KR100433316B1 - 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물의 천장 등에 설치되어 화재발생시 소방수를 자동으로 분사하여 화재를 진압하는 스프링클러설비에 관한 것으로, 드라이 파이프 밸브의 구조를 개선하여 별도의 액튜에이터를 구입하지 않고도 화재 발생시 제 1 실린더내에 작용되던 1차측 압력을 파괴하여 그리퍼가 신속히 개방되도록 한 것이다.

이를 위해, 본체(10)의 일측에 고정된 제 1 실린더(13)의 일단에 2차측 압력이 작용되는 챔버(25)가 구비된 챔버 커버(24)를 고정하고 상기 챔버와 통하여지는 제 1 실린더(13)에는 외부와 통하여지는 드레인공(13a)을 형성함과 동시에 중심부에 1차측 압력이 작용되도록 챔버의 단면적에 비하여 면적비가 큰 통공(13b)을 형성하고 챔버의 내부에는 피스턴(26)을 설치하여 피스턴의 위치에 따라 피스턴로드(26a)가 통공(13b)을 폐쇄하거나, 드레인공(13a)을 개방하도록 구성된 것이다.

Description

스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브{Dry pipe valve for sprinkler facilities}

본 발명은 건물의 천장 등에 설치되어 화재발생시 소방수를 자동으로 분사하여 화재를 진압하는 스프링클러설비에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 소방수의 관로상에 설치되어 화재발생이 감지됨에 따라 관로를 자동으로 개방하여 소방수가 스프링클러의 헤드를 통해 분사되도록 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브(Dry pipe valve)에 관한 것이다.

일반적으로 스프링클러설비는 화재발생시 소방수를 이용하여 화재를 초기 진압하는 설비로서, 화재 발생시 이를 자동으로 감지하여 소화함과 동시에 경보기능을 가지므로 오동작하는 경우가 적어 백화점, 시장, 호텔, 병원 등 많은 사람이 밀집되는 대규모 건물에 의무적으로 설치하도록 규정하고 있다.

상기 스프링클러설비는 작동방법에 따라 습식(Wet system), 건식(Dry system), 일제살수식(一齊撒水式 : Deluge system)으로 대별되는데, 건식 스프링클러설비의 구성을 첨부된 도면에 따라 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 건식 스프링클러설비를 나타낸 개략도로서, 펌프(1)의 구동으로 외부로부터 소방수가 유입되는 관로상에 1차측 배관(2)이 설치되어 있고 건물의 천장에는 2차측 배관(3)이 설치되어 있다.

상기 2차측 배관(3)에 일정 간격으로 분지관(4)이 연결되어 있고 상기 분지관상에는 복수개의 하향식 또는 상향식 스프링클러 헤드(5)가 설치되어 있다.

그리고 상기 1차측 배관(2)과 2차측 배관(3)의 연결지점에는 1차측 배관과 2차측 배관내의 압력이 균형을 이루고 있음에 따라 이들 사이의 관로를 폐쇄하고, 화재 발생으로 2차측 배관(3)의 압력이 떨어짐에 따라 관로를 개방하여 스프링클러헤드(5)를 통해 소방수가 분사되도록 제어하는 드라이 파이프 밸브(6)가 설치되어 있으며, 상기 드라이 파이프 밸브의 양단에는 유지 보수 등을 목적으로 사용되는 1차측 개폐밸브(7) 및 2차측 개폐밸브(8)가 설치되어 있다.

또한, 상기 2차측 배관(3)과 드라이 파이프 밸브(6)사이에는 화재 발생시 드라이 파이프 밸브에 2차측 압력을 가해 관로가 개방되도록 하는 액튜에이터(9)가 연결되어 있다.

따라서 초기 설비시공 작업시 1차측 개폐밸브(7)를 잠근 상태에서 1차측 배관(2) 공사를 완료하고 나면 1차측 수압의 크기(Kg/cm2)에 따라 2차측 배관(3)에 압력을 가해 1차측 압력과 2차측 압력이 균형을 유지하도록 한다.

그 후, 폐쇄하였던 2차측 개폐밸브(8)를 개방하면 1차측 압력과 2차측 압력이 균형을 유지하고 있어 드라이 파이프 밸브(6)가 관로를 폐쇄한 상태를 지속적으로 유지하게 되므로 2차측 배관(3)으로 소방수가 공급되지 않는다.

