KR100614924B1 - 수격 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수격 방지 장치에 관한 것으로, 특히, 일측으로 배관으로부터 유체가 유입되는 유체포트가 형성되고, 그 타측으로 압축가스가 충전된 상태에서 플라즈마 용접에 의해 기밀되게 밀봉 장착되는 밀봉부재가 형성된 하우징; 하우징의 내부공간에 설치되어 가스챔버와 유체챔버의 공간을 구획하여 형성시키는 주 분리판과, 주 분리판의 중심부위에 형성된 오리피스를 통해 전달되는 압축가스에 의해 탄성 바이어스되어 하우징의 내부공간에 형성된 유체포트와 기밀되게 접촉하는 보조 분리판으로 이루어진 분리판; 하우징의 내부공간에서 플라즈마 용접에 의해 하우징과 주 분리판 사이에 장착되어 유체포트를 통해 유입되는 유체에 의해 탄성 바이어스되어 수격현상을 완충시키는 제 1 벨로우즈; 및 오리피스가 형성된 주 분리판과 보조 분리판 사이에서 플라즈마 용접에 의해 장착된 제 2 벨로우즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 압력변화가 심한 경우에도 충격흡수 효과가 일정하게 이루어지고, 이중화된 벨로우즈를 통한 체적변화율이 증대됨에 따라 수격방지 기능이 향상되는 뛰어난 효과가 있다.

하우징, 유체포트, 밀봉부재, 분리판, 오리피스, 벨로우즈

Description

수격 방지 장치{WATER HAMMER ARRESTER}

도 1은 종래 수격 방지 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 종래 수격 방지 장치의 다른 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 종래 수격 방지 장치의 또 다른 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수격 방지 장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수격 방지 장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 101 : 유체포트

102 : 밀봉부재 200 : 분리판

210 : 주 분리판 211 : 오리피스

220 : 보조 분리판 230 : 가스챔버

240 : 유체챔버 300 : 제 1 벨로우즈

400 : 제 2 벨로우즈

본 발명은 수격 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관 관로내의 수격현상에 의해 발생되는 소음과 진동을 이중 구조로 이루어진 벨로우즈 및 분리판을 이용하여 효율적으로 방지시키는 것이 가능하도록 해주는 수격 방지 장치에 관한 것이다.

주지하다시피, 유체의 흐름중에 유로저항이 변화되면 유체의 압력이 변화된다. 이때, 압축성 유체인 기체의 경우 유로저항의 변화는 단순한 압력의 변화로 그치게 되지만, 비압축성 유체인 액체의 경우에는 수두 자체가 변화하게 된다. 예를들어 넓은 유로로부터 좁은 유로로 진입되는 액체의 흐름은 그 수두, 즉 액위가 상승되는 바, 이를 일반적으로 '수력도약(hydraulic jump)' 현상이라 한다.

즉, 배관등과 같이 제한된 단면내로 액체가 공급되는 경우에는 이러한 유로저항의 변화에 대한 문제는 더욱 심각해진다. 예를들어 수도관의 경우 물의 흐름중 밸브가 차단되면 유로저항의 급격한 변화를 비압축성 유체인 물이 흡수할 수 없으므로 큰 충격파가 형성되고, 이로인한 높은 소음과 진동이 발생된다.

이러한 액체 배관내에서의 충격파의 발생현상을 수격(water hammer)현상이라 하고, 이러한 수격현상의 문제는 밸브가 나사로 서서히 개방되는 회전식 밸브에서 는 다소 덜하지만 최근 사용의 편의성을 위해 회전식의 밸브가 원터치(one touch)방식의 밸브로 전환되어 감에 따라 더욱 심각해지고 있어서, 소음과 진동뿐 아니라 배관이나 밸브 또는 펌프등의 손상까지도 야기하고 있다. 또한, 제한된 관로내에서의 액체의 흐름은 이외에도 밸브등이 급격히 개방되는 경우 액체가 압력강하에 의해 급격히 비등하게되어 액체내에 기포를 발생시키고 캐비테이션(cavitation)등을 유발하게 된다.

도 1 내지 도 3에는 상기와 같은 수격현상들이 발생되는 것을 방지시키기 위한 수격 방지 장치들이 보여지고 있다.

