KR200260790Y1 - 수도관의 동파방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수도관의 동파방지장치에 관한 것으로, 그 목적은 동파 직전에 수도관내의 물을 자동으로 배출시켜 이의 동파를 방지하고자 하는 것이다.

이를 위해 본 고안에 따른 수도관(10)의 동파방지장치에 의하면, 외기온도가 빙점온도 이하로 떨어지는 경우 수축되는 나선형 바이메탈(50)을 통해 회전패킹(42)이 배수공(31)을 개방하는 방향으로 소정각도 회전하며, 이것에 의해 수도관(10)내의 물이 자동 배출된다. 반면에 나선형 바이메탈(50)이 빙점온도 이상으로 유지되어 팽창하면 배수공(31)을 닫는 방향으로 회전패킹(42)이 회전하여 물은 배출되지 않는다. 따라서 동파가 우려되는 빙점온도 이하인 조건에서 배수공(31)이 기계적으로 자동 개방되어 물이 배출됨으로써, 수도관(10)의 동파가 방지되는 작용효과가 있다.

Description

수도관의 동파방지장치{Frozen to burst prevention device for water pipe}

본 고안은 수도관의 동파방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기 중으로 노출된 수도관이 동파하기 직전에 관로내의 물을 소량 자동으로 배출시켜 수도관의 동파를 방지할 수 있는 수도관의 동파방지장치에 관한 것이다.

종래에 한파로부터 수도관이 동파하는 것을 방지하기 위한 것으로는, 수도관 또는 수도밸브에 정온열선을 나선형으로 감고 여기에 전원을 인가하는 방법이 개시되어 있다.

즉, 수도관 동파가 우려되는 시기에 정온열선을 수도관 주위에 감고 전원을 인가하면, 정온열선에서 발생되는 열이 수도관을 일정온도로 유지시킴으로써, 겨울철에 기온저하로 인한 수도관의 동파를 방지할 수 있다.

그러나 이러한 종래의 방법에서는 정온열선의 설치가 난해한 것은 물론이며, 사용자가 일일이 전원을 인가시켜야 하는 번거로움이 있다.

또한, 전원공급이 어려운 지역에서는 그 사용이 불가능하며, 겨울철에 단전이 되는 경우에도 그 기능을 수행할 수 없어 수도관이 동파되는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 외기온도가 빙점온도 이하로 떨어지는 경우에 수도관내의 물을 자동으로 배출시킴으로써이의 동파를 방지할 수 있는 수도관의 동파방지장치를 제공하는 것이다.

또한 본 고안의 다른 목적은 별도의 전원을 공급하지 않아도 외기의 온도변화에 따라 기계적으로 자동 동작되는 수도관의 동파방지장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 수도관의 동파방지장치의 측단면도로, 배수공이 개방된 상태를 보인 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 동파방지장치의 내부구조를 발췌하여 보인 사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 동파방지장치의 작동상태를 보인 것으로, 배수공이 닫힌 상태를 보인 것이다.

도 4는 본 고안에 따른 동파방지장치의 작동상태를 보인 것으로, 배수공이 개방된 상태를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20..케이싱 21..상부케이싱

22..하부케이싱 30..구획벽

31..배수공 40..밸브수단

41..밸브하우징 42..회전패킹

50..나선형 바이메탈

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은;

수도관과 연결되는 입구와 대기와 연통되는 출구가 마련된 케이싱과; 케이싱 내부를 입구와 연통되는 입수측 공간과 출구와 연통되는 출수측 공간으로 구획하며 이들을 연통하는 배수공이 마련된 구획벽과; 구획벽의 배수공을 개폐하도록 출수측 공간에 배치된 밸브수단과; 출수측 공간에 설치되며 외측 단부는 고정되고 내측 단부는 밸브수단과 연결되어 주변온도가 빙점온도 이하로 떨어지면 수축되면서 배수공이 개방되도록 밸브수단을 작동시키는 나선형 바이메탈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 밸브수단은 구획벽에 하부가 개방된 통상으로 마련되며 측면에 배수공이 천공된 밸브하우징과, 밸브하우징 내부에 밀착된 상태로 회전가능하게 설치되며 일방향으로 소정각도 회전 시 배수공과 연통되도록 배수유로가 마련된 회전패킹과, 회전패킹의 중심부와 나선형 바이메탈의 내측 단부를 연결하는 연결로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 밸브하우징은 구획벽에 입설되게 마련되며;

