KR20010071146A - 가스-액적류 발생장치 및 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스-액적류 발생장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 가스와 액체를 혼합하기 위한 혼합실(2)에 연결된 가스-다이나믹 노즐(1)을 포함하며, 액체류 분산시스템(3)을 가진다. 상기 혼합실(2)은 조절밸브를 통하여 액체 및 가스공급 시스템에 연결되는데, 상기 밸브는 상기 장치가 작동개시 상태에 놓이게 되면 액체가 유입되기 전에 먼저 가스류의 도입을 가능하게 하고, 상기 장치가 작동을 종료하면 가스공급 전에 먼저 액체의 공급을 차단하는 것을 가능하게 한다. 상기 밸브는 밀폐실(8, 9)의 벽면에 구비된 시트와 상호 작용하며, 액체와 가스공급 덕트(10, 11)와 각각 연통되는 두 개의 차폐부재(5, 6)를 더 포함한다. 하나의 차폐부재(5)는 가스공급실(8)의 시트와 접촉 가능하도록 로드(7)에 견고하게 고정되며, 다른 차폐부재(6)는 상기 로드(7)에 동축으로 설치되어 스톱퍼와 상호 작용하여 로드를 따라 변위 가능하도록 구성되어 있다.

Description

가스-액적류 발생장치 및 밸브{Device For Generating a Gas-Droplet Stream and Valve}

가스-액적류(gas-droplet stream) 발생장치에는 여러 종류가 알려져 있다. RU 94003528 A1에 개시된 액체분산장치는 토로이달 형태의 와류챔버에 연결된 가스-다이나믹 노즐, 인젝션 채널을 경유하여 상기 챔버에 연결된 급수시스템, 및 상기 노즐 입구와 연결된 공기공급시스템으로 구성된다.

상기 장치를 작동하면 인젝션 채널을 통하여 토로이달 와류챔버로 액체가 얇은 스트림형태로 공급된다. 노즐을 통하여 외부로 유출될 때, 와류챔버의 압력차에 의하여 액체의 흐름이 가스류에 의해 방해를 받아 미세한 액적으로 분쇄되기 시작한다. 가스류의 액적의 가속화에 따라 액적의 분쇄는 노즐의 출구쪽에서 더욱 촉진되어 가속화된 가스-액적류가 노즐출구에서 발생한다. 인젝션 오리피스의 수와 그 직경에 따라 와류챔버의 액체류의 수와 직경이 정해지고 결국 가스-액적류에 있어서의 액적의 직경에 영향을 준다.

그러나, 상기 장치는 동작중에 혼합실로 액체와 가스를 공급하는 것이 독립적으로 제어되지 않는다. 더욱이, 가스-액적류의 가속이 노즐의 출구부에서만 가능하기 때문에 컨버징 튜브의 형태로 노즐을 사용할 수는 없다.

본 발명과 가장 근접한 장치로는 WO 98/01231 A1에 개시된 가스-액적류 발생장치이다. 이 장치는 액체 및 가스 혼합실에 연결되어 있는 가스-다이나믹 노즐, 인젝션 오리피스를 가진 혼합실로 공급되는 액체류를 분산시키기 위한 수단, 및 액체와 가스공급시스템을 포함한다.

노즐입구의 전방에 혼합실이 위치하고 있으므로 상이한 형태와 크기를 갖는 다스-다이나믹 노즐을 사용할 수 있다. 혼합실로 공급되는 가속공기류를 만들어내기 위하여 상기 장치는 가스공급시스템의 일부로서 터보압축장치를 포함한다. 가스유량과 압력을 조절할 수 있도록 되어 있지만 상기 장치에는 혼합실로 공급되는 가스와 액체를 개별적으로 조절하기 위한 수단은 구비되어 있지 않다. 따라서, 임펄스모드에서의 신속한 동작과 작동유체의 손실을 최소로 하기에는 문제가 있다.

2상의 작동유체를 공급하기 위한 밸브가 알려져 있는데, 이를 이용하면 혼합실내에서 2상의 작동유체를 형성하는 상이한 물질의 공급시켄스를 조절할 수 있다.(RU 2067712 특허 참조)

상기 종래기술의 밸브는 밀폐링이나 격막에 의해 밸브체를 따라 밀폐된 가동차폐막에 의해 구획되는 상이한 물질의 공급실, 차폐부재, 시트(seat) 및 조절밸브를 포함한다. 차폐막은 시트와 차폐부재 사이에 링밴드를 가진다. 조절신호가 입력됨에 따라 조절밸브가 일측채널은 개방하고 타측채널은 폐쇄한다. 그 결과, 차폐부재 조절실이 혼합실과 접속되어 압력강하에 따른 차폐부재의 변위가 발생된다. 차폐부재가 개방됨에 따라 차폐막의 변위가 발생하여 환형채널을 개방시킴으로써 제2상 물질이 혼합실로 유입된다. 이때, 가장 먼저, 조절밸브가 폐쇄되면서 제1상 물질의 통로가 차폐부재에 의해 차폐되며 순차로, 차폐막에 의해 제2상 물질의 통로가 차폐된다.

따라서, 상기 혼합기에서는 상이한 물질을 혼합기로 공급 및 공급 차단하는 특정의 시켄스만이 수행될 뿐이며, 가스-액적류를 발생시키기 위해 필요한 가스 및 액체 혼합실 공급시켄스를 충족시키지는 못한다. 더욱이, 밸브장치의 특정한 배치와 크기에 따라 혼합실로 공급되는 액체류의 분산수단으로는 활용될 수 없다.

