저장부가 구비된 수충격 방지장치(WATER HAMMER PREVENTIVE SYSTEM WITHIN MEMORY DEVICE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2007년12월03일
(11) 등록번호 10-0781716
(24) 등록일자 2007년11월27일
(51) Int. Cl.

F16L 55/04 (2006.01) F15B 1/02 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2006-0015405
(22) 출원일자 2006년02월17일
심사청구일자 2006년02월17일
(65) 공개번호 10-2007-0082616
공개일자 2007년08월22일
(56) 선행기술조사문헌
JP08093995 A
(뒷면에 계속)
(73) 특허권자
양철수
경기 부천시 오정구 원종1동 293-15 상부주택 A동
101호
(72) 발명자
양철수
경기 부천시 오정구 원종1동 293-15 상부주택 A동
101호
(74) 대리인
김동섭
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 백재홍
(54) 저장부가 구비된 수충격 방지장치
(57) 요 약
본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치는 에어챔버(3)에 레벨부(30), 접점스위치(31) 및 압력부(40)를
설치하여 수위변화량 및 압력변화량을 계측하고, 제어부(10)에서 상기 수위변화량 또는 압력변화량에 따라 설정
된 인식방법에 따라 수충격을 판단하며, 공기압축기(7)(8) 또는 배기밸브(6)를 선택적으로 제어하여 수충격을 방
지하도록 구성됨에 그 기술적 특징이 있다.
본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치는 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 장치에 발생하는 수충격
을 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수
있도록 제어하여 수충격을 사전에 예방할 수 있으며, 장치의 지속적인 데이타 변화량을 저장할 수 있도록 저장부
(60)가 구비되어 장치 개선을 위한 데이타분석이 용이한 효과가 있다.
또한, 통신모듈(80)을 통해 외부저장장치(110)로 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량,
수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 저장할 수 있으며, 외부콘트롤패널(120)을
통해 직접 제어부(10)에 설정값을 수동제어할 수 있으므로, 무인관리가 가능한 효과가 있다.
대표도 - 도1
- 1 -
등록특허 10-0781716
(56) 선행기술조사문헌
JP2005208712 A
JP55091779 A
KR1020000051577 A
KR100342705B1
- 2 -
등록특허 10-0781716
특허청구의 범위
청구항 1
메인파이프에 흐르는 유체가 차단밸브 및 배수밸브가 구비된 연결파이프를 통해 에어챔버에 연결되고, 상기 에
어챔버에서는 공기압축기 및 배기밸브를 제어하여 메인파이프의 수충격을 감소시키는 수충격 방지장치에
있어서,
에어챔버(3) 내부를 채우고 있는 유체의 수위변화량 △H를 감지할 수 있도록 에어챔버(3)의 내측에 상한 레벨스
위치 SH(21)와 하한 레벨스위치 SL(22)로 이루어지는 레벨스위치(20)가 설치되고, 에어챔버(3)의 내측 또는 외측
에 레벨부(30)가 설치되며, 상기 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수의 접점스위치(31)가 설
치되고, 상기 에어챔버(3) 내부의 압력변화량 △P를 감지할 수 있도록 에어챔버(3)의 내측에 압력부(40)가 설치
되되,
제어부(10)에서는 콘트롤패널(11)을 통해 입력된 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과,
상기 레벨스위치(20)와 레벨부(30)와 접점스위치(31) 및 압력부(40)에서 전달된 입력신호에 의해 수충격이 발생
된 것으로 인식된 경우 제어신호를 발생하여 배기밸브(6)와 공기압축기(7,8)를 온·오프 제어하여 에어챔버(3)
의 수위를 자동으로 조절하며,
상기 제어부(10)에서는 수충격이 인식되면 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격
발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 출력하여 디스플레이(50)에 표시함과 동시에 메모
리카드, USB메모리를 포함하는 이동식 저장장치에 데이타를 전송할 수 있도록 별도의 출력포트를 구비한 저장부
(60)에 저장하고, 경보부(70)를 통해 비상경보음을 발생하는 것을 특징으로 하는 저장부가 구비된 수충격 방지
장치.
