KR102443276B1 - 원활하게 안전 구동되는 수격방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관에 설치되는 수격방지장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 수격 발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때의 충격을 지렛대 원리로 챔버 외측으로 전달하여 혹은 별도로 형성된 하부 완충공간의 실린더로 전달되어 상기 벨로우즈가 원활하게 안전 구동되게 한 수격방지장치에 관한 것이다.

Description

원활하게 안전 구동되는 수격방지장치{Anti-Water hammer Device}

본 발명은 배관에 설치되는 수격방지장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 수격 발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때의 충격을 챔버 외측으로 전달하여 혹은 별도로 형성된 하부 완충공간의 실린더로 전달되어 원활하게 안전 구동되게 하는 한편 범용성 있게 실 사용 가능토록 한 수격방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 아파트나 건물 등에는 스프링클러나 소화전 등과 같은 소방설비에 유체를 공급하기 위한 배관이 설치된다.

이때 각각의 배관을 통해 이동중인 유체는 갑자기 밸브에 의해 그 흐름이 차단되거나 혹은 유체의 흐름이 막히게 되면 유체 저항이 급격하게 올라가면서 충격파를 발생시키고, 이에 의해 배관 내부에 큰 소음과 함께 진동되는 수격(水擊: Water hammer)현상이 발생하게 되는 것이다.

참고로 상기와 같은 수격현상은 배관 내부에 발생하는 소음과 진동에 의해 배관 및 주변에 설치된 밸브와 펌프 등에 까지 영향을 키쳐 손상시킬 뿐만 아니라 그 수명을 단축시키는 요인이 되고 있다.

따라서 상기와 같은 수격현상에 대응하기 위하여 관내 유속/유압을 작게 하는데 이는 일반 급수 배관에만 가능할 것이서 소방시설의 배관에는 수격방지장치를 설치하는 것이다.

여기서 수격방지장치는 배관에 후렌지 방식으로 챔버를 연결하고 상기 챔버 내부에는 충격을 흡수 혹은 완화하기 위한 이동부재가 구비된다. 그리고 상기 수격방지장치는 이동부재기 동작하는 방식에 따라 스프링방식 혹은 피스톤방식 혹은 에어방식으로 나눠지는 것이다.

여기서 스프링 방식과 피스톤 방식은 수격 발생시 챔버 내측이 유체로 가득 차면서 충격파를 흡수하기 위한 공기층이 없어져 수격 흡수가 원활하게 이루어지지 않는 단점이 있었고,

특히 에어방식은 완충공간에 구비된 에어튜브나 벌룬이 온도변화(예, 밤낮의 온도차)에 따라 수축 팽창을 반복하면서 소실되는 가스에 의해 원활하게 충격을 흡수하지 못하게 된다는 단점이 있었던 것이다.

또한 각각의 배관에 수격방지장치가 설치되더라도 수격 발생시 가해는지는 충격이 서로 다른데 동일한 수격방지장치가 설치되면서 실질적으로 수격 방지되지 않는 경우가 많았던 것이다. 즉, 수격 발생시 충격이 기준치 이하라 수격방지장치가 동작하지 않거나 혹은 충격이 기준치 이상이라 충격을 완전히 흡수하지 못하게 되면서 실질적으로 수격 방지되지 않는 경우가 많았던 것이다.

KR 20-2019-0002761 U (2019. 11. 05)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수격 발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때에 챔버 외측으로 충격을 전달하여 혹은 별도로 구비된 완충공간 안쪽으로 충격을 전달하여 상기 벨로우즈가 원활하게 안전 구동하는 수격방지장치를 목적으로 하는 것이다.

더불어 본 발명은 서로 다른 충격이 발생하는 각각의 배관에 수격방지장치가 설치되더라도 수격 발생시 충격 흡수되는 정도를 조절할 수 있게 구성하여 실 사용 가능하게 하고자 하는 것이다.

따라서 본 발명은 배관에 나사방식으로 혹은 후렌지 방식으로 연결되는 챔버가 구비되고, 상기 챔버 내측에는 일측은 개방되어 있고 타측은 막혀있는 주름진 벨로우즈를 상기 배관의 토출구와 연통되게 연결하되, 상기 벨로우즈의 타측에는 전후방향으로 직진 이동하는 이동판이 설치되고, 상기 이동판의 타측은 회전축을 중심으로 전후방향으로 회동하는 이동대의 일측과 연결되고, 상기 이동대의 타측은 전후방향으로 직진 이동하는 피스톤과 연결되고, 상기 피스톤의 선단은 스프링이 장착된 실린더 안쪽으로 내입되어 수축 혹은 팽창가능하게 장착되어, 수격 발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때의 충격이 지렛대 원리로 피스톤을 구동시켜 외측으로 전달함으로써 상기 벨로우즈가 원활하게 안전 구동되게 한 것이다.

