KR20110018041A - 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크 - Google Patents

수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 팽창탱크에 관한 것으로서, 특히 압력감지센서에서 팽창탱크의 압력을 감지한 후 전동밸브를 온오프 제어하여 팽창탱크의 압력을 조절하고, 복수의 소용량 펌프 및 전동밸브를 직병렬이 전환 가능하도록 연결하여 압력 및 유량에 따라 온오프 제어하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 관한 것이다.
종래의 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 감압시스템이 열린 상태에서 고장이 발생한 경우 도피된 유체의 압력이 상승하여 팽창탱크의 폭발위험성이 높으며, 압력변환수단의 구성이 복잡하고 감압유닛에서 정확한 압력 설정이 어려우며, 안정성을 향상시키기 위해서는 대용량의 감압밸브가 필요한 문제점이 있었으므로, 이를 개선하기 위해 본 발명은 질소발생장치로부터 공급된 질소의 가압력에 의해 팽창된 유체를 유입 또는 배출함으로써 배관의 압력을 조절하는 팽창탱크에 있어서, 2개의 라인(line)으로 배관과 연결되어 제1라인은 중간에 차단밸브(50)가 구비되고, 제2라인은 중간에 복합밸브수단(100)이 구비되되, 상기 복합밸브수단(100)은 압력감지센서(40)에서 검출된 압력에 따라 온·오프 전환되는 복수의 펌프(110)가 병렬로 연결되고, 전동밸브(120)(130)의 개폐에 의해 배관(9)의 유체를 팽창탱크(10)로 유입하거나 팽창탱크(10)의 유체를 배관(9)으로 유출하며, 상기 전동밸브는 복수의 펌프(110)의 동작과 연동하여 개폐되는 복수의 종단밸브(120)와, 개폐에 따라 각각의 펌프(110)를 직렬 또는 병렬로 전환시키는 복수의 직병렬전환밸브(130) 및 분 기밸브(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 제안한다.
따라서, 본 발명에 의한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 복수의 펌프(110) 및 전동밸브(120)(130)를 직병렬이 전환 가능하도록 연결하고, 압력감지센서(40)에서 감지된 팽창탱크(10)의 압력에 따라 전동밸브를 온오프 제어하도록 구성되어 있으므로, 필요 압력이 높을 경우 직렬로 전환하고, 많은 유량이 필요한 경우 병렬로 전환할 수 있는 간단한 구조에 의해 팽창탱크(10)의 압력을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 팽창탱크(10)에 간단한 구조의 벤투리부(300)를 형성하여 팽창탱크의 압력을 제어할 수 있으므로, 유지보수가 간단하고 시스템의 관리가 용이한 효과가 있다.
펌프, 팽창탱크, 수충격방지, 질소가압, 벤투리

Description

수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크{Nitrogen pressure type airtight expansion tank for water hammer preventive}
본 발명은 팽창탱크에 관한 것으로서, 특히 압력감지센서에서 팽창탱크의 압력을 감지한 후 전동밸브를 온오프 제어하여 팽창탱크의 압력을 조절하고, 복수의 소용량 펌프 및 전동밸브를 직병렬이 전환 가능하도록 연결하여 압력 및 유량에 따라 온오프 제어함으로써 수충격을 방지하여 안정적으로 유량를 제어하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 관한 것이다.
일반적으로 팽창탱크란, 배관의 압력을 조절하기 위해 사용하는 안전장치로서, 배관의 압력이 낮을 경우 팽창탱크 내부의 유체를 배관으로 이송하고, 배관의 압력이 높을 경우에는 배관의 유체를 팽창탱크의 내부로 이송하도록 구성된다.
종래의 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 도 1 에 도시된 바와 같이, 순환배관계(4)로부터 분기되어 팽창탱크(10)에 연결되는 분기관(4a)(4b)에 각각 압력변환수단(20)과 유향제어수단(30)이 구비되며, 상기 압력변환수단(20)은 상기 배관수 압력(PA)을 일정범위를 초과하지 않도록 감압변환하여 팽창탱크로 유출하고 탱크 내 부의 압력(PB)을 안전 허용 압력 수준으로 낮추어 주고, 상기 유향제어수단(30)은 팽창탱크(10)로부터 환수되는 열매체의 흐름 방향을 제어하게 된다.
