KR20190075527A - Valve trim device and valve trim device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밸브에 관한 것으로, 특히 밸브 트림 밀봉부의 수명을 연장하고 내 마모성을 부여할 수 있게 되는 밸브 트림 밀봉부 보강구조 및 보강방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve, and more particularly, to a valve trim seal reinforcement structure and a reinforcement method that can extend the service life of a valve trim seal and impart abrasion resistance.
일반적으로 유체를 제어하기 위해 밸브가 사용된다. 이러한 밸브는 다양한 형상 및 구조의 것이 있을 수 있는 바, 유체가 흐르는 통로와 상기 통로를 개방하거나 폐쇄함으로써 유체의 흐름을 제어하는 플러그를 포함한 구조가 있다. In general, valves are used to control the fluid. Such a valve may be of various shapes and configurations, including a passage through which the fluid flows and a plug that controls the flow of the fluid by opening or closing the passage.
상기 플러그는 폐쇄하고자 하는 통로의 입구에 설치되어 왕복운동을 하면서 상기 통로의 입구에 접함으로써 통로를 폐쇄하고 상기 입구에서 일정 간격 떨어짐으로써 통로를 개방시키게 된다. 통상적으로 상기 통로는 단면 원형을 이루게 형성되고 플러그 또한 단면 원형을 이루게 되는데, 이러한 구성에서는 플러그 단부 가장자리가 모따기 처리되어 밀봉면이 형성됨으로써 상기 밀봉면이 통로 입구에 접할 수 있게 형성되는 구조를 이룬다. 물론 통로의 입구도 모따기 처리되어 밀봉면이 형성됨으로써 플러그에 형성되는 밀봉면과 대응될 수 있다. 여기서, 상기 통로에 시트링(seatring)이 형성되는 경우 플러그에 형성된 밀봉면은 시트링에 형성되는 밀봉면에 접하게 된다.The plug is installed at an inlet of a passage to be closed and contacts the inlet of the passage while reciprocating, thereby closing the passage and opening the passage by a certain distance from the inlet. Typically, the passageway is formed to have a circular section and the plug also has a circular cross-section. In this configuration, the plug end edge is chamfered to form a sealing surface so that the sealing surface is formed to be in contact with the passage entrance. Of course, the entrance of the passageway can also be chamfered to form a sealing surface so as to correspond to the sealing surface formed in the plug. Here, when the seat ring is formed in the passage, the sealing surface formed on the plug is brought into contact with the sealing surface formed on the seat ring.
한편, 상기와 같은 밀봉구조에서 밀봉면은 고온 고압의 유체에 의한 마모 침식 및 밸브의 개폐과정에서 발생하는 충격에 의한 손상이 발생하게 된다. 이와 같이 마모 침식 및 충격에 의한 손상이 발생하게 되면 소망하는 밀봉 성능을 달성할 수 없음은 자명한바, 상기 밀봉면의 강성과 내마모성을 향상시켜 소망하는 밀봉성능을 유지할 수 있도록 함과 아울러 수명을 연장하도록 하여야 할 필요가 있다.On the other hand, in the above-described sealing structure, the sealing surface is subject to abrasion erosion due to high-temperature and high-pressure fluid, and damage due to shocks generated during opening and closing of the valve. As described above, if the abrasion is caused by erosion and impact, a desired sealing performance can not be achieved. As a result, it is possible to improve the rigidity and abrasion resistance of the sealing surface to maintain desired sealing performance, It is necessary to do.
본 발명은 밀봉면의 강성과 내마모성을 향상시킴으로써 우수한 밀봉성능을 구현함과 아울러 수명을 연장시킬 수 있게 형성되는 밸브 트림 밀봉부 구조를 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a valve trim sealing structure which is formed to improve rigidity and abrasion resistance of a sealing surface, thereby realizing excellent sealing performance and prolonging the service life.
본 발명에서는 밀봉면에 각기 물성이 다르면서도 강성과 충격흡수성 및 내마모성을 부여할 수 있는 금속을 복수 층으로 용접한 다음 가공하여 상기 밀봉면에 강성과 충격흡수 성능 및 내마모성을 부여함으로써 상기의 목적을 달성한다.In the present invention, the sealing surface is formed by welding a plurality of layers of metals capable of imparting rigidity, impact absorbability, and abrasion resistance to each other with different physical properties, and then processing the sealing surface to impart rigidity, shock absorbing performance, and abrasion resistance to the sealing surface, .
