KR20220053772A - 건식습식감압일체형밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링클러 설비용 건식밸브, 습식밸브, 감압밸브에 관한 것으로 기존 건식밸브의 차압비를 크게 하지 못하는 기술적인 문제점과 습식밸브의 문제점인 1차측배관의 가압수와 2차측배관의 가압수가 동일 압력으로 인해 배관과 스프링클러의 높은 압력이 가해짐에 따라 배관의 노후화 현상과 초고층 건물에 적용하기가 매우 어려운 현실이다. 감압비를 크게하여 스프링클러 작동 시 각 층과 높이에 따라 스프링클러에 가해지는 압력 차이가 다름으로 인해 저층에서 화재 발생 시 필요 이상의 가압수가 분사됨으로서 물탱크의 물이 빨리 소진되는 문제가 발생한다. 따라서 건식밸브, 습식밸브, 감압밸브의 문제점과 단점을 보완하여 세가지 밸브를 한 밸브 안에 모든 기능을 넣어 초고층 빌딩이나 고층아파트 높이에 관계없이 스프링클러 분사 압력이 같게 할 수 있는 건식습식감압일체형밸브에 관한 것이다.

Description

건식습식감압일체형밸브{Dry wet reduce integral type valve}

본 발명은 스프링클러 설비에 적용되는 밸브에 관한 것으로서 건식밸브, 습식밸브, 감압밸브의 단점을 보완하여 세가지 밸브의 기능을 갖춘 건식습식감압일체형밸브에 관한 것이다.

일반적으로 스프링클러 설비는 화재 발생 시 소방수를 이용하여 화재를 초기 진압하는 설비로서 화재 발생을 자동으로 감지하여 소화함과 동시에 경보 기능을 가짐으로 백화점, 시장, 호텔, 병원, 주거지역 등 사람이 밀집하는 건물에 의무적으로 설치된다. 상기 스프링클러 설비는 건식, 습식, 준비작동식, 일제살수식이 있다. 이 중 습식 스프링클러 설비는 일반적으로 가장 많이 이용되는 방식으로 1차측 및 2차측 배관 내에 항상 가압수가 충수되어있어 화재가 발생하면 열에 의하여 헤드의 개방 및 가압수가 살수되는 장치로 건식스프링클러 설비에 비해 구조가 간단하고 즉시 소화가 가능하다는 장점이 있는 반면 동결의 우려가 있는 장소에는 부적합하다는 단점이 있다. 또한 습식밸브는 1차측 물 공급 압력과 2차측 물 공급 압력이 동일하므로 이로 인해 누수의 위험이 존재하고 경량화가 어려우며 2차측 배관의 압력을 낮출 수 있는 기술적 한계가 있다. 그리고 건식밸브는 1차측에는 가압수를, 2차측에는 자동식 에어콤프레셔를 이용한 압축 공기를 채우고 헤드가 감열에 의하여 개방되면 2차측의 압축공기가 방출되어 압력 저하가 생기며 이 때 1차측 가압수가 2차측으로 유입되어 살수가 시작되는 장치이다. 이는 동결의 우려가 있는 장소 등에 설치가 가능하나 화재 시 소화 활동 시간이 다소 지연되고 습식 설비보다 고가라는 단점이 있다. 이러한 건식스프링클러 설비에 적용되는 건식밸브는 1차측 물 공급압력과 2차측 공기 공급압력의 비를 차압비라고 하며 상기 차압비는 보통 3:1~4:1 정도이다. 다만 설치 환경에 따라 차압비를 크게 하여 2차측 배관의 압력을 낮출 필요가 있는데 이를 위해서는 밸브의 크기를 크게 만들어야 하는 기술적 한계가 있다. 또한 건물의 고층화 추세에 따라 각 층마다 스프링클러에 가해지는 압력이 각각 다르기 때문에 저층에서 화재가 발생되면 높은 압력으로 인해 필요 이상의 소화수가 분사되어 물탱크의 물이 고갈되는 현상이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 건식밸브, 습식밸브 모두 차압비를 크게 하고 감압 기능을 밸브 내에 일체화 시킴으로서 밸브 작동 시 층과 높이에 관계없이 스프링클러에 가해지는 압력을 기준치와 같게 하여 동일한 압력으로 분사시켜 물의 소비를 줄임과 동시에 건식밸브, 습식밸브의 단점을 극복 할 수 있는 건식습식감압기능을 갖춘 일체형 밸브를 제공하는데에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 스프링클러 설비용 건식습식감압일체형밸브는 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성된 몸체, 관 형태를 이루며 몸체의 외부를 감싸고 1차측 유입구를 통해 가압수를 유입로, 유출로, 2차측유출구로 가압수를 유도하는 2중관, 종단면이 상단과 하단이 완전히 개방된 원형의 관 형태를 이루며 유입로를 밀폐하는 원형1차피스톤, 원형1차피스톤과 2차피스톤을 결합시키는 피스톤축, 몸체의 중간 부분에 1차측 유체의 높은 압력을 차단하고 중심부에 피스톤 축이 통과 될 수 있게 구멍이 있는 구획벽, 원형1차피스톤과 연동되어 상하로 움직이는 원형판 형태의 2차피스톤, 감압을 조절하는 감압스프링, 감압스프링을 받쳐주고 스프링의 탄력성을 조절하는 스프링지지판, 구획벽 하단면과 2차피스톤 상부면이 이격되면 센서가 작동하여 경고 방송과 비상벨이 울리는 경고장치, 2차측 가압수를 배출하고 공급하는 배출구, 2차측 배관에 공기를 주입 할 수 있는 공기주입구, 원형1차피스톤을 복구하여 유입로를 폐쇄하는 복구스프링이 구비된다.

