KR20160001748U - 피스톤 타입 수격 방지기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배관을 지나는 유체의 압력이 급격히 상승하여 발생되는 충격파를 피스톤 방식에 의해 흡수하여 완충하는 피스톤 타입 수격 방지기에 관한 것으로서, 특히 원통형 구조를 갖는 바디(10)와, 상기 바디 상부에 용접 접합으로 결합하고 중앙에 압력 충전을 위한 충전구(25)가 결합되는 상판(20)과, 상기 바디 하부에 상부 중앙으로 단차 형성된 결합 요홈(32)을 삽입하여 용접 접합으로 결합하는 후렌지(30) 및, 상기 바디 내부 공간부(12)에 삽입되어 상하 슬라이드 이동하면서 유체의 충격파를 후렌지의 출입공(31)을 통해 흡수하여 완충하는 피스톤(40)으로 구성되는 단순 조립 구조를 제공하므로 원가 절감 및 제조 작업성 향상은 물론 부품 재질과 종래 밀봉 구조 대신에 용접 접합 구조(두꺼운 재료 사용)에 의한 압력 내구성 향상으로 종래 소형 배관에 한정하여 적용하던 것을 소형 뿐만 아니라 대형 배관에도 적용 가능하도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

피스톤 타입 수격 방지기{PISTON TYPE WATER HAMMER ARRESTERS}

본 고안은 배관을 지나는 유체의 압력이 급격히 상승하여 발생되는 충격파를 피스톤 방식에 의해 흡수하여 완충하는 피스톤 타입 수격 방지기에 관한 것으로서, 특히 부품의 조립 구조 개선으로 원가 절감 및 제조 작업성 향상은 물론 압력 내구성 향상으로 종래 소형 배관에 한정하여 적용하던 것을 소형 뿐만 아니라 대형 배관에도 적용 가능한 피스톤 타입 수격 방지기에 관한 것이다.

일반적으로 수격현상(Water Hammer Cushion)은 비압축성 유체인 액체가 흐르는 배관에서 밸브 개폐 등으로 급격한 유체 흐름의 변동이 생길 경우 순간적으로 유체 압력이 급격히 상승하는 충격파가 발생되는 현상이다.

이와 같은 수격현상이 발생되면, 극심한 충격음과 진동이 발생되고, 심할 경우 배곤이 파손되며, 배관의 접속 부위가 이완되어 누수가 생기기도 하여 배관에 연결된 밸브, 펌프 등을 파손시키게 되는 것이다.

이러한 수격현상을 방지하기 위해 배관에 수격 방지기(Water Hammer Arrester)를 설치 사용하도록 하였다.

이와 같은 종래의 수격 방지기는 스프링식과 가스식(피스톤, 벨로우즈 등)으로 구분되는데, 상기 스프링식은 압력 챔버 없이 단순히 스프링 쿠션에 의해서 압력 상승을 흡수하는 방식이라 기능이 미비하여 주로 가스식이 많이 사용되고 있다.

상기 가스식 수격 방지구는 도 1 및 도 2와 같은 벨로우즈와, 도 3과 같은 피스톤에 의해 압력 상승을 흡수하는 방식이 있다.

도 1은 챔버(2) 내부에서 고무 재질의 벨로우즈(3)를 설치하여 이용하는 방식이다. 이는 벨로우즈(3)가 고무 재질이어서 금형 제작하는데 형상의 어려움으로 균일한 품질을 기대하기 어렵고, 고무의 부식이나 성형 불량 등으로 누수의 우려가 있다. 또한 챔버(2) 내부의 공간 확보를 위해 크게 제작되어야 하므로 제작 비용 상승과 설치에 어려움을 갖는 문제점이 있었다.

도 2는 챔버(2') 내부에서 금속판의 벨로우즈(4)를 설치하여 이용하는 방식이다. 이는 벨로우즈가 금속판(스텐레스)을 여러 개 용접하여 형상화 시킨 것으로 용접 부위가 반복 신축 작동에 의해 균열, 파손 우려가 높고, 제작 비용이 많이 소요됨은 물론 벨로우즈 작동 소음이 크게 발생되며, 크기와 형태의 제한이 있어 소방용 등과 같이 이용에 제한을 갖는 문제점이 있었다.

