KR101142354B1 - 라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라이닝의 두께를 감소시킬 수 있도록 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조에 관한 것으로, 압력용기의 외면에 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하는 플랜지 형상의 노즐과; 상기 노즐의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 카본스틸층과, 상기 카본스틸층의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층으로 이루어지는 제1라이닝과; 상기 노즐의 내면과 그 저부면에 용접에 의하여 접합되는 제2라이닝과; 상기 카본스틸층을 상기 노즐의 상면에 부착시킴과 동시에 상기 제2라이닝을 상기 노즐의 내면에 부착시킬 수 있도록 상기 노즐의 상면과 상기 카본스틸층과 상기 제2라이닝이 상호 접촉되는 위치에 형성된 용접부를; 포함하여 구성됨으로써, 라이닝 플랜지에 결합되는 라이닝의 용접 위치를 변경하여 구조를 단순화시키고 결합을 견고하게 함과 동시에 라이닝의 두께를 줄여서 재료 비용을 절감할 수 있다.

Description

라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제작방법{STRUCTURE OF GASKET FOR LINING FLANGE AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 라이닝 플랜지에 결합되는 라이닝의 용접 위치를 변경하여 구조를 단순화시키고 결합을 견고하게 함과 동시에 라이닝의 두께를 줄여서 재료 비용을 절감할 수 있는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압력용기, 열교환기 등 내부에 유체를 수용하는 용기는 내부 유체에 의한 부식을 방지할 목적으로 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)과 같은 내부식성 재료로 제조하게 되는데, 용기 전체를 위와 같은 내부식성 재료로 성형할 경우, 고가인 재료가 다량으로 소요되고 그 재료의 가공이 쉽지 않은 문제점이 있다. 따라서, 전체적으로 내부식성 재료를 사용하지 않고, 본체를 카본스틸로 성형한 후, 유체와 직접적으로 접촉하는 내면만을 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)과 같은 클래드 재질로 제작하는 방법이 흔히 채택된다.

도 1은 종래의 압력용기용 노즐에 라이닝이 부착된 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 다른 압력용기용 노즐에 라이닝이 부착된 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 라이닝이 부착된 종래의 압력용기용 노즐의 구조는, 압력용기(미도시)의 외면에 복수로 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하며 상면 일측에 결합홈(11)이 함몰 형성된 플랜지 형상의 노즐(10)과, 상기 결합홈(11)을 통하여 노즐(10)의 상면에 결합될 수 있도록 결합공(21)이 관통 형성된 제1라이닝(20)과, 제1라이닝(20)을 노즐(10)의 상면에 고정 결합시킬 수 있도록 결합홈(11)과 결합공(21)에 체결되는 플러그볼트(30)와, 노즐(10)의 내면에 용접에 의하여 접합되도록 구비되는 제2라이닝(40)으로 구성되어 있다.

노즐(10)은 상기 압력용기와 같이 본체를 카본스틸로 제작되고, 플랜지 형상을 갖도록 형성되어 상기 압력용기의 일측에 고정 결합되어 상기 압력용기의 내부에 충진된 유체가 유출입하도록 하는 부재로서, 그 외면 상측과 내면에는 각각 노즐(10)의 부식을 방지할 수 있도록 제1라이닝(20)과 제2라이닝(40)이 구비되어 있다.

노즐(10)의 상면 일측에는 그 원주 방향을 따라 소정 간격으로 이격되며, 일정한 깊이를 갖도록 함몰 형성된 다수의 결합홈(11)이 구비되어 있으며, 노즐(10)의 상면에 구비되는 제1라이닝(20)의 판면에는 상기 결합홈(11)과 대응되는 위치에 결합공(21)이 관통 형성되어 있다.

노즐(10)의 상면이 부식됨을 방지하도록 노즐(10)의 상면에 구비되는 제1라이닝(20)은 결합공(21)을 관통하여 노즐(10)의 결합홈(11)에 체결되는 플러그볼트(30)에 의하여 노즐(10)의 상면에 고정되도록 구비된다.

그리고, 외부의 이물질이 제1라이닝(20)과 노즐(10)의 상면 사이에 침투함을 방지할 수 있도록, 외부로 노출되는 제1라이닝(20)의 측면과 노즐(10)의 상면 사이는 납땜 처리되어 있다.

한편, 노즐(10)이 유체와 접촉하는 내면에 상기 압력용기에 구비된 클래드와 동일한 재질을 갖는 제2라이닝(40)이 구비되어 노즐(10)의 내부식성을 향상시킬 수 있는데, 제2라이닝(40)은 노즐(10)의 내면에 용접에 의하여 접합된다.

