KR20190086695A - 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템 - Google Patents

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KR20190086695A
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크리스토퍼 로이 시드웰
애런 제임스 트레비스
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서프 레이크스 홀딩스 엘티디
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Abstract

액체 밀봉 액츄에이터 시스템은 비접촉식 또는 저마찰 방식의 사용을 가능하게 한다. 본 시스템은, 제 1 단부를 갖는 내부 축; 제 1 단부를 가지며 내부 축의 제 1 단부를 수용하는 중공 외부 축; 중공 외부 축의 내면에 인접하여 위치되고, 외부 축의 내경 보다 작은 외경을 가지고 있어 환형 시일 틈을 형성하는 적어도 하나의 밀봉 링; 내부 축 또는 외부 축의 말단부에 부착되는 질량체; 및 가압 유체를 중공 외부 축 안으로 주입하여, 질량체를 들어 올리는데 도움을 주는 압력을 내부 축의 제 1 단부와 적어도 하나의 밀봉 링 모두에 가하게 되는 압력원을 포함하고, 적어도 하나의 밀봉 링이 외부 액체에 잠수되도록 시스템이 외부 액체에 적어도 부분적으로 잠기며, 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 있는 외부 액체의 헤드가, 압력원에 의해 가해지는 압력에 대항하는 배압을 환형 시일 틈에서 형성한다.

Description

비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템
서핑(surfing)용 파도 발생이라는 명칭의 국제 특허 출원 공보 WO2015/188219에 기재되어 있는 바와 같이, 파도 풀(pool) 및 인공 서핑 시설을 만들기 위한 다양한 방법과 시스템이 제안되어 있다. 그러나, 대형 파도를 일관적이고 신뢰적인 방식으로 발생시키기 의해 요구되는 극히 큰 힘은, 파도 발생 시스템이 구조, 에너지 효율 및 기계적인 마모와 관련하여 상당한 기술적 난제를 준다.
위의 기술적 난제를 극복하는 해결책은, 파도를 사용하는 다른 용례 및/또는 다량의 액체의 효과적인 전달에도 유용할 수 있다.
그러므로, 개선된 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템이 필요하다.
한 양태에 따르면, 본 발명은 액체 밀봉 액츄에이터 시스템이며, 이 시스템은,
제 1 단부를 갖는 내부 축;
제 1 단부를 가지며 상기 내부 축의 제 1 단부를 수용하는 중공 외부 축;
상기 중공 외부 축의 내면에 인접하여 위치되고, 외부 축의 내경 보다 작은 외경을 가지고 있어 환형 시일 틈을 형성하는 적어도 하나의 밀봉 링;
상기 내부 축 또는 외부 축의 말단부에 부착되는 질량체; 및
가압 유체를 상기 중공 외부 축 안으로 주입하여, 상기 질량체를 들어 올리는데 도움을 주는 압력을 상기 내부 축의 제 1 단부와 상기 적어도 하나의 밀봉 링 모두에 가하게 되는 압력원을 포함하고,
상기 적어도 하나의 밀봉 링이 상기 외부 액체에 잠수되도록 상기 시스템이 상기 외부 액체에 적어도 부분적으로 잠기며, 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 있는 상기 외부 액체의 헤드가, 상기 압력원에 의해 가해지는 압력에 대항하는 배압을 상기 환형 시일 틈에서 형성한다.
바람직하게는, 상기 질량체는 상기 외부 액체에서 수직 방향으로 진동하는 중앙 파도 장치를 형성한다.
바람직하게는, 상기 중앙 파도 장치는 외부 액체에서 파도를 발생시킨다.
바람직하게는, 본 시스템은,
상기 적어도 하나의 밀봉 링이 부착되는 밀봉 서브시스템; 및
상기 밀봉 서브시스템에 연결되는 복수의 벽 이격 장치를 더 포함하고,
상기 벽 이격 장치의 일부는 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 위치되고, 또한 벽 이격 장치의 일부는 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 아래쪽에 위치된다.
바람직하게는, 중앙 파도 장치는 500 톤 보다 큰 질량을 갖는다.
