KR20020068510A - 비윤활 이중 블록과 추기 플러그 밸브용 듀얼-메탈 분자결합 플러그 조립체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

플러그 밸브용 플러그 조립체는 하나는 플러그를 위하여 다른 하나는 스템 또는 트러니언을 위하여 두 개의 구별된 금속으로 제조되었다. 바람직한 실시에서, 플러그는 연철로 제조되었고, 스템 또는 트러니언은 고등급 스테인레스강으로 제조되었다. 두 개의 금속은 용융 철이 강 스템을 포함하는 플러그 주형내부에서 주조될 때 그들의 각 표면에서 분자적으로 결합된다. 또한 기계적 결합은 스테인레스강 스템내에 구멍을 관통하여 철 핀의 형성하므로써 제공되었다.

Description

비윤활 이중 블록과 추기 플러그 밸브용 듀얼-메탈 분자 결합 플러그 조립체 및 그의 제조방법{DUAL-METAL MOLECULARLY BONDED PLUG ASSEMBLY FOR NON-LUBRICATED DOUBLE BLOCK AND BLEED PLUG VALVES AND METHOD OF FABRICATION THEREOF}

오늘날 밸브 플러그는 하나의 균일한 재료로 주조된다. 보통 트러니언 (trunnion)(상부 및 하부)들은 플러그의 본체와 일체로 주조된다. 종종, 구조적 요구 또는 생산성 선택에 의존하여, 트러니언들은 용접되어지고 일반적으로 구조용 특수 금속이 사용되고 있지만, 우수한 내식성 재료는 아니다. 상부 트러니언은 압력 용기를 관통하는 플러그의 일부분이고, 따라서 압력을 포함하는 것 만큼 품질에 있어서도 고려되어졌다(그러나 요구된 코드는 없다).

어떠한 매우 큰 플러그는 주조되는 것보다는 조립되어진다. 이 경우 트러니언의 용접은 필수적으로 내식성에 대해서 선택되는 것이 아니고 일반적으로 그들의 용접성과 구조적 일체를 위해 선택되어졌다.

압력 용기(패킹 누르개(sruffing box gland)에서)의 스템/트러니언의 관통에 관해서, 코드는 바람직한 압력 용기 재료를 위한 재료를 요구하지 않는다. 그러나, 어떠한 밸브 제조사들은 압력 용기 품질의 트러니언 재료를 얻기위해 적당한 압력 용기 품질의 주조 플러그 재료를 선택하였다. 큰 실패의 위험에 관하여 관심이 덜한 다른 회사들은 압력 용기 품질 재료를 선택하지 않았고, 그 대신에 저렴하고 양호한 베어링 특성을 나타내는 저비용의 철을 선택하였지만, 그들의 큰 실패의 성향때문에 위험이 덜한 주철 트러니언이 제공되었다.

트러니언의 많은 용접은 열처리의 결과로써 그들의 재료 특성을 위해 선택되어졌고, 따라서 용접 열 영향부는 바람직하지 않게 그들의 특성을 변경하였다.

추가로, 응력 상승은 결합상태에서 플러그 본체의 큰 중량에 대하여 비교적 작은 단면 트러니언의 기하학적 변화에 의해 발생되었고, 종종 용접에 의해 강화되었으며, 모든 접합 디자인으로 가능한 기계적 문제를 더욱 강화시켰다.

본 발명은 일반적으로 스템이 형성된 플러그를 갖춘 밸브, 특히 이중 블록 및 추기 플러그 밸브에 관한 것으로, 플러그 및 스템은 서로 다른 재료로 제조되었다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시와 관련하여 마무리된 조건에서 보인 플러그 조립체를 가진 플러그 밸브에 대한 부분 환영도 및 부분 단면도이다.

도 2는 가공되지 않고 또는 "주조된" 상태를 보인 트러니언을 갖춘 도 1의플러그 조립체의 부분 단면도이다.

바람직한 재료가 스템을 갖춘 플러그와의 결합이 미국 철강 협회 410 SS 트러니언/스템에 나타내어졌고, 보통 그의 고강도, 인성, 압력 용기 품질, 내식성, 이용가능성, 내마모성등을 위한 산업 분야에서 밸브 스템의 다양성을 위해 사용되었고, 연철(ductile iron(DI))의 플러그 본체는 저가(WCB 등급 탄소강보다 40% 저렴)이고 미끄럼 지지와 이동을 위해 상당히 중요한 양호한 강도와 우수한 마모 및 내마손 특성이 있기 때문에 사용되었다.

