KR20040019137A - 사용수명을 연장시키기 위한 내마모 용접봉 코팅층이형성된 볼밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 고압유체의 관로에 설치되어 고압유체의 누설방지기능의 향상과 함께 사용수명을 연장시킬 수 있도록 내마모 용접봉이 코팅처리된 볼밸브에 관한 것으로, 밸브실과 스템수용부 그리고 일측 유로가 형성되어 있는 메인몸체와, 타측 유로가 형성된 채 상기 메인몸체에 형성된 밸브실의 개방부에 볼트로 조립되는 서브몸체와, 상기 메인몸체의 밸브실과 상기 서브몸체 각각에 서로 마주하도록 설치되는 양측 시트링과, 상기 메인밸브의 스템수용부에 회전가능하게 장착되는 스템과, 상기 스템수용부에 장착된 스템의 회전작동을 허용하도록 스템수용부에 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 상방으로 노출된 스템 상단에 조립되는 핸들로 구성되는 볼밸브에 있어서,

상기 개폐용 볼의 외주면과 양측 시트링 내면 각각에 내마모 용접봉을 용접하여 덧씌워준 다음 그 덧씌워진 용접층 표면들을 각기 연마가공하여 상기 개폐용 볼과 양측 시트링 각각에 매끄럽고 윤택한 내마모 용접봉 코팅층이 형성되도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

사용수명을 연장시키기 위한 내마모 용접봉 코팅층이 형성된 볼밸브{Ball valve}

본 발명은 주로 고압유체의 관로에 설치되어 고압유체의 누설방지기능의 향상과 함께 사용수명을 연장시킬 수 있도록 내마모 용접봉이 코팅처리된 볼밸브에 관한 것이다.

일반적으로 고압을 동반한 가스와 같은 고압유체의 관로에는 주로 볼밸브가 설치되고 있으며, 볼밸브는 통상 밸브몸체의 상단에 노출되어 있는 핸들을 회전조작하게 되면 밸브실에 장착되는 개폐용 볼이 시트링에 접촉된 상태로 회전하면서 고압유체의 흐름을 허용하거나 또는 차단하는 구조로 구성되어 있다.

현재 사용되고 있는 볼밸브는 도 5에 도시된 바와 같이 밸브실(101)과 스템수용부(102) 및 일측 유로(103)가 형성되어 있는 메인몸체(100)와, 상기 메인몸체의 밸브실(101) 일측에 볼트로 조립되어지며 상기한 일측 유로(103)과 연통하는 타측 유로(201)가 형성되어 있는 서브몸체(200)와, 상기 메인몸체(100)의 밸브실(101)에 회전가능하게 장착되며 상기한 양측 유로(103)(201)을 연결 또는 차단하는 개폐유로(301)이 형성되어 있는 개폐용 볼(300)과, 상기 메인몸체(100)의 밸브실(101)과 상기 서브몸체(200) 각각에 서로 마주하게 형성되는 시트안착부(104)(202)에 안착되어 상기 개폐용 볼(300)의 외주면에 접촉하여 개폐용 볼(300)의 개방작동과 폐쇄작동을 가능하게 하는 양측 시트링(400)과, 상기 개폐용 볼(300) 상단의 체결홈(302)에 조립되는 체결돌기(501)이 형성된 채 스템수용부(102)에 회전가능하게 조립되는 스템(500)과, 상기 스템의 상단에 조립되는 핸들(600)로 구성되어 있다.

