KR102002870B1 - 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 등의 소재로 이루어진 조각(Segment)을 세미 볼에 인서트하여 내마모성 및 기밀성을 향상시키는 한편, 시트 밀착링 손상 시에 시트 밀착링만 교체하여 곧바로 사용할 수 있도록 한 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 관한 것이다.
본 발명은 세미 볼에 고경도의 조각(디스크 링)을 인서트한 형태를 적용하면서 이때의 조각 소재로 세라믹이나 텅스텐 등을 적용하거나 또는 고경도 재질로 코팅 처리함으로써, 내마모성 및 기밀성 향상을 통해 밸브의 수명을 연장시킬 수 있는 한편, 세미 볼과 디스크 링 간의 조립면에 O-링 등과 같은 실링부재를 개재하여, 스크류 타입의 고정 방식을 적용하는 경우 기밀성을 높여줌으로써, 조립 부위에 대한 완벽힌 실링 구조를 확보할 수 있으며, 또 세미 볼의 앞쪽으로 조립되는 디스크 캡의 전면에 수직의 커팅 부위를 조성하여, 밸브 개폐 중에 커팅 부위를 통해 슬러리 등이 원활히 빠져나갈 수 있도록 함으로써, 슬러리 적체 현상을 완전히 해소할 수 있는 등 밸브의 개폐 작동성능을 향상시킬 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공한다.

Description

나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브{SEMI BALL TYPE DOME VALVE WITH THREADED WELDED TYPE ULTRA HARD SEGMENT}

본 발명은 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹 등의 소재로 이루어진 조각(Segment)을 세미 볼에 인서트하여 내마모성 및 기밀성을 향상시키는 한편, 시트 밀착링 손상 시에 시트 밀착링만 교체하여 곧바로 사용할 수 있도록 한 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 가스나 액체 등의 유체를 이송하는 배관에 설치되어, 유체의 흐름을 허용하거나 차단하는데 사용된다.

이러한 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 반구형의 볼이 하나의 링 형상의 볼 시트와 접촉을 유지하면서 유체의 흐름을 허용하거나 차단하는 구조로 이루어진다.

이에, 본 발명은 종래의 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 개량한 것으로서, 먼저 종래의 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 일 예로 대한민국 특허등록 제782900호의 "볼밸브 및 이를 이용한 밸브 개폐시스템"(이하, 종래의 볼 밸브"라 한다.)를 살펴보면 다음과 같다.

종래의 볼 밸브는 양측에 관체가 연결되어 유체가 관통하는 유로가 형성되는 밸브 본체와, 밸브 본체의 내측에 회전가능하게 지지되는 개폐구와, 공급되는 공압에 의해 개폐구를 회전시키는 공압액추에이터와, 밸브 본체의 내측에 마련되어 개폐구가 회전될 때 개폐구의 표면에서 이탈되고 개폐구에 의해 유로가 폐쇄될 때 개폐구의 표면에 밀착되는 시트 부재를 포함한다.

그리고, 상기 개폐구는 입구측 바디의 내부에 회동가능하게 마련되고, 유체 또는 기체가 유동할 수 있는 관통공이 형성된 구체 또는 반구체 형상으로 형성되는 것이다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 볼 밸브를 슬러리의 개폐용으로 사용하여 개폐구의 표면에 흠집이 생길 경우에는 개폐구의 전체를 신품으로 교체해야 함으로써, 개폐구의 교체비용이 과다하게 들게 되고, 수리시간이 길게 걸리는 문제점을 가지고 있었다.

특히, 기본의 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브들은 볼과 시트가 금속으로 제작되어 있는 관계로 밸브가 닫힐 때 금속끼리의 접촉면이 완전히 밀봉되기 어렵다.

그 이유는 경도가 낮아 상호 접촉하여 움직임이 있을 시에 흠집이 생긴다.

더욱이 고경도의 슬러리를 함유한 유체에 사용되어질 때 더욱 흠집이 많이 생기게 되고, 흠집이 생기면 밸브는 누설이 일어나게 되는 등 기밀성 및 내구성 측면에서 불리한 점이 있다.

한국 등록특허 10-0782900호『볼밸브 및 이를 이용한 밸브 개폐시스템』

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 세미 볼에 고경도의 조각(디스크 링)을 인서트한 형태를 적용하면서 이때의 조각 소재로 세라믹이나 텅스텐 등을 적용하거나 또는 고경도 재질로 코팅 처리함으로써, 내마모성 및 기밀성 향상을 통해 밸브의 수명을 연장시킬 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 세미 볼과 디스크 링 간의 조립면에 O-링 등과 같은 실링부재를 개재하여, 스크류 타입의 고정 방식을 적용하는 경우 기밀성을 높여줌으로써, 조립 부위에 대한 완벽한 실링 구조를 확보할 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 세미 볼의 앞쪽으로 조립되는 디스크 캡의 전면에 수직의 커팅 부위를 조성하여, 밸브 개폐 중에 커팅 부위를 통해 슬러리 등이 원활히 빠져나갈 수 있도록 함으로써, 슬러리 적체 현상을 완전히 해소할 수 있는 등 밸브의 개폐 작동성능을 향상시킬 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 밸브의 사용 중 슬러리 등의 유체의 접촉으로 인하여 시트 밀착링의 밀착구면에 흠집이 발생되면, 시트 밀착링만을 교체하여 바로 밸브를 사용할 수 있도록 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고경도인 시트 밀착링의 밀착구면이 마모되어 밀착구면과 링형시트의 시트구면의 사이가 벌어져 누유가 발생되면, 시트 밀착링을 일측으로 이동시켜 밀착구면과 시트구면을 다시 밀착시킴으로써, 고가인 시트 밀착링을 좀 더 장기간 동안 사용할 수 있도록 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 판 스프링을 통해 체결 하우징을 일측 방향으로 항상 눌러줌에 따라. 밸브의 사용 중 체결 하우징의 탭부가 풀리는 것을 사전에 방지할 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 다수의 풀림 방지볼트의 체결을 통해 밸브의 사용 중 체결 하우징의 탭부가 풀리는 것을 더 방지할 수 있도록 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 다음과 같은 특징이 있다.

상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 일 실시예는 내부의 볼 수용공간부과 선단부 및 후단부의 인렛 포트 및 아웃렛 포트를 가지는 바디와, 상기 바디의 볼 수용공간부 내에 위치됨과 더불어 바디의 상측에 설치되는 스템과 바디의 하측에 설치되는 트러니언에 의해 상측과 하측이 지지되어 회전 가능하게 설치되면서 바디의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측을 개폐하는 세미 볼 어셈블리와, 상기 바디의 볼 수용공간부에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 설치되면서 세미 볼 어셈블리측과의 접촉을 통해 인렛 포트측과 볼 수용공간부측을 밀봉시켜주는 링 형태의 시트를 포함하며, 상기 세미 볼 어셈블리는 앞쪽 구면상에 가운데의 평면부과 둘레의 홈부를 가지면서 속이 비어 있는 반구 형태로 이루어진 세미 볼과, 상기 세미 볼의 홈부에 안착되면서 세미 볼의 전면에 결합되고 밸브 닫힘 시에 시트측과 밀착되는 디스크 링과, 후면의 평면부와 후면 둘레의 홈부를 가지면서 세미 볼의 전면에 결합됨과 더불어 디스크 링의 전면 둘레를 밀착 지지하는 디스크 캡으로 구성되는 것이 특징이다.

여기서, 상기 디스크 링은 세라믹 소재, 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 디스크 링은 용접식, 접착식, 디스크 캡을 이용한 나사 체결식 등으로 결합될 수 있다.

그리고, 상기 세미 볼과 디스크 링 사이에는 디스크 링의 후면부 내주 둘레를 따라 형성되어 있는 실링홈 내에 안착됨과 동시에 세미 볼에 형성되어 있는 홈부의 직각 모서리 부위에 밀착되는 실링부재가 내장 설치됨으로써, 세미 볼과 디스크 링 간의 밀착 경계면을 통한 누설을 방지할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 디스크 캡의 전면은 곡면 또는 나사 체결식인 경우에 수직의 커팅면으로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트는 바디의 볼 수용공간부에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 형성되어 있는 시트 안착홈 내에 삽입 안착됨과 더불어 볼 수용공간부 내의 인렛 포트측에서 시트 안착홈 가장자리 둘레와 연접되는 내주면 둘레에 볼트 체결구조로 설치되는 리테이너 링에 의해 눌려져 고정되는 구조로 설치될 수 있다.

이러한 상기 시트는 시트 안착홈의 내부에 안쪽부터 차례로 설치되는 디스크 스프링, 컴프레서 링 및 실링 링에 의해 탄력 지지되면서 디스크 링측으로 가압 밀착될 수 있다.

