KR20170107789A - 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 시트를 각 부분별로 서로 다른 경도를 가진 고무재질로 구성함으로써 밸브 결속력 강화 및 밸브 기밀성을 향상시킴은 물론, 단위시트 연결방식을 사용하여 다양한 크기의 밸브에 대응토록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법{Valve's seat, manufacturing and bonding method for this}
본 발명은 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시트를 각 부분별로 서로 다른 경도를 가진 고무재질로 구성하여 밸브 결속력을 강화시킴과 동시에 밸브 기밀성을 향상시킬 수 있으며, 또한 단위시트 연결방식을 사용하여 다양한 크기의 밸브에 대응토록할 수 있는 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법에 관한 것이다.
버터플라이 밸브는 산업용수, 해수, 폐수, 화학물질 등의 각종 유체를 이송시키는 관로상에 배치되며, 별도의 구동장치 또는 핸들의 작동에 의해 관로의 유체의 흐름을 개폐하도록 제공된다.
이러한 버터플라이 밸브(1)는 일반적으로 도 1a를 참고하면 별도의 구동장치 또는 핸들이 장착되는 연결브라켓(2)과, 상기 연결브라켓(2)의 하부에 배치되고 관로상에 볼트체결되며 연결되도록 원주방향으로 복수의 볼트체결홀(4)이 형성되고 중앙부에 중공부(5)가 형성된 밸브바디(3) 및 상기 중공부(5)에 샤프트에 의해 연결되는 밸브 디스크(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 샤프트(미도시)는 샤프트홀(6)에 삽입되고 별도의 구동장치 또는 핸들과 기어박스로 연결되며 상기 중공부(5) 내부에서 회전되도록 제공될 수 있다.
작업자가 별도의 구동장치를 구동하거나 또는 핸들을 작동하면 샤프트가 회전하면서 밸브 디스크를 개폐하게 되고, 이에 따라 유체의 흐름은 조절되게 된다.
이때 도 1b를 참고하면, 밸브바디(3)의 중공부(5) 내주면에는 밸브 디스크와의 접촉을 통해 밸브 기밀성을 향상시키기 위해 밸브시트(7)가 결속된다. 이러한 밸브시트(7)는 일반적으로 고무재질로 구성된 시트바디(8)와 밸브바디(3)에 결속되기 위한 돌출부(8a) 및 샤프트가 관통하기 위한 관통홀(9)로 구성된다.
그런데 종래의 밸브시트(7)는 일체로 만들어지므로, 다양한 크기의 밸브에 대응하기 위해서는 다양한 크기의 제작금형이 필요하였다. 제작금형을 다양하게 하는 경우에는 밸브시트(7) 제작비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 장기간 미사용시에는 보관장소 및 비용의 증가를 가져온다.
또한 오랜시간 사용하는 경우 밸브시트(7)가 유체의 흐름간 발생되는 각종 충격과 유체의 온도에 따른 열응력 발생으로 밸브의 내주면에서 유격되거나 벌어지는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 밸브시트의 결속력을 강화하면서 동시에 밸브 기밀성을 유지하여, 유격 현상이나 벌어짐이 발생되는 시기를 늦춰 사용기간을 연장하기 위한 기술개발이 당해 기술분야에서 요구되고 있는 실정이다.
관련 선행문헌으로는 국내특허 공개번호 : 제 2007-0109577 호가 있다.
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시트를 각 부분별로 서로 다른 경도를 가진 고무재질로 구성하여 밸브 결속력을 강화하고 밸브 기밀성을 향상시킬 수 있음과 동시에 단위시트 연결방식을 사용하여 다양한 크기의 밸브에 대응토록 할 수 있는 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 밸브용 시트 제조방법에 관한 것으로, 밸브용 시트의 제조방법에 있어서, 단위시트 금형에 서로 다른 경도를 가진 부분시트들을 넣고 프레스 성형하여 단위시트를 제조하는 단위시트 제조공정 및 상기 단위시트 제조공정에서 제조된 단위시트의 양측단부를 일정각도로 절단하는 단위시트 가공공정를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 단위시트 제조공정 전에, 단위시트를 이루는 시트의 각 부분을 제조하는 부분시트 제조공정을 더 포함하되, 상기 부분시트 제조공정은, 단위시트상 디스크 접촉부에 해당하는 고무재료를 제1 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제1 부분시트 제조단계 및 단위시트상 시트바디부에 해당하는 고무재료를 제2 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제2 부분시트 제조단계 및 단위시트상 돌기부에 해당하는 고무재료를 제3 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제3 부분시트 제조단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 접촉부에 해당하는 고무재료는 상기 시트바디부에 해당하는 고무재료보다 경도가 낮도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부에 해당하는 고무재료는 상기 시트바디부에 해당하는 고무재료보다 경도가 높도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 부분시트 제조공정 전에, 상기 부분시트 금형 또는 상기 단위시트 금형을 프레스에 배치하고 일정시간동안 일정온도로 예열하는 시트 금형 준비공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트 금형 준비공정은 150℃±10℃에서 3시간±15분간 금형을 예열하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 부분시트 제조공정 전에, 배합고무와 가류제를 혼합하여 부분시트 금형에 투입되는 고무재료를 생성하고 부분시트 금형의 치수에 대응하여 재단하는 재료 준비공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 단위시트 제조공정의 프레스 성형온도는 150℃±5℃이고 성형시간은 90분±5분일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 단위시트 가공공정은, 단위시트의 양측단부를 45°±5°로 절단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 