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또한, 본 발명의 벨로우즈는 플렉서블한 탄성력 있는 재질의 튜브체이고, 상기 튜브체는 사출방식 방식으로 용이하게 제작되도록 일측은 개방되어 있고 타측은 막혀있는 관 형상으로 형성하는 동시에 가운데를 중심으로 일측보다 타측을 상대적으로 작은 직경으로 형성하여 타측이 일측 안쪽으로 들어가거나 혹은 밖으로 나오면서 체적 변화 가능하게 구성한 것이다.

따라서 본 발명은 수격발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때에 지렛대 원리로 충격을 챔버 외측으로 전달하여 혹은 별도로 구비된 완충공간으로 전달하여 상기 벨로우즈가 원활하게 안전 구동되게 한 것이다.

또한, 본 발명의 피스톤의 조절부와 걸림부를 통해 실린더에 내장된 탄성체의 탄성력을 조절하고 그 상태를 외부에서 확인할 수 있게 구성되면서, 각각의 배관에 수격발생으로 서로 다른 충격이 가해지더라도 이에 맞춰 충격 흡수되는 정도를 조절할 수 있게 되면서 범용성있게 설치하여 실 사용 가능하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수격방지장치의 사시도.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수격방지장치의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 이동대의 일실시 예
도 5는 본 발명에 따른 피스톤과 실린더의 일실시 예
도 6은 본 발명에 따른 벨로우즈의 일실시 예
도 7은 본 발명에 따른 벨로우즈에 만곡관을 포함하는 일실시 예
도 8은 완충공간을 구비한 수격방지장치의 일실시 예
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수격방지장치의 설치상태도.
도 10은 종래 수격방지장치의 단면도.

먼저, 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어는 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

따라서 명세서상에 기재된 실시 예에 따른 구성 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술사상을 모두 표현하는 것은 아니기 때문에, 출원 시점에 있어서 이들의 구성을 대체할 수 있는 균등물과 변형 예들에 의해 다양하게 실시될 수도 있음을 이해하여야 할 것이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수격방지장치의 모습을 보여주는 것이고, 도 2와 도 3은 각각 수격 발생 전후의 체적변화된 벨로우즈의 모습과 이에 대응하여 동작하는 이동대와 피스톤 그리고 실린더의 모습을 보여주는 것이고, 도 4는 만곡된 이동대의 선단과 장홀의 모습을 보여주는 것이고, 도 5는 챔버 내측에 만곡관을 구비하면서 하부에 분리 구획된 완충공간을 형성하고 있는 모습을 보여주는 것이고, 도 6은 배관에 수격방지장치가 설치된 모습을 보여주는 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수격방지장치는 수격 발생시 챔버(10) 내부에 구비된 벨로우즈(20)의 체적변화가 이루어질 때에 이동대(40)가 지렛대 원리로 챔버(10) 외측으로 충격을 전달하여 상기 벨로우즈(20)가 원활하게 안전 구동되게 한 것으로,

특히 배관(1)에 나사방식으로 혹은 후렌지 방식으로 연결되는 챔버(10)를 구비한 상태에서, 상기 챔버(10) 내측에 일측은 개방되어 있고 타측은 막혀있는 주름진 벨로우즈(20)를 상기 배관(1)의 토출구와 연통되게 연결하고, 상기 벨로우즈(20)의 타측에는 전후방향으로 직진 이동되게 이동판(30)을 설치하고, 상기 이동판(30)의 타측에는 회전축(50)을 중심으로 전후방향으로 회동하는 이동대(40)의 일측과 연결하고, 상기 이동대(40)의 타측에는 직진 이동하는 피스톤(60)과 연결하고, 상기 피스톤(60)의 선단에는 탄성체(71)가 장착된 실린더(70) 안쪽으로 내입시켜 수축 또는 팽창 가능하게 연결함으로써, 수격 발생시 챔버(10) 내부에 구비된 벨로우즈(20)의 체적변화가 이루어질 때에 벨로우즈 후단에 설치된 이동대(40)가 지렛대 원리로 챔버(10) 외측에 구비된 실린더(70)로 충격을 전달하여 상기 벨로우즈(20)가 원활하게 안전 구동되게 한 것이다.

