KR102468552B1 - 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 일측에 유입관과 배출관 사이에 밸브가 설치되고 상기 유입관과 상기 배출관의 양측이 관통되는 몸체와, 상기 몸체 일측에 상향설치되는 맨홀프레임과 상기 맨홀프레임을 개폐하는 맨홀뚜껑을 갖는 밸브실에 있어서, 상기 몸체에는 아연코팅층이 형성되고 상기 아연코팅층은 와이어 아크 스프레이를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실에 관한 것이다.

Description

아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실{Valve room with zinc arc spray coating}

본 발명은 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실에 관한 것이다.

종래에 밸브실본체의 상측에 맨홀프레임을 수개의 스크류로서 높이를 조절하는 발명에 대해 특허등록 제949710호, 특허등록 제928469호, 특허등록 제314257호 등이 존재한다.

일반적으로 밸브실은 땅속에 매설되는 것으로서, 상수도 관로 내에서 여러 기능을 수행하는 다양한 밸브가 설치되어 있어 상수도 관로의 유지 보수와 점검을 위한 공간으로 사용되고 있다.

예를 들어, 밸브실은 유량계 등이 설치되는 유량계실, 감압밸브가 설치되는 감압변실, 가압밸브가 설치되는 가압변실, 퇴수밸브가 설치되는 퇴수변실, 공기밸브가 설치되는 공기변실을 포함할 수 있다.

이러한 밸브실은 크게 철재형 밸브실과 콘크리트형 밸브실로 나눌 수 있다. 그런데 현재 국내에 매설되어 있는 밸브실은 콘크리트형이 많은 비율을 차지하고 있다.

그러나, 콘크리트형 밸브실은 방수 성능이 좋지 않아 밸브실의 내부에 결로 현상이 발생하거나 외부의 수분이 밸브실로 유입되어 밸브실 내의 배관, 각종 밸브, 유량계 등에 부식이 발생하여 수명을 단축한다는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 콘크리트형 밸브실의 문제점을 해결하기 위해 철재형 밸브실로 콘크리트형 밸브실를 대체하는 작업이 많이 이루어지고 있다.

그러나, 기존의 철재형 밸브실의 경우에도 콘크리트형 밸브실보다는 부식이 적으나 여전히 밸브실 내부에서 결로 현상이 발생하며, 밸브실 본체, 각종 밸브, 배관, 유량계 등에 부식이 발생한다는 문제점이 존재한다.

따라서, 밸브실 내부에 결로 현상과 부식을 방지할 수 있는 새로운 밸브실이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 10-2075963 대한민국 등록특허 10-1978659

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 희생양극층 또는 희생양극과 연결되어 희생양극법이 적용되는 상하수관과 연결되는 밸브실에 있어서, 상하수관에 흐르는 전류와, 염화칼슘 도포 등에 의해 부식과 결로, 녹이 발생되는 현상을 방지하기 위해 밸브실 몸체에 와이어 아크 스프레이 방법을 통해 아연 용사 코팅을 적용하여 밸브실에 대한 내화학성, 내식성을 확보할 수 있는 밸브실을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 내부 일측에 유입관과 배출관 사이에 밸브가 설치되고 상기 유입관과 상기 배출관의 양측이 관통되는 몸체와, 상기 몸체 일측에 상향설치되는 맨홀프레임과 상기 맨홀프레임을 개폐하는 맨홀뚜껑을 갖는 밸브실에 있어서, 상기 몸체에는 아연코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 몸체 일측에는 상기 유입관의 플랜지와 체결시키기 위한 연결플랜지를 갖고, 상기 몸체 타측에는 상기 배출관의 플랜지와 체결시키기 위한 연결플랜지가 구비되며, 상기 유입관 플랜지와 일측 연결플랜지, 및 상기 배출관 플랜지와 타측 연결플랜지 사이 각각에 절연용 가스켓이 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 유입관과 상기 배출관은 희생양극층을 갖거나, 희생양극과 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 아연코팅층은 상기 몸체 외면에 열 용사코팅을 통해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 아연코팅층은 와이어 아크 스프레이를 통해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실에 따르면, 희생양극층 또는 희생양극과 연결되어 희생양극법이 적용되는 상하수관과 연결되는 밸브실에 있어서, 상하수관에 흐르는 전류와, 염화칼슘 도포 등에 의해 부식과 결로, 녹이 발생되는 현상을 방지하기 위해 밸브실 몸체에 와이어 아크 스프레이 방법을 통해 아연 용사 코팅을 적용하여 밸브실에 대한 내화학성, 내식성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실의 정단면도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실의 부분 정단면도,
도 3은 용사코팅 기술의 종류 표,
도 4는 용사코팅 사진
도 5는 용사원리를 나타낸 모식도,
도 6은 용사코팅의 분류도
도 7은 용사코팅 종류별 특징표,
도 8은 용사코팅 종류별 사진
도 9은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크용사의 모식도,
도 10은 아크 용사 사진
도 11은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크 용사 코팅의 개략도
도 12은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크 스프레이를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실의 구성, 및 기능에 대해 설명하도록 한다.

먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실의 정단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실의 부분 정단면도를 도시한 것이다.

도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실(100)은 통상의 밸브실과 같이, 내부 일측에 유입관(1)과 배출관(3) 사이에 밸브가 설치되고 유입관(1)과 배출관(3)의 양측이 관통되는 몸체(40)와, 이러한 몸체(40) 일측에 상향설치되는 맨홀프레임(10)와, 맨홀프레임(10)을 개폐하는 맨홀뚜껑(11)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

몸체(40)는 유입관(1)과 배출관(3) 사이에 구비되는 하부몸체(41)와, 하부몸체(41) 상측 일부와 연결되는 상부몸체(42)를 포함하며, 상부몸체(42) 상부측으로 맨홀프레임(10), 맨홀뚜껑(11)이 설치되게 된다.

또한 맨홀프레임(10)의 높이를 조절하기 위한 높이조절장치(20)가 설치되고, 맨홀뚜껑(11)을 맨홀프레임(10) 상에 용이하게 탈부착, 개폐시키기 위한 탈부착수단(30)을 포함하여 구성된다. 이러한 탈부착수단(30)은 누름부재(31)와 맨홀프레임 일측에 힌지(33) 연결되는 갈고리부재(32)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉 누름부재(31)를 삽입하게 되면, 누름부재(31) 하단 머리부와 볼트 사이 공간에 갈고리부재(32)의 갈고리 끝단이 걸리게 되면서 맨홀뚜껑(11)을 맨홀프레임(10)에 장착시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 밸브실 몸체(40)의 외면에는 아연코팅층(50)이 형성되게 된다.

이러한 아연코팅층(50)에 의해 밸브실의 부식방지, 내화학성, 내식성을 증대시킬 수 있게 된다. 아연코팅은 강철을 정확히 같은 방식으로 보호하며 아연은 강철 위에 보호층을 제공하게 된다. 양극이기 때문에 아연은 자연이 강철에 의도한 부식을 흡수하기 위해 스스로를 희생하게 되는 희생양극으로 작용하게 된다.

특히, 밸브실 몸체(40)에 연결되게 되는 유입관(1)과 배출관(3)에 희생양극층, 또는 희생양극이 도입되어 밸브실에 전류가 흐르게 되는 경우, 본 발명의 실시예에서와 같이, 몸체(40) 외면에 아연코팅층을 도입하게 되면 밸브실에 대한 내화학성, 내식성을 확보할 수 있게 된다.

희생양극법이란 이종금속 간의 전위차이(갈바닉 부식현상)를 이용하여 Fe보다 이온화경향이 크고 전위가 낮은 금속 등을 방식대상물에 연결시키면 양금속간의 전지반응이 형성되어 이온화경향이 큰 금속에서 금속이온이 용출되며 방식대상물에 전류가 흐르게 됨으로써 부식을 방지하기 위한 방법이다.