먼저, 도 1에 도시된 종래의 수격 방지 장치는, 배관(P)에 접속된 수격 방지 장치(W)의 몸체(B)는 상,하부 몸체(B1,B2)사이에 지지된 고무등 탄성재질의 다이어프램(D)을 구비하고, 몸체(B)의 상측에 설치된 니플(N)을 통해 상부몸체(B1)와 다이어프램(D)간의 공간에 공기나 불활성가스 등 압축성 유체인 기체를 소정압력으로 주입하여 일종의 압력실(pressure chamber)을 형성하도록 구성되었다.

이와같은 수격 방지 장치(W)는 배관(P)내에 액체가 흐르는 도중 밸브(V)가 급격히 차단되어 발생되는 충격파을 다이어프램(D)이 점선상태로 압축되고 흡수하여 수격현상의 발생을 방지하게 된다.

즉, 상부몸체(B1)와 다이어프램(D)간에 형성된 압력실의 압축기체가 배관(P)내의 압력 변화를 완충시켜 소음과 진동의 발생을 방지하고 배관(P)이나 밸브(V) 또는 도시되지 않은 펌프의 손상을 방지한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 수격 방지 장치(W)는, 압력의 변화가 전달되는 면적이 몸체(B)의 직경에 제한되는 다이어프램(D)의 면적에 국한되므로 큰 충격파의 신속한 흡수가 불가능하고 수격방지 효과가 그다지 크지 못한 문제가 있을 뿐만 아니라, 에어백의 형성과 충격파의 흡수가 모두 다이어프램(D)에 의존하고, 다이어프램(D)의 외단이 항시 고인장 상태로 상하부 몸체(B1,B2) 사이에 지지되고 있으므로 상,하부 몸체(B1,B2)간의 결합이 매우 어렵고 다이어프램(D)이 피로등에 의해 쉽게 노화 및 열화되어 파손됨으로써 제 기능을 달성할 수 없게 되는 등 많은 문제점이 있었다.

또한, 도 2에 도시된 다른 형태의 수격 방지 장치는, 배관(P)의 일측에 접속된 수격 방지 장치(W)의 몸체(B)내에는 구 또는 부레(bladder) 형태의 폐곡면으로 된 에어백(A)이 구비되고, 그 상측의 니플(N)에 지지되는 동시에 이를 통해 소정 압력의 기체가 충전되는 구조로 구성되었다.

이러한 구성의 수격 방지 장치(W)는 도 1에 도시된 수격 방지 장치에 비해 압력 전달면적이 훨씬 크고 에어백(A) 재질 자체의 탄성력 뿐 아니라 자체적인 형상이 변화하고, 배관(P)으로부터의 충격파를 흡수하므로 신속하고 효율적인 수격방지 효과를 나타낸다.

그러나, 이러한 구성의 수격 방지 장치(W)는 에어백(A)이 니플(N)에 의해서만 지지되므로 니플(N)과의 결합부의 밀봉이 중요한 바, 이 결합부가 열화되기 쉬워 장기간 사용시 압축기체가 누설될 우려가 있으며, 배관(P)내의 흐름이 맥동이나 빈번한 관로의 개폐등으로 압력변화가 심한 경우에는 충격흡수 효과가 일정하지 못하고, 고층에 물탱크가 있는 건물의 저층 배관등 배관(P)내의 유체의 수두가 높은 경우에는 다이어프램(D) 또는 에어백(A)이 과도하게 눌려 압력실의 수축된 상태가 되므로 적절한 수격방지 기능을 발휘할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 도 3에 도시된 또 다른 형태의 수격 방지 장치는, 니플(N)에 의해 압력 기체가 충전되는 압력실(C)을 구성하고, 이 압력실(C)은 오리피스(13)를 가지는 제한판(12)에 의해 제 1 공간(C1)과 제 2 공간(C2)으로 구획되고, 제 1 공간(C1)에는 배관(P)으로부터 유체가 연통되는 에어백(11)으로 구성되었다.

이와 같은 수격 방지 장치는 배관(P)내에 수력도약 현상의 발생시 벨로우즈 형태의 에어백(11)내로 유체가 주입되며 에어백(11)을 팽창시키며, 이에 따라 제 1 공간(C1)내의 압력유체가 제한판(12)의 좁은 오리피스(13)를 통해 제 2 공간(C2)으로 이동하며 배관(P)내의 수력도약에 의한 충격을 완충시키게 된다.

