KR20200059391A - 과압방지 밸브 - Google Patents

Abstract

몸통에 내장된 압력조절 스프링의 반발력으로 압력저장 용기에 연결된 인입구를 개폐하여 일정한 압력을 유지되는 과압방지 밸브에 관한 것으로,
특히 이러한 과압 방지 밸브를 알람 체크 밸브 내의 압력을 설정할 시에는 작동이 되지 않도록 하고 압력이 설정 된 후에는 과압방지 밸브의 기능을 회복할 수 있는 기능을 구비할 수 있는 과압방지 밸브에 관한 것이다.

Description

과압방지 밸브 {AN OVER-PRESSURE RELIEF VALVE}

소방 스프링클러 공급 배관에 설치하는 알람 체크밸브는 클레프를 경계로 나뉘어지는 1차측과 2차측으로 나뉘어 화재 시 스프링클러 헤드가 작동하게 되면 2차측에서 압력이 낮아짐에 따라 압력차이로 열리는 클레프에 의하여 전기 신호가 이루어져 화재 경보음이 울리는 구조이다.

이러한 기능을 하는 알람 체크밸브에 압력의 균형을 이루도록 하는 기능이 중요하며 이를 확인하기 위하여 압력계가 설치되고 잦은 압력계의 고장 시 교체를 대비하여 압력계 설치 전 단계에 개폐 조절이 가능하도록 밸브를 설치한다.

그리고 2차측에 과압이 걸리게 되면 이를 해소하기 위하여 알람 체크 밸브에 과압 방지 체크 밸브를 추가로 설치하여 과압을 해소하는 장치가 요구되는 데 본 발명은 이와 같은 목적과 기능을 가진 알람체크 밸브의 2차 측에 설정 이상의 압력이 발생할 경우 자동으로 배출되도록 설치하는 과압방지 밸브에 관한 것이다.

특히 이러한 과압방지 밸브는 연결구에 설치한다. 즉 연결구는 일자형, 엘보 형, T형, +자형 그리고 이러한 형상의 연결구에 과압방지 밸브 외에 볼회전 또는 스핀들 왕복에 의한 개폐가 이루어지는 밸브를 설치하는 구조로 한다. 따라서 본 발명에서 연결구라 함은 연결구에 과압방지 밸브와 볼 또는 스핀들을 구비하여 개폐를 이루도록 한 것까지 연결구로 통칭하는 것이다.

과압방지 밸브는 설정된 압력(통상 8-12kgf/㎠)을 초과할 경우 과잉 압력이 배출구를 통하여 배출되도록 배출구를 막고 있는 밸브 디스크의 후면을 받치는 스프링를 밀어 배출구를 형성하도록 구조를 이루는 밸브이다. 이러한 기능을 하는 구조는 몸통 인입구를 형성하고 내부에 스프링이 작동하도록 인입구 측은 패킹을 설치한 디스크를 설치하고 상부에는 압력을 행사하는 스프링의 버팀대 기능을 하도록 구조를 이루어 설정된 압력 이상의 과잉 압력 시에는 개방하고 정해진 압력 이하일 경우에는 패쇄하여 기밀을 유지하도록 하는 밸브로서 과잉을 이루는 유체의 배출은 측방 혹은 후방으로 배출하는 구조이다.

이와 같은 과압방지 밸브는 시공현장에서 알람체크밸브의 압력을 설정하고 확인하는 과정에는 때때로 작동이 이루어짐이 오히려 장애물이 되기도 한다. 그리고 이러한 장애요인을 제거하고자 과압방지 장치에 별도로 설치하는 스핀들로서 과압방지 밸브의 인입구를 차단하거나 개방하는 기능을 설치하는 방식을 취하고 있다.

이렇게 별도의 밸브 기능을 설치하는 구조는 밸브의 개폐를 차지하는 스핀들을 설치하기 위한 별도의 관로와 이동을 위한 공간 그리고 패킹과 패킹을 설치하는 홈 등의 추가 요인과 손잡이의 설치로 밸브의 부피와 투입 부품의 과다한 투입과 부피가 비대하여 과다한 제조원가의 상승과 하자요소의 증대 및 좁은 시공현장에 걸림 요소가 되는 문제를 안고 있다.