단위시트 가공공정 이후에, 복수의 단위시트를 서로 연결하여 밸브에 장착되는 시트링을 제조하는 시트링 제조공정를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트링 제조공정에서, 복수의 단위시트를 단위시트 연결 금형에 넣고 고무접착제를 이용하여 연결하되, 상기 고무접착제는 단위시트와 동일재질일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트링 제조공정 이전에, 복수의 단위시트사이의 빈 공간을 채우기 위해 단위시트와 동일재질로 구현된 시트연결판을 제조하는 시트연결판 제조공정을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 밸브용 시트에 관한 것으로, 밸브에 결속되도록 양측단에 한 쌍의 신장부가 형성되고, 밸브의 내주면을 따라 배치되는 시트바디부와 디스크에 접촉되며 밸브를 밀폐토록, 상기 시트바디부의 일측면에 배치되는 디스크 접촉부 및 밸브의 내주면에 고정되도록 복수의 돌기가 형성되며, 상기 시트바디부의 타측면에 배치되는 돌기부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나는 다른 경도를 가지는 고무재질일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 접촉부는 상기 시트바디부보다 경도가 낮도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 돌기부는 상기 시트바디부보다 경도가 높도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 일정각도로 경사져 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트바디부, 디스크 접촉부 및 돌기부의 양측단부는 45°±5°각도로 절단될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 톱날 형상일 수 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 밸브용 시트의 결착방법에 관한 것으로, 밸브 표면에서 시트링 결착부상의 이물질 또는 돌출물을 제거하는 밸브 표면 전처리 공정와 상기 시트링 결착부상에 접착제를 도포하는 접착제 도포 공정 및 상기 시트링 결착부에 시트링을 결속하는 시트링 결착공정을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 밸브 표면 전처리 공정 이전에, 밸브 표면을 도장하되, 상기 시트링 결착부에 도장이 침투되지 않도록, 상기 시트링 결착부를 마스킹하는 마스킹 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 시트의 디스크 접촉부는 시트의 다른 부분과는 상대적으로 경도가 낮은 고무재질을 사용함으로써, 밸브 디스크와의 접촉시 밸브 기밀성을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 디스크 접촉부의 유연성에 의해 밸브 디스크는 시트에 잘 접촉되게 되므로 밸브를 통해 흐르는 유체의 흐름을 보다 원활히 제어할 수 있는 효과가 있다.
그리고 시트의 돌기부는 시트의 다른 부분과는 상대적으로 경도가 높은 고무재질을 사용함으로써, 밸브 내주면에 결합할 때 단단히 고정되므로 시트의 밸브 결합력을 한층 강화시킬 수 있게 된다. 이는 시트와 밸브 내주면과의 유격 발생이나 벌어짐 현상 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 시트의 시트바디부는 디스크 접촉부 및 돌기부의 중간 정도의 경도를 가진 고무재질을 사용함으로써, 단위시트를 연결하는 시트링 제작시 유연하게 휘어지도록 하여 제작 편의성을 도모할 수 있다. 이는 제작과정에서 작업자의 업무부하 및 제작시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
더하여 복수의 단위시트를 연결하여 시트링을 제조함으로써, 별도의 설비 추가없이도 각각의 밸브들마다 요구되는 다양한 크기를 가진 시트링들을 제작할 수 있다. 이는 설비투자비용을 절감시켜 제품생산성 향상 및 제품단가를 낮출 수 있는 부가적인 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 밸브용 시트의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 밸브용 시트의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명인 밸브용 단위시트의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 밸브용 단위시트를 연결하여 시트링을 제조하는 과정을 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 도시된 밸브용 단위시트를 연결한 시트링을 나타낸 도면.
도 6는 본 발명인 밸브용 시트를 밸브에 장착한 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명인 밸브용 시트의 결착방법를 나타낸 순서도.
도 8a 내지 도 8d는 도 7에 도시된 발명에 대한 공정상태도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명인 밸브용 시트의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 또한 도 3은 본 발명인 밸브용 단위시트의 일 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 밸브용 단위시트를 연결하여 시트링을 제조하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3에 도시된 밸브용 단위시트를 연결한 시트링을 나타낸 도면이고, 도 6는 본 발명인 밸브용 시트를 밸브에 장착한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명인 밸브용 시트의 제조방법은 시트 금형 준비공정, 재료 준비공정, 부분시트 제조공정, 단위시트 제조공정, 단위시트 가공공정, 시트연결판 제조공정, 시트링 제조공정을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 시트 금형 준비공정은 부분시트를 제조하는 부분시트 금형과 단위시트(10)를 제조하는 단위시트 금형을 프레스에 배치하고 일정시간동안 일정온도하에서 예열하는 단계일 수 있다.
