KR102031240B1 - 화재 진압용 피어싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 화재 진압용 피어싱 장치에 따르면, 차폐부에 의해 밀폐된 공간내부의 화재 진압을 목적으로 붐이 탑재된 소방차의 붐 최선단에 장착되는 피어싱 장치는 차폐부를 타격 천공하여 화재공간에 분사노즐을 침투시킨 후에 분사노즐의 분사구를 통해 소방용수 또는 소화약제를 화재 장소에 분사시킴으로써 화재를 진압하는 장치로써, 피어싱 장치에 차동회로를 구성하여 침투로드의 이동으로 인해 실린더 출력단를 통해 배출되는 유량을 실린더 압력단으로 이동시켜 침투로드의 속도를 빠르게 증가되도록 하고, 실린더 출력단를 통한 작동유의 배출을 제한함으로써 침투로드의 피스톤과 실린더의 충돌을 방지하는 효과가 있다.

Description

화재 진압용 피어싱 장치{Piercing Apparatus for Fire Suppression}

본 발명은 소방차에 설치되어 화재 진압 시 건물 외벽을 뚫고 내부로 침투하여 화재발생 위치에 소방용수 또는 소화약제를 분사하는 화재 진압용 피어싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압을 이용하여 전방 및 후방으로 작동되는 피어싱 장치의 구동회로에 충격 완충용 릴리프 밸브 및 차동회로를 구비하여 구성한 화재 진압용 피어싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화재가 발생한 경우 귀중한 인명 보호와 재산피해를 최대한 억제하기 위해서는 화재를 초기에 진압하는 것이 중요하다.

그럼에도 불구하고 화재 현장의 상황, 예를 들어 지붕이나 벽체 등으로 붕괴된 장해물에 의해 소방관이 소방호스를 잡고 진입을 못할 경우가 종종 발생된다.

이 경우 해머, 도끼, 산소절단기 등을 이용해 진입로를 확보한 후 화재를 진압하여야만 한다.

이와 같이, 화재 진압시에 진입로 확보를 위해 산소절단기 등과 같은 별도의 특수 장비를 구비하여 이동해야 하고, 건물의 벽이나 비철금속을 제거해야 할 경우에는 소방관의 수작업에 의해 작업이 이루어지는바 신속한 초기 화재 진압이 이루어지지 않기 때문에 인명 및 재산 피해를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

특히, 밀폐된 장소에서의 화재는 그 상황을 인지하지 못한 상태에서 소방관이 방화문을 열거나 또는 지붕이나 벽체 등을 부분적으로 제거 개방한 후 화재를 진압하는 경우, 역으로 밀폐되어 있던 화재 현장으로 산소가 공급되면서 화재의 크기를 가중시키기 때문에 생각지도 못했던 소방관의 안전사고 발생 및 안전한 화재 진압이 이루어지지 않는 등의 문제점이 있었다.

또한, 대형 물류창고나 지하전력구 등에서 화재가 발생하였을 경우 화염과 함께 인체에 치명적인 독가스가 배출되므로, 이러한 화재 현장에서는 화재가 발생한 구조물의 내부 공간으로 진입하기 힘든 문제점이 있었다.

따라서 이러한 유형의 화재가 발생한 공간에는 적절한 화재 진압용 장비가 부족한 관계로 인하여 소방대원들이 호흡기 및 방화복을 착용하고 일반적인 소방용 관창을 사용하여 진압하는 실정이다.

전술한 바와 같이 지하전력구나 대형물류창고 등과 같이 발화시 유독한 기체를 내뿜는 화재 현장에서는 화재 발생 개소에 접근하여 화재를 진압하는 것이 실질적으로 힘드므로, 포크레인 등을 활용하여 구조물을 무너뜨리거나 화재 진압 용수가 투입될 구멍을 뚫어서 화재 진압을 실시하게 된다.

