KR20050006115A

KR20050006115A - 부스터 펌프용 제어밸브 시스템

Info

Publication number: KR20050006115A
Application number: KR1020040114112A
Authority: KR
Inventors: 조진식; 김병문; 손회수
Original assignee: 주식회사 바램; 조진식
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2005-01-15
Also published as: KR100479297B1

Abstract

본 발명은 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부스터 펌프의 출구 측에 설치되어 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하고, 또한 전원에 오작동이 발생할 경우 제어모드와 상관없이 밸브를 급속치 차단하여 역류를 방지하기 위한 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 부스터 펌프의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이아프램에 의해 상부 챔버와 하부 챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 메인 밸브; 상기 유입구에 형성된 보조유입구와 제1 보조유로에 의해 연결된 제1 공급포트 및 상기 유출구에 형성된 보조유출구와 제2 보조유로에 의해 연결된 제2 공급포트를 구비하고, 상기 제1 및 제2 공급포트 가운데서 고압측 포트에 출력포트가 접속되도록 하는 셔틀밸브; 상기 셔틀밸브의 출력포트와 연결된 제3 보조유로는 연결부재에 의해 제4 보조유로 및 제5 보조유로로 분리되어 상기 메인 밸브의 상부 챔버 및 하부 챔버와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로 및 제5 보조유로에는 콘트롤러에 의해 선택적으로 개폐동작하여 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브;가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

부스터 펌프용 제어밸브 시스템{Control valve system for booster pump}

본 발명은 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부스터 펌프의 배출 측에 설치되어 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하고, 또한 전원에 오작동이 발생할 경우 제어모드와 상관없이 밸브를 급속히 차단하여 역류를 방지하기 위한 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

통상 부스터 펌프는 가압식 급수방식으로 건물의 최상부까지 일정한 수압을유지할 수가 있으며, 가압이 필요한 고가수조 등의 용수를 공급하는 용도로 널리 사용되고 있다.

그러나, 동시에 사용할 때 수압의 변동이 심하고, 또한 수조의 유효용량이 적어서 펌프작동 횟수가 많아 고장의 원인이 많으며, 정전시 별도의 전원공급 체계가 없으면 단수가 됨은 물론, 고수위에서 저수위로 역류가 일어나게되는 문제점이 초래된다.

따라서, 빈번한 펌프의 기동과 중지로 인하여 저유량 영역에서 배관 라인에 발생하는 서징현상으로 인한 불안정한 운전을 방지하고, 또한 정전과 같이 전원 오작동시 역류를 방지하도록 하는 것이 매우 중요하며, 이와 함께 급격한 유로의 개방 및 폐쇄로 인한 수충격과 진동, 소음을 방지하면서 안정적으로 급수를 공급하는 것 역시 중요한 문제라 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 부스터 펌프의 출구 측에 설치하여 펌프의 기동과 중지시 발생하는 배관 라인에서의 서지현상을 방지하고, 또한 전원에 오작동이 발생할 경우 제어모드와 상관없이 밸브를 급속치 차단하여 역류를 방지하도록 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정이 가능하여 빈번한 펌프의 기동과 중지로 인한 충격을 최소화하면서 배관의 압력을 이용하여 작동하는 메카니즘으로 하여 신뢰성있는 제어가 가능하도록 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템을 제공하고자 하는데도 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템의 메인 밸브의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 부스터 펌프 기동시 용수 흐름을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 부스터 펌프 정지시 용수 흐름을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 전원 오작동시 용수 흐름을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100....메인 밸브 110....유입구