한편, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 다른 실시예는 내부의 볼 수용공간부과 선단부 및 후단부의 인렛 포트 및 아웃렛 포트를 가지는 바디와, 상기 바디의 볼 수용공간부 내에 위치됨과 더불어 바디의 상측에 설치되는 스템과 바디의 하측에 설치되는 트러니언에 의해 상측과 하측이 지지되어 회전 가능하게 설치되면서 바디의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측을 개폐하는 세미 볼 어셈블리와, 상기 바디의 볼 수용공간부에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 설치되면서 세미 볼 어셈블리측과의 접촉을 통해 인렛 포트측과 볼 수용공간부측을 밀봉시켜주는 링 형태의 시트를 포함하며, 상기 세미 볼 어셈블리는 앞쪽 구면상에 가운데의 평면부와 둘레의 홈부를 가지면서 속이 비어 있는 반구 형태로 이루어진 세미 볼과, 전면은 구면으로 되어 있는 동시에 후면 중심부의 홈부와 후면 둘레부의 평면부를 통해 세미 볼의 평면부 및 홈부에 안착되면서 세미 볼의 전면에 결합되고 밸브 닫힘 시에 시트측과 밀착되는 디스크 캡으로 구성되는 것이 특징이다.

여기서, 상기 디스크 캡은 세라믹 소재, 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 디스크 캡은 용접식, 접착식, 나사 체결식으로 결합될 수 있다.

그리고, 상기 세미 볼과 디스크 캡 사이에는 디스크 캡의 후면부 내주 둘레를 따라 형성되어 있는 실링홈 내에 안착됨과 동시에 세미 볼에 형성되어 있는 홈부의 직각 모서리 부위에 밀착되는 실링부재가 내장 설치됨으로써, 세미 볼과 디스크 캡 간의 밀착 경계면을 통한 누설을 방지할 수 있도록 할 수 있다.

이러한 상기 디스크 캡의 전면은 곡면 또는 나사 체결식인 경우에 수직의 커팅면으로 이루어질 수 있다.

다른 예로서, 상기 디스크 캡은 일반 텅스텐 소재로 이루어질 수 있고, 이러한 디스크 캡의 전면에는 시트측과 밀착되는 초경 소재의 디스크 링이 삽입 설치될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트는 바디의 볼 수용공간부에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 형성되어 있는 시트 안착홈 내에 삽입 안착됨과 더불어 볼 수용공간부 내의 인렛 포트측에서 시트 안착홈 가장자리 둘레와 연접되는 내주면 둘레에 볼트 체결구조로 설치되는 리테이너 링에 의해 눌려져 고정되는 구조로 설치될 수 있다.

이때의 상기 시트는 시트 안착홈의 내부에 안쪽부터 차례로 설치되는 디스크 스프링, 컴프레서 링 및 실링 링에 의해 탄력 지지되면서 디스크 캡측으로 가압 밀착될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른“나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브”는 바디 내부의 일,타측에 형성되는 유로의 사이에 형성되고 상부에는 스템 관통부가 형성되며 하부에 스템 삽입홈부가 형성되는 개폐 회전체 장착부와, 상기 개폐 회전체 장착부의 상,하부에 구비되는 상,하부 스템과, 상기 일측 유로의 타측에 구비되고 내측의 둘레에는 시트구면이 형성되는 링형시트와, 상,하부 스템의 사이에 장착되어 유로를 개폐하는 개폐 회전부를 포함하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 있어서, 상기 개폐 회전부는 상기 개폐 회전체 장착부에 구비되고, 상,하부에는 타측이 상기 상,하부 스템에 연결되어 일측으로 돌출되는 상,하부 연결부가 형성되고, 상,하부 연결부의 일측 사이에는 수직부가 상,하부 연결부와 일체로 연결되게 형성되며, 상기 수직부의 일측면은 원형 수직면으로 형성되고, 원형 수직면의 중앙에는 일측으로 돌출되는 나사축이 돌출 형성되는 회전 개폐부재와; 상기 나사축에 체결되어 둘레가 상기 링형시트의 시트구면에 밀착되거나 이탈되어 유로를 개폐하는 유로 개폐수단과; 상기 원형 수직면의 둘레와 상기 유로 개폐수단의 타측의 사이에 구비되어 상기 유로 개폐수단을 타측을 항상 눌러주는 탄성 누름수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른“나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브”의 상기 유로 개폐수단은 일측면이 구면으로 형성되고, 타측의 둘레에는 타측과 외측이 개방된 둘레 홈부가 형성되며, 타측면의 중앙에는 상기 나사축이 체결되는 탭홈이 형성되는 체결 하우징과; 상기 체결 하우징의 둘레 홈부에 삽입되어 접착제로 접착되고, 외주연에는 상기 링형시트의 시트구면에 밀착되거나 이탈되는 밀착구면이 형성되는 고경도의 시트 밀착링,을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른“나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브”의 상기 탭홈의 일측에 형성된 일측면에는 핀홈이 함몰되게 더 형성되고, 상기 나사축 일측면의 중앙에는 상기 체결 하우징이 편심되는 것을 방지할 수 있도록 상기 핀홈의 외주면에 밀착되게 삽입되는 핀이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른“나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브”의 상기 수직부의 중앙 둘레에는 풀림 방지볼트가 타측에서 일측으로 관통되는 다수의 조립홀이 등간격으로 더 형성되고, 상기 체결 하우징의 타측면에는 상기 풀림 방지볼트가 선택적으로 관통 체결되는 다수의 볼트 체결탭홈이 등간격으로 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른“나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브”의 상기 체결 하우징의 둘레에는 풀림 방지볼트가 일측에서 타측으로 관통되는 다수의 조립홀이 등간격으로 더 형성되고, 상기 원형 수직면에는 상기 풀림 방지볼트가 선택적으로 관통 체결되는 다수의 볼트 체결탭홈이 등간격으로 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 다음과 같은 효과가 있다.

1) 세미 볼에 고경도의 디스크 링을 인서트한 형태를 적용하고, 상기 디스크 링의 소재로서 세라믹이나 텅스텐 등을 적용하거나 또는 고경도 재질로 코팅 처리함으로써, 내마모성 및 기밀성을 향상시킬 수 있는 등 밸브의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

2) 세미 볼, 디스크 링 및 디스크 캡을 스크류 타입으로 고정시킨 타입의 경우, 세미 볼과 디스크 링 간의 조립면에 O-링 등과 같은 실링부재를 개재함으로써, 조립 부위에 대한 완벽한 실링 구조를 확보할 수 있는 효과가 있다.

3) 세미 볼의 앞쪽으로 조립되는 디스크 캡의 전면에 수직의 커팅 부위를 조성함으로써, 밸브 개폐 작동 중에 커팅 부위를 통해 슬러리 등이 원활히 빠져나갈 수 있도록 할 수 있고, 따라서 슬러리 적체 현상을 완전히 해소할 수 있는 등 밸브의 개폐 작동성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

4) 밸브의 사용 중 슬러리 등의 유체의 접촉으로 인하여 시트 밀착링의 밀착구면에 흠집이 발생되면, 시트 밀착링만을 교체하여 바로 밸브를 사용할 수 있게 함으로써, 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는 효과도 있다.

5) 고경도인 시트 밀착링의 밀착구면이 마모되어 밀착구면과 링형시트의 시트구면의 사이가 벌어져 누유가 발생되면, 시트 밀착링을 일측으로 이동시켜 밀착구면과 시트구면을 다시 밀착시킴에 따라, 고가인 시트 밀착링을 좀 더 장기간 동안 사용할 수 있게 함으로써, 고가인 시트 밀착링의 교체 주기를 최대로 늘릴 수 있는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는 효과가 있다.

6) 판 스프링을 통해 체결 하우징을 일측 방향으로 항상 눌러줌에 따라. 밸브의 사용 중 체결 하우징의 탭부가 풀리는 것을 사전에 방지함으로써, 작동의 안정성을 가지는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 제공하는 효과도 있다.

7) 다수의 풀림 방지볼트의 체결을 통해 밸브의 사용 중 체결 하우징의 탭부가 풀리는 것을 더 방지하는 효과도 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도
도 3과 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도
도 9는 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에서 슬러리 적체 현상 및 해결 방안을 보여주는 단면도
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 내부의 볼 수용공간부(100)과 선단부 및 후단부의 인렛 포트(101) 및 아웃렛 포트(102)를 가지는 바디(103)를 포함한다.

상기 바디(103)는 1개의 통(1-Piece Structure) 구조 또는 2개나 3개의 조각(2-Piece Structure, 3-Piece Structure) 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 프론트 바디(103a)와 리어 바디(103b)를 나사 체결구조로 조립한 2개의 조각 구조로 이루어진 바디(103)를 제공한다.

상기 바디(103)의 앞쪽으로는, 즉 프론트 바디(103a)에는 슬러리 등을 포함하는 유체가 유입되는 인렛 포트(101)가 형성되고, 이때의 인렛 포트(101)는 아웃렛 포트 대비 직경이 작은 레듀싱 형태(Reducing Bore Type) 또는 아웃렛 포트와 동일한 직경을 갖는 풀 보어 형태(Full Bore Type)로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 바디(103)의 뒷쪽으로는, 즉 리어 바디(103b)에는 슬러리 등을 포함하는 유체가 배출되는 아웃렛 포트(102)가 형성되고, 리어 바디(103b)의 앞쪽 내부, 즉 바디(103)의 내부 전후 중간 영역에는 후술하는 세미 볼 어셈블리(106)가 위치되는 볼 수용공간부(100)가 조성된다.