즉, 상기 압력변환수단(20)은 밸브 1차측 압력(배관수 압력(PA))을 설정압력 이하로 유지시키는 1차압력유지밸브와, 감압밸브와 전동밸브가 직렬로 연결되며 전후단에 수동차단밸브가 구비된 감압유닛과, 시운전 또는 비상시 등에 수동으로 개폐하는 수동밸브가 병렬로 연결된다.
상기와 같은 압력변환수단(20)에 의하여, 배관수 압력(PA)은 미리 설정된 안전 허용 압력치로 감압변환되어 팽창탱크(10) 내부로 유입되기 때문에, 즉, 배관수의 압력이 높아질 때에만 팽창탱크로 유출되므로 배관수 압력(PA)과 팽창탱크(10)는 각기 다른 압력으로 운전가능하게 되며 낮은 압력으로 운전될 수 있어서 폭발 및 파손 등의 위험을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 유향제어수단(30)은, 팽창탱크(10)로부터 배출되는 열매체를 순환배관계(4)로 재차 환수시키는데 필요한 가압압력을 제공하기 위해 환수펌프가 구비되며, 열매체가 일 방향으로만, 즉, 팽창탱크(10)로부터 환수관(4b)으로만 흐르게 하기 위해 체크밸브를 포함한다.
그러나, 종래의 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 감압시스템이 열린 상태에서 고장이 발생한 경우 도피된 유체의 압력이 상승하여 팽창탱크의 폭발위험성이 높 고, 압력변환수단의 구성이 복잡하고 감압유닛에서 정확한 압력 설정이 어려우며, 수충격방지를 위한 별도의 안전수단이 구비되어 있지 않으므로 안정성을 향상시키기 위해서는 대용량의 감압밸브가 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압력감지센서에서 팽창탱크의 압력을 감지한 후 전동밸브를 온오프 제어하여 팽창탱크의 압력을 조절하고, 복수의 소용량 펌프 및 전동밸브를 직병렬이 전환 가능하도록 연결하여 압력 및 유량에 따라 온오프 제어함으로써 안정적으로 유량을 제어하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 압력감지센서에서 팽창탱크의 압력을 감지한 후 전동밸브를 온오프 제어하여 팽창탱크의 압력을 조절하고, 팽창탱크에 간단한 구조의 벤투리부를 형성하여 팽창탱크의 압력을 제어할 수 있는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 질소발생장치로부터 공급된 질소의 가압력에 의해 팽창된 유체를 유입 또는 배출함으로써 배관의 압력을 조절하는 팽창탱크에 있어서, 2개의 라인(line)으로 배관과 연결되어 제1라인은 중간에 차단밸브가 구비되고, 제2라인은 중간에 복합밸브수단이 구비되되, 상기 복합밸브수단은 압력감지센서에서 검출된 압력에 따라 온·오프 전환되는 복수의 펌프가 병렬로 연결되고, 전동밸브의 개폐에 의해 배관의 유체를 팽창탱크로 유입하거나 팽창탱크의 유체를 배관으로 유출하되, 상기 전동밸브는 복수의 펌프의 동작과 연동하여 개폐 되는 복수의 종단밸브와, 개폐에 따라 각각의 펌프를 직렬 또는 병렬로 전환시키는 복수의 직병렬전환밸브 및 분기밸브를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 복수의 펌프(110) 및 전동밸브(120)(130)를 직병렬이 전환 가능하도록 연결하고, 압력감지센서(40)에서 감지된 팽창탱크(10)의 압력에 따라 전동밸브를 온오프 제어하도록 구성되어 있으므로, 필요 압력이 높을 경우 직렬로 전환하고, 많은 유량이 필요한 경우 병렬로 전환할 수 있는 간단한 구조에 의해 팽창탱크(10)의 압력을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 팽창탱크(10)에 간단한 구조의 벤투리부(300)를 형성하여 팽창탱크의 압력을 제어할 수 있으므로, 유지보수가 간단하고 시스템의 관리가 용이한 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시례로서, 복수의 펌프 연결방식을 직렬 또는 병렬로 전환이 가능한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크의 개략적인 구성도이고, 도 3a는 도 2의 팽창탱크가 직렬방식으로 동작하는 것을 개략적으로 나타내는 동작상태도이고, 도 3b는 도 2의 팽창탱크가 병렬방식으로 동작하는 것을 개략적으로 나타내는 동작상태도이고, 도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시례로서, 팽창탱크에 수충격 방지를 위한 별도의 보조탱크가 부가된 것을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시례로서, 벤투리부가 구비된 수충격 방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크의 개략적인 구성도이다.