그러나, 어떻게 410 SS 바가 주조 DI 플러그 본체에 한 번에 부착될 수 있는가? 그들은 온도에 있어서 600℉ 차로 용해되기 때문에 용접될 수 없다. 그들은 DI가 균열되고 부품들은 철이 그러한 우수한 내마손 특성을 가져 서로에 관계하여 회전되지 않기 때문에 가압 맞춤을 이룰 수 없다. 그들은 기계적으로 부착될 수 있지만, 그 후 당김, 밈, 시계방향 회전 및 반시계 방향 회전 이동을 견뎌야 한다. 본 발명에서는 410 SS 바가 사용되었고, 그것을 주형 안에 놓았고, 2950℉에서 그의 둘레에 용융 철을 쏟아 부었다.

본 발명의 하나의 실시는 다양한 스템 형상 둘레에 용융 DI를 쏟아 부으므로써 이루어졌고, 기계적 결합을 이루지 않았음에도 불구하고 기계적 필요 시험을 모두 통과하였다.

완전한 원통형 스테인레스 강 스템이 연철 플러그에 그 자체가 아주 강력하게 부착된 방법은 표면을 관통하는 분자 결합에 있다. 이 결합은 균일하게 될 것 처럼 보이지 않거나 보통 주조 공장에서는 예측하기 어렵게 보인다. 따라서, 바람직한 실시는 분자 결합에 추가하여 스템과 플러그를 함께 기계적으로 고정시키기 위해 용융 철을 허용하는 스템을 관통하도록 드릴 가공된 구멍을 결합시킨다.

본 발명은 다음과 같은 장점을 제공한다.

1) 플러그는 a) 내식성, b) 인성이 강한 스템, c) 산업 표준 스템 금속, d) 양호한 스템 금속 이용 가능성, e) 알맞는 Nace MRO 175 요구조건을 가진다.

2) 스템과 플러그 사이의 결합은 영속성을 가지며 보다 적은 응력 상승을 나타내었다.

3) 용접이 수행되지 않았다.

4) 부품의 결합은 수용될 때 완성되었다.

5) 철 플러그 본체는 양호한 마모와 내마손 특성을 나타내었다.

6) 열처리가 요구되지 않는다.

7) 트러니언위에 최소 기계 스톡은 수축, 차단, 상승 및 뒤틀림을 노출하지 않기 때문에 요구된다.

8)바 스톡은 주조 다공성을 균질화하고 용접 수리가 단지 중대한 플러그 표면에서 제거된다.

9) 비용은 약 40%로 절감되었다.

10) 스테인레스 표면상에 백 시팅(back seating)을 실행할 수 있다.

11) 오래된 플러그는 새것으로 교환할 수 있다.

12) 플러그 디자인의 균형을 맞추기 위해

a) 상하부 스템이 설치되었다.

b) 스템은 부식을 억제하기 위한 도금, 표면 처리 또는 코팅을 필요로 하

지 않는다.

c) 부식 억제제 접근을 어렵게 하는 스템 핀 구멍은 스템 핀을 녹슬지 않게 할 것이다.

d) 바 스톡은 샌드 포켓을 구비하지 않아 스템 마무리가 우수할 것이다.

13) 연철 및 410SS 는 기계가공이 용이하다.

14) 트러니언은 주조가 다공을 초래하는 주조 응고 수축으로 종종 채워진 플러그 본체와 교차한다. 트윈(twin) 금속 플러그로 상기 현상은 일어나지 않는다.

따라서, 본 발명의 주요 목적은 이중 블록과 추기 플러그 밸브용 트윈 금속 플러그 조립체를 제공하기 위한 것으로, 플러그 스템은 스템과 일체로 만들어진 플러그와는 다른 금속으로 제조된다.

본 발명의 다른 목적은 플러그 밸브용 트윈 금속 플러그 조립체를 제공하기 위한 것으로, 조립체는 연철 플러그 및 스테인레스 강으로 만들어진 하나 이상의 스템/트러니언을 가진다.

본 발명의 또 다른 목적은 플러그 밸브용 플러그 조립체를 제공하기 위한 것으로, 하나의 금속으로 만들어진 플러그는 각 밸브 부품의 다양한 기능에 관하여 각 금속의 잇점을 제공하기 위해 다른 금속으로 만들어진 하나 이상의 스템에 분자적으로 결합된다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립체가 연철 플러그와 일체형으로 스테인레스강 스템을 구성하고, 철이 그들 사이의 분자 결합을 형성하기 위해 강 둘레에 용융되어지는 플러그 밸브용 플러그 조립체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 전술된 목적 및 장점 뿐만 아니라, 그의 추가 목적 및 장점은 다음 도면들과 관련된 바람직한 실시의 상세한 설명을 통해 더욱 충분히 이해될 수 있을 것이다.

