KR101651361B1

KR101651361B1 - 밸브시트 밀링머신

Info

Publication number: KR101651361B1
Application number: KR1020150065557A
Authority: KR
Inventors: 박진웅; 김만섭
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-08-25

Abstract

밸브시트용 밀링머신이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신은, 밸브시트를 분해하기 위한 밸브시트 밀링머신으로서, 밸브시트의 상면에 설치되는 베드부; 베드부에서 수평으로 이동 가능하고, 베드부의 상부에 직립하게 설치되는 하우징; 하우징 내에서 베드부에 대하여 수직으로 이동 가능하게 설치되는 수직 이송대; 및 밸브시트를 절삭하기 위한 절삭공구가 장착되고, 수직 이송대의 일단에 결합되는 스핀들;을 포함한다.

Description

밸브시트 밀링머신{MILLING MACHINE FOR VALVE SEAT}

본 발명은 밸브시트용 밀링머신에 관한 것으로, 더 구체적으로 발전소의 컨트롤 밸브 내부에 조립되어 있는 밸브시트를 정밀하고 신속하게 절개할 수 있는 밸브시트 밀링머신에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 또는 화력발전소에는 발전소의 고온, 고압의 작동유체가 흐르는 배관과 연결되어, 작동유체의 고압을 강하시키기 위한 고압 제어 장치가 마련되어 있다.

상기 고압 제어 장치에는 유체통로를 개방 및 폐쇄함으로써 유체가 유입되는 것을 제어하기 위한 컨트롤 밸브가 마련되어 있으며, 상기 컨트롤 밸브가 안착할 수 있는 밸브시트가 냉각박음으로 조립되어 있다.

발전소의 가동에 따른 사용시간의 증가에 따라 상기 밸브시트는 고온 고압의 유체와 충돌에 의해 크랙 등의 품질문제가 발생하기 때문에, 정기적으로 밸브시트의 교체가 필요한 상황이다. 종래에는 이러한 밸브시트의 교체를 위하여, 핸드 그라인딩 도구를 이용하였는데, 밸브시트의 절개시간이 과다하게 소요되었고 작업공간이 협소하여 정밀하거나 신속하게 절개하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) KR1999-0068578A

본 발명의 실시예는, 밸브 본체의 배관을 절단하지 않고, 현장에 설치된 상태에서 신속하고 정밀하게 밸브시트를 절개 및 분해할 수 있는 밸브시트 밀링머신을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 밸브시트 밀링머신은, 밸브시트를 분해하기 위한 밸브시트 밀링머신으로서,

상기 밸브시트의 상면에 설치되는 베드부; 상기 베드부에서 수평으로 이동가능하고, 상기 베드부의 상부에 직립하게 설치되는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 베드부에 대하여 수직으로 이동 가능하게 설치되는 수직 이송대; 및 상기 밸브시트를 절삭하기 위한 절삭공구가 장착되고, 상기 수직 이송대의 일단에 결합되는 스핀들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징 내에 설치되는 제1 서보모터; 및 상기 제1 서보모터의 회전에 의해 회전되어 상기 수직 이송대의 수직이송을 안내하는 수직 스크류;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스핀들은 상기 베드부에 평행한 방향으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 베드부는, 상기 하우징이 관통하여 상기 베드부에 대해 수평으로 이동하도록 마련된 가이드 개구부; 상기 가이드 개구부를 중심으로 상기 베드부의 상부 양측에 마련된 한 쌍의 가이드 레일; 및 상기 하우징을 지지하면서 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능한 수평이동 가이드 부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평이동 가이드 부재는 2개씩 한 조로 상기 가이드 레일 각각에 설치될 수 있다.

또한, 상기 하우징이 상기 베드부에서 수평이동 가능하도록, 일단이 상기 하우징에 연결되고 상기 베드부에 설치되는 수평 스크류;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평 스크류의 타단에는 작업자가 조작할 수 있는 핸들이 마련될 수 있다.

또한, 상기 베드부에 설치되고 상기 수평 스크류를 회전시키는 제2 서보모터;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스핀들에는 페이스 밀링 커터(face milling cutter) 및 엔드 밀링 커터(end milling cutter)가 교체 가능하게 장착될 수 있다.

또한, 상기 페이스 밀링 커터는 상기 밸브시트의 내주면을 절삭하고, 상기 엔드 밀링 커터는 상기 밸브시트의 상면을 절삭하는 것일 수 있다.

