KR20180029942A - 슬램 완화 수단을 포함하는 배관 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수배관의 펌프 급정지시 압력 탱크에 저장된 물을 주배관의 유체 순방향으로 고압 분출시킴으로써 유체의 역류를 지연시키고 체크 밸브에 가해지는 압력을 감소시킴으로써 체크 밸브의 완폐를 유도하여 체크 밸브의 슬램 및 수충격을 완화할 수 있는 배관 장치에 관한 것이다.

Description

슬램 완화 수단을 포함하는 배관 장치{WATER PIPING SYSTEM INCLUDING SLAM REDUCTION MEANS}

본 발명은 배관 장치에 관한 것으로서, 체크 밸브가 닫힐 때 발생하는 슬램 현상을 완화시킬 수 있는 배관 장치에 관한 것이다.

이러한 수충격 현상의 결과, 배관 내의 압력이 급격히 높아지거나, 배관 내의 압력이 물의 포화증기압 이하로 내려가서 증기가 발생할 수 있고, 그 후 재결합(Column Separation & Return)하는 과정에서 충격파로 인한 관로의 붕괴 또는 파손을 가져올 수 있다.

펌프 트립시 수충격이나 배관 내의 급격한 유체의 이동에 의하여 체크 밸브가 급작스럽게 닫히는 슬램 현상을 완화시킬 수 있는 배관 장치의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-0868908호 수충격 방지 시스템

본 발명은, 펌프의 급정지로 인해 펌프의 토출측에 저압이 발생할 때, 압력 탱크에서 유체를 배출하여 펌프 토출측의 저압을 보상하는 한편, 압력 탱크에서 토출되는 고압의 유체로 인해 발생할 수 있는 체크 밸브의 슬램 현상을 완화시키는 배관 장치를 제공한다.

본 발명은, 체크 밸브의 디스크가 닫힐 때, 역류하던 배관수의 속도 에너지가 압력 에너지로 변화하면서 유발하는 쇼크 압력파인 슬램 현상을 완화할 수 있는 배관 장치를 제공한다.

일 실시예로서, 본 발명은, 유체를 순방향으로 가압하는 펌프;

상기 펌프에서 가압된 유체가 이송되는 주배관;

상기 펌프의 토출측에서 상기 주배관을 오픈 및 클로즈시키는 체크 밸브;

상기 체크 밸브의 토출측에서 상기 주배관에 연결되고, 상기 주배관과의 압력 차이에 따라 상기 주배관의 유체가 내부로 유입되는 제1 상태 및 상기 유체를 상기 주배관으로 배출하는 제2 상태로 작동되는 압력 탱크;

상기 압력 탱크를 상기 주배관에 연결하는 연결관;

상기 제2 상태에서 상기 압력 탱크의 유체가 상기 주배관의 내부에 배출될 때, 상기 압력 탱크의 유체가 상기 순방향의 반대 방향인 역방향으로 배출되는 것을 억제하고 상기 압력 탱크의 유체를 상기 순방향으로 배출시키는 제1 벽부를 구비하는 슬램 완화 수단; 을 포함한다.

여기서, 상기 제1 벽부는 상기 주배관의 내부에 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 펌프 급정지 시 압력 탱크에 저장된 고압의 유체를 순방향으로 분출시킴으로써 유체의 역류를 지연시킬 수 있다.

본 발명은 압력 탱크에서 배출되는 유체로 인한 배관수의 역류를 억제하는 슬램 완화 수단을 구비한다. 따라서, 압력 탱크에서 배출되는 유체로 인한 배관수의 역류를 억제할 수 있다.

본 발명은 압력 탱크와 슬램 완화 수단이 동시에 설치되므로, 펌프의 토출측에 인접 설치된 체크 밸브에 가해지는 슬램이나 수충격을 감소시킬 수 있다. 또한, 체크 밸브의 디스크가 닫힐 때의 역류 유속을 감소시키고 체크 밸브의 디스크가 닫히는 마지막 순간의 유속 변화를 감소시킴으로써, 체크밸브의 슬램 및 수충격을 완화할 수 있다.

본 발명은, 주배관에 압력 탱크를 연결시키는 연결관의 단부 또는 연결관의 개구가 유체의 순방향을 향하도록 함으로써, 유체의 역류를 지연시킬 수 있다. 이때, 이젝터 원리를 적용하여 슬램 완화 효과나 역류 지연 효과를 강화시켰다. 따라서, 체크 밸브에 가해지는 압력을 상대적으로 낮출 수 있고, 배관수 역류가 억제됨으로써 체크 밸브의 슬램 현상으로 인한 충격파 및 수충격을 완화시킬 수 있다.

도 1은 비교 실시예로서, 본 발명과 비교하기 위한 배관 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 슬램 완화 수단으로서 유도관을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 엘보우 형으로 벤딩된 유도관을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 경사지게 벤딩된 유도관을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 유도관이 조인트관에 연결된 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 유도관이 헤더에 연결된 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 유도관이 직선으로 연장되며 헤더에 삽입되는 실시예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 유입 저항 증가부를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 유입 저항 증가부의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 상태에서 유도 디스크의 오픈 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 상태에서 유도 디스크의 클로즈 상태를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 유도관에 제2 개구 밸브가 마련된 실시예를 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 벽부의 착탈 실시예를 도시한 분해도이다.
도 14는 본 발명의 유도 실린더를 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 유도 가이드를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 슬램 완화 수단을 포함하는 배관 장치의 구성 및 작용을 설명한다.

도 1은 본 발명과 비교하기 위한 비교 대상 배관 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 비교 대상 배관 장치는 흡입측(1)에서 유입된 유체를 가압하는 펌프(2), 가압된 유체가 이송되는 주배관(10), 및 순방향으로 전달된 유체가 방류되는 토출측을 포함한다.

도 1에 따르면, 주배관(10)의 좌측에 해당하는 주배관(10)의 흡입측(1) 또는 상류측에는, 펌프(2) 및 체크 밸브(4)가 연결될 수 있다. 펌프(2)에서 토출하는 유체는, 주배관(10)의 우측에 해당하는 토출측 또는 주배관(10)의 하류측으로 이송된다.

토출측을 향하는 주배관(10) 내부의 유동을 순방향 유동(3)으로 정의한다. 순방향 유동(3)이 흐르는 방향이 순방향이고, 순방향의 반대 방향을 역방향으로 정의한다.

펌프(2)의 토출측에는 흡입측(1)을 향하는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브(4)가 설치될 수 있다. 주배관(10)에는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브(4)뿐만 아니라, 진동 방지를 위한 플렉시블 조인트(미도시) 및 토출측으로 유입되는 유체을 단속하는 차단 밸브(미도시)등이 설치될 수 있다.

이러한 배관 장치에서 펌프(2)가 급정지하면, 순방향을 통하여 이송되던 기존의 배관수는 관성에 의해 일시적으로 주배관(10)의 순방향으로 계속 흘러가므로, 트립된 펌프(2)측에 부압(Negative pressure)이 발생할 수 있고, 배관내 증기 공동(vapor cavity)이 발생할 수 있다. 이때, 높은 위치 에너지의 배관수가 체크 밸브(4) 쪽으로 역류하면서 증기 공동이 파쇄되고 높은 충격파가 발생할 수 있다. 이로 인해, 체크 밸브(4) 및 펌프(2) 및 주배관(10)의 파손이 야기될 수 있다. 한편, 수충격은 체크 밸브(4)의 급폐에 의한 슬램(slam) 현상으로부터 유발될 수도 있다.

