KR100286467B1

KR100286467B1 - 기체 압력을 이용한 자동소방급수장치

Info

Publication number: KR100286467B1
Application number: KR1019980012420A
Authority: KR
Inventors: 박상근
Original assignee: 강영모; 주식회사서광부스타이엔지
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2001-06-01
Also published as: KR19990079686A

Abstract

본 발명은 기체압력을 이용한 자동 소방 급수 장치로서 기압탱크 급수매인 시스탬과 보충수 펌프시스탬, 분사(噴射) 보기(補氣)시스탬, 수력기공식(水力氣控式) 질소 승압시스탬 및 전기 제어시스탬 등으로 구성되어 있다. 평상시 기압탱크 내에는 90% 이상의 물을 유지하고 있으며, 탱크상부의 기압에 의하여 소방배관 라인에는 년중무휴로 물을 보충하고 승압할 수 있으며, 기체잠금식 감압밸브는 질소탱크 토출관에 설치되어 질소탱크 내의 질소누출이 없도록 하는 고 밀봉장치이다. 일단 화재가 발생하여 소방배관에서 급수할 때는 전력과 인력에 의존하지 않고 수력기공식 원리에 따라 즉시 감압밸브의 밀봉상태를 해제하여 신속히 기압탱크에 대하여 질소승압 급수를 실시한다. 그리고 본 발명은 장기간 고압질소의 누출을 예방할 수 있고 신속히 반응을 할 수도 있도록 하여 소방에 신뢰성이 있는 ″압력에너지식 고압소방급수시스탬″이 된다. 본 발명의 소형설비는 고가(高架) 소방 저수조의 승압시설로 적용할 수 있으며, 대형설비는 고층 건물에 약 20분간의 급수소방시스탬에 활용되게 한 것이다.

Description

기체 압력을 이용한 자동 소방 급수장치{AUTOMATIC WATER SUPPLY APPARATUS USING AIR PRESSURE FOR FIVE FIGHTING}

본 발명은 무동력 자동 소방 급수장치에 관한 것이다. 좀더 자세하게는 무동력 자동 소방 장치로서 기압탱크 급수매인 시스탬과 보충수 펌프시스탬, 분사(噴射) 보기(補氣)시스탬, 수력기공식(水力氣控式) 질소 승압시스탬 및 전기 제어시스탬 등으로 구성되어 있다. 평상시 기압탱크 내에는 90% 이상의 물을 유지하고 있으며, 탱크상부의 기압에 의하여 소방배관 라인에는 년중무휴로 물을 보충하고 승압할 수 있으며, 기체잠금식 감압밸브는 질소탱크 토출관에 설치되어 질소탱크 내의 질소누출이 없도록 하는 고 밀봉장치이다. 일단 화재가 발생하여 소방배관에서 급수할 때는 전력과 인력에 의지하지 않고 수력기공식 원리에 따라 즉시 감압밸브의 밀봉상태를 해제하여 신속히 기압탱크에 대하여 질소승압 급수를 실시한다. 그리고 본 발명은 장기간 고압질소의 누출을 예방할 수 있고 신속히 반응을 할 수도 있도록 하여 소방에 신뢰성이 있는 ″압력에너지식 고압소방급수시스탬″이 된다. 소형설비는 고가(高架) 소방 저수조의 승압시설로 적용할 수 있으며, 대형설비는 고층 건물에 약 20분간의 급수소방시스탬에 활용되게 한 것이다.

종래의 일반적인 기압급수장치는 정전상황에서 단시간 동안 소방급수를 할 수 있다. 그러나 기압탱크 용적 Vｑ와 배출된 소방수 용적 Vx의 비율은

m = Vｑ/Vx ≥ (Px+∠P+1)/ αx/∠P

식중 Px - Vx 용적수를배출한 후 기압탱크 내 압력, ㎏/㎠

∠P - Vx 용적수를 배출하는데 필요한 기압탱크 내 압력 강하, ㎏/㎠

αx - 기압탱크의 최대 기체체적계수

만약 Px = 10㎏/㎠, ∠P = 1㎏/㎠ αx = 0.95를 취하면 m≥12.63㎥이 된다. 그래서 Vx = 0.5㎥이되면 Vｑ≥ 6.32㎥이 되고 Vx = 6.0㎥이 되면 Vｑ≥ 75.8㎥이된다.

분명한 것은 기압탱크가 대단히 크고 그 중 대부분이 기체이며 이용율이 대단히 낮을 경우 화재가 발생하여 탱크내의 공기가 소방배관에 진입되면 연소를 도울 위험이 있다.

그래서 80년대 말 중국에서는 질소 승압방안을 활용한 소방용 기압급수설비가 출현하였다.

예를 들면 장성급수설비창의 XQG계열 설비 등이 있다. 이 질소승압 시스템은 모두 고압질소탱크, 기체감압밸브, 소래노이드밸브 및 배관라인과 축전지 등으로 구성되었다. 평상시 감압밸브는 조절상태에 있고 소래노이드밸브를 이용하여 질소의 흐름을 제지한다. 화재 발생시에는 축전지의 전원에 의하여 소래노이드밸브가 열려 질소를 기압탱크 상부까지 승압시켜 탱크내의 물을 소방배관에 유입시켜 소방급수를 한다.

그러나 이러한 방안은 출구압력을 조절하는 감압밸브에 의하여 밀봉작용을 할 수 없어 그 출구의 소래노이드밸브는 질소의 누출을 방지하기가 어렵다. 그래서 장기적으로 고압질소를 보존하기가 어려울 뿐만 아니라 년중 내내 축전지를 관리하고 유지한다는 것 또한 간단한 일이 아니다. 그래서 이러한 질소 승압방안은 성공한 예가 거의 없었다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 수력기공식(水力氣控式) 질소 승압시스템(SQDZ)을 채택한 소형화된 무동력 자동 소방 급수장치를 제공하여 평상시에는 탱크내에 물이 가득차 있고 질소탱크내의 고압기체가 누출되는 것을 철저히 방지하였고, 화재가 발생하여 소방배관에서 급수를 할 때는 어떠한 전력에도 의존하지 않고 수력기공(水力氣控)의 원리에 의하여 신속히 질소승압에 의한 급수를 실시하여 신뢰성 있는 소방의 목적을 달성하는 것이다. 이와 같이된 본 발명은 마치 고가(高架) 저수지와 같이 ″압력 에너지식 고압소방급수시스템″에 속한다.