또한, 상기 밸브시트가 설치되는 외주면에는 환형의 시트레일이 마련되고, 상기 베드부의 하측으로부터 연장되고 상기 시트레일을 따라 슬라이딩 가능한 시트레일 가이드부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시트레일 가이드부재의 하부에는 상기 환형의 시트레일 상에 안착될 수 있는 곡면의 홈부가 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신에 따르면, 현장에 설치하여 신속하게 밸브시트를 절개 및 분해할 수 있다. 따라서, 밸브시트 교체시간을 단축함으로써 발전소의 가동효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 공구의 간단한 교체만으로 밸브시트의 상면 및 측면절개에 모두 적용할 수 있다.

또한, 작은 보어(Bore) 사이즈를 갖는 밸브시트의 교체작업에도 적용할 수 있다.

또한, 회전레일을 이용함으로써, 용이하게 밸브시트의 절개대상 위치를 변경할 수 있다.

도 1은 발전소의 컨트롤 밸브 내부에 설치된 밸브시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신의 개략도이다.
도 3은 도 2의 밸브시트 밀링머신의 단면도이다.
도 4는 도 2에 있어서, 베드부의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신의 개략도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

또한, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 발전소의 컨트롤 밸브 내부에 설치된 밸브시트의 단면도이다. 도시된 컨트롤 밸브시트(10)는 화력 또는 원자력 발전소에서 고온 고압의 유체통로를 개방 및 폐쇄함으로써 유체가 유입되는 것을 제어하는 컨트롤 밸브(미도시)를 안착시키기 위해 마련된 것이다. 일반적으로, 밸브시트(10)는 냉각박음 형태로 조립되어 있는데, 보어의 직경(d1)은 18inch 내지 22inch 일 수 있어, 사람이 교체작업을 위해 들어가기에는 매우 협소한 크기이다.

상기 밸브시트(10)는 상면(11)과 내부 측면(12)을 지니는 환형의 관 형상을 가지고 있어, 교체 작업 시 상면(11)과 측면(12)의 절개작업이 필요하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신의 개략도이고, 도 3은 도 2의 밸브시트 밀링머신의 단면도이다. 또한, 도 4는 도 2에 있어서, 베드부의 상세도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신(100)은 도 1에 도시된 밸브시트(10)를 절개 및 분해가기 위해 마련된 것이다. 밸브시트 밀링머신(100)은 베드부(120), 하우징(110), 수직 이송대(130) 및 스핀들(140)을 포함한다.

상기 베드부(120)는 환형의 밸브시트(10)의 상면에 설치되어 하우징(110)을 지지하기 위해 마련된 것이다. 상기 베드부(120)는 전체적으로 판형상을 지니며, 4개의 변 중 대향하는 한 쌍의 변은 환형의 밸브시트(10)의 외경과 동일한 곡률을 지닐수 있다. 또한, 상기 베드부(120)를 밸브시트(10)의 상면에 대해 지지하도록 베드부(120)의 하측에는 복수개의 지지부재(122)가 마련된다.

한편, 상기 베드부(120)에는 상기 하우징(110)이 관통하여 베드부(120)에 대해 수평으로 이동하도록 마련된 가이드 개구부(124)가 마련되어 있고, 가이드 개구부(124)를 중심으로 베드부(120)의 상부 양측에 마련된 기다란 형상의 한 쌍의 가이드 레일(126a, 126b)이 마련된다. 또한, 상기 한 쌍의 가이드 레일(126a, 126b) 상에는 가이드 레일(126a, 126b) 상에서 슬라이딩 가능하게 설치되는 복수개의 수평이동 가이드 부재(127)가 마련된다.

상기 하우징(110)은 베드부(120)에서 수평으로 이동가능하고, 베드부(120)의 상부에 직립된 상태로 설치된다. 또한, 상기 하우징(110) 내에는 상기 하우징(110) 내에서 상기 베드부(120)에 대해 수직으로 이동 가능한 수직 이송대(130)가 설치된다. 수직 이송대(130)는 하우징(110) 내에 설치된 제1 서보모터(134) 및 수직 스크류(132)에 의해 하우징(110)의 외부, 즉 도시된 도면에서 베드부(120)에 대하여 수직방향으로 왕복으로 이동될 수 있다. 제1 서보모터(134)의 회전에 의해 수직 스크류(132)가 회전함에 따라, 수직 스크류(132)와 스크류결합된 수직 이송대(130)는 하우징(110) 내측 또는 외측으로 수직으로 왕복 이동할 수 있다.