도 1 및 아래 수학식 1을 참조하면, 슬램 현상은, 체크 밸브(4)를 구성하는 디스크(4a)가 펌프(2) 구동시 참조 부호 A와 같이 유체의 이송 방향으로 개방되었다가 펌프(2) 급정지시 역류하는 유체에 의해 참조 부호 B 위치로 급격하게 닫히면서, 역류하는 유체의 속도에너지가 압력에너지로 변환되는 현상을 말한다. 쉽게 설명하면 슬램 현상은 디스크(4a)가 '쾅' 하고 닫히는 현상이다.

(수학식 1)

△H = (C/g)△V

(여기서, H : 양정, C : 배관 재질 특성에 따른 충격파 전달 속도, g : 중력가속도, V : 유체속도)

도 1을 참조하면, 수충격 완화를 위하여, 순방향에 압력 탱크(5)가 추가로 설치될 수 있다. 펌프(2)의 급정지로 인하여 펌프(2)의 상류측 배관에 부압 및 증기 공동이 발생하는 순간, 압력 탱크(5)에 저장된 고압의 유체가 유입되고 증기 공동의 발생이 억제된다. 이에 따라 주배관(10) 내 압력 강하가 방지되고, 유체의 역류로 인한 충격파가 감쇄되며, 수충격을 어느 정도 감쇄시키는 효과를 얻을 수 있다.

이러한 압력 탱크(5)의 설치를 통하여 주배관(10)의 공동 발생을 억제하고, 역류되는 배관수의 충격파를 어느 정도 감쇄시키는 효과를 가져올 수는 있다. 그러나, 압력 탱크(5)로부터 토출되는 고압의 유체에 의해 오히려 체크 밸브(4)가 급폐되며 슬램 현상이 발생할 수 있다.

압력 탱크(5)로부터 토출된 고압의 유체로 인해, 주배관(10)의 역류가 발생하게 되고, 역류하는 배관수에 의해 체크 밸브(4)의 디스크(4a)가 급격하게 닫히게 될 수 있다. 체크 밸브(4)의 디스크(4a)가 닫히면 역류하던 배관수의 급격한 유속변화가 발생하게 되고, 이러한 급격한 유속변화로 인해, 속도에너지가 압력에너지로 변화하면서 쇼크 압력파(슬램 현상)가 발생하게 된다(수학식 1 참조).

따라서, 압력 탱크(5)가 설치된 배관 장치에서 수충격의 완화를 위해서는 배관수의 역류시 체크 밸브(4)의 슬램 현상이 발생하지 않도록, 압력 탱크(5)에서 배출되는 고압의 유체로 인해 발생되는 배관수의 역류를 억제할 수 있는 슬램 완화 수단이 필요하다.

도 2 내지 도 15는 압력 탱크(5)와 슬램 완화 수단을 구비한 본 발명의 실시예이다. 슬램 완화 수단을 구비한 본 발명의 배관 장치는, 일반 상수도 관로, 냉난방 및 공업용 등의 순환 배관, 농공업용수 관로, 석유화학 플랜트, 음료용 관로 등 모든 배관 시스템을 포함한다.

본 발명은 압력 탱크(5)와 슬램 완화 수단을 구비하여 체크 밸브(4)의 급폐를 억제하고 배관수의 역류를 억제할 수 있다. 따라서, 압력 탱크(5)의 설치 시에도 배관수의 역류를 억제함으로써 체크 밸브(4)의 슬램을 완화할 수 있다.

본 발명은, 수충격 방지용 압력 탱크(5)가 설치되는 배관 장치에서, 펌프(2)의 급정지시, 압력 탱크(5)로부터 토출되는 유체의 압력에 의하여 체크 밸브(4)가 급폐되는 것을 완화함으로써, 체크 밸브(4)의 슬램 현상으로 인한 충격파 발생 및 그로 인한 수충격을 완화할 수 있다.

펌프(2) 및 체크 밸브(4)는 복수로 마련될 수 있다. 각각의 펌프(2)에 대하여 각각의 체크 밸브(4)가 하나씩 연결되며, 펌프(2) 및 체크 밸브(4)를 거친 유체가 주배관(10)으로 이송될 수 있다. 한편, 펌프(2)와 체크 밸브(4)가 복수로 마련되면, 병렬로 연결된 복수개의 펌프(2)로부터 가압되는 유체을 수렴하여 순방향으로 이송하는 헤더(12)가 마련될 수 있다.

압력 탱크(5)는, 주배관(10)의 부압 발생 방지는 물론, 주배관(10)의 압력 상승시 압력 탱크(5) 내부의 압축성 유체인 기체가 압축됨으로써 주배관(10)의 압력 상승을 완화시키는 기능을 한다. 압력 탱크(5)는, 주배관(10)과의 압력 차이에 따라 유체를 유입하거나 토출함으로써, 주배관(10)의 압력 변동을 완화시키는 기능을 한다.

펌프(2)의 비정상 동작을 말하는 펌프(2) 트립시, 펌프(2) 트립이 발생한 최초 시점에는 펌프(2)나 주배관(10)의 압력이 하강하기 때문에, 압력 탱크(5)는 주배관(10)으로 유체를 배출하는 제2 상태가 되고, 압력 탱크(5)는 주배관(10)의 압력 하강폭을 줄여주는 완충 수단의 기능을 한다. 이때의 압력 탱크(5)는 주배관(10)의 압력을 증가시키는 수단이다.

이후 관성에 의해 하류측으로 흘러가던 유체가 배관의 마찰 손실이나 중력 등에 의해 관성력을 잃고 주배관(10)의 상류측으로 복귀되는데, 이와 같이 역방향으로 유체가 돌아오는 것이 역류이다. 주배관(10)에서 역류가 발생되면, 주배관(10) 내부의 압력이 급격하게 상승하며, 압력 탱크(5)는 주배관(10)에서 유체를 유입하는 제1 상태가 되고, 압력 탱크(5)는 주배관(10)의 압력 상승폭을 흡수하는 완충 수단이 된다. 이때의 압력 탱크(5)는 주배관(10)의 압력을 감소시키는 수단이다.

압력 탱크(5)는 평소 정상 운전시 상부에는 압축성 유체인 기체를 저장하고, 하부에는 배관수인 비압축성 유체를 저장하며, 수충격 발생에 대비하는 상태가 될 수 있다. 주배관(10)의 압력이 하강할 경우 압축된 기체의 에너지에 의하여 주배관(10)으로 비압축성 유체인 배관수가 유입될 수 있다. 주배관(10)의 압력이 상승할 경우 압력 탱크(5)로 배관수가 유입되면서 압축성 기체가 압축되며 주배관(10)의 압력 상승을 완화하는 작용을 한다.

압력 탱크(5)의 기체는 제1 상태에서 압축되고 제2 상태에서 팽창된다. 따라서, 압력 탱크(5)는 주배관(10)의 유체 압력 변동을 흡수하는 탄성 스프링 또는 댐퍼와 유사한 기능을 한다. 본 발명의 압력 탱크(5)는 기체와 비압축성 유체가 접촉되는 접촉식 압력 탱크(5), 블래더(bladder)나 격막이 내장된 비접촉식 압력 탱크(5)를 포함한다.

한편, 체크 밸브(4)는 체크 밸브(4)의 후방측 압력이 체크 밸브(4)의 전방측 압력보다 높으면 클로즈된다. 슬램은 체크 밸브(4)의 디스크가 급격하게 닫히는 급폐시 발생되는 쇼크 압력파이다.

펌프(2) 트립시 체크 밸브(4)의 전방측 압력은 순식간에 0으로 떨어지고, 체크 밸브(4)의 후방측은 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 유체가 배출되면서 압력 감소폭이 완화된다.

후방측의 압력이 전방측보다 더 높으면 클로즈되는 체크 밸브(4)는, 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 유체가 배출되는 제2 상태에서 클로즈될 수 있다. 급격한 클로즈를 억제하려면, 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 유체가 배출되는 제2 상태에서 체크 밸브(4)의 전방측 및 후방측 압력차를 줄이는 것이고, 슬램 완화 수단은 이러한 기능을 한다.