즉 상기 시트 금형 준비공정은 시트 제작에 앞서 시트 제작에 필요한 금형을 사전에 준비해 놓는 단계일 수 있다. 여기서 상기 부분시트 금형 및 상기 단위시트 금형을 예열하는 온도는 150℃±10℃ 정도일 수 있으며, 예열시간은 3시간±15분 정도일 수 있다. 시트 금형을 미리 예열해 놓음에 따라 고무재료는 보다 빠르게 시트 금형의 형상에 맞게 변형될 수 있다.
다음으로 상기 재료 준비공정은 배합고무와 가류제를 혼합하여 부분시트 금형에 투입되는 고무재료를 생성하는 단계일 수 있다. 여기서 가류제란 배합고무에 화학반응를 일으켜 탄성을 갖는 고무로 변화시키는 화학물질을 말한다. 배합고무에 가류제를 혼합하고 일정온도·압력하에서 일정시간동안 가열하면 밸브용 시트로 사용될 수 있는 고무재료가 완성된다. 고무재료 생성을 위한 가열 온도·압력, 가열시간은 배합고무 및 가류제의 성분에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
상기 재료 준비공정에서는 서로 다른 경도를 가진 3가지 고무재료를 만들게 된다. 그 중 경도가 상대적으로 가장 낮게 제작된 고무재료는 상기 부분시트 제조공정의 제1 부분시트 금형에 투입되고, 경도가 중간정도로 제작된 고무재료는 상기 부분시트 제조공정의 제2 부분시트 금형에 투입되며, 경도가 상대적으로 가장 높게 제작된 고무재료는 상기 부분시트 제조공정의 제3 부분시트 금형에 투입된다. 이때 상기 각각의 부분시트 금형의 치수에 맞게 고무재료를 미리 재단해 놓을 수 있다.
다음으로 상기 부분시트 제조공정은 상기 단위시트 제조공정 전에 단위시트(10)를 이루는 시트의 각 부분을 제조하는 단계일 수 있다. 이러한 상기 부분시트 제조공정은 제1 부분시트 제조단계, 제2 부분시트 제조단계 및 제3 부분시트 제조단계를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 제1 부분시트 제조단계는 단위시트(10)상 디스크 접촉부(30)에 해당하는 고무재료를 제1 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 단위시트(10)의 디스크 접촉부(30)를 생성하는 단계일 수 있다. 상기 제1 부분시트 금형은 도 3에 도시된 디스크 접촉부(30)와 동일한 형상으로 제공되며, 본 단계를 마치면 단위시트(10)의 디스크 접촉부(30) 형상이 제작되게 된다.
그리고 상기 제2 부분시트 제조단계는 단위시트(10)상 시트바디부(20)에 해당하는 고무재료를 제2 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 단위시트(10)의 시트바디부(20)를 생성하는 단계일 수 있다. 상기 제2 부분시트 금형은 도 3에 도시된 시트바디부(20)와 동일한 형상으로 제공되며, 본 단계를 마치면 단위시트(10)의 시트바디부(20) 형상이 제작되게 된다.
또한 상기 제3 부분시트 제조단계는 단위시트(10)상 돌기부(40)에 해당하는 고무재료를 제3 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 단위시트(10)의 돌기부(40)를 생성하는 단계일 수 있다. 상기 제3 부분시트 금형은 도 3에 도시된 돌기부(40)와 동일한 형상으로 제공되며, 본 단계를 마치면 단위시트(10)의 돌기부(40) 형상이 제작되게 된다.
여기서 상기 제3 부분시트 제조단계에서는 상기 돌기부(40)와 상기 밸브바디(60)간의 결착력 향상을 위해 상기 돌기부(40)로 성형되는 고무재료의 표면에 코디지(80)를 함께 배치한 후 프레스 성형하여 단위시트(10)의 상기 돌기부(40)를 생성할 수 있다. 이때 상기 돌기부(40)에서 수평면 부분에만 코디지(80)가 배치될 수 있다.
이는 상기 돌기부(40)는 고무 재질이고 상기 밸브바디(60)는 금속 재질로 구성되고, 고무와 금속간의 재질적인 차이로 인하여, 단순히 상기 돌기부(40)를 상기 밸브바디(10)에 끼워서는 높은 결착력을 기대하기는 어렵기 때문이다. 따라서 상기 돌기부(40)를 형성하는 고무재료를 금형에 넣고 프레스 성형할 때, 면, 한천, 삼베 등의 섬유재질로 된 코디지(80)를 삽입하여 함께 성형하여, 차후 상기 밸브바디(60)에 결착할 때 접착제를 이용하여 단단히 고정되도록 하는 것이다.