본 발명에 따른 밸브에 가장 근접한 장치로는 SU 327355 A에 개시된 2상 작동유체를 위한 3분기 밸브이다. 이 3분기 밸브는 로드 위에 위치하여 시트와 상호작용을 하는 2개의 차폐부재, 로드변위 제한부재, 및 로드변위 조정시스템을 가지고 있다. 밸브시트는 시트챔버의 벽면에서 액체 및 가스 공급파이프와 접속되어 있다.

상기 밸브의 가스실에서의 압력강하에 따라 로드상의 하나의 차폐부재와 함께 스프링에 탄지되는 시트가 정지될 때까지 변위가 발생한다. 로드상의 다른 차폐부재는 상기 변위에 수반되어 함께 변위되면서 서브밸브 공간으로 액체공급채널을 개방한다. 압력이 증가하면 상기한 바와는 반대의 변위가 발생되고 서브밸브공간으로의 가스공급채널의 개방이 일어난다.

이 기술은 작동유체가 밸브의 출구에서 혼합되는 것을 방지하고자 하는데 목적이 있으므로, 용기로부터 나오는 액체 또는 가스상의 선택은 그 압력에 의하여 좌우된다.

구조상의 유사성과는 무관하게, 상기 밸브에 의해 해결하고자 하는 기술적 문제는, 본 발명이 지향하고자 하는 바, 즉 특정한 크기를 가진 액적의 형태로 혼합실로 공급되는 가스와 액체류의 혼합을 조절하기 위한 것과는 상반되는 것이다.

본 발명은 오랜 사용에서도 작동유체의 비생산적인 손실을 감소시키고 연속적, 충격적인 스타트 하에서 요구되는 가스-액적류 발생모드를 신속하게 달성하기 위하여 이루어진 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 액체와 가스공급을 혼합실에서 2상류가 발생될 수 있도록 조절하여 노즐에서 가속이 될 수 있도록 하는 가능성에 기초를 두고 있다.

전체적으로는, 가스-액적류 발생효율과 그 작동의 안정성을 증가시키고자 하는 것이다.

본 발명은 연무타입의 차폐막과 방향성을 갖는 2상의 화재진화류를 발생시키기 위한 화재진화 설비에 사용될 수 있는 가스-액적류 발생장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 들판의 스프링클 및 상이한 물질의 살포를 위한 농업용, 그리고 실내에서의 소독 살포제 등의 가정용으로도 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 장치의 일반적 원리를 나타낸 도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라, 일반적인 본체에 설치된 노즐, 혼합실 및 2상 작동유체 공급용 조절밸브를 나타낸 도.

이러한 목적은, 가스 및 액체 혼합실에 연결된 가스-다이나믹 노즐, 분사오리피스를 가지며 상기 혼합실로 공급된 액체류의 분산수단 및 액체 및 가스 공급시스템을 포함하는 가스-액적류 발생장치에 의하여 달성되며, 본 발명에 따르면, 혼합실은, 작동개시에 따라 그 내부로 액체류가 공급되기 전에 예비적으로 가스류가 먼저 공급되고, 작동종료에 따라 가스류의 공급차단전에 먼저 액체류의 공급차단이 이루어질 수 있도록 구성된 2상 작동유체의 공급조절밸브를 통하여 상기 액체 및가스공급시스템에 연결된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 노즐은 착탈가능한 연결수단에 의해 상기 혼합실에 설치되므로 장치의 작동모드의 변경에 따라 노즐을 교체할 수 있다.

배열 및 조립상의 요건에 따라 상기 조절밸브는 혼합실과 함께 일반적인 본체에 고정하는 것이 바람직하다.

노즐장치의 편리한 수동조작을 위하여 상기 본체에는 적어도 하나의 핸들이 구비된다. 이 경우에 핸들은 밸브조절용 트리거기구를 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 조절밸브는 로드에 고정되고, 액체 및 가스공급파이프에 연결된 밀폐실 벽에 위치하는 시트와 상호작용을 하는 2개의 차폐부재의 형태로 구성된다. 이 밸브는 또한 로드변위 제한수단, 상기 로드에 고정된 스톱퍼 및 로드변위 조절시스템을 포함한다. 하나의 차폐부재는 로드에 고정되어 가스공급실과 시트 접촉 가능하고 다른 차폐부재는 로드에 동축으로 고정되어 로드를 따라 변위가능하며 액체공급실과 시트 접촉가능하다. 상기 액체공급실벽과 가동차폐부재 사이에는 대응하는 시트에 대하여 상기 가동차폐부재를 압압하는 탄성부재가 있다. 상기 밸브가 정상적으로 폐쇄된 상태에서, 상기 스톱퍼의 지지면은 상기 가동차폐부재의 대향지지면에 대하여 일정한 갭을 가지며 위치한다.

적어도 하나의 스프링이 상기 로드에 동축으로 설치되어 탄성부재로 사용 가능하다.

갭의 크기는 0.3∼1㎜의 범위에서 선택하는 것이 좋다.

로드변위 조절시스템은 적어도 하나의 조절밸브를 포함할 수 있다.

상기 로드변위 조절시스템은 공압 장치로 구성될 수 있다.