제2 상태에서 체크 밸브(4)의 전방측 및 후방측 압력 차이를 줄일 수 있도록, 슬램 완화 수단은 압력 탱크(5)가 제2 상태에서 체크 밸브(4) 후방측의 압력 강하를 급격하게 보상하는 것을 줄이거나 압력 보상 유체의 토출 방향성을 제어하고, 이에 따라 슬램을 억제할 수 있다.

펌프(2) 트립 시 압력 탱크(5)에서 배출되는 유체는 주배관(10)의 압력 강하를 보상하기 위한 것이다. 슬램 완화 수단은, 압력 보상을 행하는 압력 탱크(5) 유체의 배출 방향을 주배관(10)의 순방향으로 유도하여 슬램을 완화할 수 있다. 주배관(10)의 순방향으로 유체를 유도할 때 이젝터의 원리를 이용하면 보다 효과적으로 슬램을 완화할 수 있다. 슬램 완화 수단은 체크 밸브(4)의 후방측의 압력 보상 속도를 늦춤으로써, 체크 밸브(4) 양단의 압력차를 줄일 수 있다.

펌프(2) 트립시, 체크 밸브(4)의 전방 및 후방 압력차를 작게 하는 방법은, 역류에 의한 체크 밸브(4) 후방측의 압력 상승 또는 압력 탱크(5)의 유체 배출에 의한 체크 밸브(4) 후방측의 압력 상승을 조금이라도 더 늦추는 방법일 수 있다.

따라서, 슬램 완화 수단은 펌프(2) 트립시 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 배출되는 유체가 체크 밸브(4)의 반대쪽인 하류측으로 배출되도록 유도한다. 슬램 완화 수단은 유체가 방류되는 토출측으로 유체가 토출되도록 유도하는 것이다. 이를 위해, 슬램 완화 수단에 이젝터의 원리를 활용한다면 보다 효과적일 수 있다.

이젝터는 유체이송장치 중 하나로서, 펌프(2)처럼 회전하는 임펠러를 채용한 유체이송장치와 유사한 점이 있지만, 특이할 점은, 임펠러와 같이 계속해서 회전하며 움직이는 구성체가 없는 유체이송장치라는 것이다. 본 발명에서는 주배관(10)의 압력이 하강할 경우 압력 탱크(5)에서 배출되는 유체를 주배관(10)의 토출측 즉 순방향으로 배출하고, 펌프(2)와 체크 밸브(4) 쪽의 유체를 이젝터 원리를 이용해 순방향으로 유도할 수 있다. 이 경우 펌프(2)가 급정지되고 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 배출되는 유체가 체크 밸브(4)와 펌프(2) 쪽으로 역류되는 현상을 완화할 수 있다.

본 발명은 토출 유체의 방향성을 부여하는 이젝터의 원리를 이용함으로써, 체크 밸브(4) 후방의 압력을 조금이라도 더 낮게 하여 슬램을 완화시킬 수 있다.

일 실시예로서, 본 발명의 배관 장치는, 펌프(2), 주배관(10), 체크 밸브(4), 압력 탱크(5), 연결관(50), 및 슬램 완화 수단을 포함한다.

펌프(2)는 유체를 순방향으로 가압하여 주배관(10)의 토출측에 공급한다.

주배관(10)은 펌프(2)에서 가압된 유체를 이송하는 모든 배관으로 정의한다. 따라서, 주배관(10)은, 조인트관(13), 헤더(12), T형 주배관(210), 제1 주배관(101) 및 제2 주배관(102) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

체크 밸브(4)는 펌프(2)의 토출측에서 주배관(10)을 오픈 및 클로즈시킨다. 토출측에서 역류되는 유체는 체크 밸브(4)에 의하여 차단되므로 역류에 의한 펌프(2) 파손이 방지될 수 있다.

체크 밸브(4)는 후방측의 압력이 높으면 클로즈되고, 펌프(2)가 기동하여 전방측의 압력이 높으면 오픈될 수 있다. 펌프(2) 트립 시 체크밸브는 후방측의 압력이 높으므로 클로즈될 수 있고, 펌프(2) 정상 구동 시에는 전방측의 압력이 높으므로 오픈될 수 있다.

압력 탱크(5)는 체크 밸브(4)의 토출측에서 주배관(10)에 연결되고, 주배관(10)과의 압력 차이에 따라 주배관(10)의 유체가 내부로 유입되는 제1 상태 및 유체를 주배관(10)으로 배출하는 제2 상태로 작동될 수 있다.

연결관(50)은 압력 탱크(5)를 주배관(10)에 연결하는 모든 형태의 배관을 포함한다. 도시된 바에 의하면 단일관으로 그려져 있지만, 압력 탱크(5)를 주배관(10)에 연결하기만 하면 이중관이나 구부러진 관 등 어떠한 형태의 것이라도 연결관(50)에 포함될 수 있다.

슬램 완화 수단에 의해 순방향으로 배출되는 유체는, 체크 밸브(4)의 오픈 또는 클로즈 상태에서 주배관(10)의 유체의 압력 강하로 형성되는 증기 공동(vapor cavity)을 억제할 수 있다. 또한, 슬램 완화 수단이 순방향으로 배출하는 유체는, 제2 상태에서 주배관(10) 내부의 유체를 체크 밸브(4)에서 멀어지는 방향으로 밀어낼 수 있고, 수충격이나 체크 밸브(4)의 슬램을 원천적으로 완화시킬 수 있다.

슬램 완화 수단은, 펌프(2) 트립시 체크 밸브(4) 후방측의 압력 보상을 위하여 압력 탱크(5)가 유체를 주배관(10)에 배출하는 제2 상태에서, 압력 탱크(5)의 유체에 배출 방향성을 부여하는 제1 벽부(110)를 구비한다.

제1 벽부(110)는 압력 탱크(5)의 유체와 주배관(10) 내부의 유체가 교차되는 영역에 배치되어야 압력 탱크(5)의 유체의 방향성을 부여할 수 있다. 이를 위하여, 제1 벽부(110)는 주배관(10)의 내부에 배치될 수 있다.

따라서, 슬램 완화 수단은, 연결관(50)이 주배관(10)의 내부와 통하는 위치에 마련될 수 있다.

제1 벽부(110)는 제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체가 주배관(10)의 내부에 배출될 때, 압력 탱크(5)의 유체가 순방향의 반대 방향인 역방향으로 배출되는 것을 억제하고, 압력 탱크(5)의 유체를 순방향으로 배출시키는 수단이다. 이를 위하여 제1 벽부(110)는 주배관(10)의 내부에 배치되는 것이 바람직하다.

제1 벽부(110)는 압력 탱크(5)의 유체와 대면되면서 유체의 유동 방향성을 부여하는 것이며, 이렇게 정의된 범위에서 유체의 관로를 형성한다. 따라서, 제1 벽부(110)는, 평면 또는 곡면의 형상을 한 플레이트, 쉘을 비롯한 모든 형태의 유체 관로를 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 제1 벽부(110)는, 평면 또는 곡면의 형상을 갖고, 유체의 흐름을 안내하는 플레이트 또는 쉘 형상이 될 수 있다. 제1 벽부(110)는 제1 벽부(110)를 형성하는 평면 또는 곡면에 압력 탱크(5)의 유체가 제2 상태에서 도달되면 압력 탱크(5)의 유체의 배출 방향을 순방향으로 전환시킬 수 있다.

일 실시예로서, 제1 벽부(110)는, 제1 상태에서 압력 탱크(5)의 내부로 유입되는 유체와 대면되고, 제2 상태에서 압력 탱크(5)로부터 상기 주배관(10)으로 배출되는 유체와 대면될 수 있다.