부식으로부터 강철을 보호하는 가장 경제적인 방법 중 하나는 희생 코팅을 적용하는 것이다. 희생 양극 원리를 사용하여 이러한 코팅은 우수한 수명 주기를 제공하게 된다. 이 코팅은 특정 환경 조건을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 특정 기계적 특성도 충족해야 한다. 이러한 이유로 가장 널리 사용되는 내식성 재료에는 아연, 또는 알루미늄과 같은 금속이 포함된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 밸브실(100)은 전류가 흐르게 되는 것을 방지하기 위해 희생양극이 도입된 유입관(1), 배출관(3)과 절연 구조를 적용하고 있다. 밸브실 하부몸체(42) 일측에는 유입관 플랜지(2)와 체결시키기 위한 연결플랜지(43)를 갖고, 밸브실 하부몸체(42) 타측에는 배출관 플랜지(4)와 체결시키기 위한 연결플랜지(44)가 구비된다.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 유입관 플랜지(2)와 일측 연결플랜지(43), 및 배출관 플랜지(4)와 타측 연결플랜지(44) 사이 각각에 절연용 가스켓(45)이 설치되게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따라 몸체(40) 외면에 적용되는 아연코팅층(50)은 용사 코팅에 의해 형성되어 진다.

도 3은 용사코팅 기술의 종류 표를 나타낸 것이고, 도 4는 용사코팅 사진을 나타낸 것이다. 그리고 도 5는 용사원리를 나타낸 모식도를 도시한 것이며, 도 6은 용사코팅의 분류도, 그리고 도 7은 용사코팅 종류별 특징표, 도 8은 용사코팅 종류별 사진을 도시한 것이다.

용사는 표면처리기술의 한 종류로서, 모재보다 뛰어난 특성을 갖는 봉, 와이어, 분말 등의 재료를 사용하여 가스나 전기 등의 열원에 의해 용융 또는 반용융시켜 고속으로 모재의 표면에 충돌 및 적층시키는 피복기술이다. 즉, 열원을 이용하여 용사재료를 가열하여 녹이거나 연하게 하여 이것을 미립자 상태로 압축공기로 가속시켜 모재에 밀착 피복시키는 기술이다.

용사코팅은 금속, 비금속, 세라믹, 플라스틱, 나무 등 모재의 재질에 무관하며, 코팅재질은 금속, 세라믹, 초경합금, 수지 등 거의 모든 재질을 코팅할 수 있다. 또한 코팅할 때 모재에 미치는 열영향은 100℃ 전후로 치수변형, 금속적 변형이 없으며, 부품의 치수형상에 작업의 제한이 없고 현장시공도 가능하고, 필요부분만 선택적으로 적용할 수 있으며 여러기능을 동시에 부여할 수 있고 코팅층에 미세한 기공이 있어 열충격과 윤활특성이 우수하고 표면가공의 요구는 경면가공에서 거친 상태 등 자유로이 조절이 가능한 특징을 갖는다.

그리고 열 용사코팅기술은 표면에 요구되는 특정 성질을 갖는 분말, 와이어 형태의 코팅재를 대기나 진공 분위기에서 전기 아크, 플라즈마 등의 다양한 열원을 사용하여 용융, 반용융시킨 후 고속으로 분사하여 오버레이를 형성시키는 것으로 다양한 공정변수가 존재한다는 측면에서 공정변수에 변화를 통해서 미세조질을 변화시키고 미세조직에 따른 코팅 특성을 연구하여 최적의 미세조직을 가지는 공정변수 제어기술을 개발하여 소재의 기능성을 극대화할 수 있다.

이러한 열용사코팅은 화염 와이어 용사, 화염 저속 파우더 용사, 아크와이어용사, 화염 고속파우더용사, 플라즈마파우더 용사 등으로 분류되나, 본 발명의 실시예에서는 전기아크를 열원으로 하고 아연 코팅에 적합한 아크와이어용사가 적용된다.

도 9은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크용사의 모식도를 도시한 것이고, 도 10은 아크 용사 사진을 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크 용사 코팅의 개략도를 도시한 것이다. 그리고 도 12은 본 발명의 실시예에서 적용되는 아크 스프레이를 도시한 것이다.

아크용사(arc spraying, 아크 스프레이)는 두 개의 선재를 전극으로 하고, 전극 끝 부분에 아크를 발생시켜 재료를 용융시킴과 동시에 압축공기 제트로 분사, 비행시켜 피막을 형성하는 기술이다. 아크로 재료를 용융시키기 때문에 고능률 용사가 가능하고, 대형소재의 피막형성, 소모소재의 오버레이 용사에 적당하다. 반면에 용사재료는 전도성이 요구되며 아크열에 의하여 재료의 성분이 변화하므로 미리조성을 조정한 선재를 사용할 필요가 있다. 연소 및 이온화된 가스, 폭발가스, 전기에너지를 열원으로 하는 용사장치에 의해 용사재료 등의 선재 및 분말 재료를 가열하여 용융 또는 여기에 가까운 상태로 입자를 세차게 불어서 소재 표면에 피막층을 형성함으로써 부품 및 제품의 내마모성, 내식성, 내약품성 등을 현격히 증대시킬 수 있다.