상기 각각의 부분시트 금형은 상기된 바와 같이 예열온도 150℃±10℃ 정도로 예열시간 3시간±15분 정도로 사전에 준비되어 있어 고무재료는 보다 빠르게 각각의 부분시트 금형의 형상에 맞게 변형될 수 있다.
상기 부분시트 제조공정에서 제조된 상기 디스크 접촉부(30)는 상대적으로 가장 낮은 경도로 생성될 수 있으며, 상기 돌기부(40)는 상대적으로 가장 높은 경도로 생성될 수 있고, 상기 시트바디부(20)는 중간 정도의 경도로 생성될 수 있다. 이는 각각 투입된 고무재료의 경도에 따라 결정되게 된다.
다음으로 상기 단위시트 제조공정은 단위시트 금형에 서로 다른 경도를 가진 부분시트들을 넣고 프레스 성형하여 단위시트(10)를 제조하는 단계일 수 있다.
상기 단위시트 금형은 도 3에 도시된 단위시트(10)와 동일한 형상으로 제공될 수 있으며, 상기 부분시트 제조공정에서 제작된 상기 디스크 접촉부(30), 시트바디부(20) 및 돌기부(40)를 상기 단위시트 금형상에 각각의 위치에 맞게 배치시키고 프레스 압착성형하여 상기 단위시트(10)를 제조하게 된다.
여기서 단위시트(10)를 제작할 때, 각 부분시트의 버(burr) 등을 사상공정을 통해 사전에 제거할 수 있으며, 다른 실시예에서는 부분시트간의 접합력 강화를 위해 부분시트의 각 접촉면에는 접착제와 면, 한천, 삼베 등의 재질로 구성된 코디지가 도포될 수 있다. 코디지는 접착제를 흡수하여 각 부분시트간의 접합력을 향상시키게 된다.
이러한 상기 단위시트 금형의 치수는 본 발명의 일 실시예에서는 길이 1300mm, 폭 280mm 또는 400mm일 수 있다. 따라서 상기 단위시트 금형에 의해 생성되는 단위시트(10) 또한 상기 치수를 가질 수 있다. 물론 상기 단위시트 금형의 치수는 사용자가 원하는 제품크기에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
이때 상기 단위시트 금형은 상기된 바와 같이 예열온도 150℃±10℃ 정도로 예열시간 3시간±15분 정도로 사전에 준비되어 있어 상기 디스크 접촉부(30), 시트바디부(20) 및 돌기부(40)는 상기 단위시트 금형의 형상에 맞게 잘 안착되고, 프레스 성형이 보다 신속히 이뤄질 수 있게 된다.
이후 상기 단위시크 금형에 상기 디스크 접촉부(30), 시트바디부(20) 및 돌기부(40)를 배치한 후에는 성형온도 150℃±5℃ 정도로 성형시간 90분±5분 정도하에서 프레스 성형과정을 진행하게 된다.
다음으로 상기 단위시트 가공공정은 상기 단위시트 제조공정에서 제조된 단위시트(10)의 양측단부를 각도조절이 가능한 고무절단기로 일정각도로 절단하는 단계일 수 있다.
상기 단위시트(10)의 양측단부를 일정각도를 두고 절단하는 이유는, 복수의 단위시트(10)를 연결하여 환형의 시트링(11)을 제작할 때, 휘어지는 부분의 부피에 의한 간섭으로 인하여 연결된 복수의 단위시트(10)가 원활히 접히지 않게 되는 문제를 방지하기 위함이다.
이때 본 발명의 일 실시예에서는 상기 단위시트(10)의 양측단부가 절단되는 각도는 45°±5°일 수 있다. 물론 사용자가 제작하고자 하는 시트링(11)의 크기 및 형상에 따라 다른 각도로도 변경될 수 있다.
다음으로 상기 시트연결판 제조공정은 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 시트링(11)을 제작할 때, 상기 복수의 단위시트(10)사이의 빈 공간을 채우기 위해 단위시트(10)와 동일재질로 구현된 시트연결판(13)을 제조하는 단계일 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서는 상기 시트연결판(13)의 치수는 길이 300mm, 폭 280mm 또는 400mm 및 두께는 0.5t(mm 단위) 일 수 있다. 물론 사용자가 제작하고자 하는 단위시트(10) 및 시트링(11)의 치수에 따라 상기 시트연결판(13)의 치수도 다르게 결정될 수 있다.
상기 시트연결판(13)의 양측단부로 일정각도로 절단하게 된다. 다만 여기서 절단되는 각도는 시트링(11)의 크기에 따라 다르게 결정될 수 있다.