청구항 2
제 1항에 있어서,
상기 제어부(10)에는 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격 발생일시, 기기의 가
동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 외부저장장치(110)로 전달하는 트랜스미터(Tx)와;
외부콘트롤패널(120)에서 입력된 변경 기준수위와, 변경 기준압력 및 변경 설정시간을 포함하는 변경 설정값을
제어부(10)로 전달하는 리시버(Rx)로 구성된 통신모듈(80)이 부가되는 것을 특징으로 하는 저장부가 구비된 수
충격 방지장치.
청구항 3
제 1항에 있어서,
상기 제어부(10)는 공급전원이 차단된 경우 일정시간 장치 전원의 공급을 대신할 수 있도록 무정전전원장치
(UPS)가 연결되되,
무정전전원장치의 동작이 감지되면 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과; 압력파 전달속
도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데
이타를 저장부(60)에 저장하는 것을 특징으로 하는 저장부가 구비된 수충격 방지장치.
청구항 4
삭제
청구항 5
삭제
청구항 6
삭제
- 3 -
등록특허 10-0781716
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 펌프 장치에 관한 것으로, 특히 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 장치에 발생하는 수충격을 기준<18>
수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수 있도록
제어하는 저장부가 구비된 수충격 방지장치에 관한 것이다.
또한, 장치의 지속적인 데이타 변화량을 저장할 수 있도록 저장부 또는 외부저장장치가 구비되고, 외부콘트롤패<19>
널을 통해 직접 제어부의 설정값을 입력함으로써 무인관리가 가능한 수충격 방지장치에 관한 것이다.
유체의 흐름 중에 유로저항이 변화하면 유체의 압력이 변화된다. 압축성 유체인 기체의 경우 유로저항의 변화는<20>
단순한 압력의 변화로 그치게 되지만, 비압축성 유체인 액체의 경우에는 수두(水頭) 자체가 변화하게 된다. 예
를 들어 급격한 밸브의 조작으로 유속이 변할 때, 밸브를 급히 닫거나 열 때, 펌프의 기동 및 정지시 급격한 압
력변동이 발생하는데 이를 '수격현상(Water Hammer)'이라 한다.
수격 현상은 파이프 속에 가득찬 상태로 흐르는 수류를 밸브로 급격히 차단하는 경우, 수압의 급격한 상승으로<21>
인하여 침압(Surging Pressure)이 발생하고, 이로 인해 수격파가 파이프내를 왕복하면서 소음과 진동이 발생한
다. 이와 같이 발생된 소음과 진동은 파이프를 거쳐 주위 구조물로 전달되어 파이프 내에서의 충격파의 발생현
상인 수격현상을 야기하게 된다. 특히 파이프 등과 같이 제한된 단면 내로 액체가 공급되는 경우에는 이러한 압
력의 변화에 대한 문제는 더욱 심각해진다.
다시말해, 흐르고 있는 관로의 밸브를 갑자기 닫거나 펌프를 정지하는 등 유속의 변화가 있는 경우, 유체가 가<22>
지고 있던 운동에너지가 압력에너지로 변화기 때문에 이 압력변화가 전파속도로 전달된다. 이 압력파는 되돌아
올 때 압력의 부호가 반대로 되고, 관로내를 계속 왕복하게 되어 수격작용을 일으키게 된다.
상기 수격작용은 유속이 빠를수록, 유속의 변화시간이 짧을수록 그 정도는 커지게 되며, 이때의 압력은 심할 경<23>
우 부압은 물의 포화증기압이하가 됨으로써 증기공동(Vapor Cavity)이 형성되어 수주분리현상 또는 파이프의 좌
굴(Collapse)이 발생하기도 한다.
상기와 같은 수격현상은 대표적으로 5가지 문제점을 일으킨다. <24>
첫째, 압력저하에 의해 관로가 좌굴 등에 의해 파손된다. <25>
둘째, 압력상승에 의해 관로, 펌프와 밸브 등이 파손된다.<26>
셋째, 역류방지밸브 등 역류방지대책이 미흡한 경우 역류, 역전에 의해 펌프 및 구동장치에 기계적 사고가 발생<27>
된다.
넷째, 공기밸브가 작동하거나 수주분리현상에 의해 생긴 압력변동은 압력의 상승, 하강 정도가 심하고, 파이프<28>
및 기기가 진동하는 소음을 발생시킨다.