그러나 시공후 시일이 지나 2차측 배관(3) 및 분지관(4)의 연결부위 또는 스프링 쿨러 헤드(5)의 연결부위 틈새를 통해 공기가 빠져나가 2차측 배관(3)내의 압력이 설정압력 이하로 떨어지면 화재가 발생되지 않았음에도 불구하고 드라이 파이프 밸브(6)가 관로를 개방하는 문제점이 발생되므로 이를 방지하기 위해 2차측 배관(3)내의 압력이 설정압력으로 떨어지면 콤프레셔(도시는 생략함)가 자동으로 동작하여 2차측 배관(3)의 설정압력을 지속적으로 유지하도록 구성되어 있다.

이러한 상태, 즉 스프링클러설비의 시공을 완료한 상태에서 부주의 또는 누전 등으로 인해 건물내에 화재가 발생하면 열에 의해 분지관(4)상에 설치된 스프링 쿨러 헤드(5)가 터져 2차측 배관(3)내의 압력이 떨어지게 되므로 액튜에이터(9)를통해 2차측 압력이 드라이 파이프 밸브(6)측으로 전달되고, 이에 따라 드라이 파이프 밸브(6)에 의해 폐쇄되었던 관로가 개방되어 1차측 압력에 의해 소방수가 드라이 파이프 밸브(6) - 2차측 배관(3) - 분지관(4)을 통해 스프링 쿨러 헤드(5)로 고압 분사되므로 화재의 초기 진압이 가능해지게 된다.

도 2는 종래의 드라이 파이프 밸브를 나타낸 종단면도이고 도 3은 종래의 드라이 파이프 밸브에 적용된 액튜에이터의 구조를 나타낸 종단면도로서, 본체(10)에 형성된 1차측 관로상에 그리퍼(11)가 축(12)을 중심으로 회동 가능하게 설치되어 있고 상기 그리퍼의 타단에 위치하는 본체(10)상에는 1차측 압력이 작용되는 제 1 실린더(13)가 구비되어 있으며 상기 제 1 실린더의 내부에는 제 1 피스턴(14)이 진퇴 가능하도록 스프링(15)으로 탄력 설치되어 있다.

그리고 본체(10)의 내부로 노출된 제 1 피스턴(14)의 로드(14a)에는 핀(16)을 중심으로 회동 가능하게 토션스프링(17)으로 탄력 설치된 래치(18)가 접속되어 있고 상기 1차측 배관(2)과 연결된 1차측 압력배관(19)은 제 1 실린더(13)의 내부와 통하여지게 연결되어 있는데, 상기 1차측 압력배관(19)상에는 1, 2차측 배관(2)(3)내의 압력이 균형을 유지하여 통상의 상태에서 그리퍼(11)의 닫힘상태가 유지되도록 하는 액튜에이터(9)가 설치되어 있다.

도 3은 종래의 드라이 파이프 밸브에 적용된 액튜에이터의 구조를 나타낸 종단면도로서, 1차측 압력이 작용되는 부위는 단면적이 좁고, 2차측 압력이 작용되는 부위는 단면적이 넓은 하우징(20)내에 1, 2차측 압력 변화에 따라 위치가 가변되는 다이아프램(21)이 설치되어 있는데, 상기 하우징(20)의 내부에는 드레인공(22a)이 형성된 제 2 실린더(22)가 일체로 형성되어 있다.

그리고 상기 다이아프램(21)에는 제 2 실린더(22)의 내부에 위치되게 로드(23a)가 고정되어 있으며 상기 로드에는 제 2 피스턴(23)이 고정되어 있는데, 상기 제 2 피스턴(23)은 통상의 상태에서 드레인공(22a)의 우측에 위치되어 있고 제 2 실린더(22)내에 1차측 압력을 작용시키는 1차측 압력배관(19)은 제 2 실린더(22)의 우측에 위치되게 연결되어 있다.

따라서 그리퍼(11)가 닫히고 상기 그리퍼를 래치(18)가 눌러 소방수의 공급이 차단되도록 한 상태에서는 상기 하우징(20)에 내장된 다이아프램(21)의 좌측에 2차측 압력이 작용되고, 우측에는 1차측 압력이 작용되고 있어 래치(18)에 의해 그리퍼(11)가 닫힌 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 화재가 발생되어 분지관(4)상에 설치된 헤드(5)가 터져 2차측 배관(3)내에 충진된 공기압이 빠져나가면 1, 2차측 압력에 의해 균형을 유지하고 있던 다이아프램(21)이 2차측 압력에 의해 일점쇄선과 같이 변형되므로 상기 다이아프램의 일단에 고정된 제 2 피스턴(23)이 함께 이동하면서 제 2 실린더(22)에 형성된 드레인공(22a)을 개방하게 된다.