예를 들어 직경이 큰 시트링(11)을 제작하는 경우에는 상대적으로 많은 단위시트(10)가 사용되고, 환형의 시트링(11)을 제작하기 위해 각각의 단위시트(10)가 휘어지는 정도는 적을 것이다. 따라서 각각의 단위시트(10)의 양측단부(45°로 절단된 상태)에 접촉되며 연결되는 상기 시트연결판(13)의 양측단부에 대한 절단각도는 상대적으로 크게 된다.
반대로 직경이 작은 시트링(11)을 제작하는 경우에는 상대적으로 적은 단위시크가 사용되고, 환형의 시트링(11)을 제작하기 위해 각각의 단위시트(10)가 휘어지는 정도는 클 것이다. 따라서 상기 시트연결판(13)의 양측단부에 대한 절단각도는 상대적으로 작아지게 된다.
이처럼 상기 시트연결판(13)의 양측단부에 대한 절단각도는 시트링(11)을 제작할 때마다, 그 크기 및 형상에 따라 다르게 결정될 수 있다.
다음으로 상기 시트링 제조공정은 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 복수의 상기 단위시트(10)를 서로 연결하여 밸브에 장착되는 시트링(11)을 제조하는 단계일 수 있다.
본 공정에서 사용자는 제작하고자 하는 시트링(11)의 크기 및 형상에 맞게 요구되는 개수의 단위시트(10)를 단위시트 연결금형에 넣고, 각각의 단위시트(10) 사이에 상기 시트연결판(13)을 배치한다.
이후 단위시트(10)와 시트연결판(13)을 고무접착제(15)를 이용하여 접착시킨다. 여기서 사용되는 고무접착제(15)는 단위시트(10)와 동일재질일 수 있으며, 또는 상기 단위시트 가공공정에서 절단된 단위시트(10)의 양측단부가 원재료일 수 있다.
여기서 연결금형의 가열온도 및 시간은 사용되는 고무재료에 따라 다르게 선택될 수 있다. 예를 들어 고무재료가 EPDM, NBR인 경우에는 연결금형의 가열온도는 150℃±5℃이며, 가열시간은 60분±5분일 수 있으며, 고무재료가 HYPALON인 경우에는 연결금형의 가열온도는 135℃±5℃이며, 가열시간은 80분±5분일 수 있다.
또한 시트링 제조공정에서는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 추가적으로 샤프트홀(67)을 가공하게 된다. 상기 샤프트홀(50)은 밸브 디스크(64)를 개폐하기 위한 샤프트(67)가 삽입되는 부분이다.
본 발명인 밸브용 시트의 제조방법은 상기와 같은 단계를 거치고, 이후 완성된 시트링(11)은 상온에서 90분정도 자연건조시키고 밸브에 결속시키게 된다.
이하에서는 상기 공정을 통해 제조된 밸브용 시트에 대해 살펴보도록 한다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명인 밸브용 단위시트(10)의 일 실시예는 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30) 및 돌기부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 시트바디부(20)는 밸브에 결속되도록 한 쌍의 신장부(21)가 양측단에 형성될 수 있다. 도 3를 참고하면, 상기 시트바디부(20)는 일단면이 ㄷ 형태로 제공되고, 양측단에는 내측으로 돌출된 상기 신장부(21)가 형성되어 있다.
환형의 밸브 내주면에 결속될 때 상기 신장부(21)가 도 5에 도시된 밸브바디(60)의 결속홈(62)에 끼워지면서 상기 시트바디부(20)가 밸브의 내주면과 밸브 디스크(64) 사이에 배치되게 된다. 물론 밸브에는 상기된 제조과정을 통해 시트링(11) 형태로 제작된 후 결속되게 된다.
그리고 상기 시트바디부(20)는 상기 디스크 접촉부(30)와 상기 돌기부(40)의 중간 정도의 경도를 가진 고무재질로 구성될 수 있다. 이는 시트링(11) 형태로 제작할 때 원활히 휘어지도록 하여 작업 편의성 및 밸브 장착성 향상을 위한 것이다.
다음 상기 디스크 접촉부(30)는 밸브 디스크(64)에 접촉되며 밸브를 밀폐토록, 상기 시트바디부(20)의 일측면에 배치될 수 있다. 도 3를 참고하면, 상기 디스크 접촉부(30)는 일단면이 직사각형 형태로 제공되고, 상기 시트바디부(20)상에서 밸브 디스크(64)를 마주하는 방향측에 배치된다.
이때 상기 디스크 접촉부(30)는 상기 시트바디부(20)보다 경도가 낮은 고무재질로 구성될 수 있으며, 이는 밸브 디스크(64)와의 접촉시 유연성을 보장하여 밸브의 기밀성을 한층 향상시키기 위한 것이다.
다음 상기 돌기부(40)는 밸브의 내주면에 고정되도록 복수의 돌기가 형성되고, 상기 시트바디부(20)의 타측면에 배치될 수 있다. 도 3를 참고하면, 상기 돌기부(40)는 일단면이 요철 형태로 제공되고, 상기 시트바디부(20)상에서 밸브 내주면을 마주하는 방향측에 배치된다.
