KR100481409B1 - 심정 펌프용 제어밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심정 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 펌프의 출구 측에 설치되어 펌프의 초기 기동시 배관 내 공기와 모래 등을 대기로 배출하며, 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하도록 하는 심정 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 펌프의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램에 의해 상부챔버와 하부챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 체크밸브와, 펌프의 출구측과 상기 체크밸브의 유입구 사이의 유로에 연결되는 인입구와 배출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램에 의해 상부챔버와 하부챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 인입구와 배출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 제어밸브 및 상기 체크밸브의 유출구에 형성된 보조유출공에 연결된 제2 보조유로는 제1 연결부재에 의해 제4 보조유로 및 제5 보조유로로 분리되어 상기 제어밸브의 상부챔버 및 하부챔버와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로 및 제5 보조유로 상에는 콘트롤러에 의해 선택적으로 개폐동작되어 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브가 구비되고, 상기 체크밸브의 유입구에 형성된 보조유입공은 제1 보조유로에 의해 체크밸브의 하부챔버와 연통되며, 상기 제2 보조유로 상에 구비된 제2 연결부재에 의해 분리된 제3 보조유로는 상기 체크밸브의 상부챔버와 연통되어 초기 기동시 펌프로부터 유입되는 각종 이물질을 상기 배출구를 통하여 배출하는 것을 특징으로 한다.

Description

심정 펌프용 제어밸브 시스템{Control valve system for deep well pump}

본 발명은 심정 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 펌프의 출구 측에 설치되어 펌프의 초기 기동시 배관 내 공기와 모래 등을 대기로 배출하며, 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하도록 하는 심정 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 심정 펌프(이하 '펌프')는 상수도가 없는 곳에서 개발된 관정으로부터 지하수를 끌어올리기 위하여 사용한다.

관정에서 지하수를 끌어올려 사용하게 되면, 일정한 기간이 지나서 관정 내에 지하수와 함께 모래, 암반 부스러기 등과 같은 이물질이 관정의 홀에 모이게 되며 그 정도가 심하면 관정 내에 있는 펌프의 손상은 물론 관정을 따라 흐르는 지하수의 유로가 막히게 된다.

상기 펌프의 가동시 심정 펌프 출구측의 파이프를 통과한 고압의 공기가 지하관정의 바닥에서 압력이 낮은 쪽으로 밀려 나오게 되는데, 이 때 관정에 고여있던 지하수와 모래, 암반 부스러기 등과 같은 이물질이 함께 배출되는 것이다.

따라서, 지하수와 함께 섞여나오는 모래, 암반 부스러기 등과 같은 이물질을 효과적으로 배출하여 안정적으로 용수를 공급하는 것이 무엇보다 중요하다.

그리고, 여러 시설물에서 동시에 용수를 사용할 때 수압의 변동이 심하고, 펌프 작동 횟수가 많아 고장의 원인이 많으며, 정전 시 별도의 전원공급 체계가 없으면 단수가 됨은 물론, 고수위에서 저수위로 역류가 일어나게되는 문제점이 일어나게 된다.

