KR20100091075A - 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크 - Google Patents

Abstract

[명칭] 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크

[구성] 표면 전체에 내마모성과 내부식성, 내산화성, 내화학성이 탁월한 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층을 형성시킨 버터플라이 밸브용 디스크

[해결코자 하는 과제]

통상의 버터플라이 밸브용 디스크는 내마모성과 내부식성, 내산화성, 내화학성이 우수하지 못한 단점이 있어 단 시간 안에 누액현상이 발생됨은 물론 디스크의 수명이 짧은 문제가 있었던 바 이를 해결할 수 있는 버터플라이 밸브용 디스크를 제공하는 것.

버터플라이 밸브, 디스크, 세라믹

Description

표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크{Ceramic-metal Coated Disk for Butterfly Valve}

도1은 본 발명의 사용상태를 일예로 나타낸 단면도.

도2는 도1에서 디스크만 발췌하여 나타낸 평면도.

도3은 도2의 "A"부 확대단면도.

도4는 도2의 "B"부 확대단면도.

도5는 도2의 "C"부 확대단면도.

도6은 본 발명의 응용예를 나타낸 일부확대 단면도.

본 발명은 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크에 관한 것이다.

통상의 버터플라이 밸브에 있어서, 디스크(17)의 경사진 밀폐 면과 접촉된 채 누액을 방지하기 위한 디스크 시트는, 밸브의 잦은 개폐운동에 의하여 마찰작용을 일으키게 되고 시간이 경과할수록 디스크(17)의 밀폐 면 그리고 디스크(17)의 밀폐 면과 접촉된 디스크 시트의 밀폐 면은 마모가 된다. 이에 따라 밸브 몸체(10) 의 외부로 누액현상이 발생되고 이러한 누액현상은 시간이 경과할수록 격심해지기 때문에 결국 디스크 시트의 잦은 교체가 수반되며 디스크 시트에 비하여 내구성이 높은 디스크의 수명 역시 짧아지게 되는 근본적인 문제를 안고 있다.

이에 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 디스크(17)의 밀폐면[디스크 시트(40)와 접촉되는 면을 말함]에 내마모성이 강한 재질로 만든 링을 융착시켜 사용하거나 또는 내마모성이 강한 금속을 디스크(17)의 밀폐 면 표면에 코팅하여 사용하고 있는데, 밸브의 잦은 개폐운동에 따라 디스크(17)의 밀폐 면은 마모가 일어나지 않을 수 없기 때문에 어차피 상술한 바와 같은 누액현상은 방지할 방법이 없는 것이다.

한편, 상술한 바와 같은 누액현상을 차단시키기 위한 목적으로 유체를 주입하면 체적이 팽창하는 링을 디스크 시트 혹은 디스크에 장치한 밸브와 기타 복잡다단한 구조를 가지는 버터플라이 밸브가 안출된 바 있으나 모두 제품화에 이르지 못하고 이론에만 머물고 있는 실정이며, 국산 대비 내구력이 다소 높은 매우 고가의 외제 밸브를 대량으로 수입하여 사용하는 안타까운 현실에 놓여 있다.

따라서 본 발명은, 디스크의 밀폐 면의 내구성을 현격하게 상승시킨 버터플라이 밸브용 디스크를 제공하는 것이 과제이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

버터플라이 밸브의 디스크에 있어서, 표면 전체에 10마이크론 이하 두께의 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)이 형성된 것을 특징으로 한다. 여기에서, 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)의 재질은, 티타늄나이트라이드 또는 티타늄카본나이트라이드 또는 크롬카바이드 또는 크롬나이트라이드 또는 티타늄알루미늄나이트라이드 또는 텅스텐카바이드 또는 다이아먼드라이크카본 중에서 선택되는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성에서 디스크 시트와 접촉되는 디스크(17)의 밀폐 면 전체에 10마이크론 이하 깊이의 홈(17a)을 형성시켜 상기 홈(17a) 부분에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)의 두께가 더 두꺼워지도록 한 것을 특징으로 한다.