예를 들면, 제1 벽부(110)는, 유도관(150)의 내벽, 유도 디스크(160)의 일측면, 제2 개구 밸브(153)의 일측면, 유도 실린더(140)의 내벽, 유도 가이드(170)의 일측면 중 적어도 하나가 될 수 있다.

제1 벽부(110)의 실시 형태인 유도관(150)의 내벽은 압력 탱크(5)의 유체가 역방향으로 유동되는 것은 억제하고 체크 밸브(4)의 반대 방향으로 흐르게 하므로, 슬램 완화 수단이 될 수 있다.

제1 벽부(110)의 실시 형태인 유도 디스크(160)의 일측면은 제2 상태에서 주배관(10)의 적어도 일부를 클로즈하도록 회동될 수 있다. 도 13에 도시된 제2 개구 밸브(153)의 일측면은 유도관(150)을 클로즈하도록 회동될 수 있다. 이들은, 압력 탱크(5)의 유체의 역방향 유동은 억제하고 순방향 유동(3)을 유도하는 슬램 완화 수단이 될 수 있다.

제1 벽부(110)의 실시 형태인 유도 실린더(140)의 내벽 또는 유도 가이드(170)의 일측면은 순방향으로 노출된 개구나 단부를 구비하므로 압력 탱크(5)의 유체를 순방향으로 배출하는 슬램 완화 수단이 될 수 있다.

한편, 슬램 완화 수단은 제1 벽부(110)의 반대면인 제2 벽부(120)를 구비할 수 있다. 제2 벽부(120)는 펌프(2)로부터 이송되는 순방향 유체 또는 주배관(10) 내부의 유체와 대면될 수 있다. 제2 벽부(120)는 제1 벽부(110)와 함께 주배관(10) 내부에 배치되는 것이 바람직하다.

제2 벽부(120)는 제1 상태 또는 제2 상태에서 펌프(2)로부터 이송되는 순방향 유체와 대면될 수 있다. 제2 벽부(120)는 압력 탱크(5)의 유체를 주배관(10)의 유체와 부분적으로 격리시킬 수 있다. 주배관(10)의 유체가 토출측으로 유동될 때, 제2 벽부(120)의 형상에 따라 순방향 마찰저항을 줄여줄 수 있다.

예를 들면, 제2 벽부(120)는 유도관(150)의 외벽, 유도 디스크(160)의 타측면, 제2 개구 밸브(153)의 타측면, 유도 실린더(140)의 외벽, 유도 가이드(170)의 타측면 중 적어도 하나가 될 수 있다.

제2 벽부(120)의 실시 형태인 유도관(150)의 외벽, 유도 실린더(140)의 외벽, 유도 가이드(170)의 타측면은 원형 또는 유선형이므로, 주배관(10)의 유체의 순방향 마찰 저항을 줄여줄 수 있다.

제2 벽부(120)의 실시 형태인 유도 디스크(160)의 타측면은 제1 상태에서 주배관(10)을 개방하는 방향으로 오픈되므로 순방향 마찰 저항을 줄여줄 수 있다. 도 13에 도시된 제2 개구 밸브(153)의 타측면은 순방향 유동(3)에 대하여 오픈 위치로 회동되므로 순방향 마찰 저항을 줄여준다.

한편, 슬램 완화 수단은 제1 벽부(110) 및 제2 벽부(120)를 주배관(10) 또는 연결관(50)에 지지시키는 지지부(130)를 구비할 수 있다.

예를 들면, 지지부(130)는, 도 2에 도시된 용접부(132)를 포함할 수 있다. 유도관(150)은 주배관(10)에 형성된 고정 구멍(131)에 삽입되며, 고정 구멍(131)에 의하여 지지될 수 있다.

한편, 지지부(130)는 유도 디스크 힌지(162)나 제2 개구 밸브 힌지(154)를 포함할 수 있다. 지지부(130)는 도 14에 도시된 유도 실린더(140)와 주배관(10)의 연결 부위나, 도 15에 도시된 유도 가이드(170)와 제1 주배관(101)의 연결 부위를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 15에 도시된 본 발명의 배관 장치는, 이젝터 효과(ejector effect)를 도입하여 펌프(2)의 급정지시 압력 탱크(5)의 역류 및 체크 밸브(4)의 슬램 현상을 방지할 수 있도록 슬램 완화 수단을 구비한다.

이젝터는 압력을 갖는 물, 증기, 공기 등을 분출구에서 높은 속도로 분출하여 주위의 유체를 다른 곳으로 보낼 수 있는 일종의 제트 펌프를 말하는 것으로, 주로 우수나 진흙탕물의 퍼올림과 복수기에 사용되기도 하고, 증기나 물을 배출하거나 응축시키는데 사용되기도 한다.

본 발명은 이와 같은 이젝터의 기능 및 구조를 슬램 완화 수단으로서 채용한 것이다. 슬램 완화 수단은 연결관(50)과 주배관(10)이 연결되는 부분에 마련될 수 있다. 실제 배관 장치 모형을 제작하여 실험한 결과 도 2 와 같이 유도관(150)을 순방향을 향하도록 구성하면, 도 1에 비하여 수충격이 20% 내외 정도 완화되는 것으로 나타났다.

일 실시예로서, 주배관(10)은, 조인트관(13)을 포함한다. 조인트관(13)은 양측이 개구된 형상으로서 관 이음 부재(11)에 의하여 주배관(10)에 착탈될 수 있다. 도 5를 참조하면, 연결관(50) 및 슬램 완화 수단은 조인트관(13)에 연결되며 주배관(10)과 통하고, 제1 벽부(110)는 조인트관(13)에 위치할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 유도 디스크(160), 유도 실린더(140), 유도 가이드(170)도 도 5의 조인트관(13)에 위치할 수 있다.

일 실시예로서, 주배관(10)은 헤더(12)를 포함한다. 헤더(12)는 체크 밸브(4)의 후방측에 연결되며 펌프(2)로부터 토출되는 유체를 수렴할 수 있다. 도 6을 참조하면, 연결관(50) 및 슬램 완화 수단은 헤더(12)에 연결되며 주배관(10)과 통하고, 제1 벽부(110)는 헤더(12)에 위치할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 유도 디스크(160), 유도 실린더(140), 유도 가이드(170)도 도 6의 헤더(12)에 위치할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 벽부(110)는 헤더(12)의 일단부로부터 헤더(12)의 내부로 삽입되고 압력 탱크(5)의 유체가 순방향을 향하도록 헤더(12)와 평행하게 수평 배치될 수 있다. 도 14에 도시된 유도 실린더(140)도 도 7과 같이 순방향으로 평행하게 헤더(12)의 일단부에 삽입되면 동일한 실시예이다.

일 실시예로서, 슬램 완화 수단으로부터 순방향으로 배출되는 유체에 유동 저항을 작용하도록 슬램 완화 수단보다 후방측에 벤츄리(14)가 마련될 수 있다. 벤츄리(14)는 주배관(10)의 단면적을 좁히는 수단이다. 슬램 완화 수단에서 배출되는 유체는 벤츄리(14)의 좁은 단면을 통과하며 속도가 빨라지고 압력 강하로 인하여 주변 배관수를 흡입한다. 벤츄리(14)의 후방측의 넓어진 단면에 유체가 도달하면 압력이 상승하면서 분출되므로 배관수의 역류 지연 효과가 더 커져서 체크 밸브(4)의 슬램 완화 효과가 더 커질 수 있다.

도 2 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 도 2 내지 도 9를 함께 참조하면, 압력 탱크(5)는 연결관(50)에 의해 주배관(10)에 연결되며, 압력 탱크(5)는 체크 밸브(4)의 토출측 또는 체크 밸브(4)의 후방측(토출측)에 연결될 수 있다.