따라서, 빈번한 펌프의 기동과 중지로 인하여 저유량 영역에서 배관 라인에 발생하는 서지현상으로 인한 불안정한 운전을 방지하고, 또한 정전과 같이 전원 오작동시 역류를 방지하도록 하는 것 또한 중요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 펌프 출구 측에 설치되어 초기 기동시 펌프로부터 유입되는 각종 이물질을 대기로 배출하고, 펌프의 기동과 중지시에 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하도록 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정이 가능하여 빈번한 펌프의 기동과 중지로 인한 충격을 최소화하면서 배관의 압력을 이용하여 작동하는 메카니즘으로 하여 신뢰성있는 제어가 가능하도록 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템을 제공하고자 하는데도 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어 밸브 시스템은, 펌프의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램에 의해 상부챔버와 하부챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 체크밸브와, 펌프의 출구측과 상기 체크밸브의 유입구 사이의 유로에 연결되는 인입구와 배출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램에 의해 상부챔버와 하부챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 인입구와 배출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 제어밸브 및 상기 체크밸브의 유출구에 형성된 보조유출공에 연결된 제2 보조유로는 제1 연결부재에 의해 제4 보조유로 및 제5 보조유로로 분리되어 상기 제어밸브의 상부챔버 및 하부챔버와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로 및 제5 보조유로 상에는 콘트롤러에 의해 선택적으로 개폐동작되어 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브가 구비되고, 상기 체크밸브의 유입구에 형성된 보조유입공은 제1 보조유로에 의해 체크밸브의 하부챔버와 연통되며, 상기 제2 보조유로 상에 구비된 제2 연결부재에 의해 분리된 제3 보조유로는 상기 체크밸브의 상부챔버와 연통되어 초기 기동시 펌프로부터 유입되는 각종 이물질을 상기 배출구를 통하여 배출하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 체크밸브는, 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체를 포함하고, 상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 상기 제1 보조유로와 연동되는 하부연통공이 구비된 중간 플레이트와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상기 제3 보조유로와 연통되는 상부연통공이 구비된 커버 플레이트와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부챔버와 하부챔버로 분리하는 다이어프램과, 상기 다이어프램에 장착된 다이어프램 플레이트와, 상기 다이어프램 플레이트에 지지되어 상기 다이어프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트로 이루어진 다이어프램 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제어밸브는, 인입구와 배출구가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체를 포함하고, 상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 하부연통공이 구비된 중간 플레이트와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상부연통공이 구비된 커버 플레이트와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부챔버와 하부챔버로 분리하는 다이어프램과, 상기 다이어프램에 장착된 다이어프램 플레이트와, 상기 다이어프램 플레이트에 지지되어 상기 다이어프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트로 이루어진 다이어프램 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 솔레노이드 밸브는, 제4 보조유로에 연결되는 유입포트와, 제6 보조유로와 연결된 상기 제어밸브의 상부연통공을 통해 상부챔버로 배출하는 배출포트와, 상기 상부챔버 내의 유체를 드레인하는 드레인포트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 솔레노이드 밸브는, 제5 보조유로에 연결되는 유입포트와, 제7 보조유로와 연결된 상기 제어밸브의 하부연통공을 통해 하부챔버로 배출하는 배출포트와, 상기 하부챔버 내의 유체를 드레인하는 드레인포트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 상기 제어밸브 상부측에는, 다이어프램에 연동하여 승강운동을 하는 조절축과, 상기 조절축의 승강운동을 감지하는 리미트스위치가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 체크밸브의 중간플레이트와 디스크 시트 사이에 유입구와 유출구 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링이 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어밸브의 중간플레이트와 디스크 시트 사이에 인입구와 배출구 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링이 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제6 보조유로 상에는, 상기 제어밸브의 상부챔버로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제1 유량제어밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제7 보조유로 상에는, 상기 제어밸브의 하부챔버로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제2 유량제어밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 크게 펌프(P)의 출구측에 직렬로 연결되며 유입구(110)와 유출구(120)가 구비된 체크밸브(100)와, 펌프(P)의 출구측과 상기 체크밸브(100)의 유입구(110) 사이의 유로에 연결되는 인입구(210)와 배출구(220)가 구비된 제어밸브(200)와, 상기 체크밸브(100)로부터 유출되는 유체를 제어밸브(200)로 선택적으로 공급하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)로 구성된다.

또한, 상기 제어밸브(200)와 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400) 사이에는 상기 제어밸브(200)의 인입구(210)와 배출구(220)를 연결하는 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정하기 위한 제1 및 제2 유량제어밸브(500, 600)가 구비된다.

그리고, 펌프(P)의 기동 및 정지, 그리고 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)의 개폐동작을 제어하는 콘트롤러(800)가 별도로 구비된다.

여기서, 상기 체크밸브(100)는, 다이어프램(144)에 의해 상부챔버(S1)와 하부챔버(S2)로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 선택적으로 조절된다.

그리고, 상기 유입구(110)에 형성된 보조유입공(110a)은 제1 보조유로(p1)에 의해 상기 체크밸브(100)의 하부챔버(S2)와 연통되고, 상기 유출구(120)에 형성된 보조유출공(120a)과 연통되는 제2 보조유로(p2)는 제1 연결부재(150)에 의해 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5)로 분리된다.