따라서 이와 같이 화재 진압을 하기 위하여 다량의 용수와 중장비를 동원하는 등 화재 진압 이외에 소요되는 작업 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차폐부에 의해 밀폐된 공간내부의 화재 진압을 목적으로 붐이 탑재된 소방차의 붐 최선단에 장착되는 피어싱 장치는 차폐부를 타격 천공하여 화재공간에 분사노즐을 침투시킨 후에 분사노즐의 분사구를 통해 소방용수 또는 소화약제를 화재 장소에 분사시킴으로써 화재를 진압하는 장치에 관한 것으로, 피어싱 장치에 차동회로부를 연결하여 침투로드의 이동속도를 증가시켜 차폐부를 타격 천공하는 타격에너지를 증대시키는 화재 진압용 피어싱 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화재 진압용 피어싱 장치는 소방차의 붐 끝단부에 설치되어, 외부에 노출되지 않은 밀폐된 공간에 발생된 화재를 진압하기 위해 차폐물을 외부에서 타격 후 소방용수 또는 소화약제를 분사하기 위한 것으로, 소방차의 붐 단부에 회전 가능하게 설치되어 내부는 전방측 또는 후방측으로 이동이 가능하도록 중공의 형상으로 형성되고, 내부 공간에 이동가능하게 설치되는 침투로드의 피스톤을 기준으로 후방부에는 제1압력챔버가 형성되고 전방부에는 제2압력챔버가 형성되며, 내부로 작동유가 유입되거나 또는 내부의 작동유가 외부로 배출되는 다수의 입력구 또는 배출구가 형성되는 실린더와; 상기 실린더 내부로 유입되는 작동유와의 접촉을 통해 실린더의 내부공간에서 전방측 또는 후방측으로 이동이 가능하도록 하는 피스톤이 중간부에 설치되고, 중공의 중심부에는 소방차로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제가 관통될 수 있도록 급수로가 형성된 침투로드와; 상기 침투로드의 후방에 연결되어 소방차로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제를 상기 침투로드의 급수로에 공급하는 급수관과; 상기 침투로드의 전방에 결합되어 상기 급수관을 통해 공급된 소방용수 또는 소화약제를 분사하는 분사노즐 및; 상기 분사노즐의 전방에 형성되어 차폐부를 직접적으로 타격 천공시키는 노즐팁;을 포함하는 구성으로 이루어지고, 상기 침투로드를 구동시키기 위한 유압 회로부는, 유압탱크에 저장된 작동유를 제1밸브를 통해 어큐뮬레이터에 공급시키거나 또는 제2밸브를 통해 상기 실린더에 작동유를 공급시키도록 연결되는 메인밸브와; 상기 메인밸브와 제1밸브를 통해 공급된 작동유가 설정압력이 될 때 까지 축압되고, 차폐물을 타격하여 천공할 수 있는 설정압력에 도달하게 되면 제4밸브를 통해 실린더의 제1압력챔버로 고압의 작동유를 분출하는 어큐뮬레이터와; 상기 어큐뮬레이터로부터 분출된 고압의 작동유가 제1압력챔버로 공급되어 피스톤을 가압시키고, 가압된 피스톤이 전방으로 이동되면서 배출되는 제2압력챔버 측의 작동유를 제1압력챔버 측으로 재공급시키는 차동회로부;를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 차동회로부는, 입력단이 상기 실린더의 제3배출구에 연결되고 출력단이 제1압력챔버의 제4입력구에 연결되는 제5밸브를 포함하는 구성으로 이루어져, 피스톤이 전방측으로 이동됨에 따라 배출되는 제2압력챔버의 작동유를 제1압력챔버로 재공급함으로써 침투로드의 이동속도를 증가시키도록 이루어진다.

상기 실린더는, 내부 공간에 이동가능하게 설치되는 침투로드의 피스톤을 기준으로 후방에 형성되는 제1압력챔버측의 피스톤 단면적이 전방에 형성되는 제2압력챔버측 피스톤의 단면적보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 화재 진압용 피어싱 장치에 따르면, 차폐부에 의해 밀폐된 공간내부의 화재 진압을 목적으로 붐이 탑재된 소방차의 붐 최선단에 장착되는 피어싱 장치는 차폐부를 타격 천공하여 화재공간에 분사노즐을 침투시킨 후에 분사노즐의 분사구를 통해 소방용수 또는 소화약제를 화재 장소에 분사시킴으로써 화재를 진압하는 장치에 관한 것으로, 피어싱 장치에 차동회로를 구성하여 침투로드의 이동에 따라 외부로 배출되는 작동유를 실린더 내부로 재유입시켜 침투로드의 이동속도를 빠르게 증가되도록 하고, 동시에 실린더 내부에 작동유를 밀폐시킴으로써 침투로드의 피스톤과 실린더의 충돌을 방지하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치의 설치 상태를 나타낸 예시도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치를 나타낸 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치의 설치 상태를 나타낸 예시도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치의 구성 관계를 나타낸 도면이며,
도 5 내지 도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치의 구성 관계에서 피어싱 장치의 동작 과정을 설명하는 도면이며,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치의 구성 관계에서 차동회로부의 동작 과정을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 화재 진압용 피어싱 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 소방차(10)의 붐(50) 끝단부에 설치되어 건물 내부 또는 비행기의 객실 내부와 같이 외부에 노출되지 않은 밀폐된 공간에 발생된 화재를 진압하기 위한 소방용수 또는 소화약제를 분사시킬 수 있도록 구비되는 것으로, 밀폐된 화재 발생 장소에 유압 구동력으로 작동되는 침투로드(130)가 차폐부를 타격 천공시킴으로써 화재발생 장소로 복수의 분사공이 형성된 분사노즐을 삽입하여 소방차(10)로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제를 복수의 분사노즐을 통하여 분사 가능하도록 구성된다.

