KR20210057399A - 소화기용 파열디스크 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소화기용 파열디스크 어셈블리를 제안한다. 본 발명의 파열디스크 어셈블리는, 외기와 연통하는 상부밸브바디(12)와 소화기 내부와 연결되는 하부밸브바디(14)가 서로 연결되어 관체형상을 가지는 밸브바디의 내부에 파열디스크(18)가 설치된다. 파열되는 기준압력이 설정된 파열디스크(18)의 상면에 면접촉하는 지지힌지(20)는, 파열디스크의 상면에 지름방향으로 면접촉함으로써 파열디스크의 파열 압력을 높일 수 있고, 일단부가 밸브바디에 대하여 힌지축을 중심으로 연결되고, 타단부에는 걸림턱이 성형되어 있다. 그리고 솔레노이드 액츄에이터(40)의 플런저(42)는, 로커(32)의 걸림홈에 걸림으로써 로커(32)가 스프링의 힘에 의하여 외측으로 이동하는 것을 방지하고 있다. 플런저(42)가 걸림홈에서 해제되면 로커(32)가 지지힌지에서 이격되어, 지지힌지(20)는 상방으로 회동하면서 파열디스크(18)에서 이격된다. 이러한 상태에서 파열디스크(18)는 소화기 내부의 설정 압력에 의하여 파열된다.

Description

소화기용 파열디스크 어셈블리{A rupture disc assembly for a fire extinguisher}

본 발명은 파열디스크 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 신호에 따라서 힌지가 제거되면 소화액의 충진압력에 의하여 파열되도록 구성되는 시스템 소화기용 파열디스크 어셈블리에 관한 것이다.

파열 디스크 어셈블리는 소정의 내부 공간의 압력이 기준값을 초과하면, 파열 디스크가 파열되면서 고압의 가스 등이 외부로 배출되도록 하는 장치를 의미한다. 이러한 파열디스크 어셈블리는 다양한 용도를 가지고 있는데, 자동화된 소화를 수행하는 시스템 소화기에도 적용되고 있다.

시스템 소화기에 적용되고 있는 파열디스크 어셈블리는, 파열디스크를 특정한 전기적 신호에 기초하는 충격 등으로 파열시킴으로써, 소화기 내부에 내장된 소화액이 외부로 분출될 수 있도록 구성하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 형식의 소화기용 파열디스크 어셈블리는, 파열디스크에 충격을 가하기 위한 구성이 다소 복잡하기 때문에 바람직하지 못하다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구성을 가지면서도 충분한 동작 신뢰도를 확보할 수 있는 소화기용 파열디스크 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 파열디스크 어셈블리는, 상부밸브바디와 소화기 내부와 연결되는 하부밸브바디가 서로 연결되어 관체형상을 가지는 밸브바디와, 밸브바디의 내부에 설치되고 파열되는 기준압력을 가지는 파열디스크를 포함하고 있다. 그리고 파열디스크의 상면에는, 지지힌지가 파열디스크의 상면에 지름방향으로 면접촉함으로써 파열디스크의 파열 압력을 높이고 있다. 지지힌지는 밸브바디에 대하여 힌지축을 중심으로 연결되고 회동 가능하고, 타단부에는 걸림턱이 형성되어 있다.

그리고 솔레노이드 액츄에이터를 이용하여, 로커가 지지힌지의 걸림턱과 걸림으로써 소화기의 내부 설정압력에 대하여 지지힌지와 같이 파열디스크가 견딜 수 있도록 지지하고, 지지힌지의 걸림턱과 해제됨으로써 지지힌지가 파열디스크에서 이격될 수 있고 소화기의 내부 압력에 대하여 파열디스크가 파열될 수 있도록 제어할 수 있다.

그리고 스프링은, 지지힌지의 걸림턱에 걸린 로커를 지지힌지와의 걸림 상태를 해제하도록 탄성력을 발생시키고 있다. 여기서 지지힌지의 걸림턱 상면에 걸려서 지지힌지가 파열디스크의 상면에 면접촉하도록 유지하는 로커는, 솔레노이드 액츄에이터에 의하여 플런저가 로커에 성형된 걸림홈에서 이탈함으로써, 지지힌지를 상방으로 열 수 있다.