본 발명에 따르면 밀봉면이 효과적으로 보강되는바, 충격흡수 성능 및 내마모성을 두루 갖춘 밸브 트림 밀봉부 구조를 달성할 수 있게 되고, 따라서 밀봉부의 내구성이 향상되는바, 결과적으로 밸브의 수명을 연장할 수 있게 된다.According to the present invention, since the sealing surface is effectively reinforced, it is possible to achieve the structure of the valve trim seal having the shock absorbing performance and the wear resistance, and as a result, the durability of the sealing portion is improved, .
도 1은 본 발명이 적용되는 밸브의 구조를 개략적으로 보여주는 예시도,
도 2는 본 발명이 적용되는 밸브의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 밀봉부를 발췌하여 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 밀봉부 형성단계를 보여주는 예시도.Fig. 1 is an exemplary view schematically showing the structure of a valve to which the present invention is applied,
2 is a sectional view schematically showing the structure of a valve to which the present invention is applied,
3 is an illustration showing an excerpt of a sealing portion according to the present invention,
4 is an exemplary view showing a step of forming a sealing portion according to the present invention;
본 발명은 밀봉면의 강성과 내마모성을 향상시킴으로써 우수한 밀봉성능을 구현함과 아울러 수명을 연장시킬 수 있게 형성되는 밸브 트림 밀봉부 구조를 얻기 위해, In order to obtain a valve trim sealing structure which is formed to improve the rigidity and wear resistance of a sealing surface to achieve excellent sealing performance and to prolong its service life,
유체가 흐르는 통로와 상기 통로를 개방하거나 폐쇄함으로써 유체의 흐름을 제어하는 플러그 또는 시트링에 형성되는 밀봉면에 용접층이 형성되되,A welding layer is formed on a sealing surface formed on a plug or a seat ring for controlling the flow of fluid by opening and closing the passage and a passage through which the fluid flows,
상기 용접층은 충격흡수 성능을 가진 금속으로 형성되는 충격흡수층과 상기 충격흡수층 위에 강성을 가진 금속으로 형성되는 강도보강층을 포함하여 밀봉부가 보강되는 밸브 트림 밀봉부 보강구조 및 그러한 보강구조를 형성하는 방법을 제안한다.Wherein the welding layer comprises a shock absorbing layer formed of a metal having impact absorbing capability and a strength reinforcing layer formed of a metal having rigidity on the impact absorbing layer to reinforce the sealing portion and a method of forming such reinforcing structure .
이하 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 밸브의 구조를 개략적으로 보여주는 예시도, 도 2는 본 발명이 적용되는 밸브의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 밀봉부를 발췌하여 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 의한 밀봉부 형성단계를 보여주는 예시도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a valve to which the present invention is applied. FIG. 3 is an excerpt of a seal according to the present invention. FIG. 4 is an exemplary view showing a step of forming a sealing portion according to the present invention.
밸브는 주지된 바와 같이 유체가 흐르는 통로와 상기 통로를 개방하거나 폐쇄함으로써 유체의 흐름을 제어하는 플러그(100)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 플러그(100)가 통로를 막아주거나 개방하여 주는 지점, 즉 상기 플러그(100)와 통로 입구가 맞닿는 지점에는 밀봉면이 형성되게 된다. 그 결과 밸브 트림은 상기 밀봉면에 형성되게 된다. 그리고 상기 통로 입구에는 시트링(200)이 형성되어 상기 밀봉면과 대응될 수 있는데, 시트링(200)에도 플러그(100)에 형성되는 밀봉면과 마찬가지로 밀봉면이 형성되어 대응될 수 있다. 이와 같이 플러그(100)에 형성되는 밀봉면과 시트링(200)에 형성되는 밀봉면에 의해 밸브 트림 밀봉부(A)가 구성되게 되는 것이다. The valve may include a passage through which the fluid flows and a