여기서, 상기 제2 보조유로(p2) 상에는 제2 연결부재(250)가 구비되어, 상기제2 연결부재(250)에 의해 분리된 제3 보조유로(p3)에 의해 상기 체크밸브(100)의 상부챔버(S1)와 연통된다.

한편, 상기 제어밸브(200)는, 다이어프램(244)에 의해 상부챔버(S1')와 하부챔버(S2')로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로가 선택적으로 조절된다.

상기 제어밸브(200)는, 펌프(P)의 출구측과 상기 체크밸브(100)의 유입구(110) 사이의 유로에 연결되어 펌프 기동시 펌프로부터 유입되는 각종 이물질을 상기 인입구(210)를 거쳐 배출구(220)를 통해 대기로 배출하게 된다.

여기서, 상기 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5)는 각각 상부챔버(S1'), 하부챔버(S2')와 연통된다.

한편, 상기 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5)에는 상기 콘트롤러(800)에 의해 선택적으로 개폐동작이 이루어지는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)가 각각 구비된다.

여기서 상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)는 별도로 구비되는 상기 콘트롤러(800)에 의해 개폐동작이 이루어지는 통상적인 3 방향(3-way) 밸브로, 상기 콘트롤러(800)에 의해 유체의 흐름방향이 적절히 가변된다.

먼저, 상기 제1 솔레노이드 밸브(300)는, 제4 보조유로(p4)에 연결되는 유입포트(310)와, 유입된 유체를 제6 보조유로(p6)를 통해 상기 제어밸브(200)의 상부챔버(S1')와 연통되는 배출포트(320)와, 상기 상부챔버(S1') 내의 유체를 드레인하는 드레인포트(330)으로 구성된다.

그리고, 상기 제2 솔레노이드 밸브(400)는, 제5 보조유로(p5)에 연결되는 유입포트(410)와, 유입된 유체를 제7 보조유로(p7)를 통해 상기 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')와 연통되는 배출포트(420)와, 상기 하부챔버(S2') 내의 유체를 드레인하는 드레인포트(430)으로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 콘트롤러(800)는 펌프의 기동 및 정지, 그리고 비상시 정지를 위한 펌프 제어의 기능을 수행하고, 이와 연동하여 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)의 선택적인 개폐동작 명령을 수행하도록 하는 중앙처리장치(CPU) 등이 구비되어 상기 중앙처리장치의 명령에 따라 상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)의 유로를 전환하는 밸브 조작부 등이 포함되어 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 체크밸브의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 상기 체크밸브(100)는, 크게 펌프(P) 출구측에 직렬로 연결되는 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130)와, 상기 밸브 몸체(130) 상부측에 위치하며 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이에 있는 시트부(131)의 유로를 넓히거나 좁히도록 하여 유로를 선택적으로 조절하는 다이어프램조립체(140)로 이루어진다.

여기서, 상기 다이어프램조립체(140)는, 가이드공(141a)이 형성된 가이드부싱(141)을 구비하며 상기 밸브 몸체(130)의 개구부(132)에 결합되는 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트(142) 상부에 결합되어 그 사이에 내부 챔버를 형성하는 커버 플레이트(143)를 포함한다.

상기 커버 플레이트(143)의 일측에는 상부연통공(143a)이, 그리고 중간 플레이트(142)의 일측에는 하부연통공(142a)이 각각 뚫려져 제3 보조유로(p3)와 제1 보조유로(p1)와 각각 연통된다.

상기 중간 플레이트(142)와 커버 플레이트(143) 사이에는 내열성과 강도가 우수한 유연성 있는 재질의 다이어프램(144)이 개재되어 상기 내부 챔버를 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)로 분리한다.