도 1 은 본 발명의 전체 회로도

도 2 는 본 발명의 기체병밸브의 종단면도

도 3 은 본 발명의 조합밸브의 종단면도

도 4 는 본 발명의 기체잠금식 안전밸브의 종단면도

도 5 는 본 발명의 전기제어 회로도

〈도면 주요부호의 설명〉

QS : 기압탱크 Po : 보충펌프 PBQ : 분사식 보기

SQDZ : 수력기동식 질소승압 QW : 수위지시기 QY : 감압밸브

DY : 전기접점 압력계 QA : 안전밸브 Ho, Hx, Hk, 3.5 : 체크밸브

ZG : 승압파이프 Zk : 승압제어밸브 Zx, Zh : 게이트밸브

HG : 회수관 GL : 여과기 YB : 아크릴파이프

N₂: 질소탱크 QP : 기체병밸브 ZF : 조합밸브

Do, D₁, D₂ D₃: 버터프라이밸브 Da : 통기공부분

Db : 밀봉부분 DF : 솔레노이드밸브 Dc : 안전밸브

Dd : 밀봉부분 A : 흡기공간 B : 조절공간

C : 시험공간 A₁: 배기부분 B₁: 기체잠김부분

C₁: 조절부분 2.1 : 기체병밸브 본체 2.2, 3.6, 4.4 : 밀봉패킹

2.3 : 고압활문 2.4 : 원주핀 2.5 : 밸브대

2.6 : 윤활부품 2.7 : O-링 2.8 : 밀봉부품

2.10 : 밸브덮개 2.11 : 보호덮개 3.1 : 조합밸브 본체

3.2 : 밸브덮개 3.3 : 밸브조절봉 3.4 : Ｏ-링

3.7 : 보울트 3.8 : 유량제한부품 4.1 : 안전밸브 본체

4.2 : 밀봉밸브시이트 4.3 : 보울트 4.5 : 차동 피스턴

4.6 : 스프링 4.7 : 조절봉 4.8 : 조정보울트

4.9 : 밸브덮개 4.10 : 고정너트 4.11 : 보호덮개

본 발명을 실시 예시도에 의하여 상세히 설명한다.

우선 본 발명을 설명하기에 앞서 기체잠금식 감압밸브(특허출원 번호: 97-146), 수력기공식 승압제어밸브(특허출원 번호: 97-4074), 분사식 보기탱크(실용신안등록출원 번호: 96-58144) 및 흡 배기용 체크밸브(실용신안등록출원 번호: 97-22076)는 본 발명출원인이 선출원 한것이어서 구체적인 구성 설명을 하지 않겠다.

본 발명은 기압탱크(QS)의 급수 메인 시스템과 그 주위에 설치된 물 보충펌프(Bo)시스템, 분사보기(噴射補氣)시스템(PBQ), 수력기공식 질소승압시스템(SQDZ) 및 전기제어시스템 등으로 구성된다.

모든 설비의 유체흐름은 도 1에서와 같이

기압탱크(QS)의 급수 메인 시스템은 기압탱크(QS)의 하부에 흡수구와 배수구를 설치하고 기압탱크(QS)의 상부에는 수위지시기(QW)를 설치하여 기압탱크(QS)의 총 용적 90%∼95% 사이의 수위를 제어한다. 기압탱크(QS)의 본체 앞 중앙부에 기체잠금식 감압밸브(QY)를 설치하고 기압탱크(QS) 상부에 전기접점식 압력계(DY)를 설치하여 기압탱크(QS)의 상부 기압 Pq를 볼 수 있으며, 탱크내의 상, 하한 압력을 감지하여 신호(Sk, St)를 보낸다. 기압탱크(QS)의 상부에는 기쇄식 안전밸브(QA), 흡, 배기용 체크밸브(Hx) 및 승압파이프(ZG)등을 설치하고 기압탱크(QS) 하부에 설치된 배수구에 버터프라이밸브( D₂)을 통해 수력기공식 승압제어밸브(ZK)의 입구와 파이프로 연결한다. 마지막으로 승압제어밸브(ZK)의 배수구는 급수관을 이용해 게이트밸브(Zx), (Zh)를 통해 각각 소방배관망과 회수관(HG)까지 연결하여 기압급수 메인시스템을 구성한다.

그리고 기압탱크(QS)하단의 한쪽에 물 보충펌프(Bo)를 설치하고 이 펌프의 흡수구는 버터프라이밸브(Do)를 통해 저수조 하부까지 입수관으로 연결하며, 이 펌프의 출구에는 여과기(GL)를 설치하고 그 전방에 체크밸브(Ho), Ｔ자관 및 버터프라이밸브( D₁)을 거처 기압탱크(QS)하부의 흡수구와 연결하여 기압탱크(QS)의 물 보충시스템을 구성하였다.

기압탱크(QS) 하단의 다른 한쪽에는 분사 보기탱크(PBQ)를 설치하고 물 분사 파이프입구와 Ｔ자관을 연결한다. 확대관(擴大管) 토출구에는 소래노이드밸브(DF), 버터프라이밸브( D₃)를 거처 회수관과 서로 연결하고 분사 보기탱크(PBQ) 상부의 보기구(補氣口)에 아크릴파이프(YB)를 이용하여 수직으로 흡, 배기용 체크밸브(HK)의 하부와 연결하고 이밸브의 배수구를 안전밸브(QA) 하부와 연결하여 보기탱크(QS)의 보기시스템을 구성하였다.