이때, 상기 수주분리(Column separation)현상이란, 제한된 관로 내에서의 액체의 흐름은 이외에도 고장 및 정전<29>
등에 의해 펌프가 정지하는 경우 액체가 압력강하에 의해 급격히 비등하게 되어 액체 내에 기포를 발생시키는
것을 의미한다.
다섯째, 압력에 의해 동작하는 펌프장치 등의 오동작을 유발한다. <30>
따라서, 상기 수격현상을 감소시키기 위해 해당업계에서는 지속적인 연구개발을 수행하여 저속 회전식<31>
나사밸브, 공압이나 유압을 이용한 밸브 등이 개발되었으나 이는 또 다른 문제점이 노출되어, 수격현상을 자동
으로 인식하고 이를 대응하는 새로운 수충격 방지장치의 필요성이 대두되었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 특히 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 장치에<32>
- 4 -
등록특허 10-0781716
발생하는 수충격을 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과 비교하여 실시간으로 파악하고,
이에 대응할 수 있도록 제어하는 수충격 방지장치를 제공하고, 장치의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도
록 저장부가 구비된 수충격방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 통신모듈을 통해 외부저장장치로 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격 발
생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 저장할 수 있으며, 별도의 외부콘트롤패널을 통해
직접 제어부를 수동제어할 수 있도록 한 저장부가 구비된 수충격 방지장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
삭제<33>
발명의 구성 및 작용
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치는 에어챔버에 레벨부와 접점스위<34>
치 및 압력부를 설치하여 수위변화량 및 압력변화량을 계측하고, 제어부에서 상기 수위변화량 또는 압력변화량
에 따라 설정된 인식방법에 따라 수충격을 판단하며, 공기압축기 또는 배기밸브를 선택적으로 제어함과 동시에
수충격에 관련된 변동데이타를 저장부에 저장함에 그 기술적 특징이 있다.
본 발명에서는 수충격에 대한 명확한 인식을 위해 파이프내 유체의 흐름을 크게 시간의 영향을 받지 않고 일정<35>
한 흐름을 유지하는 정상류와, 시간에 따라 유량이 변화하는 부정류로 구별하며, 상기 부정류는 다시 유체의 관
성이나 탄성이 관내유체의 운동에 영향을 주지 않는 유사정상유동(Quasi-steady flow)과, 유체의 관성이나 탄성
이 파이프내 유체의 운동에 영향을 주는 부정류유동으로 세분한다.
이때, 수격(이하에서는 '수충격'과 혼용하여 사용한다)현상에 영향을 주는 것은 상기 부정류유동으로서, 관성효<36>
과가 중요하고, 파이프와 유체의 압축성 효과가 아주 작거나 무시할 수 있을 경우의 강성주유동이다.
장치의 가동시 수격현상은 필연적으로 발생되므로 그 피해를 최소화하기 위해 관리자는 다섯가지 원칙을 준수해<37>
야 한다.
첫째, 유속의 급변 방지.<38>
적절한 밸브조작과 펌프의 운전/정지 조작에 의해 유속이 급격하게 변동되지 않도록 한다. <39>
둘째, 기기의 내압이하로 상승압을 유지.<40>
수격현상으로 인한 상승압이 기기의 내압이상으로 상승하지 않도록 밸브 및 펌프를 수시로 점검하여 제어한다.<41>
셋째, 부압 발생 방지.<42>
압력이 유체의 포화증기압 이하로 떨어지게 되면 유체가 액체상태에서 기체상태로 되어 문제를 야기시킬 수 있<43>
으므로, 기포가 발생하고 소멸하는 과정에서 압력이 변동에 유의하여 적절하게 부압을 제어한다.
넷째, 관로의 공기유입 최소화 <44>
관로상에 공기가 유입되더라도 그 양이 많지 않고 적절한 유속이 있는 경우 파이프장치에는 문제가 발생하지 않<45>
는다. 그러나, 유입된 공기량이 많고 파이프장치의 공기배출이 원할하지 않는 경우 공기는 파이프내에 지속적으
로 체류하게 되며, 체류된 공기로 인해 동력의 낭비, 유량의 저하, 소음발생, 부식 등 여러가지 문제가 발생한
다.
