해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재

해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재{Riser Pipe Support Member for Sea Water Lift Pump}

본 발명은 부유식 원유 생산 및 저장 설비에 장착되어 해수를 각종 설비에 공급하는 해수인양펌프의 라이저 파이프(riser pipe)를 지지하는 부재에 관한 것으로서, 특히 케이슨(Caisson) 중심에서 라이저 파이프가 안정적으로 지지되도록 함은 물론 파고나 엔진 및 펌프 모터에서 발생하는 진동으로부터 라이저 파이프를 보호할 수 있도록 한 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 관한 것이다.

일반적으로 해양 유전에 설치되는 부유식 원유 생산 및 저장 설비(Floating Production Storage Offloading, 이하 'FPSO' 라 한다)에는 FPSO의 각종 설비에 해수를 공급할 수 있도록 해수인양펌프(Sea Water Lift Pump)가 설치되어 있다.

통상적인 해수인양펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 해수를 흡입하여 송출하는 펌프부(51) 및 이의 구동을 위한 모터부(52)가 일체로 형성된 캔드 모터 펌프(Canned Motor Pump, 50)와, 상기 캔드 모터 펌프(50)에서 송출되는 해수를 FPSO로 공급할 수 있도록 수직으로 설치되고 지지용 부재(67)로 상호 지지된 라이저 파이프(Riser Pipe, 60)를 포함하여 구성되고 있다.

그리고, 상기 캔드 모터 펌프(50) 및 라이저 파이프(60)를 포함하는 해수 인양펌프는 FPSO에 고정되는 케이슨(Caisson, 70)의 내부에 위치되어 파도 등에 의해 움직이지 않도록 하고 있다. 이때, 해수인양펌프는 상기 케이슨(70)의 상부 데크(75)에 고정되며 상기 케이슨(70)의 내부에서는 아무런 지지점을 가지지 않도록 설치된다. 또한, 상기 라이저 파이프(60)를 상기 케이슨(70)의 상부 데크(75)에 고정할 때, 수지 원판 또는 우레탄으로 이루어진 완충부재(65)를 설치하고 있다.

