KR101680010B1 - 철도차량의 급수시설 동파방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량에 설치되는 모든 급수 시설에서 겨울철에 동파 방지를 위한 철도차량의 급수시설 동파방지 장치 및 그에 의한 동파방지 방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요 구성은, 철도차량의 급수탱크(1)에서 나오는 물이 분지관 및 수도관(8)을 거쳐 화장실(3) 및 물을 사용하는 수도실(4)을 포함하는 급수 공급라인으로 공급하는 시스템에서 겨울철 동결 동파를 방지하기 위한 철도차량의 급수시설 동파방지 장치에 있어서, 압축공기를 저장하는 공압탱크(7)와, 공압탱크(7)에서 공급되는 공압을 조절하는 감압밸브(2)와, 상기 감압밸브(2)와 연결되는 분지관(40)과, 상기 분지관(40)과 급수탱크(1) 사이에 연결설치되는 동파방지밸브(6)와, 상기 동파방지밸브(6)의 작동을 위한 조작 밸브로서 설치되어, 관배수 또는 급수 공급을 선택하도록 조작하는 관배수전환밸브(30)와, 상기 관배수전환밸브(30)와 연결되어 작동되며, 관배수에 대한 시간을 설정하도록 하는 타이머세트(20)를 갖춘 정화조자동작동기(10)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 장치 구성에 의한 작동 방법은, 관배수전환밸브(30)를 관배수 위치로 조작하는 단계; 상기 조작된 관배수 위치의 신호를 받아 공압탱크(7)로 부터 공압을 동파방지밸브(6)에 공급하는 단계; 상기 동파방지밸브(6)로 공급된 공압에 의해, 체크밸브로 이루어지는 동파방지밸브(6)가 급수탱크(1)로부터의 물공급 라인을 차단하고, 수도관(8)에는 공압을 제공하는 단계; 상기 동파방지밸브(6)의 작동과 연계하여 작동되며, 타이머세트(20)를 구비한 정화조자동작동기(10)의 작동으로 공압의 분사를 간헐적으로 반복 분사 작동하는 단계; 상기 정화조자동작동기(10)의 작동으로 공압의 분사에 의해 화장실(3) 및 수도실(4)을 포함하는 물공급 라인에의 잔류하는 물을 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량의 급수시설 동파방지 장치{a freeze and burst protecting apparatus of water supply system for railway vehicles}

본 발명은 철도차량에 설치되는 모든 급수 시설에서 겨울철에 동파 방지를 위한 철도차량의 급수시설 동파방지 장치에 관한 것이다.

[문헌1]

실용신안등록 20-0211874(등록일 2000. 11. 16)

명칭 : 철도차량 급수시스템의 관배수장치

[문헌2]

특허등록번호 10-1575958(등록일 2015. 12. 2)

명칭 : 철도차량의 급수시스템

상기 문헌 1 은 철도차량의 급수시스템의 관배수장치에 관한 것으로, 동절기 경우, 관배수 내부에 공압의 공급으로 잔류하는 급수시설의 물을 배출하도록 되어 있다.

그러나 상기 구성의 종래 기술은 배관 구조 및 공압 제공을 위한 구조가 복잡하고, 공압에 의해 작동하는 체크밸브의 작동도 원활하지 못한 단점이 있다.

즉, 종래의 경우 체크밸브 구조가 고무 등의 비금속 재질이 포함되어 작동하는 경우엔 반복적인 충격을 견디지 못하고 쉽게 파손이 일어나 누수가 발생하고, 또한 금속 재질로만 된 체크밸브는 내부의 체크 기능을 하는 유동자가 공압 및 유압의 강한 충격에 정확하고 원활한 동작이 신속하게 이루어지지 못하고 오동작이 발생하거나 부분적인 누수가 발생하는 문제도 있다.

또한 종래 문헌 1 에서 비록 공압에 의해 배관 속의 잔류물이 배출된다 하여도 완전하고 깨끗한 배수가 이루어지지 못하여 여전히 배관동결 문제를 야기시키는 문제점이 발생한다.