다섯째, 적정한 관로부설 및 파이프 내경의 선택<46>
관로의 파이프 내경이 작은 경우 유속의 변화가 크게 되어 수격현상 발생시 압력 변동폭이 크게 될 수<47>
있으므로, 적정한 파이프의 선정이 중요하고, 관로부설시 안전을 고려한 종단도 및 보호장치의 배치가
필요하다.
이하에서는 본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명한다. <48>
도 1은 본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 도 1의<49>
수충격 방지장치에서 수충격 정보를 외부의 저장장치로 전송하고, 외부콘트롤패널에서 수충격 방지장치를 제어
하는 동작을 개략적으로 나타내는 블록구성도이다.
- 5 -
등록특허 10-0781716
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수충격 방지장치는 메인파이프(1)에 흐르는 유체가 차단밸브(4) 및<50>
배수밸브(5)가 구비된 연결파이프(2)를 통해 에어챔버(3)에 연결되고, 상기 에어챔버(3)에서는 공기압축기
(7)(8) 및 배기밸브(6)를 제어하여 메인파이프(1)의 수충격을 감소시키는 수충격 방지장치에 있어서, 상기 에어
챔버(3)의 내측 상부 및 하부 각각 구비되며, 유체가 감지되면 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨스위치(20)
와; 상기 에어챔버(3)의 내측 또는 외측에 구비되며, 저장된 유체의 수위를 감지하여 소정의 전기적 신호를 발
생하는 레벨부(30)와; 상기 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수 개 설치되어, 유체가 감지되
는 경우 소정의 전기적신호를 발생하는 접점스위치(31)와; 상기 에어챔버(3)의 내부의 압력을 감지하고, 이를
전기적신호로 변환하여 출력하는 압력부(40)와; 콘트롤패널(11)을 통해 입력된 설정값과, 상기 레벨스위치(20)
와 레벨부(30)와 접점스위치(31) 및 압력부(40)의 입력신호에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 제어부(10)와;
상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 장치의 작동상태를 시각적으로 표시하는 디스플레이(50)와; 상기 제어부
(10)의 출력신호에 따라 현재 장치의 작동상태를 실시간으로 저장하는 저장부(60)와; 상기 제어부(10)의 출력신
호에 따라 비상경보음을 발생하는 경보부(70)로 구성되어 있다.
이때, 상기 레벨스위치(20)는 에어챔버(3) 내부에 저장된 유체가 지정된 최고수위 또는 최저수위에 도달하는 경<51>
우 소정의 전기적 신호를 발생하도록 구성되어 있으며, 유체 외측인 에어챔버(3) 상부에 존재하는 상한 레벨스
위치 SH(21)와, 유체의 내측인 에어챔버(3) 하부에 위치되는 하한 레벨스위치 SL(22)로 구분된다.
따라서, 상기 상한 레벨스위치 SH(21)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버(3) 내부의 수위가 최고점에 도달된<52>
것이고, 상기 하한 레벨스위치 SL(22)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버(3) 내부의 수위가 최하점에 도달된
것이므로, 그 내용에 대한 데이타값을 저장부(60)에 기록하고, 경보부(70)를 통해 비상경보신호를 발생함과 동
시에 공기압축기1(7) 및 배기밸브(6)의 작동을 중지시키게 된다.
또한, 상기 공기압축기(7)의 불량시 장치에 결정적인 손실이 발생되므로, 본 발명에서는 일 실시례로서 보조공<53>
기압축기인 공기압축기2(8)를 구비하고 있으며, 교대로 동작하여 공기압축기(7)(8)의 불량을 사전에 예방하는
것이 바람직하다. 물론, 필요시 다수의 공기압축기를 혼용할 수 있다.
한편, 상기 레벨부(30)는 에어챔버(3)의 내부에 저장된 유체의 수위변화량 △H(변화된 수위 - 기준 수위) 을 실<54>
시간으로 체크하고, 그에 해당하는 소정의 전기적신호를 출력하여 제어부(10)에 전달한다.