여기서 챔버(10)는 배관(1)의 토출구에 대응하는 인입구와 함께 안쪽에 벨로우즈(20)를 수용하기 위한 내공간을 구비하고 있을 뿐만 아니라 상기 인입구 테두리에 배관(1)과의 연결을 위한 후렌지(11)를 형성하고 있는 것이다.

또한, 상기 챔버(10) 내부에 수용된 벨로우즈(20)는, 수격 발생시 절첩방식으로 유체를 수용하는 체적공간이 변화하는(늘어나는) 것으로, 일측은 배관(1)의 토출구와 연통되게 개방되어 있고 타측은 막혀있는 주름진 관이나 커넥터이다.

이때의 벨로우즈(20)는 플렉서블한 고무재질로 이루어질 경우 일측이 챔버(10)의 후렌지에 걸림 고정되는 커넥터 형상으로 이루어져 배관(1)과 챔버(10)가 후렌지 방식으로 결합될 때에 고정되고, 실시 예에 따라서는 관 형상으로 이루어져 나사 체결 방식이나 배관연결방식으로 연결될 수도 있는 것이다.

또한, 이동판(30)은 상기 벨로우즈(20)가 체적변화될 때에 플렉서블한 벨로우즈(20)의 타측단이 전후방향으로 이동되게 하기 위하여 고정 설치된 것으로, 특히 상기 이동판(30)의 후단에는 한 쌍의 고정편 사이에 힌지축으로 이동대(40)의 일측과 회동 가능하게 연결된다.

이때 이동판(30)의 후단에는 실시 예에 따라 상기 벨로우즈(20)와 수직인 상태로 전진 혹은 후진 이동되게 하기 위하여 복수의 이동대가 마주보고 있는 상태로 설치하여 상기 이동판이 복수의 이동대에 의해 일직선상으로 전진 혹은 후진 이동되게 할 수도 있는 것이다.

또한, 상기 이동대(40)는 챔버(10)의 회전축(50)에 의해 전후방향으로 회동되게 연결되어 수격발생으로 벨로우즈(20)의 체적 변화가 이루어질 때에 일측의 충격을 지렛대 원리로 타측으로 전달하여 충격 완충되게 하는 것이다.

이때 이동대(40)는 벨로우즈(20)가 충분한 체적변화가 이루어지면서 높은 완충력이 구비되게하기 위하여 회전축(50)을 중심으로 일측까지의 길이 보다 타측까지의 이동대 길이를 상대적으로 짧게 형성하고 동시에 상기 이동대(40)의 타측을 챔버(10)의 절개라인(12)을 통해 외측으로 돌출되게 한 상태에서 피스톤(60)과 연결하는 것이다.

더불어 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동대(40)의 일측에는 전후방향으로 이동하는 이동판(30)의 동작에 맞춰 회동되게 하기 위하여 상기 이동대(40)에 장홀(41)을 형성하고, 상기 이동대(40)의 타측에도 상기 이동대 회동시 피스톤(60)이 전후방향으로 이동되게 하기 위하여 장홀을 형성한다.

이때의 일측과 타측의 장홀(41)의 길이는, 각각 회전축(50)을 중심으로 이동대의 일측단까지의 길이와 타측단까지의 길이에 맞춰 각각 비례되게 형성한다. 즉, 간단하게 예를 들면 회전축을 중심으로 일측단까지의 길이와 타측단의 길이가 각각 15cm와 3cm로 5:1이라고 한다면, 일측의 장홀과 타측의 장홀 길이도 상기 비율(5:1)에 비례하는 5cm와 1cm로 형성하는 것이다.

특히 상기 이동대(40)가 전방으로 회동되어져 경사진 상태에 있을 때에는 이동판(30)의 힌지축과 피스톤(60)의 힌지축이 각각의 장홀(41) 상단(회전축을 중심으로 먼쪽)에 위치하고, 수격 발생으로 이동대(40)가 후방으로 회동되어졌을 때에는 이동판(30)의 힌지축과 피스톤(60)의 힌지축이 각각의 장홀(40)의 하단(회전축을 중심으로 가까운쪽)에 위치하여 상기 이동대(40)가 직립된 상태에 있도록 한다. 이때 직립된 이동대(40)는 수격발생시 벨로우즈(20)의 타측단에 형성된 이동판(30)과 밀착 지지되게 하는 것이 바람직하다.