상술한 화재 진압용 피어싱 장치(100)의 상세한 구성 및 작동원리에 대해 도 2 및 도 3를 참조하여 상세하게 설명하면, 소방차(10)의 붐(50) 끝단부에 설치된 회전구동부(70)에 회전가능하게 결합되는 피어싱 장치(100)는 실린더(110)와, 침투로드(130)와, 노즐보호대(150) 및 급수관(160) 등을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 실린더(110)는 내부 공간의 중심부에 침투로드(130)가 전방측 또는 후방측으로 이동가능하도록 삽입되는 중공관 형태로 구성되어, 내부 공간에 이동가능하게 설치되는 침투로드(130)의 피스톤(120)을 기준으로 후방부에는 제1압력챔버(113)가 형성되고 전방부에는 제2압력챔버(111)가 형성된다.

실린더(110)의 일측부 상에는 제1, 2압력챔버(113)(111)의 내부로 작동유가 유입되거나 또는 제1, 2압력챔버(113)(111)의 내부의 작동유가 실린더(110) 외부로 배출되는 다수의 제1~4포트(C)(E)(D)(F)가 형성된다.

실린더(110)의 후방에는 소방차(10)에 연결되어 소방용수 또는 소화약제가 공급되는 급수관(160)이 연결되고, 실린더(110)의 전방에는 피어싱 장치(100)의 회동 구동시 외부 구조물과의 충돌 및 접촉으로 인한 분사노즐(140)의 파손을 방지하기 위한 노즐보호대(150)가 구비된다.

상기 침투로드(130)는 중심부가 비어있는 중공인 봉 형상으로 형성되어 중간부에는 상기 실린더(110) 내부로 유입되는 작동유와의 접촉을 통해 실린더(110)의 내부공간에서 전방측 또는 후방측으로 이동이 가능하도록 하는 피스톤(120)이 설치되고, 중심부에는 소방차(10)로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제가 관통될 수 있도록 급수로(161)가 형성된다.

상기 침투로드(130)의 후방에는 소방차(10)로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제를 상기 침투로드(130)의 중심부에 형성된 급수로(161)에 공급하는 급수관(160)이 연결된다.

상기 침투로드(130)의 전방에는 상기 급수관(160)을 통해 공급된 소방용수 또는 소화약제를 분사하는 분사노즐(140)이 결합된다.

상기 분사노즐(140)의 전방 끝단부에는 타격 천공시 차폐부와 직접적으로 접촉하여 차폐부를 타격 천공시키는 노즐팁(141)이 형성된다.

상기 노즐보호대(150)는 실린더(110)의 전방 몸체부로부터 전방측으로 이격되어 위치되며 중앙부에 분사노즐(140)이 관통되는 관통공이 형성된 링 형상의 링관통부(151)와, 일단부가 상기 실린더(110)의 전방 몸체부에 연결되고 타단부는 상기 링관통부(151)에 연결되도록 연장 설치되어 있어 링관통부(151)를 실린더(110)의 전방 몸체부로부터 이격된 곳에 위치시키는 다수의 고정지지대(153)로 구성된다.

상기 실린더(110)의 내부에는 유압 구동력을 이용하여 실린더(110)의 전방으로 돌출되는 봉 형상의 침투로드(130)가 왕복 이동이 가능하도록 설치된다.

상기 침투로드(130)가 차폐부를 천공시키는 타격시 실린더(110)의 전방부로 돌출됨과 동시에 링관통부(151)를 관통하면서 전방으로 돌출되며, 소화용수 또는 소화약제의 분사가 완료된 후 실린더(110)의 전방으로 돌출된 침투로드(130)를 실린더(110) 내부로 복귀시키고자 할 때에는 작동유의 유압 구동력을 이용하여 실린더(110) 내부로 이동되도록 형성되어 있다.

침투로드(130)의 전단부에 설치된 분사노즐(140)은 실린더(110)의 외부로 노출된 상태인데, 상기 노즐보호대(150)의 의해 외부 구조물과의 접촉 또는 충돌로 인한 파손을 미연에 방지시킬 수 있도록 형성된다.

상기 분사노즐(140)의 최 첨단부에는 침투로드(130)가 유압 구동력을 이용하여 차폐부를 타격하였을 때 차폐부에 침투구멍을 천공할 수 있도록 원추 형상의 노즐팁(141)이 설치되며, 분사노즐(140)의 외주면에는 급수로(161)를 통해 외부로 부터 공급되는 소화용수 또는 소화약제가 분사되는 다수의 분사공(143)이 형성된다.

상기 분사공(143)은 소화용수 또는 소화약제의 분사 효율을 증대시켜 화재가 신속하게 진화될 수 있도록 분사노즐(140)의 외주면을 따라 방사 방향으로 형성된다.