화재가 발생하면 스프링클러가 개방되면서 2차측 배관의 압력이 낮아짐에 따라 1차측 가압수의 압력이 미세틈으로 2차피스톤 상단 부분에 가해지면 원형1차피스톤과 연동하여 2차피스톤이 하방으로 이격되어 원형1차피스톤이 폐쇄하고 있던 유입로가 개방되면서 가압수는 유입로, 유출로, 2차측배관을 통하여 스프링클러를 통해 분출됨과 동시에 스프링지지판 개방공간을 통해 2차피스톤 하단면에 2차측배관의 가압수 압력이 가해져 설정해놓은 압력값에 따라 감압 밸브 기능을 하게 된다. 구획벽 하단과 2차피스톤 상단 부분이 이격됨과 동시에 센서가 작동되어 경고 방송과 비상벨이 울리게된다. 건식습식밸브의 차압비를 크게 하여 2차측 배관의 저압을 유지하여 배관의 노후화 방지, 신속한 화재진압, 층수에 관계없이 스프링클러는 일정한 압력으로 분사 할 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 의한 건식습식감압일체형밸브의 종단면도
도2는 본 발명에 의한 건식습식감압일체형밸브의 원형일차피스톤
도3은 본 발명에 의한 건식습식감압일체형밸브의 피스톤축
도4는 본 발명에 의한 건식습식감압일체형밸브의 2차피스톤
도5는 본 발명에 의한 건식습식감압일체형밸브의 스프링지지판

