KR100781711B1

KR100781711B1 - 검출회로부를 구비한 수충격 방지장치

Info

Publication number: KR100781711B1
Application number: KR1020060015404A
Authority: KR
Inventors: 양철수
Original assignee: 양철수
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-12-03
Also published as: KR20070082615A

Abstract

본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치는 에어챔버(3)에 레벨부(30), 복수 개의 접점스위치(31) 및 압력부(40)를 설치하여 수위변화량 및 압력변화량을 계측하고, 제어부(10)에서 상기 수위변화량 또는 압력변화량에 따라 설정된 인식방법에 따라 수충격을 판단하며, 상기 제어부(10)의 제어신호는 출력단(12)을 통해 작동부(9)를 제어하되, 상기 출력단(12)과 작동부(9)의 사이에는 제어부(10)의 제어신호와 출력단(12)의 출력신호 발생여부를 검출하여 소정의 제어동작을 수행하는 검출회로부(90)가 구비됨에 그 기술적 특징이 있다.

본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치는 수충격 방지장치의 제어부(10)를 이루는 각 구성부품들인 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 공기압축기(7)(8) 및 배기밸브(6)의 작동부(9)를 통해 장치를 비상정지하도록 하여, 예기치 않은 오작동사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 경보부(70)의 비상경보신호를 통해 관리자의 주위를 환기시켜 장치 유지보수의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.

펌프, 수격, 압축기, 에어챔버, 수충압, 수충격, 수격인식

Description

검출회로부를 구비한 수충격 방지장치{WATER HAMMER PREVENTIVE SYSTEM WITHIN OUTPUT SENSING CIRCUIT}

도 1은 본 발명에 의한 검출회로부를 구비한 수충격 방지장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도,

도 2는 도 1의 도시된 검출회로부의 동작상태를 개략적으로 나타내는 블록구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 메인파이프 2 : 연결파이프

3 : 에어챔버 4 : 차단밸브

5 : 배수밸브 6 : 배기밸브

7 : 공기압축기1 8 : 공기압축기2

9 : 작동부 10 : 제어부

11 : 콘트롤패널 12 : 출력단

20 : 레벨스위치 21 : 상한 레벨스위치 S_H

22 : 하한 레벨스위치 S_L 30 : 레벨부

31 : 접점스위치 40 : 압력부

41 : 상한압력부 42 : 하한압력부

50 : 디스플레이 60 : 저장부

70 : 경보부 90 : 검출회로부

100 : 장치 본체

본 발명은 수충격 방지장치에 관한 것으로서, 특히 수충격 방지장치의 제어부를 이루는 각 구성부품들인 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 공기압축기 및 배기밸브의 작동부를 통해 장치를 비상정지하도록 하는 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치에 관한 것이다.

유체의 흐름 중에 유로저항이 변화하면 유체의 압력이 변화된다. 압축성 유체인 기체의 경우 유로저항의 변화는 단순한 압력의 변화로 그치게 되지만, 비압축성 유체인 액체의 경우에는 수두(水頭) 자체가 변화하게 된다. 예를 들어 급격한 밸브의 조작으로 유속이 변할 때, 밸브를 급히 닫거나 열 때, 펌프의 기동 및 정지 시 급격한 압력변동이 발생하는데 이를 '수격현상(Water Hammer)'이라 한다.

이러한 수격현상(이하, '수충격현상'과 혼용하여 사용한다)을 방지하기 위해 다양한 수충격 방지장치가 제안되어 사용되어왔다.

그러나, 종래의 수충격 방지장치는 반도체를 이용하여 제어동작을 수행하므로, 특정 소자의 파괴가 있는 경우 출력부가 도통상태로 되어 예기치 않은 대형사고가 발생될 가능성이 있었다.