그러나, 이러한 구성의 수격 방지 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 수격 방지 장치에 비해 다소 수격방지 효과는 우수하나, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 수격 방지 장치와 마찬가지로 배관(P)내의 흐름이 맥동이나 빈번한 관로의 개폐등으로 압력 변화가 심한 경우 충격흡수가 일정하지 못하고, 장시간 사용시 에어백이 피로등에 의해 쉽게 노화 및 열화되어 파손되는 문제가 발생됨에 따라 관리자의 주기적인 점검과 교체가 요구되는 등 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 압력변화가 심한 경우나 장시간 사용시에도 이중화된 벨 로우즈를 통한 충격흡수가 일정하게 이루어짐은 물론 내압성과 기밀성 및 내구성이 우수하고 반영구적인 사용이 가능한 수격 방지 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 수격 방지 장치는, 배관에 연결되어 배관에서 발생하는 수격 현상을 완충시키기 위한 수격 방지 장치에 있어서,

내부공간을 가지는 원통형상으로 일측으로 배관에 연결되고 배관으로부터 유체가 유입되는 유체포트가 형성되고, 그 타측으로 압축가스가 충전된 상태에서 플라즈마 용접에 의해 기밀되게 밀봉 장착되는 밀봉부재가 형성된 하우징;

상기 하우징의 내부공간에 설치되어 가스챔버와 유체챔버의 공간을 구획하여 형성시키는 주 분리판과, 상기 주 분리판의 중심부위에 형성된 오리피스를 통해 전달되는 압축가스에 의해 탄성 바이어스되어 상기 하우징의 내부공간에 연장되어 돌출 형성된 유체포트와 기밀되게 접촉하는 보조 분리판으로 이루어진 분리판;

상기 하우징의 내부공간에서 플라즈마 용접에 의해 상기 하우징과 주 분리판 사이에 장착되어 상기 하우징의 유체포트를 통해 유입되는 유체에 의해 탄성 바이어스되어 수격현상을 완충시키는 제 1 벨로우즈; 및

상기 오리피스가 형성된 주 분리판과 보조 분리판 사이에서 플라즈마 용접에 의해 장착된 제 2 벨로우즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 수격 방지 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수격 방지 장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 수격 방지 장치는, 크게 구분하여 보면 하우징(100)과, 분리판(200)과, 제 1 벨로우즈(300) 및 제 2 벨로우즈(400)로 구성되어 있다.

상기 하우징(100)은 개략적인 전체 형상이 내부공간을 가지는 원통형상으로 이루어지며, 일측으로 배관(도시하지 않음)에 연결되고 배관으로부터 유체가 유입되는 유체포트(101)가 형성되고, 그 타측으로 압축기체가 충전된 후 기밀되게 장착되는 밀봉부재(102)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 하우징(100)의 일측에 형성된 유체포트(101)는 유체가 흐르는 배관에 통상의 연결부재(미도시)를 통해 기밀되게 장착되는 것으로서, 상기 하우징(100)의 내부공간의 내측으로 약간 돌출 형성되어 있다.

또한, 상기 밀봉부재(102)는 통상의 압축가스가 채워진 챔버(미도시)내에서 상기 하우징(100)의 내부공간에 형성된 가스챔버(230)내에 압축가스가 충전된 상태로 플라즈마 용접에 의해 기밀되게 밀봉이 이루어진다.

그리고, 상기 분리판(200)은 오리피스(211)가 형성된 주 분리판(210)과 보조 분리판(220)으로 구성되고, 상기 주 분리판(210)은 상기 하우징(100)의 내부공간에 설치되어 상기 하우징(100)의 내부공간을 가스챔버(230)와 유체챔버(240)로 구획하여 형성하며, 상기 보조 분리판(220)은 상기 주 분리판(210)의 중심부위에 형성된 오리피스(211)를 통해 전달되는 압축가스에 의해 탄성 바이어스되어 상기 하우징 (100)의 내부공간에 연장되어 돌출 형성된 유체포트(101)와 기밀되게 접촉이 이루어진다.

또한, 상기 제 1 벨로우즈(300)는 상기 하우징(100)의 내부공간에서 플라즈마 용접에 의해 상기 하우징(100)과 주 분리판(210) 사이에 장착되어, 상기 하우징(100)의 유체포트(101)를 통해 유입되는 유체에 의해 탄성 바이어스되어 수격현상을 완충시키는 역할을 한다.