그런데, 이러한 종래의 라이닝이 부착된 압력용기용 노즐의 구조에 있어서, 플러그볼트(30)가 제1라이닝(20)의 결합공(21)을 관통하여 노즐(10)의 상면에 형성된 결합홈(11)에 단순히 체결됨으로써 제1라이닝(20)이 노즐(10)의 상면에 결합되는 구조이므로 그 결합이 견고하지 못하여 노즐(10)을 효과적으로 보호하지 못한다는 문제점이 있다.

또한, 플러그볼트(30)가 제1라이닝(20)의 결합공(21)을 관통하여 노즐(10)의 상면에 형성된 결합홈(11)에 단순히 체결된 구조이므로 플러그볼트(30)가 풀릴 경우에는 노즐(10)의 상면과 제1라이닝(20) 사이의 틈이 발생하게 되며 그 틈으로 외부의 이물질이 침투할 경우에 노즐(10)이 부식될 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 타사에서 개발한 노즐의 라이닝 결합구조는 도 2에 도시된 도면과 같은 구조를 갖는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 다른 압력용기용 노즐의 라이닝 결합구조는, 압력용기(미도시)의 외면에 복수로 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하는 플랜지 형상의 노즐(10)과, 노즐(10)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 카본스틸층(21)과, 카본스틸층(21)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)으로 이루어지는 제1라이닝(20)과, 노즐(10)의 내면과 그 저부면에 용접에 의하여 접합되는 제2라이닝(30)으로 이루어진다.

제1라이닝(20)은 노즐(10)의 상면에 구비되어 노즐(10)을 외부의 이물질로부터 보호하기 위한 부재로서 노즐(10)의 상면에 용접 접합된 카본스틸층(21)과 카본스틸층(21)의 상면에 접합된 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)으로 이루어진다.

카본스틸층(21)은 모재가 열팽창하더라도 동일한 정도로 열팽창되도록 하여 모재와 모재의 상면에 구비된 라이닝 층 사이의 균열이 발생하지 않도록 하기 위해노즐(10)의 상면과 직접적으로 접촉되도록 구비되는 층으로서, 용접에 의하여 노즐(10)의 상면에 접합된다.

그리고, 노즐(10)의 상면에 접합된 카본스틸층(21)의 둘레면에는 접합이 견고하게 이루어질 수 있도록 별도의 용접이 추가로 이루어지며, 그 두께는 10 mm 이상이 되도록 구비된다.

카본스틸층(21)은 노즐(10)의 상면에 일정한 면적을 갖도록 구비되며 제1라이닝과의 접촉을 방지할 수 있도록 노즐(10) 개구공(12)의 주연부 상면에는 설치되지 않으며, 개구공(12)의 주연부 상면에는 별도의 티타늄 또는 지르코늄 스트립(23)이 마련되어 있다.

티타늄 또는 지르코늄 스트립(23)은 노즐(10)의 내면과 동일한 선상에 위치할 수 있는 두께로 구비되어야 하며, 그 상면에는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)이 구비된다.

티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)은 카본스틸층(21)의 상면에 구비되는 층으로서 모재를 외부의 이물질로부터 보호하여 부식을 방지하도록 하는 층으로 내부식성을 갖도록 하기 위해서는 적어도 10 mm 이상의 두께를 갖도록 구비된다.

노즐(10)의 내면에는 제2라이닝(40)이 구비되는데, 제2라이닝(40)은 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)의 측면과 접촉되도록 구비되며, 그 접촉 부위가 용접되어 제2라이닝(40)의 상부가 노즐(10)의 내면에서 들뜨지 않도록 노즐(10)의 내면에 결합되는 구조를 갖는다.

