KR100742701B1 - 가스계 소화설비의 밸브 작동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기 내에 밀폐되어 있던 가스형태의 소화약제를 방출하여 화재를 진압하는 가스계 소화설비의 밸브 작동장치에 관한 것으로, 통상의 상태에서는 용기 내에 충진된 소화약제를 보호하고 있다가 화재가 발생하면 피스톤을 상승시켜 용기 내에 보관되어 있던 소화약제를 2차 측으로 신속하게 방출할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 용기(1)의 상부에 커터(7)가 고정된 스핀들(9)을 하강 가능하게 설치하여 상기 스핀들(9)의 걸림상태를 해제함에 따라 커터(7)가 파열판(5)을 천공하도록 구성된 가스계 소화설비의 밸브작동장치에 있어서, 상기 스핀들(9)의 외측으로 복수 개의 볼 삽입공(21a)이 등 간격으로 형성된 실린더 바디(21)를 설치함과 함께 상기 볼 삽입공을 통해 복수 개의 볼(22)을 삽입하여 상기 각각의 볼이 스핀들(9)에 형성된 걸림홈(9a)에 걸리도록 하고 상기 실린더 바디(21)의 외측으로는 소화설비의 설치상태에서 볼(22)이 접속되는 수직면(23a) 및 화재 발생 시 볼이 접속되는 경사면(23b)을 갖는 볼 하우징(23)을 스프링(24)으로 탄력 설치하며 상기 볼 하우징(23)의 상부에는 화재 발생 시 전원이 인가되어 볼 하우징을 눌러주는 기어 액튜에이터(30)를 설치하여서 된 것이다.

가스계 소화설비, 밸브작동, 스핀들, 볼, 기어 액튜에이터

Description

가스계 소화설비의 밸브 작동장치{Device of Operating a Valve of Extinguishing Equipment for Gas System}

도 1은 종래 장치가 설치된 상태의 종단면도

도 2는 스핀들의 하강으로 피스톤이 상사점까지 상승한 상태도

도 3은 종래 장치의 요부를 나타낸 종단면도

도 4 및 도 5는 본 발명의 장치를 나타낸 종단면도로서,

도 4는 본 발명의 장치가 설치된 상태도

도 5는 기어 액튜에이터의 구동으로 스핀들이 하강한 상태도

도 6은 도 4의 A - A선 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 용기 2 : 실린더

3 : 피스톤 5 : 파열판

7 : 커터 9 : 스핀들

9a : 걸림홈 11, 24 : 스프링

21 : 실린더 바디 21a : 볼 삽입공

22 : 볼 23 : 볼 하우징

25 : 실린더 커버 26 : 수동조작용 레버

29 : 안전핀 30 : 기어 액튜에이터

본 발명은 용기 내에 밀폐되어 있던 가스형태의 소화약제를 방출하여 화재를 진압하는 가스계 소화설비에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 통상의 상태에서는 용기 내에 충진된 소화약제를 보호하고 있다가 화재가 발생하면 피스톤을 상승시켜 용기 내에 보관되어 있던 소화약제를 2차 측으로 신속하게 방출할 수 있도록 하는 가스계 소화설비의 밸브 작동장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스계 소화설비 및 자동 소화 기기(캐비닛형 자동 소화 기기 포함) 등은 생활수준의 향상 및 산업의 발달로 인해 인체 및 환경에 안전한 소화 효과 및 소화 후 피해가 없는 청정한 소화 등의 장점 때문에 고가의 소화 설비임에도 불구하고 매년 그 설치 규모가 확대되고 있는 실정이다.

갑작스런 화재의 발생 시 소화약제인 가스를 신속하게 방출하는 소화 설비의 타입으로는 기동용기에 장착된 전자석의 기동에 의해 솔레노이드가 작동함에 따라 스핀들에 고정된 커터의 하강으로 파열판을 천공하여 밸브를 개방하는 방식과, 직접적으로 용기밸브에 장착하여 밸브를 개방하는 방식으로 대별된다.

상기한 타입의 소화 설비는 가스용기밸브의 특성 상 빠른 시간 내에 밸브를 최대한 개방하여 용기 내에 있던 소화약제를 화재 발생 장소로 신속하게 분사할 수 있는 특징을 갖는다.