본 발명은 위와 같이 알람 체크 밸브의 압력을 조절하기 위하여 과압방지 밸브를 차단하여 하는 과압방지 밸브의 입구를 차단하기 위하여 별도로 설치함으로서 요구되는 부품의 원가 중 가장 많은 비용이 투입되는 스핀들과 손잡이를 체적이 훨씬 작은 크기로 하여 원가의 획기적 절감과 개선을 이루도록 하고 동시에 스핀들 설치를 위한 관로와 이동로를 위한 공간의 증가로 인한 원가의 상승요인을 획기적으로 절감하는 구조를 이루려는 것이다.

이를 해결하기 위하여 압력 조절 스프링에 의한 디스크의 작동을 받는 밸브와 압력 조절 스프링에 조절 전단계의 유로를 차단하였던 구조를 과압방지 밸브를 구성하기 위하여 설치하는 스프링, 디스크 그리고 버팀체를 설치하는 하우징을 공용으로 사용하는 밸브로 해결하려 한다.

이를 위하여 스프링의 압력을 조절하는 압력조절볼트의 중앙을 관통 홀을 형성하여 이 홀을 통과하는 스핀들 핀을 삽입하도록 하고 스핀들의 일측을 조절 볼트로 하도록 구성하여 해결하려 한다.

그리고 하우징의 측방에 홀을 형성하게 되면 조절볼트를 막힌 플렌지로 형성하고 혹은 하우징의 후방으로 배출구 기능을 이루도록 하려면 플렌지의 날개를 부분 개방하여 배출 통로로 형성하여 해결하려 한다

이렇게 되면 과압장지 밸브의 패킹과 패킹 디스크를 이용하여 인입구의 기밀 밀폐 기능을 이중으로 활용할 수 있는 기능으로 하고 역시 과압방지 밸브의 하우징을 이중으로 활용할 수 있게 되어 종래의 부피가 크고 긴 스핀들과 손잡이 그리고 이를 설치하고 작동하기 위하여 확보하여야 하였던 추가의 관로에 의한 하우징과 왕복을 위한 공간 그리고 스핀들 외표면에 설치하는 다수개의 패킹과 이를 설치하기 위한 패킹홈 등의 가공 공정 등을 절감하거나 제거할 수 있게되어 획기적인 원가 절감이 가능하다.

도1은 본 발명의 대표 해체도
도2는 본 발명의 또 다른 해체도
도3은 본 발명의 또 다른 부분 단면도.
도4는 본 발명의 또 다른 적용 단면도.
도4는 종래의 제품도.

과압 방지 장치는 배관의 내부에 발생하는 압력이 일정한 수준 이하에서 관리되도록 설치하는 장치다. 즉, 배관 내압이 일정 압력 이상 초과 발생 시 자동으로 밸브가 개방하는 과잉압력의 유체를 배출하여 일정한 압력을 이루도록 하는 장치다. 이 장치는 일정한 압력 초과 시 과잉압력이 조절 스프링(3)이 수축이 되거나 늘어 나는 기능에 의존하여 작동하는 구조이다. 이를 위하여 압력 스프링을 중심으로 일측은 압력 스프링을 고정하기 위하여 압력 스프링 설치를 위한 하우징의 내주면에 형성한 암나사와 결합하여 나사 조정으로 압력 스프링의 텐션을 조절하는 압력 조절을 나사의 회동체로 하는 고정 나사를 형성하고 이 고정 나사체의 내측에는 설치용 홈을 형성하여 압력 스프링을 바로 설치하거나 혹은 볼 베어링이나 멈춤 스냅링으로 하는 풀림 방지체(6)를 통하여 압력 스프링을 설치한다. 이때 하우징의 후방을 배출구(8)로 하려면 고정링의 몸통 내측 중앙에 홀을 형성하면 되고 측방을 배출구로 하려면 압력 스프링의 하우징 측면에 홀을 형성한다. 이 배출구는 연결호스에 연결하려면 연결호스와 결합하도록 나사와 같은 결합부를 이루면 된다.