도 3은 바디(3) 내부에 피스톤(5)을 삽입 설치하여 이용하는 방식이다. 이는 바디(3)를 동 파이프 등과 같은 얇을 재질로 형성하고, 내부에 피스톤(5)을 장착한 후 바디(3) 외부(상부)를 밀봉하는 방식으로 제작하기 때문에 바디의 재질 특성상 높은 압력 등에 파손 우려가 높아 주로 소형 배관에 한정하여 이용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 제품의 효율성이나 기능성 면에서 우수한 피스톤 방식의 수격 방지기를 개발하고자 하되, 설계 및 제작상의 어려움으로 주로 소형 배관에만 적용되는 것을 대형 배관 등에 적용 가능한 기술을 개발하고자 연구 개발하였다.

공개실용신안 20-2014-0002484 등록특허 10-0509152 공개특허 특2002-0001047

본 고안은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 고안된 것으로서, 피스톤 방식의 수격 방지기에서 원통형 바디 상,하부에 충전구가 결합되는 상판과, 후렌지를 용접 접합으로 결합하고 내부에 피스톤을 결합하는 단순 조립 구조를 제공하므로 원가 절감 및 제조 작업성 향상은 물론 부품 재질과 종래 밀봉 구조 대신에 용접 접합 구조(두꺼운 재료 사용)에 의한 압력 내구성 향상으로 종래 소형 배관에 한정하여 적용하던 것을 소형 뿐만 아니라 대형 배관에도 적용 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상판을 반달 모양으로 형성하여 바디와의 용접 접합을 견고히 하도록 유도함은 물론 외부 충격에도 충전구를 커버하여 보호하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 피스톤 하단을 돌출시켜 후렌지의 출입공에 삽입하되, 소음 방지 패킹에 의해 기밀되게 삽입하여 소음 발생을 차단하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 고안은 원통형 구조를 갖는 바디와, 상기 바디 상부에 용접 접합으로 결합하고 중앙에 압력 충전을 위한 충전구가 결합되는 상판과, 상기 바디 하부에 상부 중앙으로 단차 형성된 결합 요홈을 삽입하여 용접 접합으로 결합하는 후렌지 및, 상기 바디 내부 공간부에 삽입되어 상하 슬라이드 이동하면서 유체의 충격파를 후렌지의 출입공을 통해 흡수하여 완충하는 피스톤으로 구성함에 그 특징이 있다.

본 고안 상기 상판은 반달 모양으로 형성하여 하부 바닥면이 바디 상단과 선 접촉 상태로 용접 접합하고, 상부 요홈부는 중앙에 결합되는 충전구의 상하 길이 보다 깊게 형성하여 충전구를 보호하는 커버 기능을 갖도록 구성함에 그 특징이 있다.

본 고안 상기 피스톤의 하부에는 후렌지의 출입공에 삽입되는 단차 돌기부를 돌출 형성하되, 상기 단차 돌기부 외주연에 출입공에 기밀 결합되어 소음을 차단하도록 소음방지 패킹을 더 결합하여 구성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 고안 피스톤 방식의 수격 방지기는 원통형 바디 상,하부에 충전구가 결합되는 상판과, 후렌지를 용접 접합으로 결합하고 내부에 피스톤을 결합하는 단순 조립 구조를 제공하므로 원가 절감 및 제조 작업성 향상은 물론 부품 재질과 종래 밀봉 구조 대신에 용접 접합 구조(두꺼운 재료 사용)에 의한 압력 내구성 향상으로 종래 소형 배관에 한정하여 적용하던 것을 소형 뿐만 아니라 대형 배관에도 적용 가능하게 되는 효과를 갖는 것이다.

그 밖에 상기 상판을 반달 모양으로 형성하여 바디와의 용접 접합을 견고히 하도록 유도함은 물론 외부 충격에도 충전구를 커버하여 보호하고, 상기 피스톤 하단을 돌출시켜 후렌지의 출입공에 삽입하되, 소음 방지 패킹에 의해 기밀되게 삽입하여 소음 발생을 차단하도록 하는 효과 등을 추가적으로 갖게 되는 것이다.