바람직하게는, 중앙 파도 장치는 100 톤 보다 작은 질량을 갖는다.
바람직하게는, 가압 유체와 외부 액체 모두는 물이다.
바람직하게는, 가압 유체는 공기이고 외부 액체는 물이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 밀봉 링은 상기 내부 축의 길이 방향 축선을 따라 동심으로 위치되는 복수의 밀봉 링을 포함한다.
바람직하게는, 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축의 길이 방향 축선을 따라 동심으로 위치되는 스페이서 허브에 의해 서로 이격되어 있다.
바람직하게는, 복수의 밀봉 링은 2 내지 30 개의 밀봉 링을 포함한다.
바람직하게는, 복수의 밀봉 링의 각 밀봉 링은 복수의 동일한 상호 연결된 부분(segment)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축에 조절 가능하게 부착된다.
바람직하게는, 상기 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축에 고정되는 피스톤 링에 조절 가능하게 볼트 체결된다.
바람직하게는, 상기 외부 축의 말단부의 수직 방향 작동 범위는 상기 외부 액체의 수위 보다 높게 연장되고, 내부 축의 말단부는 그라운드 지지부에 연결된다.
바람직하게는, 내부 축의 말단부의 수직 방향 작동 범위는 상기 외부 액체의 수위 보다 높게 연장되고, 외부 축의 말단부는 그라운드 지지부에 연결된다.
바람직하게는, 내부 축 및 외부 축은 실린더이다
바람직하게는, 사용 중에 상기 내부 축은 비접촉식으로 상기 외부 축 안으로 또한 그 밖으로 진동하고, 상기 적어도 하나의 밀봉 링은 외부 축의 내면과 접촉하지 않는다.
바람직하게는, 내부 축 및 외부 축은 서로 독립적으로 자신의 길이 방향 축선 주위로 회전할 수 있다.
바람직하게는, 상기 환형 시일 틈을 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 외경으로 나눈 비는 0.01(또는 1%) 보다 작고, 가압 유체와 외부 액체 모두는 물이다.
바람직하게는, 상기 환형 시일 틈을 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 외경으로 나눈 비는 0.0005(또는 0.05%) 보다 작고, 가압 유체와 외부 액체 모두는 물이다.
바람직하게는, 상기 환형 시일 틈을 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 외경으로 나눈 비는 0.01(또는 1%) 보다 작고, 가압 유체는 공기이고 외부 액체는 물이다.
바람직하게는, 내부 축은 중심에서 질량체 아래에 위치된다.
바람직하게는, 복수의 내부 및 외부 축 시스템이 상기 질량체를 지지한다.
본 발명에 대한 이해를 돕고 또한 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 해주기 위해, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 예시적으로만 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템의 측면 사시도이다
도 2는 도 1의 액츄에이터 시스템의 밀봉 서브시스템의 확대 사시 측면도이다.
도 3은 도 1의 시스템과 유사한 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템의 측면도로, 명료성을 위해 시스템에 연결되는 질량체는 나타나 있지 않다.
도 4는 도 3의 액츄에이터 시스템의 밀봉 서브시스템의 상세 측면도이다.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템의 측면도이다.
도 6은 도 5의 액츄에이터 시스템의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템의 측단면도이다.
도 8은 도 7의 실시 형태의 밀봉 서브시스템의 사시도이다.
도 9는 도 7의 실시 형태의 밀봉 서브시스템의 부분 절취 단면도이다.
도 10은 도 9의 상세도(B)를 확대한 것이다.
도 11은 도 9의 단면(A)의 단면도이다.
도 12는 도 11의 상세도(C)를 확대한 것이다.
본 발명은 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 요소들은 도면에 간결한 윤곽 형태로 도시되어 있고, 도면에는, 본 발명의 실시 형태를 이해하는데 필요하고 그래서 본 설명에 비추어 당업자에게 명백할 지나친 세부 사항으로 본 개시를 혼란스럽게 하지 않는 특정한 상세만 나타나 있다.