이러한 기능를 실현하기 위해서는 용기의 1차 측 압력과, 1차 측을 막고 있던 피스톤의 일 측, 즉 실린더의 내부에 작용하고 있던 힘(압력)과 1차 측에 작용하고 있던 힘의 균형을 순간적으로 해제하여 밸브가 개방되도록 하는 구조를 가지고 있어야 하는데, 가장 보편적인 방법으로는 실린더의 상부에 위치된 파열판(동판)을 격발식의 커터로 강제 천공하여 실린더의 내부에 작용하고 있던 압력이 외부로 배출되도록 하는 방식을 채택하고 있다.

따라서 밸브 작동장치(개방장치)의 확실한 동작이 신속한 소화의 성공여부를 좌우하지만, 만약 오 동작 또는 부 작동 시에는 화재의 조기 진압 실패에 따른 엄청난 경제적 손실은 물론이고 인명 피해를 가져 올 수 있다.

도 1은 종래 장치가 설치된 상태의 종단면도이고 도 2는 스핀들의 하강으로 피스톤이 상사점까지 상승한 상태도이며 도 3은 종래 장치의 요부를 나타낸 종단면도로써, 소화약제가 충진되어 1차 측(A) 압력이 작용되는 용기(1)의 상부에 실린더(2)가 설치되어 있고 상기 실린더의 내부에는 2차 측(B)을 개폐하는 피스톤(3)이 스프링(4)으로 탄력 설치되어 있으며 상기 실린더의 상부에는 동판으로 이루어진 파열판(5)이 설치되어 너트(6)로 지지되어 있는데, 상기 1차 측(A)의 압력보다 실린더(2)의 내부 압력이 크게 설정되어 있다.

이는, 정상적인 상태에서는 실린더(2)의 내부 압력이 커 도 1과 같이 피스 톤(3)으로 소화약제가 충진된 용기(1)의 내부를 폐쇄하고 있다가 화재의 발생으로 커터(7)가 파열판(5)을 천공하여 실린더(2)의 내부압력이 떨어지면 1차 측(A) 압력에 의해 피스톤(3)이 용기(1)의 출구를 개방할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 너트(6)에 하우징(8)이 고정되어 있고 하우징의 내부에는 끝단에 커터(7)가 고정되고 상부의 둘레면에는 환형의 걸림홈(9a)이 형성된 스핀들(9)이 승, 하강 가능하게 설치되어 있는데, 상기 스핀들(9)의 중간에 고정된 지지편(10)에는 스핀들(9)을 하방으로 편의하는 스프링(11)이 설치되어 있다.

그리고 스핀들(9)에 형성된 걸림홈(9a)에는 슬라이더(12)에 의해 지지되는 1개의 볼(13)이 끼워져 있고 슬라이더(12)의 다른 일단에 설치된 로울러(14)에는 전자석(15)에 의해 하강하는 플런저(16)가 스프링(17)으로 탄력 설치되어 있는데, 상기 플런저(16)의 상단에는 로울러(14)와 접속되는 수직면(16a) 및 경사면(16b)이 형성되어 있고 플런저(16)의 상승은 스토퍼(18)에 의해 제어하도록 구성되어 있다.

상기 슬라이더(12)에는 플러저(16)의 하강 시 플런저(16)의 경사면(16b)에 접속되는 로울러(14) 및 플런저(16)에 수직방향으로 형성된 가이드 홈(16c)에 끼워지는 가이드 로울러(19)가 동일 축(20)으로 설치되어 있다.

따라서 소화설비가 설치 완료된 상태에서는 전자석(15)에 전원이 오프(off)되어 있어 플런저(16)가 스프링(17)의 복원력에 의해 상사점에 위치되어 있으므로 로울러(14)가 플런저(16)의 수직면(16a)에 접속되어 있고, 이에 따라 슬라이더(12)가 최대한 좌측으로 이동된 상태를 유지하게 되므로 볼(13)이 스핀들(9)의 걸림홈(9a)에 끼워져 스핀들(9)이 스프링(11)을 압축시키면서 상사점에 위치한 구속상 태를 유지하고 있다.

즉, 스핀들(9)에 고정된 커터(7)가 파열판(5)과 소정의 거리를 두고 이격되어 있다.

상기한 바와 같이 커터(7)가 파열판(5)과 소정의 거리를 두고 이격된 상태에서는 실린더(2)의 내부 압력이 용기(1)의 내부에 작용하는 1차 측(A) 압력보다 크므로 피스톤(3)이 용기(1)의 출구를 폐쇄하고 있다.