이에 따라, 제 1 실린더(13)내에 채워져 있던 소방수가 제 2 실린더(22)에형성된 드레인공(22a)을 통해 신속하게 외부로 드레인되어 제 1 피스턴(14)에 작용되던 1차측 압력을 해제시키게 되므로 제 1 피스턴(14)이 스프링(15)의 복원력에 의해 도면상 좌측으로 이동하게 된다.

이와 같이 제 1 피스턴(14)이 도면상 좌측으로 이동하면 제 1 피스턴의 로드(14a)에 의해 토션스프링(17)을 압축시키면서 회동하여 그리퍼(11)를 누르고 있던 래치(18)가 핀(16)을 중심으로 회동하면서 그리퍼(11)의 누름상태를 해제하게 되므로 그리퍼(11)는 1차측 수압에 의해 신속하게 개방된다.

상기 그리퍼(11)가 개방되면 1차측 수압에 의해 소방수가 2차측 배관(3)측으로 공급되어 분지관(4)상에 설치된 스프링클러 헤드(5)를 통해 고압으로 분출되므로 화재를 신속하게 진압할 수 있게 된다.

그러나 이러한 구조를 갖는 종래의 드라이 파이프밸브는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 있었다.

첫째, 평상시에 1, 2차측 압력의 균형을 유지하다가 화재 발생시 제 1 실린더(13)내에 작용되는 1차측 압력을 파괴하는 액튜에이터(9)가 1차측 압력배관(19)상에 설치되어 있어 연결부위가 많아지므로 시공이 번거롭다.

둘째, 별도의 액튜에이터(9)를 구입하여야 되었으므로 생산원가가 상승되었다.

셋째, 드라이 파이프 밸브를 시공한 상태에서 장기간 방치할 경우 고무재질의 다이아프램(21)이 경화될 우려가 있다.

만약, 다이아프램(21)이 경화될 경우 화재가 발생되어 1차측 압력이 줄어들더라도 제 1 실린더(13)의 내부에 작용되던 1차측 압력을 파괴시킬 수 없게 되므로 그리퍼(11)가 개방되지 않는다.

넷째, 1, 2차측 압력이 작용되는 다이아프램(21)의 면적비가 작아 2차측 셋팅 압력을 최소화하는데 한계가 있어 시스템의 안전성이 떨어지게 된다.

다섯째, 액튜에이터(9)의 크기가 비교적 커 설치면적을 많이 차지하게 되므로 설치위치의 제약을 받게 됨은 물론 무게가 무거워 취급이 곤란하다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 드라이 파이프 밸브의 구조를 개선하여 별도의 액튜에이터를 구입하지 않고도 화재 발생시 제 1 실린더내에 작용되던 1차측 압력을 파괴하여 그리퍼가 신속히 개방되도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 1, 2차측 압력이 작용되는 면적비를 최대화하여 2차측 셋팅 압력을 최소화하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 본체와, 상기 본체에 형성된 1차측 관로상에 축을 중심으로 회동 가능하게 설치된 그리퍼와, 상기 그리퍼의 타단에 위치하는 본체상에 고정되어 1차측 압력이 작용되는 제 1 실린더와, 상기 제 1 실린더의 내부에 진퇴 가능하게 스프링으로 탄력 설치된 제 1 피스턴과, 상기 그리퍼의 닫힘상태를 유지하도록 본체내에 핀을 중심으로 회동 가능하게 설치되고 타단은 제 1 피스턴의 로드에 지지된 래치와, 상기 1차측 배관에 일단이 연결되고 타단은 제 1 실린더내에 연결되어 1차측 압력이 제 1 실린더내에 작용되도록 하는 1차측 압력배관으로 구성된 드라이 파이프 밸브에 있어서, 제 1 실린더의 일단에 2차측 압력이 작용되는 챔버가 구비된 챔버 커버를 고정하고 상기 챔버와 통하여지는 제 1 실린더에는 외부와 통하여지는 드레인공을 형성함과 동시에 중심부에 1차측 압력이 작용되도록 챔버의 단면적에 비하여 면적비가 큰 통공을 형성하고 챔버의 내부에는 피스턴을 설치하여 피스턴의 위치에 따라 피스턴로드가 통공을 폐쇄하거나, 드레인공을 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브가 제공된다.