본 특허 명세서에서, 제 1 및 2, 좌측 및 우측, 정상 및 바닥, 상측 및 하측, 후방, 전방 및 측면 등과 같은 형용사는, 그 형용사에 의해 설명되는 특정한 상대적인 위치 또는 순서를 반드시 필요로 함이 없이 다른 요소 또는 방법 단계로부터 한 요소 또는 방법 단계를 규정하기 위해 사용되는 것뿐이다. "포함한다"와 같은 단어는 요소 또는 방법 단계의 배타적인 세트를 규정하기 위해 사용되는 것은 아니다. 오히려, 그러한 단어는 본 발명의 특정한 실시 형태에 포함되는 요소 또는 방법 단계의 최소 세트를 규정하는 것뿐이다.
한 양태에 따르면, 본 발명은 액체 밀봉 액츄에이터 시스템으로 규정되고, 이 시스템은, 제 1 단부를 갖는 내부 축; 제 1 단부를 가지며 상기 내부 축의 제 1 단부를 수용하는 중공 외부 축; 상기 중공 외부 축의 내면에 인접하여 위치되고, 외부 축의 내경 보다 작은 외경을 가지고 있어 환형 시일 틈을 형성하는 적어도 하나의 밀봉 링; 상기 내부 축 또는 외부 축의 말단부에 부착되는 질량체; 및 가압 유체를 상기 중공 외부 축 안으로 주입하여, 상기 질량체를 들어 올리는데 도움을 주는 압력을 상기 내부 축의 제 1 단부와 상기 적어도 하나의 밀봉 링 모두에 가하게 되는 압력원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 밀봉 링이 상기 외부 액체에 잠수되도록 상기 시스템이 상기 외부 액체에 적어도 부분적으로 잠기며, 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 있는 상기 외부 액체의 헤드가, 상기 압력원에 의해 가해지는 압력에 대항하는 배압을 상기 환형 시일 틈에서 형성한다.
본 발명의 일부 실시 형태의 이점은, 비접촉식으로 또는 저마찰 방식으로 사용될 수 있는 견고하고 효율적인 액체 밀봉 액츄에이터 시스템을 포함한다. 본 발명의 다른 실시 형태는 예컨대, 서핑 및/또는 물놀이를 위한 파도 발생, 평야 또는 수로의 신속한 관개(irrigation) 및/또는 플러딩(flooding)을 위한 파도 발생, 쓰나미 상황을 위한 해양 시험, 영화 제작을 위한 파도 발생, 자연의 해양 환경을 모방하기 위한 대형 아쿠아리움을 위한 파도 발생, 및 낮은 소음 수준으로 대형 말뚝/스크큐 말뚝을 연한 흙 및/또는 해양 환경에서 박는 일을 포함하여 다양한 용례를 위해 다양한 규모로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템(100)의 측면 사시도이다. 이 시스템(100)은 중공 외부 축(110)에 부분적으로 수용되는 내부 축(105)을 포함한다. 중공 외부 축(110)은 중앙 파도 장치(115)의 형태로 된 질량체를 통과해 연장되어 있고 또한 그에 부착되어 있다. 밀봉 서브시스템(120)이 내부 축(105)에 연결되어 있고 내부 축(105)의 외벽과 외부 축의 내벽 사이에 비접촉식 시일을 제공한다. 내부 축(105)의 기부(base)(125)는 예컨대 파도 풀(pool)의 바닥에 있는 그라운드 지지부에 고정된다.
2015년 6월 9일에 출원되었고 전체적으로 본원에 참조로 원용되는 국제 특허 출원 PCT/AU2015/000344의 공보 WO2015/188219에 기재되어 있는 플런저(12, 22)와 유사하게, 한 실시 형태에 따른 사용시, 중앙 파도 장치(115)는 액체 안으로 수직 방향으로 진동하여, 중앙 파도 장치(115)로부터 외측으로 퍼져 나가는 동심 파도 를 발생시키게 된다. 외부 축(110) 내부의 중공 공동부를 순차적으로 가압하면, 상향력이 외부 축(110)의 말단부에 가해져 중앙 파도 장치(115)가 들어 올려지게 된다. 압력이 해제되면, 중앙 파도 장치(115)는 중력에 의해 액체 안으로 떨어져 유체에 동심 파도를 발생시킨다.
