KR101071394B1 - 배관 동파 방지 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 동파 방지 밸브에 관한 것으로, 유체가 흐르는 유동배관의 하부로 형성되는 배관포트에 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 배관 동파 방지 밸브에 있어서, 상기 배관포트에 일 측이 결합하고, 양단이 개방된 내부 중공의 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 결합하고, 상기 유동배관 내의 압력 증가시에 상기 밸브 몸체를 개방시켜 유체를 배출하는 유체배출수단; 및 상기 밸브 몸체의 하부에 결합하고, 상기 유체배출수단이 상기 밸브 몸체로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 지지부재;를 포함하고, 상기 유체배출수단은 상기 밸브 몸체의 내부에 삽입 결합하고, 상기 배관포트를 통해 배출되는 유체의 흐름을 차단 또는 유동할 수 있도록 하는 개폐부재; 상기 밸브 몸체의 내부에 결합함과 동시에 상기 개폐부재의 하부에 결합하고, 상기 개폐부재의 이동 거리를 제한하는 스탑부재; 상기 스탑부재를 관통하여 상기 밸브 몸체의 내부에 결합하고, 상기 개폐부재를 통해 전달되는 유체의 압력에 의해 상하 이동하는 스템부재; 상기 스템부재 상에 관통 결합하고, 상기 스템부재의 이동에 의해 탄성 변형하는 탄성부재; 및 상기 스템부재 상에 결합함과 동시에 상기 탄성부재의 상/하측에 각 결합하고, 상기 스템부재의 이동시에 상기 탄성부재 측에 힘을 전달하는 상/하부 하중전달부재;를 포함한다.

동파, 밸브, 배관, 접시스프링, 탄성부재

Description

배관 동파 방지 밸브{Frozen To Burst Prevention Valve For Pipe}

본 발명은 배관 동파 방지 밸브에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 외기의 온도가 물의 어는점 온도 이하로 내려가서 배관이 동파되기 전에 배관 내의 물을 완전히 배출시킴으로써 배관의 동파 사고를 미연에 방지할 수 있는 배관 동파 방지 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 물을 열교환 매체로 이용한 가열과 냉각은 냉난방공기조화 설비, 냉장 및 냉동설비, 산업시설 등에서 다양하게 사용된다. 특히, 수냉식 응축기와, 냉난방 공기조화기의 열교환 코일, 증발식 냉각탑은 영하의 대기온도에 노출되거나 관리소홀의 문제로 배관 동파사고의 잠재성을 내포하고 있다.

이러한 동파사고는 수자원 손실은 물론 물의 누출로 인한 건축물의 피해를 발생하고, 동파시설의 보수공사를 위한 막대한 보수비용 등의 손실을 유발하기 때문에 이를 방지하기 위한 노력과 대책이 필요하다.

밀폐된 관로 내부를 유동하는 물은 유동상태에서는 결빙되지 않으나, 유동이 정지된 상태에서 결빙온도에 이르면 물은 얼면서 액체에서 고체로 상변화되어 부피팽창(약 10%)이 일어나고, 이 부피팽창에 따른 압력증가를 관로나 장치에서 수용하 지 못하면 동파가 발생하게 된다.

이러한 동파사고를 방지하기 위한 일반적인 대책으로서, 보온, 열선시설, 가열장치, 유체에 부동액인 브라인 혼합 및 관로의 물을 계속 유동시키기 위한 배수 등의 방법이 있으나, 이들의 방법들은 별도의 가열 에너지와 장치가 요구되고 물 손실 등의 문제점이 있었다.

한편, 배관 동파 방지를 위해 동파 방지용 밸브에 관한 기술이 제시되어 왔으며, 이러한 동파 방지 밸브의 작동으로 배관 내의 온도를 측정하고 기 설정된 온도 이하에서 밸브를 작동시킴으로써 배관 내의 물을 배수시키거나, 밸브 내에 스프링을 삽입하여 배관 내의 일부 물이 동결하면 부피가 팽창하여 배관 내부 압력의 증가로 스프링을 밀어 물을 배출하는 방법을 사용하여 왔다.