이러한 바디(103)의 윗쪽으로는 바디를 관통하는 구조로 스템(104)이 수직 설치되는 동시에 아래쪽으로는 바디를 관통함과 더불어 스템(104)과 동축을 이루는 구조로 트러니언(105)이 설치된다.

이때의 상기 스템(104)은 회전축 역할을 하는 것으로서 복수의 패킹 및 링과 함께 바디측에 관통 지지되면서 회전가능한 구조로 설치되며, 상기 트러니언(105)의 경우에는 고정축 역할을 하는 것으로서 바디측에 관통되는 구조로 고정 설치된다.

여기서, 상기 스템(104)의 하단부는 세미 볼 어셈블리(104)측의 상단부와 결합되어 함께 회전가능하게 되고, 상기 트러니언(105)의 상단부는 세미 볼 어셈블리(104)측의 하단부와 결합되어 이때의 하단부를 지지할 수 있게 된다.

이에 따라, 액추에이터 작동이나 수동 핸들의 조작 등에 의해 스템(104)이 회전하게 되면, 이때의 세미 볼 어셈블리(106)는 위아래 스템(104) 및 트러니언(105)를 중심축으로 하여 회전하게 되고, 결국 밸브 개폐 작동이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 경우 스템(104)은 바디(103)의 인렛측과 아웃렛측을 잇는 중심축선 상에 위치될 수 있게 되고, 편심(Eccentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 경우 스템(104)은 바디(103)의 인렛측과 아웃렛측을 잇는 중심축선 상에서 밸브 폭방향 한쪽 옆으로 일정 간격, 예를 들면 약 2㎜ 정도의 간격을 두고 편심 위치될 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에서 제공하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브가 가지는 특징들은 거의 대부분 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브와 편심(Eccentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 모두 적용될 수 있다.

또한, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 바디(103)의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측 사이를 개폐하는 수단으로 세미 볼 어셈블리(106)를 포함한다.

상기 세미 볼 어셈블리(106)는 바디(103)에 형성되어 있는 볼 수용공간부(100)의 내부에 위치되고, 이렇게 위치된 상태에서 바디(103)의 상측에 설치되어 있는 스템(104)에 의해 상단부가, 바디(103)의 하측에 설치되어 있는 트러니언(105)에 의해 하단부가 각각 지지되면서 회전될 수 있게 되고, 이러한 회전 동작을 통해 바디(103)의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측 사이를 개폐할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 세미 볼 어셈블리(106)는 세미 볼(110), 디스크 링(111a) 및 디스크 캡(112a)의 조합 형태로 이루어지게 된다.

상기 세미 볼(110)은 속이 비어 있는 반구 형태로서, 앞쪽의 구면에 가운데에는 원형 면적의 평면부(108a)가 형성되고, 이렇게 형성되는 평면부(108a)의 가장자리 둘레에는 원형의 띠 모양으로 이루어진 홈부(109a)가 평면부(108a)와 동심원을 이루며 형성된다.

이때의 평면부(108a)는 홈부(109a)에 비해 앞쪽으로 돌출된 형태를 이루게 된다.

이러한 평면부(108a)에는 후술하는 디스크 캡(112a)의 후면이 밀착될 수 있게 되고, 홈부(109a)에는 후술하는 디스크 링(111a)이 삽입 안착될 수 있게 된다.

이와 같은 세미 볼(110)의 볼 중심축선(수직선)이 지나는 상단부에는 스템(104)이 결합되는 동시에 볼 중심축선(수직선)이 지나는 하단부는 트러니언(105)과 결합된다.

이에 따라, 상기 세미 볼(110)은 위아래 스템(104)과 트러니언(105)을 중심축으로 하여 회전될 수 있게 된다.

상기 디스크 링(111a)은 외주 둘레면이 세미 볼(110)의 구면과 동일한 곡률을 가지는 구면으로 이루어진 링 형태로서, 이러한 디스크 링(111a)의 후면부 내주 둘레에는 실링홈(113)이 형성되고, 이때의 실링홈(113)에는 후술하는 실링부재(114)가 안착 수용될 수 있게 된다.

이와 같은 디스크 링(111a)은 세미 볼(110)측에 다양한 구조로 결합될 수 있게 된다.

일 예로서, 상기 디스크 링(111a)은 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 홈부(109a)에 안착되면서 세미 볼(110)측에 레이저 용접으로 일체 결합될 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 디스크 링(111a)은 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 홈부(109a)에 안착되면서 세미 볼(110)측에 공지의 접착제를 사용하여 접착식으로 일체 결합될 수 있게 된다.

또 다른 예로서, 상기 디스크 링(111a)은 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 홈부(109a)와 디스크 캡(112a)의 홈부(109b)에 안착된 상태에서 세미 볼(110)측에 볼트 체결구조로 결합되는 디스크 캡(112a)에 의해 눌려져 고정되는 방식으로 일체식으로 결합될 수 있게 된다.

특히, 상기 디스크 링(111a)은 밸브 닫힘 시에 후술하는 시트(107)측과 긴밀하게 밀착되면서 밸브 닫힘 상태를 완벽하게 차단하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 디스크 링(111a)은 고경도의 소재로 이루어져 기존의 금속 간 접촉 대비 완벽한 밀봉 작용을 수행할 수 있음은 물론, 유체의 흐름에 의한 마모를 직접적으로 받는 경우에도 우수한 내마모성을 유지할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 디스크 링(111a)은 Al₂O₃ 알루미나 세라믹(Al₂O₃ purity 95∼99.5%), ZrO2 지르코니아 세라믹 등과 같은 세라믹 소재로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 디스크 링(111a)은 아래의 1) 내지 5)의 경우와 같이 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있게 된다.

1) 초경(Sintered Tungsten Carbide); 경도HRa 81∼93, Cobalt 또는 Ni Binder 함유량 3∼24%)

2) 초경+Penetrated CVD 코팅(Hv1400∼2400)

3) 초경+PVD 코팅(Hv1800∼3000); TiAIN 적용

4) SS431+CVD 코팅(Hv1400∼2300)

5) SS431+PVD 코팅(Hv2000∼3500); TiAIN 적용

이렇게 상기 디스크 링(111a)의 소재로 위와 같은 세라믹이나 초경 등의 고 경도 소재를 적용함으로써, 세미 볼측과 시트측의 접촉면 경도를 높일 수 있고, 그 결과 개폐 작동이 있을 때에도 고경도의 슬러리 등을 함유한 유체에 의한 흠집이나 마모가 전혀 생기지 않게 되며, 아주 장기적 사용 후에야 자연 마모로 흠집이 생길 뿐이므로, 장기간 사용 시에도 누설문제를 완전히 해소할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에는 디스크 링(111a)과 세미 볼(110) 간의 접촉면(조립면) 사이에 조성되는 틈새를 통해 유체가 누설되는 것을 완전히 막아주는 수단으로 실링부재(114)가 적용된다.

즉, 상기 디스크 링(111a)이 세미 볼(110)의 홈부(109a)와 디스크 캡(112a)의 홈부(109b) 내에 안착된 상태에서 세미 볼(110)측에 볼트나 스크류 체결구조로 결합되는 디스크 캡(112a)에 의해 눌려져 고정되는 방식으로 결합되는 경우, 이때의 디스크 링(111a)과 세미 볼(110) 간의 접촉면 사이에 있는 틈새를 통해 유체가 누설될 수 있는데, 이러한 디스크 링(111a)과 세미 볼(110) 간의 틈새를 적절히 실링하지 않게 되면 밸브로서 누설량이 너무 많아 밸브로 사용이 불가능하게 된다.

이러한 점을 감안하여 본 발명에서는 상기 세미 볼(110)과 디스크 링(111a) 사이에 O-링이나 가스켓 등과 같은 실링부재(114)를 개재하고, 이때의 실링부재(114)를 디스크 링(111a)의 후면부 내주 둘레를 따라 형성되어 있는 실링홈(113) 내에 안착시킴과 동시에 세미 볼(110)에 형성되어 있는 홈부(109a)의 직각 모서리 부위에 밀착시키는 구조로 설치함으로써, 세미 볼(110)과 디스크 링(111a) 간의 밀착 경계면을 통한 누설을 완벽하게 방지할 수 있게 된다.

상기 디스크 캡(112a)은 외주 둘레면이 세미 볼(110)의 구면과 동일한 곡률을 가지는 구면으로 이루어진 원판 형태로서, 이러한 디스크 캡(112a)의 후면부에는 가운데에 원형 면적의 평면부(108b)가 형성되고, 이렇게 형성되는 평면부(108b)의 가장자리 둘레에는 원형의 띠 모양으로 이루어진 홈부(109b)가 평면부(108b)와 동심원을 이루며 형성된다.

이때의 평면부(108b)는 홈부(109b)에 비해 뒷쪽으로 돌출된 형태를 이루게 된다.

이러한 평면부(108b)에는 세미 볼(110)의 전면에 있는 평면부(108a)가 밀착될 수 있게 되고, 홈부(109b)에는 세미 볼(110)의 전면에 있는 홈부(109a)와 함께 디스크 링(111a)이 수용할 수 있게 된다.