110a, 120a..보조유입구, 보조유출구

120....유출구 131....시트부

132....개구부 140....다이아프램 조립체

141....가이드부싱 142....중간 플레이트

142a, 143a..하부연통공, 상부연통공

143....커버 플레이트 144....다이아프램

146....플런저 147....디스크 시트

149....조절축 148....탄성 스프링

200....셔틀 밸브 210....제1 공급포트

220....제2 공급포트 230....출력포트

250....연결부재 300, 400....제1 및 제2 솔레노이드 밸브

310, 410..유입포트 320, 420..배출포트

330, 430..드레인포트 500, 600..제1 및 제2 유량제어밸브

700....리미트 스위치 800....콘트롤러

P....부스터 펌프 S1, S2..상부 챔버, 하부 챔버

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템은, 부스터 펌프의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하고, 다이아프램에 의해 상부 챔버와 하부 챔버로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 메인 밸브; 상기 유입구에 형성된 보조유입구와 제1 보조유로에 의해 연결된 제1 공급포트와, 상기 유출구에 형성된 보조유출구와 제2 보조유로에 의해 연결된 제2 공급포트를 구비하고, 상기 제1 및 제2 공급포트 가운데서 고압측 포트에 출력포트가 접속되도록 하는 셔틀밸브; 상기 셔틀밸브의 출력포트와 연결된 제3 보조유로는 연결부재에 의해 제4 보조유로 및 제5 보조유로로 분리되어 상기 메인 밸브의 상부 챔버 및 하부 챔버와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로 및 제5 보조유로에는 콘트롤러에 의해 선택적으로 개폐동작하여 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브;를 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 상기 메인 밸브는, 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체를 포함하고, 상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 하부연통공이 구비된 중간 플레이트와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상부연통공이 구비된 커버 플레이트와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부 챔버와 하부 챔버로 분리하는 다이아프램과, 상기 다이아프램에 장착된 다이아프램 플레이트와, 상기 다이아프램 플레이트에 지지되어 상기 다이아프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트로 이루어진 다이아프램 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 솔레노이드 밸브는, 제4 보조유로에 연결되는 유입포트와, 유입된 유체를 제6 보조유로를 통해 상기 메인 밸브의 상부연통공에 연결되는 배출포트와, 상기 상부 챔버내의 유체를 드레인하는 드레인포트로 구성되며, 상기 제2 솔레노이드 밸브는, 제5 보조유로에 연결되는 유입포트와, 유입된 유체를 제7 보조유로를 통해 상기 메인 밸브의 하부연통공에 연결되는 배출포트와, 상기 하부 챔버내의 유체를 드레인하는 드레인포트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 메인 밸브 상부측에는, 다이아프램에 연동하여 승강운동을 하는 조절축과, 상기 조절축의 승강운동을 감지하는 리미트 스위치가 구비되며, 상기 중간플레이트와 디스크 시트 사이에 유입구와 유출구 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링이 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제6 보조유로상 및 제7 보조유로상에는, 상기 메인 밸브의 상부 챔버 및 하부 챔버로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브가 각각 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 크게 부스터 펌프(P)의 출구측에 직렬로 연결되며 유입구(110)와 유출구(120)가 구비된 메인 밸브(100)와, 상기 메인 밸브(100)의 유입구(110)와 유출구(120)에 형성된 보조유입구(110a)와 보조유출구(120a) 사이를 연결하는 보조유로상에 구비된 셔틀밸브(200)와, 상기 셔틀밸브(200)로부터 유출되는 유체를 메인 밸브(100)로 선택적으로 공급하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)로 구성된다.

또한, 상기 메인 밸브(100)와 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400) 사이에는 상기 메인 밸브(100)의 유입구(110)와 유출구(120)를 연결하는 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정하기 위한 제1 및 제2 유량제어밸브(500, 600)가 구비된다.

그리고, 부스터 펌프(P)의 기동 및 정지, 그리고 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)의 개폐동작을 제어하는 콘트롤러(800)가 별도로 구비된다.

여기서, 상기 메인 밸브(100)는, 다이아프램(144)에 의해 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 선택적으로 조절된다.

한편, 상기 유입구(110)에는 보조유입구(110a)가 형성되어 제1 보조유로(P1)에 의해 상기 셔틀밸브(200)의 제1 공급포트(210)와 연결되고, 그리고 상기 유출구(120)에는 보조유출구(120a)가 형성되어 제2 보조유로(P2)에 의해 상기 셔틀밸브(200)의 제2 공급포트(220)와 연결되며, 상기 제1 및 제2 공급포트 가운데서 고압측 포트에 접속되어 유체를 안내하는 출력포트(230)에 제3 보조유로(P3)가 연결된다.

이와 같은 구조로 된 상기 셔틀밸브(200)는 제1 및 제2 공급포트에서 한쪽이 고압이고 다른 한쪽이 저압일 때 내부에 위치한 스풀(240)에 의해 고압쪽이 출구와 접속되고 저압쪽은 폐쇄되도록 된 고압우선형 제어밸브이다.

상기 셔틀밸브(200)의 출력포트(230)와 연결된 제3 보조유로(P3)는 연결부재(250)에 의해 제4 보조유로(P4) 및 제5 보조유로(P5)로 분리되어 상기 메인 밸브(100)의 상부 챔버(S1) 및 하부 챔버(S2)와 각각 연통되어진다.

