부의 내경은 상기 펌프의 외경보다 크게 형성된 펌프타워.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 융합파이프는 상기 액화 화물을 유입시키기 위한 유입배관 및 상기 유입배관 개폐를 위한 제1제어밸브와,
    상기 액화 화물을 배출시키기 위한 배출배관 및 상기 배출배관 개폐를 위한 제2제어밸브를 포함하는 펌프타워.
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