상기 스핀들(140)은 밸브시트(10)를 절개 및 분해하기 위한 절삭공구(142)를 장착하기 위해 마련된 것으로, 상기 수직 이송대(130)의 하단에 결합된다. 상기 스핀들(140)에는 밸브시트(10)의 상면(11)을 가공하기 위한 엔드 밀링 커터(end milling cutter)를 장착할 수도 있고, 밸브시트(10)의 내부 측면(12)를 가공하기 위한 페이스 밀링 커터(face milling cutter)를 장착할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 스핀들(140)은 베드부(110)에 평행한 방향, 즉 수직 이송대(130)에 수직한 방향으로 설치된다. 이에 따라, 수직 이송대(130)가 하우징(110)의 하측으로 이동하면서 스핀들(140)은 밸브시트(10)의 내측으로 이동되어, 밸브시트(10)의 내부 측면(12)을 가공할 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 베드부(120)의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

하우징(110)은 베드부(120)의 한 쌍의 가이드 레일(126a,126b) 상에서 슬라이딩 가능한 복수개의 수평이동 가이드 부재(127) 상에 지지되게 설치된다. 도시된 실시예에서, 상기 수평이동 가이드 부재(127)는 총 4개가 마련되고 한 쌍의 가이드 레일(126a, 126b) 각각에 두 개씩 설치되어 하우징(110)을 4점에서 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 상기 수평이동 가이드 부재(127)는 작업시 공구(142)의 회전에 의한 진동이 베드부(120)에 직접 전달되는 것을 완충하는 진동 보완 역할을 한다. 만약, 하우징(110)의 크기나 형상이 변경된 경우에는 4개 이상 예컨대 6개의 수평이동 가이드 부재(127)가 마련될 수도 있음은 물론이다. 이에 따라, 하우징(110)은 수평이동 가이드 부재(127)의 이동에 따라 베드부(120)의 가이드 개구부(124) 내에서 베드부(120) 내에서 수평으로 이동 가능하다. 따라서, 작업자는 하우징(110)의 수평이동을 통하여 스핀들(140)에 장착된 공구(142), 예컨대 엔드 밀링 커터의 작업 위치를 수평이동 시키면서 밸브시트(10)의 상면(11)을 절삭할 수 있다.

한편, 일단이 하우징(110)에 연결되는 수평 스크류(150)가 베드부(120)에 마련될 수 있다. 수평 스크류(150)의 타단에는 작업자가 조작할 수 있는 핸들(152)이 설치될 수 있다. 상기 핸들(152)은 수평 스크류(150)의 연장방향에 수직으로 설치되어 좁은 작업공간에서도 효율적으로 작업을 수행할 수 있다. 작업자가 핸들(152)을 조작하여 수평 스크류(150)을 회전시키고, 수평 스크류(150)의 회전방향에 따라 하우징(110)을 베드부(120)에 대하여 수평으로 양방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 핸들(152)을 이용하는 수동방식을 대체하여, 수평 스크류(150)의 타단에는 제2 서보모터(미도시)가 설치될 수 있다. 이 경우, 제2 서보모터의 회전방향에 따라 수평 스크류(150)를 베드부(120)에 대하여 수평으로 양방향으로 이동시킴으로써, 하우징(110)을 수평으로 양방향으로 이동시킬 수 있다.

이하, 상술한 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신의 작동 및 효과에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 작업자는 밸브시트(10)의 상면에 밸브시트 밀링머신(100)을 설치한다. 이후, 절개하고자 하는 밸브시트(10)의 수직위치에 스핀들(140)에 장착된 공구(142), 예컨대 페이스 밀링 커터가 위치하도록 제1 서보모터(134)를 작동시켜, 수직 이송대(130)를 하우징(110)으로부터 하측으로 이동시킨다. 그리고, 핸들(152)을 조작하여 수평 스크류(150)를 회전시켜 하우징(110)을 수평방향으로 이동시킴으로써, 스핀들(140)에 장착된 공구(142)가 가공할 밸브시트(100)의 내부 측면(12)에 접촉하게 한다. 이후 반복적으로, 제1 서보모터(134)를 회전시킴으로써 공구(142)의 수직위치를 조정하고, 수평 스크류(150)를 회전시켜 공구(142)의 수평위치를 조정하여 밸브시트(10)의 다른 위치에서 절개작업을 수행한다.