본 발명에서는 기존 건식밸브, 습식밸브 단점인 차압비를 크게 하면서 저층과 고층의 층마다 각기 스프링클러에 전달되는 압력이 다르기 때문에 건식, 습식밸브 내에 감압밸브의 기능을 일체화 할 수 있는 건식습식감압일체형밸브는 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성된 몸체, 관 형태를 이루며 몸체의 외부를 감싸고 원형1차피스톤 이격 시 1차측 가압수를 유입로, 유출로, 2차측 유출구로 유도하는 이중관, 종단면의 상단과 하단이 완전히 개방된 관 형태를 이루며 유입로를 밀폐하는 원형1차피스톤, 원형1차피스톤과 2차피스톤을 연동하여 움직일 수 있게 결합시키는 피스톤축, 몸체의 중간부분에 1차측 유체의 높은 압력을 차단하고 중심부의 피스톤축이 통과 할 수 있게 구멍이 있는 구획벽, 스프링클러가 개방되면 1차측 가압수가 미세 틈을 통하여 2차피스톤 상단부에 압력을 가하면 원형1차피스톤과 연동하여 움직이는 원형판 형태의 2차피스톤, 감압을 조절하는 감압스프링, 스프링을 받쳐주고 상하로 움직여 감압스프링을 조절하는 스프링지지판, 구획벽 하단면과 2차피스톤 상부면이 이격되면 센서가 작동하여 경고 방송과 비상벨이 울리는 경고장치, 2차측 가압수를 배출하고 공급하는 배출구, 2차측 배관에 공기를 주입하는 공기주입구, 원형1차피스톤을 복구하는 복구 스프링이 구비 될 수 있다.

피스톤 축의 단면적과 구획벽 중심 구멍의 단면적 차이의 미세틈과 2차피스톤 단면적으로 스프링의 장력에 의해 감압비가 결정된다. 예를 들면 피스톤 축의 지름이 10mm일 때 단면적은 78.5mm이고 구획벽 구멍의 지름이 10.2mm일 때 단면적은 81.6714mm가 되며 구획벽 구멍과 피스톤축 차이 면적은 3.1714mm의 틈이 생기게 된다. 2차측 피스톤의 지름이 100mm일 때 단면적은 7850mm가 되며 틈의 면적 3.1714mm로 나누면 1차측 가압수 압력의 1/2475 로 감소되어 2차피스톤 상부에 약한 압력이 가해져 탄력성이 약한 감압스프링과 스프링지지판 개방 공간을 통하여 2차측 가압수가 2차피스톤 하단면에 압력이 가해지면 감압밸브 역할을 하게 되어 밸브는 부드럽게 작동된다. 스프링클러 압력은 층고와 높이에 관계없이 일정하게 유지 될 수 있다.

본 발명의 권리 범위는 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형, 실시 될 수 있다. 이하 본 발명인 건식습식감압일체형밸브는 첨부된 도1~도5를 참고로 상세하게 설명한다.

본 발명인 건식습식감압일체형밸브는 도1에 도시한 바와 같이 몸체(2), 원형1차피스톤(20), 구획벽(7), 2차피스톤(8), 감압스프링(10), 스프링지지판(12), 배출구(15), 공기주입구(9)가 포함된다. 몸체(2)는 내부가 비어있는 통 형태를 이루며 상단부에 유체가 공급되는 1차측배관이 연결 될 수 있는 유입구(1)가 형성되고 하단부에는 2차측배관이 연결되는 유출구(13)가 형성된다. 몸체(2) 중간에 1차측 가압수의 압력을 차단하는 원판 형태의 구획벽(7)이 있으며 유입구(1)와 유출구(13) 단부에는 배관과 결합되기 위한 볼트구멍이 형성 될 수 있다. 몸체(2) 외부에 형성되어 몸체(2)를 감싸고 있는 관 형태로 상부에는 유입로(4), 하부에는 유출로(14)가 있어 원형1차피스톤(20)이 개방 될 때 유체는 유입로(4), 유출로(14)로 유도하는 이중관이 형성된다. 이중관(11), 유입로(4), 유출로(14)의 크기는 유입구(1)의 단면적과 동일하게 하여 물의 흐름을 원활하게 한다.

도시한 도2와 같이 원형1차피스톤(20)은 원형의 관 형태로 상부와 하부는 완전히 개방되고 중간 부분에 원형1차피스톤(20)을 지지 할 수 있는 피스톤지지대(106)가 있으며 중심부에는 피스톤축(5), 상부볼트(107)와 결합 할 수 있는 볼트구멍(105)이 있다. 원형1차피스톤(20) 외관에는 유입로(4)를 밀폐하는 상부오링(102)을 끼울 수 있는 상부오링홈(101)과 하부오링(104)를 끼울 수 있는 하부오링홈(103)이 구비되어 유입로(4)를 밀폐하는 역할을 한다.