이러한 상태에서 화재의 발생으로 전자석(15)에 전원이 인가되면 스프링(17)의 복원력에 의해 상사점에 위치되어 있던 플런저(16)를 하방으로 잡아당기게 되므로 플런저(16)가 하강하게 된다.

이와 같이 플런저(16)가 하강하면 플런저(16)에 형성된 경사면(16b)이 로울러(14)에 위치되어 플런저(16)에 의한 슬라이더(12)의 구속력을 해제시키게 되므로 스핀들(9)이 스프링(11)의 복원력에 의해 신속하게 하강되고, 이에 따라 걸림홈(9a)으로부터 볼(13)이 이탈되면서 슬라이더(12)가 도면 상 우측으로 이동하게 된다.

상기한 바와 같은 동작으로 스핀들(9)이 하강하면 끝단에 고정된 커터(7)가 동판으로 이루어진 파열판(5)을 강제로 천공하여 실린더(2)의 내부 압력을 떨어뜨리게 되므로 용기(1) 내의 1차 측(A) 압력에 의해 도 2와 같이 피스톤(3)이 상사점까지 신속하게 상승되고, 이에 따라 용기(1)의 출구가 개방되므로 용기(1) 내의 소화약제가 2차 측(B)으로 공급되어 화재를 진압하게 된다.

그러나 이러한 구조를 갖는 밸브 작동장치는 화재 시의 한 순간을 위해 수 년 에서 수십 년 동안 플런저 및 스핀들이 스프링의 힘에 의한 장진상태로 대기하고 있다가 전자석에 인가되는 전기적 신호에 의해 커터가 하강하여 피스톤을 상승시키는 구조로 되어 있어 제품의 장기적인 신뢰도를 요구하고 있으나, 그 품질기준 및 성능시험기준이 마련되어 있지 않은 실정이다.

일본의 경우에도 제조업체에서 자체 품질기준 및 성능기준을 마련하여 테스트한 결과를 소방설비안전센터에 제출하므로써 그 기능을 확인하고 있는 수준이다.

이에 따라, 종래의 밸브 작동장치는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 스핀들에 형성된 걸림홈의 한 점에 볼이 걸려 스핀들의 하강을 구속하도록 되어 있어 소화설비를 시공하여 시간이 경과하는 과정에서 볼과 스핀들의 접속부위에서 찍힘 현상 또는 변형이 발생될 경우에는 전자석이 작동하더라도 슬라이더가 우측으로 이동하지 못하는 치명적인 결함이 발생된다.

이는, 스핀들과 볼의 소재 선정과 경도(또는 열처리)의 문제점으로 인해 장시간 부하에 의해 변형이 발생하기 때문이다.

일 예로, 소방시설 정기점검 대행업체에서 최근 5년간 실제 현장에 설치된 기동 용기함 정기점검 결과, 교체대상으로 판정되는 제품 수량이 월 평균 30여 개 정도이다.

둘째, 1개의 볼에 의해 스핀들의 하강을 제어하는 구조로 되어 있어 스핀들 의 구속이 불안정하게 되고, 이에 따라 가공 오차, 설치 시 가해지는 충격, 진동 등이 발생하면 스핀들의 구속이 해제되어 임의로 하강하므로 밸브가 작동하는 경우가 발생되었다.

셋째, 전기적 마그네틱 코일 방식인 전자석은 전원의 점검에 따른 온/오프(on/off) 시, 낙뢰, 기타 연결장치의 오 동작, 오 조작 시에 순간적으로 전원이 인가되어 순간 유도 기전력이 발생되므로 플런저를 잡아당기는 치명적인 결함이 있었다.