그리고 종래의 볼밸브에서는 상기한 개폐용 볼(300)은 금속재(스테인레스스틸)로 정밀가공된 것을 사용하는 한편, 상기한 양측 시트링(400)의 경우는 금속재 또는 폴리에틸렌이나 테프론재질로 정밀가공된 것을 사용하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 볼밸브는 개폐용 볼(300)의 외주면에 양측 시트(400)가 항시 밀착상태로 접촉하고 있기 때문에 사용 초기에는 고압유체의 누설을 방지할 수 있으나 자주 사용함에 따라 서로 접촉하고 있는 개폐용 볼(300)의 외주면과 양측 시트(400)의 내면이 마모되는 현상이 나타나게 되며, 이러한 마모현상이 발생되면 개폐용 볼(300)과 시트링(400)은 고압유체의 높은 압력을 밀폐하지 못하게 되므로서 결국 고압유체는 마모에 의해 생긴 틈새로 누설되는 문제점이 발생하게 된다.

또한 상기한 양측 시트(400)는 밸브실(101) 내부에 오픈(open)된 상태에서 개폐용 볼(300)의 외주면에 밀착된 상태로 설치되어 있기 때문에 상기와 같이 개폐용 볼(300)의 외주면과 시트링(400)의 내면에 마모현상이 나타남에 따라서 시트링(400)과 시트안착부(104)(202) 사이도 벌어지게 되어 그 벌어진 틈새로 고압유체가 누설되는 문제점도 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 개폐용 볼과 양측 시트링이 서로 밀착상태로 접촉하는 개폐용 볼의 외주면 및 시트링의 내면 각각에 내마모 용접봉 코팅층을 형성시키는 수단으로 볼밸브를 장기간 사용하더라도 마모현상이 나타나지 아니하여 고압유체의 누설을 방지하는 기능이 우수한 볼밸브를 제공하는데 주된 목적이 있으며, 또한 양측 시트링 자체에서도 누설을 방지하는 기능을 발휘할 수 있는 볼밸브를 제공하는데 다른 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

밸브실과 스템수용부 그리고 일측 유로가 형성되어 있는 메인몸체와, 타측 유로가 형성된 채 상기 메인몸체에 형성된 밸브실의 개방부에 볼트로 조립되는 서브몸체와, 상기 메인몸체의 밸브실과 상기 서브몸체 각각에 서로 마주하도록 설치되는 양측 시트링과, 상기 메인밸브의 스템수용부에 회전가능하게 장착되는 스템과, 상기 스템수용부에 장착된 스템의 회전작동을 허용하도록 스템수용부에 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 상방으로 노출된 스템 상단에 조립되는 핸들로 구성되는 볼밸브에 있어서,

상기 개폐용 볼의 외주면과 양측 시트링 내면 각각에 내마모 용접봉을 용접하여 덧씌워준 다음 그 덧씌워진 용접층 표면들을 각기 연마가공하여 상기 개폐용 볼과 양측 시트링 각각에 매끄럽고 윤택한 내마모 용접봉 코팅층이 형성되도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 메인몸체의 일측 유로측 밸브실 내면 및 서브몸체의 타측 유로측내면 각각에 시트링 삽치홈을 형성하며, 상기 양측 시트링 삽치홈 각각에는 환형 패킹을 장착하고, 또한 상기 양측 시트링의 삽입단 내,외면 각각에 형성된 내,외부 링홈에 내,외부 오링을 조립시킨 상태에서 상기 양측 시트링들의 삽입단을 양측 시트링 삽치홈에 삽입하여 조립한 것임을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 볼밸브 조립상태 단면도.

도 2는 본 발명의 일요부인 개폐용 볼의 확대 단면도.

도 3은 본 발명의 일요부인 시트링의 확대 단면도.

도 4는 도 1의 "A"부분 확대도.

도 5은 종래 기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 볼밸브 2 : 메인몸체

3 : 서브몸체 4 : 개폐용 볼

5a,5b : 시트링 6 : 환형패킹

7 : 스템 8 : 브라켓

9 : 핸들 21 : 밸브실

22 : 스템수용부 23 : 일측 유로

24 : 일측 플랜지 25,34 : 시트링 삽치홈

31 : 타측 유로 32 : 조립부

33 : 타측 플랜지 41 : 개폐유로

42,51 : 내마모 용접봉 코팅층 43 : 체결홈

52,53 : 내,외부 링홈 54,55 : 내,외부 오링

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 볼밸브 조립상태 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일요부인 개폐용 볼의 확대 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일요부인 시트링의 확대 단면도이며, 도 4는 도 1의 "A"부분 확대도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 볼밸브를 나타내는 것으로, 상기 볼밸브(1)의 몸체는 메인몸체(2)와 서브몸체(3)가 따로따로 제작되어 볼트로 결합되는 구조를 가지고 있다.