이때 상기 돌기부(40)는 상기 시트바디부(20)보다 경도가 높은 고무재질로 구성될 수 있으며, 이는 밸브의 내주면에 끼워질 때, 밸브와의 결속력 강화를 위한 것이다. 이러한 구성으로 작동간에 밸브의 내주면과 본 발명인 밸브용 시트와의 유격현상이나 벌어짐 발생은 보다 억제할 수 있게 된다.
한편, 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30), 돌기부(40) 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 일정각도로 경사져 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30), 돌기부(40)의 양측단부는 고무절단기에 의해 동일각도로 절단될 수 있다. 이때 그 각도는 45°±5°각도일 수 있다.
다만 이는 복수의 단위시트(10)가 연결되어 제작되는 시트링(11)의 크기 및 형상에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어 직경이 큰 시트링(11)을 제작하는 경우에는 상대적으로 많은 단위시트(10)가 사용되고, 환형의 시트링(11)을 제작하기 위해 각각의 단위시트(10)가 휘어지는 정도는 적을 것이다. 따라서 각각의 단위시트(10)의 양측단부의 절단각도는 상대적으로 적을 수 있다.
반대로 직경이 작은 시트링(11)을 제작하는 경우에는 상대적으로 적은 단위시크가 사용되고, 환형의 시트링(11)을 제작하기 위해 각각의 단위시트(10)가 휘어지는 정도는 클 것이다. 따라서 각각의 단위시트(10)의 양측단부의 절단각도는 상대적으로 클 수 있다.
이처럼 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30) 및 돌기부(40)로 구성되는 단위시트(10)의 양측단부에 대한 절단각도는 시트링(11)을 제작할 때마다, 그 크기 및 형상에 따라 다르게 결정될 수 있다.
또한 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30), 돌기부(40) 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 톱날 형상(14)으로 제공될 수 있다. 이는 상기 제조방법에서 언급했듯이 복수의 상기 단위시트(10)와 상기 시트연결판(13)을 접착하여 시트링(11)을 제작할 때, 접착이 잘 될 수 있도록 마찰계수가 높은 형상이 요구된다. 이때 만약 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30) 또는 돌기부(40)의 양측단부가 톱날 형상(14)인 경우, 상기 단위시트(10)와 상기 시트연결판(13)간의 마찰계수가 높아져, 상기 고무접착제(15)를 사용하는 경우 보다 잘 접착되게 된다.
본 발명인 밸브용 시트의 일 실시예는 상기 시트바디부(20), 디스크 접촉부(30) 및 돌기부(40)로 구성되는 상기 단위시트(10)뿐 아니라, 복수의 상기 단위시트(10)가 상기 시트연결판(13)에 의해 연결되어 제작된 시트링(11) 또한 포함하는 개념이다.
한편, 도 7은 본 발명인 밸브용 시트의 결착방법를 나타낸 순서도이고, 도 8a 내지 도 8d는 도 7에 도시된 발명에 대한 공정상태도이다.
도 7 및 도 8a 내지 도 8d를 참고하면, 본 발명인 밸브용 시트의 결착방법은 마스킹 공정, 밸브 표면 전처리 공정, 접착제 도포 공정, 시트링 결착 공정, 경화공정 및 검사공정으로 구성될 수 있다.
밸브 제작의 작업순서에 있어서 시트링(11)을 밸브 표면의 시트링 결착부(65)에 결속하기 전에 녹이 쓰는 것을 방지하기 위해 밸브 표면을 도장하게 된다. 그런데 도장 작업 중에 도장이 시트링 결착부(65)에 침투되는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우 시트링(11)이 시트링 결착부(65)에 결속되는데 방해가 될 수 있다. 즉 접착제나 코디지가 제대로 도포, 부착되지 않을 수 있으며, 이에 따라 시트링(11) 자체도 불완전하게 결속되는 문제를 초래할 수 있다.
따라서 우선 밸브 표면에서 시트링 결착부(65)에 대한 마스킹(masking) 공정을 수행하게 된다. 도 8a에서와 같이 마스킹제(71)가 부착된 시트링 결착부(65)에는 노즐(72)에서 분사되는 도장이 침투되지 않아, 표면이 보호되게 된다.
다음 밸브 표면에 대한 도장 작업이 끝나면, 작업자는 마스킹제(71)를 제거한다. 이후 다음 공정인 시트링(11) 부착에 앞서 밸브 표면 전처리 공정을 진행하게 된다.
밸브 표면 전처리 공정은 시트링 결착부(65)상의 이물질 또는 돌출물을 제거하는 단계일 수 있다. 즉 시트링(11)을 온전히 시트링 결착부(65)에 부착시키기 위해서는 시트링 결착부(65) 표면이 비교적 매끄러워야 한다. 만약 이물질이 잔존하거나 또는 돌출물이 남아 있는 경우에는 시트링(11)이 제대로 결속되지 않게 된다.