그리고, 상기 디스크 캡(112a)은 세미 볼(110)측에 다양한 구조로 결합될 수 있게 된다.

일 예로서, 상기 디스크 캡(112a)은 그 후면의 평면부(108b)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)에 맞댄 상태에서 그 사이에 결합되는 디스크 링(111a)측에 레이저 용접으로 일체 결합될 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 디스크 캡(112a)은 그 후면의 평면부(108b)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)에 맞댄 상태에서 그 사이에 결합되는 디스크 링(111a)측 및 세미 볼(110)측에 공지의 접착제를 사용하여 접착식으로 일체 결합될 수 있게 된다.

또 다른 예로서, 상기 디스크 캡(112a)은 그 후면의 평면부(108b)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)에 맞댄 상태에서 캡 두께를 관통하면서 세미 볼(110)측에 체결되는 다수의 볼트에 의해 일체식으로 결합될 수 있게 된다.

이와 같은 디스크 캡(112a)은 세미 볼(110)의 전면에 결합되면서 그 사이에 개재되는 디스크 링(111a), 즉 세미 볼(110)의 홈부(109a)와 디스크 캡(112a)의 홈부(109b) 내에 삽입 고정되는 형태로 개재되거나(용접 및 접착의 경우), 삽입 안착되는 형태로 개재되는(볼트 체결의 경우) 디스크 링(111a)의 전면 둘레를 밀착 지지하는 구조로 디스크 링(111a)을 고정시켜줄 수 있게 된다.

여기서, 상기 디스크 캡(112a)의 전면은 세미 볼(110)의 구면과 같은 곡률을 이루는 곡면이나, 또는 곡면을 수직으로 절단하여 형성시킨 수직의 커팅면(115)으로 이루어질 수 있게 된다.

특히, 상기 디스크 캡(112a)의 전면이 수직의 커팅면(115)으로 이루어지는 경우, 밸브의 개폐 중에 플러싱(Flushing) 작용에 의해 유체 중에 슬러리 적체를 방지할 수 있게 된다.

예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에서, 밸브 열림 시에 디스크 캡(112a)의 전면이 구면으로 되어 있는 경우에는 디스크 캡 구면과 바디(103)의 내주면과의 사이에 유체 중의 슬러리가 끼이면서 바디 내부에 슬러리 적체 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 밸브 작동 성능이 크게 저하될 수 있게 된다(B).

이에, 본 발명에서는 상기 디스크 캡(112a)의 전면에는 커팅면(115)이 형성되고, 이렇게 커팅면(115)이 형성됨에 따라 밸브 열림 시에 바디(103)의 내주면과의 사이에 갭이 조성되므로서, 이때의 갭을 통해 유체 중의 슬러리가 원활하게 빠져나갈 수 있게 되고, 결국 슬러리 적체 현상을 배제하여 밸브 작동 성능을 확보할 수 있게 된다(A).

또한, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 세미 볼 어셈블리(106)측과의 접촉을 통해 인렛 포트(101)측과 볼 수용공간부(100)측 간을 밀봉시켜주는 수단으로 시트(107)를 포함한다.

상기 시트(107)는 대략 링 형태로서, 바디(103)의 볼 수용공간부(100) 내에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 설치되어 그 내주면 일측의 돌출 부분을 통해 세미 볼 어셈블리(106)측, 즉 디스크 링(111a)과 접촉될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 시트(107)는 바디(103)의 볼 수용공간부(100)에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 형성되어 있는 시트 안착홈(116) 내에 삽입 안착되고, 이렇게 시트 안착홈(116) 내에 삽입 안착된 상태에서 시트 내주면은 볼 수용공간부(100)측으로 노출되며, 이 상태에서 용접식 또는 접착식, 볼트 체결식 등으로 바디(103)측에 고정 설치될 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트(107)는 바디(103)의 시트 안착홈(116)에 삽입 안착된 상태에서 바디(103)측에 설치되는 리테이너 링(117)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

이때의 리테이너 링(117)은 볼 수용공간부(100) 내의 인렛 포트(101)측으로 위치되면서 시트 안착홈(116)의 가장자리 둘레와 연접되는 바디 내주면 둘레에 볼트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 리테이너 링(117)의 전면(프론트 바디 벽면측에 밀착되는 면)이 시트(107)의 후면에 밀착되면서 눌러주게 되므로서, 시트(107)는 시트 안착홈(116) 내에 견고하게 고정 설치될 수 있게 된다.

여기서, 상기 시트(107)를 용접이나 접착 방식이 아닌 리테이너 링(117)을 이용한 볼트 체결 방식으로 고정 설치함으로써, 제작 및 조립이 쉬울 뿐만 아니라 리테이너 링(117)의 마모 시에 손쉽게 탈거하여 교체할 수 있는 이점이 있다.

특히, 상기 시트(107)는 밸브 닫힘 시에 디스크 링(111a)측과 긴밀하게 밀착되면서 밸브 닫힘 상태를 완벽하게 차단하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 시트(107)는 고경도의 소재로 이루어져 기존의 금속 간 접촉 대비 완벽한 밀봉 작용을 수행할 수 있음은 물론, 유체의 흐름에 의한 마모를 직접적으로 받는 경우에도 우수한 내마모성을 유지할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 시트(107)는 Al₂O₃ 알루미나 세라믹(Al₂O₃ purity 95∼99.5%), ZrO2 지르코니아 세라믹 등과 같은 세라믹 소재로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 시트(107)는 아래의 1) 내지 5)의 경우와 같이 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있게 된다.

1) 초경(Sintered Tungsten Carbide); 경도HRa 81∼93, Cobalt 또는 Ni Binder 함유량 3∼24%)

2) 초경+Penetrated CVD 코팅(Hv1400∼2400)

3) 초경+PVD 코팅(Hv1800∼3000); TiAIN 적용

4) SS431+CVD 코팅(Hv1400∼2300)

5) SS431+PVD 코팅(Hv2000∼3500); TiAIN 적용

이렇게 상기 디스크 링(111a)과 마찬가지로 시트(107)의 소재로 위와 같은 세라믹이나 초경 등의 고 경도 소재를 적용함으로써, 세미 볼측과 시트측의 접촉면 경도를 높일 수 있고, 그 결과 개폐 작동이 있을 때에도 고경도의 슬러리 등을 함유한 유체에 의한 흠집이나 마모가 전혀 생기지 않게 되며, 아주 장기적 사용 후에야 자연 마모로 흠집이 생길 뿐이므로, 장기간 사용 시에도 누설문제를 완전히 해소할 수 있게 된다.

특히, 상기 시트(107)는 시트 안착홈(116)의 내부에 안쪽부터 차례로 설치되는 디스크 스프링(118), 컴프레서 링(119) 및 실링 링(120)에 의해 탄력 지지되면서 디스크 링(111a)측으로 가압 밀착될 수 있게 된다.

즉, 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 누설 원인 중의 하나로서, 시트(107)와 시트 안착홈(116) 간의 밀착면 틈새로 슬러리를 함유한 유체가 들어가면서 누설이 발생할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 틈새를 디스크 스프링(118)의 강한 탄성력으로 메탈 소재의 컴프레서 링(119)에 힘을 전달하고, 연성이 있는 그라파이트 소재의 패킹, 즉 실링 링(120)에 압축력을 가함으로써, 유체가 틈새로 침투하는 것을 완전히 막을 수 있게 된다.

즉, 슬러리 및 가스를 함유한 유체가 틈새로 들어갈 수 있으나, 디스크 스프링(118)의 강한 탄성력에 의해 압축된 실링 링(120)에 의해 완전히 막히게 된다.

그러므로, 슬러리를 함유한 유체는 디스크 스프링(118)이 장착되는 공간으로 유입되지 않아 슬러리가 디스크 스프링 공간에 침적되지 않으므로, 디스크 스프링(118)은 자유로운 움직임과 탄성력을 발휘할 수 있게 된다.

이는 컴프레서 링(119)과 실링 링(120)에 강한 압축력을 제공하는 결과를 초래하므로, 슬러리 뿐만 아니라 고압의 기체까지도 완전히 밀봉시킬 수 있게 된다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도이다.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 내부의 볼 수용공간부(100)과 선단부 및 후단부의 인렛 포트(101) 및 아웃렛 포트(102)를 가지는 바디(103)를 포함한다.

상기 바디(103)는 1개의 통(1-Piece Structure) 구조 또는 2개나 3개의 조각(2-Piece Structure, 3-Piece Structure) 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 프론트 바디(103a)와 리어 바디(103b)를 나사 체결구조로 조립한 2개의 조각 구조로 이루어진 바디(103)를 제공한다.

상기 바디(103)의 앞쪽으로는, 즉 프론트 바디(103a)에는 슬러리 등을 포함하는 유체가 유입되는 인렛 포트(101)가 형성되고, 이때의 인렛 포트(101)는 아웃렛 포트 대비 직경이 작은 레듀싱 형태(Reducing Bore Type) 또는 아웃렛 포트와 동일한 직경을 갖는 풀 보어 형태(Full Bore Type)로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 바디(103)의 뒷쪽으로는, 즉 리어 바디(103b)에는 슬러리 등을 포함하는 유체가 배출되는 아웃렛 포트(102)가 형성되고, 리어 바디(103b)의 앞쪽 내부, 즉 바디(103)의 내부 전후 중간 영역에는 후술하는 세미 볼 어셈블리(106)가 위치되는 볼 수용공간부(100)가 조성된다.