이러한 완충부재(65)는 상기 라이저 파이프(60)가 상기 케이슨(70)의 중심에 위치되도록 고정함과 아울러 상기 캔드 모터 펌프(50)에서 발생하는 진동이 상기 케이슨(70)으로 전달되지 않도록 완충시키는 역할을 수행하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 해수인양펌프는 라이저 파이프가 아무런 지지점이 없이 케이슨 내부에 위치하게 되므로 캔드 모터의 작동에 따라 자유롭게 진동하게 되고, 상기 라이저 파이프의 과도한 진동은 피로 파괴를 유발할 수 있으며, FPSO의 선체 진동이나 파고 등에 의한 저주기의 진동에 따라 변형이 발생할 경우 캔드 모터 펌프의 모터부가 상기 케이슨에 충돌할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 케이슨의 내부에서 라이저 파이프를 안정적으로 지지하여 라이저 파이프의 변형을 방지하고 피로 파괴에 대한 안정성을 확보함과 아울러 캔드 모터 펌프의 모터부 및 라이저 파이프의 과도한 변형으로 인한 케이슨과의 충돌 문제가 발생하지 않도록 하는 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재를 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 라이저 파이프 상에서 위치 조절이 가능하여 최대 진폭이 발생하는 지점, 예를 들어 라이저 파이프 길이의 3분의 1과 3분의 2 지점 등에 설치됨으로써 효율적인 진동 감쇠 효과를 얻을 수 있도록 하는 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 볼 스프링 플런저 구조의 암을 이용하여 완충 효과를 얻을 수 있음은 물론 스프링의 강성 조절을 통해 완충력을 제어할 수 있는 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 암의 선단부에 구비된 수지 계열의 볼 팁을 이용하여 케이슨의 내부를 보호할 수 있는 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 라이저 파이프를 감싸도록 설치되는 고정 브라켓과, 상기 고정 브라켓을 상기 라이저 파이프에 고정하기 위한 조임볼트와, 상기 고정 브라켓에 일정 간격을 두고 방사상으로 설치되어 케이슨의 내부에 접촉되며 탄성력을 이용하여 진동을 감쇠시키는 적어도 3개 이상의 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 상기 고정 브라켓은 양 끝단에 반경 방향의 확장부가 구비된 반원형 브라켓 부재 한 쌍으로 이루어지고, 상기 조임볼트는 상기 확장부에 설치되어 상기 한 쌍의 브라켓 부재가 서로 결합되도록 상기 확장부 사이의 간격을 줄여 상기 고정 브라켓을 상기 라이저 파이프에 고정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 상기 암은 상기 고정 브라켓에 설치된 본체와, 상기 본체에 이동 가능하게 설치되며 내부에 스프링이 구비된 플런저와, 상기 플런저의 단부에 설치되어 상기 케이슨의 내벽에 밀착되는 볼 팁과, 상기 스프링과 볼 팁 사이에 위치되는 스프링 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 상기 플런저는 상기 본체에 회전 가능하게 설치된 위치 조절 너트에 의해 전후 이동되도록 외주면 일부에 나사산이 가공되며, 상기 플런저의 전후 이동에 따라 상기 스프링의 강성이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 상기 볼 팁은 합성수지 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재는, 라이저 파이프를 케이슨 내에서 탄성 지지함으로써 라이저 파이프 및 캔드 모터 펌프의 위치를 안정적으로 고정하여 라이저 파이프의 변형을 방지함은 물론 캔드 모터 펌프에 의해 발생하는 진동으로 인해 야기되는 라이저 파이프 및 갠디드 모터 펌프의 과도한 변형으로 인한 케이슨과의 충돌 위험을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 케이슨 내에서 라이저 파이프의 위치를 안정적으로 고정함에 따라 캔드 모터 펌프를 냉각 또는 윤활시키기 위한 오일 라인의 설치가 용이해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 라이저 파이프를 따라 그 설치 위치의 자유롭게 조절할 수 있으므로, 최대 진폭이 발생하는 지점, 예를 들어 라이저 파이프 길이의 3분의 1과 3분의 2 지점 등에 설치하여 진동 감쇠 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 방사상으로 설치된 복수개의 암을 이용하여 라이저 파이프를 안정적으로 지지함은 물론 스프링을 이용하여 진동을 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 위치 조절 너트를 이용하여 플런저의 위치를 조절할 수 있으므로 플런저의 내부에 구비된 스프링의 강성 조절을 통한 탄성력의 제어가 가능한 효과가 있다.

또, 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재에 따르면, 수지계열의 볼 팁이 케이슨의 내벽에 밀착되므로 케이슨의 내벽이 보호되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 해수인양펌프의 설치구조가 도시된 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재가 도시된 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 암의 내부 구조가 도시된 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 라이저 파이프 지지부재가 설치된 해수인양펌프의 설치 구조가 도시된 구성도.
도 5는 도 4의 "A"부가 도시된 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재는 도 2에 도시된 바와 같이, 도 4의 라이저 파이프(41)를 감싸도록 설치되는 고정 브라켓(10)과, 상기 고정 브라켓(10)을 상기 라이저 파이프에 고정하기 위한 조임볼트(20)와, 상기 고정 브라켓(10)에 일정 간격을 두고 방사상으로 설치되어 케이슨(45)의 내부에 접촉되며 탄성력을 이용하여 진동을 감쇠시키는 적어도 3개 이상의 암(30)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 암(30)은 2개만 설치되는 경우에는 균형을 유지하기가 어려우므로 120도 간격으로 3개가 설치되거나 90도 간격으로 4개 설치되거나 또는 보다 균일한 방향의 지지를 위해 5개 이상 설치하는 것도 가능하다.

상기 고정 브라켓(10)은 양 끝단에 반경 방향의 확장부(12)가 구비된 반원형 브라켓 부재(11) 한 쌍으로 이루어지고, 상기 조임볼트(20)는 상기 확장부(12)에 설치되어 상기 한 쌍의 브라켓(11) 부재를 서로 결합되도록 상기 확장부(12) 사이의 간격을 줄임으로써 상기 고정 브라켓(10)을 상기 라이저 파이프(41)에 고정하게 된다. 이에 따라 상기 조임볼트(20)를 풀어서 상기 고정 브라켓(10)이 헐거워지도록 한 상태에서 상기 고정 브라켓(10)의 위치를 변경할 수 있으며, 진폭이 가장 큰 지점, 예를 들어 라이저 파이프 길이의 3분의 1과 3분의 2 지점 등으로 상기 고정 브라켓(10)을 이동시킨 후 상기 조임볼트(20)를 조여서 상기 고정 브라켓(10)을 고정한다.

