KR20180049991A

KR20180049991A - Ｌｎｇ 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법

Info

Publication number: KR20180049991A
Application number: KR1020160146581A
Authority: KR
Inventors: 정재민; 박성인; 권승민; 지혜련; 황윤식
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-14
Also published as: KR102595974B1

Abstract

본 발명은 기존의 충전 파이프를 없애고, 비상 칼럼을 충전 파이프의 용도로 사용하되, 지지 유닛이 비상 칼럼 하단부에서 충격 하중 및 온도의 급격한 변화에 대응토록 하며, 비상 칼럼 내부에서 풋 밸브 어셈블리가 승강 가능하게 배치되고, 비상 칼럼을 비상용 또는 충전용으로 절환하여 사용할 수 있도록 스위칭 유닛이 구비되도록 함으로써, 사용 빈도가 낮은 부품을 용도 절환하여 사용할 수 있음은 물론, 장치 전체의 부피를 줄여 공간 활용의 효율성을 높이도록 한 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법에 관한 것이다.

Description

ＬＮＧ 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법{PUMP TOWER OF LNG STORAGE TANK AND OPERATING METHOD OF THIS AT EMERGENCY TIME}

본 발명은 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용 빈도가 낮은 부품을 용도 절환하여 사용할 수 있음은 물론, 장치 전체의 부피를 줄여 공간 활용의 효율성을 높이도록 한 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법에 관한 것이다.

일반적인 펌프타워는 2 개의 배출 파이프(discharge pipe), 1 개의 충전 파이프(filling pipe)와 함께, 전술한 배출 파이프가 정상 작동되지 않는 비상 상황일 때 사용할 수 있는 비상 칼럼(emergency column)으로 구성된다.

공개특허 제10-2015-0069084호의 " ＬＮＧ 저장탱크의 펌프 타워 구조체"(이하 '선행기술')와 같은 일반적인 펌프타워는 액화천연가스 저장 탱크내에 수용된 LNG와 같은 액체화물을 양하역하기 위하여 LNG 저장 탱크 내부에 설치된 구조물이다.

즉, 일반적인 펌프타워의 구조체는 2 개의 배출 파이프와 1 개의 응급 칼럼으로 삼발이 (tripod) 형태를 이루며 충전 파이프는 비상 칼럼에 붙어 있는 배치 구조라 할 수 있다.

그러나, 선행기술을 포함한 일반적인 펌프타워는 사용 빈도가 매우 적은 비상 칼럼에 비하여, LNG 충전용의 충전 파이프가 비상 칼럼의 외측에 별도로 배치된 구조로 되어 있으므로, LNG 저장 탱크 내부 공간의 활용도 측면에서 비효율적인 문제가 있었던 것이다.