이러한 바디(103)의 윗쪽으로는 바디를 관통하는 구조로 스템(104)이 수직 설치되는 동시에 아래쪽으로는 바디를 관통함과 더불어 스템(104)과 동축을 이루는 구조로 트러니언(105)이 설치된다.

이때의 상기 스템(104)은 회전축 역할을 하는 것으로서 복수의 패킹 및 링과 함께 바디측에 관통 지지되면서 회전가능한 구조로 설치되며, 상기 트러니언(105)의 경우에는 고정축 역할을 하는 것으로서 바디측에 관통되는 구조로 고정 설치된다.

여기서, 상기 스템(104)의 하단부는 세미 볼 어셈블리(104)측의 상단부와 결합되어 함께 회전가능하게 되고, 상기 트러니언(105)의 상단부는 세미 볼 어셈블리(104)측의 하단부와 결합되어 이때의 하단부를 지지할 수 있게 된다.

이에 따라, 액추에이터 작동이나 수동 핸들의 조작 등에 의해 스템(104)이 회전하게 되면, 이때의 세미 볼 어셈블리(106)는 위아래 스템(104) 및 트러니언(105)를 중심축으로 하여 회전하게 되고, 결국 밸브 개폐 작동이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 경우 스템(104)은 바디(103)의 인렛측과 아웃렛측을 잇는 중심축선 상에 위치될 수 있게 되고, 편심(Eccentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 경우 스템(104)은 바디(103)의 인렛측과 아웃렛측을 잇는 중심축선 상에서 밸브 폭방향 한쪽 옆으로 일정 간격, 예를 들면 약 2㎜ 정도의 간격을 두고 편심 위치될 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에서 제공하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브가 가지는 특징들은 거의 대부분 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브와 편심(Eccentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 모두 적용될 수 있다.

또한, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 바디(103)의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측 사이를 개폐하는 수단으로 세미 볼 어셈블리(106)를 포함한다.

상기 세미 볼 어셈블리(106)는 바디(103)에 형성되어 있는 볼 수용공간부(100)의 내부에 위치되고, 이렇게 위치된 상태에서 바디(103)의 상측에 설치되어 있는 스템(104)에 의해 상단부가, 바디(103)의 하측에 설치되어 있는 트러니언(105)에 의해 하단부가 각각 지지되면서 회전될 수 있게 되고, 이러한 회전 동작을 통해 바디(103)의 인렛 포트측과 아웃렛 포트측 사이를 개폐할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 세미 볼 어셈블리(106)는 세미 볼(110)과 디스크 캡(112b)의 조합 형태로 이루어지게 된다.

상기 세미 볼(110)은 속이 비어 있는 반구 형태로서, 앞쪽의 구면에 가운데에는 원형 면적의 평면부(108a)가 형성되고, 이렇게 형성되는 평면부(108a)의 가장자리 둘레에는 원형의 띠 모양으로 이루어진 홈부(109a)가 평면부(108a)와 동심원을 이루며 형성된다.

이때의 평면부(108a)는 홈부(109a)에 비해 앞쪽으로 돌출된 형태를 이루게 된다.

이러한 평면부(108a)와 홈부(109a)에는 후술하는 디스크 캡(112b)의 후면부가 밀착되면서 안착될 수 있게 된다.

이와 같은 세미 볼(110)의 볼 중심축선(수직선)이 지나는 상단부에는 스템(104)이 결합되는 동시에 볼 중심축선(수직선)이 지나는 하단부는 트러니언(105)과 결합된다.

이에 따라, 상기 세미 볼(110)은 위아래 스템(104)과 트러니언(105)을 중심축으로 하여 회전될 수 있게 된다.

상기 디스크 캡(112b)은 외주 둘레면이 세미 볼(110)의 구면과 동일한 곡률을 가지는 구면으로 이루어진 원판 형태의 캡으로서, 이러한 디스크 캡(112b)의 후면부에는 가운데에 원형 면적의 홈부(109c)가 형성되고, 이렇게 형성되는 홈부(109c)의 가장자리 둘레에는 원형의 띠 모양으로 이루어진 평면부(108c)가 홈부(109c)와 동심원을 이루며 형성된다.

이때의 평면부(108c)는 홈부(109c)에 비해 뒷쪽으로 돌출된 형태를 이루게 된다.

이러한 평면부(108c)에는 세미 볼(110)의 전면에 있는 홈부(109a)가 밀착될 수 있게 되고, 홈부(109c)에는 세미 볼(110)의 전면에 있는 평면부(108a)가 밀착될 수 있게 된다.

그리고, 상기 디스크 캡(112b)은 세미 볼(110)측에 다양한 구조로 결합될 수 있게 된다.

일 예로서, 상기 디스크 캡(112b)은 그 후면의 홈부(109c)와 평면부(108c)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)와 홈부(109c)에 맞댄 상태에서 레이저 용접으로 일체 결합될 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 디스크 캡(112b)은 그 후면의 홈부(109c)와 평면부(108c)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)와 홈부(109c)에 맞댄 상태에서 공지의 접착제를 사용하여 접착식으로 일체 결합될 수 있게 된다.

또 다른 예로서, 상기 디스크 캡(112b)은 그 후면의 홈부(109c)와 평면부(108c)를 통해 세미 볼(110)의 전면에 형성되어 있는 평면부(108a)와 홈부(109c)에 맞댄 상태에서 캡 두께를 관통하면서 세미 볼(110)측에 체결되는 다수의 볼트에 의해 일체식으로 결합될 수 있게 된다.

여기서, 상기 디스크 캡(112b)의 전면은 세미 볼(110)의 구면과 같은 곡률을 이루는 곡면이나, 또는 곡면을 수직으로 절단하여 형성시킨 수직의 커팅면(115)으로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 디스크 캡(112b)의 후면부, 즉 홈부(109c)와 평면부(108c) 간의 경계부위에는 실링홈(113)이 형성되고, 이때의 실링홈(113)에는 후술하는 실링부재(114)가 안착 수용될 수 있게 된다.

특히, 상기 디스크 캡(112b)은 밸브 닫힘 시에 후술하는 시트(107)측과 긴밀하게 밀착되면서 밸브 닫힘 상태를 완벽하게 차단하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 디스크 캡(112b)은 고경도의 소재로 이루어져 기존의 금속 간 접촉 대비 완벽한 밀봉 작용을 수행할 수 있음은 물론, 유체의 흐름에 의한 마모를 직접적으로 받는 경우에도 우수한 내마모성을 유지할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 디스크 캡(112b)은 Al₂O₃ 알루미나 세라믹(Al₂O₃ purity 95∼99.5%), ZrO2 지르코니아 세라믹 등과 같은 세라믹 소재로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 디스크 캡(112b)은 아래의 1) 내지 5)의 경우와 같이 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있게 된다.

1) 초경(Sintered Tungsten Carbide); 경도HRa 81∼93, Cobalt 또는 Ni Binder 함유량 3∼24%)

2) 초경+Penetrated CVD 코팅(Hv1400∼2400)

3) 초경+PVD 코팅(Hv1800∼3000); TiAIN 적용

4) SS431+CVD 코팅(Hv1400∼2300)

5) SS431+PVD 코팅(Hv2000∼3500); TiAIN 적용

이렇게 상기 디스크 캡(112b)의 소재로 위와 같은 세라믹이나 초경 등의 고 경도 소재를 적용함으로써, 세미 볼측과 시트측의 접촉면 경도를 높일 수 있고, 그 결과 개폐 작동이 있을 때에도 고경도의 슬러리 등을 함유한 유체에 의한 흠집이나 마모가 전혀 생기지 않게 되며, 아주 장기적 사용 후에야 자연 마모로 흠집이 생길 뿐이므로, 장기간 사용 시에도 누설문제를 완전히 해소할 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 디스크 캡(112b)은 전체가 일반 텅스텐 소재 등으로 이루어질 수 있게 되고, 이렇게 텅스텐 소재 등을 적용한 디스크 캡(112b)의 경우 그 전면에는 초경 소재의 디스크 링(111b)이 용접이나 접착 등으로 삽입 설치될 수 있으며, 이때의 디스크 링(111b)은 후술하는 시트(107)측과 접촉되면서 밀봉 작용을 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 실질적으로 시트(107)측과 밀봉 작용을 하는 부위만 초경 소재의 디스크 링(111b)으로 대체하고 나머지 부분을 텅스텐 소재 등을 적용함으로써, 디스크 캡(112b)의 제작 원가를 대폭 절감하면서도 고유의 내마모성 및 기밀성을 확보할 수 있는 이점을 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에는 디스크 캡(112b)과 세미 볼(110) 간의 접촉면(조립면) 사이에 조성되는 틈새를 통해 유체가 누설되는 것을 완전히 막아주는 수단으로 실링부재(114)가 적용된다.