따라서, 상기 상부연통공(143a)을 통하여 보조유출공(120a)와 연결된 제2 보조유로(p2)와 제3 보조유로(p3)를 통해 유체가 상기 상부 챔버(S1)로 가압되거나, 혹은 상기 하부연통공(142a)을 통하여 보조유입공(110a)와 연결된 제1 보조유로(p1)를 통해 유체가 상기 하부 챔버(S2)로 가압되게 되어, 상기 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)에 가해지는 압력 변화, 즉 상기 상부 챔버(S1) 및 하부 챔버(S2)에 작용하는 압력의 차이에 따라 도면에 점선으로 도시된 바와 같이 상기 다이어프램(144)은 상하로 승강운동을 하게 된다.

상기 다이어프램(144)의 상하 양측에는 한 쌍의 다이어프램 플레이트(145a, 145b)가 결합되며, 상기 다이어프램 플레이트(145a, 145b)에는 플런저(146)가 결합되어 다이어프램(144)의 상하 운동에 따라 함께 승강운동을 한다.

상기 플런저(146)는 중간 플레이트(142)에 마련된 가이드부싱(141)의 가이드공(141a)을 관통하여 결합되어 그 승강운동이 가이드된다.

상기 플런저(146)의 단부에는 시트부(131)를 개방 또는 폐쇄하기 위한 디스크 시트(147)가 결합되며, 상기 플런저(146)의 승강운동에 따라 상기 시트부(131)와 접촉함으로써 선택적으로 유로가 조절되게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 제어밸브의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 상기 제어밸브(200)는, 크게 펌프(P) 출구측과 상기 체크밸브(100)의 유입구(110) 사이의 유로에 연결되는 인입구(210)와 배출구(220)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(230)와, 상기 밸브 몸체(230) 상부측에 위치하며 상기 인입구(210)와 배출구(220) 사이에 있는 시트부(231)의 유로를 넓히거나 좁히도록 하여 유로를 선택적으로 조절하는 다이어프램조립체(240)로 이루어진다.

여기서, 상기 다이어프램조립체(240)는, 가이드공(241a)이 형성된 가이드부싱(241)을 구비하며 상기 밸브 몸체(230)의 개구부(232)에 결합되는 중간 플레이트(242)와, 상기 중간 플레이트(242) 상부에 결합되어 그 사이에 내부 챔버를 형성하는 커버 플레이트(243)를 포함한다.

상기 커버 플레이트(243)의 일측에는 상부연통공(243a)이, 그리고 중간 플레이트(242)의 일측에는 하부연통공(242a)이 각각 뚫려져 제6 보조유로(p6)와 제7 보조유로(p7)와 각각 연결된다.

상기 중간 플레이트(242)와 커버 플레이트(243) 사이에는 내열성과 강도가 우수한 유연성 있는 재질의 다이어프램(244)이 개재되어 상기 내부 챔버를 상부챔버(S1')와 하부챔버(S2')로 분리한다.

따라서, 상기 상부연통공(243a)을 통하여 제1 솔레노이드 밸브(300)의 선택적인 개폐동작에 의해 제6 보조유로(p6)를 거쳐 유입된 유체가 상기 상부챔버(S1')로 가압되거나, 혹은 상기 하부연통공(242a)을 통하여 제2 솔레노이드 밸브(400)의 선택적인 개폐동작에 의해 제7 보조유로(p7)를 거쳐 유입된 유체가 상기 하부챔버(S2')로 가압되게 되어, 상기 상부챔버(S1')와 하부챔버(S2')에 가해지는 압력 변화, 즉 상기 상부챔버(S1') 및 하부챔버(S2')에 작용하는 압력의 차이에 따라 도면에 점선으로 도시된 바와 같이 상기 다이어프램(244)은 상하로 승강운동을 하게 된다.

상기 다이어프램(244)의 상하 양측에는 한 쌍의 다이어프램 플레이트(245a, 245b)가 결합되며, 상기 다이어프램 플레이트(245a, 245b)에는 플런저(246)가 결합되어 다이어프램(244)의 상하 운동에 따라 함께 승강운동을 한다.

상기 플런저(246)는 중간 플레이트(242)에 마련된 가이드부싱(241)의 가이드공(241a)을 관통하여 결합되어 그 승강운동이 가이드된다.