아울러 실린더(110)의 상부에는 피어싱 카메라(170)가 구비되어, 화재 현장에서 화재 진행 상황과, 화재 진화 과정 등을 확인할 수 있다.

상기 실린더(110)의 내부 구조에 대해 설명하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 침투로드(130)의 중간부에 설치되는 피스톤(120)을 기준으로 실린더(110)의 후방에는 제1압력챔버(113)가 형성되고, 전방에는 제2압력챔버(111)가 형성된다.

이때, 실린더(110)의 제4포트(D)를 통해 제1압력챔버(113)에 작동유가 공급되면, 피스톤(120)의 후방면과 접촉되어 피스톤(120)을 전방측으로 가압시키게 되고, 이때 고속으로 가압된 피스톤(120)이 전방으로 이동되면서 제2압력챔버(111)의 작동유는 실린더(110)의 제2포트(E)를 통해 배출되며, 전방측으로 고속 이동된 침투로드(130)가 차폐부 표면을 타격하여 천공시키게 된다.

반대로, 실린더(110)의 제1포트(C)를 통해 제2압력챔버(111)에 작동유가 공급되면 피스톤(120)의 전방면과 접촉되어 피스톤(120)을 실린더(110)의 후방측으로 가압시키게 되고, 가압된 피스톤(120)이 후방으로 이동되면서 침투로드(130)가 후방으로 이동되어 초기의 타격 대기위치로 복귀하게 된다.

이때, 상기 실린더(110)의 내부에 이동가능하게 설치되는 침투로드(130)의 피스톤(120)을 기준으로 후방에 형성되는 제1압력챔버(113)측 피스톤(120) 후방면의 단면적은 전방에 형성되는 제2압력챔버(111)측 피스톤(120) 전방면의 단면적보다 크게 형성된다.

이는, 침투로드(130)가 차폐부를 천공시키기 위한 충분한 타격력을 획득하기 위해서는 제1압력챔버(113) 측으로 유입되는 작동유로 인한 가압력이 제2압력챔버(111) 측으로 유입되는 작동유로 인한 가압력보다 더 큰 압력이 작용되도록 하기 위함으로 피스톤(120)의 후방면 단면적이 전방면 단면적 보다 크게 형성되도록 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 의한 화재 진압용 피어싱 장치(100)를 구동시키기 위한 유압회로의 구성 및 동작에 대해 도 4 내지 도 8를 참조하여 상세하게 설명하면, 먼저, 화재 진압용 피어싱 장치(100)를 구동시키기 위한 유압 회로부는, 유압펌프(P)를 통해 토출되어 공급되는 유압탱크(T)에 저장된 작동유를 제1밸브(210)를 거쳐 어큐뮬레이터(400)에 공급시키거나 또는 제2밸브(220)를 통해 실린더(110)에 공급시키는 메인밸브(510)와; 상기 메인밸브(510)와 제1밸브(210)를 거쳐 공급된 작동유가 설정압력에 도달할 때까지 축압되고, 차폐물을 타격하여 천공할 수 있는 정도의 설정압력에 도달하게 되면 제4밸브(240)를 통해 실린더(110)의 제1압력챔버(113)로 고압의 작동유를 분출하는 어큐뮬레이터(400)와; 상기 어큐뮬레이터(400)로부터 분출된 고압의 작동유가 실린더(110)의 제1압력챔버(113)로 공급되어 피스톤(120)을 가압시키고, 가압된 피스톤(120)이 전방으로 이동됨과 동시에 제2압력챔버(111) 측에서 배출되는 작동유를 제1압력챔버(113) 측으로 재공급시키는 차동회로부(300);를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 차동회로부(300)는 제3밸브(230)를 포함하는 구성으로 이루어지는데, 상기 제3밸브(230)는 입력측이 실린더(110)의 제2포트(E)에 연결되고, 출력측은 제1압력챔버(113) 측에 작동유를 공급하는 다른 입력포트인 실린더(110)의 제3포트(F)에 연결되도록 구성된다.

따라서 어큐뮬레이터(400)로부터 배출된 고압의 작동유가 상기 실린더(110)의 제4포트(D)를 통해 제1압력챔버(113) 측에 공급되기 시작하면, 침투로드(130)는 전방측으로 이동되고, 전방측으로 이동되는 피스톤(120)에 가압되어 제2압력챔버(111) 측의 작동유는 실린더(110)의 제2포트(E)를 통해 배출되는데, 이때, 실린더(110)의 제2포트(E)를 통해 배출된 제2압력챔버(111) 측의 작동유는 제3밸브(230)를 거쳐 실린더(110)의 제3포트(F)를 통해 제1압력챔버(113) 측으로 재공급되어 피스톤(120)의 후방면에 가해지는 작동유의 가압력을 증대시킴으로써 침투로드(130)의 타격속도와 타격력을 증대시킬 수 있도록 형성된다.