더불어 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이동대(40)의 일측과 장홀(41)은, 각각 벨로우즈(20)의 팽창으로 이동판(30)이 후퇴할 때에 상기 이동대(40)가 자연스럽게 회동하면서 힌지축이 장홀(41)을 따라 이동할 수 있도록 만곡된 형상으로 이루어진다.

또한, 회전축(50)은 절개라인(12)을 중심으로 양측에 직립된 회동편이 형성되어 있고, 상기 회동편 사이에는 이동대(40)의 타측이 절개라인(12) 밖으로 돌출되었을 때에 회동축으로 연결되어 상기 이동대(40)가 전후방향으로 회동되게 연결되어 있는 것이다. 이때 한 쌍의 회동편은 다양한 방법으로 형성할 수 있으나 바람직하게는 절개라인 형성시 안쪽으로 절곡시켜 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 이동대(40)의 타측에는 장홀(41)을 통해 피스톤(60)이 힌지결합되어 있고, 상기 피스톤(60)은 수격발생시 벨로우즈(20)의 체적변화에 의해 회동하는 이동대(40)에 의해 전진 또는 후진 이동된다.

이때 피스톤(60)의 일측 선단은 내측에 탄성체(71)를 장착하고 있는 실린더(70) 안쪽으로 내입되어져 수격발생시 상기 탄성체(71)를 수축시킬 수 있게 구성하는 것이다.

더불어 상기 피스톤(60)의 타측에는 실린더(70)에 내장된 탄성체(71)를 가압하거나 혹은 상기 탄성체(71)의 탄성력에 의해 밀림되는 걸림부(62)를 형성하고, 상기 피스톤(60)의 일측 선단은 나사형태로 구성하여 실린더 밖으로 돌출되었을 때에 상기 피스톤(60)의 일측 선단에는 볼트 형태의 조절부(61)로 위치이동(회전) 가능하게 체결하는 것이다.

이때 실린더의 외측에는 피스톤을 따라 길게 절개된 개방부(72)를 형성하고, 상기 개방부의 일측에는 일정한 간격으로 눈금표시부(73)가 형성되어 있는 것이다.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 조절부(61)를 통해 실린더와 걸림부 사이에 위치한 탄성체(71)의 압축 정도를 조절하여 수격 발생시 충격 흡수되는 정도를 조절할 수 있게 구성하는 동시에 상기 실린더(70)의 개방부(72)를 통해 노출된 걸림부(62)에 형성된 화살표와 상기 개방부 일측에 형성된 눈금표시부(73)를 통해 수격 발생시 얼마의 충력을 흡수할 수 있는지 세팅/확인 가능하게 구성함으로써, 각각의 배관에 수격발생으로 서로 다른 충격이 가해지더라도 이에 맞춰 충격 흡수되는 정도를 조절하여 범용성있게 설치하고 실 사용 가능하게 하는 것이다.

또한, 도 6은 벨로우즈가 튜브체로 형성되어 체적변화되는 모습을 보여주는 것이다.

이때의 벨로우즈(20)는 플렉서블한 탄성력 있는 재질의 튜브체(20a)이고, 특히 사출방식 방식으로 용이하게 제작하여 단가를 낮출 수 있도록, 일측(22)은 개방되어 있고 타측(23)은 막혀있는 관 형상으로 형성하는 동시에 가운데를 중심으로 굽힘되면서 일측(22)보다 타측(23)을 상대적으로 작은 직경으로 형성하여, 타측(23)이 일측(22) 안쪽으로 들어가거나 혹은 밖으로 나오면서 체적변화되게 구성할 수도 있는 것이다.

그리고 이러한 튜브체(20a)의 일측단에는 테두리에 걸림테(21)를 형성하고 있고 상기 걸림테(21)는 배관의 후렌지 사이에 위치하여 후렌지 방식으로 결합시키길 때에 고정된다.

또한, 도 7은 배관보다 높은 위치에 챔버가 위치하도록 상향 만곡된 만곡관을 통해 연결된 모습을 보여주는 것이다.

이를 참고하여 설명하면 배관(1)과 챔버(10) 사이에 상향 만곡된 만곡관(90)으로 설치하여 챔버가 배관보다 높은 위치에 위치하도록 하여 평상시 대기압에 의해 용수가 챔버 아래쪽에 위치되게 하는 한편 수격 발생시에는 치솟는 에어를 만곡관을 통해 챔버 안쪽에 위치한 벨로우즈로 이동시켜 체적변화되게 하면서 수격방지되게 구성한 것이다.