이때, 상기 레벨부(30)는 일측이 항상 유체에 접촉되어 수위를 검출하는 접촉방식 또는 일정 거리 이격된 상태
로 수위를 검출하는 비접촉방식 모두 사용이 가능하다.
상기 접촉방식이란, 유체의 상승 및 하강에 따라 연속적인 전기신호를 발생하는 플로트를 사용하거나, 유체와
공기의 차압을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 차압센서를 사용하는 유체 수위측정방식이다.
또한, 상기 비접촉방식은 초음파센서, 전파센서, 정정용량센서를 사용하여 일정거리 이격된 상태로 유체의 수위
를 검출하는 유체 수위 측정방식이다.
이때, 상기 비접촉방식은 직접 유체에 접촉되지 않으므로, 특히 오수의 경우 표면부에 부착되는 이물질로 인해
부정확한 신호가 출력될 수 있는 접촉방식의 문제점이 나타나지 않는다.
또한, 본 발명에서는 에어챔버(3)의 수위변화량 △H을 보다 명확하게 파악하기 위해 복수 개의 접점스위치(3<55>
1)가 구비되어 있다.
상기 접점스위치(31)는 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 설치됨으로써, 수위의 변화량을 정확<56>
하게 계측할 수 있게 된다.
그러나, 상기 접점스위치(31)는 급격하게 변동하는 압력으로 인해 저장된 유체가 상부로 비산되어 특정 접점스<57>
위치(31)의 오동작을 유발하는 문제점에 노출되어 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명에서는 에어챔버(3) 내부의 압력변화량 △P(변화된 압력 - 기준 압력)을 측정하는<58>
압력부(40)를 추가로 구비한다.
상기 압력부(40)는 수위변화로 인해 압력이 변동되면 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(10)에 전달하게<59>
된다.
또한, 본 발명의 다른 실시례로서, 에어챔버 상부(공기)에 설치되는 상한압력부(41)와, 에어챔버(3) 하부(유
체)에 설치되는 상기 하한압력부(42)로 구분하여 구성하고, 수위변화로 인해 상·하한압력부(41)(42)에 압력변
- 6 -
등록특허 10-0781716
화량 △P가 발생되면 이를 전기적신호를 변환하여 제어부(10)에 전달하도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 제어부(10)에는 콘트롤패널(11)에 의해 관로의 설정값이 입력되는데, 상기 설정값은 펌프장치에서<60>
어떻게 관로를 설계하는가에 따라 결정되는 것으로서 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T을 포함한다.
이때, 상기 설정값은 장치 설계단계에서 유체의 체적탄성률, 파이프의 종탄성 계수, 파이프내경, 파이프 두께의<61>
데이타값 등을 후술하는 수학식에 의해 연산하여 압력파 전파속도 a를 계산하고, 다시 상기 압력파 전파속도 a
및 파이프의 길이 L을 통해 압력파 도달시간 μ를 연산함으로써 구해진다.
물론, 상기 설정값 대신에 사전에 반복된 실험을 통해 도출된 실험값을 사용할 수도 있다. <62>
따라서, 상기 제어부(10)에서는 레벨부(30)의 신호, 접점스위치(31)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 수위변화량<63>
△H을 인식하고, 압력부(40)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 압력변화량 △P을 인식하며, 설정값 또는 실험값을
기준으로 상기 수위변화량 △H 또는 압력변화량 △P가 수충격에 해당하는 지를 판단하게 된다.
또한, 제어부(10)는 공기압축기(7)(8)와 배기밸브(6)를 선택적으로 동작하여 수충격에 대응하도록 에어챔버(3)<64>
를 제어하며, 복수의 제어부(10)가 병렬연결되어, 어느 하나의 제어부(10)가 작동되지 않아도 안정된 동작을 수
행할 수 있도록 장치를 구성할 수 있다.
이때, 에어챔버(3)를 제어하는 동작은 종래의 공지기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다. <65>
상기 제어부(10)의 출력신호는 디스플레이(50)에 전달되어 관리자가 변동데이타(압력파 전달속도, 압력파 도달<66>
시간, 수위변화량 △H, 압력변화량 △P, 수충격발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등)를 시각적으로 확인할 수
있다.