공개특허 제10-2015-0069084호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 사용 빈도가 낮은 부품을 용도 절환하여 사용할 수 있도록 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 장치 전체의 부피를 줄여 공간 활용의 효율성을 높이도록 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 부품에 다른 용도로 사용하기 위한 구성을 추가함에도 높은 내구성과 장치 전체의 신뢰도를 유지할 수 있도록 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되어 제1 직경의 내경을 가진 한 쌍의 배출 파이프(discharge pipe)로부터 동일 거리만큼 이격 배치되고, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경의 내경을 가지며, 상기 LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 비상 칼럼(emergency column); 외부로부터 상기 LNG 저장 탱크를 통해 LNG를 충전하는 유로로 상기 비상 칼럼을 이용할 때, 상기 LNG 충전시 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면을 향하여 가해지는 급격한 하중 및 온도 변화로부터 상기 LNG 저장 탱크의 멤브레인을 보호하기 위하여, 상기 비상 칼럼의 하단부에 구비되어 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면과 연결되는 지지 유닛; 평상시에는 상기 비상 칼럼의 상부측에 내장되고, 비상시 상기 비상 칼럼의 하단부로 하강하여 상기 LNG를 상기 LNG 저장 탱크로부터 외부로 배출시키도록 상기 비상 칼럼 하단부와 상기 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 선택적으로 허용 또는 차단하는 풋 밸브 어셈블리; 및 상기 풋 밸브 어셈블리를 승강시켜 상기 비상 칼럼을 상기 LNG의 충전용 또는 상기 LNG의 비상 펌핑용으로 절환시키는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 비상 칼럼은, 상기 비상 칼럼의 상단부 외주면에 구비되어 질소 가스가 주입되는 N2 포트와, 상기 비상 칼럼의 상부측 외주면에 구비되어 상기 N2 포트의 하부측에 배치되고, 외부로부터 상기 LNG 저장 탱크측으로 상기 LNG를 충전하기 위하여 연결되는 충전 배관과, 상기 비상 칼럼의 상부측 외주면에 구비되어 상기 N2 포트의 하부측에 배치됨과 동시에 상기 충전 배관과 일직선상에 배치되고, 상기 LNG 저장 탱크로부터 상기 외부측으로 상기 LNG를 비상 배출시키기 위하여 연결되는 비상 배출 배관을 더 포함하며, 상기 풋 밸브 어셈블리는 평상시 상기 N2 포트와 상기 충전 배관 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지지 유닛은, 상기 비상 칼럼의 하단부 가장자리를 따라 복수로 이격하여 배치되는 지지봉과, 복수의 상기 지지봉 각각의 하단부와 연결되며, 개방된 상기 비상 칼럼의 하면과 마주보면서 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면과 접촉 배치되는 받침편을 포함하며, 상기 풋 밸브 어셈블리는 비상시 상기 받침편의 상면까지 하강하여 상기 LNG 저장 탱크와 상기 비상 칼럼의 하단부를 상호 연통시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 풋 밸브 어셈블리는, 비상시 하강하여 상기 지지 유닛의 받침편 상면에 접촉 가능하고, 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가진 정지편과, 상기 정지편 상에 방사상으로 배치되어 상기 비상 칼럼의 내주면과 평행한 가이드 로드와, 상기 가이드 로드를 따라 승강 왕복 가능하게 장착되며, 상하 양단 관통의 밸브체와, 상기 가이드 로드의 상단부에 구비되어 상기 밸브체의 과도한 상승으로 인한 이탈을 규제하는 마감편과, 상기 가이드 로드마다 각각 장착되어 상기 마감편과 상기 밸브체 사이에 배치되고, 상기 밸브체의 승강 왕복에 따른 탄성 변형을 허용하는 바이어싱 수단을 포함하며, 상기 스위칭 유닛은 상기 밸브체의 상부측에 탈착 결합되어 상기 풋 밸브 어셈블리를 승강 왕복시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 풋 밸브 어셈블리는, 상기 정지편의 저면에 장착되고, 상기 정지편보다 큰 외경을 가지며 상기 비상 칼럼의 내주면과의 기밀을 유지하는 제1 실링 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 밸브체는, 상하 양단 관통의 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가진 승강부와, 상기 승강부의 하단부 가장자리를 따라 반경 방향 내측으로 연장되며 상기 정지편과 상호 대향 또는 접촉하며, 상기 가이드 로드가 관통하는 림(rim) 형상의 시트 플랜지와, 상기 승강부의 상단부에 결합되는 저면을 형성하며, 상기 승강부의 외경보다 크고 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가지고, 마감편의 상면과 상호 접촉 또는 대면하는 림 형상의 커버 플랜지를 포함하며,