나선형 바이메탈은 배수유로를 통해 배출되는 물이 떨어져 부딪치도록 밸브하우징에 내장된 회전패킹의 직하부에 배치되어, 빙점온도 이상의 물이 배출되는 경우에 팽창되면서 배수공을 폐쇄하는 방향으로 회전패킹을 회전시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 수도관의 동파방지장치는 수도관(10)의 중도에 직결되어 관로내의 물이 유입되는 케이싱(20)과, 이 케이싱(20) 내부를 입수측 공간(A)과 출수측 공간(B)으로 구획하며 이들이 연통되도록 배수공(31)이 마련된 구획벽(30)과, 이 구획벽(30)의 배수공(31)을 개폐하는 밸브수단(40)과, 이 밸브수단(40)을 주변온도에 따라 작동시키는 나선형 바이메탈(50)을 갖추고 있다.

케이싱(20)은 수도관(10)과 연결되도록 입구(21a)가 형성된 상부케이싱(21)과, 이 상부케이싱(21)의 하측 개방부에 결합되며 하면 가장자리 측에 출구(22a)가 형성된 하부케이싱(22)을 구비한다. 즉, 케이싱(20)은 상부케이싱(21)과 하부케이싱(22) 사이에 구획판(30)과 밸브수단(40) 및 나선형 바이메탈(50)을 설치한 후 이들을 실링 결합된 것으로, 내부에 물의 유통이 가능한 공간이 형성된다. 이 때, 케이싱(20)의 입구(21a)는 수도관(10) 내부와 연통되도록 링 형상의 연결부재(11)를 통해 수도관(10)에 직접 결합된다.

구획벽(30)은 케이싱(20) 내부공간을 입구(21)와 연통되어 물이 들어오는 입수측 공간(A)과, 출구(22a)와 연통되어 물이 외부로 빠져나가는 출수측 공간(B)으로 구획하는 것이며, 이의 중심부에는 밸브수단(40)이 설치된다.

즉, 밸브수단(40)은 구획벽(30)의 중심부에 일체로 마련되며 측면(41b)에 배수공(31)이 천공된 밸브하우징(41)과, 이 밸브하우징(41) 내부에 회전가능하게 설치되며 배수공(31)과 연통되도록 배수유로(42a)가 축방향으로 마련된 회전패킹(42)과, 이 회전패킹(42)과 나선형 바이메탈(50)의 내측 단부(52)를 연결하는 연결로드(43)를 포함하고 있다.

밸브하우징(41)은 구획벽(30)의 중심부에 입설되는 방향으로 마련되는데, 이것은 상면(41a)과 통상의 측면(41b)을 구비하며 하부가 개방된 원통상으로 이루어져 있다.

회전패킹(42)은 탄성고무를 통해 원기둥 형상으로 사출 성형된 것으로 밸브하우징(41)의 내주와 밀착된 상태로 유지된다. 이에 따라 배수유로(42a)가 배수공(31)과 어긋나도록 회전패킹(42)이 정방향으로 약간 회전하면, 배수공(31)이 확실하게 폐쇄되어 입수측 공간(A)내의 물은 배출되지 않게 된다. 반면에 회전패킹(42)이 역방향으로 소정각도 회전하여 배수유로(42a)와 배수공(31)이 일치되면, 입수측 공간(A)내의 물은 배수공(31)을 통해 출수측 공간(B)으로 빠져나가게 된다. 이러한 회전패킹(42)의 회전운동은 연결로드(43)를 통해 연계된 나선형 바이메탈(50)을 통해 이루어지게 된다.

