KR101902712B1 - 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기에 관한 것이다.
본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 중앙에 개구부(1a)가 형성된 플랜지(1)에 연결 설치되는 수격 흡수기에 있어서, 상기 플랜지(1)에 하부가 나사 결합되고, 상부가 개방되어 있는 원통형의 실린더(2)와; 상기 실린더(2) 내부에 설치되어 있으며, 외주면에 오링설치홈(3a)이 형성되어 있고, 상기 실린더(2) 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으며, 상면에는 스프링수용홈(3b)이 형성되어 있는 디스크(3)와; 하부가 상기 디스크(3)의 스프링수용홈(3b)에 삽입된 채 상기 실린더(2) 내부에 설치되고, 외경이 일정한 원기둥 형태의 코일스프링(4)과; 상기 실린더(2) 상부에 나사 결합되어 있으며, 저면이 상기 코일스프링(4)과 맞닿아 설치되어 있고, 중앙에 밸브체결홀(5a)이 형성되어 있는 커버(5)와; 상기 실린더(2) 내부에 상기 오링설치홈(3a)에 삽입되어 있는 오링(6)과; 상기 커버(5)의 밸브체결홀(5a)에 설치되어 있으며, 상기 디스크(3)의 상향 이동에 의해 실린더(2) 내부 압력이 증가하는 상태에서는 외부로의 공기 배출을 억제하도록 차단하고, 디스크(3)의 하향 이동시에는 외부로부터 공기가 실린더(2) 내부로 유입되도록 개방되는 체크밸브(7);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 스프링을 원추형이 아닌 원기둥 형태의 코일스프링으로 구성하여 피스톤에 가해지는 힘을 일정하게 하여 피스톤의 상하 운동이 원활하게 이루어지게 되고, 에어밴트 대신 첵크밸브를 사용 하여 피스톤이 후진할 때, 상부에 공기가 빠지지 않으므로서 충분한 압력이 발생하여 피스톤 하부에서 발생한 수격을 잘 흡수하며, 피스톤이 스프링에 의해 전진할 때 공기가 피스톤 내부로 원활하게 들어 갈수 있어 빠른 복구와 함께 완전하게 원래 위치로 돌아오며 또한 시간이 지나 오링의 마모나 파손으로 누수가 발생될시 첵크밸브가 물을 차단할수 있어 2차 피해를 예방할수 있게 된다.

Description

원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기{Water hammer arrestor with column type coil spring and check valve}

본 발명은 수격 흡수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급수배관에 설치되어 급수차단시 배관에 가해지는 수격(水擊;물충격)을 흡수하는데 사용되는 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기에 관한 것이다.

일반적으로 유체의 유로 저항이 변화되면 유체의 압력이 변화된다.

압축성 유체인 기체의 경우 유로 저항의 변화는 단순한 압력의 변화로 그치게 되지만, 비 압축성 유체인 액체의 경우에는 수두(水頭) 자체가 변화하게 된다.

예를 들어 넓은 유로로부터 좁은 유로로 진입되는 액체의 흐름은 그 수두, 즉 액위가 상승되며, 이를 일반적으로 수력도약(hydraulic jump)현상이라 한다.

한편, 배관 등과 같이 제한된 단면 내로 액체가 공급되는 경우에는 이러한 유로저항의 변화에 대한 문제가 더욱 심각해진다.

예를 들면, 수도관의 경우 물의 흐름중 밸브가 차단되면 유로 저항의 급격한 변화를 비 압축성 유체인 물이 흡수할 수 없으므로 큰 충격파가 형성됨으로써 높은 소음과 진동이 발생하는 것이다.

이러한 액체 배관 내에서의 충격파를 수격(Water hammer)현상이라 한다.

이러한 수격현상의 문제는 밸브류의 개폐가 서서히 이루어질 수 있는 밸브류를 사용하거나 관경을 크게 하고, 유속을 느리게 하며, 가능한 한 직관배관으로 하여 다소 감소시킬 수는 있지만, 최근 사용의 편의성을 위해 회전식의 밸브가 원터치(one touch)방식의 밸브로 전환되어 감에 따라 더욱 심각해지고 있어서, 소음과 진동뿐만 아니라 배관이나 밸브 또는 펌프 등의 손상까지 야기하고 있다.