상기 바이어싱 수단의 하단부는 상기 시트 플랜지의 상면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 비상 칼럼의 하단부 가장자리로부터 내측으로 연장되며, 하강된 상기 밸브체의 커버 플랜지가 걸림 고정되는 안착위치 결정 플랜지와, 상기 비상 칼럼의 내주면 하부측에 장착되어 탄성 변형을 허용하며 상기 커버 플랜지의 상면 가장자리가 걸림 고정되게 하는 복수의 임시 고정 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 밸브체는, 상기 커버 플랜지의 외주면에 장착되어 상기 비상 칼럼의 내주면 사이의 기밀을 유지하는 제2 실링 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 비상 칼럼의 내주면 상부측에 돌출 형성되어 탄성 변형을 허용하며, 평상시 상기 커버 플랜지가 걸림 고정되거나 상기 승강부의 외주면이 접촉 고정되게 하는 복수의 임시 고정 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스위칭 유닛은, 평상시 상기 비상 칼럼의 상단부에 탈착 결합되어 상기 비상 칼럼의 상면을 덮는 해치 커버와, 상기 해치 커버를 관통하여 결합되며, 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면과 탈착 결합되는 연결구를 구비하고, 상기 풋 밸브 어셈블리를 상기 비상 칼럼의 하단부측으로 하강시키는 밸브 이동부와, 비상시 상기 해치 커버 대신 상기 비상 칼럼의 상단부에 배치되는 교체 플레이트와, 상기 교체 플레이트를 관통하여 권취 또는 권취 해제되는 승강 와이어의 하단부에 연결되어 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면측까지 하강된 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면까지 하강되는 비상 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 이동부는, 상기 해치 커버의 중심부를 관통하여 정, 역회전 가능하게 나사 결합되어 상기 연결구를 승강시키는 이동 스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 비상 칼럼(emergency column)의 상부측에 내장된 풋 밸브 어셈블리를 상기 LNG 저장 탱크 바닥면까지 하강시키는 제1 단계; 상기 비상 칼럼의 내부 공간으로 질소 가스를 주입하여 상기 비상 칼럼 내부에 잔존하는 LNG를 전량 상기 LNG 저장 탱크로 배출시키는 제2 단계; 상기 질소 가스의 주입을 중지하여 상기 풋 밸브 어셈블리의 바이어싱 수단에 의한 탄성반발력과 상기 LNG 저장 탱크 내부의 수두로 인한 압력에 의하여 상기 풋 밸브 어셈블리가 상기 LNG 저장 탱크와 상기 비상 칼럼의 연통을 차단하면, 상기 비상 칼럼의 상단부로부터 비상 펌프를 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면까지 하강시키는 제3 단계; 상기 비상 펌프의 전력 연결 및 상기 풋 밸브 어셈블리의 정확한 안착 위치가 결정되면, 다시 질소 가스를 주입하여 상기 비상 칼럼 내부의 잔류 LNG를 제거한 다음, 상기 비상 펌프를 가동시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워의 비상시 운용 방법을 제공할 수 도 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 기존의 충전 파이프를 없애고, 비상 칼럼을 충전 파이프의 용도로 사용하되, 지지 유닛이 비상 칼럼 하단부에서 충격 하중 및 온도의 급격한 변화에 대응토록 하며, 비상 칼럼 내부에서 풋 밸브 어셈블리가 승강 가능하게 배치되고, 비상 칼럼을 비상용 또는 충전용으로 절환하여 사용할 수 있도록 스위칭 유닛이 구비되도록 함으로써, 한 쌍의 배출 파이프 및 기존의 충전 파이프에 비하여 사용 빈도가 낮은 비상 칼럼을 충전 파이프의 용도로 절환하여 사용할 수 있도록 함으로써 장치 운용의 효율성을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 기존의 충전 파이프를 없애고 비상 칼럼으로써 비상 배출 및 충전용으로 겸용케 함으로써, 장치 전체의 부피를 줄여 기존의 충전 파이프가 차지한 만큼의 공간을 추가적인 화물 적재 공간으로 확보할 수 있게 되는 등, 공간 활용의 효율성 또한 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 비상 칼럼에 충전 파이프의 용도로 사용하기 위하여 스위칭 유닛에 의한 각종 구성을 추가함에도 높은 내구성과 장치 전체의 신뢰도를 유지할 수 있으므로, 수요자에게 신뢰도 높은 제품의 인도가 가능하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워의 전체적인 구성을 나타낸 개념도로, 도 1(a)는 평면 개념도를, 도 1(b)는 도 1(a)의 A 시점에서 바라본 것을 나타낸 단면 개념도를 각각 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 중 주요부인 풋 밸브 어셈블리의 전체적인 구조를 나타낸 것으로, 비상 칼럼 하단부와 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 차단하는 유로 폐쇄 상태를 도시한 단면 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 중 주요부인 풋 밸브 어셈블리의 전체적인 구조를 나타낸 것으로, 비상 칼럼 하단부와 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 허용하는 유로 개방 상태를 도시한 단면 개념도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 의 비상시 운용 방법을 순차적으로 도시한 단면 개념도들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워의 전체적인 구성을 나타낸 개념도로, 도 1(a)는 평면 개념도를, 도 1(b)는 도 1(a)의 A 시점에서 바라본 것을 나타낸 단면 개념도를 각각 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 중 주요부인 풋 밸브 어셈블리의 전체적인 구조를 나타낸 것으로, 비상 칼럼 하단부와 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 차단하는 유로 폐쇄 상태를 도시한 단면 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 중 주요부인 풋 밸브 어셈블리의 전체적인 구조를 나타낸 것으로, 비상 칼럼 하단부와 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 허용하는 유로 개방 상태를 도시한 단면 개념도이다.

도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 의 비상시 운용 방법을 순차적으로 도시한 단면 개념도들이다.

참고로, 도4 내지 도 6, 도 9 및 도 10에서 비상 칼럼(10)의 내부에서 '▨'해칭 표시된 것은 N2 기체이며, '▧'해칭 표시된 것은 LNG이다.

본 발명은 도시된 바와 같이, 비상 칼럼(10, emergency column)을 충전 파이프(filling pipe)의 용도로 사용하되, 지지 유닛(30)이 비상 칼럼(10) 하단부에서 충격 하중 및 온도의 급격한 변화에 대응토록 하며, 비상 칼럼(10) 내부에서 풋 밸브 어셈블리(40)가 승강 가능하게 배치되고, 비상 칼럼(10)을 비상용 또는 충전용으로 절환하여 사용할 수 있도록 스위칭 유닛(50)이 구비되도록 한 구조임을 파악할 수 있다.

비상 칼럼(10)은 LNG 저장 탱크(이하 미도시)의 내부에 일정 높이로 설치되어 제1 직경의 내경을 가진 한 쌍의 배출 파이프(20, 20, discharge pipe)로부터 동일 거리만큼 이격 배치되고, 제1 직경보다 큰 제2 직경의 내경을 가지며, LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 것이다.

지지 유닛(30)은 외부로부터 LNG 저장 탱크를 통해 LNG를 충전하는 유로로 비상 칼럼(10)을 이용할 때, LNG 충전시 LNG 저장 탱크의 바닥면을 향하여 가해지는 급격한 하중 및 온도 변화로부터 LNG 저장 탱크의 멤브레인을 보호하기 위하여, 비상 칼럼(10)의 하단부에 구비되어 LNG 저장 탱크의 바닥면과 연결되는 것이다.