또한, 릴레이에 의한 제어를 수행하는 경우에도 접점의 소손으로 인한 오동작이 문제되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수충격 방지장치의 제어부를 이루는 각 구성부품들인 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 공기압축기 및 배기밸브의 작동부를 통해 장치를 비상정지하도록 하는 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 비상경보신호를 발생하여 관리자의 주위를 환기시키는 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치는 에어챔버에 레벨부, 복수 개의 접점스위치 및 압력부를 설치하여 수위변화량 및 압력변화량을 계측하고, 제어부에서 상기 수위변화량 또는 압력변화량에 따라 설정된 인식방법에 따라 수충격을 판단하며, 공기압축기 또는 배기밸브를 선택적으로 제어하는 수충격 방지장치에 있어서, 상기 제어부의 제어신호는 출력단을 통해 작동부를 제어하되, 상기 출력단과 작동부의 사이에는 제어부의 제어신호와 출력단의 출력신호 발생여부를 검출하여 소정의 제어동작을 수행하는 검출회로부가 구비됨에 그 기술적 특징이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 검출회로부를 구비한 수충격 방지장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 도시된 검출회로부의 동작상태를 개략적으로 나타내는 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치는 메인파이프(1)에 흐르는 유체가 차단밸브(4) 및 배수밸브(5)가 구비된 연결파이프(2)를 통해 에어챔버(3)에 연결되고, 상기 에어챔버(3)에서는 공기압축기(7)(8) 및 배기밸브(6)를 제어하여 메인파이프(1)의 수충격을 감소시키는 수충격 방지장치에 있어서, 상기 에어챔버(3)의 내측 상부 및 하부 각각 구비되며, 저장된 유체가 특정 수위에 도달하면 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨스위치(20)와; 상기 에어챔버(3)의 내측 또는 외측에 구비되며, 저장된 유체의 수위를 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨부(30)와; 상기 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수 개 설치되어, 유체가 감지되는 경우 소정의 전기적신호를 발생하는 접점스위치(31)와; 상기 에어챔버(3)의 내측 상부 및 하부에 각각 구비되며, 상부 및 하부의 압력차를 통해 압력변화량을 감지하고, 이를 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력부(40)와; 콘트롤패널(11)을 통해 입력된 설정값과, 상기 레벨스위치(20)와 레벨부(30) 및 압력부(40)의 입력신호에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 장치의 작동상태를 시각적으로 표시하는 디스플레이(50)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 현재 장치의 작동상태를 실시간으로 저장하는 저장부(60)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 비상경보음을 발생하는 경보부(70)와, 상기 제어부(10)의 제어신호를 전달받아 소정의 제어동작을 수행하는 검출회로부(90)로 구성되어 있다.

이때, 상기 레벨스위치(20)는 에어챔버(3) 내부에 저장된 유체가 지정된 최고수위 또는 최저수위에 도달하는 경우 소정의 전기적 신호를 발생하도록 구성되어 있으며, 유체 외측인 에어챔버(3) 상부에 존재하는 상한 레벨스위치 S_H(21)와, 유체의 내측인 에어챔버(3) 하부에 위치되는 하한 레벨스위치 S_L(22)로 구분된다.

따라서, 상기 상한 레벨스위치 S_H(21)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버 (3) 내부의 수위가 최고점에 도달된 것이고, 상기 하한 레벨스위치 S_L(22)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버(3) 내부의 수위가 최하점에 도달된 것이므로, 그 내용에 대한 데이타값을 저장부(60)에 기록하고, 경보부(70)를 통해 비상경보신호를 발생함과 동시에 공기압축기1(7) 및 배기밸브(6)의 작동을 중지시키게 된다.

또한, 상기 공기압축기(7)의 불량시 장치에 결정적인 손실이 발생되므로, 본 발명에서는 일 실시례로서 보조공기압축기인 공기압축기2(8)를 구비하고 있으며, 교대로 동작하여 공기압축기(7)(8)의 불량을 사전에 예방하는 것이 바람직하다. 물론, 필요시 다수의 공기압축기를 혼용할 수 있다.