일 실시예로서, 제1 벽부(110)는, 연결관(50)과 일체 또는 별개의 부재로서 연결관(50)에 연결되는 관 형상이다. 제1 벽부(110)는 주배관(10)의 내부로 연장되며, 제1 벽부(110)의 단부(111)의 개구는 순방향을 향하고, 제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체는 연결관(50)을 거쳐 제1 벽부(110)의 단부(111)의 개구를 통하여 주배관(10)의 내부로 배출될 수 있다.

일 실시예로서, 슬램 완화 수단은, 연결관(50)에 연결되고 주배관(10)의 내부에 배치되는 파이프 형상의 유도관(150)을 포함한다. 유도관(150)의 내벽은 제1 벽부(110)를 이루고, 유도관(150)은 순방향을 향하도록 절곡 형성되거나 순방향에 사선으로 배치될 수 있다.

유도관(150) 또는 연결관(50)은 주배관(10)의 외부로부터 주배관(10)의 내부로 연장 형성될 수 있고, 유도관(150) 또는 연결관(50)은 개구가 유체의 순방향을 향하도록 엘보(elbow)형으로 절곡 형성될 수 있다.

펌프(2)의 급정지시 체크 밸브(4)의 후방측에 압력강하가 발생되면, 압력 탱크(5)로부터 주배관(10)으로 유체가 토출될 수 있다. 이때, 배출되는 유체는 슬램 완화 수단에 의하여 순방향으로 유도될 수 있다.

유도관(150) 또는 연결관(50)의 단부가 순방향을 향하도록 절곡되면, 압력탱크에서 배출되는 유체는 체크 밸브(4)의 반대 방향으로 유도될 수 있다. 즉 토출측으로 유도될 수 있다.

본 발명의 이젝터 효과에 의하여 압력 탱크(5)에서 배출되는 유체는 일시적으로 순방향으로 유도될 수 있다.

슬램 완화 수단에 의하여 주배관(10)의 유체의 역류가 일시적으로 지연되면, 체크 밸브(4)의 디스크(도 1의 4a)에 전해지는 압력이 도 1의 비교 대상인 연결관(50)이 적용된 경우보다 상대적으로 낮아질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 역류 유속 또는 체크 밸브(4)의 전방측/후방측 압력 차이가 도 1의 비교 대상인 연결관(50)이 적용된 경우보다 낮아질 수 있다. 슬램 완화 수단이 마련되면, 체크 밸브(4)는 전방측 및 후방측의 차압이 낮은 상태에서 닫히기 때문에, 체크 밸브(4)의 슬램 현상이 완화되며 수충격 완화 효과를 달성한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 유도관(150) 또는 연결관(50)은 주배관(10)의 내부로 연장되되, 연장된 단부가 유체의 순방향을 향하도록 사선으로 배치된 직관 형태가 될 수 있다. 연결관(50)의 단부 개구가 유체의 순방향을 향하면, 유체가 토출되는 개구가 순방향을 향하므로 그 구조에는 특별한 제한이 없다 할 것이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 압력 탱크(5)의 단부 후방측 순방향에는 벤츄리(14)(VT;venturi)가 형성될 수 있다. 벤츄리(14)는 단면이 좁아졌다가 다시 넓어지는 관체를 의미하는 것으로, 유체가 벤츄리(14)를 통과하는 경우 단면이 좁아지면서 베르누이 정리에 의해 유체의 속도가 증가되고 그에 따라 압력이 강하될 수 있다. 펌프(2)의 급정지로 토출이 중단되었던 유체가 펌프(2)로부터 체크 밸브(4)를 통해 벤추리를 통과하여 주배관(10)의 하류측으로 이송될 수 있다. 이것 또한 이젝터의 원리라고 할 수 있다. 벤츄리(14)에 의해 상승된 이젝터의 원리가 작동되므로, 체크 밸브(4)의 디스크가 닫히면 체크 밸브(4)의 디스크가 급격하게 닫히면서 발생하는 슬램을 완화할 수 있다.

유도관(150) 또는 연결관(50)의 단부의 후방측 주배관(10)에 벤츄리(14)를 설치하면, 연결관(50)을 통하여 분출되는 유체가 벤츄리(14)의 좁은 단면을 통과하면서 속도가 빨라질 수 있다. 압력강하로 인하여 체크 밸브(4) 쪽에서 벤츄리(14)를 통하여 유체가 이송되므로 이 부분의 역류를 완화하고, 유체의 역류 지연 효과가 더 커져서 체크 밸브(4)의 슬램 완화 효과가 극대화된다.

한편, 위에서 언급한 바와 같이, 압력 탱크(5)는 평시 내부에 유체을 저장하고 있다가 펌프(2)의 급정지 시 유체를 주배관(10)으로 배출하여 부압을 방지한다. 유체가 역류하는 경우에는 역류하는 유체의 압력에 의한 충격을 흡수하기 위해 압력 탱크(5) 내부로 유체의 일부를 유입시켜 수충격을 완화한다. 이러한 압력 탱크(5) 내외로의 유체의 출입은 수충격 현상이 완전히 사라질 때까지 반복된다.

이러한 압력 탱크(5)에 의한 수충격 방지를 위해, 압력 탱크(5)는 비교적 높은 운전 압력으로 유지되어야 하는데, 유체가 압력 탱크(5) 내부로 유입되는 경우에 마찰저항을 증가시키면 압력 탱크(5)의 운전 압력을 낮게 유지할 수 있다.

이를 위해 종래에는 연결관(50)에 측관을 설치하고, 측관은 연결관(50)과 평행하며 양단이 각각 압력 탱크(5) 및 주배관(10)에 연결되며, 연결관(50)에는 체크 밸브(4)를 설치하여 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 유체가 흐르는 경우 부압을 해소하고, 주배관(10)에서 압력 탱크(5)로 유체가 흐를 때는 마찰저항이 큰 측관으로 흐르게 하는 등 별도의 밸브와 구조물이 추가되어 배관 구조가 복잡해지고 제작비가 증가하는 단점이 존재하였다.

이러한 단점을 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도 9 에 도시된 바와 같이 유입 저항 증가부(600)가 마련되는 것이 바람직하다.

유입 저항 증가부(600)는 제1 상태에서 압력 탱크(5)의 내부로 유입되는 유체의 저항을 증가시켜 압력 탱크(5)의 운전 압력을 감소시킬 수 있다.

유입 저항 증가부(600)는, 압력 탱크(5)로부터 연결관(50)을 거쳐 제1 벽부(110)에 이르는 압력 탱크(5)의 유체의 유동 경로에 설치될 수 있다.

유입 저항 증가부(600)는, 제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체의 유동 경로를 오픈시키고, 제1 상태에서 압력 탱크(5)의 유체의 유동 경로의 적어도 일부를 클로즈시키는 저항 디스크(60)를 포함할 수 있다.

저항 디스크(60)는 수충격 발생시 유체가 역류될 때 압력 탱크(5) 내부로 유입되는 유체의 통과 단면적을 줄여 유속을 증가시킴으로써 마찰저항의 증가로 압력 탱크(5)의 운전 압력을 낮추어 줄 수 있다.

저항 디스크(60)는 유도관(150) 또는 연결관(50)의 단부 개구에 저항 디스크 힌지(61)로 결합되어 회동가능하게 구성될 수 있다. 저항 디스크(60)는 압력 탱크(5)로부터 순방향으로 유체가 배출되는 경우 전방측으로 회동되어 열리고, 유체가 역류하는 경우 닫히도록 구성되며, 유도관(150) 또는 연결관(50)의 개구를 일부만 커버하도록 구성되는 것이 바람직하다. 저항 디스크(60)에 의해 커버되는 유도관(150) 또는 연결관(50)의 개구 면적은 배관 장치에 따라 달라질 수 있으나 너무 큰 유속 증가로 캐비테이션이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 9의 (a) 실시예에 따른 저항 디스크(60)는 유도관(150) 또는 연결관(50)의 개구를 상측 일부만 커버하도록 구성되고, 저항 디스크(60)의 단부 둘레의 상측에 저항 디스크 힌지(61)에 의해 회동가능하게 결합될 수 있다.