본 발명장치의 작동제어의 편리성을 위하여 공압장치의 핸들에는 트리거기구가 설치된다.

상기 트리거기구는 조절밸브의 슬라이드 부품에 힌지 고정되며, 상기 슬라이드 부품은 밸브본체에 고정되어 제한된 이동변위를 가지며 상기 슬라이드 부품의 지지면과 밸브본체의 지지면과의 사이에는 예를들어 적어도 하나의 스프링으로 이루어지는 탄성부재가 위치한다.

상기 공압식 장치에는 공압 실린더, 레버기구를 통하여 상기 조절밸브의 로드와 운동 가능하게 연결되는 피스톤이 구비된다. 이 경우에 예컨대 적어도 하나의 스프링으로 이루어지는 탄성부재가 피스톤의 상부 공간에 고정된다.

조절밸브는 3개의 접속부로 구성되며, 제1접속부는 가스공급실과 접속되고, 제2접속부는 공압실린더의 조절실과 접속되며, 제3접속부는 드레인과 접속된다. 상기 슬라이드 부품은, 트리거기구의 초기위치에서 각 접속부를 경유하여 공압실린더의 조절실을 드레인에 연결시키고 트리거를 압압할 경우에는 상기 조절밸브의 가스공급실을 공압실린더의 조절실에 연결시키는하나의 채널을 포함한다.

상기 액체 및 가스공급장치는 적어도 하나의 가압가스통과 물탱크, 그리고, 실린더와 조절밸브의 액체실을 연결하고 실린더를 가스실 및 가압가스통과 연결하는 가요성호스를 포함한다. 공급장치는 또한 액체와 가스공급파이프에 고정된 스톱밸브를 포함한다.

탱크와 가스통은 그 크기를 고려하여 배낭식 또는 트롤리, 자동차, 전동차등과 같은 운송수단에 탑재 가능하다.

본 발명의 응용분야로서 화재진화 장비로 사용할 경우 어떠한 액체도 가능하며 예를 들면 작동유체로서 물을 쓸 수 있다. 다른 용도로는 상기 작동유체는 실내의 소독(및/또는) 탈취, (및/또는) 앤티셉티제이션용으로도 사용 가능한 액체일 수도 있다.

또한, 본 발명의 기술결과는 로드에 설치되어 액체 및 가스공급파이프와 각각 연결된 밀폐실벽에 위치하는 시트와 상호 작용하는 2개의 차폐부재, 로드 변위제한수단 및 로드변위 조절시스템을 포함하는 2상류 작동유체 공급밸브에 있어서, 상기 로드에 견고하게 고정된 스톱퍼, 로드에 고정되어 가스공급실과 시트 접촉 가능한 하나의 차폐부재, 로드에 동축으로 고정되어 로드를 따라 변위가능하며 액체공급실과 시트 접촉가능하고 스톱퍼와 상호 작용하는 다른 차폐부재, 상기 액체공급실벽과 가동차폐부재 사이에 위치하는 시트에 대하여 상기 가동차폐부재를 압압하는 탄성부재, 상기 밸브가 정상적으로 폐쇄된 상태에서 상기 가동차폐부재의 대향지지면에 대하여 일정한 갭을 가지며 위치하는 상기 스톱퍼의 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치에 의해서도 달성 가능하다.

갭의 크기는 0.3∼1㎜의 범위내에서 선택하는 것이 좋다.

로드변위 조절시스템은 적어도 하나의 조절밸브를 포함할 수 있다.

상기 로드변위 조절시스템은 공압장치로 구성될 수 있다.

상기 공압식 장치에는 공압실린더, 레버기구를 통하여 상기 조절밸브의 로드와 운동 가능하게 연결되는 피스톤이 구비된다. 이 경우에 예컨대 적어도 하나의스프링으로 이루어지는 탄성부재가 피스톤의 상부 공간에 고정된다.

조절밸브는 3개의 접속부로 구성되며, 제1접속부는 가스공급실과 접속되고, 제2접속부는 공압실린더의 조절실과 접속되며, 제3접속부는 드레인과 접속된다. 상기 슬라이드 부품은, 트리거기구의 초기위치에서 각 접속부를 경유하여 공압실린더의 조절실을 드레인에 연결시키고 트리거를 압압할 경우에는 상기 조절밸브의 가스공급실을 공압실린더의 조절실에 연결시키는 하나의 채널을 포함한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 나타낸 본 발명의 가스-액적류 발생장치는 액체와 가스의 혼합실(2)에 연결된 가스-다이나믹 노즐(1)과, 혼합실(2)로 공급되는 액체분산수단(3)을 포함한다, 액체분산수단(3)은 분사오리피스를 가지는 원통형의 견고한 벽체의 형태로 제조된다. 상기 혼합실은 상기 장치의 작동개시에 따라 그 내부로 액체류가 공급되기 전에 미리 가스류가 공급되고, 가스류의 공급차단 전에 미리 혼합실(2)로의 액체류의 공급차단이 이루어지도록 구성된 2상 작동유체 공급용 조절밸브를 통하여 상기 액체 및 가스공급시스템에 연결된다.

상기 노즐(1)은 도시되지 않은 착탈가능한 커플링에 의해 상기 혼합실(2) 본체에 설치된다. 상기 조절밸브는 상기 혼합실(2)과 함께 일반적인 본체(4)에 고정되어 있다.