풋 밸브 어셈블리(40)는 평상시에는 비상 칼럼(10)의 상부측에 내장되고, 비상시 비상 칼럼(10)의 하단부로 하강하여 LNG를 LNG 저장 탱크로부터 외부로 배출시키도록 비상 칼럼(10) 하단부와 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 선택적으로 허용 또는 차단하는 역할을 수행하게 된다.

스위칭 유닛(50)은 풋 밸브 어셈블리(40)를 승강시켜 비상 칼럼(10)을 LNG의 충전용 또는 LNG의 비상 펌핑용으로 절환시키는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 비상 칼럼(10)은, 비상 칼럼(10)의 상단부 외주면에 구비되어 질소 가스가 주입되는 N₂ 포트(11)를 더 구비할 수 있다.

N₂ 포트(11)는 불활성 가스이자 안정화 가스인 질소 가스가 주입되는 통로를 제공함으로써, 후술할 스위칭 유닛(50)의 탈착 결합에 따른 비상 칼럼(10) 내부의 잔존 LNG가 비상 칼럼(10) 상단부를 통하여 외부로 누출되는 것을 방지하고자 안정화 작업으로 주입되는 질소 가스의 주입 통로를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 비상 칼럼(10)은, 비상 칼럼(10)의 상부측 외주면에 구비되어 N2 포트(11)의 하부측에 배치되고, 외부로부터 LNG 저장 탱크측으로 LNG를 충전하기 위하여 연결되는 충전 배관(12)을 더 구비할 수 있다.

또한, 비상 칼럼(10)은, 비상 칼럼(10)의 상부측 외주면에 구비되어 N2 포트(11)의 하부측에 배치됨과 동시에 충전 배관(12)과 일직선상에 배치되고, LNG 저장 탱크로부터 외부측으로 LNG를 비상 배출시키기 위하여 연결되는 비상 배출 배관(13)을 더 구비할 수도 있다.

여기서, 풋 밸브 어셈블리(40)는 수납 및 관리의 편의를 위하여, 평상시에는 N₂ 포트(11)와 충전 배관(12) 사이의 공간에 배치되도록 한다.

이때, 충전 배관(12) 상에는 충전 밸브(12f)가 장착되어 충전 배관(12)의 유로를 개폐하게 될 것이고, 비상 배출 배관(13) 상에는 비상 밸브(13e)가 장착되어 비상 배출 배관(13)의 유로를 개폐하게 될 것이다.

이러한 충전 밸브(12f) 및 비상 밸브(13e)는 후술할 스위칭 유닛(50)에 의한 일련의 교체후 충전 파이프로의 용도 절환 및 LNG의 비상 배출 작업시 각각 선택적인 유로의 개폐에 따른 작업상의 편의를 제공할 수 있게 되는 것이다.

한편, 지지 유닛(30)은, 비상 칼럼(10)의 하단부 가장자리를 따라 복수로 이격하여 배치되는 지지봉(31)과, 복수의 지지봉(31) 각각의 하단부와 연결되며, 개방된 비상 칼럼(10)의 하면과 마주보면서 LNG 저장 탱크의 바닥면과 접촉 배치되는 받침편(32)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

여기서, 지지 유닛(30)은 이러한 지지봉(31)에 의하여 연결된 받침편(32)을 통하여 LNG가 하역되도록 함으로써, 급격한 온도 변화 및 충격 하중에 따른 물리 화학적 충격이 LNG 저장 탱크의 바닥면에 직접적으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 마련된 것이다.

이때, 후술할 풋 밸브 어셈블리(40)는 비상시 받침편(32)의 상면까지 하강하여 LNG 저장 탱크와 비상 칼럼(10)의 하단부를 상호 연통시키게 된다.

한편, 풋 밸브 어셈블리(40)는, 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 정지편(41)의 가이드 로드(42)에 마감편(44)으로 고정된 바이어싱 수단(45)의 탄성 변형에 의하여 승강 가능한 밸브체(43)가 LNG 저장 탱크와 비상 칼럼(10)의 하단부를 상호 연통시키거나 차단하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

정지편(41)은 비상시 하강하여 지지 유닛(30)의 받침편(32) 상면에 접촉 가능하고, 비상 칼럼(10)의 내경보다 작은 외경을 가진 것으로, 후술할 가이드 로드(42)가 장착되는 공간을 제공하는 것이다.

가이드 로드(42)는 정지편(41) 상에 방사상으로 배치되어 비상 칼럼(10)의 내주면과 평행하게 배치되어 후술할 밸브체(43)가 관통 결합되고, 후술할 바이어싱 수단(45)이 장착되며, 후술할 마감편(44)이 가이드 로드(42)의 상단부에 장착될 공간과 면적을 제공하기 위하여 마련된 것이다.