이와 같은 수격현상을 방지하기 위해 종래에는 일반적으로 관에 연결설치되는 수격 흡수기가 사용되고 있다.

이러한 수격 흡수기는 원형 단면을 갖는 하우징과, 이 하우징 내에서 수압을 받아 상.하 가능하게 구비되는 피스톤과, 상기 하우징 하단부에는 그 상단이 용접으로 연결고정되고, 중앙은 관통된 관통홀이 형성되며, 타단은 배관에 이를 나사 방식으로 연결 고정시킬 수 있도록 나사부가 형성된 연결편으로 이루어진 연결부재로 대분되어 구성된다.

상기한 하우징은 상단부가 밀폐되고, 하단부는 개방되어 있으며, 그 내부는 피스톤의 내설로 인한 가스실을 갖게 된다.

이러한 하우징은 상기 가스실에 온도변화에 대한 팽창 및 수축이 많지 않은 반력 매개체로서 질소가스가 충진되어 진다.

또한, 상기 하우징에 내설된 피스의 외주면에는 하우징의 내주면과의 밀폐를 위해 복수개의 오링이 개재된다.

이와 같이 이루어진 종래의 수격 흡수기는 계속적인 급수를 급격히 차단시키게 되면 배관을 통하여 전달되는 수압이 배관 도중에 나사결합된 연결부재의 관통홀을 통하여 수격 흡수기의 내측으로 전달된다.

따라서, 수압이 전달된 수격 흡수기는 이의 내측에 구비된 피스톤이 상방으로 이동하여 가스실을 압축함으로 인해 수압, 즉 수격을 흡수하게 된다.

그러나 이와 같이 이루어진 수격 흡수기는 전술한 바와 같이 T형 연결관에 나사방식으로 연결 고정시키기 위해 나사부가 형성된 연결부재를 반드시 구비하여야 할 뿐만 아니라 이의 수격 흡수기기 설치시 나사방식으로 고정 설치가 이루어지게 되므로 연결부재로 인한 단가가 상승되는 문제점 및 설치에 따른 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 장기간 사용시 가스실 내에 충진된 질소가 줄어들게 되어 수격 흡수기기의 기능을 상실하거나, 가스실 대신에 고무주머니를 설치하고, 고무주머니 내에 충진된 질소가 줄어들면 다시 충진하는 경우도 있으나, 이 경우 빈번한 질소 충진으로 번거로움을 초래할 뿐만 아니라 고무주머니가 파손되어 수격 흡수기기로 사용할 수 없게 되는 문제점도 있었다.

본 발명의 출원인은 이러한 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 "수격 흡수기"(한국 등록특허공보 제10-1704344호, 특허문헌 1)를 출원하여 등록받은 바 있다.

특허문헌 1은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 플랜지(100)에 하부가 나사 결합되고, 상부가 개방되어 있는 원통형의 실린더(200)와, 상기 실린더(200) 내부에 설치되어 있으며, 외주면에 오링설치홈(310)이 형성되어 있고, 상기 실린더(200) 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 있는 디스크(300)와, 실린더(200) 내부에 디스크(300) 상부에 설치되어 있는 코일스프링(400)과;, 실린더(200) 상부에 나사 결합되어 있으며, 저면이 상기 코일스프링(400)과 맞닿아 설치되어 있고, 중앙에 공기유동홀(510)이 형성되어 있는 커버(500)와, 상기 실린더(200) 내부에 상기 오링설치홈(310)에 삽입되어 있는 오링(600)을 포함하여 구성되되, 상기 코일스프링(400)은 하부에서 상부로 점차 외경이 작아지는 원추형의 형상을 이루며, 상기 코일스프링(400)의 하단은 상기 디스크(300) 상면에 고정되어 있고, 상기 커버(500)의 공기유동홀(510)에는 배출 공기량을 조절하는 에어밴트와 같은 에어배출조절밸브(700)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

그런데, 원추형의 코일스프링은 종래에 비해 작동 범위가 길어지나 피스톤에 가해지는 하중이 일정 하지않아 수격을 받아 스프링이 줄었다가 늘어날시 한쪽으로 힘이 치우쳐 피스톤이 내려 가지 않는 경우가 왕왕 발생하는 문제점이 있었다.