과압방지 밸브의 설치 구조는 압력 스프링의 하부에는 밸브의 개폐를 위하여 설치하는 패킹과 패킹의 견고한 구조를 유지하도록 보완설치하는 패킹 디스크(5)를 복합하여 설치한다. 위 패킹 디스크의 상부에는 스프링이 삽입되는 홈을 형성하거나 혹은 스프링 내측에 삽입될 수 있는 삽입봉(51)을 그리고 하부에는 패킹이 삽입 설치되도록 패킹 설치 홈(52) 부재를 설치하여 압력 스프링의 작용에 의하여 인입구와의 결합으로 개폐 기능을 이루도록 한다. 패킹 설치홈은 삽입할 수 있도록 홈을 형성하여 패킹을 밀착 삽입하도록 구조를 이룬다. 또 다른 방식은 삽입하면 이탈이 어렵게 그림과 같이 고리 홈을 형성하여 사용할 수도 있다. 패킹 디스크의 외주면은 요철이나 다각을 형성하여 위 하우징의 내주면에 설치하여 유격 없이 상하 이동이 가능 하도록 하게 되면 압력 스프링의 신축 작용에 따라 돌출부는 정밀한 직선 승강을 위한 가이드 기능을 이룰 수 있도록 하고 오목부는 밸브 개방 시 유체가 빠져나갈 틈새를 제공하여 유체가 스프링 하우징 내로 인입되어 측방 혹은 후방으로 통로를 이루어 배출구를 이루게 된다.

이러한 과압방지 밸브에 있어 압력 스프링을 직접 고정링의 설치 홀에 설치할 수도 있고 중간에 볼 베어링이나 치아형 혹은 굴곡진 스냅링으로 이루어진 풀림방지체(6)를 중간에 삽입 설치하여 압력 스프링을 설치하는 방법도 있다. 특히 풀림방지체는 압력 스프링의 반발력이 고정링에 직접 회전 작용하는 것을 중간위치에서 회전력을 우선 흡수하여 고정링의 회전에 의한 풀림 작용이 억제되게 한다. 즉, 볼 베어링은 압력 조절 스프링의 반발력을 다수의 볼의 점접촉으로 분산하여 고정링의 회전력을 선제적으로 흡수하게 되고 치형 스냅링은 치형의 가닥이 회전력을 흡수하고 굴곡진 스냅링은 비틀림 구조가 회전력을 흡수하여 결국 고정링의 회전에 의한 나사 풀림을 억제함으로서 과압 방지 밸브가 애초에 설정한 압력에서 최대한 작동되는 구조를 이루게 된다.

한편 이렇게 과압에 의하여 개폐하는 작동이 코일형 스프링에 의하여 과압 방지 장치 구조를 이루는 밸브는 대체로 압력 스프링을 압박하는 압력 조절 장치를 나사로 한 고정 링을 밸브 몸통의 내측 나사와 결합 작용하도록 한다. 때로는 고정링과 밸브 몸통과 사이에 중간 단계의 고정 링 설치용 리듀사 장치를 하여 이 리듀사가 압력 조절의 범위를 넓게 설치할 수 있도록 한다. 고정링의 작동력을 전달하기 위하여 고정링 중앙에 육각 홈을 형성하여 육각 렌치로 작동으로 압력 스프링을 조절하여 필요로 하는 반응의 압력으로 조정할 수 있도록 한다.

이와 같은 구조를 이룬 과압방지 밸브는 그 자체로 독립구조체로 형성하여 타 배관과 결합할 수 있는 연결구에 구성하게 된다. 물론 위 연결구는 몸통을 일자로 하거나 관로를 측면으로 연장하여 이루어진 엘보, T, + 등의 가지관을 가지고 이 곳에 볼이나 스핀들로 개폐하는 밸브를 구비하는 것 역시 본 발명에는 연결구에 포함하게 된다. 즉, 본 발명은 다종류의 열결구에 형성한 하나의 하우징에 과압방지 밸브와 종래의 스핀들에 의한 밸브의 포함하고 있어 하우징을 달리하지 않아 모두를 포함하는 연결구로 포함한다.

다양한 연결구로 구성한 과압방지 밸브에 있어서 알람 체크밸브 내의 압력을 조절할 때 압력계만 작동하고 과압 밸브가 작동되지 않도록 하고 알람 체크밸브를 조절한 후 과압방지 밸브가 작동할 수 있도록 하는 또 다른 밸브의 기능을 효과적으로 진보된 구조를 추가하는 것이 본 발명의 핵심적 목적이다. 위에 상설한 구조의 밸브를 그대로 활용할 시에는 고정링(3)의 중앙에 형성한 홀을 통하여 삽입한 핀(71)이 디스크의 후면을 누를 수 있도록 핀을 형성하고 위 핀의 후단에는 외측 둘레 면에 결합용 나사를 형성한 프렌지를 구비하는 압박핀 체(7)를 이루려 한다.