밸브체(43)는 가이드 로드(42)를 따라 승강 왕복 가능하게 장착되며, 상하 양단 관통의 부재로, 가이드 로드(42)의 상하 길이 방향에 따른 승강 동작에 의하여 LNG 저장 탱크와 비상 칼럼(10)의 하단부를 상호 연통시키거나 차단하게 된다.

마감편(44)은 가이드 로드(42)의 상단부에 구비되어 밸브체(43)의 과도한 상승으로 인한 이탈을 규제하는 걸림 고정의 역할을 위하여 제공되는 것이다.

바이어싱 수단(45)은 가이드 로드(42)마다 각각 장착되어 마감편(44)과 밸브체(43) 사이에 배치되고, 밸브체(43)의 승강 왕복에 따른 탄성 변형을 허용하는 것으로, 통상적으로 코일 스프링과 같은 부재를 장착할 수 있다.

따랏, 후술할 스위칭 유닛(50)은 밸브체(43)의 상부측에 탈착 결합되어 풋 밸브 어셈블리(40)를 승강 왕복시키게 된다.

한편, 풋 밸브 어셈블리(40)는, 후술할 운용 방법에서 질소 가스의 주입에 따른 안정화시 비상 칼럼(10) 하부측으로부터 잔존 LNG가 누출되어 올라오지 않도록 기밀 상태를 유지하기 위하여 제1 실링 패드(46a)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

즉, 제1 실링 패드(46a)는 정지편(41)의 저면에 장착되고, 정지편(41)보다 큰 외경을 가지며 비상 칼럼(10)의 내주면과의 기밀을 유지하는 것이다.

또한, 제1 실링 패드(46a)는 후술할 스위칭 유닛(50)에 의하여 지지 유닛(30)의 정지편(32)에 밸브체(43)가 하강할 때, 충격을 완화시키는 역할 또한 수행할 수 있음은 물론이다.

한편, 밸브체(43)는, 상하 양단 관통의 원기둥 형상으로 형성되며, 비상 칼럼(10)의 내경보다 작은 외경을 가진 승강부(43a)에, 시트 플랜지(43b)와 커버 플랜지(43c) 등이 구비된 구조임을 파악할 수 있다.

시트 플랜지(43b)는 승강부(43a)의 하단부 가장자리를 따라 반경 방향 내측으로 연장되며 정지편(41)과 상호 대향 또는 접촉하며, 가이드 로드(42)가 관통하는 림(rim) 형상의 부재이다.

커버 플랜지(43c)는 승강부(43a)의 상단부에 결합되는 저면을 형성하며, 승강부(43a)의 외경보다 크고 비상 칼럼(10)의 내경보다 작은 외경을 가지고, 마감편(44)의 상면과 상호 접촉 또는 대면하는 림 형상의 부재이다.

따라서, 바이어싱 수단(45)의 하단부는 시트 플랜지(43b)의 상면에 접촉되는 구조임을 알 수 있다.

여기서, 풋 밸브 어셈블리(40)의 승강 동작중 하강시 비상 칼럼(10)의 하단부를 통하여 완전히 이탈되어 LNG 저장 탱크의 바닥면에 내려앉는 것을 방지하기 위하여, 비상 칼럼(10)에는 안착위치 결정 플랜지(14)와 임시 고정 스프링(15)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 안착위치 결정 플랜지(14)와 임시 고정 스프링(15)은, 일정 위치에서 풋 밸브 어셈블리(40)의 밸브체(43)가 걸림 고정된 상태에서, LNG 저장 탱크와 비상 칼럼(10)의 하단부를 상호 연통시키거나 차단하는 동작을 수행할 수 있게 도움을 준다.

안착위치 결정 플랜지(14)는 비상 칼럼(10)의 하단부 가장자리로부터 내측으로 연장되며, 하강된 밸브체(43)의 커버 플랜지(43c)가 걸림 고정되는 것이다.

복수의 임시 고정 스프링(15)은 비상 칼럼(10)의 내주면 하부측에 장착되어 탄성 변형을 허용하며 커버 플랜지(43c)의 상면 가장자리가 걸림 고정되게 하는 것이다.

한편, 밸브체(43)는, 커버 플랜지(43c)의 외주면에 장착되어 비상 칼럼(10)의 내주면 사이의 기밀을 유지하기 위하여, 제2 실링 패드(46b)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 비상 칼럼(10) 하부측의 임시 고정 스프링(15)과 함께, 비상 칼럼(10)의 내주면 상부측에 돌출 형성되어 탄성 변형을 허용하며, 평상시 커버 플랜지(43c)가 걸림 고정되거나 승강부(43a)의 외주면이 접촉 고정되게 하는 복수의 임시 고정 스프링(15)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

한편, 스위칭 유닛(50)은, 평상시 비상 칼럼(10)의 상단부에 탈착 결합되어 비상 칼럼(10)의 상면을 덮는 해치 커버(51, 이하 도 1 참조)와, 해치 커버(51)를 관통하여 결합되며, 풋 밸브 어셈블리(40)의 상면과 탈착 결합되는 연결구(52c)를 구비하고, 풋 밸브 어셈블리(40)를 비상 칼럼(10)의 하단부측으로 하강시키는 밸브 이동부(52, 이하 도 4 참조)를 포함할 수 있다.