그리고 기압탱크(QS) 앞 중앙에 설치 한 기체잠금식 감압밸브(QY)는 입구의 고압( P₁)접합관과 질소탱크( N₂) 상부의 고압 기체병밸브(QP)를 연결하고 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구저압( P₂)접합관은 짧은 파이프를 이용해 조합밸브(ZF)의 흡기구까지 연결한다. 조합밸브(ZF)의 배기구는 승압파이프(ZG)의 입구까지 연결하고 3가닥의 파이프를 이용하여 조합밸브(ZF)와 승압제어밸브(ZK), 승압제어밸브(ZK)와 기체잠금식 감압밸브(QY)의 기체잠금공간, 기체잠금공간과 안전밸브(QA)의 기체로 잠금기능을 갖는 공간사이를 각각 연결하여 수력기공식 질소승압시스템(SQDZ)을 구성하였다. 이 수력기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 5개의 전용밸브 중 기체잠금식 감압밸브(QY)와 승압제어밸브(ZK)는 이미 본 출원이 선 출원한 관련 특허출원명세서에서 자세히 설명하였으며, 나머지 구성에 대하여 아래에 설명한다.

수력기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 고압 기체병밸브(QP)는 도2에서와 같이 고압 기체병밸브(QP)의 구경은 φ10∼φ15 사이이며, 항상 열린 상태에서도 장기적으로 밀봉할 수 있다. 기체병밸브(QP) 본체(2.1)의 중앙부 공간은 아래에서부터 위로 통기공부분(Da), 밸브부분(Db), 방향안내부분(Dc)과 밀봉부분(Dd)으로 나뉘어 지고 각 부분의 내경관계는 D₁〈 D₃( ≒ 2D₁) 〈 D₄＜ D₂이다. 통기공부분(Da)의 외부는 탱크전용 원추형 나사산을 채택한 관연결로 질소탱크( N₂)의 입구에 조립하도록 되어있다. 통기공부분( Da)의 상 표면은 칼날형 밀봉밸브시이트로 밸브부분(Db)의 중앙부까지 위로 뻗어 있다. 밸브부분(Db)의 외측에는 통기공부분(Da)의 직경과 같은 가로방향의 관연결구가 설치되어 있고 기체잠금식 감압밸브(QY)의 입구까지 고압 파이프로 연결되어 있으며, 상부 밀봉부분(Dd)은 외부는 보울트홈을 이용해 밸브덮개(2.10)를 꽉 조인다. 기체병밸브(QP) 본체(2.1)내에 밸브중심부분을 설치할 때는 맨 먼저 밀봉패킹(2.2)이 달린 고압밸브(2.3)상부 구멍에 밸브대(2.5) 하부의 핀홈을 끼워넣고 활문 중앙부 3개의 가로방향 구멍 내에 원주형 핀(2.4)를 설치하여 회전할 수 있는 활문을 구성하였다.

그런 후 활문 외경이 방향안내부분(Dc)과 같은 밸브대(2.5)의 돌출부분 상단에 윤활부품(2.6), 고무 Ｏ-링(2.7), 밀봉부품(2.8) 및 밸브덮개 너트(2.9)를 조립하혀 본체(2.1)의 밸브부분(Db), 방향안내부분(Dc), 밀봉부분(Dd) 3개의 구멍내부에 설치한다. 마지막으로 밸브덮개(2.10)를 조이고 밸브덮개 너트(2.9)의 양쪽 돌출부분은 본체(2.1)상 표면을 누르며, 보호덮개(2.11)를 덮어 고압 질소 기체병밸브(QP)를 구성하였다. 보호덮개(2.11)를 떼어버리고 아랫방향으로 밸브대(2.5)를 꽉 조일 때, 양쪽 돌출부분은 아랫방향으로 고압 활문을 밀고나가 칼날형 밀봉밸브시이트에 밀착시킨다. 반대로 위방향으로 밸브대를 조일 때는 고압활문(2.3)에 영향을 미쳐 밸브구멍을 여는 것과 동시에 밸브대의 돌출부분은 위로 윤활부품(2.6)을 밀고 나가 고무 O-링(2.7)과 밀봉부품(2.8)을 압박하여 본체(2.1)상부에서 질소가 세는 틈을 모두 틀어 막아 항상 열린 상태에서도 기체병밸브(QP)가 장기적으로 밀봉상태가 유지되도록 하였다.

기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 조합밸브(ZF)는 도3에서와 같이 두 종류의 체크밸브와 두 개의 게이트밸브를 결합하여 일체화시킨 조합밸브(ZF)이다. 조합밸브(ZF) 본체(3.1) 내부의 공간은 흡기공간(A), 조절공간(B), 시험공간(C)으로 나눈다. 중앙부 흡기공간(A)의 상 하 단면은 칼날형 밀봉밸브시이트가 되고 그 중앙부 외측에는 흡기관 연결구가 설치되어 있으며, 이 흡기관 연결구는 파이프를 이용해 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구 저압접합관과 연결되어 있다. 그리고 이 밸브 본체(3.1) 하부 조절공간(B)의 좌측 배기관 연결구는 승압파이프(ZG)와 연결되어 있으며, 우측 기체공급관 연결구는 파이프를 이용해 승압제어밸브(ZK)의 흡기구까지 연결하고 상부 시험공간(C)의 좌측에 소방유량을 시험할 수 있는 유량제한부품(3.8)을 조립한다.