또한 종래 경우, 이러한 잦은 동결, 동파로 인해 차량의 운행 지연과 동결 파이프를 녹이기 위한 에너지와 인력이 불필요하게 소모 및 투입되는 단점이 있다.

상기 문헌2는 겨울철 동파 방지 위해, 공압에 의해 체크밸브가 작동하여 에어를 관배수에 흘러보내 잔류물을 배출하는 구조의 장치가 상세히 구성되어 있다.

그러나 문헌2에서 체크밸브의 왕복 운동하는 밸브가 제 기능을 못하고 작동이 원활하지 못한 문제를 발견하였다. 그 이유는 가해지는 물 및 에어의 유압 흐름이 밸브에 작용시 가압력이 골고루 분산되지 못하고 한번에 충격적으로 압력이 가해짐에 따라 밸브의 기능이 제 기능을 못하는 경우가 종종 발생하는 문제를 발견하였다.

또한 비록 에어 분사로 배관에 잔류하는 물을 강제 배출시킨다 하여도 배관이 설치되는 위치에 따라 경사지거나 하부측에 배관이 위치되면 다른 배관의 잔류물이 아래 위치에 있는 배관에 고여 완전한 배수가 안되어 결국 겨울철 동결 동파의 원인이 되어 왔다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 겨울철 동파 문제를 완전히 해결하기 위해 잔류물의 완전한 배출이 가능하고, 아울러 공압 및 수압에 의한 작동 체크 밸브의 기능이 원활하게 이루어지는 구조의 장치를 제공함에 본 발명의 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 철도차량의 급수탱크(1)에서 나오는 물이 분지관 및 수도관(8)을 거쳐 화장실(3) 및 물을 사용하는 수도실(4)을 포함하는 급수 공급라인으로 공급하는 시스템에서 겨울철 동결 동파를 방지하기 위한 철도차량의 급수시설 동파방지 장치에 있어서, 압축공기를 저장하는 공압탱크(7)와, 공압탱크(7)에서 공급되는 공압을 조절하는 감압밸브(2)와, 상기 감압밸브(2)와 연결되는 분지관(40)과, 상기 분지관(40)과 급수탱크(1) 사이에 연결설치되는 동파방지밸브(6)와, 상기 동파방지밸브(6)의 작동을 위한 조작 밸브로서 설치되어, 관배수 또는 급수 공급을 선택하도록 조작하는 관배수전환밸브(30)와, 상기 관배수전환밸브(30)와 연결되어 작동되며, 관배수에 대한 시간을 설정하도록 하는 타이머세트(20)를 갖춘 정화조자동작동기(10)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 분지관(40)에는 공기압 유입을 위한 공압유입부(42)를 형성한 것을 특징으로 하며, 동파방지밸브(6)는, 내부에 턱부(49)를 형성하는 케이싱(48)과, 케이싱(48) 내부에 설치되며, 상기 턱부(49) 보다 큰 직경으로 이루어지는 차단판(50)을 갖추고 케이싱(48) 내부에서 왕복 운동하도록 설치되며, 몸체에는 오목한 홈으로 이루어지는 유도부(61)를 갖춘 차단밸브(46)와, 차단밸브(46)에 설치하는 스프링(45)과, 차단밸브(46) 선단에 설치하며 통공(47)이 형성된 밸브판(43)과, 밸브판(43)의 이탈을 방지하기 위해 설치하는 이탈방지링(44)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 타이머세트(20)는, 제1,2,3타이머(11,12,13)를 포함하며, 상기 제1,2,3타이머(11,12,13)는 지지대(17)와 힌지(16)에 설치되어 전방이 상하로 기울어질 수 있게 구성되며, 상기 제1,2,3타이머(11,12,13) 상부에는, 일측에는 힌지축(21)을 갖추고 반대측에는 체결구(18)를 갖춘 브라켓커버(29)에 의해 브라켓커버(29) 안쪽에 잠금 고정되게 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 장치 구성에 의한 작동 방법은, 관배수전환밸브(30)를 관배수 위치로 조작하는 단계; 상기 조작된 관배수 위치의 신호를 받아 공압탱크(7)로 부터 공압을 동파방지밸브(6)에 공급하는 단계; 상기 동파방지밸브(6)로 공급된 공압에 의해, 체크밸브로 이루어지는 동파방지밸브(6)가 급수탱크(1)로부터의 물공급 라인을 차단하고, 수도관(8)에는 공압을 제공하는 단계; 상기 동파방지밸브(6)의 작동과 연계하여 작동되며, 타이머세트(20)를 구비한 정화조자동작동기(10)의 작동으로 공압의 분사를 간헐적으로 반복 분사 작동하는 단계; 상기 정화조자동작동기(10)의 작동으로 공압의 분사에 의해 화장실(3) 및 수도실(4)을 포함하는 물공급 라인에의 잔류하는 물을 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전체적으로 동결방지를 위한 배관과 공압의 제공 구조가 간단하고, 공압에 의해 작동하는 동파방지밸브의 체크밸브 작동도 매우 원활하여 작동의 정확성을 부여하고, 또한 배관 속의 잔류물이 완전하고 깨끗한 배수가 이루어질 수 있어 겨울철 철도차량의 배관 내 동결로 인한 피해를 최대로 줄일 수 있다.