또한, 제어부(10)의 출력신호는 저장부(60)에 전달되고, 전술한 변동데이타가 실시간으로 저장됨으로써, 추후<67>
데이타를 분석을 통해 장치의 문제점을 보완할 수 있도록 하며, 상기 저장부(60)에는 메모리카드, 메모리스틱,
USB메모리를 포함하는 이동식 저장장치에 데이타를 전송할 수 있도록 별도의 출력포트를 구비된다.
물론, 상기 저장부(60)에는 추후 데이타분석을 위해 수충격 발생여부와 무관하게 소정 시간마다 변동데이타를
저장할 수 있음은 물론이다.
또한, 제어부(10)의 출력신호는 경보부(70)에 전달되어 비상신호를 발생함으로써, 관리자 또는 작업자의 주위를<68>
환기시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 사용되는 수학식을 정리하고, 일 실시례로서, 기본조건하에 그 계산값을 구한다. <69>
1. 압력파 전파속도<70>
<71>
a : 압력파 전파속도 (m/sec), K : 액체의 체적탄성율 (2.07 × 108㎏/㎡)<72>
E : 파이프재료의 종탄성 계수 (2.1 × 1010㎏/㎡), <73>
D : 파이프 내경 (697.2mm), t : 파이프 두께 (7mm)<74>
2. 관로상수 <75>
<76>
Vo : 정상유속시 관로유속 (m/sec), Ho : 정상운전시의 펌프양정 (m)<77>
3. 압력파 도달시간<78>
<79>
- 7 -
등록특허 10-0781716
L : 파이프 길이<80>
4. 회전부문의 관성효과 <81>
<82>
GD1
2
: 펌프 관성효과 , GD2
2
= MOTOR 관성효과<83>
5. 펌프측 토크<84>
<85>
6. 관성계수 <86>
<87>
[ 기본 조건(증설펌프 기준) ]<88>
송수 PUMP : 설치대수 2대(증설) (내 1대예비) , 기존 3대(내 1대예비)<89>
정격토출량 : 38,100㎥/day(4,5,6단계 계획유량)<90>
송수파이프 내경 : 700 mm<91>
정격전양정 : 80m<92>
정격회전수 : 1,750rpm<93>
모타동력 : 280kW<94>
정격펌프효율 : 77%<95>
전동기 GD2치 : 63.0㎏-㎡<96>
펌프 GD2치 : 상동<97>
상기 기본조건하에서, 압력파 전파속도 a = 1,012m/sec이며, 관로상수 2ρ = 1.47, 압력파 전달시간 μ=<98>
15.81sec, 회전부문의 관성효과 GD
2
= 63㎏㎡, 펌프측 토크 T = 155.84㎏m, 관성계수 K= 0.53sec
-1
로 계산된다.
한편, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부저장장치(110)와 외부콘트롤패널(120)을 포함하여 구성할<99>
수 있으며, 상기 외부저장장치(110) 및 외부콘트롤패널(120)은 통신모듈(80)를 통해 데이타를 출력 또는 입력할
수 있게 되는데, 상기 통신모듈(80)은 외부로 신호를 전송하는 트랜스미터(Tx), 외부의 신호를 전송받는 리시버
(Rx)를 기본적인 구성요소로 하며, 종래의 전자장치에 일반적으로 사용되는 공지의 기술이므로 이하에서 상세한
기술설명은 생략한다.
<100>
즉, 장치 본체(100)의 내측에 구비된 제어부(10)에는 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화<101>
량, 수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 외부저장장치(110)로 전달하는 트랜스
미터(Tx)와; 외부콘트롤패널(120)에서 입력된 변경 기준수위 , 변경 기준압력, 변경 설정시간을 포함하는 변경
설정값을 제어부(10)로 전달하는 리시버(Rx)로 구성된 통신모듈(80)이 부가된다.
따라서, 제어부(10)에서 출력되는 변동데이타는 통신모듈(80)을 통해 외부저장장치(110)에 저장되며, 관로 또는
에어챔버가 다른 제품으로 변경되어 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T이 변경된 경우에도 외부콘트롤패널
(120)에서는 통신모듈(80)을 통해 변경 설정값을 제어부(10)로 입력하여 정확한 수충격여부를 판단할 수 있게
된다.