상기 조절밸브는 로드(7)에 고정된 2개의 차폐부재(5, 6)의 형태로 제조된다. 상기 차폐부재(5, 6)는 가요성 호스로 구성되는 액체 및 가스공급파이프(10, 11)와 각각 연결되는 밀폐실(8, 9)의 벽에 위치하는 시트와 상호작용을 한다.

상기 밸브는 또한 로드(7)에 고정되는 스톱퍼(12) 및, 로드변위 제한부재를 가지는 드라이브(13)와 조절장치를 구비한 로드변위 조절시스템을 포함한다.

차폐부재(5)는 시트접촉이 가능하도록 로드(7)에 견고하게 고정되어 있다. 또 다른 차폐부재(6)는 로드(7)에 동축으로 고정되어 이 로드를 따라 변위가능하며, 한편으로는 액체공급실(9)에 시트접촉이 가능하며 스톱퍼(12)와 상호 작용한다. 액체공급실(9) 벽과 가동차폐부재(6)와의 사이에는 로드(7)에 동축으로 고정되는 스프링이 있어 각 시트에 대해 가동차폐부재(6)를 압압한다. 밸브장치의 정상적인 폐쇄위치에서는 스톱퍼(12)의 지지면이 가동차폐부재(6)의 대향하는 지지면에 대하여 갭(gap)을 두고 위치하게 된다. 이 갭은 0.3∼1㎜이다.

액체공급시스템은 적어도 하나의 가압가스통(15)과 물탱크(16)룰 포함한다. 작동가스는 공기이고, 작동유체는 화재진화용으로 사용 가능한 액체이며, 이 경우에는 물이다. 하나의 가요성 호스(10)가 물탱크(16)를 조절밸브의 액체공급실(9)로 연결하고, 다른 가요성 호스(11)는 가스통(15)을 조절밸브의 가스공급실(8)로 연결한다. 또 다른 가요성 호스(17)는 가스통(15)을 물탱크(16)와 가스공급실(8)로 연결한다. 상기 공급구조는 또한 액체와 가스공급파이프에 고정 설치된 가스압력조절기(18)와 밸브(19, 20)를 구비하고 있다.

각기 상이한 공급물질을 충진하는 물탱크(16)와 가스통(15)은 소형의 경우에는 배낭식으로 제조할 수 있고, 대용량의 경우(10ℓ 이상)에는 바퀴가 장착된 트롤리 형태의 운송수단(도시되지 않음)으로 제조할 수도 있다.

도 2에 도시한 장치의 바람직한 실시예에서는, 가스와 액체의 혼합실과 조절밸브가 장착된 본체(4)에는 적어도 하나의 핸들(21)이 구비되어 있다. 로드변위 조절시스템은 조절밸브를 포함하며, 상기 핸들(21)에는 조절트리거기구가 배치되어 있다.

본 실시예에서는 로드변위 조절시스템이 공압식 시스템으로 되어 있으며, 그 조절장치는 핸들(21)의 트리거(22)이다. 트리거(22)는 조절밸브의 슬라이드 부품(23)에 힌지 결합되며 지지구(24)를 가진다. 상기 슬라이드 부품(23)은 이동이 제한될 수 있도록 밸브본체에 고정된다. 상기 슬라이드 부품(23)의 지지면과 상기 장치 본체(25)의 지지면과의 사이에는 스프링(26)이 있다.

공압식 조절장치에는 공압식 실린더가 구비되며, 그 피스톤은 레버기구(28)를 통하여 조절밸브의 로드(7)에 운동 가능하게 접속된다. 공압식 실린더에 안착되어 있는 스프링(29)은 피스톤(27) 상부의 공간에 고정된다.

본 발명의 장치의 조절밸브는 3개의 접속부를 갖는다. 밸브의 제1접속부(도2참조)는 조절밸브의 가스공급실(8)과의 접속부이다. 조절실(30)에 연결된 제2접속부는 공압식 실린더의 조절실(31)과 연통된다. 제3접속부는 드레인과 연통한다(도2의 드레인 참조), 슬라이드 부품(23)은, 트리거 기구의 초기 위치에서, 각 접속을통하여 공압식 실린더 조절실(31)을 드레인에 연결시키고, 트리거(22)를 압압할 경우에 상기 조절밸브 가스공급실(8)을 공압식 실린더 조절실(31)에 연결시키는 채널(32)을 가진다.

본 발명의 장치에서 조절밸브로 사용되는 2상 작동유체 공급밸브는 로드(7)에 고정되고, 밀폐실(8, 9)의 벽에 설치되어 있는 시트(33, 34)와 상호 작용을 하는 2개의 차폐부재(5, 6)를 가진다. 액체 및 가스실(8, 9)은 액체 및 가스공급파이프와 연결되어 있다. 도 2에 도시한 밸브는 로드(7)에 견고하게 고정된 스톱퍼, 상기 로드의 변위제한부재, 및 상기 로드의 변위조절시스템을 가진다.

하나의 차폐부재(5)는 가스공급실(8)에 시트(33) 접촉이 가능하도록 로드(7)에 견고하게 고정되어 있다. 다른 차폐부재(6)는 로드(7)에 동축으로 고정되어 이 로드를 따라 변위가능하며, 한편으로는 액체공급실(9)에 시트(34) 접촉이 가능하며 스톱퍼(35)와 상호 작용한다. 액체공급실(9)의 벽과 가동차폐부재(6)와의 사이에는 로드(7)에 동축으로 고정되는 스프링(37)이 있어 시트(34)에 가동차폐부재(6)를 압압한다. 밸브장치의 정상적인 폐쇄위치에서는 스톱퍼(35)의 지지면이 가동차폐부재(6)의 대향하는 지지면에 대하여 갭"a"를 두고 위치하게 된다. 이 갭"a"는 0.3∼1㎜이다.