도 2는 밀봉 서브시스템(120)의 확대 사시 측면도이다. 이 밀봉 서브시스템(120)은, 내부 축(105)에 조절 가능하게 연결되는 복수의 밀봉 링(200을 포함한다. 나타나 있는 바와 같이, 각 밀봉 링(200)은 6개의 동일한 상호 연결된 부분을 포함하며, 각 부분은 60도의 원호를 형성한다. 각 밀봉 링(200)의 부분은, 내부 축(105)의 외면을 따라 길이 방향으로 연장되어 있는 볼트(205)를 사용하여, 함께 볼트 체결되고 또한 인접 밀봉 링(200)에도 볼트 체결된다. 볼트(205)는 밀봉 링(200)의 쉬운 조절, 유지 보수 및/또는 교체를 가능하게 해준다.
각 밀봉 링(200)의 외경은 외부 축(110)의 내경 보다 작아, 환형 시일 틈이 형성된다. 내부 축(105) 위에서 중앙 파도 장치(115)를 균형 잡음으로써, 밀봉 링(200)이 외부 축(110)의 내면과 접촉함이 없이 중앙 파도 장치(115)가 상하로 진동할 수 있고, 그리하여, 내부 축(105)이 외부 축(110) 안으로 또한 그 밖으로 비접촉식의, 그래서 마모 없는 신축자재한(telescopic) 진동 운동(oscillating motion)을 할 수 있다.
예컨대, 대형 서프(surf) 파도 파크에서, 중앙 파도 장치(115)는 500 내지 1500 톤의 거대한 질량체일 수 있다. 따라서, 액츄에이터 시스템(100)의 비교적 무마찰의 작동이 효율을 급격히 상승시키고 작업 비용을 낮추며 바람직하지 않은 소음을 줄이며 또한 파크 사용자의 즐거움을 증가시켜 준다.
중공 외부 실린더(110) 내의 압력은 예컨대, 내부 축(105)의 기부를 통과해 위로 연장되어 있고 공기 또는 액체를 외부 실린더(110) 안으로 분사하는 공급 파이프로부터 제공될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 액츄에이터 시스템(100)이 부분적으로 잠기는 물은 외부 실린더(110)를 가압하는 액체로도 사용된다. 예컨대, 서프 파크에서 사용되는 액츄에이터에서 사용되는 전형적인 압력은 100 kPa ∼ 1000 kPa(게이지 압력)일 수 있다. 이러한 압력은 예컨대 타워 내의 물의 헤드(head) 및/또는 다른 가압수 공급원으로부터 얻어질 수 있다.
도 3은 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템(300)의 측면도로, 이 시스템은 시스템(100)과 유사하지만, 명료성을 위해 시스템(300)에 연결되는 질량체는 나타나 있지 않다. 시스템(300)은 물과 같은 외부 액체(305)에 부분적으로 잠겨 있는 것으로 나타나 있다. 밀봉 서브시스템(120)의 하단부와 외부 액체(300)의 수위(315) 사이에 있는 외부 액체(300)의 헤드(310)는, 압력원에 의해 가해지는 외향 압력에 대항하는 배압을 환형 시일 틈에서 형성한다. 그리하여, 시일의 효과가 개선되고 또한 환형 시일 틈이 더 크게 될 수 있는데, 이는 내부 축(105)과 외부 축(110) 사이의 비접촉 상대 운동을 제공하는데 도움이 된다.
화살표(320)로 나타나 있는 바와 같이, 외부 축(110) 및 중앙 파도 장치(115)(도 3에는 나타나 있지 않음)와 같은 질량체는 내부 축(105)과 독립적으로 회전할 수 있다. 이러한 회전 능력은 예컨대 중앙 파도 장치의 주문 맞춤 형상과 함께 사용되어, 중앙 파도 장치에 의해 발생되는 결과적인 파도의 형상 및 특성을 변화시킬 수 있다.
외부 축(110)의 말단부(325)는, 외부 축(110)의 내부에 대한 유지 보수 접근을 위한 캡 또는 입구를 포함할 수 있다.