도시한 도3과 같이 피스톤축(5)은 봉 형태로 상부에는 볼트구멍(105)과 결합 할 수 있는 상부볼트(107)가 형성되고 하부에는 2차피스톤(8), 중심부결합홈(109)에 결합 할 수 있는 하부볼트(108)가 있어 원형1차피스톤(20)과 2차피스톤(8)이 결합되어 상하로 연동되어 작동한다.

도시한 도4와 같이 2차피스톤(8)은 원판형 형태로 중심부에는 피스톤축(5) 하부와 결합하는 결합홈(18)이 형성되고 피스톤 외관에는 오링(111)을 끼울 수 있는 오링홈(110)이 구비되어 1차측 가압수가 미세틈(6)을 통하여 2차피스톤(8) 상부면에 압력이 가해지면 2차피스톤(8)은 하방으로 밀리면서 유입로(4)가 개방된다. 구획벽(7)은 몸체 내부에 원형판 형태로 1차측배관의 높은 가압수의 압력에 견딜 수 있어야 하고 중심부에는 피스톤축(5)이 상하로 움직일 수 있는 구획벽구멍(5-1)이 있고 미세틈(6)의 단면적과 2차피스톤(8) 단면적의 크기에 따라 감압비가 결정된다. 2차피스톤(8)에 가해지는 약한 압력은 감압스프링(10)의 탄력성에 의해 건식습식감압일체형밸브가 부드럽게 작동할 수 있게된다. 감압스프링(10)은 몸체의 내면에 따라 움직일 수 있게 2차피스톤 지름보다 약간 작게 하여 작동 시 내면에 닿지 않을 정도로 한다.

도시한 도5와 같이 스프링지지판(12)은 원형의 판으로 2차측 가압수와 압축 공기가 개방공간(113)을 통하여 2차피스톤(8) 하단면에 압력을 가할 수 있게 하며 개방공간(113)의 면적을 크게하여 2차측 가압수가 2차피스톤 하부면에 도달 할 수 있게하고 스프링지지판(12) 외면에는 나사산(112)이 형성되어 감압스프링(10)의 탄력성을 조절한다. 몸체(2) 하단 내면 부분에 나사산을 2차피스톤(8)이 이격 될 수 있는 지점까지만 나사산(12-1)이 형성 될 수 있게 한다. 복구스프링(19)은 원형1차피스톤(20)이

유입로(4)를 자동으로 밀폐할 정도의 탄력성을 가진 스프링으로 피스톤축(5)에 끼워서 스프링 이탈을 방지하게 한다. 센서(16)는 구획벽(7) 하단부에 고정하고 2차피스톤(8)이 구획벽(7)과 이격되면 경고장치(17)가 작동되어 비상벨과 경고방송이 되게 한다. 공기주입구(9)는 2차측배관에 공기를 주입하는데에 사용된다. 유입로(4)와 유출로(14)의 단면적과 유입구(1)의 단면적을 같게 하여 가압수의 흐름을 원활하게 한다. 배출구(15)는 밸브 내의 2차측에 가압수를 공급 또는 배출하는 역할을 하며 1차압력계(17-1)는 1차측가압수의 압력을 나타내며 2차압력계(10-1)는 2차측의 압력을 표시한다.

<건식습식감압일체형밸브 셋팅 방법>

건식밸브 사용 시 셋팅 방법

1. 공기 주입구를 통해 공기를 주입한다.

2. 1차측 밸브를 개방한다.

3. 1차, 2차 압력계로 압력을 비교하면서 맞춘다.

　

습식밸브 사용 시 셋팅방법

1. 배출구를 통하여 2차측배관에 물을 공급한다.

2. 배출구를 통해 소량의 물을 배출하고 배출구를 잠근다.