도 1 은 본 발명의 주요 구성을 설명하기 위한 요부 구성도.
도 2 는 본 발명에 의한 타이머세트.
도 3 은 본 발명에 따른 관배수 동작순서를 도시한 도면.
도 4 는 동파방지밸브와 그의 연결을 보여주는 도면.
도 5 는 동파방지밸브의 내부 단면 구성도.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다.

도 1 은 철도차량의 급수 시스템에서 단지 본 발명의 주요 구성만 설명하기 위한 간략적인 구성도로, 본 발명의 주요 구성에 부수적인 구성과 설명은 생략한다.

도 1 에서 보듯이, 철도차량의 급수탱크(1)의 물은 분지관(40)과 연결되고 분지관(40)은 화장실(3) 및 물을 사용하는 다른 수도실(4) 등과 연결되어 물이 공급된다. 한편, 분지관(40)에는 체크밸브 작동을 하는 동파방지밸브(6)를 설치한다.

따라서 만약 동파방지를 위해 동파방지밸브(6)를 작동시키면, 화장실(3) 및 수도실(4)의 물 공급 라인은 차단되어 급수탱크(1)의 물 공급이 중단된다.

동파방지밸브(6)를 작동시키기 위한 공압은 약 1-9 bar 압력의 것을 사용하며, 공압탱크(7)로 부터 공급되는 이 공압력을 조절하기 위해 추가로 감압밸브(2)를 설치할 수 있다. 공급된 공압은 분지관(40)에 연결된 수도관(8)에 작용하여 수도관(8)에 잔류하는 물을 불어내어 강제 배출시킨다. 수도관(8)은 화장실(3) 및 수도를 사용하는 모든 수도실(4)과 분기 연결되어 있어 연결된 수도관(8)에 잔류하는 물을 강제 배출시킬 수 있다.

또한 수도관(8) 잔류물의 강제 배출 작동은 타이머, 즉 제1,2,3타이머(11,12,13)가 장착된 정화조자동작동기(10)와 연계되어 작동 되는 바, 제1,2,3타이머(11,12,13)에 의한 작동으로 잔류물의 연속적이고 간헐적 배출이 가능하다. 제1,2,3타이머(11,12,13)의 작동은, 작동신호가 인가되면 공압스위치 접점을 거쳐 제1,2,3타이머(11,12,13)에 전원이 인가된다.