상기 암(30)은 상기 고정 브라켓(10)에 설치된 본체(31)와, 상기 본체(31)에 이동 가능하게 설치되며 내부에 구비된 스프링(35)의 강성을 조절하는 플런저(32)와, 상기 플런저(32)의 단부에 설치되어 상기 케이슨(45)의 내벽에 밀착되는 볼 팁(33)과, 상기 스프링(35)과 볼 팁(33) 사이에 위치되는 스프링 시트(36)와, 상기 본체(31)에 회전 가능하게 설치되고 상기 플런저(32)의 외주면 일부에 형성된 나사산(32')에 체결되어 상기 플런저(32)를 전후 이동시키는 위치 조절 너트(34)를 포함한다. 이때, 상기 볼 팁(33)은 합성수지 재질로 형성되어 자체적인 탄성을 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 해수인양펌프의 라이저 파이프 지지부재는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 해수인양펌프의 라이저 파이프에 설치되어 상기 라이저 파이프가 케이슨 내에서 움직이지 않도록 지지하게 된다.

라이저 파이프(41)를 케이슨(45)에 설치하는 과정에서 상기 라이저 파이프(45)의 외주면에 고정 브라켓(10)을 설치한다. 이때, 상기 고정 브라켓(10)이 확장부(12)를 구비한 한 쌍의 반원형 브라켓 부재(11)로 이루어져 있으므로, 한 쌍의 브라켓 부재(11)를 상기 라이저 파이프(41)의 양측에서 결합시킨 후 상기 브라켓 부재(11)의 확장부(12)에 조임볼트(20)를 결합시킴으로써 상기 고정 브라켓(10)을 상기 라이저 파이프(20)의 특정 위치에 고정할 수 있다.

그리고, 상기 고정 브라켓(10)은 상기 라이저 파이프(41) 중 진폭이 가장 큰 지점에 설치되어야 함은 당연하다. 즉, 상기 조임볼트(20)를 풀어서 상기 고정 브라켓(10)이 헐거워지도록 한 상태에서 상기 고정 브라켓(10)을 움직여 그 위치를 변경하며, 상기 고정 브라켓(10)이 상기 라이저 파이프(41)에서 진폭이 가장 큰 지점, 예를 들어 라이저 파이프 길이의 3분의 1과 3분의 2 지점 등으로 이동되면 상기 조임볼트(20)를 조여서 상기 고정 브라켓(10)을 고정하는 것이다.

이와 같이 상기 고정 브라켓(10)이 상기 라이저 파이프(41) 중 진폭이 가장 큰 지점에 설치되면, 캔드 모터 펌프(43)에 의해 발생하여 상기 라이저 파이프(41)로 전달된 진동에 대한 감쇠 효과를 극대화할 수 있게 된다.

그리고, 상기 고정 브라켓(10)에 방사상으로 설치된 복수개의 암(30)은 선단부의 볼 팁(33)이 케이슨(45)의 내벽에 밀착됨으로써 상기 라이저 파이프(41)가 안정적으로 고정되도록 한다. 이때, 상기 암(30)의 위치 조절 너트(34)를 이용하여 플런저(32)를 전후 이동시킴으로써 상기 플런저(32) 내부에 위치된 스프링(45)의 강성을 조절하게 된다.

따라서, 상기 고정 브라켓(10)이 적절한 탄성력으로 상기 캔드 모터 펌프(43)에서 발생하여 상기 라이저 파이프(41)로 전달된 진동을 흡수할 수 있게 된다. 또한, 상기 볼 팁(33)이 합성수지 볼의 형태로 형성되어 자체 탄성이 제공됨에 따라 상기 케이슨(45)과의 접촉시 상기 케이슨(45)의 내벽이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10: 고정 브라켓
11: 브라켓 부재
12: 확장부
20: 조임볼트
30: 암(Arm)
31: 본체
32: 플런저
32': 나사부
33: 볼 팁
34: 위치 조절 너트
35: 스프링
36: 스프링 시트
41: 라이저 파이프
43: 캔드 모터 펌프
45: 케이슨