공압시스템으로 제조되는 로드(7)의 변위조절장치는 조절밸브를 포함한다. 공압시스템의 조절장치는 트리거기구이다. 조절장치의 트리거(22)는 조절밸브의 슬라이드 부품(23)에 힌지 결합된다. 밸브본체는 트리거(22)의 변위에 관계하는 지지구(24)를 이룬다. 따라서, 밸브본체에 고정된 슬라이드 부품(23)은 제한된 이동이될 수 있도록 한다. 슬라이드 부품(23)의 지지면과 본체의 지지면(25)과의 사이에는 스프링(26)이 고정되어 있다. 공압시스템에는 공압식 실린더(38)가 구비되며, 그 피스톤(27)은 레버기구(28)를 통하여 로드(7)에 운동 가능하게 접속된다. 공압식 실린더 몸체에 안착되어 있는 스프링(29)은 피스톤(27)의 상부공간에 고정된다.

본 발명의 장치의 조절밸브는 3개의 접속부를 갖는다. 밸브의 제1접속부(도2참조)는 조절밸브의 가스공급실(8)과의 접속부이다. 조절실(30)에 연결된 제2접속부는 공압식 실린더의 조절실(31)과 연통된다. 제3접속부는 드레인과 연통한다(도2의 드레인 참조), 슬라이드 부품(23)은, 트리거 기구의 초기 위치에서, 각 접속을 통하여 공압식 실린더 조절실(31)을 드레인에 연결시키고, 트리거(22)를 압압할 경우에 상기 조절밸브 가스공급실(8)을 공압식 실린더 조절실(31)에 연결시키는 채널(32)을 가진다. 조절밸브와 조절 가능한 모든 가동부품들 그리고 공압식 실린더(38)는 밀폐링의 형태로 제조되는 실링(39)에 의해 밀폐된다.

가스-액적류 발생장치 및 밸브는, 그 구조체로서, 후술하는 바와 같은 방식으로 2상 작동유체의 공급이 가능하도록 설계된다.

상기 장치는 초기의 작동조건이 입력된다. 밸브(19, 20)가 물탱크(16)와 가스통(15)으로부터 액체 및 가스공급파이프로 개방된다. 공기가 감쇄수단(18)으로 유입되어 압력레벨을 정해진 범위로 조절한다. 감쇄수단(18)에서 나오는 가스는 가요성호스(10, 11)를 경유하여 물탱크(16)와 조절밸브의 가스실(8)로 유입된다. 탱크(16)로부터는 가압된 액체가 공급되어 가요성호스(10)를 통하여 조절밸브의 액체실(9)로 유입된다.

따라서, 본 장치의 초기작동 조건하에서는 조절밸브의 액체실(9)과 가스실(8)이 차폐부재(5, 6)가 정상적으로 차폐된 상태에서 각각 물과 공기로 충진된다.

도 1에 나타낸 로드의 변위조절시스템으로 조절신호가 전달되면 조절장치(14)가 드라이브(13)와 전원을 접속한다. 드라이브(13)가 스위치 온되면 로드(7)가 변위되어 차폐부재(5)와 스톱퍼(35)가 변위제한수단에 의해 정해지는 특정위치까지 견고하게 연결된다. 처음에 가스실(8)의 시트에서 차폐부재(5)가 분리됨에 따라 물공급밸브가 개방된다.

본 발명장치의 잇점은 물공급밸브가 개방되는 시기에 맞추어 이보다 지연되어 공기공급밸브의 개방이 이루어진다는 것이며, 이것은 스톱퍼(35)의 지지면과 가동차폐부재(6)의 대향하는 지지면과의 갭에 의해 결정된다. 적정한 갭의 크기"a"는 0.3∼1㎜(예를 들면 a=0.5㎜), 스톱퍼(12)가 스토로크 "a"를 완료하고 힘을 극복한 후에 이러한 방식으로 물공급밸브가 개방되고 이에 따라 가동차폐부재(6)가 스프링에 의해서 시트에 압압된다.

2상 작동유체의 공급조절밸브가 폐쇄되면, 조절장치(14)가 드라이브(13)와 전원을 연결하게 되고, 그 결과로 로드(7)가 그 초기위치로 변위한다. 이 경우에 로드(7)가 복귀함에 따라 액체공급밸브가 먼저 폐쇄되고 차폐부재(6)가 액체실(9)의 시트에 스프링에 의해 압압된다. 그 후에 로드(7)의 잔여 운동기간동안 공기공급밸브가 개방된 상태로 유지되며, 이는 갭의 "a"값에 의해 결정된다. 본 실시예에 의하면, 가스류의 공급이 차단되기 전에 혼합실로의 액체공급이 먼저 차단되는 것이 가능하다.