또한 와이어 아크 스프레이 와이어 아크 스프레이(전기 아크 스프레이, 금속화, TSA, TSZ 및 TWAS라고도 함)는 현장 또는 현장 작업을 위한 간단하고 신속하며 경제적인 열 스프레이 프로세스이다. 와이어 아크 스프레이는 코팅 재료의 두 소모 전극 사이에 전기 아크를 놓은 다음 압축된 가스를 사용하여 소재를 분무하 고 기판에 재료를 추진함으로써 작동한다. 와이어 아크 스프레이는 용사 기술에서 고속 증착에 특히 적합하다.

이러한 와이어 아크 스프레이는 코팅재료로서 본 발명의 실시예와 같이 아연코팅에 접합하다. 아크 스프레이는 DC 전원을 사용하여 두 개의 전도성 와이어(하나는 양극, 다른 하나는 음극)에 전원을 공급한다. 이러한 전원이 공급된 와이어는 피더를 통해 건 헤드로 공급된다. 건 헤드에서 와이어가 만나 서로에 대해 호를 형성하여 용융된 재료를 생성한다. 그런 다음 일반적인 건조 압축 공기를 아크 영역에 도입하여 용융된 재료를 작은 방울로 분무하는 동시에 준비된 부품을 향해 추진한다. 물방울이 공작물이나 부품에 부딪치면 납작해져서 튀기게 되고, 스플랫은 서로 맞물려 매우 강력한 기계적 결합을 만들게 된다.

앞서 언급한 바와 같이, 아연 금속 코팅은 강철에 양극 처리된. 아연 아크 스프레이 코팅은 강철을 정확히 같은 방식으로 보호한다. 강철 위에 보호 양극 층을 제공하게 된다. 아연 코팅은 양극이기 때문에 자연이 강철에 의도한 부식을 흡수하기 위해 스스로를 희생하게 된다. 최종 결과 아크 스프레이 코팅 수명은 아연 도금에서 예상되는 것보다 훨씬 더 연장된다. 용해를 위해 노출된 아연의 양은 강철에 50년 이상의 부식 방지를 허용하도록 실러에 의해 제어된다. 이러한 재료는 매우 공격적인 부식 환경에서 더 긴 수명 보호를 제공할 수 있다. 이러한 물질의 용해는 순수한 아연보다 적으나 더 공격적인 양극 커플에서는 강철을 충분히 보호하게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:유입관
2:유입관 플랜지
3:배출관
4:배출관 플랜지
10:맨홀프레임
11:맨홀뚜껑
20:높이조절장치
30:탈부착수단
31:누름부재
32:갈고리부재
33:힌지
40:몸체
41:상부몸체
42:하부몸체
43:일측 연결플랜지
44:타측 연결플랜지
45:절연용 가스켓
50:아연코팅층
100:아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실

Claims (5)

1. 내부 일측에 유입관과 배출관 사이에 밸브가 설치되고 상기 유입관과 상기 배출관의 양측이 관통되는 몸체와, 상기 몸체 일측에 상향설치되는 맨홀프레임과 상기 맨홀프레임을 개폐하는 맨홀뚜껑을 갖는 밸브실에 있어서,
   상기 몸체에는 아연코팅층이 형성되고,
   상기 몸체 일측에는 상기 유입관의 플랜지와 체결시키기 위한 연결플랜지를 갖고, 상기 몸체 타측에는 상기 배출관의 플랜지와 체결시키기 위한 연결플랜지가 구비되며, 상기 유입관 플랜지와 일측 연결플랜지, 및 상기 배출관 플랜지와 타측 연결플랜지 사이 각각에 절연용 가스켓이 설치되고,
   상기 유입관과 상기 배출관은 희생양극층을 갖거나, 희생양극과 연결되며,
   상기 아연코팅층은 상기 몸체 외면에 열 용사코팅을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 아연코팅층은 와이어 아크 스프레이를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 아연 아크 용사 코팅이 적용된 밸브실.
   

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