넷째, 단순한 기능에 비하여 부품 수(40개)가 많을 뿐만 아니라, 수 작업에 의해 생산하므로 인해 제품의 생산원가가 상승되는 반면, 품질 면에서는 소비자의 욕구를 충족시키지 못하였다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 1개의 볼에 의해 스핀들의 하강을 억제하던 종래의 장치와는 달리 스핀들에 형성된 걸림홈에 등 간격으로 복수 개의 볼을 설치하여 걸림홈 및 볼에 작용하던 힘을 분산시켜 스핀들 및 볼의 찍힘 현상 및 변형을 미연에 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 스핀들의 구속을 해제하는 동력원을 전기적 솔레노이드방식에서 기계적인 구동방식으로 개선하여 순간 유도 기전력이 발생하더라도 스핀들이 하강하지 않도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 용기의 상부에 커터가 고정된 스핀들을 하강 가능하게 설치하여 상기 스핀들의 걸림상태를 해제함에 따라 커터가 파열판을 천공하도록 구성된 가스계 소화설비의 밸브작동장치에 있어서, 상기 스핀들의 외측으로 복수 개의 볼 삽입공이 등 간격으로 형성된 실린더 바디를 설치함과 함께 상기 볼 삽입공을 통해 복수 개의 볼을 삽입하여 상기 각각의 볼이 스핀들에 형성된 걸림홈에 걸리도록 하고 상기 실린더 바디의 외측으로는 소화설비의 설치상태에서 볼이 접속되는 수직면 및 화재 발생 시 볼이 접속되는 경사면을 갖는 볼 하우징을 스프링으로 탄력 설치하며 상기 볼 하우징의 상부에는 화재 발생 시 전원이 인가되어 볼 하우징을 눌러주는 기어 액튜에이터를 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 가스계 소화설비의 밸브작동장치가 제공된다.

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

도 4는 본 발명의 장치가 설치된 상태도이고 도 5는 기어 액튜에이터의 구동으로 스핀들이 하강한 상태도이며 도 6은 도 4의 A - A선 단면도로서, 본 발명에서 소화약제가 충진된 용기(1)의 상부에 실린더(2)가 결합되고, 상기 실린더의 내부에는 피스톤(3)이 스프링(4)으로 탄력 설치되어 있으며 상기 실린더의 상부에는 동판으로 이루어진 파열판(5)이 설치되어 너트(6)로 지지된 구조가 종래의 구조와 동일하다.

본 발명은 너트(6)에는 복수 개(본 발명의 일 실시예에서는 6개)의 볼 삽입공(21a)이 도 6과 같이 등 간격으로 형성된 실린더 바디(21)가 나사 결합되어 상기 볼 삽입공에 볼(22)이 각각 삽입되어 있고 상기 실린더 바디(21)의 내부에는 상부에 걸림홈(9a)이 형성되고 하부 끝단에 커터(7)가 고정된 스핀들(9)이 하강 가능하게 설치되어 있으며 상기 스핀들에 고정된 지지편(10)과 실린더 바디(21) 사이에는 스핀들을 하방으로 편의하는 스프링(11)이 설치되어 있다.

이 때, 상기 스핀들(9)의 재질은 냉간금형용강으로 열처리되어 경도가 H_RC 60 이상으로 되어 있고 스핀들(9)의 걸림홈(9a)에 등 간격으로 끼워지는 볼(22)은 크롬강구로 되어 있어 스핀들(9)의 걸림홈(9a)에 복수 개의 볼(22)이 장기간 끼워져 있더라도 접속부위에서의 찍힘 현상이나, 변형이 일어나지 않는다.

그리고 실린더 바디(21)의 외측으로는 소화설비의 설치상태에서 각각의 볼(22)이 접속되는 수직면(23a) 및 화재 발생 시 볼(22)이 접속되는 경사면(23b)을 갖는 볼 하우징(23)이 스프링(24)으로 탄력 설치되어 있어 상기 볼 하우징(23)이 상사점에 위치된 상태(정상적인 상태)에서는 도 4와 같이 볼 삽입공(21a)에 끼워진 볼(22)이 수직면(23a)에 접속되어 스핀들(9)의 걸림홈(9a)에 끼워져 스핀들(9)의 하강을 구속하게 된다.

이 때, 상기 실린더 바디(21)에 형성되는 볼 삽입공(21a)을 외측으로 하향 경사진 테이퍼 형상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

이는, 화재 발생으로 볼 하우징(23)이 하강하는 과정에서 스핀들(9)의 걸림홈(9a)에 끼워져 있던 복수 개의 볼(22)이 신속하게 걸림홈으로부터 빠져 나올 수 있도록 하기 위함이다.

상기 볼 하우징(23)의 외측으로 수직 장공(25a)을 갖는 실린더 커버(25)가 설치되어 실린더 바디(21)와 고정되어 있고 상기 실린더 커버의 외측으로는 수동조작용 레버(26)가 설치되어 있는데, 상기 수동조작용 레버(26)는 수직 장공(25a)을 통해 볼 하우징(23)에 보울트(27)로 고정되어 있다.