위 압박핀 체는 압박 스프링의 하우징 내에 형성된 나사와 결합하여 조임과 풀림의 회종작용을 하는 구조이다. 압박핀 체의 플렌지 나사를 조이게 되면 스프링의 내측을 통과하여 설치된 압박핀이 패킹 디스크의 패킹 설치면의 배면을 압박하여 알람 체크 밸브의 압력을 조절하더라도 위 조절과 관련 없이 열리지 않게 패킹 디스크의 열림을 막는 구조를 이루게 된다. 이러한 구조는 알람 체크 밸브의 압력을 일정하게 설정한 후에는 압박핀 체를 풀어 패킹 디스크의 압박을 해제하게 되면 과압방지 밸브의 정상적인 기능을 회복하게 된다.

특히 본 발명은 하나의 하우징에 설치되어 있는 동일한 패킹과 패킹 디스크에 대하여 관내 소화액의 압력에 반응하여 개폐를 이루는 자동밸브와 인위적 개폐를 수동으로 개폐를 이루는 두가지 밸브를 이루어 하나의 밸브 하우징으로 복합 밸브를 구성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 작동 구조는 압박핀 체를 과잉 조이게 되면 민감한 재질의 패킹의 형상과 기능에 왜곡 변화를 가져와 결국 과압방지 밸브 고장의 치명적 원인이 된다. 따라서 압박핀 체가 정교하게 압박함이 대단히 중요하다.

따라서 압박핀 체가 일정한 깊이에서 멈춤이 되도록 하는 구조를 위하여 플렌지의 외주면을 단차를 형성하여 큰 외경부(73)와 작은 외경부(72)로 하여 하측을 몸통 하우징 나사와 결합하기 위한 나사로 하는 작은 외경(으로 하는 작은 외경부로 하고 상측은 큰 외경으로 하는 큰 외경부로 하여 플렌지가 결합 시 몸통 하우징의 끝단에 걸리는 턱이 되도록 하여 나사 조임 시 더 이상 플렌지가 더 이상 삽입되지 않도록 하는 걸림 턱이 되도록 하려 한다.

위 압박핀 체는 하우징의 측면에 배출구를 형성하여 후방으로 배출구를 필요로 하지 않으면 압박핀 체의 플렌지를 전체를 커버로 하는 구조로 하면 되고 이곳에 기밀을 원하면 패킹 부재를 설치하면 된다. 또 다늘 방법으로 배출구를 하우징의 후방으로 형성하고자 하면 도3의 A와 같이 플렌지 내측을 중앙을 제외하여 부분 개방 구조로 하여 후방으로 배출하는 관로를 형성하여 해결한다.

특히 외측벽에 배출구를 형성할 경우에는 몸통 하우징의 후방은 차단하기 위하여 압박핀 체의 플렌지로 플러그 캡으로 사용한다. 즉, 패킹 디스크에 대한 압박을 해제하게 되면 과압방지 밸브가 작동이 가능한 구조가 되는 조건하에서 플러그 캡을 설치하는 방법으로는 두 가지를 택하려 한다. 하나는 도3과 같이 몸통 하우징의 상단에 나사가 없는 민나사부(12)를 형성하여 압박핀 체의 플렌지의 상단에 형성한 패킹 설치용 패킹 홈(74)을 설치하여 위 압박핀체의 플렌지가 몸통 하우징의 민나사부와 패킹(11)을 사이에 두고 기밀을 확보한 캡 기능을 하는 방법이 있고, 또 다른 방법은 단순히 몸통 하우징과의 밀착을 이루던 압박핀 체의 플렌지의 큰 구경부는 밀착을 해제하는 구조에 플러그 캡을 적용하기 위하여 작은 구경부와 큰 구경부가 이루는 단차면에 간극을 확보할 수 있도록 하면서 동시에 기밀을 확보하는 간극유지 패킹(15)을 설치하여 압박핀 체를 조이더라도 패킹 디스크를 압박하지 못하는 구조가 되고 반면에 몸통 하우징의 끝단과 플렌지의 하단은 패킹을 사이에 두고 플러그 캡으로 하는 기밀 구조를 이루게 된다.