먼저 도1은 본 발명인이 발명하여 특허출원 한 버터플라이 밸브(10-2009-0004824호)를 나타낸 단면도이며, 도2는 도1에서 디스크만을 발췌하여 나타낸 도면이다. 그리고 도3은 도2의 "A"부 확대단면도이며, 도4는 도2의 "B"부 확대단면도이고, 도5는 도2의 "C"부 확대단면도이다. 이어서 도6은 본 발명의 응용예를 나타낸 일부확대 단면도인 바, 각 도면에 해칭은 표시하지 않았다. 각 도면에서, 도면부호 10은 밸브 몸체이고, 11은 유체통과 구멍, 20은 밀폐용 패킹, 30은 디스크시트 조임 링, 40은 라미네이팅 구조의 디스크 시트, 50은 캡, 1은 캡 조립용 볼트, 2는 디스크 시트 조임용 볼트이다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 완성시키기 위해서 상술한 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)의 재질 중 버터플라이 밸브를 통과하는 유체(또는 기체)의 성질에 대해 종합적으로 내구성이 높은 재질 하나를 선택한 다음, 이를 공지의 PVD(Physical Vapor Deposition:물리증착법)공법 또는 아크증발법 또는 스퍼트링공 법 또는 이온주입공법을 통해 디스크(17)의 표면 전체 즉, 축 구멍(15)의 내부 및 축 구멍(15)을 형성하는 보스(16)의 외부를 포함하여 디스크(17)의 표면 전체에 10마이크론 이하 두께(바람직하게는 5 내지 10마이크론)로 코팅되도록 한다. 여기서 상술한 코팅공법들은 이미 공지된 기술들이며, 상술한 코팅 재질들은 경도가 HV 3,200∼3,300으로 열처리된 강에 비하여 4배 이상이며, 900∼1,100℃에서도 산화가 되지 않고 경도를 유지하고, 500℃ 내외의 낮은 코팅온도가 적용되므로 피 코팅물의 풀림온도가 코팅온도보다 높을 경우 코팅 후 피 코팅물의 형상 변화 및 경도 저하현상이 거의 발생되지 않는 특징을 가지고 있다. 이와 함께 내마모성과 내부식성, 내산화성, 내화학성이 탁월함은 물론 코팅 후 후가공이 불필요 할 정도로 표면조도(표면균일도)가 매우 양호한데, 이러한 기술적인 사항은 코팅관련 기술문헌을 통해 숙지할 수 있는 것이므로 더 이상 상세한 설명은 하지 않기로 한다.

이상과 같은 본 발명의 디스크(17)는 오랜 시간에 걸쳐 밀폐기능(수밀기능/Water-tight Function)을 매우 양호하게 수행할 수가 있는데, 본 발명인의 실험에 의하면 일본의 밸브와 미국의 밸브 그리고 본 발명의 밸브를 산성이 강한 유체를 이송하는 관로에 동일한 조건에서 설치하고 2년의 기간 동안 실험을 한 결과 2년 동안 외국의 수입산 밸브는 디스크를 각 3회씩 교체를 하여야 하였으나 본 발명의 디스크는 2년 동안 교체하지 않고도 사용할 수 있었고 상술한 밀폐 면의 조도는 양호한 상태로 확인되었다. 한편, 도6과 같이 디스크(17)의 밀폐 면 전체에 10마이크론 이하 깊이의 홈(17a)을 형성시키면 결국 밀폐 면의 두께는 다른 부분에 비하여 2배 정도가 되어 밀폐 면의 내구성이 더욱 향상되는 특징이 부여되는 것이며, 본 발명과 같이 디스크의 표면 전체에 상술한 바와 같이 코팅층(100)을 형성시킴에 따라 디스크의 밀폐 면의 현격한 작용상승은 물론 디스크 표면 전체도 각종 열악한 환경에 대하여 내구성이 매우 탁월하게 향상되는 작용 또한 당연히 이루어지는 것이다.

여기서 상기 홈(17a)은 도면과 같이 폭이 넓은 하나의 형태 대신에 폭이 좁은 홈을 여러 개 형성시킬 수 있음은 당연한 이치이다.

이상과 같은 본 발명은, 내마모성과 내부식성, 내산화성, 내화학성이 탁월한 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층을 형성시킨 버터플라이 밸브용 디스크에 관한 것으로 오랜 시간동안 사용을 하여도 밀폐 면의 탁월한 밀폐효과가 유지됨과 아울러 디스크 전체의 내구성이 크게 향상됨으로서 이는 밸브 전체의 내구성 또한 큰 폭으로 향상시키게 되어 종합적으로 경제성이 눈부시게 뛰어남은 물론 매우 고가의 수입산 밸브를 전격적으로 교체하여 외화유출을 방지하고 나아가 수출활로를 모색하여 외화획득을 크게 이룰 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 버터플라이 밸브의 디스크에 있어서, 표면 전체에 10마이크론 이하 두께의 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)이 형성된 것을 특징으로 하는 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크.
2. 제1항에 있어서, 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)의 재질은, 티타늄나이트라이드 또는 티타늄카본나이트라이드 또는 크롬카바이드 또는 크롬나이트라이드 또는 티타늄알루미늄나이트라이드 또는 텅스텐카바이드 또는 다이아먼드라이크카본 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크.
3. 제1항에 있어서, 디스크 시트와 접촉되는 디스크(17)의 밀폐 면 전체에 10마이크론 이하 깊이의 홈(17a)을 형성시켜 상기 홈(17a) 부분에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층(100)의 두께가 더 두꺼워지도록 한 것을 특징으로 하는 표면 전체에 세라믹계열 고 순도 금속 코팅층이 형성된 버터플라이 밸브용 디스크.

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