상기 메인몸체(2)에는 밸브실(21)과 스템수용부(22) 및 일측 유로(23)가 형성되어 있으며, 또한 상기한 밸브실(21)의 내측 즉, 일측 유로(23)가 형성된 내면에는 상기한 일측 유로(23)의 내주면을 오픈시키지 않고 일측 플랜지(24)쪽을 향해 삭설되어 환형홈 상태로 형성되는 일측 시트링 삽치홈(25)이 형성되어 있다.

상기 서브몸체(3)에는 메인몸체(2)의 일측 유로(23)와 수평상으로 마주하는 타측 유로(31)가 형성되어 있으며, 또한 메인몸체(2)의 밸브실(21)에 개방부에 볼트로 조립되는 조립부(32) 내면에는 타측 유로(31)의 내주면을 오픈시키지 않고 타측 플랜지(33)쪽을 향해 삭설되어 환형홈 상태로 형성되는 타측 시트링 삽치홈(34)이 형성되어 있다.

상기 서브몸체(3)가 조립된 메인몸체(2)의 밸브실(21)에는 개폐용 볼(4)이 회전개폐작동이 가능하게 장착되어 있으며, 상기 개폐용 볼(4)에는 중심을 관통하여 양측 유로(23)(31)와 수평상으로 일치하여 고압유체의 흐름을 허용하거나 차단하는 개폐유로(41)가 형성되어 있다.

상기 메인밸브(2)의 밸브실(21) 내측에 형성된 일측 시트링 삽치홈(25)과 상기 서브밸브(3)의 조립부(32) 내측 형성된 타측 시트링 삽치홈(34) 각각에는 두개의 시트링(5a)(5b)들이 서로 마주하게 삽입설치되는데, 상기 양측 시트링 삽치홈(25)(34) 각각에서 밸브실(21)을 향해 돌출된 양측 시트링(5a)(5b)들의 돌출단 내면은 상기 개폐용 볼(4)의 외주면과 동일한 반경을 가지는 구면으로 형성되어 있다.

본 발명의 특징 중 하나는, 상기 개폐용 볼(4)의 외주면과 양측 시트링(5a)(5b)의 돌출단 내면 각각에 내마모 용접봉을 소재로 하여 일정두께로 용접한 다음 내마모 용접봉의 용접표면을 연마가공하여 표면이 매끄럽고 윤택하게 정밀가공처리하므로서 상기 개폐용 볼(4)의 외주면 및 양측 시트링(5a)(5b)의 돌출단 내면 각각에 내마모 용접봉 코팅층(42)(51)을 형성한 것에 있다.

상기에서의 내마모 용접봉은 내마모성이 우수한 재질로된 특수 용접봉으로서 현재 여러 종류가 사용되고 있는데, 본 발명에 적용된 용접봉은 "STELLITE 21"의 상품명으로 사용되고 있는 것을 사용하여 내마모 용접봉 코팅층(42)(51)을 형성하였다.