상기 플런저(246)의 시트부(231)측 단부에는 시트부(231)를 개방 또는 폐쇄하기 위한 디스크 시트(247)가 결합되며, 상기 플런저(246)의 승강운동에 따라 상기 시트부(231)와 접촉함으로써 선택적으로 배출이 조절되게 된다.

상기 플런저(246)의 커버 플레이트(243)측 단부에는 상기 다이어프램(244)에 연동하여 승강운동을 하는 조절축(249)과, 상기 조절축(249)의 승강운동을 감지하는 리미트 스위치(700)가 구비되어 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 동작을 보다 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

여기서, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 심정 펌프 기동시 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 펌프(P, 도1 참조)가 정지된 상태에서는 제1 솔레노이드 밸브(300)는 상부챔버(S1')로 연결되는 유로를 폐쇄하는 상태이며, 제2 솔레노이드 밸브(400)는 하부챔버(S2')로 연결되는 유로를 개방하는 상태이며, 상기 제어밸브(200)의 디스크시트(247)는 시트부(231)를 열어 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로가 개방된 상태이며, 상기 체크밸브(100)의 디스크시트(147)는 시트부(131)를 막아 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 폐쇄된 상태이다.

다음으로 도 4(b)에 도시된 바와 같이 관정으로부터 용수를 공급하기 위하여 펌프(P) 기동하고자 콘트롤러(800, 도1 참조)의 온 스위치를 누르면 펌프(P)가 작동하며, 또한 제1 솔레노이드 밸브(300)가 작동하여 제어밸브(200)의 상부챔버(S1')로 연결되는 유로가 개방됨과 동시에 제2 솔레노이드 밸브(400)가 작동하여 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')로 연결되는 유로가 폐쇄된다.

한편, 펌프(P)의 동작으로 인입구(210)로 유체, 공기 및 모래 등과 같은 이물질이 함께 유입되어 배출구(220)를 통해 대기 중으로 배출되게 되면, 뒤따르는 깨끗한 유체가 상기 체크밸브(100)의 유입구(110)측으로 유입되게 되는 것이다.

이때 제2 솔레노이드 밸브(400)의 드레인포트(430)를 통해 하부챔버(S2')로 연결되는 유로 내의 유체가 드레인되면, 제어밸브(200)의 상부 및 하부챔버 내의 압력은 체크밸브(100)의 유출구(120) 내의 압력에 비해 상대적으로 낮아지게 된다.

도 4(c)에 도시된 바와 같이, 이러한 압력차에 의하여 상기 유출구(120)에 형성된 보조유출공(120a)에 연결된 제2 보조유로(p2)를 거쳐 상기 제1 솔레노이드 밸브(300) 유입포트(310)로 유체가 유입되면서 상기 제어밸브(200)의 다이어프램(244)이 하강하면서 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로를 디스크시트(247)가 폐쇄하게 된다.

이와 동시에, 상기 체크밸브(100)의 유입구(110)에 형성된 제1 보조유로(p1)를 거쳐 하부챔버(S2)로 유입되는 유체의 압력에 의하여 다이어프램(144)이 상승하면서 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를 디스크시트(147)가 개방하게 되면서, 깨끗한 유체가 공급되도록 하는 것이다.

한편, 본 발명에서는 펌프(P)의 기동과 함께 급격한 유량 변동으로 인한 서지발생을 방지하고자 하부챔버(S2')로 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(400)와 제어밸브(200)를 연결하는 제7 보조유로(p7)상에는 제2 유량제어밸브(600)를 구비하도록 하여 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')에서의 토출유량을 조절하도록 하고, 상부챔버(S1')로 연결되는 제6 보조유로(p6)상에도 제1 유량제어밸브(500)를 구비하도록 하여 상부챔버(S1')로 공급되는 유체의 유량을 적절히 조절되도록 하여 밸브의 개방시간을 사용자가 임의로 조절이 가능하게 하고 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 펌프 정지시 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 심정 펌프 정지시 용수 흐름을 나타낸 도면이며, 특히 도 5(a)는 리미트 스위치가 작동되기 전의 용수 흐름을 나타낸 도면이며, 도 5(b)는 리미트 스위치가 작동된 후의 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 펌프(P)가 작동되는 상태에서 콘트롤러(800, 도1 참조)의 오프 스위치를 누르게 되면, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 제1 솔레노이드 밸브(300)가 작동하여 상부챔버(S1')로 연결되는 유로가 폐쇄되면서 동시에 제2 솔레노이드 밸브(400)가 작동하여 하부챔버(S2')로 연결되는 유로가 개방된다.