상기 침투로드(130)가 전방측으로 이동되어 피스톤(120)이 실린더(110)의 제2포트(E)를 차단시키는 위치에 위치하면 제2포트(E)를 통한 작동유의 배출이 중단되어 피스톤(120)의 후방면에 가해지는 작동유의 가압력을 감소시킬 수 있도록 형성된다.

또한, 상기 침투로드(130)가 전방측으로 더 이동되어 피스톤(120)이 실린더(110)의 제2포트(E)를 지나 통과하면 제2압력챔버(111)측 내부의 밀폐된 작동유가 완충제로 작용하여 실린더(110)의 전방측 끝단부와 고속으로 이동되는 피스톤(120)이 충돌하지 않도록 침투로드(130)의 속도를 더욱 감소시켜 이동을 정지시키게 된다.

그리고, 정지된 상기 침투로드(130)의 대기위치로의 복귀를 위해서 메인밸브(510)를 통해 공급된 작동유가 제2밸브(220)를 거쳐 실린더(110)의 제1포트(C)를 통해 제2압력챔버(111)에 공급되면, 피스톤(120)의 전방면과 접촉되어 피스톤(120)을 실린더(110)의 후방측으로 가압시키게 되고, 가압된 피스톤(120)이 후방으로 이동되면서 침투로드(130)가 후방으로 이동되어 초기의 타격 대기위치로 복귀하게 된다.

첨부된 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 피어싱 장치(100)의 침투로드(130)가 전방측으로 이동되어 차폐부를 타격하기 위한 동작을 순차적으로 설명하면, 침투로드(130)를 타격 대기위치로 이동시키는 인입단계(S1)와, 침투로드(130)에 차폐부를 천공시키기에 충분한 타격력을 부여하기 위해 어큐뮬레이터(400)에 작동유를 설정압력에 도달할 때까지 축압시키는 충전단계(S2)와, 인입된 상태의 침투로드(130)를 어큐뮬레이터(400)에 설정압력 이상으로 축압된 작동유를 이용 차폐부를 향해 고속으로 이동시켜 차폐부를 타격하는 타격단계(S3)와, 천공된 차폐부를 통해 소화작업을 작업을 완료한 침투로드(130)를 다시 타격 대기위치로 복귀시키는 복귀단계(S4)로 이루어진다.

먼저, 침투로드(130)를 타격 대기위치로 이동시키는 인입단계(S1)에서는 침투로드(130)를 타격 대기위치로 이동시키 위해 유압탱크(T)에 저장된 작동유가 유압펌프(P)를 통해 토출되어 메인밸브(510)의 P포트로 공급되고, 메인밸브(510)의 A포트를 통해 배출된 작동유는 실린더(110)의 제1포트(C)로 유입되어 제2압력챔버(111) 측에 공급되며, 제2압력챔버(111) 측으로 공급된 작동유에 의해 침투로드(130)의 피스톤(120) 전방면이 가압되어 후방으로 이동됨에 따라 침투로드(130)가 상기 실린더(110)의 타격 대기위치에 위치하게 된다.

이때, 메인밸브(510)는 a측 스위치가 ON 상태이므로, P포트로 공급된 작동유는 A포트를 통해 배출되는데, A포트를 통해 배출된 작동유는 스위치 OFF 상태로 닫힘 상태인 제1밸브(210)측으로는 작동유가 통과되지 못하는 상태가 되어 스위치 ON으로 열림 상태인 제2밸브(220)를 통해서 실린더(110)의 제2압력챔버(111) 측으로만 공급가능한 상태가 된다.

동시에, 실린더(110)의 제2포트(E)에 입력단이 연결된 차동회로(300)부의 제3밸브(230)는 스위치 OFF 상태로 닫힘 상태이므로, 작동유가 통과되지 못하는 상태가 되어 출력단인 제3포트(F) 측으로 작동유가 공급되지 못하게 된다.

다음으로, 타격 대기위치에 위치한 침투로드(130)에 차폐물을 천공시키기 위한 타격력을 부여하기 위해 어큐뮬레이터(400)에 작동유를 설정압력에 도달할 때 까지 축압시키는 충전단계(S2)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 유압탱크(T)에 저장된 작동유가 메인밸브(510)의 A포트를 통해 배출되어 제1밸브(210)를 거쳐 어큐뮬레이터(400)에 공급되고, 어큐뮬레이터(400)에 공급된 작동유는 설정압력에 도달할 때 까지 축적된다.