그런데, 이러한 구성을 갖는 타사에서 개발한 노즐의 라이닝 결합구조는, 제2라이닝(40)과 티타늄 클래드층(22)의 접촉 부위에 용접이 이루어짐으로써 제2라이닝(40)이 노즐(10)의 내면에 결합되는 구조이므로 그 접촉 부위의 면적을 확보하기 위해서는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)이 적어도 10 mm 이상의 두께를 가져야 하므로 라이닝 부착 작업에 필요한 자재의 소요가 많으며, 그에 따라 생산 비용이 증가할 뿐만 아니라, 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(22)의 기계적 가공에 소요되는 시간과 비용도 증가하게 된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 라이닝 플랜지에 결합되는 라이닝의 용접 위치를 변경하여 구조를 단순화시키고 결합을 견고하게 함과 동시에 라이닝의 두께를 줄여서 재료 비용을 절감할 수 있는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 라이닝 플랜지의 가스켓 구조는, 압력용기의 외면에 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하는 플랜지 형상의 노즐과; 상기 노즐의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 카본스틸층과, 상기 카본스틸층의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층으로 이루어지는 제1라이닝과; 상기 노즐의 내면과 그 저부면에 용접에 의하여 접합되는 제2라이닝과; 상기 카본스틸층을 상기 노즐의 상면에 부착시킴과 동시에 상기 제2라이닝을 상기 노즐의 내면에 부착시킬 수 있도록 상기 노즐의 상면과 상기 카본스틸층과 상기 제2라이닝이 상호 접촉되는 위치에 형성된 용접부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 티타늄 또는 지르코늄 클래드층의 두께는 상기 카본스틸층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 카본스틸층(210)은 8 mm 이상 10 mm 이하의 두께로 형성되고 상기 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)은 5 mm 이상 8 mm 이하의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카본스틸층의 둘레면에는 상기 카본스틸층을 상기 노즐의 상면에 부착시키도록 별도의 용접부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제2라이닝은 상기 노즐의 단부까지 연장 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 압력용기용 노즐의 상면에 카본스틸층을 안착시키는 단계와; 상기 카본스틸층의 상면에 티타늄 또는 지르코늄 클래드층을 접합시키는 단계와; 상기 티타늄 또는 지르코늄 클래드층의 접합이 완료되면 상기 노즐의 내면에 제2라이닝을 배치하는 단계와; 상기 제2라이닝과 노즐의 상면 및 카본스틸층이 상호 접촉되는 접촉부위에 용접부를 형성시키는 단계를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 안착된 상기 카본스틸층을 상기 노즐의 상면에 부착시킬 수 있도록 상기 카본스틸층의 둘레에는 별도의 용접부를 형성하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 라이닝 플랜지의 가스켓 구조 및 그 제조방법은 라이닝 플랜지에 결합되는 라이닝의 용접 위치를 변경하여 구조를 단순화시키고 결합을 견고하게 함과 동시에 라이닝의 두께를 줄여서 재료 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 라이닝 플랜지의 가스켓 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 다른 라이닝 플랜지의 가스켓 구조를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓의 구조를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓 제작방법을 순차적으로 기재한 제작흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓 구조를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓의 구조를 도시한 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓의 구조는, 압력용기(미도시)의 외면에 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하는 플랜지 형상의 노즐(100)과, 노즐(100)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 카본스틸층(210)과, 카본스틸층(210)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)으로 이루어지는 제1라이닝(200)과, 노즐(100)의 내면과 그 저부면에 용접에 의하여 접합되는 제2라이닝(300)과, 카본스틸층(210)을 노즐(100)의 상면에 부착시킴과 동시에 제2라이닝(300)을 노즐(100)의 내면에 부착시킬 수 있도록 노즐(100)의 상면과 카본스틸층(210)과 제2라이닝(300)이 상호 접촉되는 위치에 형성된 용접부(400)를 포함하여 구성되어 있다.

노즐(100)은 상기 압력용기와 동일하게 모재를 카본스틸 재질로 제작하고, 플랜지 형상을 갖도록 형성되어 상기 압력용기의 일측에 고정 결합되어 상기 압력용기의 내부에 충진된 유체가 유출입하도록 하는 부재로서 외부의 이물질에 의한 부식을 방지할 수 있도록 상면에는 제1라이닝(200)이 구비되고, 그 내면에는 제2라이닝(300)이 구비되어 있다.

제1라이닝(200)은 노즐(100)의 상면에 구비되어 노즐(100)을 외부의 이물질로부터 보호하기 위한 부재로서 노즐(100)의 상면에 용접 접합된 카본스틸층(210)과 카본스틸층(210)의 상면에 접합된 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)으로 이루어진다.

카본스틸층(210)은 노즐(100)의 모재가 열팽창하더라도 동일한 정도로 열팽창되도록 하여 모재와 모재의 상면에 구비된 라이닝 층 사이의 균열이 발생하지 않도록 하기 위해 노즐(100)의 상면과 직접적으로 접촉되도록 구비되는 층으로서, 용접에 의하여 노즐(100)의 상면에 접합된다.

그리고, 노즐(100)의 상면에 접합된 카본스틸층(210)의 둘레면에는 접합이 견고하게 이루어질 수 있도록 별도의 용접부(410)가 추가로 구비되며, 카본스틸층(210)이 노즐(100)의 상면 및 제2라이닝(300)과 접촉되는 접촉부위에 용접부(400)가 형성될 수 있도록 그 두께는 8 mm 이상 10 mm 이하가 되도록 구비되는 것이 바람직하다.

카본스틸층(210)은 노즐(100)의 상면에 일정한 면적을 갖도록 구비되어 그 측면은 제2라이닝(300)과 접촉되며, 카본스틸층(210)의 상면에는 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)이 마련되어 있다.

티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)은 카본스틸층(210)의 상면에 구비되는 층으로서 노즐(100)의 모재를 외부의 이물질로부터 보호하여 부식을 방지하도록 하는 층으로 내부식성을 갖도록 하기 위해서는 5 mm 이상 8mm 이하의 두께를 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.