이는, 작업자가 수동조작용 레버(26)를 하방으로 눌러줌에 따라 보울트(27)로 일체화된 볼 하우징(23)이 하강하도록 하여 스핀들(9)의 구속을 수동으로 해제시킬 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 볼 하우징(23) 및 수동조작용 레버(26)가 상사점에 위치된 상태에서 상호 관통하는 구멍(28)이 각각 형성되어 있어 상기 구멍으로 안전핀(29)을 삽입하여 소화설비를 시공하는 과정에서 부주의로 스핀들(9)의 구속상태가 해제되는 현상을 방지하도록 되어 있다.

물론, 상기 안전핀(29)은 소방설비의 시공이 완료된 상태에서 제거하게 된다.

한편, 볼 하우징(23)의 상부에는 화재 발생 시 전원이 인가되어 볼 하우징(23)을 눌러주는 기어 액튜에이터(30)가 설치되어 있는데, 상기 기어 액튜에이터가 구동함에 따라 볼 하우징(23)을 눌러주는 로드(30a)가 하강하도록 되어 있다.

상기 기어 액튜에이터(30)에는 회전수를 감속시키는 감속기(도시는 생략함)가 내장되어 있으며 DC 24V의 전원이 2초 이상 지속적으로 인가되는 경우에만 기동하도록 구성되어 있어 순간적인 전기적 신호에 대하여는 오 동작이 되지 않도록 설계되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스핀들(9)과 볼 하우징(23)을 상사점에 위치시켜 스핀들(9)에 형성된 걸림홈(9a)에 등 간격으로 볼(22)이 걸려 스핀들(9)이 구속되도록 함과 동시에 실린더 바디(21)와 스토퍼(10) 사이에 걸린 스프링(11)은 압축되어 복원력이 작용되도록 하고, 수동조작용 레버(26) 또한 상사점에 위치되도록 하여 수동조작용 레버(26) 및 볼 하우징(23)에 일치되도록 형성된 구멍(28)에는 안전핀(29)이 끼워져 있다.

따라서 소화설비를 시공하는 과정에서 충격 및 진동이 가해지더라도 안전핀(29)이 수동조작용 레버(26) 및 볼 하우징(23)의 하강을 억제하게 되므로 스핀들(9)의 구속력이 해제되지 않는다.

이러한 상태에서 소화설비의 시공이 완료되고 나면 수동조작용 레버(26) 및 볼 하우징(23)에 형성된 구멍(28)으로부터 안전핀(29)을 제거하게 된다.

상기한 바와 같이 수동조작용 레버(26) 및 볼 하우징(23)에 형성된 구멍(28)으로부터 안전핀(29)을 제거하더라도 볼 하우징(23)은 실린더 바디(21) 사이에 설치된 스프링(24)의 탄성력에 의해 상사점에 위치된 상태를 유지하므로 도 4와 같이 볼 삽입공(21a)에 끼워진 볼(22)이 볼 하우징(23)의 수직면(23a)에 접속되어 있게 된다.

즉, 스핀들(9)의 구속상태를 유지하게 되는 것이다.

이러한 상태에서 불의의 화재가 발생하여 방제반이 이를 감지하면 구동원인 기어 액튜에이터(30)에 전원이 인가되어 기어 액튜에이터의 로드(30a)가 도 5와 같 이 하강하면서 볼 하우징(23)을 눌러주게 되므로 상기 볼 하우징(23)이 스프링(24)을 압축시키면서 하강하게 된다.

이와 같이 볼 하우징(23)의 하강으로 볼(22)이 수직면(23a)으로부터 이탈되어 경사면(23b)에 도달하면 볼 삽입공(21a)으로부터 복수 개의 볼(22)이 동시에 빠져 나와 스핀들(9)의 구속력을 해제시키게 되므로 상사점에 위치되어 있던 스핀들(9)은 스프링(11)의 복원력에 의해 신속하게 하강하게 되고, 이에 따라 커터(7)가 파열판(5)을 천공하게 되므로 실린더(2)의 내부에 설치되어 있던 피스톤(3)이 상승하여 용기(1)의 밸브를 개방하게 되는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

실시예

본 발명의 장치를 종래의 장치와 동일한 가혹조건에서 진동실험, 반복 작동실험, 충격실험, 순간 전압 작동실험, 실제 설치 후 작동실험을 각각 실시하여 그 결과를 〔표〕로 나타내었다.