그리고 나선형 바이메탈(50)은 출수측 공간(B)의 바닥에 배치되는데, 외측 단부(51)는 고정부재(53)를 통해 견실하고 고정되며 내측단부(52)는 연결로드(43)와 연결되며 자유단으로 이루어진 일종의 태엽모양으로 구성되어 있다. 이러한 나선형 바이메탈(50)은 저온특성이 우수하며 열 팽창율이 서로 다른 두 종류의 금속판을 맞붙여 나선모양으로 제작한 것으로, 온도변화에 따라 둔감하게 수축 또는 팽창하면서 연결로드(43)와 함께 회전패킹(42)을 정역방향으로 회전시키게 된다.

이 때, 나선형 바이메탈(50)을 통해 배수공(31)과 배수유로(42a)의 단부가 연통되거나 어긋날 정도로, 나선형 바이메탈(50)의 수축 및 팽창 정도를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 나선형 바이메탈(50)이 팽창상태를 유지하는 경우(주변온도가 빙점온도 이상인 경우)에는 배수공(31)과 배수유로(42a)가 어긋난 상태로 유지되며, 반면에 나선형 바이메탈(50)이 수축하는 경우(주변온도가 빙점온도 이하인 경우)에는 배수공(31)과 배수유로(42a)의 단부가 일치될 정도로, 나선형 바이메탈(50)의 팽창 및 수축정도를 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 나선형 바이메탈(50)은 회전패킹(42)의 직하부에 배치되는데, 이것은 배출되는 물의 온도가 빙점온도 이상의 경우에 나선형 바이메탈(50)을 다시 팽창시키기 위함이다. 즉, 주변온도가 빙점온도 이하인 경우라도 빙점온도 이상의 물이 지속적으로 배출되는 경우에는, 나선형 바이메탈(50) 역시 물과 부딪치면서 빙점온도 이상으로 유지되게 되며, 이것에 의해 나선형 바이메탈(50)이 다시 팽창하면서 배수공(31)을 폐쇄하는 방향으로 회전패킹(42)이 작동하게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 동파방지장치의 작동 및 이에 따른 효과를 설명한다.

먼저, 주변온도가 빙점온도 이상인 경우에서는 나선형 바이메탈(50)이 팽창된 상태이기 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이, 밸브하우징(41) 내에서회전패킹(42)의 위치는 배수공(31)과 배수유로(42a)의 단부가 어긋난 상태로 유지된다. 이에 따라 날씨가 영하의 온도로 떨어지는 겨울철을 제외하고는 배수공(31)은 회전패킹(42)에 의해 막힌 상태로 유지되어 물은 배출되지 않는다.

반면에 겨울철에 외기온도가 빙점온도 이하로 떨어져 수도관(10)의 동파가 우려되는 경우에는, 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 나선형 바이메탈(50)이 화살표 'D' 방향으로 수축되면서 연결로드(43)와 함께 회전패킹(42)이 회전한다. 이로 인해 배수공(31)과 배수유로(42a)가 조금씩 연통됨으로써, 수도관(10)내의 물은 입수측 공간(A)으로 유입되면서 배수공(31) 배수유로(42a) 출수측 공간(B) 출구(22a)를 통해 외부로 배출된다. 결국, 수도관(10)내의 물이 조금씩 외부로 배출됨으로써, 영하의 온도로 유지되는 겨울철에도 수도관(10)은 동파되지 않는다.

이 때, 배수공(31)과 배수유로(42a)를 통해 출수측 공간(B)으로 떨어지는 물은 회전패킹(42)의 직하부에 위치된 나선형 바이메탈(50)과 부딪치면서 외부로 배출된다.

그리고 대기에 노출되어 있던 수도관(10)의 물이 완전하게 배출된 후 땅속에 매설된 수도관에 존재하던 상대적으로 따뜻한 물이 배수공(31)과 배수유로(42a)를 통해 배출되는 경우도 발생된다.

이러한 따뜻한 물은 앞에서 기술한 바와 같이, 나선형 바이메탈(50)과 부딪친다. 이에 따라 수축되어 있던 나선형 바이메탈(50)은 온도가 서서히 올라가 다시 팽창하며, 이것에 의해 회전패킹(42)이 배수공(31)을 닫는 방향으로 회전하여 물은 더 이상 배출되지 않는다(도 3참조).