한편, 상기 제4 보조유로(P4) 및 제5 보조유로(P5)에는 상기 콘트롤러(800)에 의해 선택적으로 개폐동작이 이루어지는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)가 각각 구비되게 되는데, 여기서 상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)는 별도로 구비되는 상기 콘트롤러(800)에 의해 개폐동작이 이루어지는 통상적인 3 방향(3-way) 밸브로, 상기 콘트롤러(800)에 의해 유체의 흐름방향이 적절히 가변된다.

먼저, 상기 제1 솔레노이드 밸브(300)는, 제4 보조유로(P4)에 연결되는 유입포트(310)와, 유입된 유체를 제6 보조유로(P6)를 통해 상기 메인 밸브(100)의 상부 챔버(S1)와 연통되는 배출포트(320)와, 상기 상부 챔버(S1)내의 유체를 드레인하는 드레인포트(330)으로 구성된다.

그리고, 상기 제2 솔레노이드 밸브(400)는, 제5 보조유로(P5)에 연결되는 유입포트(410)와, 유입된 유체를 제7 보조유로(P7)를 통해 상기 메인 밸브(100)의 하부 챔버(S2)와 연통되는 배출포트(420)와, 상기 하부 챔버(S2)내의 유체를 드레인하는 드레인포트(430)으로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 콘트롤러(800)는 부스터 펌프의 기동 및 정지, 그리고 비상시 정지를 위한 펌프 제어의 기능을 수행하고, 이와 연동하여 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400)를 선택적으로 개폐동작 명령을 수행하는 중앙처리장치(CPU) 등이 구비되어 상기 중앙처리장치의 명령에 따라 상기 솔레노이드 밸브(300, 400)의 유로를 전환하는 밸브 조작부 등이 포함되어 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템의 메인 밸브의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 상기 메인 밸브(100)는, 크게 상기 주배관과 연결되는 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130)와, 상기 밸브 몸체(100) 상부측에 위치하며 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이에 있는 시트부(131)의 유로를 넓히거나 좁히도록 하여 유로를 선택적으로 조절하는 다이아프램조립체(140)로 이루어진다.

여기서, 상기 다이아프램조립체(140)는, 가이드공(141a)이 형성된 가이드부싱(141)을 구비하며 상기 밸브 몸체(130)의 개구부(132)에 결합되는 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트(142) 상부에 결합되어 그 사이에 내부 챔버을 형성하는 커버 플레이트(143)를 포함한다.

상기 커버 플레이트(143)의 일측에는 상부연통공(143a)이, 그리고 중간 플레이트(142)의 일측에는 하부연통공(142a)이 각각 뚫려져 제6 보조유로(P6)와 제7 보조유로(P7)와 각각 연결된다.

상기 중간 플레이트(142)와 커버 플레이트(143) 사이에는 내열성과 강도가 우수한 유연성 있는 재질의 다이아프램(144)이 개재되어 상기 내부 챔버를 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)로 분리한다.

따라서, 상기 상부연통공(143a)을 통하여 셔틀밸브(200)로부터 고압의 유체가 상기 상부 챔버(S1)로 가압되거나, 혹은 상기 하부연통공(142a)을 통하여 셔틀밸브(200)로부터 고압의 유체가 상기 하부 챔버(S2)로 가압되게 되어, 상기 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)에 가해지는 압력 변화, 즉 상기 상부 챔버(S1) 및 하부 챔버(S2)에 작용하는 압력의 차이에 따라 도면에 점선으로 도시된 바와 같이 상기 다이아프램(144)은 상하로 승강운동을 하게 된다.

상기 다이아프램(144)의 상하 양측에는 한 쌍의 다이아프램 플레이트(145a, 145b)가 결합되며, 상기 다이아프램 플레이트(145a, 145b)에는 플런저(146)가 결합되어 다이아프램(144)의 상하 운동에 따라 함께 승강운동을 한다.

상기 플런저(146)는 중간 플레이트(142)에 마련된 가이드부싱(141)의 가이드공(141a)을 관통하여 결합되어 그 승강운동이 가이드된다.