본 발명에 의한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 일 실시례로서, 도 2에 도시된 바와 같이 단독으로 사용되어 2개의 라인(line)으로 배관과 연결되는데, 제1라인은 중간에 차단밸브(50)가 구비되고, 제2라인은 중간에 복합밸브수단(100)이 구비된다.
상기 팽창탱크(10)는 일측에 연결된 질소발생장치(200)로부터 질소가 공급되며, 상기 질소의 가압력에 의해 내부로 배관(9)의 유체를 유입하거나 배관(9)으로 유체를 배출하게 되며, 상기 차단밸브(50)는 배관(9)의 상황에 따라 수동 또는 자동에 의해 유체 흐름을 차단하게 된다. 이때, 상기 차단밸브(50)는 종래의 팽창탱크(10)에서 일반적으로 사용되는 구성이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 상기 복합밸브수단(100)은 압력감지센서(40)에서 검출된 압력에 따라 온·오프 전환되는 복수의 펌프(110)가 병렬로 연결되고, 전동밸브(120)(130)의 개폐에 의해 배관(9)의 유체를 팽창탱크(10)로 유입하거나 팽창탱크(10)의 유체를 배관(9)으로 유출하되, 상기 전동밸브는 복수의 펌프(110)의 동작과 연동하여 개폐되는 복수의 종단밸브(120)와, 개폐에 따라 각각의 펌프(110)를 직렬 또는 병렬로 전환시키는 복수의 직병렬전환밸브(130) 및 분기밸브(140)를 포함하여 구성된다.
상기 팽창탱크(10)는 비격막식 밀폐형 중공 탱크로 구성되는 압력용기이며, 상기 질소공급장치(200)는 종래의 질소가압형 팽창탱크에서 일반적으로 사용되는 공지기술이므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크는 팽창탱크의 상황에 따라 복합밸브수단(100)이 도 3a 및 도 3b에 도시된 방식에 따라 구분되어 동작한다.
먼저, 필요압력이 높을 경우에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 시스템이 직렬방식으로 전환된다.
즉, " 제1펌프(111) 온, 제1직병렬전환밸브 오프, 제1분기밸브(141) 온, 제1종단밸브 오프" 되고, " 제2펌프(112) 온, 제2직병렬전환밸브 오프, 제2분기밸브(142) 온, 제2종단밸브 오프"되며, " 제3펌프(113) 온, 제3직병렬전환밸브 오프, 제3분기밸브(143) 온, 제3종단밸브 오프" 되고, 제4펌프(114)가 온으로 전환된다. (도면에서는 '온'으로 전환된 것만 표시하였다)
또한, 많은 유량의 이송이 필요한 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 시스템이 병렬방식으로 전환된다.
즉, " 제1펌프(111) 온, 제1직병렬전환밸브(131) 온, 제1분기밸브 오프, 제1종단밸브(121) 온" 되고, " 제2펌프(112) 온, 제2직병렬전환밸브(132) 온, 제2분기밸브 오프, 제2종단밸브(122) 온"되며, " 제3펌프(113) 온, 제3직병렬전환밸브(133) 온, 제3분기밸브 오프, 제3종단밸브(123) 온" 되고, 제4펌프(114)가 온으로 전환된다. (도면에서는 '온'으로 전환된 것만 표시하였다)
따라서, 본 발명은 팽창탱크의 압력에 따라 펌프(120) 및 전동밸브(120)(130)을 온오프 전환하여 직병렬을 자유롭게 변경할 수 있게 된다.