즉, 상기 디스크 캡(112b)이 그 후면을 통해 세미 볼(110)의 전면에 안착된 상태, 다시 말해 디스크 캡측 홈부(109c)와 평면부(108c)가 세미 볼측 평면부(108a)와 홈부(109a)에 밀착된 상태에서 디스크 캡(112b)이 세미 볼(110)측에 볼트나 스크류 체결구조로 결합되는 경우, 이때의 디스크 캡(112b)과 세미 볼(110) 간의 접촉면 사이에 있는 틈새를 통해 유체가 누설될 수 있는데, 이러한 디스크 캡(112b)과 세미 볼(110) 간의 틈새를 적절히 실링하지 않게 되면 밸브로서 누설량이 너무 많아 밸브로 사용이 불가능하게 된다.

이러한 점을 감안하여 본 발명에서는 상기 세미 볼(110)과 디스크 캡(112b) 사이에 O-링이나 가스켓 등과 같은 실링부재(114)를 개재하고, 이때의 실링부재(114)를 디스크 캡(112b)의 후면부에 형성되어 있는 원형의 실링홈(113) 내에 안착시킴과 동시에 세미 볼(110)에 형성되어 있는 홈부(109a)의 직각 모서리 부위에 밀착시키는 구조로 설치함으로써, 세미 볼(110)과 디스크 캡(112b) 간의 밀착 경계면을 통한 누설을 완벽하게 방지할 수 있게 된다.

특히, 상기 디스크 캡(112b)의 전면이 수직의 커팅면(115)으로 이루어지는 경우, 밸브의 개폐 중에 플러싱(Flushing) 작용에 의해 유체 중에 슬러리 적체를 방지할 수 있게 된다.

예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 정심(Concentric) 타입 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에서, 밸브 열림 시에 디스크 캡(112b)의 전면이 구면으로 되어 있는 경우에는 디스크 캡 구면과 바디(103)의 내주면과의 사이에 유체 중의 슬러리가 끼이면서 바디 내부에 슬러리 적체 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 밸브 작동 성능이 크게 저하될 수 있게 된다(B).

이에, 본 발명에서는 상기 디스크 캡(112b)의 전면에는 커팅면(115)이 형성되고, 이렇게 커팅면(115)이 형성됨에 따라 밸브 열림 시에 바디(103)의 내주면과의 사이에 갭이 조성되므로서, 이때의 갭을 통해 유체 중의 슬러리가 원활하게 빠져나갈 수 있게 되고, 결국 슬러리 적체 현상을 배제하여 밸브 작동 성능을 확보할 수 있게 된다(A).

또한, 상기 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 세미 볼 어셈블리(106)측과의 접촉을 통해 인렛 포트(101)측과 볼 수용공간부(100)측 간을 밀봉시켜주는 수단으로 시트(107)를 포함한다.

상기 시트(107)는 대략 링 형태로서, 바디(103)의 볼 수용공간부(100) 내에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 설치되어 그 내주면 일측의 돌출 부분을 통해 세미 볼 어셈블리(106)측, 즉 디스크 캡(112b)이나 디스크 링(111b)과 접촉될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 시트(107)는 바디(103)의 볼 수용공간부(100)에서 인렛 포트측 내주면 둘레부를 따라 형성되어 있는 시트 안착홈(116) 내에 삽입 안착되고, 이렇게 시트 안착홈(116) 내에 삽입 안착된 상태에서 시트 내주면은 볼 수용공간부(100)측으로 노출되며, 이 상태에서 용접식 또는 접착식, 볼트 체결식 등으로 바디(103)측에 고정 설치될 수 있게 된다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트(107)는 바디(103)의 시트 안착홈(116)에 삽입 안착된 상태에서 바디(103)측에 설치되는 리테이너 링(117)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

이때의 리테이너 링(117)은 볼 수용공간부(100) 내의 인렛 포트(101)측으로 위치되면서 시트 안착홈(116)의 가장자리 둘레와 연접되는 바디 내주면 둘레에 볼트 체결구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 리테이너 링(117)의 전면(프론트 바디 벽면측에 밀착되는 면)이 시트(107)의 후면에 밀착되면서 눌러주게 되므로서, 시트(107)는 시트 안착홈(116) 내에 견고하게 고정 설치될 수 있게 된다.

여기서, 상기 시트(107)를 용접이나 접착 방식이 아닌 리테이너 링(117)을 이용한 볼트 체결 방식으로 고정 설치함으로써, 제작 및 조립이 쉬울 뿐만 아니라 리테이너 링(117)의 마모 시에 손쉽게 탈거하여 교체할 수 있는 이점이 있다.

특히, 상기 시트(107)는 밸브 닫힘 시에 디스크 캡(112b)이나 디스크 링(111b)측과 긴밀하게 밀착되면서 밸브 닫힘 상태를 완벽하게 차단하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 시트(107)는 고경도의 소재로 이루어져 기존의 금속 간 접촉 대비 완벽한 밀봉 작용을 수행할 수 있음은 물론, 유체의 흐름에 의한 마모를 직접적으로 받는 경우에도 우수한 내마모성을 유지할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 시트(107)는 Al₂O₃ 알루미나 세라믹(Al₂O₃ purity 95∼99.5%), ZrO2 지르코니아 세라믹 등과 같은 세라믹 소재로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 시트(107)는 아래의 1) 내지 5)의 경우와 같이 초경 소재, 초경 소재에 PVD 코팅한 소재, 초경 소재에 CVD 코팅한 소재, SS431 소재에 PVD 코팅한 소재, SS431 소재에 CVD 코팅한 소재 등으로 이루어질 수 있게 된다.

1) 초경(Sintered Tungsten Carbide); 경도HRa 81∼93, Cobalt 또는 Ni Binder 함유량 3∼24%)

2) 초경+Penetrated CVD 코팅(Hv1400∼2400)

3) 초경+PVD 코팅(Hv1800∼3000); TiAIN 적용

4) SS431+CVD 코팅(Hv1400∼2300)

5) SS431+PVD 코팅(Hv2000∼3500); TiAIN 적용

이렇게 상기 디스크 캡(112b)과 마찬가지로 시트(107)의 소재로 위와 같은 세라믹이나 초경 등의 고 경도 소재를 적용함으로써, 세미 볼측과 시트측의 접촉면 경도를 높일 수 있고, 그 결과 개폐 작동이 있을 때에도 고경도의 슬러리 등을 함유한 유체에 의한 흠집이나 마모가 전혀 생기지 않게 되며, 아주 장기적 사용 후에야 자연 마모로 흠집이 생길 뿐이므로, 장기간 사용 시에도 누설문제를 완전히 해소할 수 있게 된다.

특히, 상기 시트(107)는 시트 안착홈(116)의 내부에 안쪽부터 차례로 설치되는 디스크 스프링(118), 컴프레서 링(119) 및 실링 링(120)에 의해 탄력 지지되면서 디스크 캡(112b)이나 디스크 링(111b)측으로 가압 밀착될 수 있게 된다.

즉, 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 누설 원인 중의 하나로서, 시트(107)와 시트 안착홈(116) 간의 밀착면 틈새로 슬러리를 함유한 유체가 들어가면서 누설이 발생할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 틈새를 디스크 스프링(118)의 강한 탄성력으로 메탈 소재의 컴프레서 링(119)에 힘을 전달하고, 연성이 있는 그라파이트 소재의 패킹, 즉 실링 링(120)에 압축력을 가함으로써, 유체가 틈새로 침투하는 것을 완전히 막을 수 있게 된다.

즉, 슬러리 및 가스를 함유한 유체가 틈새로 들어갈 수 있으나, 디스크 스프링(118)의 강한 탄성력에 의해 압축된 실링 링(120)에 의해 완전히 막히게 된다.

그러므로, 슬러리를 함유한 유체는 디스크 스프링(118)이 장착되는 공간으로 유입되지 않아 슬러리가 디스크 스프링 공간에 침적되지 않으므로, 디스크 스프링(118)은 자유로운 움직임과 탄성력을 발휘할 수 있게 된다.

이는 컴프레서 링(119)과 실링 링(120)에 강한 압축력을 제공하는 결과를 초래하므로, 슬러리 뿐만 아니라 고압의 기체까지도 완전히 밀봉시킬 수 있게 된다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도이고, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 나타내는 단면도이다.

도 10 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 바디(1) 내부의 일,타측에 형성되는 유로(11)의 사이에 형성되고 상부에는 스템 관통부(121)가 형성되며 하부에 스템 삽입홈부(122)가 형성되는 개폐 회전체 장착부(12)를 포함하고, 상기 개폐 회전체 장착부(12)의 상,하부에 구비되는 상,하부 스템(13)(14)과, 상기 일측 유로(11)의 타측에 구비되고 내측의 둘레에는 시트구면(21)이 형성되는 링형시트(2)와, 상,하부 스템(13)(14)의 사이에 장착되어 유로(11)를 개폐하는 개폐 회전부를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 구성하는 상기 개폐 회전부는 상기 개폐 회전체 장착부(12)에 구비되는 회전 개폐부재(3)와, 회전 개폐부재(3)의 일측에 체결 장착되는 유로 개폐수단(4)과, 상기 회전 개폐부재(3)와 유로 개폐수단(4)의 사이에 구비되는 탄성 누름수단(5)을 포함한다.