이로 인해 음압이 발생하게 되고, 도 2에 도시된 바와 같이 스프링이 휘어 복원력이 정상적으로 발휘되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 에어벤트를 조금이라도 열면 피스톤 상부에 압력이 미미하여 하부에서 발생하는 수격을 거의 흡수하지 못하며 만약 피스톤의 오링의 파손이나 마모로 인한 미미한 누수가 발생될시 바로 에어벤트로 누수가 발생하여 누수로 인한 2차 피해가 발생 하게 되는 문제점도 있었다.

또한 에어벤트를 모두 닫고 수차례 반복하여 피스톤 왕복 운동을 시키면 상부에 압력이 조금씩 서서히 빠지면서 스프링의 힘이 가해져도 상부에 진공이 생겨 완전히 내려 오지 않게 되는 바, 결국 시간이 지나면 피스톤의 상하 운동이 되지 않아 수격을 흡수하는 작용을 못하게 되는 문제점이 있었다.

KR 10-1704344 (2017.02.01)

본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해결하고자, 본 발명의 출원인이 선출원한 특허문헌 1을 보다 개량한 것으로, 스프링을 원추형이 아닌 원기둥 형태의 코일스프링으로 구성하여 피스톤에 가해지는 힘을 일정하게 하여 피스톤의 상하 운동을 원활하게 하려는 것이다.

또, 에어밴트 대신 체크밸브를 사용 하여 피스톤이 후진할 때, 상부에 공기가 빠지지 않으므로서 충분한 압력이 발생하여 피스톤 하부에서 발생한 수격을 잘 흡수하며, 피스톤이 스프링에 의해 전진할 때 공기가 피스톤 내부로 원활하게 들어갈 수 있어 빠른 복구와 함께 완전하게 원래 위치로 돌아오며 또한 시간이 지나 오링의 마모나 파손으로 누수가 발생될 시 체크밸브가 물을 차단할 수 있어 2차 피해를 예방할 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 중앙에 개구부(1a)가 형성된 플랜지(1)에 연결 설치되는 수격 흡수기에 있어서, 상기 플랜지(1)에 하부가 나사 결합되고, 상부가 개방되어 있는 원통형의 실린더(2)와; 상기 실린더(2) 내부에 설치되어 있으며, 외주면에 오링설치홈(3a)이 형성되어 있고, 상기 실린더(2) 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으며, 상면에는 스프링수용홈(3b)이 형성되어 있는 디스크(3)와; 하부가 상기 디스크(3)의 스프링수용홈(3b)에 삽입된 채 상기 실린더(2) 내부에 설치되고, 외경이 일정한 원기둥 형태의 코일스프링(4)과; 상기 실린더(2) 상부에 나사 결합되어 있으며, 중앙에 하향되게 벽체가 함몰된 함몰부(5b)가 형성되어 있고, 함몰부(5b) 바닥 중앙에 밸브체결홀(5a)이 형성되어 있으며, 상기 함몰부(5b) 벽면에 상기 코일스프링(4) 내주면이 끼워 결합되어 있는 커버(5)와; 상기 실린더(2) 내부에 상기 오링설치홈(3a)에 삽입되어 있는 오링(6)과; 상기 커버(5)의 밸브체결홀(5a)에 설치되어 있으며, 상기 디스크(3)의 상향 이동에 의해 실린더(2) 내부 압력이 증가하는 상태에서는 외부로의 공기 배출을 억제하도록 차단하고, 디스크(3)의 하향 이동시에는 외부로부터 공기가 실린더(2) 내부로 유입되도록 개방되는 체크밸브(7);를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 체크밸브(7)는 상하로 관통된 중앙관통홀(72)이 형성되어 있되, 상기 중앙관통홀(72) 중간에 확경된 차단봉수용공간(73)이 형성되어 있는 밸브하우징(71)과; 상기 밸브하우징(71)의 차단봉수용공간(73) 내부에 상,하 유동이 가능하도록 설치되어 있되, 상부 외주면은 차단봉수용공간(73) 상부 내측에 형성된 턱에 걸려 상향 이동이 제한되며, 차단봉수용공간(73)과의 접촉 여부에 따라 중앙관통홀(72)을 개폐시키는 차단봉(74)과; 일측은 상기 차단봉(74) 하부에 연결되고, 타측은 상기 밸브하우징(71)에 연결되어 내부 압력이 해제될 때 차단봉(74)을 하향 이동시키는 스프링(75);으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 차단봉(74)과 디스크(3)를 연결하는 연결부재(8)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결부재(8)는 외부관(82)이 내부관(81)에 삽입된 구조로 이루어져 있어 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 내부관(81) 내에 배치되어 상기 외부관(82)을 상측으로 가압하는 가압스프링(83)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더(2) 내부에는 내부가 빈 중공 형상을 취하며, 내주면이 상기 코일스프링(4)을 지지하는 보조디스크(9)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 스프링을 원추형이 아닌 원기둥 형태의 코일스프링으로 구성하여 피스톤에 가해지는 힘을 일정하게 하여 피스톤의 상하 운동이 원활하게 이루어지게 된다.