상기 펌프(110)를 이루는 제1펌프(111) 내지 제4펌프(114)는 팽창탱크(10)로부터 배관(9)으로 유체를 이송하는 단방향 방식의 펌프로 구성되되, 배관(9)의 압력이 높을 경우에는 펌프(110)의 작동이 중지된 상태에서도 종단밸브(120), 직병렬전환밸브(130) 및 분기밸브(140)가 개방되어, 배관(9)의 유체를 팽창탱크(10)로 이송하도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 다른 실시례로서, 수충격을 보다 효과적으로 방지하기 위해 별도의 보조탱크를 구비한 제1실시례 내지 제3실시례를 제안한다.
먼저, 제1실시례에서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 팽창탱크(10)와 보조탱크(60)를 복합밸브수단(100)에 의해 연결하고, 보조탱크(60)와 배관(9) 사이에 차단밸브(50)를 설치하게 된다.
제2실시례에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 복합밸브수단(100)을 보조탱크(60)와 배관(9)의 연결부위에 결합시킬 수도 있다.
또한, 제3실시례에서는 도 4c에 도시된 바와 같이, 팽창탱크(10)와 배관(9) 사이에 복합밸브수단(100)을 설치하고, 보조탱크(60)와 배관(9) 사이에 차단밸브(50)를 설치할 수도 있다.
한편, 본 발명은 기체의 흐름에 영향을 미치는 벤투리 효과를 이용하여 팽창탱크의 압력을 조절하는 간단한 방식을 새롭게 제안한다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 질소발생장치(200)로부터 공급된 질소의 가압력에 의해 팽창된 유체를 유입 또는 배출함으로써 배관의 압력을 조절하는 팽창탱크(10)에 있어서, 상기 팽창탱크(10)에는 단면적이 축소된 벤투리관 구조로 형성되며, 상기 축소된 부위의 일측과 연결된 질소발생기(200)로부터 질소를 흡입하여 팽창탱크(10)로 이송하는 벤투리부(300)(300a)(300b)가 설치된다.
따라서, 팽창탱크(10)내의 압력이 설정값 이상 또는 이하인 경우 질소공급장치(200)에서 질소를 공급하여 벤투리부(300)(300a)(300b)를 이동하는 질소 또는 유 체의 흐름을 가속 또는 감속함으로써, 팽창탱크(10)의 내부의 압력을 조절할 수 있게 된다.
상기 벤투리부(300)(300a)(300b)는 설치 위치에 따라 3가지 형태로 구분할 수 있다.
즉, 도 5의 팽창탱크(10)의 우측에 설치되는 벤투리부(300)는 유출구(310)가 질소층(11)에 유입구(320)는 유체층(12)에 위치되고, 또한, 팽창탱크(10)의 좌측 상부에서 설치되는 벤투리부(300a)는 유입구와 유출구가 모두 질소층(11)에 위치되며, 팽창탱크(10)의 좌측 하부에서 설치되는 벤투리부(300b)는 유입구와 유출구가 모두 유체층(12)에 위치되어, 벤투리부(300)에서 발생한 가압력에 의해 하측에서 상측으로 역방향으로 이송된다.