또한, 어느 정도 시간이 경과하여 나선형 바이메탈(50)이 외기온도에 영향을 받아 또다시 수축되면, 다시 배수공(31)을 개방하는 방향으로 회전패킹(42)이 회전한다(도 4참조).

따라서 수도관(10) 동파가 우려되는 겨울철에 동파방지장치의 밸브수단(40)이 자동 개방됨으로써, 별도의 관리 없이도 수도관(10) 동파를 예방할 수 있다. 또한, 동파가 우려되는 조건에서도 배출되는 물과 나선형 바이메탈(50)이 열교환하며 이것에 의해 배수공(31)의 개폐작동이 자동으로 반복 수행됨으로써, 물의 낭비를 막을 수 있다.

한편, 수도관(10)을 통해 물이 지속적으로 흐르는 경우에는 주변온도가 빙점온도 이하에서도 수도관(10)의 실제 온도는 빙점온도 이상으로 유지되는 것은 자명한 사실이다. 이에 따라 수도관(10)의 중도에 직결된 케이싱(20) 및 나선형 바이메탈(50) 등의 실제 온도 역시 빙점온도 이상이기 때문에, 수도관(10)내의 물이 흐르는 경우에 배수공(31)은 닫힌 상태로 유지된다(도 3참조).

또한, 이러한 기술적 사상은 동파방지장치를 수도관(10)의 중도에 설치한 것을 예로 하였지만, 수도밸브 또는 수도계량기 측에 설치하여도 이들의 동파를 예방할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 수도관의 동파방지장치에 의하면, 외기온도가 빙점온도 이하로 떨어지는 경우 수축되는 나선형 바이메탈을 통해 회전패킹이 배수공을 개방하는 방향으로 소정각도 회전하며, 이것에 의해 수도관내의 물이 자동 배출된다. 반면에 나선형 바이메탈이 빙점온도 이상으로 유지되어 팽창하면 배수공을 닫는 방향으로 회전패킹이 회전하여 물은 배출되지 않는다. 따라서 동파가 우려되는 빙점온도 이하인 조건에서 배수공이 기계적으로 자동 개방되어 물이 배출됨으로써, 수도관의 동파가 방지되는 작용효과가 있다.

Claims (3)

1. 수도관(10)과 연결되는 입구(21a)와 대기와 연통되는 출구(22a)가 마련된 케이싱(20)과;

   상기 케이싱(20) 내부를 상기 입구(21a)와 연통되는 입수측 공간(A)과 상기 출구(22a)와 연통되는 출수측 공간(B)으로 구획하며 이들을 연통하는 배수공(31)이 마련된 구획벽(30)과;

   상기 구획벽(30)의 배수공(31)을 개폐하도록 상기 출수측 공간(B)에 배치된 밸브수단(40)과;

   상기 출수측 공간(B)에 설치되며 외측 단부(51)는 고정되고 내측 단부(52)는 상기 밸브수단(40)과 연결되어 주변온도가 빙점온도 이하로 떨어지면 수축되면서 상기 배수공(31)이 개방되도록 상기 밸브수단(40)을 작동시키는 나선형 바이메탈(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수도관 동파방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브수단(40)은;

   상기 구획벽(30)에 하부가 개방된 통상으로 마련되며 측면(42b)에 상기 배수공(31)이 천공된 밸브하우징(41)과,

   상기 밸브하우징(41) 내부에 밀착된 상태로 회전가능하게 설치되며 일방향으로 소정각도 회전 시 상기 배수공(31)과 연통되도록 배수유로(42a)가 마련된 회전패킹(42)과,

   상기 회전패킹(42)의 중심부와 상기 나선형 바이메탈(50)의 내측 단부(52)를 연결하는 연결로드(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수도관의 동파방지장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브하우징(41)은 상기 구획벽(30)에 입설되게 마련되며;

   상기 나선형 바이메탈(50)은 상기 배수유로(42a)를 통해 배출되는 물이 떨어져 부딪치도록 상기 밸브하우징(41)에 내장된 상기 회전패킹(42)의 직하부에 배치되어, 빙점온도 이상의 물이 배출되는 경우에 팽창되면서 상기 배수공(31)을 폐쇄하는 방향으로 상기 회전패킹(42)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 수도관 동파방지장치.