한편, 밸브시트(10)의 내부 측면(12)에 대한 절개 작업이 완료된 경우, 밸브시트(10)의 상면(11)에 대한 가공을 위하여, 공구(142)를 엔드 밀링 커터로 교환하고, 공구(142)를 밸브시트(10)의 상면(11)에 위치시킨 후, 엔드밀링 작업을 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신은, 화력발전소의 밸브시트가 설치된 밸브본체 메인 배관을 절단할 필요 없이 현장에서 밸브시트 상면에 설치하여, 밸브시트를 신속하고 정밀하게 절개 및 분해할 수 있다. 또한, 18inch의 보어직경을 갖는 협소한 밸브시트 설치공간에서도 용이하게 장착하여 신속한 작업을 수행할 수 있다. 또한, 부품이 간소화고 설치 및 이동이 용이하며, 공구교체가 용이하여 밸브시트의 상면과 내부측면의 절개에 모두 사용할 수 있다. 또한, 서보모터를 이용하여 자동으로 스핀들을 수직으로 또는 수평으로 이동시키면서 가공량을 일정하게 제어할 수 있어, 정밀한 가공이 가능하다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신에 대하여 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신은 전술한 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신과 대부분의 구성이 동일하고, 일부 구성상의 차이점이 있다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 밸브시트(10)의 상면에는 밸브시트(10)의 상면의 원주방향을 따라 환형의 시트레일(13)이 설치된다. 또한, 밸브시트 밀링머신(100)의 베드부(120) 하측에 마련된 지지부재(시트레일 가이드 부재; 122)에는 홈부(123)가 각각 마련된다. 상기 홈부(123)에 의해 지지부재(시트레일 가이드 부재; 122)는 시트레일(13) 상에 안착된 상태로, 시트레일(13) 상에서 슬라이딩할 수 있다. 따라서, 밸브시트(10)의 환형의 내측면(12)을 가공하는 경우, 이송레일(13)을 따라 베드부(120)를 회전시킴으로써, 스핀들(140)에 장착된 공구(142)의 가공위치를 회전시킬 수 있다.

따라서, 전술한 실시예에 따른 효과 이외에, 본 실시예에 따른 밸브시트 밀링머신은 이송레일(13)을 따라 베드부(120)를 회전시킴으로써, 공구(142)의 위치를 3차원 좌표에서 용이하게 변경시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서, 보다 신속하게 밸브시트(10)를 교체할 수 있는 장점이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 밸브시트 11: 상면
12: 내부 측면 100: 밸브시트 밀링머신
110: 하우징 120: 베드부
122: 지지부재(시트레일 가이드 부재) 124: 가이드 개구부
126a, 126b: 가이드 레일 127: 수평이동 가이드 부재
130: 수직 이송대 134: 제1 서보모터
132: 수직 스크류 140: 스핀들
142: 공구 150: 수평 스크류
152: 핸들

Claims

밸브시트를 분해하기 위한 밸브시트 밀링머신으로서,
상기 밸브시트의 상면에 설치되는 베드부;
상기 베드부에서 수평으로 이동 가능하고, 상기 베드부의 상부에 직립하게 설치되는 하우징;
상기 하우징 내에서 상기 베드부에 대하여 수직으로 이동 가능하게 설치되는 수직 이송대; 및
상기 밸브시트를 절삭하기 위한 절삭공구가 장착되고, 상기 수직 이송대의 일단에 결합되는 스핀들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징 내에 설치되는 제1 서보모터; 및
상기 제1 서보모터의 회전에 의해 회전되어 상기 수직 이송대의 수직이송을 안내하는 수직 스크류;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 스핀들은 상기 베드부에 평행한 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 베드부는,
상기 하우징이 관통하여 상기 베드부에 대해 수평으로 이동하도록 마련된 가이드 개구부;
상기 가이드 개구부를 중심으로 상기 베드부의 상부 양측에 마련된 한 쌍의 가이드 레일; 및
상기 하우징을 지지하면서 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능한 수평이동 가이드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 4에 있어서,
상기 수평이동 가이드 부재는 2개씩 한 조로 상기 가이드 레일 각각에 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징이 상기 베드부에서 수평이동 가능하도록, 일단이 상기 하우징에 연결되고 상기 베드부에 설치되는 수평 스크류;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 6에 있어서,
상기 수평 스크류의 타단에는 작업자가 조작할 수 있는 핸들이 마련되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 6에 있어서,
상기 베드부에 설치되고 상기 수평 스크류를 회전시키는 제2 서보모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 스핀들에는 페이스 밀링 커터(face milling cutter) 및 엔드 밀링 커터(end milling cutter)가 교체가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 9에 있어서,
상기 페이스 밀링 커터는 상기 밸브시트의 내주면을 절삭하고, 상기 엔드 밀링 커터는 상기 밸브시트의 상면을 절삭하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브시트가 설치되는 외주면에는 환형의 시트레일이 마련되고,
상기 베드부의 하측으로부터 연장되고 상기 시트레일을 따라 슬라이딩 가능한 시트레일 가이드부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.
청구항 11에 있어서,
상기 시트레일 가이드부재의 하부에는 상기 환형의 시트레일 상에 안착될 수 있는 곡면의 홈부가 마련되는 것을 특징으로 하는 밸브시트 밀링머신.