1. 진동실험

스핀들(9)을 상사점에 위치시킨 상태(밸브 개방 대기상태)에서 전진 폭 5mm, 진동수 25C/S, 진동파형, 정현파의 진동을 3시간 동안 지속적으로 가한 후, 오 동작 및 부 작동의 여부를 수동과 자동으로 확인하여 본 바, 그 결과는 다음과 같다.

진동실험(3시간)
제조사별 시료	A사	B사	C사	D사	E사	본 발명
실험 후 작동상태	Ｘ	Ｏ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｏ
부품 등의 외관상태	Ｏ	Ｏ	Ｘ	Ｘ	Ｏ	Ｏ
Ｏ : 양호, Ｘ : 부적합

- C, D사 제품의 경우에는 진동을 가한 후 1시간 이내에 리미트 스위치의 이탈(C사) 및 연결 너트의 헐거워짐(D사)으로 인해 오 동작이 발생되었다.

2. 반복 작동실험

매월 소화설비를 점검하고 설치된 소화설비 건물의 수명을 50년 정도로 가정하여 12 ×50 = 600회의 장진 수동과 자동(전기적) 기동의 작동 여부를 번갈아 가며 실시하여 본 바, 그 결과는 다음과 같다.

반복 작동실험(장진-작동 600회)
제조사별 시료	A사	B사	C사	D사	E사	본 발명
실험 후 작동상태	Ｘ	Ｏ	Ｘ	Ｏ	Ｘ	Ｏ
부품 등의 외관상태	Ｏ	-	-	-	-	Ｏ
Ｏ : 양호, Ｘ : 부적합

- 부적합 판정을 받은 제품은 약 400회 이상의 실험 중에 더 이상 장진이 되지 않거나, 전기적 기동이 되지 않는 현상이 발생되었다.

- 오 동작의 원인으로는 본체 가공면과 스핀들, 볼의 접촉 모서리 부분에서 마모 및 변형으로 작용하는 힘의 방향 변화가 발생되어 처음 제품 상태에서의 동작 부하 값이 달라졌기 때문이다.

또한, 관련 연결 부품의 파손 등으로 인한 작동 불량은 재료의 선정, 열처리 불량, 가공오차 등이 주요 원인으로 추정되었다.

3. 충격실험

지면에서 1m의 높이에서 자유 낙하실험을 3회 실시한 후 외관의 손상 여부를 배제하고 작동장치의 오 동작 또는 부 동작의 여부를 확인하여 본 바, 그 결과는 다음과 같다.

제품의 낙하 시 콘크리트 지면과의 접촉면은 스핀들의 작동방향과 같도록 커터가 하방을 향하도록 하였다.

충격실험(1m 낙하 - 3회)
제조사별 시료	A사	B사	C사	D사	E사	본 발명
실험 후 작동상태	Ｏ	Ｘ	Ｘ	Ｏ	Ｏ	Ｏ
Ｏ : 양호, Ｘ : 부적합

- 3 회 충격 실험 후 대부분의 제품에서 플라스틱 부품의 파손 및 너트의 변형 등이 발생하였으나, 작동에는 큰 영향을 미치지 않았다.

- B, C사의 제품에서는 충격과 동시에 오 동작 하였으나, 이는 스핀들이 상사점에 위치되도록 한 상태(설치상태)에서 스핀들의 구속상태가 불안정하였기 때문으로 추정된다.

4. 순간 전압 작동실험

DC 24V의 순간 전압을 10초 간격으로 10회 가했을 때 밸브 작동장치의 작동 여부를 확인하였던 바, 그 결과는 다음과 같다.

순간 전압 작동실험(DC 24V - 10회)
제조사별 시료	A사	B사	C사	D사	E사	본 발명
실험 후 작동상태	작동	작동	작동	작동	작동	부 작동

- 위 실험과 같은 결과는 종래의 제품들이 유도 기전력에 의한 전자석 방식이기 때문에 순간적인 전압에 의해서도 작동되는 결과를 가져 왔기 때문이다.

5. 실제 설치 후 작동실험

기동 용기함과 캐비닛형 소화기기의 용기밸브에 직접 장착한 후 전기 신호 및 수동조작에 의한 작동상태를 확인하였던 바, 그 결과는 다음과 같다.

이 때, 파열판의 관통력에 대한 신뢰성을 확인하기 위해 안전율을 1.5로 설정하여 통상 사용하는 0.2mm두께의 순동판(C1220P)보다 두꺼운 0.3mm의 순동판으로 이루어진 파열판을 조립하여 실험을 실시하였다.