예를 들어, 제1타이머(11)를 2 분으로 설정하면 2 분 동안 공기압을 분사하여 배관에 잔류하는 수분과 물을 제거 작동하며, 제2타이머(12)는 2초 내지 9 초로 셋팅하면, 2초 내지 9 초간 간헐적으로 공기를 분사하며, 제3타이머(13)는 화장실(3)이나 수도실(4)의 구분에 따른 특정된 곳의 작동 타임을 별도로 설정할 수도 있다. 타이머 설정시간은 만약 외기 온도가 낮을 경우엔 작동시간을 더 늘려주는 식으로 조정이 가능하다.

도 2 는 제1,2,3타이머(11,12,13)를 장착한 타이머세트(20)를 예시하고 있다. 회전판(15)을 우측으로 돌리는 것으로 시간을 설정 가능하다.

제1,2,3타이머(11,12,13)는 지지대(17)의 힌지(16)에 장착되어 힌지(16)를 축중심으로 하여 전방부를 상하로 기울일 수 있다. 이렇게 구성하는 이유는 타이머세트(20)가 배전반에 설치되면 배전반 커버를 열고 타이머세트(20)에서 제1,2,3타이머(11,12,13)를 시간 설정 조작을 하여야 하는데, 이 경우 좁은 배전반 내부에 설치된 제1,2,3타이머(11,12,13)의 전면이 잘 보이지 않게 설치되는 경우가 많다. 따라서 조작자가 전면이 잘 보이는 위치로 놓이게 하고 자작이 간편한 위치로 변경하기 위해 힌지(16)를 중심축으로 상하로 기울려 질 수 있게 하였다.

또한 제1,2,3타이머(11,12,13)는 직사각틀 형상의 브라켓(19)에 감싸지게 설치되되, 한쪽에는 힌지축(21)을 형성하고 다른쪽에는 체결구(18)를 형성하여, 브라켓커버(29)을 열고 제1,2,3타이머(11,12,13)를 내장한 후, 브라켓커버(29)를 닫아 체결구(18)로 체결하게 구성하였다. 이러한 구성에 의하면 제1,2,3타이머(11,12,13) 세트의 조립과 분해 및 수선에 매우 편리하다.

도 4 는 분지관(40)에 장착되는 동파방지밸브(6)를 나타낸다. 급수탱크(1)로부터 물은 동파방지밸브(6)의 급수유입부(41)를 통해 유입되어 수도관(8) 쪽으로 물이 공급된다. 급수유입부(41) 반대측에는 공압탱크(7)의 공압이 유입되는 공압유입부(42)가 형성되어 있다. 따라서 수도관(8)에 고인 물의 관배수를 위해 공압이 유입되면, 동파방지밸브(6)의 밸브판(43)을 밀어 급수유입부(41)에서 유입되는 물이 유입 못하게 차단한다.

도 5 는 동파방지밸브(6) 내부 단면도이다.

도시한 바와 같이, 동파방지밸브(6)는 케이싱(48) 내부에 차단밸브(46)가 설치되고 이는 스프링(45)에 의해 항상 좌측으로 밀려 있는 상태이다. 차단밸브(46) 좌측에는 차단밸브(46)를 미는 밸브판(43)이 설치되고 그 좌측에는 이탈방지링(44)이 설치된다.

그리하여 공압이 작용하여 밸브판(43)을 밀면 차단밸브(46)가 우측으로 밀려 케이싱(48)의 단턱진 턱부(49)에 걸려 더 이상 후진 못하고 급수유입부(41)를 차단하여 물의 유입을 막는다. 이 경우 안전장치로 도 1 에 보듯이, 급수탱크(1) 쪽에 잠금밸브(50)가 설치되어 이 잠금밸브(50)의 잠금작동이 이루어져 더 이상 물이 유되지 못하게 설정할 수도 있다.

차단밸브(46) 외에 추가로 밸브판(43)을 설치하고 그리고 여기에 다수의 통공(47)을 형성한 이유는 공급되는 공압이 강하므로 이 공압이 직접적으로 밸브 판(43)에 가해지면 밸브판(43)에 순간적 충격이 가해지고 미세하나 비틀어지면서 수평 운동을 하지 못하는 오동작이 생길 수 있기 때문이다.