도 4는 액츄에이터 시스템(300)의 밀봉 서브시스템(120)의 상세 측면도이다. 피스톤 링(400)이 내부 축(105)에 영구적으로 용접되거나 다른 식으로 부착될 수 있다. 그런 다음, 밀봉 링(200)을 형성하는 부분이 볼트(205)를 사용하여 피스톤 링(400)에 볼트 체결된다. 따라서 피스톤 링(400)은 추가적인 시일로서 기능하게 된다.
폴리머 시일과 같은 추가적인 가요성 시일(405)이 밀봉 서브시스템(120)의 하단부에서 피스톤 링(400)에 연결되어 있는 것으로 나타나 있다. 이러한 추가적인 가요성 시일(405)은 밀봉 서브시스템(120)의 효과를 더 개선시킬 수 있고 또한 쉽게 교체되도록 설계될 수 있다.
파도 풀 및 서프 파크와 같은 어떤 용례에서, 액츄에이터(100, 300)에서 생기는 소리가 실질적으로 환경의 흥분을 더해줄 수 있다. 따라서, 시스템(100, 300)은 특히 밀봉 서브시스템(120) 및 환형 시일 틈의 상대적인 폭을 변경하여 조정될 수 있어, 중앙 파도 장치(115)가 상하로 진동을 할 때 밀려 오는 물 및/또는 공기의 흥미진진한 소리를 만들 수 있다.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템(500)의 측면도이다. 이 시스템(500)은, 복수의 내부 및 외부 축 서브시스템(510)에 의해 지지되는 중앙 파도 장치(505)의 형태로 된 질량체를 포함한다. 각 시스템(510)은 여기서 설명하는 비접촉식 방법에 따라 밀봉되는 신축자재형 내부 축(515) 및 외부 축(520)을 포함한다. 수평 지지부(525)의 어레이(array)가 중앙 파도 장치(505)와 각 축 시스템(510) 사이에 연장되어 있다.
도 6은 액츄에이터 시스템(500)의 상면도이다. 중앙 파도 장치(505)의 하중은 6개의 축 시스템(510)에 분산되고, 축 시스템(510) 모두는 동기화되어 있고 함께 작동하여 중앙 파도 장치(505)를 들어 올리고 놓아 주어, 중앙 파도 장치(505)가 파도 풀의 물과 같은 액체 매체에서 원활하게 상하 수직 방향으로 진동할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템(700)의 측단면도이다. 이 시스템(700)은, 중공 외부 축(710)에 부분적으로 수용되는 내부 축(705)을 포함한다. 중공 외부 축(710)은 환형 중앙 파도 장치(715)의 형태로 된 질량체의 중심 구멍을 통과해 연장되어 있다.
당업자는, 환형 중앙 파도 장치(715)는 다양한 형상을 가질 수 있고 또한 용례에 따라 동심 파도를 가장 효과적으로 발생시키도록 다양한 재료를 포함할 수 있음을 알 것이다.
내부 축(705)의 정상 단부는, 중공 외부 축(710)을 수용하는 원통형 벽(725)을 갖는 캡(720)에 연결된다. 피스톤 링(737)을 포함하는 밀봉 서브시스템(735)이 피봇 점(738)에서 내부 축(705)의 하측 말단부에 연결되어 있고, 실린더 공동부(739)와 외부 축(710)의 내벽 사이에 비접촉식 시일을 제공한다. 그래서 환형 중앙 파도 장치(715), 캡(720), 내부 축(705) 및 밀봉 서브시스템(735) 모두는 중공 외부 축(710)에 대해 상하로 함께 진동한다. 중공 외부 축(710)의 기부(740)는 파도 풀의 바닥과 같은 그라운드 지지부에 고정된다.
파이프(745)는 고압의 액체를 실린더 공동부(739) 안으로 보낸다. 실린더 공동부(739) 내의 결과적인 압력은 피스톤 링(737)에 상향력을 가하고, 이 상향력에 의해 밀봉 서브시스템(735), 내부 축(705), 캡(720) 및 중앙 파도 장치(715)가 상방으로 들리게 된다.