이때 펌프(P)는 아직 동작이 정지되지 않은 상태이므로 제1 솔레노이드 밸브(300)의 드레인포트(330)로 유체가 드레인되면서, 상기 체크밸브(100)의 보조유출공(120a)에서 유출된 유체가 제2 보조유로(p2)를 거쳐 제1 연결부재(150)로 분리된 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5) 중 상기 제5 보조유로(p5)로 유입된다.

이에 따라, 제5 보조유로(p5)를 지난 유체는 제2 솔레노이드 밸브(400)를 거쳐 제7 보조유로(p5)를 통해 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')를 가압하게 된다.

그 결과 다이어프램(244)은 점차 상승하면서 동시에 플런저(246) 및 디스크 시트(247)도 상승하게 되어 시트부(231)와 디스크 시트(247) 사이의 유로가 점차 확장되며, 펌프(P) 출구측에서 유입된 유체는 상기 제어밸브(200)의 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로가 점차 개방됨으로써 대기중으로 배출되는 것이다.

이때, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제어밸브(200) 상부측에는 다이어프램(244)에 연동하여 승강운동을 하는 조절축(249)과, 상기 조절축(249)의 승강운동을 감지하는 리미트 스위치(700)가 구비되어 있어 상기 조절축(249)이 소정 위치까지 상승하게 되면 상기 리미트 스위치(700)가 이를 감지하여 즉시 콘트롤러(800)를 통하여 펌프(P)의 동작을 정지시키게 된다.

이와 동시에, 상기 체크밸브(100)의 다이어프램(144)이 점차 하강하면서 플런저(146) 및 디스크 시트(147)도 함께 하강하게 되어 시트부(131)와 디스크 시트(147) 사이의 유로가 점차 축소되며 폐쇄된다.

따라서, 펌프(P)가 동작을 멈추게 되면, 상기 체크밸브(100)의 유출구(120) 측 압력이 제어밸브(200)의 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로 내의 압력보다 높아짐에 따라 도 4(a)와 같은 초기 정지 상태로 복귀하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 펌프(P)의 정지와 함께 급격한 유량변동으로 인한 서징발생을 방지하고자 상부챔버(S1')로 연결되는 제1 솔레노이드 밸브(300)와 제어밸브(200)를 연결하는 제6 보조유로(p6)상에는 제1 유량제어밸브(500)를 구비하도록 하여 제어밸브(200)의 상부챔버(S1')에서의 토출유량을 조절하여 밸브의 급격한 차단을 방지하여 서지현상이 발생하는 것을 방지하고 있다.

또한, 하부챔버(S2')로 연결되는 제7 보조유로(p7) 상에도 제2 유량제어밸브(600)를 구비하도록 하여 하부챔버(S2')로 공급되는 유체의 유량을 적절히 조절되도록 하고, 중간 플레이트(242)와 디스크 시트(247) 사이에 탄성 스프링(248)을 개재하여 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로를 개폐하는 압력을 조절하면서 점진적으로 차단하도록 하고 있다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이 정상적으로 용수를 공급하고 있는 상태에서 갑작스런 정전과 같이 전원이 오작동 할 경우를 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 전원 오작동시 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 전원 공급이 차단되면, 즉시 펌프(P)의 동작은 멈추게 되면서 콘트롤러(800)에 의해 제1 솔레노이드 밸브(300)의 유로가 폐쇄됨과 동시에 제2 솔레노이드 밸브(400)의 유로가 개방되도록 제어되기 때문에 상기 제6 보조유로(p6)를 통하여 제어밸브(200)의 상부챔버(S1') 내의 유체는 제1 솔레노이드 밸브(300)의 드레인포트(330)를 통하여 대기 중으로 배출되며, 동시에 상대적으로 압력이 높은 체크밸브(100)의 유출구(120) 측의 제2 보조유로(p2) 내의 유체가 제5 보조유로(p5) 및 제7 보조유로(p7)를 거쳐 유입되며 상기 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')를 가압하게 된다.