그러나, 배관 내의 온도 변화에 따라 밸브를 작동시키는 장치의 경우에 밸브 내에 전기가 별도로 공급되어야 하는 단점이 있었으며, 부피 팽창에 따른 배관 내부 압력 증가에 따른 물을 배출하는 장치의 경우에 밸브의 작동이 빈번하게 작동함에 따라 배관 내의 수압 증가에도 밸브가 작동하는 등 동파 방지 밸브로서의 기능을 제대로 하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 코일 스프링의 작동 거리에 비해 절반 정도의 작동 거리를 갖는 접시 스프링을 배관 내부에 구비함으로써, 유동배관 내의 압력이 일정 크기 증가하면 접시 스프링의 작동에 의해 개폐밸브가 자동으로 이송되어 유동 배관 내의 압력을 해소하여 배관 동파를 방지할 수 있는 배관 동파 방지 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 접시 스프링의 작동으로 개폐밸브의 개방시 개방된 상태를 유지하고, 밸브 개방 이후 간단하게 원위치로 복귀하는 구조를 가지는 배관 동파 방지 밸브를 제공하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 배관 동파 방지 밸브 내에 별도의 전기설비를 가지지 않고도 밸브 개폐 작동이 이루어질 수 있는 배관 동파 방지 밸브를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배관 동파 방지 밸브는 유체가 흐르는 유동배관의 하부로 형성되는 배관포트에 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 배관 동파 방지 밸브에 있어서, 상기 배관포트에 일 측이 결합하고, 양단이 개방된 내부 중공의 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 결합하고, 상기 유동배관 내의 압력 증가시에 상기 밸브 몸체를 개방시켜 유체를 배출하는 유체배출수단; 및 상기 밸브 몸체의 하부에 결합하고, 상기 유체배출 수단이 상기 밸브 몸체로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 지지부재;를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 밸브 몸체는 상부 외주면 및 하부 내주면에 나사산이 형성되고, 중간부에 유체가 배출되는 다수의 배출공이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 상기 밸브 몸체의 내부에는 중앙부에 유체가 유입될 수 있도록 관통형성된 유입공을 갖는 차단판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

좀더 바람직하게는, 상기 유체배출수단은 상기 밸브 몸체의 내부에 삽입 결합하고, 상기 배관포트를 통해 배출되는 유체의 흐름을 차단 또는 유동할 수 있도록 하는 개폐부재; 상기 밸브 몸체의 내부에 결합함과 동시에 상기 개폐부재의 하부에 결합하고, 상기 개폐부재의 이동 거리를 제한하는 스탑부재; 상기 스탑부재를 관통하여 상기 밸브 몸체의 내부에 결합하고, 상기 개폐부재를 통해 전달되는 유체의 압력에 의해 상하 이동하는 스템부재; 상기 스템부재 상에 관통 결합하고, 상기 스템부재의 이동에 의해 탄성 변형하는 탄성부재; 및 상기 스템부재 상에 결합함과 동시에 상기 탄성부재의 상/하측에 각 결합하고, 상기 스템부재의 이동시에 상기 탄성부재 측에 힘을 전달하는 상/하부 하중전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 스탑부재는 상기 밸브 몸체의 하부에 나사 결합된 것을 특징으로 한다.

또한 더욱 바람직하게는, 상기 탄성부재는 중심부에 관통공이 형성되고, 중 심으로부터 외주면으로 일정한 기울기를 형성하는 접시 스프링인 것을 특징으로 한다.