노즐(100)의 내면에는 제2라이닝(300)이 구비되는데, 제2라이닝(300)은 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)의 측면과 접촉되도록 구비되며, 그 접촉 부위가 용접되어 제2라이닝(300)의 상부가 노즐(100)의 내면에서 들뜨지 않도록 노즐(100)의 내면에 결합되는 구조를 갖는다.

그리고, 노즐(100)의 상면과 제1라이닝(200) 및 제2라이닝(300)이 상호 접촉되는 부위에는 용접부(400)가 구비되는데, 용접부(400)는 상기 압력용기의 내부에 충진된 유체가 노즐(100)을 통하여 유출입시에 유체와 접촉되지 않도록 제2라이닝(300)의 내면과 제1라이닝(200) 및 노즐(100)의 상면이 상호 접촉되는 면에 형성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이닝 플랜지의 가스켓의 구조를 제작하는 방법은 다음과 같다.

도 4에 기재한 바와 같이, 우선, 압력용기용 노즐(100)의 상면에 카본스틸층(210)을 안착(S1)시키고, 안착된 카본스틸층(210)의 둘레를 별도의 용접부(410)에 의하여 노즐(100)의 상면에 부착(S2)시킨후, 카본스틸층(210)의 상면에 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)을 접합(S3)시킨다.

티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)의 접합이 완료되면 노즐(100)의 내면에 제2라이닝(300)을 배치하고, 제2라이닝(300)과 노즐(100)의 상면 및 카본스틸층(210)이 상호 접촉되는 접촉부위에 용접부(400)가 형성(S4)됨으로써 카본스틸층(210)이 노즐(100)의 상면에 견고하게 접합되는 동시에 노즐(100)의 내면에 제2라이닝(300)의 접합되어 라이닝 플랜지의 가스켓의 제작이 완료된다.

상기와 같은 방법에 의하여 제작된 라이닝 플랜지의 가스켓 구조는 용접부의 위치가 변경되어 그 구조를 단순화 할 수 있고, 라이닝의 두께를 줄여서 재료 비용을 절감할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 라이닝 플랜지의 가스켓 구조를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

100 : 노즐 200 : 제1라이닝
210 : 카본스틸층 220 : 티타늄 클래드층
300 : 제2라이닝 400 : 용접부

Claims (7)

1. 압력용기(미도시)의 외면에 구비되어 상기 압력용기의 내부에 충진되는 유체가 유출입하는 플랜지 형상의 노즐(100)과;
   상기 노즐(100)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 카본스틸층(210)과, 상기 카본스틸층(210)의 상면에 일정한 두께를 갖고 용접에 의하여 접합되는 티타늄 클래드층(220)으로 이루어지는 제1라이닝(200)과;
   상기 노즐(100)의 내면과 그 저부면에 용접에 의하여 접합되는 제2라이닝(300)과;
   상기 카본스틸층(210)을 상기 노즐(100)의 상면에 부착시킴과 동시에 상기 제2라이닝(300)을 상기 노즐(100)의 내면에 부착시킬 수 있도록 상기 노즐(100)의 상면과 상기 카본스틸층(210)과 상기 제2라이닝(300)이 상호 접촉되는 위치에 형성된 용접부(400)를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 티타늄 클래드층(220)의 두께는 상기 카본스틸층(210)의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 카본스틸층(210)은 8 mm 이상 10 mm 이하의 두께로 형성되고 상기 티타늄 클래드층(220)은 5 mm 이상 8 mm 이하의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 카본스틸층(210)의 둘레면에는 상기 카본스틸층(210)을 상기 노즐(100)의 상면에 부착시키도록 별도의 용접부(410)가 구비되는 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2라이닝(300)은 상기 노즐(100) 내면의 단부까지 연장 형성된 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 구조.
6. 압력용기용 노즐(100)의 상면에 카본스틸층(210)을 안착시키는 단계(S1)와;
   상기 카본스틸층(210)의 상면에 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)을 접합시키는 단계(S2)와;
   상기 티타늄 또는 지르코늄 클래드층(220)의 접합이 완료되면 상기 노즐(100)의 내면에 제2라이닝(300)을 배치하는 단계(S3)와;
   상기 제2라이닝(300)과 노즐(100)의 상면 및 카본스틸층(210)이 상호 접촉되는 접촉부위에 용접부(400)를 형성시키는 단계(S4)를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 제작방법.
7. 제6항에 있어서,
   안착된 상기 카본스틸층(210)을 상기 노즐(100)의 상면에 부착시킬 수 있도록 상기 카본스틸층(210)의 둘레에는 별도의 용접부(410)를 형성하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 라이닝 플랜지의 가스켓 제작방법.

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