이때, 메인밸브(510)는 a측 스위치가 ON 상태이므로 B포트를 통해 작동유가 배출되며, 동시에 제1밸브(210)의 스위치는 ON 상태이고, 제2밸브(220)의 스위치는 OFF 상태이므로 열림 상태인 제1밸브(210)를 거쳐 작동유가 어큐뮬레이터(400)에만 공급되어 축압되고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 어큐뮬레이터(400)에 설정압력으로 작동유가 축적된 후에는 제1밸브(210)의 스위치가 OFF 상태가 되어 제1밸브(210)가 닫힘상태가 됨으로써 작동유의 공급을 차단시키게 된다.

동시에, 스위치가 ON 상태인 제2밸브(220)는 닫힘상태가 되어 메인밸브(510)의 A포트를 통해 배출된 작동유가 실린더(110)의 제2압력챔버(111) 측으로 공급되는 것을 차단시킨다.

어큐뮬레이터(400)에 설정압력으로 작동유의 축적이 완료된 후에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 제4밸브(240)의 스위치가 ON 상태가 되어 제4밸브(240)는 열림상태가 되고, 동시에 차동회로(300)의 제3밸브(230) 스위치도 ON 상태가 되어 제3밸브(230)는 열림상태가 되어 침투로드(130)의 타격을 준비하는 상태가 된다.

침투로드(130)를 어큐뮬레이터(400)에 축적된 작동유를 이용하여 고속으로 이동시켜 차폐부를 타격시키는 타격단계(S3)에서는, 어큐뮬레이터(400)에 축적된 작동유가 제4밸브(240)를 거쳐 실린더(110)의 제4포트(D)로 유입되어 제1압력챔버(113) 측으로 공급되고, 제1압력챔버(113)에 고압의 작동유가 공급되면서 피스톤(120)의 후방면을 가압시키게 되고, 가압된 피스톤(120)이 고속으로 전방측으로 이동되면서 제2압력챔버(111)의 작동유는 배출되어 침투로드(130)가 차폐부를 타격하는데, 피스톤(120)이 고속으로 전방측으로 이동됨에 따라 제2압력챔버(111)의 작동유는 대부분 실린더(110)의 제2포트(E)를 통해 배출되어 제3밸브(230)를 거쳐 제1압력챔버(113)로 재공급됨으로써 침투로드(130)의 이동속도와 타격력을 증대시키게 된다.

이때, 제4밸브(240)는 스위치가 ON 상태이므로 열림상태가 되어 어큐뮬레이터(400)로부터 배출된 고압의 작동유가 실린더(110)의 제4포트(D)를 통해 제1압력챔버(113) 측으로 공급되고, 동시에 제3밸브(230)의 스위치도 ON 상태이므로 열림상태가 되어 실린더(110)의 제2포트(E)를 통해 배출된 제2압력챔버(111) 측의 작동유가 제1압력챔버(113)에 재공급되도록 이루어진다.

이때, 상기 제1포트(C)를 통해 배출되는 작동유는 닫힘상태인 제2밸브(220)측으로 배출되는데, 상기 제2밸브(220)의 스위치가 OFF 상태인 닫힘 상태이므로 실린더(110)의 제1포트(C)를 통해 배출된 제2압력챔버(111) 측의 작동유가 제2밸브(220)를 거쳐 배출되지 않도록 형성된다.

상기 피스톤(120)이 전방측으로 더 이동하여 실린더(110)의 제2포트(E) 위치에 위치하게 되면 제2포트(E)를 통한 제2압력챔버(113) 측 작동유의 배출이 중지됨과 동시에, 제2압력챔버(113) 측 작동유가 제2밸브(220)의 닫힘상태로 인해 배출되지 못하여 제2압력챔버(113)의 내부에 작동유가 밀폐되는데, 이때, 제2압력챔버(113)의 내부에 밀폐된 작동유로 인해 침투로드(130)의 이동속도는 급격히 감속된다.

이어서, 상기 피스톤(120)이 실린더(110)의 제2포트(E)를 지나 전방측으로 더 이동하게 되면 제2압력챔버(113) 내부에 밀폐된 작동유로 인해 침투로드(130)는 전방측으로의 이동이 정지하게 된다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 피스톤(120)이 제2포트(E)를 차폐시키는 위치에 도달하면, 차동회로부(300)의 제3밸브(230)를 통해 제1압력챔버(113)로 유입되는 작동유가 차단되므로 침투로드(130)의 이동속도는 1차적으로 감소하게 되고, 더 나아가 피스톤(120)이 제2포트(E)를 통과하면서 제1압력챔버(113) 측의 작동유가 제2포트(E)를 통해 배출되면서 침투로드(130)의 이동속도는 2차적으로 감소하게 된다.