다른 실시 예에 의하면, 지지힌지의 걸림턱 상면에 걸려서 지지힌지가 파열디스크의 상면에 면접촉하도록 유지하는 체결부재를, 솔레노이드 액츄에이터를 이용하여 지지힌지의 걸림턱 상면에 걸린 상태에서 해제상태로 이동시켜서 지지힌지를 열 수 있도록 구성하고 있다.

이상과 같은 실시 예에 의하면, 지지힌지가 파열디스크의 상면에 면접촉한 상태에서는 파열디스크의 파열 압력이 높아지게 설정되고, 지지힌지가 파열디스크의 상면에서 이격된 상태에서는 파열디스크의 파열압력은 낮아지도록 설정된다. 따라서 전기적 신호에 의하여 지지힌지가 상방으로 열리면, 소화기의 내부 압력에 의하여 파열디스크가 바로 파열될 수 있다. 그리고 지지힌지가 파열디시크에 접촉한 상태에서는, 보다 높은 압력에서 파열디스크가 파손됨으로써 안전을 도모하고 있는 작용 효과가 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명 파열디스크 어셈블리의 일부 분해 사시도.
도 2는 본 발명 파열디스크 어셈블리의 종단면도.
도 3은 본 발명 파열디스크 어셈블리의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예의 파열디스크 어셈블리의 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 파열디스크 어셈블리는, 서로 나사 결합함으로써 하나의 통형상체를 형성하는 상부밸브바디(12)와 하부밸브바디(14)로 구성되고 있다. 따라서 결합된 상태의 밸브바디(12,14)는 통형상을 가지게 되고, 그 내부에는 파열디스크(18)가 설치된다. 상부밸브바디(12)는 외부와 연통하도록 열린 상태로 성형되고, 하부밸브바디(14)는 이하에서 설명하는 소화기와 연결되는 부분이다.

본 발명에서 사용되는 파열디스크(18)는, 소정의 압력에 대하여 파열됨으로써, 내부의 유체가 외부로 분출될 수 있는 것이면 어떠한 형태의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 일정한 압력에 의하여 손상이 시작되는 스코어드라인(Scored line)이 형성된 것 또는 일정 간격의 슬릿이 성형된 것 등을 포함하여 다양한 형태의 파열디스크(18)를 사용할 수 있다. 도시한 실시 예에서는, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 일정 간격의 슬릿이 다수 성형된 파열디스크(18)를 사용하고 있음을 알 수 있다.

그리고 도시한 실시 예에서 파열디스크(18)는 하부밸브바디(14)에 설치되고 있으며, 그 상부에는 지지힌지(20)가 설치되어 있다. 그리고 파열디스크(18)는, 하부밸브바디(14)의 상부에 성형된 지지턱(14a)과, 하부밸브바디(14)의 내측에서 상기 지지턱(14)의 상부에 올려질 수 있는 링형상의 홀더(15) 사이에 개재된 상태로 지지되고 있다. 그리고 기밀상태를 확보하기 위하여 파열디스크(18)의 플랜지부분과 하부밸브바디(14)의 지지턱(14) 사이에는 밀폐 링이 설치될 수 있다. 그외에도 파열디스크(18)는 공지된 구조를 통하여, 밸브바디의 내부에서 후술하는 지지힌지(20)의 직하부에 설치될 수 있음은 당연하다.

그리고 본 발명의 지지힌지(20)는 파열디스크(18)의 상면에 접하는데, 도 3에서와 같이 파열디스크(18)의 지름 방향으로 설치된다. 도시한 실시 예에서는 선형으로 성형되는 지지힌지(20)가 파열디스크(18)의 상면에 면접촉하게 되면, 실질적으로 파열디스크(18)의 파열 압력이 상대적으로 높아지게 된다.

예를 들어 15 ~ 20 바아의 압력에서 파열되도록 설계된 파열디스크(18)의 상면에 지지힌지(20)가 지름 방향으로 면접촉하게 되면 파열디스크(18)의 파열 압력은 상당히 높아지게 되는데, 예를 들면 40~45바아까지 높아질 수 있다. 그리고 파열디스크(18)의 상면에 접촉한 상태로 지지되고 있는 지지힌지(20)는, 힌지축(22)을 중심으로 회동할 수 있도록 하부밸브바디(14)에 의하여 지지되고 있다.