이 조합밸브 본체(3.1)의 흡기공간(A)의 양단인 조절공간(B)와 시험공간(C)내에 완전히 구조가 동일한 밸브 중심부분을 각각 설치하고 조합밸브 본체(3.1)양단부의 큰 나사산 구멍에는 밸브덮개(3.2)를 조립한다. 이 밸브덮개(3.2) 하부 암나사구멍에 밸브조절봉(3.3)의 하부 보울트부분을 조이고 이 밸브조절봉(3.3) 상단의 비교적 굵은 원주부분에 Ｏ-링(3.4)을 끼워 밸브덮개(3.2)의 상부내공을 밀봉한 후 원주부분 중앙부의 구멍내에 보울트(3.7)를 이용해 밀봉패킹(3.6)을 고정시킨 체크밸브(3.5)를 설치하여 조합밸브(ZF)의 상, 하밸브 두 부분을 구성하였다.

그리고 상, 하 밸브조절봉(3.3)을 이용해 두개의 체크활문을 눌러 닫은 후 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구압력 P₂를 조절하므로 질소의 소모가 없다. 그런 후 하부 밸브를 열면 승압상태에 들어가고, 하부 밸브 아래쪽을 닫은 후 다시 상부 밸브를 열면 기체잠금식 감압밸브(QY)의 자동 조절기능을 시험 할수 있다.

기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 기체잠금식 안전밸브(QA)는 도4에서와 같이 기압을 이용하여 고정시킬 수 있는 기체 안전밸브(QA)이다. 안전밸브(QA) 본체(4.1)의 중앙부 공간은 하부 배기부분( A₁), 중앙부 기체잠김부분( B₁) 및 상부 조절부분( C₁)으로 나뉘어 진다. 배기부분( A₁)의 측면에는 다수의 배기구멍이 있으며 그 하단의 나사산 구멍에 칼날형 밀봉밸브시이트(4.2)를 꽉 조인다. 이 밀봉밸브시이트(4.2)의 하단은 흡기 연결구로 기압수조 상부까지 연결되어 있으며, 중앙부 기체잠금부분( B₁)내에 상단은 가늘고 하부는 굵은 상, 하 두 부분에 Ｏ-링을 끼운 차동피스턴(4.5)을 설치한다. 그리고 차동피스턴(4.5)의 하단면에는 보울트(4.3)로 고정시킨 밀봉패킹(4.4)을 설치하고 밀봉밸브시이트(4.2)에 밀착되어 밸브작용을 한다. 기체잠금부분( B₁)의 외측에는 작은 관연결구가 있고 파이프를 이용해 기체잠금식 감압밸브(QY)의 기체잠금부분과 연결하여 기체에 의해 잠김기능을 갖을 수 있도록 하였다. 마지막으로 상부 조절부분( C₁)내에 기체잠금식 감압밸브(QY)의 조절구와 유사한 스프링(4.6), 조절봉(4.7), 조절보울트(4.8), 밸브덮개, 분할핀을 이용해 고정시킨 고정너트(4.10) 및 보호덮개(4.11)를 설치한다. 보호덮개(4.11)를 떼어 버리고 반시계 방향으로 조절보울트(4.8)를 회전시킬 때 조절봉(4.7)은 조절부분( C₁)의 내공을 따라서 아래 방향으로 이동하여 스프링(4.6)을 압축하고 차동피스턴(4.5)을 밀고 나가 칼날형 밀봉밸브시이트(4.2)에 밀착시킨다. 이와 같이 기체잠금식 안전밸브(QA)의 기동압력을 설정한 후 기체잠금부분( B₁)내에 제어압력 Ps를 끌어들여 차동피스턴(4.5) 상부는 스프링과 같은 방향의 기체힘이 발생하고 이 두개의 힘이 밸브를 밸브시이트(4.2)에 완벽하게 밀착시켜 기압탱크(QS)의 누출을 완벽하게 방지하였다. 그러나 Ps = 0 이고 기압탱크(Qs)의 기압 Pq가 기체잠금식 안전밸브(QA)의 설정압력을 초과할 때 차동피스턴(4.5) 하부의 기체는 밸브를 열어 배기공에서 압력을 뺀다.

본 발명의 작동원리를 도5와 결합하여 설명하면 다음과 같다.

급수설비의 준비과정은 제어기(PLC)를 수동상태에 두고 급수관(GS) 출구에 있는 두 개의 게이트밸브(Zx와Zh) 및 조합밸브(ZF)의 상, 하 밸브를 닫은 후 물 보충펌프(Bo)를 기동시키면 저수조내의 물은 버터프라이밸브(Do)를 거쳐 펌프로 흡입된 후 여과기(GL) → 체크밸브(Ho) → T자관 → 버터프라이밸브( D₁)을 거쳐 기압탱크(QS)에 흡입되어 물을 보충하고 기압탱크(QS)내의 공기를 압축한다.

그리고 기압탱크(QS) 내의 압력이 전기접점압력계(DY)에 설정된 펌프정지 상한압력 Pt까지 상승하고 그 수위가 수위지시기(QW)가 제어하는 수위보다 높을 때 제어기(PLC)를 자동상태에 두고 연속하여 공기보충 푸시버튼(NK)을 연결하여 제어기(PLC)에서 소래노이드밸브(DF)를 열도록 한다. 그러면 기압탱크(QS) 하부의 Ｔ자관의 압력수가 분사 보기탱크(PBQ)에 유입되고 압력수는 분사 보기탱크(PBQ) 내부의 분사노즐로 부터 확대관 쪽으로 분사되어 기압탱크(QS)의 물을 흡수하고 그 내부의 확대관, 소래노이드밸브(DF), 회수관(HG)을거쳐 저수조로 회류한다. 그래서 분사 보기탱크(PBQ) 상부에는 진공이 발생하여 상부 흡 배기밸브(HX) 내의 배기밸브는 자동으로 닫히고 외부공기는 흡기밸브와 아크릴파이프(YB)를 거쳐 분사 보기탱크(PBQ) 내에 흡입된다. 이 분사 보기탱크(PBQ) 내에 공기가 가득찰 때 제어기(PLC)는 소래노이드밸브(DF)를 닫아 분사노즐에서 유출된 물은 확대관 입구에서 180도 방향을 바꿔 분사 보기탱크(PBQ)에 급수하고 그 내부 공기를 압축하여 기압탱크(QS) 상부 압력(Pq ≒ Pt)에 접근할 때 흡 배기밸브(HX) 내의 배기밸브가 열려 분사 보기탱크(PBQ) 내의 압축공기는 아크릴파이프(BY)와 흡 배기밸브(HX)를 거쳐 기압탱크(QS)에 유입되고 아크릴파이프(YB) 내의 수위가 기압탱크(QS)의 수위와 같아지면 동작을 정지한다. 이 때 제어기(PLC)는 다시 소래노이드밸브(DF)를 열어 중복하여 상술한 흡기과정을 실시한 후 다시 소래노이드밸브(DF)를 닫아 분사 보기탱크(PBQ) 내의 압축보기과정을 실시한다. 이와 같은 순환으로 기압탱크(QS) 수위가 수위지시기(QW)의 제어수위까지 하강하여 수위지시기(QW) 접점을 통과할 때 공기와 물의 보충을 멈춘다.