그리고, 스위칭 유닛(50)은, 비상시 해치 커버(51) 대신 비상 칼럼(10)의 상단부에 배치되는 교체 플레이트(53, 이하 도 8 참조)와, 교체 플레이트(53)를 관통하여 권취 또는 권취 해제되는 승강 와이어(55, 이하 도 8 참조)의 하단부에 연결되어 LNG 저장 탱크의 바닥면측까지 하강된 풋 밸브 어셈블리(40)의 상면까지 하강되는 비상 펌프(54)를 포함할 수도 있다.

여기서, 승강 와이어(55)의 상단부는 도시된 바와 같이 기중기의 후크(56, 이하 도 8 참조)에 연결되거나, 구동력을 전달받아 정, 역회전 가능한 와이어 윈치(이하 미도시)에 의하여 연결될 수 있을 것이다.

이때, 밸브 이동부(52)는, 해치 커버(51)의 중심부를 관통하여 정, 역회전 가능하게 나사 결합되어 연결구(52c)를 승강시키는 이동 스크류(52s)를 포함할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 펌프 타워의 비상시 운용 방법에 관하여 도 4 내지 도 10을 참조하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.

참고로, 도 4 내지 도 10에 표시되지 않은 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다.

우선, 작업자는 LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 비상 칼럼(10)의 상부측에 도 4와 같이 내장된 풋 밸브 어셈블리(40)를 도 5와 같이 LNG 저장 탱크 바닥면까지 하강시키는 작업을 수행하게 된다(S1: 제1 단계).

여기서, 풋 밸브 어셈블리(40)의 하강은, 풋 밸브 어셈블리(40) 상면에 연결된 연결구(52c)를 하단부에 구비된 이동 스크류(52s)의 일방향 나사 회전에 의하여 도 4 및 도 5와 같이 이루어지게 된다.

이후, 후술할 제2 단계(S2)에서 실시될 질소 가스 주입에 지장을 주지 않도록, 연결구(52c)와 풋 밸브 어셈블리(40)의 연결 상태를 해제하고 이동 스크류(52s)를 역방향으로 나사 회전시켜 도 6과 같이 상승시킨다.

계속하여, 작업자는 도 7과 같이 비상 칼럼(10)의 내부 공간으로 질소 가스를 주입하여 비상 칼럼(10) 내부에 잔존하는 LNG를 전량 LNG 저장 탱크로 배출시키는 작업을 수행하게 된다(S2: 제2 단계).

다음으로, 질소 가스의 주입을 중지하여 풋 밸브 어셈블리(40)의 바이어싱 수단(45)에 의한 탄성반발력과 LNG 저장 탱크 내부의 수두로 인한 압력에 의하여 풋 밸브 어셈블리(40)가 LNG 저장 탱크와 비상 칼럼(10)의 연통을 차단(도 7 하단부의 풋 밸브 어셈블리(40) 상태 참조)한다.

이때, 작업자는 해치 커버(51)를 밸브 이동부(52)와 함께 분리하고, 도 8과 같이 비상 칼럼(10)의 상단부로부터 비상 펌프(54)를 풋 밸브 어셈블리(40)의 상면까지 하강시키는 작업을 수행하게 된다(S3: 제3 단계).

계속하여, 비상 펌프(54)의 전력 연결 및 풋 밸브 어셈블리(40)의 정확한 안착 위치가 결정되면, 도 9와 같이 다시 질소 가스를 주입하여 비상 칼럼(10) 내부의 잔류 LNG를 제거한 다음, 도 10과 같이 비상 펌프(54)를 가동시켜 LNG를 비상 배출시키는 작업을 수행하게 되는 것이다(S4: 제4 단계)

이하, 본 발명의 상기와 같은 다양한 실시예에 따른 작용 효과를 기술하고자 한다.

우선, 본 발명은 기존의 충전 파이프를 없애고, 비상 칼럼(10)을 충전 파이프의 용도로 사용하되, 지지 유닛(30)이 비상 칼럼(10) 하단부에서 충격 하중 및 온도의 급격한 변화에 대응토록 하며, 비상 칼럼(10) 내부에서 풋 밸브 어셈블리(40)가 승강 가능하게 배치되고, 비상 칼럼(10)을 비상용 또는 충전용으로 절환하여 사용할 수 있도록 스위칭 유닛(50)이 구비되도록 함으로써, 한 쌍의 배출 파이프(10, 10) 및 기존의 충전 파이프에 비하여 사용 빈도가 낮은 비상 칼럼(10)을 충전 파이프의 용도로 절환하여 사용할 수 있도록 함으로써 장치 운용의 효율성을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 기존의 충전 파이프를 없애고 비상 칼럼(10)으로써 비상 배출 및 충전용으로 겸용케 함으로써, 장치 전체의 부피를 줄여 기존의 충전 파이프가 차지한 만큼의 공간을 추가적인 화물 적재 공간으로 확보할 수 있게 되는 등, 공간 활용의 효율성 또한 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 비상 칼럼(10)에 충전 파이프의 용도로 사용하기 위하여 스위칭 유닛(50)에 의한 각종 구성을 추가함에도 높은 내구성과 장치 전체의 신뢰도를 유지할 수 있으므로, 수요자에게 신뢰도 높은 제품의 인도가 가능하게 될 것이다.