그리고, 상기 제 2 벨로우즈(400)는 상기 오리피스(211)가 형성된 주 분리판(210)과 보조 분리판(220) 사이에서 플라즈마 용접에 의해 장착되는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 벨로우즈(300,400)는 금속판 재질로 이루어진 다수의 다이어프램을 플라즈마 용접에 의해 성형한 것으로서, 기밀성과 내압성과 내구성과 체적 변화율과 내식 및 내열성 등이 우수하다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 수격 방지 장치의 동작 상태를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 배관으로부터 수격현상이 발생된 경우를 나타내고 있으며, 도 5는 배관으로부터 수격현상이 발생되지 않거나 혹은 수격현상이 해소된 이후의 상태를 나타내고 있다.

먼저, 배관으로부터 수격현상이 발생되기 전에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스챔버(230)내에 충전된 압축가스에 의해 주 분리판(210)이 상기 하우징(100)의 유체포트(101) 측으로 탄성 바이어스 된다.

이에 따라 상기 하우징(100)과 주 분리판(210) 사이에 장착된 제 1 벨로우즈(300)가 압축되어 상기 하우징(100)의 유체포트(101) 방향으로 압축된다.

이와 동시에, 상기 보조 분리판(220)과 주 분리판(210) 사이에 장착된 제 2 벨로우즈(400) 또한 상기 오리피스(211)를 통해 유입되는 압축가스에 의해 상기 유체포트(101) 측으로 탄성 바이어스가 이루어지고, 그에 따라 상기 보조 분리판(220)이 상기 하우징(100)의 내부공간에서 연장되어 돌출 형성된 유체포트(101)와 기밀되게 접촉되고 있다.

도 5에 도시된 바와 같은 상태에서 배관에 수격현상이 발생되는 경우 도 4에서 보여지는 바와 같이, 상기 유체포트(101)를 통해 유입되는 유체에 의해 상기 보조 분리판(220)과 주 분리판(210)이 상기 유체포트(101)의 타측 방향으로 탄성 바이어스 된다.

이와 동시에, 상기 제 1 벨로우즈(300) 또한 상기 유체포트(101)의 타측 방향으로 탄성 바이어스 됨으로써 배관에서 발생된 수격현상의 소음과 진동을 흡수하여 완충시키게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 수격 방지 장치에 의하면, 배관 관로내의 수격현상에 의해 발생되는 소음과 진동을 이중 구조로 이루어진 벨로우즈 및 분리판을 이용하여 효율적으로 방지시키는 것이 가능하도록 해줌으로써 맥동이나 빈번한 관로의 개폐등으로 압력변화가 심한 경우에도 충격흡수 효과가 일정하게 이루어 지고, 이중화된 벨로우즈를 통한 체적변화율이 증대됨에 따라 수격방지 기능이 향상되는 뛰어난 효과가 있다.

또한, 벨로우즈와 분리판 및 밀봉부재 등이 플라즈마 용접에 의해 하우징내에 기밀되게 장착되어 짐에 따라 내압성과 기밀성 및 내구성이 우수하며, 이로인해 관리자의 주기적인 점검과 교체 없이 내구성이 우수한 수격 방지 장치를 반영구적으로 사용할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 배관에 연결되어 배관에서 발생하는 수격 현상을 완충시키기 위한 수격 방지 장치에 있어서,

   내부공간을 가지는 원통형상으로 일측으로 배관에 연결되고 배관으로부터 유체가 유입되는 유체포트가 형성되고, 그 타측으로 압축가스가 충전된 상태에서 플라즈마 용접에 의해 기밀되게 밀봉 장착되는 밀봉부재가 형성된 하우징;

   상기 밀봉부재는, 상기 가스챔버내에 압축가스가 충전된 상태에서 플라즈마 용접에 의해 기밀되게 밀봉이 이루어진 것을 특징으로 하는 수격 방지 장치.

   상기 하우징의 내부공간에 설치되어 가스챔버와 유체챔버의 공간을 구획하여 형성시키는 주 분리판과, 상기 주 분리판의 중심부위에 형성된 오리피스를 통해 전달되는 압축가스에 의해 탄성 바이어스되어 상기 하우징의 내부공간에 연장되어 돌출 형성된 유체포트와 기밀되게 접촉하는 보조 분리판으로 이루어진 분리판;

   상기 하우징의 내부공간에서 플라즈마 용접에 의해 상기 하우징과 주 분리판 사이에 장착되어 상기 하우징의 유체포트를 통해 유입되는 유체에 의해 탄성 바이어스되어 수격현상을 완충시키는 제 1 벨로우즈; 및

   상기 오리피스가 형성된 주 분리판과 보조 분리판 사이에서 플라즈마 용접에 의해 장착된 제 2 벨로우즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수격 방지 장치.

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