도 8은 밀봉 서브시스템(735)의 사시도이다. 롤러(800)의 형태로 된 복수의 벽 이격 장치가 밀봉 서브시스템(735)에 연결되어 있고 중공 외부 축(710)의 내벽에서 굴러, 중공 외부 축(710)을 따라 상하로 일어나는 밀봉 시스템(735)의 수직 방향 운동을 안내한다.
당업자는, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 롤러(800)는 다양한 크기와 구성을 가질 수 있고 또는 밀봉 서브시스템(735)의 다른 구성품이 중공 외부 축(710)의 내벽에 충돌하는 것을 방지하기 위한 스키드 패드(skid pad) 또는 다른 종류의 벽 이격 장치로 대체될 수 있음을 알 것이다.
도 9는 밀봉 서브시스템(720)의 부분 절취 측면도로, 단면선(A) 및 상세도(B)를 규정하는 원을 포함한다.
도 10은 도 9의 상세도(B)를 확대한 것이다. 나타나 있는 바와 같이, 밀봉 서브시스템(735)은 복수의 밀봉 링 어셈블리(1025)를 포함한다. 각 밀봉 링 어셈블리(1025)는, 이격 허브(1040)의 상측 측면 플랜지(1035)에 클램핑되는 가요성 밀봉 링(1030)을 포함한다. 밀봉 링 어셈블리(1025)는 수직 로드(rod)(1045)에 의해 함께 연결된다.
도 11은 밀봉 서브시스템(735)의 단면도로, 도 9의 단면(A)을 나타내고, 상세도(C)를 규정하는 원을 포함한다. 원통형 코어(1100)가 밀봉 서브시스템(735)의 중심을 통과해 연장되어 있고, 내부 축(705)의 일부분 및 연장부로서 기능한다. 피스톤 링(737)은 원통형 코어(1100)의 외벽에 연결되어 있고, 밀봉 링 어셈블리(1025)를 통과해 연장되어 있는 수직 로드(1045)를 지지한다.
도 12는 도 11의 상세도(C)를 확대한 것이다. 나타나 있는 바와 같이, 각 밀봉 링 어셈블리(1025)에서, 가요성 밀봉 링(1030)이 클램핑 링(1205)과 너트(1210) 사이에 클램핑된다. 너트(1210)는, 클램핑 링(1205)에 고정되는 볼트(1215)에 나사 결합된다. 그래서 각 이격 허브(1040)의 상측 측면 플랜지(1035)가 인접 이격 허브(1040)의 하측 측면 플랜지(1220)에 클램핑된다.
대시선(1225)은 중공 외부 축(710)의 내벽의 위치를 나타낸다. 환형 시일 틈(1230)(도시의 목적으로 실제 크기 보다 크게 나타나 있음)이 각 가요성 밀봉 링(1030)의 외측 가장자리와 중공 외부 축(710)의 내벽 사이에 존재한다. 적어도 하나의 가요성 밀봉 링(1030)이 외부 액체에 잠수되도록 비접촉식 액체 밀봉 액츄에이터 시스템(700)이 외부 액체에 적어도 부분적으로 잠기면, 적어도 하나의 가요성 밀봉 링(1030)의 위쪽에 있는 외부 액체의 헤드가, 압력원에 의해 실린더 공동부(739)에 가해지는 압력에 대항하는 배압을 환형 시일 틈(1230)에서 형성한다.
당업자는, 본 발명의 다양한 실시 형태는 강, 금속 합금 또는 고강도 플라스틱 또는 복합재료를 포함하여 다양한 재료 또는 다양한 재료의 조합으로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
본 발명의 다양한 실시 형태에 대한 위의 설명은 설명의 목적으로 당업자에게 제공된 것이다. 그 설명은 포괄적이거나 본 발명을 개시된 단일의 실시 형태에 한정하려는 의도는 없다. 전술한 교시에 대한 본 발명의 많은 대안예 및 변화예가 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 일부 대안적인 실시 형태가 구체적으로 논의되었지만, 다른 실시 형태가 명백할 것이며 또는 당업자에 의해 비교적 쉽게 개발될 것이다. 따라서, 본 특허 명세서는 여기서 논의된 본 발명의 모든 대안예, 수정예 및 변화예, 그리고 전술한 본 발명의 의미와 범위에 속하는 다른 실시 형태를 포함한다.