또한, 도 8은 챔버 내부에 충격을 완화하기 위한 완충공간을 형성하고 있는 모습을 보여주는 것이다.

이때의 챔버(10)는 내측에 만곡관을 설치하여 상향 만곡된 유로를 형성하는 한편 상기 만곡관 끝단에 연결관(91)과 함께 플렉서블한 벨로우즈(20)를 체결하여 상기 벨로우즈(20)가 연결관(91) 안쪽에서 전후방향으로 절첩방식에 의해 체적변화되게 구성할 수도 있는 것이다.

이때 챔버(10)는 상향 만곡된 유로를 형성하면서 챔버 내측에 완충공간(13)이 구획되고, 상기 챔버(10)의 완충공간(13)에 수격 발생시 주름진 벨로우즈(20)가 체적변화할 때에 충격을 완화시키 위한 가스(80)를 충전하여 이중으로 수격 방지되게 구성할 수도 있는 것이다.

더불어 회전축(50)은 연결관(91)의 외축에 절개라인과 함께 형성하여 이동대(40)의 일측이 연결관 안쪽에서 전후방향으로 회동되게 구성하는 한편 상기 이동대(40)의 타측이 완충공간(13) 안쪽에서 회동되게 구성한다. 이때 상기 이동대(40)의 타측에 회동 가능하게 연결되어 있는 피스톤(70)과 실린더(70)는 완충공간(13) 안쪽에 구비되어, 수격 발생시 충격을 완충공간에 구비된 실린더(70)로 전달하여 수격방지되게 구성하는 것이다.

지금까지 본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형 및 균등이론에 의해 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1:배관 2:토출구
10:챔버 11:후렌지
12:절개라인 13:완충공간
20:벨로우즈 21:걸림테
22:일측 23:타측
30:이동판
40:이동대 41:장홀
50:회전축 60:피스톤
61:조절부 62:걸림부
70:실린더 71:탄성체
72:개방부 73:눈금표시부
80:가스 90:만곡관

Claims (7)

1. 배관에 나사방식으로 혹은 후렌지 방식으로 연결되는 챔버가 구비되고,
   상기 챔버 내측에는 일측은 개방되어 있고 타측은 막혀있는 주름진 벨로우즈를 상기 배관의 토출구와 연통되게 연결하되,
   상기 벨로우즈의 타측에는 전후방향으로 직진 이동되게 이동판이 설치되고,
   상기 이동판의 타측에는 회전축을 중심으로 전후방향으로 회동하는 이동대의 일측과 연결되고,
   상기 이동대의 타측은 전후방향으로 직진 이동하는 피스톤과 연결되고,
   상기 피스톤의 선단은 탄성체가 장착된 실린더 안쪽으로 내입되어 수축 혹은 팽창 가능하게 장착되어,
   수격 발생시 챔버 내부에 구비된 벨로우즈의 체적변화가 이루어질 때의 충격이 지렛대 원리로 이동대를 통해 실린더로 전달하여 상기 벨로우즈가 원활하게 안전 구동되게 한 수격방지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 벨로우즈는 플렉서블한 탄성력 있는 재질의 튜브체이고,
   상기 튜브체는 사출방식 방식으로 용이하게 제작되도록 일측은 개방되어 있고 타측은 막혀있는 관 형상으로 형성하는 동시에 가운데를 중심으로 일측보다 타측을 상대적으로 작은 직경으로 형성하여 타측이 일측 안쪽으로 들어가거나 혹은 밖으로 나오면서 체적 변화 가능하게 구성한 수격방지장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 챔버와 배관 사이에 상향 만곡된 만곡관이 설치되어 상기 챔버가 배관보다 높은 위치에 위치되게 하여 평상시 대기압에 의해 용수가 챔버 아래쪽에 위치하도록 하는 한편 수격 발생시에는 치솟는 에어를 만곡관을 통해 챔버 안쪽에 이동되게 한 수격방지장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 챔버의 내측에 상향 만곡된 만곡간을 통해 유로가 구비되면서 하부에 구획된 완충공간이 형성되고, 상기 유로에 수격발생시 전후방향으로 체적변화되는 주름진 벨로우즈가 설치되되, 하부의 완충공간에 실린더가 설치되는 수격방지장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 챔버의 완충공간에는 가스가 주입되어 있는 수격방지장치.
   
7. 삭제

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