아울러, 상기 상부 스템(13)의 상부에는 상부 스템(13)을 회전시켜 밸브를 개폐시키는 회전 개폐수단이 구비되는데, 이러한 회전 개폐수단은 여러 형태로 공지되어 있음에 따라, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개폐 회전부를 구성하는 상기 회전 개폐부재(3)는 상,하부 스템(13)(14)과 연동 회전되는 것으로, 상기 개폐 회전체 장착부(12)에 구비된다.

그리고, 상기 회전 개폐부재(3)는 상,하부에 타측이 상기 상,하부 스템(13)(14)에 연결되어 일측으로 돌출되게 형성되는 상,하부 연결부(31)(32)를 포함하고, 상기 상,하부 연결부(31)(32)의 일측 사이에 상,하부 연결부(31)(32)와 일체로 연결되게 형성되는 수직부(33)를 포함한다.

상기 수직부(33)의 일측면은 상기 유로 개폐수단(4)이 장착될 수 있도록 원형 수직면(34)으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 원형 수직면(34)의 중앙에는 상기 유로 개폐수단(4)을 체결 연결할 수 있도록 나사축(35)이 일측으로 돌출되게 형성된다.

상기 원형 수직면(34)의 외측 둘레에는 상기 탄성 누름수단(5)을 견고하게 고정할 수 있도록 일측과 외측이 개방된 함몰홈(341)이 형성되는 것이 바람직하고, 상기 함몰홈(341)에 탄성 누름수단(5)이 장착되는 설명은 후술하기로 한다.

또한, 본 발명의 개폐 회전부를 구성하는 상기 유로 개폐수단(4)은 나사축(35)에 체결되어 둘레가 상기 링형시트(2)의 시트구면(21)에 밀착되거나 이탈되어 유로(11)를 개폐하는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 유로 개폐수단(4)은 일측면이 구면으로 형성되는 체결 하우징(41)을 포함한다.

그리고, 상기 체결 하우징(41)의 타측의 둘레에는 후술할 시트 밀착링(42)을 고정할 수 있도록 타측과 외측이 개방된 둘레 홈부(411)가 형성되고, 타측면의 중앙에는 상기 나사축(35)에 좌우로 이동이 가능하게 체결되는 탭홈(412)이 함몰되게 형성된다.

그리고, 상기 유로 개폐수단(4)은 상기 체결 하우징(41)의 둘레 홈부(411)에 삽입되어 접착제로 접착되는 시트 밀착링(42)을 더 포함한다.

아울러, 상기 시트 밀착링(42)은 고경도의 금속이나 세락믹으로 구성되는 것으로, 외주연에는 상기 링형시트(2)의 시트구면(21)에 밀착되거나 이탈되는 밀착구면(421)이 형성된다.

상기 탭홈(412)의 일측에 형성된 일측면에는 핀홈(413)이 함몰되게 더 형성될 수 있고, 상기 나사축(35) 일측면의 중앙에는 상기 핀홈(413)의 외주면에 밀착되게 삽입되는 핀(351)이 더 구비될 수도 있는 것이다.

그리고, 상기 핀(351)은 핀홈(413)에 밀착되게 정밀하게 삽입되는 것으로, 상기 하우징이 편심되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

상기 체결 하우징(41)의 일측의 구면의 둘레에는 체결 하우징(41)의 체결시 체결 하우징(41)을 공구를 통해 용이하게 회전시킬 수 있도록, 다수의 공구 삽입홈(414)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 개폐 회전부를 구성하는 상기 탄성 누름수단은 원형 수직면(34)의 둘레와 상기 유로 개폐수단(4)의 타측의 사이에 구비되어 상기 유로 개폐수단(4)을 타측을 항상 눌러주어 상기 체결 하우징(41)에 형성된 탭홈(412)이 상기 회전 개폐부재(3)의 나사축(35)에서 풀리는 것을 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 탄성 누름수단(5)은 내주연이 상기 함몰홈(341)의 내측 둘레면에 삽입되고, 외주연이 상기 시트 밀착링(42)의 타측면에 밀착되며, 상기 시트 밀착링(42)을 일측 방향으로 항상 눌러 줄 수 있도록 경사진 단면 형상을 가지는 링 형태의 판 스프링(51)으로 구성되는 것이 가장 바람직하다.

따라서, 본 발명은 상기 판 스프링(51)을 통해 체결 하우징(41)을 일측 방향으로 항상 눌러줌에 따라. 밸브의 사용 중 체결 하우징(41)의 탭홈(412)이 풀리는 것을 사전에 방지함으로써, 밸브의 사용시 작동의 안정성을 제공할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 수직부(33)의 중앙 둘레에는 풀림 방지볼트(B)가 타측에서 일측으로 관통되는 다수의 조립홀(331)이 등간격으로 더 형성될 수 있고, 상기 체결 하우징(41)의 타측면에는 상기 풀림 방지볼트(B)가 선택적으로 관통 체결되는 다수의 볼트 체결탭홈(416)이 등간격으로 더 형성될 수도 있는 것이다.

따라서, 상기 체결 하우징(41)의 탭홈(412)을 상기 회전 개폐부재(3)의 나사축(35)에 체결한 상태에서, 상기 풀림 방지볼트(B)들을 상기 볼트 체결탭홈(416)에 선택적으로 체결함으로써 상기 체결 하우징(41)의 회전을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 볼트 체결탭홈(416)들의 개수는 체결 하우징(41)의 체결 위치에 따라서 상기 볼트 체결탭홈(416)들과 상기 조립홀(331)들의 수평 방향의 위치가 일치되는 개수를 늘릴 수 있도록, 상기 조립홀(331)들의 개수보다 더 많이 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 볼트 체결탭홈(416)들의 사이 간격은 조립홀(331)들의 사이 간격보다 더 좁게 등간격으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

그러므로, 본 발명은 상기 풀림 방지볼트(B)의 체결을 통해 체결 하우징(41)의 회전을 방지함으로써, 밸브의 사용 중 체결 하우징(41)이 회전되어 상기 회전 개폐부재(3)의 나사축(35)에서 풀리는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 세미볼 밸브를 구성하는 상기 시트 밀착링(42)과 링형시트(2) 중에서 선택되는 1종 이상은 스러리의 끼임현상이나 스러리의 유속마모로 흠집이 생기는 것을 방지할 수 있도록, 마이크로 비커어스(Micro-Vickers) 경도측정기로 측정된 경도가 1000 내지 3000의 초고경도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 더 바람직하기로는 1600 내지 3000의 초고경도인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 시트 밀착링(42) 및 링형시트(2) 중에서 선택되는 1종 이상(이하, 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2))의 재질로는 당분야에서 사용되는 일반적인 것으로, 상기한 경도 범위를 갖는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.

다만, 상기 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2)의 재질로서 Al₂O₃, ZrO₂, SiC, 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 세라믹 재료를 사용하는 경우, 초고경도의 특성 뿐만 아니라, 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2)의 재질 표면에 스러리의 끼임현상을 효과적으로 개선할 수 있어 보다 바람직하다.

특히, 상기 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2)의 재질로서 상기한 1종 이상의 세라믹 재료들의 소결체를 사용할 수 있다.

특히, SiC 소결체(sintered SiC)를 사용하여, 보다 용이하게 상기한 1600 내지 3000 범위의 초고경도를 가질 수 있는 것이다.

또한, 상기 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2)의 재질로서 상기한 1종 이상의 세라믹 재료들의 침투 화학기상증착법(penetrated CVD)에 의한 세라믹 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 1종 이상의 세라믹 재료들이 모체인 시트 밀착링(42) 및/또는 링형시트(2)의 표면에 증착 및 침투되어 일체화됨으로써, 상기 세라믹 재료들이 모체의 표면부으로부터 중심부까지 농도구배를 갖도록 일체화되도록 형성된 침투 화학기상증착법(penetrated CVD)에 의한 세라믹 재료를 사용하는 경우, 보다 용이하게 상기한 1600 내지 3000 범위의 초고경도를 가질 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 작용 관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 시트 밀착링(42)을 용이하게 조립할 수 있고, 시트 밀착링(42)의 흠집 손상시 시트 밀착링(42)만을 용이하게 교체할 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브는 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)의 마모시 시트 밀착링(42)을 일측으로 이동시켜 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)과 링형시트(2)의 시트구면(21)의 사이를 다시 밀착시킴으로써, 시트 밀착링(42)의 교체 없이 시트 밀착링(42)을 그대로 사용할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브의 시트 밀착링(42)을 조립할 경우에는 먼저, 상기 체결 하우징(41)의 타측면의 둘레 형성된 둘레 홈부(411)에 시트 밀착링(42)을 접착제로 접착되게 삽입 고정한다.

다음, 상기 회전 개폐부재(3)의 원형 수직면(34)의 둘레에 형성된 함몰홈(341)에 판 스프링(51)을 삽입한다.