3. 공기주입구를 통해 공기를 주입하면서 압력을 조절한다.

4. 1차측밸브를 개방한다.

*건식, 습식밸브 셋팅 시 참고사항

1. 습식밸브 사용 시 스프링클러 배관보다 높은 위치에 수평으로 설치하여야 한다.

2. 습식밸브 사용시에는 2차측배관에 가압수와 소량의 공기를 혼합 주입하는 것이 특징이다.

3. 밸브 설치 전에 건물 높이에 따라 스프링지지판으로 감압스프링을 조절하여 설치함으로 외부 감압조절기능이 필요 없다.

스프링클러 개방으로 2차측 압력이 낮아지면 2차피스톤과 1차피스톤이 밀려나면서 유입로가 개방되어 가압수는 유입로, 유출로, 유출구, 스프링클러를 통해 분사된다. 동시에 가압수는 스프링지지판 개방공간을 통해 2차피스톤 하단 부분에 압력이 가해지면 감압밸브 기능을 하는 건식습식감압일체형밸브이다.

1. 유입구
2. 몸체
3. 볼트구멍
4. 유입로
5. 피스톤축
6. 미세틈
7. 구획벽
8. 2차피스톤
9. 공기주입구
10. 감압스프링
11. 이중관
12. 스프링지지판
13. 유출구
14. 유출로
15. 배출구
16. 센서
17. 경고장치
18. 결합홈
19. 복구스프링
20. 원형일차피스톤
21. 결합너트
5-1 구획벽구멍
10-1 2차압력계
12-1 나사산
17-1 일차압력계
101 상부오링홈
102 상부오링
103 하부오링홈
104 하부오링
105 볼트구멍
106 피스톤지지대
107 상부볼트
108 하부볼트
109 결합홈
110 오링홈
111 오링
112 나사산
113 개방공간

Claims (6)

1. 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성되는 몸체, 관 형태를 이루며 몸체의 외부를 감싸며 원형1차피스톤 이격 시 가압수를 유입로, 유출로로 유도하는 이중관, 종단면의 상단과 하단이 완전히 개방된 원형의 관 형태를 이루며 유입로를 차단하는 원형1차피스톤, 원형1차피스톤과 2차피스톤을 결합 시키는 피스톤축, 몸체의 중간 부분에 1차측 유체의 높은 압력을 차단하고 중심부에 피스톤축이 통과 할 수 있게 구멍이 있는 구획벽, 스프링클러가 개방되면 2차측배관의 압력이 낮아지면서 1차측 높은 압력의 가압수가 미세틈을 통해 2차피스톤 상부면에 가해지면 원형1차피스톤과 연동되어 움직이는 원형판 형태의 2차피스톤, 감압비를 조절하는 감압스프링, 감압스프링을 받쳐주고 상하로 움직여 감압스프링을 조절하는 스프링지지판, 구획벽 하단면과 2차피스톤 상부면이 이격되면 센서가 작동하여 경고방송과 비상벨이 울리는 경고장치, 2차측 배관의 가압수의 공급과 배출을 시키는 배출구, 2차측 배관에 공기를 주입하는 공기주입구, 원형1차피스톤을 복구하는 복구 스프링이 구비 될 수 있다.
2. 구획벽 중심 구멍의 단면적과 피스톤축 단면적의 차이인 미세틈의 면적과 2차피스톤 단면적이 감압비이며 감압스프링의 조절에 의해 감압이 이루어지는 건식습식감압일체형밸브
3. 구획벽 하단면과 2차피스톤 상부면의 이격으로 인해 센서가 작동되어 경고방송과 비상벨을 울리는 경고장치
4. 몸체와 이중관 모두 원형관 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 건식습식감압일체형밸브
5. 습식밸브 사용 시 2차측 배관에 가압수와 소량의 공기를 주입하여 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 건식습식감압일체형밸브
6. 스프링지지판으로 감압스프링을 조절하는 것을 특징으로 하는 건식습식감압일체형밸브
   

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