Claims (20)

  1. 액체 밀봉 액츄에이터 시스템으로서,
    제 1 단부를 갖는 내부 축;
    제 1 단부를 가지며 상기 내부 축의 제 1 단부를 수용하는 중공 외부 축;
    상기 중공 외부 축의 내면에 인접하여 위치되고, 외부 축의 내경 보다 작은 외경을 가지고 있어 환형 시일 틈(annular seal gap)을 형성하는 적어도 하나의 밀봉 링;
    상기 내부 축 또는 외부 축의 말단부에 부착되는 질량체; 및
    가압 유체를 상기 중공 외부 축 안으로 주입하여, 상기 질량체를 들어 올리는데 도움을 주는 압력을 상기 내부 축의 제 1 단부와 상기 적어도 하나의 밀봉 링 모두에 가하게 되는 압력원을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 밀봉 링이 상기 외부 액체에 잠수되도록 상기 시스템이 상기 외부 액체에 적어도 부분적으로 잠기며, 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 있는 상기 외부 액체의 헤드가, 상기 압력원에 의해 가해지는 압력에 대항하는 배압을 상기 환형 시일 틈에서 형성하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량체는 상기 외부 액체에서 수직 방향으로 진동하는 중앙 파도 장치를 형성하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 파도 장치는 외부 액체에서 파도를 발생시키는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밀봉 링이 부착되는 밀봉 서브시스템; 및
    상기 밀봉 서브시스템에 연결되는 복수의 벽 이격 장치를 더 포함하고,
    상기 벽 이격 장치의 일부는 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 위쪽에 위치되고, 또한 상기 벽 이격 장치의 일부는 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 아래쪽에 위치되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 파도 장치는 500 톤 보다 큰 질량을 갖는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 파도 장치는 100 톤 보다 작은 질량을 갖는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 시일 틈은, 상기 적어도 하나의 밀봉 링에 연결되고 또한 그 밀봉 링의 위쪽 및 아래쪽 모두에 위치되는 벽 이격 장치에 의해 유지되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밀봉 링은 상기 내부 축의 길이 방향 축선을 따라 동심으로 위치되는 복수의 밀봉 링을 포함하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축의 길이 방향 축선을 따라 동심으로 위치되는 스페이서 허브(spacer hub)에 의해 서로 이격되어 있는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밀봉 링은 2 내지 30 개의 밀봉 링을 포함하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밀봉 링의 각 밀봉 링은 복수의 동일한 상호 연결된 부분(segment)을 포함하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축에 조절 가능하게 부착되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밀봉 링은 상기 내부 축에 고정되는 피스톤 링에 조절 가능하게 볼트 체결되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 축의 말단부의 수직 방향 작동 범위는 상기 외부 액체의 수위 보다 높게 연장되고, 내부 축의 말단부는 그라운드 지지부에 연결되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 축의 말단부의 수직 방향 작동 범위는 상기 외부 액체의 수위 보다 높게 연장되고, 외부 축의 말단부는 그라운드 지지부에 연결되는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 축 및 외부 축은 실린더인, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    사용 중에 상기 내부 축은 비접촉식으로 상기 외부 축 안으로 또한 그 밖으로 진동하고, 상기 적어도 하나의 밀봉 링은 외부 축의 내면과 접촉하지 않는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 내부 축 및 외부 축은 서로 독립적으로 자신의 길이 방향 축선 주위로 회전할 수 있는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 시일 틈을 상기 적어도 하나의 밀봉 링의 외경으로 나눈 비는 0.0005(또는 0.05%) 보다 작고, 가압 유체와 외부 액체 모두는 물인, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    복수의 내부 및 외부 축 시스템이 상기 질량체를 지지하는, 액체 밀봉 액츄에이터 시스템.
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