또, 에어밴트 대신 체크밸브를 사용 하여 피스톤이 후진할 때, 상부에 공기가 빠지지 않으므로서 충분한 압력이 발생하여 피스톤 하부에서 발생한 수격을 잘 흡수하며, 피스톤이 스프링에 의해 전진할 때 공기가 피스톤 내부로 원활하게 들어갈 수 있어 빠른 복구와 함께 완전하게 원래 위치로 돌아오며 또한 시간이 지나 오링의 마모나 파손으로 누수가 발생될 시 체크밸브가 물을 차단할 수 있어 2차 피해를 예방할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 원추형 코일스프링이 구비된 수격흡수기를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 수격흡수기의 코일스프링이 휘는 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3에서 디스크의 상향 이동시 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에서 체크밸브의 일 실시예를 나타낸 단면 개략도
도 6은 본 발명에서 연결부재가 더 구비된 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 7은 본 발명에서 실린더 길이가 길게 형성되며, 보조디스크가 구비된 예를 나타낸 단면 개략도.
도 8은 본 발명에서 실린더 길이가 길게 형성되며, 구성모양이 다른 보조디스크가 구비된 예를 나타낸 단면 개략도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기는 전체적인 구성은 특허문헌 1에 제시된 본 발명 출원인의 선출원 발명의 구성을 따른다.

본 발명의 수격 흡수기는 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더(2), 디스크(3), 코일스프링(4), 커버(5) 및 오링(6)을 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 구성요소인 실린더(2)는 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이 중앙에 개구부(1a)가 형성된 플랜지(1)에 연결될 수 있도록, 상기 플랜지(1)에 하부가 나사 결합되고, 상부가 개방되어 있는 원통형의 형태를 취한다.

개구부(1a)는 수격이 1차적으로 작은 구멍을 통해 들어올 때 수격을 흡수하게 되므로 크기가 작을수록 유리하다.

바람직하게는 개구부(1a)의 직경은 15~30mm가 가장 적합하였다.

이때, 실린더(2)는 금속, 플라스틱 등 다양한 재질로 구성될 수 있으나, 바람직하기로는 스테인레스스틸로 이루어짐이 좋다.

본 발명의 구성요소인 디스크(3)는 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 실린더(2) 내부에 상하로 이동 가능하게 설치되어 있다.

디스크(3)는 외주면을 따라 하나 또는 도면과 같이 복수의 오링설치홈(3a)이 형성되어 있다.

또, 디스크(3)는 상부 표면에 코일스프링(4) 하단이 지지되는 스프링수용홈(3b)이 깊이 깊을수록 무게중심이 아래에 형성되므로 깊게 형성되어 있는 것이 좋다.

이때, 스프링수용홈(3b)의 깊이는 도 3, 도 4, 도 7 및 도 8과 같이 깊게 형성될 수 있게 한다.

이는 코일스프링(4)의 이탈을 방지할 수 있게 하고, 코일스프링(4)의 힘이 아래에 있게 되어 피스톤의 무게중심이 하부에 있게 되므로 상하운동이 안정적이며 피스톤의 왕복운동거리를 늘리는 효과가 있게 된다.

본 발명의 구성요소인 코일스프링(4)은 도면과 같이 상기 실린더(2) 내부에 디스크(3) 상부에 설치되어 있다.

바람직하기로는 하부는 상기 디스크(3)의 스프링수용홈(3b) 내측으로 삽입되어 좌우로 이탈이 방지되도록 설치되고, 상부는 커버(5)와 맞닿은 채 설치됨이 좋다.