지지힌지(20)의 힌지축(22) 반대측 단부에는 걸림턱(23)이 성형되어 있다. 그리고 이러한 걸림턱(23)의 상부에는 로커(32)가 걸려서 지지힌지(20)가 항상 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 구성된다. 여기서 로커(32)는 지지힌지(20)의 잠금 상태 및 열림 상태 사이를 선형 운동하도록 설치되는 부품이다.

예를 들면 상기 로커(32)는 스프링(34)에 의하여 항상 외측으로 탄성적으로 지지된다. 여기서 스프링(34)에 의하여 외측으로 탄성력을 받는다고 함은, 로커(32)는 항상 열리는 방향(지지힌지와 걸리지 않는 상태)으로 스프링(34)의 탄성력을 받고 있다는 것을 의미한다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 로커(32)의 중간에는 걸림홈(36)이 성형되어 있고, 이러한 걸림홈(36)에는 솔레노이드 액츄에이터(40)의 플런저(42)가 들어가서 걸린 상태를 유지하고 있다.

즉, 솔레노이드 액츄에이터(40)의 플런저(42)가 로커(32)의 걸림홈(36)에 체결되어 있기 때문에, 로커(32)는 지지힌지(20)의 걸림턱(23)의 상부에 걸려 있는 상태를 유지하고 있는 것이다. 이러한 상태에서, 소정의 전기적 신호(예를 들면 화재발생장치에서의 화재감지 신호 또는 사용자에 의한 수동 조작 신호 등)에 의하여 솔레노이드 액츄에이터(40)가 전원이 인가되면서 플런저(42)가 하방으로 이동하여 걸림턱(34)에서 이탈하게 된다.

이렇게 로커(32)가 자유상태로 되면, 스프링(34)은 로커(32)를 외측으로 잡아 당기게 되어, 로커(32)는 도면 상 좌측으로 이동하게 된다. 이러한 로커(32)의 이동은, 지지힌지(20)와의 걸림 상태를 해소하게 된다. 이렇게 되면 지지힌지(20)는 힌지축(22)을 지지점으로 상방으로 회전할 수 있는 상태로 된다.

도시한 실시 예에서, 상기 로커(32)는, 하부밸브바디(14)에서 외측으로 연장 성형된 로커지지부(38)에 의하여 지지되고 있으며, 이러한 로커지지부(38)에 의하여 일방향으로 선형 이동할 수 있도록 지지되고 있음을 알 수 있다. 그리고 로커(32)의 외측단부가 스프링(34)에 의하여 외측으로 탄성력을 받고 있으며, 이러한 부분을 지지하면서 스프링(34)의 내측단부가 걸리는 지지블럭(39)도 로커지지부(38)의 외측에서 나사 결합에 의하여 일체화되어 있다.

도시한 실시 예에 있어서는, 솔레노이드 액츄에이터(40)의 동작에 의하여 로커(32)가 지지힌지(20)와 체결된 상태 또는 지지힌지(20)에서 이격된 상태로 변경될 수 있도록 구성되고 있음을 알 수 있다. 즉, 솔레노이드 액츄에이터(40)의 플런저(42)가 로커(32)와의 체결상태 및 로커(32)와의 해제상태 사이에서 구동되고 있음을 알 수 있다.

그러나 솔레노이드 액츄에이터의 힘이 확보될 수 있으면, 로커(32)를 대신하여 솔레노이드의 플런저로 구성하는 것도 가능할 것이다. 즉, 솔레노이드 액츄에이터(40)의 플런저(42)가, 상술한 로커(32)에 대신하여, 직접 지지힌지(20)의 걸림턱(23) 상부에 걸리거나 해제되는 기능을 가지도록 하는 것도 가능하다고 할 수 있다.

그리고 하부밸브바디(14)는 소화기와 연결되어 있어서 실제로는 액상의 소화액이 가득 차 있는 상태인데, 이러한 액상 소화액은 소정의 충진압을 가지고 있는 상태이다. 이러한 액상 소화액의 충진 압력은 파열디스크(18) 자체의 파열 기준 압력(15~20바아)보다 높은 압력(예를 들면 30바아)이다. 그리고 지지힌지(20)에 의하여 파열디스크(18)의 파열 압력이 높아진 상태이기 때문에, 소화액의 충진 압력(30바아)에도 파열디스크(18)는 파열되지 않고 도 2의 상태를 유지하고 있는 것이다.