따라서 본 공정을 통해 시트링(11)이 보다 안정적으로 결속될 수 있는 밸브 표면 상태를 조성하는 것이다. 이는 도 8b에서와 같이 샷볼(shot ball;73) 작업을 통해 달성하게 된다. 즉 샷볼(73)을 밸브 표면에 충격하여 돌출물이나 예리한 모서리를 가공하고 이물질을 털어 내게 된다. 이때 본 발명의 실시예에서는 샷볼(73)의 크기는 1.2mm 직경일 수 있으며, 샷볼(73) 분사시간은 대략 20~25분 사이일 수 있다. 다만 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
그리고 이때 표면처리 규격은 SSPC-SP10 또는 SIS SA2 1/2 정도 일 수 있다. SSPC-SP10 표면처리 규격의 경우에는 밸브 표면에서 95% 이상 눈에 띄는 모든 잔유물을 제거하는 준나금속 블라스트 세정의 등급일 수 있으며, SIS SA2 1/2 표면처리 규격의 경우에는 밸브 표면에서 스케일, 녹, 이물질 등을 블라스팅으로 제거한 사태에서 그 흔적이 점 또는 줄무늬 상태로 남아있는 정도의 등급일 수 있다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 작업환경 또는 제품사양에 따라 변경될 수 있다.
또한 작업온도는 5℃ 이상, 상대습도는 60% 이하를 유지할 수 있다.
상술한 표면처리 규격에 따라 밸브 표면 전처리 공정은 시트링 결착부(65)상의 돌출물, 예리한 모서리 등을 반경 3mm 이내로 둥글게 가공할 수 있다. 그리고 시트링 결착부(65)상에 잔존하는 이물질을 제거할 수 있다.
이제 밸브 표면 전처리 공정이 마무리되면, 다음 작업자는 도 8c에서와 같이 시트링 결착부(65)에 접착제(74) 도포를 진행하게 된다.
상기 접착제 도포 공정은 시트링 결착부(65)에 접착제를 브러시 등으로 도포하는 단계일 수 있다. 상기와 같이 상기 돌기부(40)를 금형에 넣고 성형할 때, 코디지(80; 도 3 참조)를 삽입한 후 함께 프레스 성형을 한 것이므로, 상기 시트링(11)에서 상기 밸브바디(60)를 바라보는 면에 배치된 상기 돌기부(40)의 표면은 고무재질에 코디지가 일체로 배치된 형상을 가진다.
상기 돌기부(40)를 포함하는 상기 시트링(11)은 고무재질로 되어 있고, 상기 밸브바디(60)는 금속재질로 되어 있어서, 서로 재질적인 차이로 인해 결착력이 떨어지나, 본 발명의 실시예에서는 상기 시트링(11)과 상기 밸브바디(60)간의 결착부위에 코디지가 배치된 것과 같이 되어, 접착제를 사용하는 경우 코디지의 부착력에 의해 상기 시트링(11)과 상기 밸브바디(11)의 결착력은 휠씬 향상되게 된다.
여기서 코디지(80)는 면, 한천, 삼베 등의 섬유재질로 구현될 수 있으며, 접착제 물질을 흡수하여 밸브바디(60)의 시트링 결착부(65)와 시트링(11)간의 결속력 강화에 도움을 주게 된다.
시트링 결착부(65)에 접착제(74)를 도포한 이후에는, 도 8d에서와 같이 시트링(11)을 결착하게 된다. 시트링 결착부(65)와 시트링(11) 내측 표면은 접착제를 흡수한 코디지에 의해 결속력은 보다 향상되게 된다.
이후 경화공정에서는 접착제가 경화되며 시트링(11)이 밸브 표면의 시트링 결착부(65)에 완전히 결합되도록 상온에서 24시간 정도 방치하게 된다. 경화 공정이 완료된 이후에는 밸브 표면의 시트링 결착부(65)와 시트링(11)간의 접착 및 결속상태를 확인하기 위해서 마지막으로 검사공정을 진행한다. 검사공정은 육안검사를 통해 시트링(11) 표면에 공기주머니(air pocket), 물집, 찢어짐, 떨어짐, 주름 등이 있는지 여부를 확인하게 되고, 접착시험을 통해 시트링(11)과 밸브 사이의 결합력을 시편으로 검사하게 된다. 검사 후 이상이 없으면, 밸브디스크(64)를 연결하여 밸브를 완성하게 된다.