도 1 내지 도 3은 종래 수격 방지기를 보여주는 단면도로서,
도 1는 고무 재질 벨로우즈 타입의 수격 방지기,
도 2는 금속 재질 벨로우즈 타입의 수격 방지기,
도 3은 피스톤 타입의 수격 방지기를 보여주는 것이다.
도 4는 본 고안의 수격 방지기를 보여주는 단면도.
도 5는 도 4의 "A"부분 확대도.
도 6은 도 4의 분해 단면도.
도 7은 본 고안의 작동도.

이하, 상기한 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 고안의 피스톤 타입 수격방지기는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 원통형 구조를 갖는 바디(10)와, 상기 바디 상부에 결합되고 중앙에 압력 충전을 위한 충전구(25)가 결합되는 상판(20)과, 상기 바디 하부에 결합되는 후렌지(30) 및, 상기 바디 내부 공간부(12)에 삽입되어 상하 슬라이드 이동하면서 배관을 지나는 유체의 압력이 급격히 상승하여 발생되는 충격파를 후렌지의 출입공(31)을 통해 흡수하여 완충하는 피스톤(40)으로 구성되어 이루어진다.

상기 바디(10)는 스텐레스 또는 탄성 강관의 무용접(심레스) 파이프를 사용하고 내경을 연마(호닝) 처리하여 제작한다. 또한 부식 방지를 위해 크롬 도금, 세라믹 코팅을 한다.

그리고 상기 상판(20), 후렌지(30)는 바디(10)와 용접 가능한 철이나 스텐레스 재질로 형성하고, 상기 피스톤(40)은 금속(황동, 스텐레스, 알루미늄 등)이나 비금속(플라스틱, 고무 등)으로 형성할 수 있다.

상기 상판(20)은 반달 모양으로 형성하여 하부 바닥면(21)이 바디(10) 상단과 선 접촉 상태로 용접 접합하고, 상부 요홈부(22)는 중앙에 결합되는 충전구(25)의 상하 길이 보다 깊게 형성하여 이동중 충전구(25)를 보호하는 커버 기능을 갖도록 구성된다.

상기 후렌지(30)는 상부 중앙에 바디(10)의 직경 사이즈로 결합 요홈(32)을 단차 형성하여 상기 바디(10)의 하단을 삽입 결합 상태로 용접 접합하도록 구성된다.

상기 피스톤(40)은 외주연에 링형 패킹(45)을 적어도 하나 이상 결합하고, 하부에 후렌지(30)의 출입공(31)에 삽입되는 단차 돌기부(42)를 돌출 형성하되, 상기 단차 돌기부(42)의 외주연에 출입공(31)에 기밀 결합되어 소음을 차단하도록 소음방지 패킹(46)을 더 결합하여 구성된다.

이때, 상기 단차 돌기부(42)의 하단은 출입공(31)의 삽입을 원활히 안내하도록 직경이 점차 좁아지는 테이퍼(42a)를 형성하도록 구성된다.

미설명부호로서, 35는 후렌지에 형성된 조립 설치공, 100은 용접부위를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 고안의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저 본 고안의 조립 제조 과정을 설명하면, 스텐레스 또는 탄성 강관 재질의 무용접 원통형 바디(10) 상부에 반달 모양의 상판(20)을 안착시키고, 상기 상판(20) 하부 바닥면(21)과 바디(10) 상단의 선 접촉 부위를 따라 용접하여 서로 접합한다.

그리고 상기 상판(20) 중앙에는 압력 충전을 위한 충전구(25)를 결합하고, 바디(10) 내부에는 피스톤(40)을 삽입하여 결합한다.

또한, 상기 원통형 바디(10) 하부에는 후렌지(30)을 위치시키되, 상기 후렌지(30) 상부 중앙에 바디(10)의 직경 사이즈로 단차 형성된 결합 요홈(32)으로 바디(10) 하부를 삽입한 후 바디(10)와 후렌지(30)을 용접하여 서로 접합하여 조립 제조하게 되는 것이다.