따라서 강한 에어 분사압을 1차적으로 밸브판(43)이 받아주어 압력을 골고루 분산시켜 주는 역할을 하고, 통공(47)은 이러한 압력 분산 효과를 배가시켜주어 평판 전체에 대하여 골고루 가압하는 효과로 수평 운동에 매우 원활하게 이루어지게할 수 있다. 즉 유체의 부드러운 흐름이 되게 하기 위한 것이다.

그리고 차단밸브(46)는 몸체에 오목한 형상으로 이루어지는 유도부(61)가 형성된다. 유도부(61)의 기능은 급수탱크(1)의 물이 유압을 가지고 유입될 때 물이 분지되어 도입되게 가이드하는 역할을 하며, 물의 흐름성을 좋게 하고 아울어 압력을 가진 물이 순간적인 유입시 유압에 의한 충격을 완화시켜주는 역할을 한다.

또한 반대 방향에서 우측으로 미는 공압이 작용될 때, 차단밸브(46) 몸체가 원통형으로 이루어지는 구조보다 도면과 같이 홈으로 이루어지는 유도부(61)가 형성되면, 차단밸브(46)의 슬라이드 이동이 더욱 원활하다. 즉 밸브 내면과의 접촉 면적이 작을수록 뻑뻑한 느낌 없이 좌우 이동이 원활하게 이루어지는 것이다.

종래 경우 차단밸브(46)의 끼임 현상이 심하여 차단밸브가 제 기능을 못하는 경우가 종종 발생하여 결국 겨울철 동파 문제를 완전히 해결 못하는 문제 중의 하나였었다. 본 발명에 따른 상기 구성의 동파방지밸브(6)는 구성이 간단하고 고장이 거의 없으며 기계적 작동이 정확하고 제조비가 저렴하며 분해 조립이 용이한 구조로 이루어지는장점도 있다.

상기 구성에 대한 작동을 도3 의 동작 순서도를 참고로 순차적으로 다시 한번 설명한다.

겨울철에 철도차량의 급수 파이프에서 동결 동파 방지를 위해, 기구적으로 설치한 관배수전환밸브(30)를 관배수 위치로 전환시키면, 관배수 공압 신호가 발생되어 공압탱크(7)이 압력이 동파방지밸브(6)에 공급되어 체크밸브 작동으로 급수탱크(1)에서 공급되는 물이 수도관(8)으로 공급되는 라인을 차단하고, 관배수를 실시한다.

이때 동파방지밸브(6)의 작동과 함께 연계하여 관배수 공압신호는 정화조 자동작동기(10)의 압력스위치에도 적용되어 압력스위치가 "온" 작동되면, 화장실(3) 및 수도실(4)로 공급되는 라인에 고인 물을 배출시키는 에어 분사 작동이 일정시간 동안 간헐적으로 동작되게 한다.

즉, 제1,2,3타이머(11,12,13)에 설정된 작동에 따라 간헐적으로 공압을 일정 시간 동안 실시하여 수도관(8) 및 이와 연결된 모든 배관에 고인물이 전혀 없도록 완전한 배수가 확실하게 이루어지게 한다. 예를 들어, 만약 2 초간 공압 분사를 2분간 행하는 것으로 설정하면, 2 초 압력 분사 그리고 잠시 후 다시 2 초 분사를 반복적으로 2 분 동안 행한다. 2 분의 설정시간이 지나면 정지되고, 다시 다음 신호가 올때까지 대기한다.

재동작은 급수탱크(1) 쪽에 설치하는 관배수전환밸브(30)를 수도물 사용 위치로 변환한 후, 다시 관배수 위치로 전환하거나 또는 정화조자동작동기(10)의 작동을 오프 시킨 후 다시 재 "온" 시키면 관배수 동작이 다시 실시될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 배관에 고인 물을 타이머에 의한 반복적 그리고 간헐적 작동으로 거의 완벽하게 배출할 수 있다.