상술한 기압탱크(QS)의 공기보충과정 중 먼저 승압제어밸브(ZK)상의 수동 게이트밸브(SJ)를 열어 이 밸브내의 기체잠김압력이 Ps = 0 이 되면 기체병밸브(QP)를 다시 열어 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구압력 P₂를 천천히 조절하여 승압소방압력 Px 까지 상승할 때 조절을 멈춘 후 승압제어밸브(ZK)상의 수동 게이트밸브(SJ)를 닫아 기체 잠김압력이 다시 Ps = Pt 까지 상승할 때 기체잠금식 감압밸브(QY)와 안전밸브(QA)를 닫아 고정시킨다.

소방파이프망의 계속적인 물 보충 승압과정은 공기 보충을 멈추고 펌프가 운전을 정지할 때 먼저 게이트밸브(Zx)를 열어 소방파이프망에 물을 공급하고 이때 기압탱크(QS)내의 물은 그하부의 버터프라이밸브( D₂)와 승압제어밸브(ZK)를 통하여 게이트밸브(ZX)로 부터 소방배관에 급수하면 기압탱크(QS) 내의 압력Pq는 수위를 따라 하강하여 전기 접점압력계(DY)의 하한 압력 Pk 까지 하강할 때 제어기(PLC)는 전자접촉기(CJo)를 연결시켜 모우터(Mo)를 기동시키고 기압탱크(QS)에 물을 공급한다. 이와 동시에 소래노이드밸브(DF)를 열어 앞에서 설명한 공기 보충과정을 실시한다. 기압탱크(QS)의 압력이 다시 전기 접점압력계(DY)의 상한 압력 Pt 까지 상승할 때 제어기(PLC)는 약 10분 후 펌프의 운전을 정지시킨다.

소방 파이프망에 물을 공급하여 필요압력을 맞춘 후 펌프 운전을 정지하고 조합밸브(ZF)의 아래 밸브를 열면 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구 압력은 P₂= Pt 까지 하강한다. 이때 부터 모든 설비는 소방상태에 들어간다. 이때 만약 소방배관이 누수되면 상술한 물 공급 승압과정을 반복 실시하여 소방파이프 압력을 장기간 Pk ∼ Pt 사이에서 유지시킨다. 기압탱크(QS) 내의 압력이 줄어들거나 또는 정전으로 펌프가 동작하지 않아 기압탱크(QS) 내의 압력이 Pq = 0 이 되더라도 소방 배관상에서 누수량을 승압제어밸브(ZK)가 감지할 수 없는 민감유량 Qm(초당 0.5리터)이하 일 경우는 승압제어밸브(ZK)의 기체잠김압력 Ps = Pt 가 변하지 않으므로 기체잠금식 감압밸브(QY)에 영향을 미치지 못하게 되어 기체잠금식 감압밸브(QY)는 계속적으로 잠김상태를 유지시킬 수 있다.

기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 기체제어 증압기능을 검사하려면 먼저 조합밸브(ZF)의 아래쪽 밸브를 닫은 후 승압제어밸브(ZK)상의 수동게이트밸브(SJ)를 열어 그 상부의 배기공에서 압력을 빼 기쇄압력을 Ps = 0 로 만든 후 기체잠금식 감압밸브(QY)의 밀봉상태를 해제하고 이 밸브의 출구저압 ( P₂)을 다시 초기 설정압력까지 상승하여 P₂= Px 가 되도록 기공식 질소 승압시스템(SQDZ)을 정상화시킨다. 그리고 수동게이트밸브(SJ)를 닫아 Ps = Pt 가 되면 다시 조합밸브(ZF)의 아래쪽 밸브를 열어 복원한다. 이러한 검사과정은 질소소모가 매우 적고 수십차례 검사를 실시해도 질소탱크를 교환할 필요가 없다.

만약 수십년 간격으로 설비의 승압급수과정을 대체하려면 급수관(Gs)상의 게이트밸브(Zx)를 닫은 후 회수 게이트밸브(Zh)를 열 때 기압탱크(QS) 내의 물은 배수구, 버터프라이밸브( D₂), 승압제어밸브(ZK)와 회수 게이트밸브(Zh)를 통하여 대량으로 저수조 까지 회류된다. 이때 승압제어밸브(ZK)는 신속히 밸브내의 배기활문을 열어 상부 배기공에서 압력을 빼 Ps = 0 이 되어 기체잠금식 감압밸브(QY)의 밀봉상태를 해제한다. 그래서 질소탱크( N₂) 내의 고압 질소는 기체병밸브(QP)를 통해 기체잠금식 감압벨브(QY)에서 P₂= Px 압력까지 감압한 후 조합밸브(ZF)와 승압파이프(ZG)를 통해 기압탱크(QS)의 상부를 압박하고 기압탱크(QS) 내의 물은 필요한 소방유량 Qx를 강제로 저수조까지 회류시켜 질소탱크( N₂) 내의 질소가 소모되면 정지된다. 그러한 후 새로운 고압 질소탱크( N₂)로 교환한다.