따라서, 상기 제어밸브(200)의 다이어프램(244)과 연동하여 디스크 시트(247)도 함께 상승하며 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로를 개방하며 남아있던 유체를 대기 중으로 배출시키게 된다.

이와 동시에, 제2 보조유로(p2) 상에 구비된 제2 연결부재(250)에 의해 분리된 제3 보조유로(p3)를 통하여 유입된 유체가 상기 체크밸브(100)의 상부챔버(S1)를 가압하게 되면서, 상기 체크밸브(100)의 다이어프램(144)과 연동하여 디스크 시트(147)도 함께 하강하며 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를 폐쇄하게 된다.

이렇게 하여 유출구(120)측의 유체가 제2 보조유로(p2), 제5 보조유로(p5), 제2 솔레노이드 밸브(400) 및 제7 보조유로(p7)를 거쳐 최종 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')를 가압하게 되고, 중간 플레이트(242)와 디스크 시트(247) 사이에 개재된 탄성 스프링(248)의 작용으로 다이어프램(244)은 점진적으로 상승하게 되며, 그 결과 디스크 시트(247)에 의해 시트부(231)가 개방되므로 인입구(210)에서 배출구로(220) 용수가 대기 중으로 배출되게 되어 주배관(L)의 서지현상 발생을 억제하게 된다.

이와 동시에, 유출구(120)측의 유체가 제2 보조유로(p2), 제3 보조유로(p3)를 거쳐 최종 체크밸브(100)의 상부챔버(S1)를 가압하게 되고, 중간 플레이트(142)와 디스크 시트(147) 사이에 개재된 탄성 스프링(148)의 작용으로 다이어프램(144)은 보다 더 빠른 속도로 하강하게 되며, 그 결과 디스크 시트(147)에 의해 시트부(131)가 폐쇄되므로 유입구(110)에서 유출구로(120) 용수가 역류되지 않게 되는 것이다.

이상에 살펴본 바와 같이, 본 발명은 배관내 압력을 이용하여 작동하며 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 체크밸브의 유로가 선택적으로 조절되도록 하며 제어밸브를 선택적으로 개폐하여 모래 등 각종 이물질을 배출하도록 하는 심정 펌프용 제어밸브 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 펌프의 출구 측에 설치되어 펌프의 초기 기동시 배관 내 공기와 모래 등을 대기로 배출하여 용수의 안정적인 공급이 가능하게 된다.

그리고, 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정이 가능하며, 배관의 압력을 이용하여 작동하는 메카니즘이므로 신뢰성있는 제어가 가능하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 체크밸브의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템의 제어밸브의 구성을 나타낸 도면

도 4는본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 심정 펌프 기동시 용수 흐름을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 심정 펌프 정지시 용수 흐름을 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심정 펌프용 제어밸브 시스템에서 전원 오작동시 용수 흐름을 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100, 200...체크밸브, 제어밸브 110, 210...유입구, 인입구

120, 220...유출구, 배출구 110a...보조유입공

120a...보조유출공 130, 230...밸브 몸체

140, 240...다이어프램 조립체 142, 242...중간 플레이트

142a, 242a...하부연통공 143, 243...커버 플레이트

143a, 243a...하부연통공 144, 244...다이어프램

146, 246...플런저 147, 247...디스크 시트

150, 250...제1 및 제2 연결부재 249...조절축

300, 400...제1 및 제2 솔레노이드 밸브 310, 410...유입포트

320, 420...배출포트 330, 430...드레인포트

500, 600...제1 및 제2 유량제어밸브 700...리미트 스위치

800...콘트롤러 P...펌프

S1, S1'...상부챔버 S2, S2'...하부챔버

Claims (10)