이상과 같이 본 발명은 사용 빈도가 낮은 부품을 용도 절환하여 사용함으로써, 장치 전체의 부피를 줄여 공간 활용의 효율성을 높이고, 기존의 부품에 다른 용도로 사용하기 위한 구성을 추가함에도 높은 내구성과 장치 전체의 신뢰도를 유지할 수 있도록 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워 및 이것의 비상시 운용 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

10...비상 칼럼
11...N₂ 포트
12...충전 배관
12f...충전 밸브
13...비상 배출 배관
13e...비상 밸브
14...안착위치 결정 플랜지
15...임시 고정 스프링
20, 20...배출 파이프
30...지지 유닛
31...지지봉
32...받침편
40...풋 밸브 어셈블리
41...정지편
42...가이드 로드
43...밸브체
43a...승강부
43b...시트 플랜지
43c...커버 플랜지
44...마감편
45...바이어싱 수단
46a...제1 실링 패드
46b...제2 실링 패드
50...스위칭 유닛
51...해치 커버
52...밸브 이동부
52c...연결구
52s...이동 스크류
53...교체 플레이트
54...비상 펌프
55...승강 와이어
56...후크
LV...LNG 레벨
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계

Claims

LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되어 제1 직경의 내경을 가진 한 쌍의 배출 파이프(discharge pipe)로부터 동일 거리만큼 이격 배치되고, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경의 내경을 가지며, 상기 LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 비상 칼럼(emergency column);
외부로부터 상기 LNG 저장 탱크를 통해 LNG를 충전하는 유로로 상기 비상 칼럼을 이용할 때, 상기 LNG 충전시 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면을 향하여 가해지는 급격한 하중 및 온도 변화로부터 상기 LNG 저장 탱크의 멤브레인을 보호하기 위하여, 상기 비상 칼럼의 하단부에 구비되어 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면과 연결되는 지지 유닛;
평상시에는 상기 비상 칼럼의 상부측에 내장되고, 비상시 상기 비상 칼럼의 하단부로 하강하여 상기 LNG를 상기 LNG 저장 탱크로부터 외부로 배출시키도록 상기 비상 칼럼 하단부와 상기 LNG 저장 탱크 사이의 연통을 선택적으로 허용 또는 차단하는 풋 밸브 어셈블리; 및
상기 풋 밸브 어셈블리를 승강시켜 상기 비상 칼럼을 상기 LNG의 충전용 또는 상기 LNG의 비상 펌핑용으로 절환시키는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 1에 있어서,
상기 비상 칼럼은,
상기 비상 칼럼의 상단부 외주면에 구비되어 질소 가스가 주입되는 N2 포트와,
상기 비상 칼럼의 상부측 외주면에 구비되어 상기 N2 포트의 하부측에 배치되고, 외부로부터 상기 LNG 저장 탱크측으로 상기 LNG를 충전하기 위하여 연결되는 충전 배관과,
상기 비상 칼럼의 상부측 외주면에 구비되어 상기 N2 포트의 하부측에 배치됨과 동시에 상기 충전 배관과 일직선상에 배치되고, 상기 LNG 저장 탱크로부터 상기 외부측으로 상기 LNG를 비상 배출시키기 위하여 연결되는 비상 배출 배관을 더 포함하며,
상기 풋 밸브 어셈블리는 평상시 상기 N2 포트와 상기 충전 배관 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 1에 있어서,
상기 지지 유닛은,
상기 비상 칼럼의 하단부 가장자리를 따라 복수로 이격하여 배치되는 지지봉과,
복수의 상기 지지봉 각각의 하단부와 연결되며, 개방된 상기 비상 칼럼의 하면과 마주보면서 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면과 접촉 배치되는 받침편을 포함하며,
상기 풋 밸브 어셈블리는 비상시 상기 받침편의 상면까지 하강하여 상기 LNG 저장 탱크와 상기 비상 칼럼의 하단부를 상호 연통시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 1에 있어서,
상기 풋 밸브 어셈블리는,
비상시 하강하여 상기 지지 유닛의 받침편 상면에 접촉 가능하고, 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가진 정지편과,
상기 정지편 상에 방사상으로 배치되어 상기 비상 칼럼의 내주면과 평행한 가이드 로드와,
상기 가이드 로드를 따라 승강 왕복 가능하게 장착되며, 상하 양단 관통의 밸브체와,