이러한 코일스프링(4)은 전술한 바와 같이 도 1의 종래의 원추형 코일스프링이 구비된 수격흡수기를 나타낸 단면도에서 원추형으로 형성된 예가 공개되어 있으나, 이 경우 휘어짐 발생 및 이로 인한 각종 문제점이 발생하는 바, 본 발명에서는 코일스프링(4)을 원추형이 아닌 원기둥 형태로 구성하여 피스톤에 가해지는 힘을 일정하게 하여 피스톤의 상하 운동을 원활하게 한다.

본 발명의 구성요소인 커버(5)는 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 실린더(2) 상부에 나사 결합되어 있으며, 중앙에 하향되게 벽체가 함몰된 함몰부(5b)가 형성되어 있고, 함몰부(5b) 바닥 중앙에 밸브체결홀(5a)이 형성되어 있으며, 상기 함몰부(5b) 벽면에 상기 코일스프링(4) 내주면이 끼워 결합되어 있다.

커버(5)의 함몰부(5b) 둘레의 바닥 저부는 상기 코일스프링(4)과 맞닿아 설치될 수 있다.

밸브체결홀(5a)은 체크밸브(7)가 설치되기 위한 것이다.

이를 위한 커버(5)의 형상은 벽체가 아래쪽으로 함몰된 함몰부(5b)가 형성되어 함몰부(5b)에 둘러쌓인 밸브설치공간(5c)이 형성되도록 하여 체크밸브(7)가 외부로 돌출되지 않는 구조로 이루어짐으로서 파손의 위험을 방지할 수 있다.

본 발명의 구성요소인 오링(6)은 디스크(3)가 이동 가능하게 이루어짐으로 인한 개구부(1a)에서 가해지는 유체가 디스크(3)와 실린더(2) 내벽면 사이로 유입되는 것을 방지해주는 것으로 리크를 최소화할 수 있게 해준다.

본 발명의 구성요소인 체크밸브(7)는 실린더(2) 내부 압력을 조절해주는 역할을 하는 것으로, 특허문헌 1에서 에어밴트를 사용한 것과 대별된다.

구체적으로 체크밸브(7)는 도 3, 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 커버(5)의 밸브체결홀(5a)에 설치되어 있으며, 상기 디스크(3)의 상향 이동에 의해 실린더(2) 내부 압력이 증가하는 상태에서는 외부로의 공기 배출을 억제하도록 차단하고, 디스크(3)의 하향 이동시에는 외부로부터 공기가 실린더(2) 내부로 유입되도록 개방된다.

이를 위한 체크밸브(7)의 일 예가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.

도 6의 체크밸브(7)는 본 발명을 이해하기 쉽게 개략적인 구성을 나타낸 것으로 도시된 체크밸브로 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 체크밸브의 구조가 채택될 수도 있다.

도시된 예를 설명하면, 체크밸브(7)는 크게 밸브하우징(71), 차단봉(74) 및 스프링(75)으로 구성되어 있다.

밸브하우징(71)은 도시된 것처럼 상하로 관통된 중앙관통홀(72)이 형성되어 있되, 상기 중앙관통홀(72) 중간에 확경된 차단봉수용공간(73)이 형성되어 있다.

더불어, 하부에는 미표기된 걸림턱이 형성될 수 있는데, 이는 스프링(75)의 이탈을 방지하는 역할을 해주게 된다.

더불어, 밸브하우징(71)은 도 3, 4에 도시된 것처럼 유체의 이동 차단을 위한 곳에는 패킹들이 선택적으로 설치될 수있다.

차단봉(74)은 상기 밸브하우징(71)의 차단봉수용공간(73) 내부에 상,하 유동이 가능하도록 설치되어 있되, 상부 외주면은 원추형과 같은 형상을 취하여 차단봉수용공간(73) 상부 내측에 형성된 턱에 걸려 상향 이동이 제한되며, 차단봉수용공간(73)과의 접촉 여부에 따라 중앙관통홀(72)을 개폐시키게 된다.

즉, 상부 외주면이 차단봉수용공간(73)과 중앙관통홀(72)이 만나는 모서리에 접하여 밀착하게 되는 경우 유체의 흐름을 차단하게 되며, 반대의 경우에는 유체의 흐름이 가능해지게 된다.