그리고, 상기 시트 밀착링(42)이 접착 고정된 체결 하우징(41)을 상기 회전 개폐부재(3)의 나사축(35)에 돌려 체결하여, 상기 시트 밀착링(42)을 판 스프링(51)의 외주연에 탄성력을 받도록 강하게 밀착시킨다.

다음, 상기 수직부(33)의 둘레에 형성된 조립홀(331)들 중 적어도 두 개 이상에 풀림 방지볼트(B)를 관통 시킨 다음, 조립홀(331)과 동일한 수평 위치에 위치되는 상기 볼트 체결탭홈(416)들에 상기 두 개 이상에 풀림 방지볼트(B)를 체결함으로써 시트 밀착링(42)의 조립을 완료하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 체결 하우징(41)의 간단한 체결을 통해 시트 밀착링(42)을 용이하게 조립할 수 있는 유용한 발명이다.

또한, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 사용하는 과정에서, 슬러지 등의 유체의 접촉으로 인하여 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)에 흠집이 생기는 손상이 발생되면, 먼저 밸브 바디(1)의 일,타측에 연결된 연결관(미도시됨)을 해체하고, 링형시트(2)를 해체한다.

다음, 상기 풀림 방지볼트(B)들을 풀어 해체하고, 상기 체결 하우징(41)을 풀어 해체한다.

그런 다음, 상기 시트 밀착링(42)의 둘레 홈부(411)와 시트 밀착링(42) 사이의 접착제층을 나이프 등을 이용하여 절단한 다음 시트 밀착링(42)을 분해한다.

그리고, 상기 시트 밀착링(42)의 둘레 홈부(411)에 잔류된 접착제를 제거한다.

다음, 상기 시트 밀착링(42)의 둘레 홈부(411)에 교체할 시트 밀착링(42)을 접착제로 접착되게 삽입 고정한다.

그런 다음, 상술한 시트 밀착링(42)의 조립 과정을 통해 시트 밀착링(42)의 교체를 완료하는 것이다.

따라서, 본 발명은 밸브의 사용 중 슬러지 등의 유체의 접촉으로 인하여 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)에 흠집이 발생되면, 시트 밀착링(42)만을 교체하여 바로 밸브를 사용할 수 있게 함으로써, 밸브의 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 유용한 발명이다.

또한, 본 발명에 따른 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브를 사용하는 과정에서, 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)이 마모되어 시트 밀착링(42)의 밀착구면과 링형시트(2)의 시트구면(21)의 사이가 벌어질 경우에는, 먼저, 밸브 바디(1)의 일,타측에 연결된 연결관(미도시됨)을 해체하고, 상기 풀림 방지볼트(B)들을 풀어 해체한다.

다음, 상기 체결 하우징(41)을 푸는 위치로 회전시켜 체결 하우징(41)을 미세하게 일측으로 이동시킴에 따라, 체결 하우징(41)에 구비된 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)과 상기 링형시트(2)의 시트구면(21)을 다시 밀착시킨다.

다음, 상기 수직부(33)의 둘레에 형성된 조립홀(331)들 중 적어도 두 개 이상에 풀림 방지볼트(B)를 관통 시킨 다음, 조립홀(331)과 동일한 수평 위치에 위치되는 볼트 체결탭홈(416)들에 상기 두 개 이상에 풀림 방지볼트(B)를 체결함으로써 시트 밀착링(42)의 일측 이동을 완료하는 것이다.

따라서, 본 발명은 고경도인 시트 밀착링(42)의 밀착구면(421)이 마모되어 밀착구면(421)과 링형시트(2)의 시트구면(21)의 사이가 벌어져 누유가 발생되면, 시트 밀착링(42)을 일측으로 이동시켜 밀착구면(421)과 시트구면(21)을 다시 밀착시킴에 따라, 고가인 시트 밀착링(42)을 좀 더 장기간 동안 사용할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 볼 수용공간부
101 : 인렛 포트
102 : 아웃렛 포트
103 : 바디
103a : 프론트 바디
103b : 리어 바디
104 : 스템(Stem)
105 : 트러니언(Trunnion)
106 : 세미 볼 어셈블리
107 : 시트
108a,108b,108c : 평면부
109a,109b,109c : 홈부
110 : 세미 볼
111a,111b : 디스크 링
112a,112b : 디스크 캡
113 : 실링홈
114 : 실링부재
115 : 커팅면
116 : 시트 안착홈
117 : 리테이너 링
118 : 디스크 스프링
119 : 컴프레서 링
120 : 실링 링
1 : 바디
11 : 유로
12 : 개폐 회전체 장착부
13 : 상부 스템
14 : 하부 스템
2 : 링형시트
21 : 시트구면
3 : 회전 개폐부재
31 : 상부 연결부
32 : 하부 연결부
33 : 수직부
34 : 원형 수직면
35 : 나사축
4 : 유로 개폐수단
41 : 체결 하우징
42 : 시트 밀착링
5 : 탄성누름수단
51 : 판 스프링
B : 풀림 방지볼트

Claims (24)

1. 바디(1) 내부의 일,타측에 형성되는 유로(11)의 사이에 형성되고 상부에는 스템 관통부(121)가 형성되며 하부에 스템 삽입홈부(122)가 형성되는 개폐 회전체 장착부(12)와, 상기 개폐 회전체 장착부(12)의 상,하부에 구비되는 상,하부 스템(14)과, 상기 일측 유로(11)의 타측에 구비되고 내측의 둘레에는 시트구면(21)이 형성되는 링형시트(2)와, 상,하부 스템(13)(14)의 사이에 장착되어 유로(11)를 개폐하는 개폐 회전부를 포함하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브에 있어서,
   상기 개폐 회전부는 개폐 회전체 장착부(12)에 구비되고, 상,하부에는 타측이 상기 상,하부 스템(13)(14)에 연결되어 일측으로 돌출되는 상,하부 연결부(31)(32)가 형성되고, 상,하부 연결부(31)(32)의 일측 사이에는 수직부(33)가 상,하부 연결부(31)(32)와 일체로 연결되게 형성되며, 상기 수직부(33)의 일측면은 원형 수직면(34)으로 형성되고, 원형 수직면(34)의 중앙에는 일측으로 돌출되는 나사축(35)이 돌출 형성되는 회전 개폐부재(3);
   상기 나사축(35)에 체결되어 둘레가 상기 링형시트(2)의 시트구면(21)에 밀착되거나 이탈되어 유로(11)를 개폐하는 유로 개폐수단(4);
   상기 원형 수직면(34)의 둘레와 상기 유로 개폐수단(4)의 타측의 사이에 구비되어 상기 유로 개폐수단(4)을 타측을 항상 눌러주는 탄성 누름수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유로 개폐수단(4)은 일측면이 구면으로 형성되고, 타측의 둘레에는 타측과 외측이 개방된 둘레 홈부(411)가 형성되며, 타측면의 중앙에는 상기 나사축(35)이 체결되는 탭홈(412)이 형성되는 체결 하우징(41);
   상기 체결 하우징(41)의 둘레 홈부(411)에 삽입되어 접착제로 접착되고, 외주연에는 상기 링형시트(2)의 시트구면(21)에 밀착되거나 이탈되는 밀착구면(421)이 형성되는 고경도의 시트 밀착링(42);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 탭홈(412)의 일측에 형성된 일측면에는 핀홈(413)이 함몰되게 더 형성되고, 상기 나사축(35) 일측면의 중앙에는 상기 체결 하우징(41)이 편심되는 것을 방지할 수 있도록 상기 핀홈(413)의 외주면에 밀착되게 삽입되는 핀(351)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 체결 하우징(41)의 일측의 구면의 둘레에는 다수의 공구 삽입홈(414)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 원형 수직면(34)의 외측 둘레에는 일측과 외측이 개방된 함몰홈(341)이 더 형성되고, 상기 탄성 누름수단은 내주연이 상기 함몰홈(341)의 내측 둘레면에 삽입되고, 외주연이 상기 시트 밀착링(42)의 타측면에 밀착되며, 상기 시트 밀착링(42)을 일측 방향으로 항상 눌러 줄 수 있도록 경사진 단면 형상을 가지는 링 형태의 판 스프링(51)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수직부(33)의 중앙 둘레에는 풀림 방지볼트(B)가 타측에서 일측으로 관통되는 다수의 조립홀(331)이 등간격으로 더 형성되고, 상기 체결 하우징(41)의 타측면에는 상기 풀림 방지볼트(B)가 선택적으로 관통 체결되는 다수의 볼트 체결탭홈(416)이 등간격으로 더 형성되는 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 볼트 체결탭홈(416)들의 개수는 상기 조립홀(331)들 개수보다 더 많은 것을 특징으로 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
8. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시트 밀착링(42) 및 링형시트(2) 중에서 선택되는 1종 이상은 마이크로 비커어스(Micro-Vickers) 경도측정기로 측정된 경도가 1000 내지 3000 범위인 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 시트 밀착링(42) 및 링형시트(2) 중에서 선택되는 1종 이상은 Al₂O₃, ZrO₂, SiC, 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 세라믹 재료인 것을 특징으로 하는 나사식 용접식의 초고경도 적용한 부품의 돔 밸브.
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