도 1은 일반적인 건식 스프링클러 설비를 나타낸 개략도

도 2는 종래의 드라이 파이프 밸브를 나타낸 종단면도

도 3은 종래의 드라이 파이프 밸브에 적용된 액튜에이터의 구조를 나타낸 종단면도

도 4는 본 발명의 드라이 파이프 밸브를 정면도

도 5는 본 발명의 드라이 파이프 밸브를 나타낸 종단면도

도 6은 2차측 배관 압력의 저하로 인해 실린더내의 1차측 압력이 드레인공을 통해 빠져나간 상태도

*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 본체 11 : 그리퍼

13 : 제 1 실린더 13a : 드레인공

13b : 통공 14 : 제 1 피스턴

18 : 래치 24 : 챔버 커버

25 : 챔버 26 : 피스턴

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 4 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 드라이 파이프 밸브를 정면도이고 도 5는 본 발명의 드라이 파이프 밸브를 나타낸 종단면도이며 도 6은 2차측 배관 압력의 저하로 인해 실린더내의 1차측 압력이 드레인공을 통해 빠져나간 상태도로서, 본 발명의 구성 중 종래의 구성과 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 발명은 본체(10)의 일측에 제 1 실린더(13)가 고정되어 있고 상기 제 1 실린더의 일단에는 2차측 압력이 작용되는 챔버(25)가 구비된 챔버 커버(24)가 고정되어 있고 상기 챔버(25)의 내부에는 로드(26a)을 갖는 피스턴(26)이 진퇴 가능하게 설치되어 있다.

그리고 챔버(25)와 통하여지는 제 1 실린더(13)에는 외부와 통하여지는 드레인공(13a)이 형성되어 있고 제 1 실린더의 중심부에는 1차측 압력이 작용되도록 통공(13b)이 형성되어 있는데, 상기 통공(13b)의 단면적은 챔버(25)의 단면적에 비하여 매우 좁게 형성되어 있다.

이는, 단면적의 비를 크게 설정함으로써 2차측 압력을 작게 설정하고도 피스턴(26)의 로드(26a)가 통공(13b)을 폐쇄하도록 하여 드라이 파이프 밸브의 안전성을 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 2차측 압력이 작용되는 피스턴면에 요입홈(26b)을 형성하면 챔버(25)의 크기를 증대시키지 않고도 통공(13b)과의 면적비를 더욱 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 챔버 커버(24)를 주물 성형함으로 인해 정밀도를 유지할 수 있도록 상기 챔버(25)의 내부에 별도의 부싱(27)을 내장하여 피스턴(26)이 부싱(27)과 긴밀히 접속되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같이 1차측 압력에 의해 통공(13b)을 폐쇄하거나, 개방하는 피스턴(26)의 외주면에 패킹 삽입홈(26c)이 형성되어 있고 상기 패킹 삽입홈(26c)내에는 U형 패킹(28)이 삽입되어 있다.

이는, 도 5에 나타낸 바와 같이 챔버(25)내에 1차측 압력이 작용되어 피스턴(26)의 로드(26a)가 통공(13b)을 폐쇄할 때 1차측 압력에 의해 U형 패킹(28)이 외측으로 팽창되어 기밀을 확실히 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 그리퍼(11)를 초기 셋팅하는 과정은 종래와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고 제 1 실린더(13) 및 챔버(25)내에 작용되는 1, 2차측 압력에 의해 챔버(25)가 액튜에이터의 역할을 수행하다가 화재 발생으로 2차측 압력이 감소되면 제 1 실린더(13)내에 작용되던 1차측 압력이 파괴되는 과정만을 설명하기로 한다.

먼저, 제 1 실린더(13)의 내부에 1차측 압력배관(19)을 통해 1차측 압력이 작용되고, 챔버(25)의 내부에는 2차측 압력배관(29)에 의해 2차측 압력이 작용되면 피스턴(26)이 제 1 실린더(13)에 긴밀히 접속되어 피스턴 로드(26a)가 통공(13b)을 폐쇄하게 되므로 그리퍼(11)가 닫힌 상태를 유지하게 된다.

상기한 바와 같이 제 1 실린더(13)와 챔버(25)내에 작용되는 1, 2차측 압력에 의해 피스턴 로드(26a)가 통공(13b)을 폐쇄하는 과정에서 1차측 압력이 작용되는 통공(13b)의 단면적과 2차측 압력이 작용되는 챔버(25)의 단면적 비가 크므로 2차측 공기압을 최소화하여 그리퍼(11)의 닫힘상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 불의의 화재가 발생되어 분지관(4)상에 설치된 헤드(5)가 터져 2차측 압력이 떨어지면 챔버(25)내의 압력이 헤드(5)를 통해 빠져나가게 되므로 제 1 실린더(13)에 밀착되어 있던 피스턴(26)이 통공(13b)을 통해 작용되던 1차측 압력을 견디지 못하고 도면상 좌측으로 이동하게 된다.