스프링(75)은 일측은 상기 차단봉(74) 하부에 연결되고, 타측은 상기 밸브하우징(71)에 연결되어 내부 압력이 해제될 때 차단봉(74)을 하향 이동시키게 된다.

즉, 스프링(75)은 디스크(3)가 상향 이동하여 실린더(2) 내부 압력이 높아져 차단봉(74)이 상향 이동하는 과정에서 늘어난 상태가 되었다가, 디스크(3)가 하향 이동하는 상태에서는 스프링 복원력에 의해 원래의 위치로 되돌아가게 되며, 이 과정에서 스프링(75)에 연결된 차단봉(74)이 하향 이동하여 외기가 실린더(2) 내부로 유입되게 된다.

도 5에 도시된 예는 도 6과 동일한 원리를 취하는 구성으로, 도면기호 77은 밸브하우징(71)과 커버(5) 사이를 밀폐시키는 패킹(77), 차단봉(74)의 상향 이동시 차단봉(74)이 밸브하우징(71) 내부를 차단하도록 밀폐시키는 패킹(77)을 나타낸 것이다.

또, 도면기호 76은 C형스프링을 나타낸 것으로, 스프링(75)을 탄력적으로 지지하고, 스프링(75)이 함부로 이탈하지 못하게 작용한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 수격 흡수기는 개구부(1a)에 수압이 걸리게 되면 유체 압력에 의해 디스크(3)를 밀어 디스크(3)가 실린더(2) 내부에서 상향 이동하게 되고, 이때 코일스프링(4)은 압축되며, 실린더(2) 내부의 공기는 특허문헌 1에서 공기유동홀을 통해 배출되던 것과 달리, 체크밸브(7)가 공기의 외부 유출을 방지하면서 오히려 내부에서 압축되게 된다.

이때, 수격의 완화는 코일스프링(4)의 저항하는 힘 때문에 디스크(3)가 감속하여 이동하게 됨에 따라 이루어지게 된다.

더불어 개구부(1a)에 걸린 수압이 약해지게 되면 코일스프링(4)의 복원력에 의해 디스크(3)가 하향 이동하게 되며, 이때 체크밸브(7) 내의 스프링(75) 복원력에 의해 체크밸브(7)가 개방되어 외부로부터 공기가 유입되면서 디스크(3)의 이동이 원활히 이루어지게 된다.

이와 같은 방식은 특허문헌 1와 달리 에어밴트 대신 체크밸브를 사용하여 디스크가 상향 이동할 때, 상부에 공기가 빠지지 않으므로서 충분한 압력이 발생하여 피스톤 하부에서 발생한 수격을 잘 흡수하며, 디스크가 스프링에 의해 복귀할 때 공기가 실린더 내부로 원활하게 들어갈 수 있어 빠른 복구와 함께 완전하게 원래 위치로 돌아오며 또한 시간이 지나 오링의 마모나 파손으로 누수가 발생될 시 체크밸브가 물을 차단할 수 있어 2차 피해를 예방할 수 있게 된다.

한편, 상술한 구성에서 체크밸브(7)에 내장되어 있는 차단봉(74)이 비틀어지거나 휘어지지 않고 원활히 지속적으로 작동될 수 있도록 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 상기 차단봉(74)과 디스크(3)를 연결하는 연결부재(8)가 더 구비될 수 있다.

이러한 구성은 디스크(3)의 상향 이동시 차단봉(74)이 상향 이동하고, 디스크(3)가 하향 이동시 차단봉(74)이 하향 이동함에 따른 동조를 이용한 것으로, 유체 차단을 위해 연질 고무 등으로 통상 구성되는 차단봉(74) 상부가 비틀어져 공기 누출이 발생하는 경우를 예방할 수 있다.

또, 연결부재(8)는 디스크(3)의 이동 역시 직선화시켜 디스크(3)의 수명을 연장시켜 줄 수도 있다.

그런데, 디스크(3)가 상하로 이동하는 거리와, 차단봉(74)이 상하로 이동하는 거리가 동일하지 않는 경우가 있으므로, 연결부재(8)는 단일 부재가 아닌, 도시된 것처럼 외부관(82)이 내부관(81)에 삽입된 구조로 이루어져 있어 길이 조절이 가능하도록 할 수 있다.

이 구성은 연결부재(8)가 단순히 이동 방향만을 가이드해주는 역할을 해주게 된다.