상기한 내마모 용접봉 코팅층(42)(51)은 대략 1mm 내외의 두께로 형성되는데, 이를 위해 금속재로 제작되는 개폐용 볼(4)의 경우는 내마모 용접봉 코팅층(42)의 두께를 고려하여 용접가공 전의 볼 직경을 용접가공 후의 볼 직경보다 대략 1mm내외로 작게 제작한 다음 그 외표면에 내마모 용접봉으로 용접하는 것이고, 또한 개폐용 볼(4)의 외주면에 내마모 용접봉으로 용접되는 용접층(용접비드)의 두께는 울퉁불퉁하게 형성되는 용접층의 표면을 연마가공하여 제거하였을 때 코팅층이 동일한 두께로 형성될 수 있도록 하는 것을 고려하여 상기 내마모 용접봉 코팅층(42)보다 조금 더 두꺼운 두께로 형성하는 것이며, 양측 시트링(5a)(5b)의 경우는 상기한 개폐용 볼(4)과는 반대적인 가공방법 즉, 금속재로 시트링을 제작할 때 용접가공에 의해 덧씌워지는 상태로 형성되는 내마모 용접봉 코팅층(51)을 고려하여 돌출단 내면을 1mm 내외로 축소된 상태로 제작한 상태에서 내마모 용접봉으로 용접층을 형성시키는 것이고, 또한 상기한 용접층 역시 울퉁불퉁하게 형성된 표면이 후가공으로 연마제거되는 두께를 고려하여 연마가공 후의 코팅층(51)보다 더 두꺼운 두께로 용접층을 형성시킨 후 연마가공으로 울퉁불퉁한 용접층 표면을 제거하고 설계에 정밀하게 부합되는 1mm 내외의 두께를 갖는 내마모 용접봉 코팅층(51)을 형성시키는 것이다.

본 발명의 특징 중 다른 하나는, 밸브실(21) 양측에 형성되는 양측 시트링 삽치홈(25)(34) 각각에 링형상으로 된 환형패킹(6)을 먼저 삽입해 넣고 다음으로 양측 시트링(5a)(5b)의 삽입단을 삽입 조립하며, 또한 상기 양측 시트링(5a)(5b) 각각의 삽입단 내,외면에는 내,외부 링홈(52)(53)을 형성하고 그 링홈 각각에 내,외부 오링(54)(55)를 조립한 상태에서 양측 시트링(5a)(5b)을 양측의 시트링 삽치홈(25)(34)에 삽입 조립한 것에 특징이 있다.

상기와 같이 양측의 시트링 삽치홈(25)(34) 각각에 양측 시트링(5a)(5b)을 삽입 조립하게 되면 상기한 시트링들의 삽입단이 앞서 삽입 조립된 환형패킹(6)을 압착하게 됨과 동시 내,외부 오링(54)(55)이 양측의 시트링 삽치홈(25)(34) 내,외주면에 압착상태로 밀착되는 것이며, 이와 같이 양측 시트링(5a)(5b)과 시트링 삽치홈(24)(34)는 환형패킹(6)과 내,외부 오링(54)(55)에 의해 3중으로 고압유체의 누설을 방지하게 되는 것이다.