도 9의 (b) 실시예에 따른 저항 디스크(60)는 유도관(150) 또는 연결관(50)의 개구를 하측 일부만 커버하도록 반원형으로 구성되고, 저항 디스크 힌지(61)가 유도관(150) 또는 연결관(50)을 가로지르도록 배치되는 것이 바람직하다.

도 9의 (c) 실시예에 따른 저항 디스크(60)는 유도관(150) 또는 연결관(50)의 상측에 저항 디스크 힌지(61)로 결합된 원형으로 구성되고, 저항 디스크(60)의 중앙에 유체가 통과될 수 있도록 저항 디스크 오리피스(62)가 형성된다. 이에 따르면, 압력 탱크(5) 내부의 유체가 주배관(10)으로 배출될 때는 저항 디스크(60)가 완전히 개방되어 원활하게 유체가 배출되고, 유체가 주배관(10)에서 압력탱크(5) 내부로 유입되는 경우 저항 디스크(60)가 닫히면서 유도관(150) 또는 연결관(50)의 개구가 일부만 개방되며 마찰저항 증가되므로 개구가 완전 개방된 경우에 비해 유체의 압력이 감소되어 압력 탱크(5)로 유입된다. 따라서, 압력 탱크(5)의 운전 압력이 낮아져 설계 압력을 낮게 할 수 있다.

도 9의 (d) 실시예에 따른 저항 디스크(60)는 유도관(150) 또는 연결관(50)(5)의 중간에 설치될 수 있다.

도 10 내지 도 11에 도시된 슬램 완화 수단의 제2 실시예는 유도 디스크(160)를 구비한다.

일 실시예로서, 슬램 완화 수단은, 체크 밸브(4)와 연결관(50) 사이에서 주배관(10)의 내부에 마련되는 유도 디스크(160)를 포함한다.

유도 디스크(160)는, 순방향으로 흐르는 유체에는 제1 저항을 작용하고, 역방향으로 흐르는 유체에는 제1 저항보다 큰 제2 저항을 작용한다. 유도 디스크(160)는, 압력 탱크(5)에서 주배관(10)으로 유체가 배출될 때, 주배관(10)의 단면적을 감소시켜 압력 탱크(5)의 유체가 역방향으로 유동되는 것은 억제하고 순방향으로 배출되도록 유도한다.

유도 디스크(160)는 펌프(2)의 가동시에는 주배관(10)을 오픈시키고 연결관(50)의 일부만 클로즈시킬 수 있다. 유도 디스크(160)는 펌프(2)의 트립 또는 정지시에는 연결관(50)은 오픈시키고 주배관(10)의 일부만 클로즈시킬 수 있다.

유도 디스크(160)는, 연결관(50)에서 토출되는 압력 탱크(5)의 유체와 대면되는 제1 벽부(110)를 구비할 수 있다. 제1 벽부(110)는 유도 디스크(160)의 일측면에 해당할 수 있다. 유도 디스크(160)는, 순방향으로 흐르는 유체의 압력에 따라 주배관(10)을 개폐한다. 압력 탱크(5)에서 배출되는 유체가 제1 벽부(110)에 작용하는 압력과, 주배관(10)의 유체가 제2 벽부(120)에 작용하는 압력의 차이에 따라, 유도 디스크(160)는 주배관(10)을 개폐할 수 있다. 압력 탱크(5)의 유체가 배출되면 제1 벽부(110)가 주배관(10)을 클로즈하며, 압력 탱크(5)의 유체가 역방향으로 역류하는 것을 억제한다.

유도 디스크(160)는 펌프(2)로부터 이송되는 순방향 유체와 대면되는 제2 벽부(120)를 구비할 수 있다. 제2 벽부(120)는 유도 디스크(160)의 타측면에 해당할 수 있다.

유도 디스크(160)는 제1 벽부(110) 및 제2 벽부(120)를 연결관(50) 또는 주배관(10)에 회동 가능하게 연결하는 지지부(130)를 구비할 수 있다. 지지부(130)는 유도 디스크 힌지(162)를 포함할 수 있다.

주배관(10)을 오픈시키도록 회동된 유도 디스크(160)의 위치와 주배관(10)을 클로즈시키도록 회동된 유도 디스크(160)의 위치는 예각을 이룰 수 있으며 이에 따라 압력 탱크(5)의 유체를 순방향으로 더욱 빨리 방향 전환시킬 수 있다.

유도 디스크(160)는, 연결관(50)에서 주배관(10)으로 압력 탱크(5)의 유체가 배출될 때, 압력 탱크(5)의 유체가 역방향으로 흐르는 것을 억제하는 위치로 회동될 수 있다.

압력 탱크(5) 내외로의 유체의 유입 및 유출이 유도 디스크(160)가 설치된 밸브 몸체를 포함하는 단일 배관을 통하여 이루어지므로 구조가 간단하여 설치 및 유지, 보수가 용이하다.

유도 디스크(160)는 주배관(10)과 연결관(50)의 교차 영역에 배치될 수 있다. 유도 디스크(160)는 주배관(10)과 연결관(50)의 교차 영역 중 체크 밸브(4)와 가까운 쪽에 유도 디스크 힌지(162)에 의해 회동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 유도 디스크(160)는 오픈/클로즈 방향 회동에 의해 연결관(50) 또는 주배관(10)을 선택적으로 커버한다. 유도 디스크(160)는 상방으로 회동시에는 연결관(50)의 입구를 커버하고, 하방으로 회동시에는 주배관(10)을 커버한다. 유도 디스크(160)에는 유도 디스크 오리피스(161)가 마련되어 유체가 일부만 통과되도록 구성될 수 있다. 유도 디스크(160)의 일부가 절단된 형상으로 마련되어 유체의 일부만 통과될 수 있다.

슬램 완화 수단은, 유도 디스크(160)가 설치된 주배관(10)과 연결관(50)의 교차 부분이 독립적인 모듈 형태를 가질 수 있다. 독립적인 모듈 형태의 슬램 완화 수단은 흡입측(1)의 주배관(10)과 토출측의 주배관(10) 사이에 관 이음 부재(11)로 연결되고, 압력 탱크(5)가 연결되는 연결관(50)을 포함하여 전체적으로 T자관 형태를 취할 수 있다.

제1 상태를 도시한 도 11 및 제2 상태를 도시한 도 12를 참조하면, 유도 디스크(160)의 과도한 회동을 제한하거나 유도 디스크(160)를 원하는 경사각으로 배치하도록, 주배관(10)의 내벽에 유도 디스크 스토퍼(165)가 마련될 수 있다.

도 10을 참조하면, 펌프(2)의 정상 가동중에는 펌프(2)의 가압력에 의해 유도 디스크(160)가 상방으로 회동되며, 주배관(10)은 개방되고 연결관(50)은 유도 디스크(160)에 의해 적어도 일부가 커버된다. 유체는 주배관(10)의 순방향을 따라 마찰저항이 극소화되며 원활하게 이송된다.

도 11을 참조하면, 펌프(2)의 급정지시에는 펌프(2)의 가압력이 소멸됨에 따라 체크 밸브(4)의 후방측에 증기 공동이 발생하거나 주배관(10) 내 압력이 저하되고, 도 10과 같이 주배관(10)을 따라 순방향으로 이송되던 유체는 도 11과 같이 역방향으로 역류할 수 있다. 압력 탱크(5)에 저장되어 있던 유체는 연결관(50)을 통해 주배관(10)으로 배출되며, 유도 디스크(160)는 하방으로 회동된다. 이에 따라, 연결관(50)은 개방되고, 주배관(10)은 커버되며 연결관(50)을 통해 주배관(10)으로 배출되는 유체는 순방향으로 분출되도록 유도된다.