첨부된 도면들을 참고로, 이중 블록 및 추기 플러그 밸브(10)는 유입구(12), 유출구(14) 및 본체(15)를 포함하는 것을 보이고 있다. 본체(15) 내부에는 마주하는 슬립(18과 20)을 구비한 회전가능하고 수직으로 변환가능한 플러그(16)가 있다. 플러그(16)는 유입구(12)와 유출구(14)가 정렬될 때 유동 통로(22)를 제공하여, 유체가 밸브(10)를 관통하도록 허용한다. 플러그(16)의 위치와 통로(22)는 스템(24)의 제어를 통해 결정된다. 상기는 플러그(16)와 스템(24)의 재료로 만들어지고 그들의 상호 연결 수단으로 이루어져 본 발명의 독창적인 형태를 구성하였다.

여기에서 보인 바람직한 실시에서, 플러그(16)는 연철로 제조되었고 스템 (24)은 410 스테인레스 강으로 제조되었다. 상호 연결 방법은 스테인레스강 스템이 플러그를 위해 주조 주형내에 놓일 때 표면 분자 결합에 의해 발생한다. 그 후 주형은 2950℉의 온도에서 용융 연철로 채워진다. 용융 철은 플러그를 형성하고 스템을 애워싼다. 또한 스템내 구멍(25)은 핀(26)을 형성하는 철로 채워진다. 이것은 철과 강사이의 강한 기계적 결합을 확보한다. 그러나, 철 플러그와 강 스템을 구비한 일체형 플러그 조립체를 형성하기 위한 상호 연결의 주요 형태는 두 개의 구성 성분사이의 표면 분자 결합이다. 연철 플러그와 스테인레스강 스템의 얻어진 조립체는 상기 개요된 스템의 품질 뿐만 아니라 플러그 작동에 있어서도 우수한 특징을 제공하였다.

밸브 기술에 대한 기술을 갖고 있는 사람들은 본 발명의 구조 및 장점들을더 잘 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다른 실시는 플러그, 스템 또는 둘 다를 위해 다른 금속 재료를 사용하므로써 용이하게 구축되는 것을 더 잘 이해하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 여기에 설명되고 기술된 특별한 실시로 제한되지 않고, 단지 첨부된 청구범위와 그들의 동등함에 의해 제한되어졌다.

Claims (9)

1. 통로를 관통하는 유체를 이용하여 밸브를 선택적으로 개폐하는 플러그를 구비하고, 상기 플러그가 하나 이상의 일체형 트러니언(trunnion)을 구비하여 플러그의 방위를 제어하는 플러그 밸브용 플러그 조립체로서,

   철 플러그와 강 트러니언을 포함하고, 그들의 보통 표면들에서 서로 함께 분자적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플러그와 상기 트러니언사이의 기계적 결합을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 기계적 결합은 상기 트러니언내에 구멍과 상기 플러그내에 형성되고 상기 구멍을 관통하여 연장한 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
4. 통로를 관통하는 유체를 이용하여 밸브를 선택적으로 개폐하는 플러그를 구비하고, 상기 플러그가 하나 이상의 일체형 트러니언을 구비하여 플러그의 방위를 제어하는 플러그 밸브용 플러그 조립체로서,

   제 1 금속으로 제조된 플러그와 제 2 금속으로 제조된 트러니언을 포함하고, 상기 제 1 금속이 상기 제 2 금속보다 저융점을 가지도록 하여, 상기 제 1 및 제 2 금속이 상기 플러그와 상기 트러니언의 계면사이에서 분자적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 플러그와 상기 트러니언사이의 기계적 결합을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 기계적 결합은 상기 트러니언내에 구멍과 상기 플러그내에 형성되고 상기 구멍을 관통하여 연장한 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 금속은 철이고 상기 제 2 금속은 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체.
8. 통로를 관통하는 유체를 이용한 플러그를 구비하여 밸브를 선택적으로 개폐하고, 상기 플러그는 하나 이상의 일체형 트러니언을 구비하여 플러그의 방위를 제어하는 플러그 밸브용 플러그 조립체를 제조하기 위한 방법으로서,

   a) 강으로 만들어진 트러니언을 플러그 형상 주조 주형내에 놓는 단계,

   b) 철을 그의 융점 이상의 온도로 가열하여 용융 철을 형성하는 단계,

   c) 상기 용융 철을 상기 주조 주형내부와 상기 강 트러니언 둘레에 쏟아 붓는 단계,

   d) 상기 철을 플러그 조립체로 냉각시키고 경화시키는 단계, 및

   e) 상기 플러그 조립체를 상기 주형으로부터 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체를 제조하기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   a) 단계에 선행하여 구멍을 상기 트러니언내에 제공하는 단계와,

   상기 용융 철이 c)단계동안 상기 구멍을 관통하여 핀을 형성하도록 허용되는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 밸브용 플러그 조립체를 제조하기 위한 방법.