질소승압과정은 일단 화재가 발생하여 스프링 쿨러가 터지거나 혹은 소화전을 열어 소방배관의 토출유량이 승압제어밸브(ZK)의 민감유량 QM 보다 클 때, 기공식 질소승압시스템(SQDZ)의 승압급수과정은 앞에서 설명한 급수과정과 같다. 다른 점은 압력수가 항상 열려있는 게이트밸브(Zx)를 통하여 소방배관에 공급된다는 점이다. 이 외에 만약 기압탱크(QS) 내의 물을 완전히 배수하기전에 즉시 주 소방펌프(즉 본 발명의 장치)를 운전시키지 못하면 기압탱크(QS) 내의 질소가 소방배관에 공급되어 배관내의 물을 분무시켜 음속으로 토출구에서 분출하여 계속적으로 분무 소방작용을 일으킨다. 반대로 즉시 소방펌프를 기동시킬 수 있으면 이 펌프 압력은 신속히 승압제어밸브(ZK) 상부의 배기공간을 닫아 다시 기쇄압력은 Ps = Px 가 된다. 그러면 재차 기체잠금식 감압밸브(Y)를 고정시켜 질소승압급수과정을 멈추고 소방펌프의 급수소방상태로 전입한다.

본 발명은 종합적으로 다음과 같은 기술적 특징을 갖추고 있는 효과가 있다.

첫째로, 기압탱크(QS)내의 소방수가 차지하는 용적은 스프링쿨러 소방시스템에서는 95%가 되고 소화전 시스템은 90% 이상이 되며, 기압탱크(QS)의 용적을 충분히 이용하여 소형화를 실현하였다. 또한 상부 공기체적이 매우 작아 배수한 후 탱크내 질소의 순도는 거의 변화가 없어 연소작용을 일으키지 않고 계속적으로 높은 순도의 질소 분무소방작용을 일으켜 초기 화재의 소방성공율을 높였다.

둘째로, 분사 보기탱크(PBQ)에서 기압탱크(QS) 상부에 있는 고정밀 흡 배기밸브(Hx)를 통한 보기는 저수조의 수위 높이에 제한을 받지 않고 기압탱크(QS)와 보기펌프 사이의 압력차에도 제한을 받지 않는다. 그리고 공기잠금식 안전밸브(QA)를 채택하여 기체의 누출이 전혀 없도록하여 보기과정의 용적효율을 95% 이상까지 높혔다. 또한 아크릴파이프를 통하여 직접 보기과정과 기압탱크(QS)의 수위높이를 관찰할 수 있어 별도의 전용 수위지시장치를 부착할 필요가 없게 하였다.

샛째로, 구경이 φ10 인 기체병밸브(QP)를 채택하여 현재 일반적으로 사용하는 강철제 용기용 밸브를 대신하게 하였고 1개의 질소병을 사용해 5개의 기체병을 대신할 수 있도록 하여 소방유량 Qx≥10Ｌ/SDLS 요구를 만족시켜 질소병 수를 감소시켰을 뿐만 아니라 더욱 중요한 것은 항상 열린상태인 기체병밸브(QP)와 확실한 밀봉상태를 유지하는 기체잠금식 감압밸브(QY)의 고밀봉성, 즉 이 두개밸브내의 고밀봉으로 질소가 보호되어 부식과 노후화를 방지하였으며, 고압질소를 수년간 보존할 수 있을 뿐만 아니라 수십년을 보호 할수 있게 하였다.

넷째로, 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구에 조절밸브(ZF)를 설치하고 정기적으로 그 하부 체크활문을 개폐하여 기체잠금식 감압밸브(QY)의 설정압력(P₂= Px)를 검사한다. 이 검사방법은 거의 질소가 소모되지 않고 1개의 질소병만 갖고도 수년동안 사용할 수 있다.

다섯째로, 기압탱크(QS)내의 압력이 어떻게 변하든 또는 수 주일 정전이 되어 Pq = 0 되어도 소방파이프망의 누수유량이 승압제어밸브(ZK)의 민감유량 Qm 을 초과하지만 않으면 승압제어밸브(ZK)는 수 개월간 기쇄압력 Ps = Pt 를 유지할 수 있어 완벽하게 기체잠금식 감압밸브(QY)의 오동작을 방지 할수 있게 하였다. 그러나 일단 소방파이프망의 용수량 Qx ＞ Qm 일 때는 전력과 인력이 전혀 없는 상태에서도 즉시 승압제어밸브(ZK)의 기쇄압력 (Ps = 0)을 배기시켜 신속히 질소승압급수를 하도록 하였으므로 정지시 신속히 급수소방을 할 수 있어 화재진압을 확실히 할 수 있도록 신뢰성을 높였다. 이상에서본 바와 같이 본 발명은 실제 장기적으로 고압질소를 보존할 수 있으며, 화재시 반응이 신속하여 급수소방에 신뢰성을 가질 수 있는 ″압력에너지식 고압소방급수 설비″이다.

이러한 본 발명은 고가(高架) 소방저수조의 소방 설비로 적당할 뿐만 아니라 비상발전기의 가동소요시간 혹은 메인펌프의 정격출력에 소요되는 화재 초기의 30초 내지 1분 동안의 초기진화 충족시킬 수 있고 또한 기압탱크(QS) 용적을 증대시켜 질소탱크(N₂) 수를 적당히 증가시키면 20분 간의 정전시에도 소방급수가 가능하여 현재 고층건물의 화재발생시 문제점이었던 무동력하에서의 소방을 할 수 없었던 문제점과 건축물 상층부의 고가수조에 의한 소방시 수압부족으로 소방기능을 발휘하지 못하였던 문제점 등을 완벽하게 해결시킬 수 있는 기술로 모든 건축물에 없어서는 안될 필수시설로 자리잡을 것으로 확신한다.