이와 같이 간극 패킹을 설치하여 플러그 캡이 되도록 하는 압박핀 체의 플렌지 기능은 패킹 디스크의 열림 폭은 좁게 형성되는 문제를 가지게 되나 이는 오히려 지나치게 열림폭이 클 경우에 압력 스프링의 조정력에 왜곡현상을 가져다 줄 수 있는 점에서 이러한 결함의 가능성을 상당히 감소할 수 있도록 하는 구조를 제공한다는 점에서 오히려 바람직하다. 원칙적으로 본 발명의 압박용 핀은 종래의 스핀들이 굵고 외주면에 패킹을 설치하고 길게 형성된 것임과 달리 가늘고 짧고 패킹을 설치하지 않아 구조에 있어서 차이점 있었으나 위의 플러그 캡을 되면 패킹을 추가로 설치하는 변경을 이룬다.

위와 같이 형성한 배출구에 연결관으로 배출라인을 형성하고자 하면 연결관과 결합할 수 있는 나사와 같은 결합부를 하우징에 형성한 배출구에 형성 구비하여 상호 결합하도록 한다.

몸통(1), 압력 스프링(2), 고정링(3), 패킹(4), 패킹 디스크(5), 풀림방지체(6), 압박핀 체(7), 배출구(8), 인입구(9), 조임너트(10), 스핀들(11), 오리피스(12), 배출연결관(13). 칸막이 링(14).

Claims (5)

1. 외부의 결합 대상물과 결합하도록 나사를 형성한 결합구를 두고 원통형의 내부 하우징을 저면에는 유로를 축소한 오리피스 홀로 인입구를 개설하고 상부에는 결합 나사를 형성한 몸통과; 위 오리피스 홀 상부에 설치하는 패킹 부재와 패킹부재를 전면에 접합설치하는 패킹 디스크와; 위 패킹 디스크 후면에 설치하는 스프링으로 이루어진 압력 스프링과; 내측에 관통한 홀로 구성한 중앙홀과 외주면에 나사로 형성하는 고정 링과; 고정 링과 압력 스프링의 사이에 설치하는 풀림방지체 부재;로 구성되는 과압방지 밸브에 있어서,
   몸통을 플렌지로 이루어 외주 면에 나사를 형성하고 하측에 고정링 중앙 홀과 압박 스프링의 내부 공간을 통과하여 설치되는 핀체를 구비한 압박핀 체로 하여 하우징의 상부의 결합 나사와 결합하여 이루는 밸브를 구비하여 하나의 몸통 하우징에 2가지의 복합 밸브로 구성되는 과압방지 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   측벽에 외부로 관로를 형성하여 이루는 배출구를 구비한 몸통 하우징과; 외부로는 상측은 큰 외경으로 이루는 큰 외경부와 하측은 외주면을 나사를 형성한 작은 외경으로 이루어진 작은 외경부로 단차를 이루는 프렌지를 몸통에 구비한 압박핀 체;가 결합 구성되는 과압방지 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   압박핀 체가 패킹 디스크의 후면에 대한 압박을 해제하여 과압방지 밸브가 작동되는 조건에서 몸통 하우징의 후방으로 배출되는 것을 차단하기 위하여 플렌지 몸통의 작은 외경부와 큰 외경부가 이루는 단차와 몸통 하우징의 끝단 사이에 설치하여 조임 압박을 받도록 하는 간극유지 패킹이 결합 구성되는 과압방지 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   내부로는 중앙과 외측이 연결되어 부분이 개방된 프레임 구조로 하고 외부로는 상측은 큰 외경으로 이루는 큰 외경부와 하측은 외주면을 나사를 형성한 작은 외경으로 이루어진 작은 외경부로 단차를 이루는 프렌지를 몸통에 구비한 압박핀 체로 구성되는 과압방지 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   측벽에 외부로 관로를 형성하여 이루는 배출구를와 상단은 내측벽을 나사가 없는 민나사면을 구비한 몸통 하우징과; 외부로는 상측은 패킹 홈을 설치하여 패킹을 설치하고 하측은 외주면을 나사를 형성한 프렌지를 몸통에 구비한 압박핀 체;가 결합 구성되는 과압방지 밸브.
   

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