즉, 한번의 공압에 의한 잔류물 배출이 이루어진다 하여도 시간이 지나면 다시 다른 배관에서 스며들거나 모이는 잔류수들이 생기므로 이러한 물까지 완벽하게 배출이 가능한 것이어서 겨울철 동결 동파 문제를 완벽하게 해결할 수 있다.

겨울철 철도 차량에서 배관에서의 동결 동파 문제는 많은 인력과 시간이 소모되는 매우 경제적 손실이 큰 문제였다. 즉, 동결에 의한 기기의 손상이 발생하고, 해동조치에 따른 2 차적 기기 또는 장치의 손상, 동결방지 위한 예열에 따른 에너지 소모, 해동 작업으로 인한 열차의 출발 지연이 발생하는데 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 또한 매우 간편한 조작으로 수도관로의 동파 방지가 가능하 매우 편리하다.

이러한 점을 감안한 본 발명에 따른 정화조자동작동기(10)의 타이머 장치와 동파방지밸브(6)의 기능은 종래의 철도차량의 배관 동파 문제점을 완벽하게 해결하는데 크게 기여한다.

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1 급수탱크 2 감압밸브
6 동파방지밸브 7 공압탱크
8 수도관 10 정화조자동작동기
11,12,13. 제1,2,3 타이머 20 타이머세트
30 관배수전환밸브 40 분지관
61 유도부

Claims (5)

1. 철도차량의 급수탱크(1)에서 나오는 물이 분지관 및 수도관(8)을 거쳐 화장실(3) 및 물을 사용하는 수도실(4)을 포함하는 급수 공급라인으로 공급하는 시스템에서 겨울철 동결 동파를 방지하기 위한 철도차량의 급수시설 동파방지 장치에 있어서,
   압축공기를 저장하는 공압탱크(7)와,
   공압탱크(7)에서 공급되는 공압을 조절하는 감압밸브(2)와,
   상기 감압밸브(2)와 연결되는 분지관(40)과,
   상기 분지관(40)과 급수탱크(1) 사이에 연결설치되는 동파방지밸브(6)와,
   상기 동파방지밸브(6)의 작동을 위한 조작 밸브로서 설치되어, 관배수 또는 급수 공급을 선택하도록 조작하는 관배수전환밸브(30)와,
   상기 관배수전환밸브(30)와 연결되어 작동되며, 관배수에 대한 시간을 설정하도록 하는 타이머세트(20)를 갖춘 정화조자동작동기(10)를 포함하며,
   상기 타이머세트(20)는, 제1,2,3타이머(11,12,13)를 포함하되, 상기 제1,2,3타이머(11,12,13)는 지지대(17)와 힌지(16)에 설치되어 전방이 상하로 기울어질 수 있게 구성되며,
   상기 제1,2,3타이머(11,12,13) 상부에는, 일측에는 힌지축(21)을 갖추고 반대측에는 체결구(18)를 갖춘 브라켓커버(29)에 의해 브라켓커버(29) 안쪽에 잠금 고정되게 구성한 것을 특징으로 하는 철도차량의 급수시설 동파방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분지관(40)에는 공기압 유입을 위한 공압유입부(42)를 형성한 것을 특징으로 하는 철도차량의 급수시설 동파방지 장치
3. 제 1 항에 있어서, 상기 동파방지밸브(6)는
   내부에 턱부(49)를 형성하는 케이싱(48)과,
   케이싱(48) 내부에 설치되며, 상기 턱부(49) 보다 큰 직경으로 이루어지는차단판(50)을 갖추고 케이싱(48) 내부에서 왕복 운동하도록 설치되며, 몸체에는 오목한 홈으로 이루어지는 유도부(61)를 갖춘 차단밸브(46)와,
   차단밸브(46)에 설치하는 스프링(45)과,
   차단밸브(46) 선단에 설치하며 통공(47)이 형성된 밸브판(43)과,
   밸브판(43)의 이탈을 방지하기 위해 설치하는 이탈방지링(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 급수시설 동파방지 장치
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