즉, 도 3과 같은 종래 피스톤 방식과 달리 두꺼운 재질의 원통형 바디(10)를 변형시키지 않고 바디 상,하부에 상판(20) 및 후렌지(30)를 용접하여 제작하기 때문에 원가 절감, 제조 작업이 간편함은 물론 바디를 충분한 두께와 견고한 재질로 선택하여 용접 접합하는 구조로 제작하기 때문에 종래에 비해 압력 내구성이 월등히 향상되므로 소형 뿐만 아니라 종래 제작 곤란했던 대형 배관에도 적용 가능하게 되는 것이다.

특히, 상기 상판(20)을 반달 모양으로 형성하여 하부 바닥면(21)이 바디(10) 상단과 선 접촉 상태로 용접 접합하기 때문에 접합 작업은 물론 접합 견고성이 우수하고, 무엇보다 상판(20) 상부의 상부 요홈부(22)에 의해 상판 중앙에 결합되는 충전구(25)가 커버되어 이동중 외부 충격에도 충전구(25)의 직접적인 충격 전달을 차단하므로 충전구(25)를 보호할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 바디(10)의 내부 공간부(12)에 삽입되는 피스톤(40)은 외주연의 링형 패킹(45)에 의해 바디 내경과 밀착 이동하고, 상기 피스톤(40) 하부에 테이퍼(42a)를 갖는 단차 돌기부(42)를 돌출 형성하여 후렌지의 출입공(31)에 삽입되게 장착하되, 상기 단차 돌기부(42) 외주연에 후렌지의 출입공(31)에 기밀 결합되는 소음방지 패킹(46)을 별도 결합하여 피스톤 이동에 의한 소음 발생을 효과적으로 차단하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 수격 방지기는 도 7에 도시된 바와 같이 유체가 흐르는 배관(200)에 조립 설치하고, 충전구(25)로 바디(10) 내부에 가스압을 충전하여 사용하게 되는데, 배관을 지나는 유체 흐름의 변동이 생길 경우 순간적으로 유체 압력이 급격히 상승하는 충격파가 발생되는데, 이와 같은 충격파를 후렌지의 출입공(31)을 통해 전달 받아 피스톤(40)이 바디의 내부 공간부(12)를 따라 상승하면서 충격파를 흡수하여 완충시키게 되는 것이다.

더우기, 전술한 바와 같이 본 발명의 수격 방지기는 부품의 조립 구조 개선으로 원가 절감 및 제조 작업성 향상은 물론 압력 내구성 향상으로 종래 소형 배관에 한정하여 적용하던 것을 소형 뿐만 아니라 대형 배관에도 적용하여 더욱 광범위하고도 효과적으로 사용하게 되는 것이다.

10: 바디 20: 상판
21: 하부 바닥면 22: 상부 요홈부
25: 충전구 30: 후렌지
31: 출입공 32: 결합 요홈
40: 피스톤 45: 패킹
46: 소음방지 패킹

Claims (3)

1. 배관을 지나는 유체의 압력이 급격히 상승하여 발생되는 충격파를 피스톤 방식에 의해 흡수하여 완충하는 피스톤 타입 수격방지기에 있어서,
   원통형 구조를 갖는 바디(10)와,
   상기 바디 상부에 용접 접합으로 결합하고 중앙에 압력 충전을 위한 충전구(25)가 결합되는 상판(20)과,
   상기 바디 하부에 상부 중앙으로 단차 형성된 결합 요홈(32)을 삽입하여 용접 접합으로 결합하는 후렌지(30) 및, 상기 바디 내부 공간부(12)에 삽입되어 상하 슬라이드 이동하면서 유체의 충격파를 후렌지의 출입공(31)을 통해 흡수하여 완충하는 피스톤(40)으로 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 수격 방지기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상판(20)은 반달 모양으로 형성하여 하부 바닥면(21)이 바디(10) 상단과 선 접촉 상태로 용접 접합하고, 상부 요홈부(22)는 중앙에 결합되는 충전구(25)의 상하 길이 보다 깊게 형성하여 충전구(25)를 보호하는 커버 기능을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 수격 방지기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤(40)의 하부에는 후렌지(30)의 출입공(31)에 삽입되는 단차 돌기부(42)를 돌출 형성하되, 상기 단차 돌기부(42) 외주연에 출입공(31)에 기밀 결합되어 소음을 차단하도록 소음방지 패킹(46)을 더 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 수격 방지기.

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