액체와 가스의 공급에 필요한 알고리즘을 수행함으로써, 미리 공기류를 공급한 다음에 혼합실(2)로 향해진 분사오리피스가 장착된 실린더 벽에 설치된 설비(3)에 의해 수류(water flow)가 분산된다. 따라서, 혼합실(2)로 유입되는 수류는 공기류에 의해 즉시 포위되어 추가적으로 액체가 분산되어 가스와의 혼합이 일어난다. 상술한 바와 같은 공정의 결과로서 혼합실내에서는 2상류(two-phase flow)가 형성되고 노즐로 유입되어 가속됨으로써 도 1의 A방향으로 가스-액적류가 발생된다.

본 발명장치가 작동 중단되면, 이 경우에는 화재진화용으로 작용하는, 작동유체의 수류가 혼합실(2)로의 유입이 중단되고 이어서 가스류의 공급도 중단되게 된다. 이러한 공정시켄스에 따르면, 가속화된 가스-액적류가 신속히 발생되고 제한된 액체공급에 의해 최소한의 손실로 작동유체의 흐름을 차단하게 된다. 이러한 공정스켄스는 예를 들어 국부적인 화재현장과 같은 다중 스타트에 의해 진화가 요구되는 경우 특히 중요하다.

도 2에 나타낸 다른 실시예는 수동조작이 훨씬 용이한데, 본체의 핸들(21)에 설치된 트리거기구를 갖춘 공압시스템이 로드의 변위조절시스템으로 사용되고 있다. 상기 트리거(22)를 F방향으로 압압하면(도 2), 지지체(24)에 대한 변위가 수반되고 조절밸브의 위치이동에 따라 트리거(22)에 힌지 결합된 슬라이드 부품(23)이 C방향으로 이동하게 된다.

슬라이드 부품(23)의 이동은 본체(4)의 표면(25)에 안착된 스프링의 탄성력에 의해 제한된다. 트리커(22)가 F방향으로 완전히 후퇴하게 되면 스프링(26)이 압축된 상태로 되고 슬라이드 부품923)이 위치 이동하여 가스실(8)과의 밸브접속을 공압식 실린더(38)의 조절실(31)과의 밸브접속으로 전환한다. 그 결과, 감쇄수단(18)에 의해 할당된 가압공기가 가스실(8)에서 조절실(31)로 유입되고 그 압력(P)이 증가하게 된다. 피스톤(27)은 과잉의 압력에 의해 공압실린더(38)의 본체에 압착된 스프링의 탄성력을 극복하고 변위가 발생한다.

피스톤(27)의 변위에 의해 레버기구(28)를 통하여 로드가 B방향으로 움직인다. 레버기구의 아암비율 b/c=1/5이고, 피스톤927)의 직경이 20㎜이므로, 핸들(21)내에 공압실린더(38)가 수용가능하고 수동조작이 편리하게 된다. 로드(7)와 액체 및 가스실(8, 9)과의 사이의 틈은 로드(7)의 고정위치 및 이동위치에서 밀봉재(39)로 밀폐된다.

로드(7)가 변위되면, 먼저 가스실(8)의 시트(33)가 고정된 차폐부재(5)가 개방되고, 이어서 갭의 크기 "a"에 의해 결정되는 만큼 지연되어 스톱퍼(35)가 변위된 차폐부재(6)의 지지면과 접촉하여 초기상태에서 액체실(9)의 시트(34)에 스프링(37)의 탄성력에 의해 압압되어 있는 차폐부재(6)를 시트(34)에서 격리시킨다. 그 결과, 수류밸브 개방시기에 대하여 일정한 시간으로 지연되어 공기류 밸브의 개방이 일어난다. 지연시간은 스톱퍼(35)의 지지면과 가동차폐부재(6)의 대향지지면과의 갭의 크기에 의해 결정된다.

따라서 본 발명장치가 작동 개시되면, 공기류가 먼저 공급되고 이어서, 액체분산수단의 역할을 하는, 실린더 벽(3)에 구비된 분사오리피스를 통하여 분사되는 얇은 스트림(thin stream) 형태의 수류가 공급된다.

혼합실로 수류의 공급이 완료된 후에는, 혼합실(2)로 공급되는 수류가 공기류에 의해 포위되어 공기와 혼합되므로써 액체의 분산이 추가적으로 발생되므로, 본 발명의 장치는 즉시 정해진 작동모드로 돌입한다. 상술한 혼합실(2)에서의 공정에 따라 2상류가 발생되어 노즐(1)로 도입되고, 여기서 2상류가 가속되어 A방향으로의 가스-액적류가 발생된다.

도 2에 나타낸 2상류 공급용 조절밸브를 폐쇄하기 위해서 트리거(22)의 작용력을 제거하면 미리 압축스프링(26)의 힘에 의해 압압되는 슬라이드 부품이 그 초기위치로 변위된다. 가스실(8)에 연결된 조절밸브 접속부는 폐쇄된다. 슬라이드 부품(23)의 채널(32)은 초기단계에서는 드레인에 연결된 공압실린더(38)의 조절실(31)에 연결되어 있다. 그 결과, 압력 Pc가 대기압 수준으로 감압된다. 그 후 스프링(29)에 압압된 피스톤(27)이 레버기구(28)와 상호작용에 의해 초기위치로 변위한다.

작용력의 효과에 의해 로드(7)가 초기 위치로 변위한다. B방향과 반대방향으로의 로드(7)의 운동에 의해 시트(3)를 가진 차폐부재(5)와 접촉하고 있는 액체공급밸브가 먼저 폐쇄되고 시트(34)를 가진 차폐부재(6)와 접촉하고 있는 가스공급밸브가 순차적으로 폐쇄된다.