상기 플런저(146)의 단부에는 시트부(131)를 개방 또는 폐쇄하기 위한 디스크 시트(147)가 결합되며, 상기 플런저(146)의 승강운동에 따라 상기 시트부(131)와 접촉함으로써 선택적으로 유로가 조절되게 된다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템의 동작을 보다 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

여기서, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 부스터 펌프 기동시 용수 흐름을 나타낸 도면이며, 도 4는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 부스터 펌프 정지시 용수 흐름을 나타낸 도면이며, 그리고도 5는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 전원 오작동시 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 부스터 펌프(P, 도 1 참조)가 정지된 상태에서 수조의 수위가 저수위가 되어 수조로 용수를 공급하기 위하여 부스터 펌프(P) 기동하고자 콘트롤러(800, 도 1 참조)의 온 스위치를 누르면 부스터 펌프(P)가 동작되고, 또한 제1 솔레노이드 밸브(300)가 작동하여 메인 밸브(100)의 상부 챔버(S1)로 연결되는 유로가 폐쇄됨과 동시에 제2 솔레노이드 밸브(400)가 작동하여 메인 밸브(100)의 하부 챔버(S2)로 연결되는 유로가 개방된다.

이때 부스터 펌프(P)의 동작으로 유입구(110)로 유체가 유입되어 압력이 점차 증가하게 되면, 유입된 유체는 보조유입공(110a)와 제1 보조유로(P1)을 통하여 셔틀밸브(200)로 전달되어 내부 스풀을 저압측으로 이동시키게 되면서 제2 보조유로(P2)는 차단되고 상기 제1 보조유로(P1)는 셔틀밸브(200)의 출구포트에 연결된 제3 보조유로(P3)와 연결된다.

따라서, 상기 유체는 유로가 폐쇄된 제1 솔레노이드 밸브(300)측 대신에 유로가 개방된 제2 솔레노이드 밸브(400)측으로 연결되어 제7 보조유로(P7)를 통하여 메인밸브(100)의 하부 챔버(S2)를 가압한다.

그 결과 다이아프램(144)은 점차 상승을 하면서 상부 챔버(S1)에 채워진 유체를 제6 보조유로(P6)를 통하여 제1 솔레노이드 밸브(300)에 의해 드레인포트로 드레인되어 대기로 배출된다.

이와 동시에 플런저(146) 및 디스크 시트(147)도 상기 다이아프램(144)와 함께 상승되면서 점차 시트부(131)와 디스크 시트(147) 사이의 유로는 점차 개방되게 되고, 따라서 메인밸브(100)를 통하여 유입구(110)에서 유출구(120)로 유체가 흐르게 된다.

한편, 본 발명에서는 부스터 펌프(P)의 기동과 함께 급격한 유량변동으로 인한 서지발생을 방지하고자 하부 챔버(S2)로 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(400)와 메인밸브(100)를 연결하는 제7 보조유로(P7)상에는 제2 유량제어밸브(600)를 구비하도록 하여 메인밸브(100)의 하부 챔버(S2)로 공급되는 유체의 유량을 적절히 조절되도록 하고, 상부 챔버(S1)로 연결되는 제6 보조유로(P6)상에도 제1 유량제어밸브(500)를 구비하도록 하여 상부 챔버(S1)에서의 토출유량을 조절하여 밸브의 개방시간을 사용자가 임의로 조절이 가능하게 하고 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 부스터 펌프 정지시 과정을 살펴보면 도 4와 같으며, 특히 도 4(a)는 리미트 스위치가 작동되기 전의 용수 흐름을 나타낸 도면이며, 도 4(b)는 리미트 스위치가 작동된 후의 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 부스터 펌프(P)가 작동되는 상태에서 고수위가 되어 콘트롤러(800, 도 1 참조)의 오프 스위치를 누르게 되면, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 제1 솔레노이드 밸브(300)가 작동하여 상부 챔버(S1)로 연결되는 유로가 개방되면서 동시에 제2솔레노이드 밸브(400)가 작동하여 하부 챔버(S2)로 연결되는 유로가 폐쇄된다.

이때 부스터 펌프(P)는 아직 동작이 정지되지 않은 상태이므로 제1 보조유로(P1)는 상기 셔틀밸브(200)의 출구포트에 연결된 제3 보조유로(P3)로 연결되어 있으며, 상기 제2 솔레노이드 밸브(400)에 의해 유로가 폐쇄되었기 때문에 공급되는 유체는 유로가 개방된 제1 솔레노이드 밸브(300)를 통하여 제6 보조유로(P6)를 거쳐 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)를 가압한다.

그 결과 다이아프램(144)은 점차 하강을 하면서 하부 챔버(S1)에 채워진 유체는 제7 보조유로(P7)를 통하여 제2 솔레노이드 밸브(400)에 의해 드레인포트(430)로 드레인되어 대기로 배출된다.