이때, 피스톤(120)이 제2포트(E)를 통과하는 시점의 제2압력챔버(111) 측의 압력은 더욱 더 상승되고, 제2압력챔버(111) 측의 작동유는 밀폐됨으로써, 제2압력챔버(111)의 압력을 증가시켜 침투로드(130)의 속도를 더욱 감소시키면서 동시에 피스톤(120)이 제2압력챔버(111)의 후단과 충돌하는 것을 방지하는 완충효과(Damping)을 발생시키게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 전방측으로 고속 이동하는 침투로드(130)는 피스톤(120)이 실린더(110)의 제2포트(E)를 지나면서 전방측으로의 이동속도가 점차적으로 감소되고, 제2압력챔버(111) 내부에 밀폐된 고압의 작동유에 의한 완충작용으로 인해 실린더(110)의 끝단부와 피스톤(120)이 충돌하는 것을 방지하여 최종적으로 침투로드(130)의 이동을 정지시키게 되는 것이다.

천공된 차폐부를 통해 소화작업을 작업을 완료한 침투로드(130)를 다시 타격 대기위치로 복귀시키는 복귀단계(S4)에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 인입단계(S1)와 동일한 방법으로 유압탱크(T)에 저장된 작동유를 유압펌프(P)를 통해 메인밸브(510)의 P포트로 공급시키고, 메인밸브(510)의 A포트를 통해 배출된 작동유는 실린더(110)의 제1포트(C)로 유입되어 제2압력챔버(111) 측에 공급되며, 제2압력챔버(111) 측으로 공급된 작동유에 의해 침투로드(130)의 피스톤(120) 전방면이 가압되어 후방으로 이동됨에 따라 침투로드(130)가 상기 실린더(110)의 타격 대기위치에 복귀하게 된다.

반복적인 타격이 요구되는 경우 상술한 침투로드(130)에 타격력을 부여하기 위해 어큐뮬레이터(400)에 작동유를 축적시키는 충전단계(S2)와 어큐뮬레이터(400)에 축적된 작동유를 이용하여 침투로드(130)로 차폐부를 타격하는 타격단계(S3) 및 침투로드(130)를 다시 타격 대기위치로 복귀시키는 복귀단계(S4)를 순차적으로 반복하는 과정으로 이루어지고, 차폐부의 천공과 더불어 화재에 대한 소화작업이 완료된 후에는 침투로드(130)를 타격 대기위치로 이동시키는 인입단계(S1)를 통해 침투로드(130)를 초기위치로 복귀시키도록 이루어진다.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 화재 진압용 피어싱 장치(100)를 이용하여 밀폐된 화재 발생장소의 화재를 진화하고자 할 경우에는 먼저, 노즐보호대(150)를 차폐부에 근접시킨 후, 제1압력챔버(113) 측으로 작동유를 공급하면 침투로드(130)가 전방측으로 강하게 이동하면서 노즐팁(141)이 차폐부를 타격 천공하여 밀폐된 화재 발생장소의 내부 공간으로 삽입되면서 분사노즐(140)이 밀폐된 화재 발생장소에 위치하게 된다.

이때, 급수관(160)으로 소방수를 공급하면 침투로드(130)의 급수로(161)를 거쳐 분사노즐(140)로 소화용수 또는 소화약제가 공급되고, 분사노즐(140)에 형성된 복수의 분사공(143)을 통하여 소화용수 또는 소화약제가 분사되면서 밀폐된 화재 발생장소의 화재를 신속하게 진화시킬 수 있다.

한편, 소방차(10)에 연결된 붐(50)의 일측에는 소방수와 연마제의 혼합물인 분사액을 목적지점에 분사하기 위한 방수총(200)이 구비된다.

방수총(200)의 상부에 방수총 카메라(210)가 구비되어, 화재 현장으로 떨어진 안전한 장소에서 화재 진행상황과 화재 진화과정 등을 모니터를 통해 직접 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차폐부에 의해 밀폐된 공간내부의 화재 진압을 목적으로 붐이 탑재된 소방차의 붐 최선단에 장착되는 피어싱 장치는 차폐부를 타격 천공하여 화재공간에 분사노즐을 침투시킨 후에 분사노즐의 분사구를 통해 소방용수 또는 소화약제를 화재 장소에 분사시킴으로써 화재를 진압하는 장치로서, 피어싱 장치에 릴리프 밸브를 연결하여 침투로드의 피스톤과 실린더의 충돌로 인한 충격력을 완화시키고, 차동회로를 구성하여 리턴라인으로 빠지는 유량을 실린더 압력단으로 이동시켜 침투 로드의 속도를 빠르게 증가되도록 하는 효과가 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 소방차 50: 붐
100: 화재 진압용 피어싱 장치 110: 실린더
120: 피스톤 130: 침투로드
140: 분사노즐 300: 차동회로부

Claims (3)