적용 예 : BYG-(XZD)-10x1.2 소방파이프망 승압급수설비

1. 설계유량은 도1과 같다.

2. 설계 계수

1) 기압탱크 용적 : Vq = 750L, 저수용적: Vs = 650L, 최고압력: Pqmax = 120kg/cm²

2) 물 보충펌프 규격 : QDL4-8 × 10, 최고양정 : Hmax = 95m, 유량 : Qb ≥ 0.75L/S

3) 분사보기시스템 규격 : PBQ-10, 유효보기용적 : Vb = 11L, 호흡밸브 : HX-15

4) 수력기공식 질소승압(SQDZ-I 형)시스템의 5종류 밸브규격

앵글밸브 : QP150-10(φ10) 감압밸브 : QY150-10/20(φ10/φ20)

조합밸브 : ZF-20(φ20), 승압제어밸브 : Zk-65(φ65), 안전밸브 : QA-20(φ20)

5) 소방유량 : Qx = 10 ∼ 15L/S

6) 1차 승압배수시간 T = 60 ∼ 45S

7) 최고 승압압력 P₂max = 120kg/㎠

8) 길이×넓×높이 1200 × 1200 × 2250mm

3. 3개월 수력기공식 질소승압(SQDZ)시스템의 밀봉 시험상항

1) 고압 P₁= 126kg/㎠ ΔP₁= 0kg/㎠

2) 저압 P₂= 10kg/㎠ ΔP₂= 0kg/㎠

3) 기쇄압력 Ps = 7kg/㎠ ΔPs = -0.2kg/㎠

4. 설비의 승압배수(ΔVx = 620L, T = 55S, Qx = 11.27L/S)시험결과

P₁(kg/㎠) P₂(kg/㎠) Ps (kg/㎠) Pq (kg/㎠) 비 고

130 11.5 0.00 9 QY밸브를 조절한다.

130 11.2 9 9.9 QY밸브를 고정한다.

130 11.2 0.00 9.2 QY밸브를 해제한다.

117 10.9 0.00 9.5 승압하여 배수한다.

100 10.9 0.00 9.7 승압하여 배수한다.

80 10.9 0.00 9.9 승압하여 배수한다.

62 10.9 0.00 9.9 승압하여 배수한다.

40 10.9 0.00 9.6 승압하여 배수한다.

30 10.3 9 8.9 QY밸브를 고정한다.