- 8 -
등록특허 10-0781716
상기 통신모듈(80)은 유선통신망(RS-232, RS-422, RS-485, S-ATA, IDE, USB,IEEE 1394, TCPIP 프로토콜을 이용<102>
한 인터넷망을 포함한다)과 송수신안테나(81) 등의 무선통신망(특정주파수를 이용하는 통신, 적외선통신망, 레
이저통신망 핸드폰 무선망을 포함한다)을 통해 상기 변동데이타를 외부저장장치(110)의 수신안테나(111)에 전달
한다.
이때, 외부저장장치(110)에서는 상기 전달된 변동데이타를 별도의 인덱스(INDEX; 색인)가 포함하도록 저장하는<103>
것이 바람직하다.
따라서, 상기 인덱스로는 일자를 지정하면, 해당 일자의 모든 데이타값이 발생일시를 기준으로 정렬되며, 인덱<104>
스로 수위변동폭을 지정하면 상기 수위변동량 이내의 모든 데이타값들이 발생일시를 기준으로 정렬되고, 인덱스
로 압력변동량을 지정하면 상기 압력변동량 이내의 모든 데이타값들이 발생일시를 기준으로 정렬되어, 추후 관
리자의 상황분석을 편의성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 통신모듈(80)은 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 외부콘트롤패널과 연결된다. <105>
즉, 외부콘트롤패널(120)에서는 전술한 유선통신망 또는 송신안테나(121)를 통해 사용자가 외부에서 입력한 설<106>
정값을 제어부(10)에 전달함으로써, 무인장치를 구현할 수 있다.
이때, 상기 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 데이타값과 제어신호가 이동하는 것은 종래의 전자장치에 적용<107>
된 공지의 기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 일 실시례로서, 상기 제어부에는 공급전원이 차단된 경우 일정시간 장치 전원의 공급을 대신할<108>
수 있도록 무정전전원장치(UPS; Uninterrupted Power Supply)가 연결된다. 이때, 제어부(10)에서 무정전전원장
치의 동작이 감지되면, 유지관리의 편의성을 위해 장치의 설정값과 현재의 작동상태를 저장부(60)로 저장하게
된다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시례에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를<109>
벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할
것이다.
발명의 효과
본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치는 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 장치에 발생하는 수충<110>
격을 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T를 포함하는 설정값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할
수 있도록 제어하여 수충격을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있으며, 장치의 지속적인 데이타변화량을 저장할
수 있도록 저장부(60)가 구비되어 장치 개선을 위한 데이타분석이 용이한 효과가 있다.
삭제<111>
또한, 통신모듈(80)을 통해 외부저장장치(110)로 압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량,<112>
수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수를 포함하는 변동데이타를 저장할 수 있으며, 외부콘트롤패널(120)을
통해 직접 제어부(10)에 설정값를 수동제어할 수 있으므로, 무인장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 의한 저장부가 구비된 수충격 방지장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도,<1>
도 2는 도 1의 수충격 방지장치에서 수충격의 정보를 외부의 저장장치로 전송하고, 외부콘트롤패널에서 수충격<2>
방지장치를 제어하는 동작을 개략적으로 나타내는 블록구성도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><3>
1 : 메인파이프 2 : 연결파이프<4>
3 : 에어챔버 4 : 차단밸브<5>
5 : 배수밸브 6 : 배기밸브<6>
7 : 공기압축기1 8 : 공기압축기2<7>
- 9 -
등록특허 10-0781716
10 : 제어부 11 : 콘트롤패널<8>
20 : 레벨스위치 21 : 상한 레벨스위치 SH<9>
22 : 하한 레벨스위치 SL 30 : 레벨부<10>
31 : 접점스위치 40 : 압력부<11>
41 : 상한압력부 42 : 하한압력부<12>
50 : 디스플레이 60 : 저장부<13>
70 : 경보부 80 : 통신모듈<14>
81 : 송수신안테나 100 : 장치 본체<15>
110: 외부저장장치 111 : 수신안테나<16>
120 : 외부콘트롤패널 121 : 송신안테나 <17>
- 10 -
등록특허 10-0781716
도면
도면1
- 11 -
등록특허 10-0781716
도면2
- 12 -
등록특허 10-0781716