액체공급밸브의 차단에 대한 가스공급밸브의 차단지연시간은 스톱퍼(35)의 지지면과 차폐부재(6)의 대향 지지면 간의 갭 "a"에 의해 결정된다. 따라서, 가스공급이 차단되기 전에 먼저 혼합실로의 액체공급이 차단되는 결과가 된다. 2상 작동유체의 공급이 수동의 밸브조절에 의해 달성되므로 작동유체의 손실을 배제할 수있으며 유체의 공급량은 16ℓ 탱크용량에 의해 제한되고 2상 유체의 공급차단중에는 언제라도 재작동 개시준비 상태가 가능하다.

본 발명장치의 작동중에 노즐입구에서의 가스압(P)과 2상 유체에서의 액체의 상대농도(g)는 다음의 조건으로 구해진다.

P·g≤5.7×10⁸Pa, 여기서 g=Gℓ/Gg

Gℓ : 액체유량,

Gg : 가스유량이다.

이 조건은 가스중에서 가스-액적류의 2상을 발생시킬 때 가스류 내에서의 궁극적인 액체입자의 밀도를 결정하게 된다(WO 98/012331 A1 참조). 이 조건이 달성되면, 액적과 이 액적을 운반하는 가스를 구성되는 2상류 노즐에서 소망하는 속도로 가속시킬 수 있을 것이다.

2상류의 요구되는 비행범위가 달성되는 가스-액적류의 바람직한 속도를 노즐(1)입구에서의 가스압력치에 의해 결정된다. 화재진화 조건에 의존하는 가스-액적류의 범위는, 목적에 따라 가변될 수 있는, 노즐(1) 채널의 길이를 선정함으로써 특정 가스압력을 달성할 수도 있다. 또한, 요구되는 소화물질의 균일한 분산 및 공기류내에서의 미세하고 균일한 액적의 분산을 위해서는 노즐의 평균직경이 50㎜이며, 이는 노즐(1)의 길이, 크기, 개수 및 액체 분산수단의 분사오리피스의 배치 등을 적절하게 선택함으로써 달성될 수도 있다.

상기한 기술적 지식은 특허청구한 발명의 실시로 가능하다는 것을 증명하는것이며 상기한 바의 기술적 결과를 얻을 수 있다.

구성요소로써, 본 발명에 의한 2상류 공급용 밸브를 갖춘 가스-액적류 발생장치는 다양한 영역에 응용될 수 있으며, 가스-액적류의 공급을 조절하게 됨으로써 다양한 문제를 해결할 수 있다. 우선, 본 발명은 특히 주위로 둘러싸인 건물이나 접근이 어려운 화재현장에서의 화재진화용으로 효과적으로 사용 가능하다.

화재 진화기술 분야에 있어서, 본 발명은 연무타입의 스크린을 발생시키고 화재진화용 2상류를 분사하기 위한 수단으로 활용될 수 있다. 본 발명은 또한, 필드의 스프링클이나 다양한 종류의 물질을 분산시키기 위한 용도로도 사용 가능하다(이러한 종류의 선행기술로는 특허 SU 380279 에 개시되어 있다).

더욱이, 본 발명에 의해 구현되는 장치는 가정용으로 실내에서 소독, 탈취 및 앤티셉팅(anticipating)용의 상이한 물질분산수단으로 사용될 수도 있다.

본 발명은 화재진화용으로만 설계된 실시예를 기초로 설명하였지만 당해 분야의 기술자라면 다른 분야에로의 응용을 위하여 본 발명의 주제 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 가능하다.

Claims (25)

1. 가스 및 액체 혼합실(2)에 연결된 가스-다이나믹노즐(1), 분사오리피스를 가지며, 상기 혼합실(2)로 공급되는 액체류의 분산수단(3), 및 액체 및 가스공급시스템을 포함하는 가스-액적류 발생장치에 있어서,