이와 같이 피스턴(26)이 1차측 압력에 의해 도면상 좌측으로 이동하여 제 1 실린더(13)에 형성된 드레인공(13a)을 개방하면 제 1 실린더(13)내에 있던 고압의 1차측 압력(소방수)이 드레인공(13a)을 통해 외부로 신속하게 빠져나가게 되므로 제 1 피스턴의 로드(14a)에 의해 토션스프링(17)을 압축시키면서 회동하여그리퍼(11)를 누르고 있던 래치(18)가 핀(16)을 중심으로 회동하게 되고, 이에 따라 그리퍼(11)의 누름상태를 해제하게 되므로 그리퍼(11)는 1차측 수압에 의해 신속하게 개방된다.

상기 그리퍼(11)가 개방되면 1차측 수압에 의해 소방수가 2차측 배관(3)측으로 공급되어 분지관(4)상에 설치된 스프링클러 헤드(5)를 통해 고압으로 분출되므로 화재를 신속하게 진압할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 액튜에이터가 구비된 드라이 파이프 밸브에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 평상시에 1, 2차측 압력의 균형을 유지하다가 화재 발생시 제 1 실린더()내에 작용되는 1차측 압력을 파괴하는 챔버가 1차측 압력배관이 아닌 제 1 실린더의 일측에 설치되어 있어 액튜에이터의 설치에 따른 연결부위가 없어지므로 시공이 매우 편리해지게 된다.

둘째, 별도의 액튜에이터를 구입하지 않고도 화재 발생시 제 1 실린더내에 작용되던 1차측 압력을 파괴시킬 수 있게 되므로 생산원가을 절감할 수 있게 된다.

셋째, 피스턴이 1, 2차측 압력 변화에 따라 이동하므로 드라이 파이프 밸브를 시공한 상태에서 장기간 방치하더라도 동작이 확실하게 이루어진다.

넷째, 1, 2차측 압력이 작용되는 면적비가 매우 커 2차측 셋팅 압력을 최소화할 수 있게 되므로 시스템의 안전성을 향상시키게 된다.

다섯째, 별도의 액튜에이터가 필요 없어 설치면적이 협소한 공간에도 용이하게 설치할 수 있게 됨은 물론 무게가 가벼워지게 되므로 취급이 용이해지게 된다.

Claims (4)

1. 본체와, 상기 본체에 형성된 1차측 관로상에 축을 중심으로 회동 가능하게 설치된 그리퍼와, 상기 그리퍼의 타단에 위치하는 본체상에 고정되어 1차측 압력이 작용되는 제 1 실린더와, 상기 제 1 실린더의 내부에 진퇴 가능하게 스프링으로 탄력 설치된 제 1 피스턴과, 상기 그리퍼의 닫힘상태를 유지하도록 본체내에 핀을 중심으로 회동 가능하게 설치되고 타단은 제 1 피스턴의 로드에 지지된 래치와, 상기 1차측 배관에 일단이 연결되고 타단은 제 1 실린더내에 연결되어 1차측 압력이 제 1 실린더내에 작용되도록 하는 1차측 압력배관으로 구성된 드라이 파이프 밸브에 있어서, 제 1 실린더의 일단에 2차측 압력이 작용되는 챔버가 구비된 챔버 커버를 고정하고 상기 챔버와 통하여지는 제 1 실린더에는 외부와 통하여지는 드레인공을 형성함과 동시에 중심부에 1차측 압력이 작용되도록 챔버의 단면적에 비하여 면적비가 큰 통공을 형성하고 챔버의 내부에는 피스턴을 설치하여 피스턴의 위치에 따라 피스턴로드가 통공을 폐쇄하거나, 드레인공을 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버의 내부에 부싱을 내장하여 피스턴이 부싱과 긴밀히 접속되도록 함 것을 특징으로 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 피스턴의 외주면에 패킹 삽입홈을 형성하고 상기 패킹 삽입홈내에는 U형 패킹을 삽입하여서 된 것을 특징으로 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차측 압력이 작용되는 피스턴면에 요입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스프링클러 설비용 드라이 파이프 밸브.