이때, 연결부재(8)가 다중관 구조로 이루어져 있는 경우 연결부재(8)의 중량 증가로 인해 차단봉(74)을 작동시키는 스프링(75)에 부하가 발생할 수도 있는 바, 스프링(75)의 작동 부하를 방지하기 위하여 도시된 것처럼 상기 내부관(81) 내에 배치되어 상기 외부관(82)을 상측으로 가압하는 가압스프링(83)이 설치될 수 있다.

이때 가압스프링(83)이 외부관(82)을 가압하는 힘은 스프링(75)의 힘보다 작게 하는 것이 바람직하다 할 것이다.

한편, 수격이 큰 배관이나, 직경이 큰 배관에서 수격량이 큰 경우에는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 실린더(2) 내부에 보조디스크(9)를 설치할 수 있다.

보조디스크(9)는 도 7과 같이 디스크(3)와 달리 내부가 빈 중공 형상을 취해 코일스프링(4)이 내부를 관통하되, 내주면이 상기 코일스프링(4)의 외주면을 지지해주도록 구성될 수 있다.

이는 코일스프링(4)의 안정적 지지를 통해 실린더(2)의 길이를 길게 형성할 수 있게 되어 수격이 큰 배관이나 직경이 큰 배관에서의 큰 수격량을 수용할 수 있게 해주게 된다.

또한, 도 8과 같이 보조디스크(9)는 중앙에 공기가 통과하기 위한 통공(93)이 형성되면서 통공(93)의 둘레로 코일스프링(4)을 지지하는 스프링지지부(91)가 형성된 디스크 모양의 형태로 구성하고, 코일스프링(4)을 하부의 코일스프링(4)과 상부의 코일스프링(4)이 나뉘어 복수개 수용될 수 있는 디스크 형태로 구성될 수 있다.

도면기호 92는 오링을 나타낸 것이다.

이처럼 보조디스크(9)를 추가로 배치하게 될 경우 아래의 코일스프링(4)과 위쪽의 코일스프링(4) 중간에서 맨 아래쪽의 디스크(3)에 수격을 받으면, 코일스프링이 오므라들면서 중간의 보조디스크(9)를 밀어 올리고 보조디스크(9)가 올라가며 위쪽의 코일스프링에 힘을 가하게 되어 결국 아래 위의 코일스프링의 힘이 함께 가해지게 되며, 또한 피스톤의 행정이 길어지게 되어 보다 많은 수격을 지탱할 수 있게 된다.

즉, 도 7, 8과 같이 내부 길이가 긴 실린더(2)에 도면과 같은 보조디스크(9)가 설치되지 않는 경우 스프링의 과도한 길이로 인해 스프링이 휘어지고, 이로 인해 스프링 왕복 운동에 문제가 발생하게 되는 것과 대별된다 할 것이다.

더불어, 보조디스크(9)를 활용함에 있어서 도 7, 8 외에 실린더(2) 내부에 복수 개의 보조디스크(9)를 삽입하여 공간을 거의 차지함이 없이 마음대로 실린더(2)의 길이 및 내부의 공기압을 늘릴수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은, 스프링을 원추형이 아닌 원기둥 형태의 코일스프링으로 구성하여 피스톤에 가해지는 힘을 일정하게 하여 피스톤의 상하 운동이 원활하게 이루어지게 된다.

또, 에어밴트 대신 체크밸브를 사용 하여 피스톤이 후진할 때, 상부에 공기가 빠지지 않으므로서 충분한 압력이 발생하여 피스톤 하부에서 발생한 수격을 잘 흡수하며, 피스톤이 스프링에 의해 전진할 때 공기가 피스톤 내부로 원활하게 들어 갈수 있어 빠른 복구와 함께 완전하게 원래 위치로 돌아오며 또한 시간이 지나 오링의 마모나 파손으로 누수가 발생될시 체크밸브가 물을 차단할수 있어 2차 피해를 예방할수 있게 된다.