이와 동시에 플런저(146) 및 디스크 시트(147)도 상기 다이아프램(144)과 함께 하강되면서 점차 시트부(131)와 디스크 시트(147) 사이의 유로는 점차 좁혀지게 되는데, 이때 상기 메인 밸브(100) 상부측에는, 다이아프램(144)에 연동하여 승강운동을 하는 조절축(149)과, 상기 조절축(149)의 승강운동을 감지하는 리미트 스위치(700)가 구비되어 있어 상기 조절축(149)이 소정 위치까지 하강하게 되면 상기 리미트 스위치(700)가 이를 감지하여 즉시 콘트롤러(800)를 통하여 부스터 펌프(P)의 동작을 정지시키게 된다.

따라서, 부스터 펌프(P)가 동작이 멈추게 되면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제1 보조유로(P1)로 유체가 공급되지 못하게 되어 셔틀밸브(200)는 유출구(120)의 보조유출구(120a)에 연결된 제2 보조유로(P2)의 압력이 상대적으로 고압이 되므로, 상기 셔틀밸브(200)에 의해 상기 제2 보조유로(P2)가 제3 보조유로(P3)와 연결되어유로가 개방된 제1 솔레노이드 밸브(300)을 통하여 제6 보조유로(P6)를 거쳐 상부 챔버(S1)를 가압하게 된다.

그 결과 고수위 상태인 유출관(120)측의 압력에 의해 디스크 시트(147)는 시트부(131)를 밀폐시킨 상태로 안정적으로 유지되므로, 메인밸브(100)를 통하여 유입구(110)에서 유출구(120)로 유체는 전혀 흐르지 못하게 된다.

한편, 본 발명에서는 부스터 펌프(P)의 정지와 함께 급격한 유량변동으로 인한 서징발생을 방지하고자 상부 챔버(S1)로 연결되는 제1 솔레노이드 밸브(300)와 메인밸브(100)를 연결하는 제6 보조유로(P6)상에는 제1 유량제어밸브(500)를 구비하도록 하여 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)로 공급되는 유체의 유량을 적절히 조절되도록 하고, 중간 플레이트(142)와 디스크 시트(147) 사이에 탄성 스프링(148)를 개재하여 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를 개폐하는 압력을 조절하면서 차단시간의 단축을 수행하도록 하고 있다.

또한, 하부 챔버(S2)로 연결되는 제7 보조유로(P7) 상에도 제2 유량제어밸브(600)를 구비하도록 하여 하부 챔버(S2)에서의 토출유량을 조절하여 밸브의 급격한 차단을 방지하여 서징현상이 발생하는 것을 방지하고 있다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이 정상적으로 용수를 공급하고 있는 상태에서 갑작스런 정전과 같이 전원이 오작동 할 경우를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에서 전원 오작동시 용수 흐름을 나타낸 도면이다.

먼저, 전원 공급이 차단되면, 즉시 부스터 펌프(P)의 동작은 멈추게 되어 그결과 제1 보조유로(P1)를 통한 유체 공급이 중단되면서 셔틀밸브(200)에 의해 상대적으로 고압인 유출구(120)측의 유체가 제2 보조유로(P2)를 통하여 제3 보조유로(P3)와 연결된다.

이때 콘트롤러(800)에 의해 제1 솔레노이드 밸브(300)의 유로가 개방됨과 동시에 제2 솔레노이드 밸브(400)의 유로가 폐쇄되도록 제어되기 때문에 상기 제3 보조유로(P3)를 통하여 유출구(120)측 유체는 제6 보조유로(P6)를 거쳐 상부 챔버(S1)로 유입되어 가압되면서 다이아프램(144)은 하강을 시작하게 되고, 그리고 하부 챔버(S2)의 유체는 제7 보조유로(P7)를 통하여 제2 솔레노이드 밸브(400)의 드레인포트로 드레인되어 대기로 배출된다.

이렇게 하여 유출구(120)측의 유체가 제2 보조유로(P2), 제3 보조유로(P3), 제1 솔레노이드 밸브(300) 및 제6 보조유로(P6)를 거쳐 최종 메인 밸브(100)의 상부 챔버(S1)를 가압하게 되고, 중간 플레이트(142)와 디스크 시트(147) 사이에 개재된 탄성 스프링(148)의 작용으로 다이아프램(144)은 보다 더 빠른 속도로 하강하게 되며, 그 결과 디스크 시트(147)에 의해 시트부(131)가 폐쇄되기 때문에 유출구(120)측에서 유입구(110)측으로 용수가 역류되지 않게 되는 것이다.