그리고 상기 메인몸체(2)의 스템수용부(22)에 회전가능하게 조립 설치되는 스템(7)의 체결돌기(71)는 개폐용 볼(4)의 상단에 형성된 체결홈(43)에 끼워져 있으며, 또한 상기 스템(7)의 상단에는 스템수용부(22) 상단에 볼트로 조립되는 브라켓(8)에 노출된 상태에서 핸들(9)이 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 볼밸브(1)를 조립하게 되면 메인몸체(2)의 밸브실(21)에 장착된 개폐용 볼(4)의 외주면과 양측 시트링 삽치홈(25)(34)에 삽입 조립된 양측 시트링(5a)(5b) 각각의 돌출단 내면이 구면접촉상태로 조립되는 것이며, 상기 볼밸브(1)를 개방작동 또는 차단작동시키기 위하여 작업자가 핸들(9)을 회전조작하게 되면 스템(7)이 개폐용 볼(4)을 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 개폐용 볼(4)의 외주면에 형성된 내마모 용접봉 코팅층(42)이 양측 시트링(5a)(5b) 각각에 형성된 내마모 용접봉 코팅층(51)에 접촉된 상태로 회전하게 되는데, 상기한 내마모 용접봉 코팅층(42)(51) 각각은 내마모성이 우수하므로 마모가 매우 더디게 나타나게 된다. 따라서 볼밸브(1)를 자주 개폐작동시키더라도 상기 개폐용 볼(4)의 외주면에 형성된 내마모 용접봉 코팅층(42)과 양측 시트링(5a)(5b) 각각에 형성된 내마모 용접봉 코팅층(51)은 고압유체의 높은 압력에도 서로 밀착된 상태를 오랫동안 지속적으로 유지할 수 있게 되는 것이며, 또한 양측 시트링(5a)(5b)은 그 내,외부 링홈(52)(53)에 조립된 내,외부 오링(54)(55)과 양측 시트링 삽치홈(25)(34) 각각에 삽입 설치된 환형패킹(6)에 의해 3중의 기밀상태를 보유하고 있을 뿐 아니라 상기한 내,외부 오링(54)(55)와 환형패킹(6)은 시트링 삽치홈(25)(34) 내부에 위치하고 있으므로 양측 유로(23)(31)를 흐르는 고압유체의 압력에 직접적인 영향을 받지 않게 되어 양측 시트링(5a)(5b)은 시트립 삽치홈(25)(34)에 삽입된 상태에서 고압유체의 누설방지작용을 완벽하게 수행하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 볼밸브를 개폐작동시킬 때 개폐용 볼의 외주면과 양측 시트링의 내면에 코팅가공된 내마모 용접봉 코팅층이 서로 정밀하게 밀착된 상태에서 개폐작동을 수행하게 되므로 개폐용 볼의 외주면이나 양측 시트링의 내면에 마모가 거의 발생되지 않게 되는 효과가 있으며, 또한 양측 시트링이 양측 시트링 삽치홈에 삽입된 상태에서 환형패킹과 내,외부 오링들이 3중으로 고압유체의 누설을 방지하는 효과가 있으므로 볼밸브를 장기간 사용하게 되더라도 고압유체의 누설방지를 기대할 수 있게 되어 볼밸브의 사용수명을 현저하게 연장시키게 되는 이점을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 밸브실과 스템수용부 그리고 일측 유로가 형성되어 있는 메인몸체와, 타측 유로가 형성된 채 상기 메인몸체에 형성된 밸브실의 개방부에 볼트로 조립되는 서브몸체와, 상기 메인몸체의 밸브실과 상기 서브몸체 각각에 서로 마주하도록 설치되는 양측 시트링과, 상기 메인밸브의 스템수용부에 회전가능하게 장착되는 스템과, 상기 스템수용부에 장착된 스템의 회전작동을 허용하도록 스템수용부에 조립되는 브라켓과, 상기 브라켓의 상방으로 노출된 스템 상단에 조립되는 핸들로 구성되는 볼밸브에 있어서,

   상기 개폐용 볼의 외주면과 양측 시트링 내면 각각에 내마모 용접봉을 용접하여 덧씌워준 다음 그 덧씌워진 용접층 표면들을 각기 연마가공하여 상기 개폐용 볼과 양측 시트링 각각에 매끄럽고 윤택한 내마모 용접봉 코팅층이 형성되도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 사용수명을 연장시키기 위한 내마모 용접봉 코팅층이 형성된 볼밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인몸체의 일측 유로측 밸브실 내면 및 서브몸체의 타측 유로측 내면 각각에 시트링 삽치홈을 형성하며, 상기 양측 시트링 삽치홈 각각에는 환형 패킹을 장착하고, 또한 상기 양측 시트링의 삽입단 내,외면 각각에 형성된 내,외부 링홈에 내,외부 오링을 조립시킨 상태에서 상기 양측 시트링들의 삽입단을 양측 시트링 삽치홈에 삽입하여 조립한 것임을 특징으로 하는 사용수명을 연장시키기 위한 내마모 용접봉 코팅층이 형성된 볼밸브.