1 : 플랜지 1a : 개구부
2 : 실린더 3 : 디스크
3a : 오링설치홈 3b: 스프링수용홈
4 : 코일스프링 5 : 커버
5a: 밸브체결홀 5b : 함몰부
5c : 밸브설치공간 6 : 오링
7 : 체크밸브 71 : 밸브하우징
72 : 중앙관통홀 73 : 차단봉수용공간
74 : 차단봉 75 : 스프링
76 : C형스프링 77 : 패킹
8 : 연결부재 81 : 내부관
82 : 외부관 83 : 가압스프링
9 : 보조디스크 91 : 스프링지지부
92 : 오링 93 : 통공

Claims (8)

1. 중앙에 개구부(1a)가 형성된 플랜지(1)에 연결 설치되는 수격 흡수기에 있어서,
   상기 플랜지(1)에 하부가 나사 결합되고, 상부가 개방되어 있으며, 내부가 빈 중공 형상을 취하며, 내주면이 코일스프링(4)을 지지하는 보조디스크(9)가 설치되는 원통형의 실린더(2)와;
   상기 실린더(2) 내부에 설치되어 있으며, 외주면에 오링설치홈(3a)이 형성되어 있고, 상기 실린더(2) 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으며, 상면에는 스프링수용홈(3b)이 형성되어 있는 디스크(3)와;
   하부가 상기 디스크(3)의 스프링수용홈(3b)에 삽입된 채 상기 실린더(2) 내부에 설치되고, 외경이 일정한 원기둥 형태의 코일스프링(4)과;
   상기 실린더(2) 상부에 나사 결합되어 있으며, 중앙에 하향되게 벽체가 함몰된 함몰부(5b)가 형성되어 있고, 함몰부(5b) 바닥 중앙에 밸브체결홀(5a)이 형성되어 있으며, 상기 함몰부(5b) 벽면에 상기 코일스프링(4) 내주면이 끼워 결합되어 있는 커버(5)와;
   상기 실린더(2) 내부에 상기 오링설치홈(3a)에 삽입되어 있는 오링(6)과;
   상기 커버(5)의 밸브체결홀(5a)에 설치되어 있으며, 상기 디스크(3)의 상향 이동에 의해 실린더(2) 내부 압력이 증가하는 상태에서는 외부로의 공기 배출을 억제하도록 차단하고, 디스크(3)의 하향 이동시에는 외부로부터 공기가 실린더(2) 내부로 유입되도록 개방되는 체크밸브(7);를 포함하여 구성되며,
   상기 체크밸브(7)는,
   상하로 관통된 중앙관통홀(72)이 형성되어 있되, 상기 중앙관통홀(72) 중간에 확경된 차단봉수용공간(73)이 형성되어 있는 밸브하우징(71)과;
   상기 밸브하우징(71)의 차단봉수용공간(73) 내부에 상,하 유동이 가능하도록 설치되어 있되, 상부면은 차단봉수용공간(73) 상부 내측에 형성된 턱에 걸려 상향 이동이 제한되며, 차단봉수용공간(73)과의 접촉 여부에 따라 중앙관통홀(72)을 개폐시키는 차단봉(74)과;
   일측은 상기 차단봉(74) 하부에 연결되고, 타측은 상기 밸브하우징(71)에 연결되어 내부 압력이 해제될 때 차단봉(74)을 하향 이동시키는 스프링(75) 및 C형스프링(76);으로 구성되며,
   상기 차단봉(74)과 디스크(3)를 연결하는 연결부재(8)가 더 구비되고, 상기 연결부재(8)는 상기 디스크(3) 상에 설치되는 내부관(81)에 외부관(82)이 삽입된 구조로 이루어져 있어 길이 조절이 가능하고, 상기 내부관(81) 내에 배치되어 상기 외부관(82)을 상측으로 가압하는 가압스프링(83)이 설치되되, 상기 가압스프링(83)이 상기 외부관(82)을 밀어주는 힘은 스프링(75)의 힘보다 작게 하는 것을 특징으로 하는,
   원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 개구부(1a)의 직경은 15~30mm인 것을 특징으로 하는,
   원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기.
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4. 제 1항에 있어서,
   상기 보조디스크(9)는 중앙에 공기가 통과하기 위한 통공(93)이 형성되고 상기 통공(93)의 둘레로 코일스프링(4)을 지지하는 스프링지지부(91)가 형성된 디스크 모양의 형태로 구성되고, 코일스프링(4)을 하부의 코일스프링(4)과 상부의 코일스프링(4)이 나뉘어 복수개 수용될 수 있는 디스크 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는,
   원통형 코일 스프링과 체크밸브가 구비된 수격 흡수기.
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