이러한 상태에서, 상술한 바와 같이, 솔레노이드 액츄에이터(40)에 인가되는 전기 신호에 의하여 플런저(42)가 지지힌지920)의 걸림홈(36)에서 이탈하게 되면, 로커(32)가 지지힌지(20)와의 체결상태를 해제하게 된다. 따라서 지지힌지(20)는 힌지축(22)을 중심으로 회동할 수 있는 상태이고, 이때 파열디스크(18)는 지지힌지(20)의 보강력이 해제된 상태이기 때문에, 소화액의 압력(30바아)에 의하여 파열된다. 이와 같이 소화액의 압력에 의하여 파열디스크(18)가 파열되면 소화액이 외부로 분출되어 소화 작용을 수행하게 된다.

그런데 지지힌지(20)가 파열디스크(18)의 상면에 접촉한 상태에서, 파열디스크(18)는 더 높은 압력(예를 들면 40~45바아)에도 견딜 수 있음은 상술한 바와 같다. 여기서 소화에 대한 어떠한 전기적 신호가 없는 상태[플런저(42)가 걸림홈(36)에 걸린 상태]에서, 소화기 내부의 압력이 비정상적으로 올라가서 40~45바아를 초과하게 되면, 이러한 내부 압력에 의하여 파열디스크(18)가 파열된다.

여기서 소화기 내부의 압력이 고압(40~45바아)으로 되어 파열디스크(18)가 파열되는 경우에는, 지지힌지(20)가 파열디스크(18)의 상면에 접촉하고 있는 상태이기 때문에, 지지힌지(20)를 중심으로 양측의 파열디스크(18)가 각각 파열되는 형태로 나타나게 된다. 그리고 솔레노이드 액츄에이터(40)의 신호에 의하여 지지힌지(20)가 자유상태로 된 후, 파열디스크(18)가 파열되는 경우에는 도 3에서의 연결지지부(19)를 중심으로 파열디스크(18)가 파열되기 때문에, 실질적으로 두 가지 경우의 파열디스크의 파열형태가 상이하다.

위에서 설명한 실시 예에서, 지지힌지(20)의 저면은 평면형상을 가지고 있다. 그리고 파열디스크(18)도 최초에는 평면형상을 가지고 있으나, 지지힌지(20)와 같이 파열디스크(18)가 설치된 이후, 하부밸브바디(14)와 연결되는 소화기 내부의 소화액이 소정의 압력(예를 들면 30바아)까지 충진되면, 이러한 충진 압력에 의하여 지지힌지(20)의 양측에 해당하는 파열디스크(18)의 양측부분이 부풀어 오르게 된다. 도 2에서의 파열디스크(18)는 이렇게 하여 상방으로 부풀어 오른 상태의 파열디스크(18)가 도시되어 있다.

다음에는 도 4에 도시한 실시 예에 대하여 살펴보기로 한다. 본 실시 예는, 파열디스크(28)가 다른 형태의 것을 사용하고 있는 것인데, 이하의 설명에서는 공통되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략하고, 실질적으로 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

본 실시 예에서, 상부밸브바디(12), 하부밸브바디(14), 로커지지부(38), 그리고 로커(32) 및 이들의 동작과 관련된 주변 구성은 실질적으로 위에서 설명한 것과 동일하다. 본 실시 예의 파열디스크(28)는, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 하방으로 오목하게 형성된 디스크본체(28a)와, 이러한 디스크본체(28a)의 자장 자리를 따라 형성되는 슬롯(28c), 그리고 고압에 의하여 역전되는 디스크본체(28a)를 파단하는 나이프(28b)를 포함하고 있다. 이와 같은 파열디스크(28) 자체는 공지되어 있고 널리 사용되는 것이다.

그리고 본 실시 예에서의 지지힌지(50)는, 파열디스크(28)의 오목한 상면에 면접촉할 수 있도록 하방으로 볼록한 하면을 가지고 있다. 즉, 본 실시 예의 지지힌지(50)도 파열디스크(28)의 상면에 대하여 지름 방향으로 면접촉해야 하기 때문에, 지지힌지(50)의 저면을 파열디스크(28)의 상면에 대응하도록 볼록하게 성형하고 있는 것이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 실시 예의 작동은 실질적으로 위에서 설명한 제1실시 예와 완전히 동일하다. 간단하게 설명하면, 외부의 전기적 신호에 의하여 로커(32)가 지지힌지(50)의 걸림턱(52)과의 체결상태에서 해제되면, 지지힌지(40)는 힌지축(54)을 기준으로 상방으로 회동함으로써, 파열디스크(28)가 소화기의 내부 압력에 노출된다.