즉, 상기 벤투리부(300)는 운동하고 있는 유체 내에서의 압력과 유속(流速), 임의의 수평면에 대한 높이 사이의 관계를 나타내는 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)가 적용되며, 수평면에 놓인 단면적이 변하는 도관을 통해 유체가 흐를 때, 도관의 단면적이 줄어들수록 유속은 증가하므로 유체가 도관에 대해 작용하는 압력은 도관의 단면적이 최소인 부분에서 가장 작아지는 벤투리 효과를 응용한 것이다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시례에 한정되지 아니하며, 청구범 위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1은 종래의 질소가압형 밀폐식 팽창탱크를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2은 본 발명의 일 실시례로서, 복수의 펌프 연결방식을 직렬 또는 병렬로 전환이 가능한 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크의 개략적인 구성도,
도 3a는 도 2의 팽창탱크가 직렬방식으로 동작하는 것을 개략적으로 나타내는 동작상태도,
도 3b는 도 2의 팽창탱크가 병렬방식으로 동작하는 것을 개략적으로 나타내는 동작상태도,
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시례로서, 팽창탱크에 수충격 방지를 위한 별도의 보조탱크가 부가된 것을 개략적으로 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시례로서, 벤투리부가 구비된 수충격 방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크의 개략적인 구성도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 팽창탱크 11 : 질소층
12 : 유체층 20 : 압력변환수단
30 : 유향제어수단 40 : 압력감지센서
50 : 차단밸브 60 : 보조탱크
100 : 복합밸브수단
110 : 펌프 111~114 : 제1펌프~제4펌프
120 : 종단밸브 121~123 : 제1종단밸브~제3종단밸브
130 : 전환밸브 131~133 : 제1전환밸브~제3전환밸브
140 : 분기밸브 141~143 : 제1분기밸브~제3분기밸브
200 : 질소공급장치
300, 300a, 300b : 벤투리부 310 : 유출구
320 : 유입구

Claims (5)

  1. 질소발생장치로부터 공급된 질소의 가압력에 의해 팽창된 유체를 유입 또는 배출함으로써 배관의 압력을 조절하는 팽창탱크에 있어서,
    2개의 라인(line)으로 배관(9)과 연결되어 제1라인은 중간에 차단밸브(50)가 구비되고, 제2라인은 중간에 복합밸브수단(100)이 구비되되,
    상기 복합밸브수단(100)은 압력감지센서(40)에서 검출된 압력에 따라 온·오프 전환되는 복수의 펌프(110)가 병렬로 연결되고, 전동밸브(120)(130)의 개폐에 의해 배관(9)의 유체를 팽창탱크(10)로 유입하거나 팽창탱크(10)의 유체를 배관(9)으로 유출하며, 상기 전동밸브는 복수의 펌프(110)의 동작과 연동하여 개폐되는 복수의 종단밸브(120)와, 개폐에 따라 각각의 펌프(110)를 직렬 또는 병렬로 전환시키는 복수의 직병렬전환밸브(130) 및 분기밸브(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 팽창탱크(10)의 일측에는 수충격 방지를 위한 별도의 보조탱크(60)가 더 구비되되,
    상기 보조탱크(60)는 배관(9) 사이에는 차단밸브(50)에 의해 설치되고, 상기 팽창탱크(10)와 연결되는 복합밸브수단(100)은 보조탱크(60)에 연결되거나 또는 배 관(9)에 연결되는 것중 어느 하나의 방식에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프(110)를 이루는 제1펌프(111) 내지 제4펌프(114)는 팽창탱크(10)로부터 배관(9)으로 유체를 이송하는 단방향 방식의 펌프로 구성되되,
    배관(9)의 압력이 높을 경우에는 펌프(110)의 작동이 중지된 상태에서도 종단밸브(120), 직병렬전환밸브(130) 및 분기밸브(140)가 개방되어, 배관(9)의 유체를 팽창탱크(10)로 이송하는 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크.
  4. 질소발생기로부터 공급된 질소의 가압력에 의해 팽창된 유체를 유입 또는 배출함으로써 배관의 압력을 조절하는 팽창탱크에 있어서,
    상기 팽창탱크(10)에는 단면적이 축소된 벤투리관 구조로 형성되며, 상기 축소된 부위의 일측과 연결된 질소발생기(200)로부터 질소를 흡입하여 팽창탱크(10)로 이송하는 벤투리부(300)가 설치된 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 벤투리부(300)는 유출구(310)와 유입구(320)가 모두 질소층(11)에 위치되거나, 또는 유입구와 유출구가 모두 유체층(12)에 위치되거나, 또는 유입구는 질소층(11)에 유출구는 유체층(12)에 위치되는 것중 어느 하나의 방식에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 수충격방지 기능을 갖는 질소가압형 밀폐식 팽창탱크.
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