1. 펌프(P)의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램(144)에 의해 상부챔버(S1)와 하부챔버(S2)로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 체크밸브(100)와;

   펌프(P)의 출구측과 상기 체크밸브(100)의 유입구(110) 사이의 유로에 연결되는 인입구(210)와 배출구(220)가 구비되어 유로를 형성하고, 다이어프램(244)에 의해 상부챔버(S1')와 하부챔버(S2')로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 제어밸브(200); 및

   상기 체크밸브(100)의 유출구(120)에 형성된 보조유출공(120a)에 연결된 제2 보조유로(p2)는 제1 연결부재(150)에 의해 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5)로 분리되어 상기 제어밸브(200)의 상부챔버(S1') 및 하부챔버(S2')와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로(p4) 및 제5 보조유로(p5) 상에는 콘트롤러(800)에 의해 선택적으로 개폐동작되어 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400);가 구비되고,

   상기 체크밸브(100)의 유입구(110)에 형성된 보조유입공(110a)은 제1 보조유로(p1)에 의해 체크밸브(100)의 하부챔버(S2)와 연통되며, 상기 제2 보조유로(p2) 상에 구비된 제2 연결부재(250)에 의해 분리된 제3 보조유로(p3)는 상기 체크밸브(100)의 상부챔버(S1)와 연통되어 초기 기동시 펌프로부터 유입되는 각종 이물질을 상기 배출구(220)를 통하여 배출하는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 체크밸브(100)는, 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130)를 포함하고, 상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 상기 제1 보조유로(p1)와 연통되는 하부연통공(142a)이 구비된 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상기 제3 보조유로(p3)와 연통되는 상부연통공(143a)이 구비된 커버 플레이트(143)와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부챔버와 하부챔버로 분리하는 다이어프램(144)과, 상기 다이어프램에 장착된 다이어프램 플레이트(145a, 145b)와, 상기 다이어프램 플레이트에 지지되어 상기 다이어프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(146) 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(147)로 이루어진 다이어프램 조립체(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어밸브(200)는, 인입구(210)와 배출구(220)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(230)를 포함하고, 상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 하부연통공(242a)이 구비된 중간 플레이트(242)와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상부연통공(243a)이 구비된 커버 플레이트(243)와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부챔버와 하부챔버로 분리하는 다이어프램(244)과, 상기 다이어프램에 장착된 다이어프램 플레이트(245a, 245b)와, 상기 다이어프램 플레이트에 지지되어 상기 다이어프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(246) 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(247)로 이루어진 다이어프램 조립체(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제1 솔레노이드 밸브(300)는, 상기 제4 보조유로(p4)에 연결되는 유입포트(310)와, 제6 보조유로(p6)와 연결된 상기 제어밸브(200)의 상부연통공(243a)을 통해 상부챔버(S1')로 배출하는 배출포트(320)와, 상기 상부챔버(S1') 내의 유체를 드레인하는 드레인포트(330)로 구성되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제2 솔레노이드 밸브(400)는, 제5 보조유로(p5)에 연결되는 유입포트(410)와, 제7 보조유로(p7)와 연결된 상기 제어밸브(200)의 하부연통공(242a)을 통해 하부챔버(S2')로 배출하는 배출포트(420)와, 상기 하부챔버(S2') 내의 유체를 드레인하는 드레인포트(430)로 구성되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제어밸브(200) 상부측에는, 다이어프램에(244) 연동하여 승강운동을 하는 조절축(249)과, 상기 조절축(249)의 승강운동을 감지하는 리미트스위치(700)가 구비되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 체크밸브(100)의 중간플레이트(142)와 디스크 시트 사이(147)에 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링(148)이 구비되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제어밸브(200)의 중간플레이트(242)와 디스크 시트 사이(247)에 인입구(210)와 배출구(220) 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링(248)이 구비되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 제6 보조유로(p6) 상에는, 상기 제어밸브(200)의 상부챔버(S1')로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제1 유량제어밸브(500)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 제7 보조유로(p7) 상에는, 상기 제어밸브(200)의 하부챔버(S2')로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제2 유량제어밸브(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 심정 펌프용 제어 밸브 시스템.