또한 더욱 바람직하게는, 상기 상/하부 하중전달부재는 상기 스템부재 측에 각 나사 결합되고, 상기 상부 하중전달부재와 하부 하중전달부재 사이의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 더욱 바람직하게는, 상기 유체배출수단은 상기 개폐부재의 상단에 결합하고, 상기 밸브 몸체의 내부에 구비된 차단판의 유입공을 통해 유체가 누수되는 것을 방지하는 기밀부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

한편, 바람직하게는, 상기 한 쌍의 지지부재는 각각 한 쌍의 너트공이 가장자리부에 형성되고, 상기 너트공에 볼트가 삽입되어 상호 결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 배관 동파 방지 밸브에 의하면, 코일 스프링의 작동 거리에 비해 절반 정도의 작동 거리를 갖는 접시 스프링을 배관 내부에 구비함으로써, 유동배관 내의 압력이 일정 크기 증가하면 접시 스프링의 작동에 의해 개폐밸브가 자동으로 이송되어 유동 배관 내의 압력을 해소하여 배관 동파를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배관 동파 방지 밸브 내에 별도의 전기설비를 가지지 않고도 밸브 개폐 작동이 이루어질 수 있으며, 밸브의 구조를 단순하게 함으로써 밸브의 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브에 대해 상세히 설명하고자 한다.

첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 구조를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 배관 동파 방지 밸브(100)는 관로 내에 물이 흐르는 유동배관(200)의 일 측면에 물의 온도 등을 측정하기 위해 분기시켜 놓은 배관포트(210)에 결합하여 외기가 빙결온도 이하로 떨어질 경우에 배관 내의 물이 동결되어 관로 내의 수용압력 초과로 인해 유동배관(200)이 동파되는 것을 방지하기 위한 장치이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 배관 동파 방지 밸브(100)는 밸브 몸체(110)와, 유체배출수단과, 한 쌍의 지지부재(130)로 이루어진다.

먼저, 본 발명에 의한 밸브 몸체(110)는 유동배관(200)의 하부로 형성되는 배관포트(210)에 일 측이 결합하며, 양단이 개방된 내부 중공의 부재이다. 이 밸브 몸체(110)의 상부 외주면과 하부 내주면에는 각각 나사산(110a, 110b)이 형성되어, 상부 외주면의 나사산(110a)은 배관포트(210)와 결합 가능하게 하고, 하부 내주면의 나사산(110b)은 후술할 스탑부재(122)가 결합 가능하게 한다.

그리고, 밸브 몸체(110)의 중간부에는 유동배관(200)의 내의 물이 배출될 수 있도록 다수의 배출공(112)이 관통 형성된다. 또한, 밸브 몸체(110)의 내부에는 배관포트(210)를 통해 물이 유입될 수 있는 유입공(111a)이 중심에 관통 형성된 차단판(111)이 형성된다. 유입공(111a)은 후술할 개폐부재(121)에 의해 개방 또는 폐쇄되며, 유입공(111a)을 통해 유입되는 유동배관(200) 내의 물은 배출공(112)을 통해 배출하게 된다.

배출공(112)은 유동배관(200) 내의 물이 빙결온도 이하로 떨어져 유동배관(200) 내의 압력을 크게 하면 개폐부재(121)가 하부로 밀리게 되고, 개폐부재(121)가 하부로 완전히 밀려나게 되면 개방이 이루어진다.

본 발명에 의한 유체배출수단은 밸브 몸체(110)의 내부에 이동 가능하게 결합하며, 유동배관(200) 내의 압력 증가시에 유입공(111a)을 개방시켜 물을 배출하는 수단으로, 이는 개폐부재(121)와, 스탑부재(122)와, 스템부재(123)와, 탄성부재(124)와, 상부 하중전달부재(125) 및 하부 하중전달부재(126)를 포함하여 구성된다.

개폐부재(121)는 배출공(112)을 통해 배출되는 물의 흐름을 차단 또는 유동할 수 있도록 하는 것으로, 이 개폐부재(121)의 상단에는 유입공(111a)을 통해 누수되는 것을 방지하는 기밀부재(127)가 더 구비된다. 이 기밀부재(127)는 유연성 있는 재질로 이루어지며, 물에 의해 부식되지 않는 성질을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 스탑부재(122)는 개폐부재(121)의 하부에 결합하여 개폐부재(121)가 밸브 몸체(110)의 내부에서 이동할 수 있는 거리를 제한하게 된다. 개폐부재(121)가 이동할 수 있는 거리는 개폐부재(121)의 이동에 의해 밸브 몸체(110)의 배출공(112)을 개방시킬 수 있을 만큼의 거리이면 족하다. 이 스탑부재(122)는 밸브 몸체(110)의 하부에 나사 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 스템부재(123)는 개폐부재(121)를 통해 전달되는 유동배관(200) 내의 압력 증가에 의해 이동하며, 이는 후술할 탄성부재(124) 측에 힘을 전달하여 탄성부재(124)를 탄성 변형시켜 개폐부재(121)가 배출공(112)을 개방시킬 수 있도록 하게 된다.