상기 가이드 로드의 상단부에 구비되어 상기 밸브체의 과도한 상승으로 인한 이탈을 규제하는 마감편과,
상기 가이드 로드마다 각각 장착되어 상기 마감편과 상기 밸브체 사이에 배치되고, 상기 밸브체의 승강 왕복에 따른 탄성 변형을 허용하는 바이어싱 수단을 포함하며,
상기 스위칭 유닛은 상기 밸브체의 상부측에 탈착 결합되어 상기 풋 밸브 어셈블리를 승강 왕복시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 4에 있어서,
상기 풋 밸브 어셈블리는,
상기 정지편의 저면에 장착되고, 상기 정지편보다 큰 외경을 가지며 상기 비상 칼럼의 내주면과의 기밀을 유지하는 제1 실링 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 4에 있어서,
상기 밸브체는,
상하 양단 관통의 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가진 승강부와,
상기 승강부의 하단부 가장자리를 따라 반경 방향 내측으로 연장되며 상기 정지편과 상호 대향 또는 접촉하며, 상기 가이드 로드가 관통하는 림(rim) 형상의 시트 플랜지와,
상기 승강부의 상단부에 결합되는 저면을 형성하며, 상기 승강부의 외경보다 크고 상기 비상 칼럼의 내경보다 작은 외경을 가지고, 마감편의 상면과 상호 접촉 또는 대면하는 림 형상의 커버 플랜지를 포함하며,
상기 바이어싱 수단의 하단부는 상기 시트 플랜지의 상면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 6에 있어서,
상기 비상 칼럼의 하단부 가장자리로부터 내측으로 연장되며, 하강된 상기 밸브체의 커버 플랜지가 걸림 고정되는 안착위치 결정 플랜지와,
상기 비상 칼럼의 내주면 하부측에 장착되어 탄성 변형을 허용하며 상기 커버 플랜지의 상면 가장자리가 걸림 고정되게 하는 복수의 임시 고정 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 6에 있어서,
상기 밸브체는,
상기 커버 플랜지의 외주면에 장착되어 상기 비상 칼럼의 내주면 사이의 기밀을 유지하는 제2 실링 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 6에 있어서,
상기 비상 칼럼의 내주면 상부측에 돌출 형성되어 탄성 변형을 허용하며, 평상시 상기 커버 플랜지가 걸림 고정되거나 상기 승강부의 외주면이 접촉 고정되게 하는 복수의 임시 고정 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 유닛은,
평상시 상기 비상 칼럼의 상단부에 탈착 결합되어 상기 비상 칼럼의 상면을 덮는 해치 커버와,
상기 해치 커버를 관통하여 결합되며, 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면과 탈착 결합되는 연결구를 구비하고, 상기 풋 밸브 어셈블리를 상기 비상 칼럼의 하단부측으로 하강시키는 밸브 이동부와,
비상시 상기 해치 커버 대신 상기 비상 칼럼의 상단부에 배치되는 교체 플레이트와,
상기 교체 플레이트를 관통하여 권취 또는 권취 해제되는 승강 와이어의 하단부에 연결되어 상기 LNG 저장 탱크의 바닥면측까지 하강된 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면까지 하강되는 비상 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
청구항 9에 있어서,
상기 밸브 이동부는,
상기 해치 커버의 중심부를 관통하여 정, 역회전 가능하게 나사 결합되어 상기 연결구를 승강시키는 이동 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워.
LNG 저장 탱크의 내부에 일정 높이로 설치되는 비상 칼럼(emergency column)의 상부측에 내장된 풋 밸브 어셈블리를 상기 LNG 저장 탱크 바닥면까지 하강시키는 제1 단계;
상기 비상 칼럼의 내부 공간으로 질소 가스를 주입하여 상기 비상 칼럼 내부에 잔존하는 LNG를 전량 상기 LNG 저장 탱크로 배출시키는 제2 단계;
상기 질소 가스의 주입을 중지하여 상기 풋 밸브 어셈블리의 바이어싱 수단에 의한 탄성반발력과 상기 LNG 저장 탱크 내부의 수두로 인한 압력에 의하여 상기 풋 밸브 어셈블리가 상기 LNG 저장 탱크와 상기 비상 칼럼의 연통을 차단하면, 상기 비상 칼럼의 상단부로부터 비상 펌프를 상기 풋 밸브 어셈블리의 상면까지 하강시키는 제3 단계;
상기 비상 펌프의 전력 연결 및 상기 풋 밸브 어셈블리의 정확한 안착 위치가 결정되면, 다시 질소 가스를 주입하여 상기 비상 칼럼 내부의 잔류 LNG를 제거한 다음, 상기 비상 펌프를 가동시키는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 펌프 타워의 비상시 운용 방법.