한편, 상기 레벨부(30)는 에어챔버(3)의 내부에 저장된 유체의 수위변화량 △H을 실시간으로 체크하고, 그에 해당하는 소정의 전기적신호를 출력하여 제어부(10)에 전달한다. 이때, 상기 레벨부(30)는 일측이 항상 유체에 접촉됨으로써, 그 표면부에 이물질이 끼는 경우가 있으며, 그로 인해 부정확한 신호가 출력될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 에어챔버(3)의 수위변화량 △H을 보다 명확하게 파악하기 위해 복수 개의 접점스위치(31)가 구비되어 있다.

상기 접점스위치(31)는 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 설 치됨으로써, 수위의 변화량을 정확하게 계측할 수 있게 된다.

그러나, 상기 접점스위치(31)는 급격하게 변동하는 압력으로 인해 저장된 유체가 상부로 비산되어 특정 접점스위치(31)의 오동작을 유발하는 문제점에 노출되어 있다.

이를 방지하기 위해 본 발명에서는 에어챔버(3) 내부의 압력변화량 △P을 측정하는 압력부(40)를 추가로 구비한다.

상기 압력부(40)는 에어챔버 상부(공기)에 설치되는 상한압력부(41)와, 에어챔버(3) 하부(유체)에 설치되는 상기 하한압력부(42)로 구분하여 구성되며, 초기 위치가 셋팅되어 있으므로 수위변화로 인해 상·하한압력부(41)(42)에 압력의 변화량이 발생되면 이를 전기적신호를 변환하여 제어부(10)에 전달하게 된다.

한편, 상기 제어부(10)에는 콘트롤패널(11)에 의해 관로의 설정값이 입력되는데, 상기 설정값은 펌프장치에서 어떻게 관로를 설계하는가에 따라 결정되는 것으로서 기준수위 H_r , 기준압력 P_r, 설정시간 T을 포함한다.

이때, 상기 설정값은 장치 설계단계에서 유체의 체적탄성률, 파이프의 종탄성 계수, 파이프내경, 파이프 두께의 데이타값 등을 후술하는 수학식에 의해 연산하여 압력파 전파속도 a를 계산하고, 다시 상기 압력파 전파속도 a 및 파이프의 길이 L을 통해 압력파 도달시간 μ를 연산함으로써 구해진다.

물론, 상기 설정값 대신에 사전에 반복된 실험을 통해 도출된 실험값을 사용할 수도 있다.

따라서, 상기 제어부(10)에서는 레벨부(30)의 신호, 접점스위치(31)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 수위변화량 △H을 인식하고, 압력부(40)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 압력변화량 △P을 인식하며, 설정값 또는 실험값을 기준으로 상기 수위변화량 △H 또는 압력변화량 △P가 수충격에 해당하는 지를 판단하게 된다.

또한, 제어부(10)는 공기압축기(7)(8)와 배기밸브(6)를 선택적으로 동작하여 수충격에 대응하도록 에어챔버(3)를 제어한다. 이때, 에어챔버(3)를 제어하는 동작은 종래의 공지기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다.

상기 제어부(10)의 출력신호는 디스플레이(50)에 전달되어 관리자가 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량 △H, 압력변화량 △P, 수충격발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등을 포함하는 변동데이타를 시각적으로 확인할 수 있다.

또한, 제어부(10)의 출력신호는 저장부(60)에 전달되고, 전술한 변동데이타가 실시간으로 저장됨으로써, 추후 데이타분석을 통해 장치의 문제점을 보완할 수 있도록 한다.

또한, 제어부(10)의 출력신호는 경보부(70)에 전달되어 비상신호를 발생함으로써, 관리자 또는 작업자의 주위를 환기시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 출력단(12)과 작동부(9) 사이에 별도의 검출회로부(90)를 구비하여 장치의 오작동에 대비하게 된다.

상기 출력단(12)이란, 제어부(10)의 제어신호에 따라 작동부(9)의 동작여부를 최종 지시하는 부품으로서, 예를 들면 전원공급부(도시되지 않음) 또는 반도체 소자의 출력단자(output port)를 의미한다.

즉, 제어부(10)의 제어신호는 출력단(12)에 전달되며, 상기 출력단(12)에서는 작동부(9)에 전달되는 전원을 공급 또는 차단하는 제어동작을 수행하게 되는 것이다.