그리고, 본 발명에 의한 탄성부재(124)는 스템부재(123) 상에 관통 결합하여 스템부재(123)의 이동에 의해 탄성 변형함으로써 개폐부재(121)를 개폐시키게 된다. 이 탄성부재(124)는 중심부에 관통공(미도시)이 형성되어 있으며, 중심으로부터 외주면으로 일정한 기울기를 형성하는 접시 스프링을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 접시 스프링은 상부로 볼록한 콘(cone) 형상을 갖고 있으며, 개폐부재(121)로부터 압력이 전달되면 상부의 볼록한 부분이 힘을 받게 되어 수평으로 변형하게 되고 수평으로 변형되면 탄성적으로 중심부가 하부로 볼록하게 탄성 변형되어 개폐부재(121)가 유입공(111a)을 완전히 개방시킴과 동시에 밸브 몸체(110)의 배출공(112)을 개방시키게 되어 유동배관(200) 내의 물이 외부로 빠져나가게 한다.

물이 외부로 완전히 빠져나갈 수 있도록 지속적으로 배출공(112)을 개방시킨 상태로 유지되며, 이때 외부에서 약간의 힘을 가하게 되면 접시 스프링은 원래의 형상인 상부로 볼록한 형상으로 변형하게 되면서 개폐부재(121)가 유입공(111a)과 배출공(112)을 다시 폐쇄시키게 된다.

그리고, 상/하부 하중전달부재(126)는 스템부재(123) 상에 결합하되, 탄성부재(124)의 상/하측에 각 결합하여 스템부재(123)의 상하 이동시에 탄성부재(124) 측에 개폐부재(121)에 전달되는 힘을 전달한다. 바람직하게는, 상/하부 하중전달부재(126)는 스템부재(123) 측에 각각 나사 결합되며, 상부 하중전달부재(125)와 하부 하중전달부재(126) 사이의 간격 조절이 가능한 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 한 쌍의 지지부재(130)는 밸브 몸체(110)의 하부에 결합하여 유체배출수단이 밸브 몸체(110)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이 한 쌍의 지지부재(130) 각각의 가장자리부에는 한 쌍의 너트공(131, 132)이 각각 형성되며, 이 너트공(131, 132)에 볼트(140)가 삽입되어 상호 결합된 구조를 갖는다.

첨부 도면 중, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 사용 상태도로서, 이하 이를 참조하여 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배관 동파 방지 밸브의 동작 상태를 설명하고자 한다.

외기의 온도가 빙결온도 이하로 떨어지면 유동배관(200) 내의 압력이 증가하게 되고, 이 압력이 증가하면 개폐부재(121) 측에 압력이 전달되어 개폐부재(121)를 밀어내게 된다. 이로써 스템부재(123) 측에 힘이 전달되며, 스템부재(123)의 상부 하중전달부재(125)는 탄성부재(124) 측에 힘을 가하게 된다.

탄성부재(124)에 힘이 가해지면 콘(Cone) 형상의 스프링이 하측으로 탄성 변형하면서 수평을 이루고, 수평이 이뤄진 상태에서 약간이 힘이 더 가해지면 하부로 볼록한 상태로 변형이 순간적으로 이루어지면서 밸브 몸체(110)의 배출공(112)을 완전히 개방시키게 되고, 유동배관(200) 내의 물이 완전히 외부로 배출하게 된다.