이때 제7 보조유로(P7)와 제2 솔레노이드 밸브(400)를 통하여 하부 챔버(S2)에서 대기로 배출되는 토출유량을 제2 유량제어밸브(600)가 조절함으로써 급격한 차단을 방지하여 서지현상의 발생을 억제하게 된다.

이상과 같이 하여 본 발명은 배관내 압력을 이용하여 작동하며 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 메인 밸브의 유입구와 유출구 사이의 유로가선택적으로 조절되도록 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템을 제공하고자 하는데 기본적인 기술적 사상이 있음을 알 수 있다.

그리고, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

이상과 같은 부스터 펌프용 제어밸브 시스템에 따르면, 부스터 펌프의 배출 측에 설치되어 펌프의 기동과 중지시 발행하는 파이프 라인에서의 서지현상을 방지할 수 있다.

또한, 전원에 오작동이 발생할 경우 제어모드와 상관없이 밸브를 급속히 차단하여 역류를 방지할 수 있다.

그리고 유로의 개방 및 차단 속도를 개별적으로 조정이 가능하며, 배관의 압력을 이용하여 작동하는 메카니즘이므로 신뢰성있는 제어가 가능하여 제품의 신뢰성을 확보할 수가 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

부스터 펌프(P)의 출구측에 직렬로 연결되는 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하고, 다이아프램(144)에 의해 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)로 상호 분리되며, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 메인 밸브(100);

상기 유입구에 형성된 보조유입구(110a)와 제1 보조유로(P1)에 의해 연결된 제1 공급포트(210) 및 상기 유출구에 형성된 보조유출구(120a)와 제2 보조유로(P2)에 의해 연결된 제2 공급포트(220)를 구비하고, 상기 제1 및 제2 공급포트 가운데서 고압측 포트에 출력포트(230)가 접속되도록 하는 셔틀밸브(200);

상기 셔틀밸브의 출력포트와 연결된 제3 보조유로(P3)는 연결부재(250)에 의해 제4 보조유로(P4) 및 제5 보조유로(P5)로 분리되어 상기 메인 밸브의 상부 챔버(S1) 및 하부 챔버(S2)와 각각 연통되어지되, 상기 제4 보조유로 및 제5 보조유로에는 콘트롤러(800)에 의해 선택적으로 개폐동작하여 유로를 전환하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(300, 400);가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 메인 밸브(100)는, 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130)를 포함하고,

상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 하부연통공(142a)이 구비된 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상부연통공(143a)이 구비된 커버 플레이트(143)와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부 챔버와 하부 챔버로 분리하는 다이아프램(144)과, 상기 다이아프램에 장착된 다이아프램 플레이트(145a, 145b)와, 상기 다이아프램 플레이트에 지지되어 상기 다이아프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(146) 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(147)로 이루어진 다이아프램 조립체(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 솔레노이드 밸브(300)는, 제4 보조유로(P4)에 연결되는 유입포트(310)와, 유입된 유체를 제6 보조유로(P6)를 통해 상기 메인 밸브(100)의 상부연통공(143a)에 연결되는 배출포트(320)와, 상기 상부 챔버내의 유체를 드레인하는 드레인포트(330)로 구성되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2 솔레노이드 밸브(400)는, 제5 보조유로(P5)에 연결되는 유입포트(410)와, 유입된 유체를 제7 보조유로(P7)를 통해 상기 메인 밸브(100)의 하부연통공(142a)에 연결되는 배출포트(420)와, 상기 하부 챔버내의 유체를 드레인하는 드레인포트(430)로 구성되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 메인 밸브 상부측에는, 다이아프램에 연동하여 승강운동을 하는 조절축(149)과, 상기 조절축(149)의 승강운동을 감지하는 리미트 스위치(700)가 구비되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 중간플레이트와 디스크 시트 사이에 유입구와 유출구 사이의 유로를 개폐하며 압력을 조절하는 탄성 스프링(148)이 구비되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 제6 보조유로(P6)상에는, 상기 메인 밸브의 상부 챔버로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제1 유량제어밸브(500)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 제7 보조유로(P7)상에는, 상기 메인 밸브의 하부 챔버로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 제2 유량제어밸브(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 부스터 펌프용 제어밸브 시스템.