이때 소화기의 내부압력은, 파열디스크(28) 자체의 기준 압력보다 높게 설정되어 있기 때문에, 소화기의 내부압력에 의하여 파열디스크(28)가 파열되면서 소화액이 외부로 분출되면서 소정의 소화 작업을 수행할 수 있게 된다. 그리고 소화를 위한 전기적 신호가 없는 상태에서는, 소화기 내부 압력이 필요 이상으로 올라가면 상술한 지지힌지(50)에 의하여 원래 파열디스크(28)의 기준 압력보다 높은 압력(예를 들면 50바아)에서 파열디스크(50)가 파열된다.

본 실시 예에서도, 지지힌지(50)가 파열디스크(28)에 접촉하고 있는가의 유무에 따라서 실질적인 파열디스크(28)의 파열 압력이 달라짐을 알 수 있다. 이러한 점을 이용하여, 전기적 신호에 의한 지지힌지(50)의 열림에 의한 낮은 압력에서의 파열디스크의 파열과, 지지힌지(50)의 닫힘에 의한 높은 온도에서의 파열디스크의 파열을 유도하고 있음을 알 수 있다.

이상 두 가지의 실시 에에 있어서, 소화기의 내부 압력이 고압화되어 파열디스크가 파열되는 경우(지지힌지의 파열디스크 접촉상태)와, 솔레노이드 액츄에이터(40)를 통한 전기적 신호에 기초하여 파열디스크(18)가 파열되는 경우(지지힌지의 파열디스크 비접촉상태)는, 각각 파열 형태가 상이함을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 바에 기초하여 해석되어야 할 것임도 특허법의 규정 취지상 당연하다고 할 것이다.

12 ..... 상부밸브바디
14 ..... 하부밸브바디
18 ..... 파열디스크
20 ..... 지지힌지
22 ...... 힌지축
23 ..... 걸림턱
28 ..... 파열디스크
32 ..... 로커
34 ..... 스프링
40 ..... 솔레노이드 액츄에이터
42 ..... 플런저
50 ..... 지지힌지

Claims (3)

1. 외기와 연통하는 상부밸브바디와 소화기 내부와 연결되는 하부밸브바디가 서로 연결되어 관체형상을 가지는 밸브바디;
   밸브바디의 내부에 설치되고 파열되는 기준압력을 가지는 파열디스크;
   파열디스크의 상면에 지름방향으로 면접촉함으로써 파열디스크의 파열 압력을 높일 수 있고, 일단부가 밸브바디에 대하여 힌지축을 중심으로 연결되고, 타단부에는 걸림턱이 형성된 지지힌지;
   지지힌지의 걸림턱과 걸림으로써 소화기의 내부 설정압력에 대하여 지지힌지와 같이 파열디스크가 견딜 수 있도록 지지하고, 지지힌지의 걸림턱과 해제됨으로써 지지힌지가 파열디스크에서 이격될 수 있고 소화기의 내부 압력에 대하여 파열디스크가 파열될 수 있도록 제어하는 지지힌지 유지 및 해제수단으로 구성되는 파열디스크 어셈블리.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지힌지 유지 및 해제수단은,
   지지힌지의 걸림턱 상면에 걸려서 지지힌지가 파열디스크의 상면에 면접촉하도록 유지하는 로커와, 지지힌지의 걸림턱에 걸린 로커를 지지힌지와의 걸림 상태를 해제하도록 탄성력을 발생하는 스프링, 그리고 로커에 성형된 걸림홈에 체결되거나 이탈할 수 있는 플런저를 구비하는 솔레노이드 액츄에이터로 구성되는 파열디스크 어셈블리.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지힌지 유지 및 해제수단은,
   지지힌지의 걸림턱 상면에 걸려서 지지힌지가 파열디스크의 상면에 면접촉하도록 유지하는 체결부재와, 상기 체결부재는 지지힌지의 걸림턱 상면에 걸린 상태에서 해제상태로 이동시키는 솔레노이드 액츄에이터로 구성되는 파열디스크 어셈블리.
   

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