상기 검출회로부(90)는 1차적으로 출력단(12)의 출력신호를 입력받고, 2차적으로 제어부(10)의 제어신호를 다시 입력받는다. 이때, 2개의 입력신호가 모두 있는 경우에는 정상동작으로 판단하고 작동신호를 발생하여 작동부(9)를 가동하며, 어느 하나의 입력신호가 없는 경우에는 오동작으로 판단하고 비상정지신호를 발생하여 작동부(9)를 강제 정지시킨다.

따라서, 장치 본체(100)는 모든 비상정지상태로 전환된다.

또한, 상기 제어부(10)는 검출회로부(90)에서 비상정지신호가 전달된 경우 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량 △H, 압력변화량 △P, 수충격발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등을 포함하는 변동데이타를 저장부(60)에 저장하며, 경보부(70)를 통해 비상경보음을 발생하여 관리자의 주의를 환기시키게 된다.

상기 검출회로부(90)는 다수개의 트랜지스터 저항, 다이오드, 커패시턴스를 이용하여 간단하게 회로구현이 가능한데, 2개의 입력신호(제어부, 출력단)가 입력된 경우에는 작동신호를 발생하여 작동부(9)로 전달하고, 1개 이하(제어부와 출력단 중 어느 하나)의 입력신호가 입력된 경우에는 비상정지신호를 발생하여 다시 제어부(10)로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시례에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

본 발명에 의한 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치는 수충격 방지장치의 제어부(10)를 이루는 각 구성부품들인 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 공기압축기(7)(8) 및 배기밸브(6)의 작동부(9)을 통해 장치를 비상정지하도록 하여, 예기치 않은 오작동사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반도체소자 또는 릴레이가 오동작하는 경우 경보부(20)의 비상경보신호를 통해 관리자의 주위를 환기시켜 장치 유지보수의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims

수충격 방지장치에 있어서,

상한 레벨스위치 S_H(21)와 하한 레벨스위치 S_L(22)로 구분 구성되며, 에어챔버(3) 내부에 저장된 유체가 지정된 최고수위 또는 최저수위에 도달하는 경우 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨스위치(20)와; 상기 에어챔버(3)에 저장된 유체의 수위를 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨부(30)와; 상기 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수 개 설치되어, 유체가 감지되는 경우 소정의 전기적신호를 발생하는 접점스위치(31)와; 상기 에어챔버(3)의 압력변화량을 감지하고, 이를 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력부(40)를 일체로 포함하여 구성되되,

제어부(10)에서는 콘트롤패널(11)을 통해 입력된 기준수위 H_r , 기준압력 P_r, 설정시간 T를 포함하는 설정값과, 상기 레벨스위치(20)와 레벨부(30)와 접점스위치(31) 및 압력부(40)에서 전달된 입력신호에 의해 수충격여부를 판단하여 1차적으로 소정의 제어신호를 출력단(12)을 통해 검출회로부(90)에 전달함과 동시에 2차적으로 소정의 제어신호를 직접 검출회로부(90)에 전달하며,

상기 검출회로부(90)는 제어부(10) 및 출력단(12)의 신호가 모두 입력된 경우에는 정상동작으로 간주하여 배기밸브(6)와 공기압축기(7,8)를 온·오프 제어하여 에어챔버(3)의 수위를 자동으로 조절할 수 있도록 작동부(9)를 가동하는 작동신호를 발생하고, 제어부(10) 및 출력단(12) 중 어느 하나의 입력신호가 없는 경우에는 오동작으로 판단하여 작동부(9)를 강제 정지시킬 수 있도록 비상정지신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(10)는 검출회로부(90)에서 비상정지신호가 전달된 경우 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량 △H, 압력변화량 △P, 수충격발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등을 포함하는 변동데이타를 저장부(60)에 저장하며,

경보부(70)를 통해 비상경보음을 발생하는 것을 특징으로 하는 검출회로부가 구비된 수충격 방지장치.
삭제