이와 같이, 압력 탱크(5)로부터 주배관(10)으로 고압 분출되는 유체가 주배관(10)의 순방향으로 유도됨에 따라 체크 밸브(4)의 후단측은 상대적으로 압력이 낮아지거나 역류유속이 지연된다.

슬램 완화 수단이 마련되면, 도 1에 비하여 역류유속이 상대적으로 느릴 때 또는 도 1에 비하여 체크밸브(4) 후단측 압력이 상대적으로 낮을 때, 체크 밸브(4)의 디스크가 닫히기 때문에, 체크 밸브(4)의 슬램 현상이 완화되고 수충격 완화 효과를 얻을 수 있다.

일 실시예로서, 유도 디스크(160)의 직경은 연결관(50)의 직경 및 주배관(10)의 직경 보다 더 작게 형성되며, 연결관(50)과 주배관(10)을 각각 일부만 커버할 수 있다. 이때, 연결관(50)과 유도 디스크(160)의 사이에 간극이 형성되며 주배관(10)과 유도 디스크(160)의 사이에 간극이 형성될 수 있다.

역방향으로 역류되는 유체는 유도 디스크(160)와 주배관(10) 사이의 간극을 통하여 체크 밸브(4)측으로 이동된다. 상기 간극은 도 10 및 도 11에서는 유도 디스크(160)의 하측과 주배관(10) 사이의 틈새이다.

유도 디스크(160)와 주배관(10) 사이의 간극을 통하여 역류되는 유체는 마찰저항이 커져서 압력이 낮아지므로 체크 밸브(4)에 가해지는 압력 또한 낮아지고 체크 밸브(4)의 슬램 현상 및 수충격이 완화된다. 상기 간극은 유도 디스크 오리피스(161)와 동일한 기능을 할 수 있다.

도 12를 참조하면, 슬램 완화 수단의 제1 실시예의 개량 실시예로서, 유도관(150)에 제2 개구 밸브(153)를 마련하여 순방향 마찰 저항을 감소시키는 실시예가 도시된다.

일 실시예로서, 유도관(150)의 일측에는 순방향을 향하여 노출된 제1 개구(151)가 마련되고, 유도관(150)의 타측에는 역방향을 향하여 노출된 제2 개구(152)가 마련된다.

이때, 제2 개구(152)의 적어도 일부를 개폐하도록 회동되는 제2 개구 밸브(153)가 마련될 수 있다.

제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체가 배출되면, 제2 개구 밸브(153)는 제2 개구(152)를 클로즈시키며, 압력 탱크(5)의 유체가 역방향으로 역류되는 것을 억제한다. 한편, 압력 탱크(5)의 유체는 유도관(150)의 순방향으로 구부러진 내벽을 따라 방향 전환되며, 제1 개구(151)를 통하여 순방향으로 배출될 수 있다.

주배관(10)의 순방향 유체가 대면되면 제2 개구 밸브(153)는 제2 개구(152)를 오픈시키도록 회동될 수 있다. 제2 개구(152)를 통하여 순방향 유체가 원활하게 흐를 수 있으므로, 유도관(150)의 제2 벽부(120)에 대한 순방향 유체의 마찰 저항은 제2 개구(152) 및 제2 개구 밸브(153)에 의하여 감소될 수 있다.

앞에서 설명한 유도 디스크(160)와 마찬가지로, 제2 개구 밸브(153)를 회동 가능하게 지지하는 제2 개구 밸브 힌지(154)가 마련될 수 있으며, 제2 개구 밸브(153)의 회동 각도를 제한하는 제2 개구 밸브 스토퍼(155)가 마련될 수 있다.

도 13은 본 발명의 제1 벽부(110)의 체결 실시예를 도시한 분해도이다. 삽입부(230) 및 체결 부재에 의하여 제1 벽부(110)가 주배관(10)에 착탈될 수 있다.

주배관(10)은 제1 벽부(110)의 삽입을 위하여 개구된 삽입부(230)를 구비하고, 제1 벽부(110)는 삽입부(230)를 통하여 주배관(10)의 내부에 삽입된 후 결합 부재(240)에 의하여 주배관(10)에 착탈될 수 있다. 제1 벽부(110)가 삽입부(230)에 체결되면 제1 벽부(110)의 단부(111)는 순방향을 향하도록 정렬될 수 있다.

도 13은 설명을 위하여 제1 벽부(110)로서 유도관(150)을 예시하고, 절곡된 유도관(150)을 주배관(10)의 삽입부(230)에 착탈하는 상태를 보여준다. 도시하지는 않았지만, 유도 디스크(160), 유도 실린더(140), 유도 가이드(170)도 도 13과 동일한 방법으로 삽입부(230) 및 체결 부재를 이용하여 착탈 가능한 구조로 설치될 수 있다.

도 13에 도시된 T형 주배관(210)도 본 발명의 주배관(10)에 포함될 수 있다. 관 이음 부재(11)를 통하여 T형 주배관(210)을 체결하면 전체적으로 본 발명의 주배관(10)이 된다.

주배관(10)은 유도관(150)의 삽입을 위하여 개구된 유도관(150) 삽입부(230)를 구비할 수 있다. 유도관(150)은 유도관(150) 삽입부(230)를 통하여 주배관(10) 내부에 삽입된 후 유도관(150) 결합 부재(240)에 의하여 주배관(10)에 착탈될 수 있다. 유도관(150)이 유도관(150) 삽입부(230)에 체결되면 유도관(150)의 단부는 순방향을 향할 수 있다.

유도관(150) 결합 부재(240)는 연결관(50), 유도관(150), T형 주배관(210)에 모두 마련될 수 있으며, 이들을 센터링하고 볼트로 체결하면 유도관(150)은 순방향을 향하여 정렬된 상태로 체결될 수 있다. 유도관(150)의 유지 보수시, 유도관(150) 결합 부재(240)를 분리시키면, 주배관(10)의 외부로 유도관(150)을 손쉽게 꺼낼 수 있다.

도 14를 참조하면, 슬램 완화 수단의 제3 실시예가 도시된다.

일 실시예로서, 슬램 완화 수단은, 연결관(50)과 일체 또는 별개의 부재로서 연결관(50)에 연결되는 유도 실린더(140)를 포함한다.

유도 실린더(140)는 구부러진 엘보우관이 아니라 직관일 수 있다. 유도 실린더(140)는 연결관(50)으로부터 주배관(10)의 내부를 향하여 직선상으로 연장될 수 있다.

유도 실린더(140)의 내벽이 제1 벽부(110)를 형성하고, 유도 실린더(140)의 외벽은 제2 벽부(120)를 형성하며, 유도 실린더(140)가 주배관(10)과 연결되는 부분은 지지부(130)를 형성할 수 있다.

제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체는 유도 실린더(140)의 내벽에 해당하는 제1 벽부(110)에 의하여 역방향 유동이 억제될 수 있다. 제2 상태에서 압력 탱크(5)의 유체는 유도 실린더(140)의 내부를 거쳐 유도 실린더(140)의 일측에 형성된 유도 실린더 개구(141)를 통하여 순방향으로 배출될 수 있다.

제1 상태에서 주배관(10) 내부의 유체는 유도 실린더 개구(141)를 통하여 압력 탱크(5)로 유입될 수 있다. 유도 실린더 개구(141)는 순방향을 향하여 노출되며 유도 실린더(140)의 측부에 형성될 수 있다.