본 발명인 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법은 상기된 바와 같이 종래기술에 비하여 밸브 결속력을 강화시키고 밸브 기밀성을 향상시킬 수 있으며, 또한 다양한 크기의 밸브에 대응할 수 있다. 이상의 사항은 밸브용 시트와 그 제조 및 결착방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
10:단위시트 11:시트링
13:시트연결판 15:고무접착제
20:시트바디부 21:신장부
30:디스크 접촉부 40:돌기부
50:샤프트홀 60:밸브바디
62:밸브의 결속홈 64:밸브 디스크
65:시트링 결착부 67:샤프트
71:마스킹제 73:샷볼
74:접착제 80:코디지

Claims (23)

  1. 밸브용 시트의 제조방법에 있어서,
    단위시트 금형에 서로 다른 경도를 가진 부분시트들을 넣고 프레스 성형하여 단위시트를 제조하는 단위시트 제조공정; 및
    상기 단위시트 제조공정에서 제조된 단위시트의 양측단부를 일정각도로 절단하는 단위시트 가공공정;
    를 포함하는 밸브용 시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위시트 제조공정 전에,
    단위시트를 이루는 시트의 각 부분을 제조하는 부분시트 제조공정을 더 포함하되, 상기 부분시트 제조공정은,
    단위시트상 디스크 접촉부에 해당하는 고무재료를 제1 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제1 부분시트 제조단계; 및
    단위시트상 시트바디부에 해당하는 고무재료를 제2 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제2 부분시트 제조단계; 및
    단위시트상 돌기부에 해당하는 고무재료를 제3 부분시트 금형에 넣고 프레스 성형하여 제조하는 제3 부분시트 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스크 접촉부에 해당하는 고무재료는 상기 시트바디부에 해당하는 고무재료보다 경도가 낮은 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 돌기부에 해당하는 고무재료는 상기 시트바디부에 해당하는 고무재료보다 경도가 높은 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 부분시트 제조공정 전에,
    상기 부분시트 금형 또는 상기 단위시트 금형을 프레스에 배치하고 일정시간동안 일정온도로 예열하는 시트 금형 준비공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시트 금형 준비공정은 150℃±10℃에서 3시간±15분간 금형을 예열하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 부분시트 제조공정 전에,
    배합고무와 가류제를 혼합하여 부분시트 금형에 투입되는 고무재료를 생성하고 부분시트 금형의 치수에 대응하여 재단하는 재료 준비공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제3 부분시트 제조단계는, 밸브표면과의 결속력을 강화하도록, 상기 돌기부에 해당하는 고무재료를 금형에 넣고 프레스 성형할 때, 코디지를 함께 삽입하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단위시트 제조공정의 프레스 성형온도는 150℃±5℃이고 성형시간은 90분±5분인 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단위시트 가공공정은, 단위시트의 양측단부를 45°±5°로 절단하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단위시트 가공공정 이후에,
    복수의 단위시트를 서로 연결하여 밸브에 장착되는 시트링을 제조하는 시트링 제조공정;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 시트링 제조공정에서, 복수의 단위시트를 단위시트 연결 금형에 넣고 고무접착제를 이용하여 연결하되, 상기 고무접착제는 단위시트와 동일재질인 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시트링 제조공정 이전에,
    복수의 단위시트사이의 빈 공간을 채우기 위해 단위시트와 동일재질로 구현된 시트연결판을 제조하는 시트연결판 제조공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 제조방법.
  14. 밸브에 결속되도록 양측단에 한 쌍의 신장부가 형성되고, 밸브의 내주면을 따라 배치되는 시트바디부;
    디스크에 접촉되며 밸브를 밀폐토록, 상기 시트바디부의 일측면에 배치되는 디스크 접촉부; 및
    밸브의 내주면에 고정되도록 복수의 돌기가 형성되며, 상기 시트바디부의 타측면에 배치되는 돌기부;
    를 포함하는 밸브용 시트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나는 다른 경도를 가지는 고무재질인 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디스크 접촉부는 상기 시트바디부보다 경도가 낮은 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 시트바디부보다 경도가 높은 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 일정각도로 경사져 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 시트바디부, 디스크 접촉부 및 돌기부의 양측단부는 45°±5°각도로 절단하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 시트바디부, 디스크 접촉부, 돌기부 중 적어도 어느 하나의 양측단부는 톱날 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 돌기부는, 밸브표면과의 결속력을 강화하도록, 상기 돌기부의 표면에는 코디지가 일체로 성형되어 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트.
  22. 밸브용 시트의 결착방법에 있어서,
    밸브 표면에서 시트링 결착부상의 이물질 또는 돌출물을 제거하는 밸브 표면 전처리 공정;
    상기 시트링 결착부상에 접착제를 도포하는 접착제 도포 공정; 및
    상기 시트링 결착부에 시트링을 결속하는 시트링 결착공정;
    을 포함하는 밸브용 시트의 결착방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 밸브 표면 전처리 공정 이전에, 밸브 표면을 도장하되, 상기 시트링 결착부에 도장이 침투되지 않도록, 상기 시트링 결착부를 마스킹하는 마스킹 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 시트의 결착방법.


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