1. 소방차의 붐 끝단부에 설치되어 외부에 노출되지 않은 밀폐된 공간에 발생된 화재를 진압하기 위해 차폐물을 외부에서 타격 후 소방용수 또는 소화약제를 분사시키는 화재 진압용 피어싱 장치에 관한 것으로, 소방차의 붐 단부에 회전 가능하게 설치되어 내부는 전방측 또는 후방측으로 이동이 가능하도록 중공의 형상으로 형성되고, 내부 공간에 이동가능하게 설치되는 침투로드의 피스톤을 기준으로 후방부에는 제1압력챔버가 형성되고, 전방부에는 제2압력챔버가 형성되며, 내부로 작동유가 유입되거나 또는 내부의 작동유가 외부로 배출되는 다수의 포트가 형성되는 실린더와; 실린더 내부로 유입되는 작동유와의 접촉을 통해 실린더의 내부공간에서 전방측 또는 후방측으로 이동이 가능하도록 하는 피스톤이 중간부에 설치되고, 중공의 중심부에는 소방차로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제가 관통될 수 있도록 급수로가 형성된 침투로드와; 침투로드의 후방에 연결되어 소방차로부터 공급되는 소방용수 또는 소화약제를 상기 침투로드의 급수로에 공급하는 급수관과; 침투로드의 전방에 결합되어 급수관을 통해 공급된 소방용수 또는 소화약제를 분사하는 분사노즐; 및 분사노즐의 전방에 형성되어 차폐부를 직접적으로 타격 천공시키는 노즐팁을 포함하는 구성으로 이루어지는 화재 진압용 피어싱 장치이고;
   침투로드를 구동시키기 위한 유압 회로부는, 유압탱크에 저장된 작동유를 제1밸브를 통해 어큐뮬레이터에 공급시키거나 또는 제2밸브를 통해 상기 실린더에 작동유를 공급키도록 연결되는 메인밸브와; 메인밸브와 제1밸브를 통해 공급된 작동유가 설정압력이 될 때까지 축압되고, 차폐물을 타격하여 천공할 수 있는 설정압력에 도달하게 되면 제4밸브를 통해 실린더의 제1압력챔버로 고압의 작동유를 분출하는 어큐뮬레이터와; 어큐뮬레이터로부터 분출된 고압의 작동유가 제1압력챔버로 공급되어 피스톤을 가압시키고, 가압된 피스톤이 전방으로 이동되면서 배출되는 제2압력챔버측의 작동유를 제1압력챔버측으로 재공급시키는 차동회로부를 포함하여 구성되고;
   차동회로부는 제3밸브를 포함하는 구성으로 이루어지는데, 제3밸브는 입력측이 실린더의 제2포트에 연결되고, 출력측은 제1압력챔버 측에 작동유를 공급하는 다른 입력포트인 실린더의 제3포트에 연결되도록 구성되어, 어큐뮬레이터로부터 배출된 고압의 작동유가 실린더의 제4포트를 통해 제1압력챔버 측에 공급되기 시작하면, 침투로드는 전방측으로 이동되고, 전방측으로 이동되는 피스톤에 가압되어 제2압력챔버 측의 작동유는 실린더의 제2포트를 통해 배출되는데, 실린더의 제2포트를 통해 배출된 제2압력챔버 측의 작동유는 제3밸브를 거쳐 실린더의 제3포트를 통해 제1압력챔버 측으로 재공급되어 피스톤의 후방면에 가해지는 작동유의 가압력을 증대시킴으로써 침투로드의 타격속도와 타격력을 증대시키고;
   침투로드가 전방측으로 이동되어 피스톤이 실린더의 제2포트를 차단시키는 위치에 위치하면 제2포트를 통한 작동유의 배출이 중단되어 피스톤의 후방면에 가해지는 작동유의 가압력을 감소시키고; 침투로드가 전방측으로 더 이동되어 피스톤이 실린더의 제2포트를 지나 통과하면 제2압력챔버측 내부의 밀폐된 작동유가 완충제로 작용하여 실린더의 전방측 끝단부와 고속으로 이동되는 피스톤이 충돌하지 않도록 침투로드의 속도를 더욱 감소시켜 이동을 정지시키게 되고, 정지된 침투로드의 대기위치로의 복귀를 위해서 메인밸브를 통해 공급된 작동유가 제2밸브를 거쳐 실린더의 제1포트를 통해 제2압력챔버에 공급되면, 피스톤의 전방면과 접촉되어 피스톤을 실린더의 후방측으로 가압시키게 되고, 가압된 피스톤이 후방으로 이동되면서 침투로드가 후방으로 이동되어 초기의 타격 대기위치로 복귀하게 되는 것을 특징으로 한 화재 진압용 피어싱 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 실린더는, 내부 공간에 이동가능하게 설치되는 침투로드의 피스톤을 기준으로 후방에 형성되는 제1압력챔버측의 피스톤 단면적이 전방에 형성되는 제2압력챔버측 피스톤의 단면적보다 넓게 형성된 것을 특징으로 한 화재 진압용 피어싱 장치.

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