이때, 유도 실린더 개구(141)의 형상이나 크기를 조절 가능하게 제어하면 앞에서 설명한 유동 저항 증가부와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 유체가 역류하는 경우 유도 실린더 개구(141)에 의하여 마찰저항이 증가되므로 압력 탱크(5)에 유입되는 유체의 압력을 감소시킬 수 있어, 압력 탱크(5)의 운전 압력을 낮출 수 있고 설계 압력을 낮게 할 수 있다.

한편, 유도 실린더 개구(141)의 단면적이 순방향으로 갈수록 좁아지면 앞에서 설명한 벤츄리(14)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 유도 실린더 개구(141)의 전방측 및 후방측의 단면적 차이로 인하여 배관수의 역류 지연 효과를 더 증대시킬 수 있고, 이젝터 효과 및 체크 밸브(4)의 슬램 완화 효과를 더 증대시킬 수 있다.

유체가 역류하는 경우 유도 실린더 개구(141)에 의하여 마찰저항이 증가되므로 압력 탱크(5)에 유입되는 유체의 압력을 감소시킬 수 있어, 압력 탱크(5)의 운전 압력을 낮출 수 있고 설계 압력을 낮게 할 수 있다.

한편, 도 14에 도시된 직관 형태의 유도 실린더(140)를 도 7과 같이 헤더(12)에 삽입하고 유도 실린더(140)의 단부에 유도 실린더 개구(141)를 형성하면 도 7과 동일한 실시예가 될 수 있다.

도 15는 슬램 완화 수단의 제4 실시예를 도시한다.

일 실시예로서, 주배관(10)은 펌프(2) 및 체크 밸브(4)가 연결되는 제1 주배관(101)과, 압력 탱크(5) 및 연결관(50)이 연결되는 제2 주배관(102)을 포함한다. 제1 주배관(101)은 유입측에 위치한 주배관(10)이고 제2 주배관(102)은 토출측에 위치한 주배관(10)일 수 있다. 순방향을 향하여 제1 주배관(101) 및 제2 주배관(102)이 순서대로 배치될 수 있다.

일 실시예로서, 슬램 완화 수단은 제1 주배관(101) 또는 제2 주배관(102)의 내부에 설치되는 유도 가이드(170)를 포함한다. 유도 가이드(170)는 제1 주배관(101)과 일체 또는 별개의 부재로서, 제1 주배관(101)으로부터 제2 주배관(102)을 향하여 연장될 수 있다.

유도 가이드(170)의 일면은 압력 탱크(5) 및 연결관(50)과 대면되는 제1 벽부(110)를 형성할 수 있다. 유도 가이드(170)의 타면은 주배관(10)의 내부와 대면되는 제2 벽부(120)를 형성할 수 있다. 유도 가이드(170)의 일측은 압력 탱크(5) 및 연결관(50)과 대면되는 제1 벽부(110)를 형성할 수 있다. 유도 가이드(170)의 타측은 펌프(2) 및 체크 밸브(4)가 대면되는 제2 벽부(120)를 형성할 수 있다.

유도 가이드(170)가 주배관(10) 또는 연결관(50)과 교차되는 부분은 지지부(130)에 해당할 수 있다.

제2 상태에서, 압력 탱크(5)의 유체는 유도 가이드의 단부(171)를 거쳐 주배관(10)의 내부를 향하도록 배출될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 압력 탱크(5)의 유체는 유도 가이드(170)에 형성된 유도 가이드 개구를 통하여 배출될 수도 있다.

유도 가이드의 단부(171)는 순방향을 향하도록 노출될 수 있다. 유도 가이드(170)는 적어도 일부가 주배관(10)의 중앙을 향하도록 절곡될 수 있다. 이에 따라 압력 탱크(5)의 유체는 역방향 유동이 억제되고 순방향으로 배출이 유도될 수 있다.

유도관(150)의 단부보다 후방측에 벤츄리(14)가 설치될 수 있다. 유도관(150)을 통하여 배출되는 유체는 벤츄리(14)의 좁은 단면을 통과하면서 속도가 빨라지고 압력강하로 인하여 주변 유체를 흡입할 수 있다. 유체는 다시 넓어진 단면을 통과하면서 압력이 상승하므로 이젝터 효과가 증가되어 유체의 역류 지연 효과와 슬램 완화 효과가 극대화될 수 있다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

4...체크 밸브 3...순방향 유동
5...압력 탱크 10...주배관
11...관 이음 부재 12...헤더
13...조인트관 14...벤츄리
50...연결관 600...유입 저항 증가부
60...저항 디스크 61...저항 디스크 힌지
62...저항 디스크 오리피스 101...제1 주배관
102...제2 주배관 110...제1 벽부
111...제1 벽부의 단부 120...제2 벽부
130...지지부 131...고정 구멍
132...용접부 140...유도 실린더
141...유도 실린더 개구 150...유도관
151...제1 개구 152...제2 개구
153...제2 개구 밸브 154...제2 개구 밸브 힌지
155...제2 개구 밸브 스토퍼 160...유도 디스크
161...유도 디스크 오리피스 162...유도 디스크 힌지
165...유도 디스크 스토퍼 170...유도 가이드
171...유도 가이드의 단부
210...T형 주배관 220...분기점
230...삽입부 240...결합 부재

Claims (5)

1. 유체를 순방향으로 가압하는 펌프;
   상기 펌프에서 가압된 유체가 이송되는 주배관;
   상기 펌프의 토출측에서 상기 주배관을 오픈 및 클로즈시키는 체크 밸브;
   상기 체크 밸브의 토출측에서 상기 주배관에 연결되고, 상기 주배관과의 압력 차이에 따라 상기 주배관의 유체가 내부로 유입되는 제1 상태 및 상기 유체를 상기 주배관으로 배출하는 제2 상태로 작동되는 압력 탱크;
   상기 압력 탱크를 상기 주배관에 연결하는 연결관;
   상기 제2 상태에서 상기 압력 탱크의 유체가 상기 주배관의 내부에 배출될 때, 상기 압력 탱크의 유체가 상기 순방향의 반대 방향인 역방향으로 배출되는 것을 억제하고 상기 압력 탱크의 유체를 상기 순방향으로 배출시키는 제1 벽부를 구비하는 슬램 완화 수단; 을 포함하고,
   상기 제1 벽부는 상기 주배관의 내부에 배치되며,
   상기 슬램 완화 수단은, 상기 연결관에 연결되고 상기 주배관의 내부에 배치되는 파이프 형상의 유도관을 포함하는 배관 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유도관의 내벽은 상기 제1 벽부를 이루고,
   상기 유도관의 일측에는 상기 순방향을 향하여 노출된 제1 개구가 마련되며,
   상기 유도관의 타측에는 상기 역방향을 향하여 노출된 제2 개구가 마련되고,
   상기 제2 개구의 적어도 일부를 개폐하는 제2 개구 밸브가 마련되며,
   상기 제2 상태에서 상기 제2 개구 밸브가 상기 제2 개구를 클로즈시키고, 상기 압력 탱크의 유체가 상기 제1 개구를 통하여 상기 순방향으로 배출되는 배관 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 주배관의 순방향 유체가 대면되면 상기 제2 개구 밸브는 상기 제2 개구를 오픈시키도록 회동되는 배관 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 개구 밸브를 회동 가능하게 지지하는 제2 개구 밸브 힌지가 마련되며,
   상기 제2 개구 밸브의 회동 각도를 제한하는 제2 개구 밸브 스토퍼가 마련되는 배관 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 주배관은 상기 제1 벽부의 삽입을 위하여 개구된 삽입부를 구비하고,
   상기 제1 벽부는 상기 삽입부를 통하여 상기 주배관의 내부에 삽입된 후 결합 부재에 의하여 상기 주배관에 착탈되고,
   상기 제1 벽부가 상기 삽입부에 체결되면 상기 제1 벽부의 단부는 상기 순방향을 향하는 배관 장치.

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