이 실험은 2항인 반복 작동실험을 실시한 후 실시하였다.

설치 작동실험
제조사별 시료	A사	B사	C사	D사	E사	본 발명
작동상태	부 작동	작동	부 작동	작동	부 작동	작동

- 위 실험은 각 제조사 마다 밸브 작동장치에 조립되는 파열판의 특성에 따라 스프링의 압축력과 스트로크, 커터 끝 부분의 예리한 형상에 따라 상대적이기 때문에 단순한 참고 자료로만 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 냉간금형용강으로 열처리되어 경도가 H_RC 60이상인 스핀들의 걸림홈에 크롬강구인 복수 개(본 발명에서는 6개)의 볼이 등 간격으로 위치하여 스핀들의 하강을 구속하도록 되어 있어 볼 및 걸림홈의 접속면에 걸리는 부하를 최소화하게 되므로 볼과 스핀들의 접속부위에서 찍힘 현상 또는 변형을 미연에 방지하게 되고, 이에 따라 기어 액튜에이터의 작동으로 볼 하우징의 하강 시 볼이 스핀들의 걸림홈에서 신속하게 이탈되므로 커터가 고정된 스핀들이 하강하게 된다.

즉, 본 발명은 종래의 장치와 같이 스핀들의 이동방향(수직)과 직각방향으로 이동하는 슬라이더가 설치되어 있지 않고, 스핀들과 동일방향으로 이동하는 볼 하우징을 설치하여 스핀들의 구속상태를 해제하도록 되어 있어 밸브 작동장치의 오 동작을 미연에 방지하게 된다.

둘째, 복수 개의 볼에 의해 스핀들의 하강을 제어하는 구조로 되어 있어 스핀들의 구속이 안정적으로 이루어지게 되고, 이에 따라 가공 오차, 설치 시 가해지는 충격, 진동 등이 발생하더라도 스핀들이 임의로 하강하는 현상을 미연에 방지하게 된다.

셋째, 기어 액튜에이터는 지속적으로 2초 이상 전원이 인가된 경우에만 작동하는 구조로 되어 있어 전원의 점검 중 온/오프(on/off) 시, 낙뢰, 기타 연결장치의 오 동작, 오 조작 시에 순간적으로 전원이 인가되어 순간 유도 기전력이 발생하더라도 볼 하우징을 누르지 않게 된다.

넷째, 부품 수를 종래(40개)에 비하여 현저히 축소(22개)하였고, 실린더 및 실린더 커버, 기어박스 등을 단조, 사출금형으로 양산하므로 소재 및 조립비용을 현저히 절감하게 된다.

Claims (4)

1. 용기의 상부에 커터가 고정된 스핀들을 하강 가능하게 설치하여 상기 스핀들의 걸림상태를 해제함에 따라 커터가 파열판을 천공하도록 구성된 가스계 소화설비의 밸브작동장치에 있어서, 상기 스핀들의 외측으로 복수 개의 볼 삽입공이 등 간격으로 형성된 실린더 바디를 설치함과 함께 상기 볼 삽입공을 통해 복수 개의 볼을 삽입하여 상기 각각의 볼이 스핀들에 형성된 걸림홈에 걸리도록 하고 상기 실린더 바디의 외측으로는 소화설비의 설치상태에서 볼이 접속되는 수직면 및 화재 발생 시 볼이 접속되는 경사면을 갖는 볼 하우징을 스프링으로 탄력 설치하며 상기 볼 하우징의 상부에는 화재 발생 시 전원이 인가되어 볼 하우징을 눌러주는 기어 액튜에이터를 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 가스계 소화설비의 밸브작동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더 바디에 형성된 볼 삽입공은 외측으로 하향 경사진 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 가스계 소화설비의 밸브작동장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼 하우징의 외측으로 수직 장공을 갖는 실린더 커버를 설치하여 상기 실린더 커버를 실린더 바디에 고정하고 상기 실린더 커버의 외측으로는 수동조작용 레버를 설치함과 동시에 상기 수동조작용 레버는 수직 장공을 통해 볼 하우징에 보울트로 고정된 것을 특징으로 하는 가스계 소화설비의 밸브작동장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 볼 하우징 및 수동조작용 레버가 상사점에 위치된 상태에서 상호 관통하는 구멍을 각각 형성하여 상기 구멍을 통해 안전핀이 삽입된 것을 특징으로 하는 가스계 소화설비의 밸브작동장치.

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