그리고, 유동배관(200) 내의 물이 완전히 배출된 후에는 외부에 스템부재(123)의 아랫쪽을 밀어 올리게 되면, 탄성부재(124)는 원래의 상태로 돌아가게 되고, 다시 배출공(112)을 막게 되어 유동배관(200) 내에 물이 유동할 수 있도록 하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 탄성부재(124)는 접시 스프링으로서, 중심부가 상부 또는 하부로 볼록한 형상을 갖고 있으며, 중심부에 힘이 가해지면 수평으로 휘어지다가 수평이 된 상태에서 약간의 힘을 더 가하게 되면 그 형상의 반대로 변하게 되는 성질을 가지고 있다.

이에 의해 코일 스프링을 사용하던 종래의 밸브와는 달리 개폐부재(121)의 작동 거리가 반으로 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 구조를 보여주는 분해 사시도;

도 2는 도 1의 결합 사시도;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 내부 구조를 보여주는 단면도; 및

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배관 동파 방지 밸브의 사용 상태도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 배관 동파 방지 밸브 110: 밸브 몸체

121: 개폐부재

122: 스탑부재 123: 스템부재

124: 탄성부재 125, 126: 상/하부 하중전달부재

127: 기밀부재 130: 지지부재

200: 유동배관 210: 배관포트

Claims (9)

1. 유체가 흐르는 유동배관의 하부로 형성되는 배관포트에 결합하여 상기 유동배관의 동파를 방지하는 배관 동파 방지 밸브에 있어서,

   상기 배관포트에 일 측이 결합하고, 양단이 개방된 내부 중공의 밸브 몸체;

   상기 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 결합하고, 상기 유동배관 내의 압력 증가시에 상기 밸브 몸체를 개방시켜 유체를 배출하는 유체배출수단; 및

   상기 밸브 몸체의 하부에 결합하고, 상기 유체배출수단이 상기 밸브 몸체로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 지지부재;를 포함하고,

   상기 유체배출수단은 상기 밸브 몸체의 내부에 삽입 결합하고, 상기 배관포트를 통해 배출되는 유체의 흐름을 차단 또는 유동할 수 있도록 하는 개폐부재;

   상기 밸브 몸체의 내부에 결합함과 동시에 상기 개폐부재의 하부에 결합하고, 상기 개폐부재의 이동 거리를 제한하는 스탑부재;

   상기 스탑부재를 관통하여 상기 밸브 몸체의 내부에 결합하고, 상기 개폐부재를 통해 전달되는 유체의 압력에 의해 상하 이동하는 스템부재;

   상기 스템부재 상에 관통 결합하고, 상기 스템부재의 이동에 의해 탄성 변형하는 탄성부재; 및

   상기 스템부재 상에 결합함과 동시에 상기 탄성부재의 상/하측에 각 결합하고, 상기 스템부재의 이동시에 상기 탄성부재 측에 힘을 전달하는 상/하부 하중전달부재;를 포함하는 배관 동파 방지 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브 몸체는 상부 외주면 및 하부 내주면에 나사산이 형성되고, 중간부에 유체가 배출되는 다수의 배출공이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브 몸체의 내부에는 중앙부에 유체가 유입될 수 있도록 관통형성된 유입공을 갖는 차단판이 구비되는 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 스탑부재는 상기 밸브 몸체의 하부에 나사 결합된 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성부재는 중심부에 관통공이 형성되고, 중심으로부터 외주면으로 일정한 기울기를 형성하는 접시 스프링인 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 상/하부 하중전달부재는 상기 스템부재 측에 각 나사 결합되고, 상기 상부 하중전달부재와 하부 하중전달부재 사이의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 유체배출수단은 상기 개폐부재의 상단에 결합하고, 상기 밸브 몸체의 내부에 구비된 차단판의 유입공을 통해 유체가 누수되는 것을 방지하는 기밀부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 지지부재는 각각 한 쌍의 너트공이 가장자리부에 형성되고, 상 기 너트공에 볼트가 삽입되어 상호 결합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 배관 동파 방지 밸브.

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