   상기 혼합실(2)은, 상기 장치의 작동개시에 따라 그 내부로 액체류가 공급되기 전에 미리 가스류가 공급되고, 장치의 작동종료에 따라 가스류의 공급차단전에 미리 혼합실(2)로의 액체류의 공급차단이 이루어지도록 구성된 2상 작동유체 공급용 조절밸브를 통하여 상기 액체 및 가스공급시스템에 연결된 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐(1)은 착탈가능한 커플링에 의해 상기 혼합실(2) 본체에 설치된 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조절밸브는 상기 혼합실(2)과 함께 일반적인 본체(4)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 본체(4)에는 적어도 하나의 핸들(21)이 구비된 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 핸들(21)에는 밸브조절 트리거기구가 설치된 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절밸브는 로드(7)에 고정된 2개의 차폐부재(6, 7)로 구성되어 가스 및 액체공급파이프(10, 11)에 연결된 밀폐실(8, 9) 벽에 위치하는 시트와 상호 작용을 하며, 로드의 변위제한수단(36), 상기 로드에 견고하게 고정된 스톱퍼(35) 로드의 변위조절시스템, 로드(7)에 고정되어 가스공급실(8)과 시트(33) 접촉 가능한 하나의 차폐부재(5), 로드(7)에 동축으로 고정되어 로드를 따라 변위가능하며 액체공급실(9)과 시트 접촉가능하고 스톱퍼(35)와 상호 작용하는 다른 차폐부재(6), 상기 액체공급실(9)벽과 가동차폐부재(6) 사이에 위치하는 시트(34)에 대하여 상기 가동차폐부재(6)를 압압하는 탄성부재(37), 상기 밸브가 정상적으로 폐쇄된 상태에서 상기 가동차폐부재(6)의 대향지지면에 대하여 일정한 갭을 가지며 위치하는 상기 스톱퍼(35)의 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 갭은 0.3∼1㎜인 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
8. 제6항 또는 7항에 있어서, 상기 로드의 변위조절시스템은 적어도 하나의 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
9. 제6항 내지 8항 중 어느 한항에 있어서, 상기 로드의 변위조절시스템은 공압식장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 본체(4)의 핸들(21)에 위치하는 트리거기구가 공압식장치로 사용되는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 트리거기구(22)는 조절밸브의 슬라이드 부품(23)에 힌지 고정되며, 상기 슬라이드 부품은 밸브본체에 고정되어 제한된 이동변위를 가지며 상기 슬라이드 부품(23)의 지지면과 밸브본체의 지지면과의 사이에는 탄성부재(26)가 위치하는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한항에 있어서, 상기 공압식장치에는 공압실린더(38), 레버기구(28)를 통하여 상기 조절밸브의 로드(7)와 운동 가능하게 연결되는 피스톤(27), 상기 피스톤(27)의 상부 공간에 위치하여 공압실린더를 안착시키는 탄성부재가 구비된 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
13. 제6항, 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 탄성부재는 적어도 하나의 스프링인 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
14. 제12항에 있어서, 조절밸브는 3개의 접속부로 구성되며, 제1접속부는 가스공급실(8)과 접속되고, 제2접속부는 공압실린더의 조절실(31)에 연통되며, 제3접속부는 드레인과 접속되며, 상기 슬라이드 부품(23)은 트리거기구의 초기위치에서 각 접속부를 경유하여 공압실린더의 조절실(31)을 연결시키고 트리거(22)를 압압할 경우에는 상기 조절밸브의 가스공급실(8)을 공압실린더의 조절실(31)에 연결시키는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한항에 있어서, 상기 액체 및 가스공급장치는 적어도 하나의 가압가스통(15)과 물탱크(16), 액체실(16)과 가압가스통(15)을 가스실(8)과 연결하는 가요성호스(10, 11, 17), 및 압력조절기(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 물탱크와 가스통은 배낭식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
17. 제15항에 있어서, 액체 및 가스공급장치는 트롤리, 자동차 또는 전동차와 같은 운송수단에 설치한 것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한항에 있어서, 상기 액체는 물과 같은 화재진화용 액체이거나 또는 소독 및/또는 탈취, 및/또는 앤티셉팅용으로 사용되는 액체인것을 특징으로 하는 가스-액적류 발생장치.
19. 로드(7)에 설치되어 액체 및 가스공급파이프와 각각 연결된 밀폐실(8, 9) 벽에 위치하는 시트(33, 34)와 상호 작용하는 2개의 차폐부재(5, 6), 로드(7) 변위 제한수단(36) 및 로드변위 조절시스템을 포함하는 2상류 작동유체 공급밸브에 있어서,

    상기 로드에 견고하게 고정된 스톱퍼(35), 로드(7)에 고정되어 가스공급실(8)과 시트(33) 접촉 가능한 하나의 차폐부재(5), 로드(7)에 동축으로 고정되어 로드를 따라 변위가능하며 액체공급실(9)과 시트 접촉가능하고 스톱퍼(35)와 상호 작용하는 다른 차폐부재(6), 상기 액체공급실(9)벽과 가동차폐부재(6) 사이에 위치하는 시트(34)에 대하여 상기 가동차폐부재(6)를 압압하는 탄성부재(37), 상기 밸브가 정상적으로 폐쇄된 상태에서 상기 가동차폐부재(6)의 대향지지면에 대하여 일정한 갭을 가지며 위치하는 상기 스톱퍼(35)의 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.
20. 제19항에 있어서, 상기 갭은 0.3∼1㎜인 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.
21. 제19항에 있어서, 상기 로드의 변위조절시스템은 적어도 하나의 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는2상류 작동유체 공급밸브.
22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한항에 있어서, 상기 로드의 변위조절시스템은 공압식장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.
23. 제22항에 있어서, 상기 공압식장치에는 공압실린더(38), 레버기구(28)를 통하여 상기 조절밸브의 로드(7)와 운동 가능하게 연결되는 피스톤(27), 상기 피스톤(27)의 상부 공간에 위치하여 공압실린더를 안착시키는 탄성부재가 구비된 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.
24. 제19항 또는 제25항 중 어느 한항에 있어서, 상기 탄성부재는 적어도 하나의 스프링인 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.
25. 제23항에 있어서, 조절밸브는 3개의 접속부로 구성되며, 제1접속부는 가스공급실(8)과 접속되고, 제2접속부는 공압실린더의 조절실(31)에 연통되며, 제3접속부는 드레인과 접속되며, 상기 슬라이드 부품(23)은 트리거기구의 초기위치에서 각 접속부를 경유하여 공압실린더의 조절실(31)을 연결시키고 트리거(22)를 압압할 경우에는 상기 조절밸브의 가스공급실(8)을 공압실린더의 조절실(31)에 연결시키는 것을 특징으로 하는 2상류 작동유체 공급밸브.