Claims

기압탱크(QS)의 급수 메인 시스템과 그 주위에 설치된 물 보충펌프(Po)시스템, 분사식보기(PBQ)시스템, 수력기공식 질소승압시스템(SQDZ) 및 전기 제어시스템(PLC)등으로 구성하는 것으로 기압탱크(QS)의 하부에는 입수구와 배수구가 설치되어 있고 그 탱크의 상부에는 수위지시기(QW)를 설치하여 총 용적의 수위를 제어하며, 기압탱크(QS) 본체 앞쪽 중앙부에 기체잠금식 감압밸브(QY)를 설치하고 기압탱크(QS) 상부에는 전기접점 압력계(DY)를 설치하여 기압탱크(QS)의 상부기압Pq을 직접 볼수 있는 동시에 압력의 상 하한 전기신호도 보내게하고, 기압탱크(QS)의 최 상부에는 수위지시기 외에 기체잠금식 안전밸브(QA), 흡 배기용 체크밸브(HX) 및 승압파이프(ZG) 등을 설치하고, 기압탱크(QS) 하부의 배수구는 버터플라이밸브( D₂)를 통해 수력기공식 승압제어밸브(ZK)의 입구와 파이프로 연결하고 이 밸브의 토출구는 급수관(GS)을 이용하여 게이트밸브(Zx)와 (Zh)를 통해 각각 소방관과 회수관(HG)에 연결하여 기압급수 메인 시스템을 구성하고, 기압탱크(QS) 하단의 한쪽에 물 보충펌프(Bо)를 설치하고 이 펌프의 흡수구는 버터프라이밸브(Do)를 통해 저수조 하부까지 입수관으로 연결하며, 이 펌프의 출구에는 여과기(GL)를 설치하고 그 전방에 체크밸브(Ho), T자관 및 버터프라이밸브( D₁)을 거처 기압탱크(QS)하부의 흡수구와 연결하여 기압탱크(QS)의 물 보충시스템을 구성하였으며, 기압탱크(QS)하단의 다른 한쪽에는 분사식 보기탱크(PBQ)를 설치하여 물 분사 파이프입구와 T자관을 연결하고, 확대관 토출구에는 소래노이드밸브(DF), 버터프라이밸브( Dc)를 거처 회수관과 서로 연결하며, 분사 보기탱크(PBQ) 상부의 보기구에는 아크릴파이프(YB)를 이용하여 수직으로 흡, 배기용 체크밸브(HK)의 하부와 연결하고 이 밸브의 배수구를 안전밸브(QA) 하부와 연결하여 보기탱크(QS)의 보기시스템을 구성하고, 기압탱크(QS) 앞 중앙에 설치한 기체잠금식 감압밸브(QY)는 입구의 고압( P₁)접합관과 질소탱크( N₂) 상부의 고압 기체병밸브(QP)를 연결하고 기체잠금식 감압밸브(QY)의 출구저압( P₂)접합관은 짧은 파이프를 이용해 조합밸브(ZF)의 흡기구까지 연결하며, 조합밸브(ZF)의 배기구는 승압파이프(ZG)의 입구까지 연결하고 3가닥의 파이프를 이용하여 조합밸브(ZF)와 승압제어밸브(ZK), 승압제어밸브(Zk)와 기체잠금식 감압밸브(QY)의 기체잠금공간, 기체잠금공간과 안전밸브(QA)의 기체로 잠금기능을 갖는 공간 사이를 각각 연결하여 수력기공식 질소승압시스템(SQDZ)을 구성한 무동력 자동 소방급수장치
제 1항에 있어서 질소탱크( N₂)상부에 항상 열린상태에서 오랜기간 밀봉할 수 있는 고압 기체병밸브(QP)를 설치하고, 기체병밸브(QP)는 본체(2.1)의 공간을 아래에서부터 위로 통기공부분(Da), 밸브부분(Db), 안내부분 (Dc)과 밀봉부분(Dd)으로 나누며, 통기공부분(Da)의 외부는 탱크전용 원추형 나사산이 있는 관연결부로 질소탱크( N₂) 입구에 연결하고 통기공부분(Da)의 상표면은 칼날형 밸브시이트로 밸브부분(Db)의 중앙부까지 위로 뻗어 있고 밸브부분(Db) 외측에는 통기공부분(Da)과 내경이 같은 가로방향의 접합관를 설치하여 고압관으로 감압밸브의 입구와 연결하며, 기체병밸브(QP)의 본체(2.1) 상부 밀봉부분(Dd) 외측은 보울트홈을 이용해 밸브덮개(2.10)를 나사물림시켜 설치하고, 기체병밸브(QP)의 본체(2.1) 내에 밸브중심부분을 설치할 때는 밀봉패킹(2.2)이 달린 고압활문(2.3) 상부 구멍에 밸브대(2.5) 하부의 핀홈을 끼워 넣고 활문 중앙부 3개의 가로 방향 구멍내에 원주핀(2.4)을 안에 넣어 회전할 수 있는 활문을 구성하고 안내부분(Dc)과 같은 밸브대(2.5)의 중앙부 돌출부분 상단에 윤활부품(2.6), 고무 Ｏ-링(2.7), 밀봉부품(2.8) 및 밸브대 너트(2.9)를 조립하여 밸브부분, 안내부분과 밀봉부분 3개의 구멍내부에 설치하여 밸브덮개(2.10)를 조이고 밸브덮개 너트(2.9)의 양측 돌출부분으로 본체(2.1) 표면을 누르고 보호덮개(2.11)를 덮어 고압병밸브(QP)를 구성한 무동력 자동 소방급수장치
제 1항에 있어서 기체잠금식 감압밸브(QY)의 토출구에 두 개의 게이트밸브와 게이트밸브 기능을 갖춘 조합밸브(ZF)를 설치하고, 조합밸브(ZF)는 본체(3.1)내부 공간을 흡기공간(A), 조절공간(B),시험공간(C)으로 나누고 중앙부 흡기공간(A)의 상, 하 두 단면은 칼날형 밀봉밸브시이트가 되고 흡기공간(A) 우측에는 흡기관 연결구를 설치해 기체잠금식 감압밸브(QY)의 토출구와 연결하며, 본체(3.1) 하부 조절공간(B)의 좌측에 있는 기체잠금 연결구는 승압파이프(ZG)와 연결하고, 우측에 설치된 기체공급연결구는 파이프를 이용해 승압제어밸브(ZK)의 흡기구와 연결하며, 상부 시험공간(C)의 좌측은 소방유량을 시험할 수 있는 유량제한부품(3.8)을 꽉 조이고 조합밸브(ZF)의 흡기공간(A)의 양단인 조절공간(B)와 시험공간(C)내에 구조가 동일한 밸브 중심부분을 각각 설치하며, 본체(3.1)양단의 큰 나사산 구멍에 각각 밸브덮개(3.2)를 조립하고, 하부 암나사구멍에 밸브조절봉(3.3)의 하부 보울트부분을 틀어 넣으며, 밸브조절봉(3.3) 상단의 굵은 원주부분에 Ｏ-링(3.4)을 설치하여 밸브덮개(3.2)의 상부에서의 누출을 밀봉하고, 밸브조절봉(3.3) 원주부분 중앙부의 구멍에 보울트(3.7)를 이용해 밀봉패킹(3.6)을 고정시킨 체크밸브(3.5)를 설치하여 조합밸브(ZF)의 상, 하밸브부분을 고정한 무동력 자동 소방급수장치
제 1항에 있어서 기압탱크(QS)의 상부에 기체잠금식 감압밸브(QY)와 동시에 고정시킬 수 있는 기쇄식 안전밸브(QA)를 설치하는 것으로 안전밸브(QA) 본체(4.1)의 중앙부 공간은 하부 배기부분( A₁), 중앙부 기체잠김부분( B₁) 및 상부 조절부분( C₁)으로 나뉘어 지고 배기부분( A₁)의 측면에는 수개의 배기구멍이 있으며, 그 하단의 나사산 구멍에 칼날형 밀봉밸브시이트(4.2)를 꽉 조이고, 이 밀봉밸브시이트(4.2)의 하단은 흡기 연결구로 기압탱크(QS)상부까지 연결되어 있으며, 주앙부 기체잠금부분(B₁)내에 상단은 가늘고 하부는 굵은 상, 하 두 부분에 Ｏ-링을 끼운 차동피스턴(4.5)을 설치하고, 차동피스턴(4.5)의 하단면에는 보울트(4.3)로 고정시킨 밀봉패킹(4.4)을 설치하여 밸브시이트에밀착되어 밸브작용을 하며, 기체잠금부분( B₁)의 외측에는 작은 관연결구가 있고 파이프를 이용해 기체잠금식 감압밸브(QY)의 기체잠금부분( B₁)과 연결하여 기체에 의해 잠김기능을 갖을 수 있도록 하고 상부 조절부분( C₁)내에 기체잠금식 감압밸브(QY)의 조절구와 유사한 스프링(4.6), 조절봉(4.7), 조정보울트(4.8), 밸브덮개(4.9), 분할핀을 이용해 고정시킨 고정너트(4.10) 및 보호덮개(4.11)를 설치하여서된 무동력 자동 소방급수장치.