본 발명은 상기 밀봉면에 용접층이 형성됨으로써 밸브 트림 밀봉부(A)를 보강하게 된다. 상기 용접층은 플러그(100)에 형성된 밀봉면과 시트링(200)에 형성된 밀봉면에 모두 형성될 수 있고, 필요에 따라 어느 한쪽에만 형성되는 것도 가능하다. 시트링(200)이 구비되지 않은 경우 상기 통로 입구에 형성되는 밀봉면에 용접층이 형성되는 것도 가능함은 물론이다.In the present invention, a welding layer is formed on the sealing surface to reinforce the valve-trim sealing portion (A). The welding layer may be formed on both the sealing surface formed on the
상기 용접층은 충격흡수층(120)과 상기 충격흡수층(120) 위에 형성되는 강도보강층(140)을 포함한다. 그리고 상기 강도보강층(140) 위에 금속 물성이 증착되어 형성되는 층착코팅층(160)을 더 포함할 수 있다. The welding layer includes an
상기 충격흡수층(120)과 강도보강층(140)은 서로 다른 물성을 가진 금속으로 형성된다. 충격흡수층(120)은 일정한 정도 충격흡수 성능을 가진 금속으로 형성되고, 강도보강층(140)은 충격흡수층(120)에 비해 강성과 내마모성이 뛰어난 금속으로 형성되는 것이다. 예를 들면 상기 충격흡수층(120)은 니켈합금강(인코넬, inconel)으로 형성되고, 상기 강도보강층(140)은 코발트합금(스텔라이트, stellite)으로 형성되는 것이다. 그 결과 밀봉면의 강도가 보강됨과 아울러 일정한 정도의 충격을 흡수할 수 있고 밀봉면을 보강할 수 있게 된다.The
상기 충격흡수층(120)은 복수 층으로 형성될 수 있다. 바람직한 용접법으로는 버터링용접인바, 버터링용접으로 1개 층을 형성하고 그 위해 동일한 버터링용접을 필요한 횟수만큼 반복하여 복수 층으로 형성하게 된다. 바람직하게는 3개 층 이상으로 형성되는 것이다. 용접 후 표면가공을 통해 최종적으로 2mm 이상의 두께로 강도보강층이 형성되게 한다.. The
마찬가지로 상기 강도보강층(140)도 복수 층으로 형성될 수 있다. 바람직한 용접법으로는 표면경화용접인바, 표면경화용접으로 1개 층을 형성하고 그 위해 동일한 표면경화용접을 필요한 횟수만큼 반복하여 복수 층으로 형성하게 된다. 바람직하게는 3개 층 이상으로 형성되는 것이고, 용접 후 표면가공을 통해 최종적으로 2mm이상의 두께로 강도보강층이 형성되게 한다. Similarly, the
상기와 같이 충격흡수층(120)과 강도보강층(140)이 각각 복수 층으로 형성되는 구조에 따르면 소망하는 두께의 용접층을 얻는데 유리하다. 한 번에 소망하는 두께로 용접을 하게 되면 용접봉을 한 번에 많이 녹여서 형성하여야 함에 따른 어려움이 있는데, 그러한 문제를 해결할 수 있는 것이다. According to the structure in which the
증착코팅층(160)은 고 경도의 금속으로 형성하게 된다. 강도보강층(140)을 형성하는 금속보다 경도가 높은 금속을 선택하여 증착하게 되는데, 증착코팅층(160)의 두께는 대략 20㎛를 넘지 않게 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 증착코팅층(160)은 충격흡수층(120)과 강도보강층(140)이 박리되는 것을 방지하여 주는 기능을 함과 아울러 강도보강층(140)을 보호하고 더욱 높은 강도로 표면을 형성하여 강도를 극대화하는 역할을 하게 된다.The
이상이 구조에 따르면 밸브의 개폐과정에서 발생하는 충격을 충격흡수층(120)이 흡수하여 파손을 방지하게 되고, 강도보강층(140)과 증착코팅층(160)에 의해 밀봉부의 강도가 보강됨으로써 내마모성이 확보되어 유체의 흐름에 의한 마모 침식에 견디는 능력이 향상된다.According to the above structure, the
이하, 상기와 같이 밸브 트림 밀봉부(A)를 보강하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of reinforcing the valve trim seal A as described above will be described.
먼저, 플러그와 시트링을 준비한다. 고온용 마르텐사이트(martensite) 계열의 스테인레스강, 예를 들면 SUH616을 사용하여 플러그와 시트링을 제작한다. 이때 담금질 및 뜨임을 하여 소망하는 물성으로 형성하는 열처리단계를 거치게 되는데, 담금질은 1020~1060℃, 뜨임은 650~680℃의 온도 조건에서 2시간 이상 충분한 시간을 들여 수행한다.First, prepare the plug and seat ring. A plug and a seat ring are manufactured using stainless steel of martensite series for high temperature, for example, SUH616. At this time, quenching and tempering are performed to form a desired physical property. Quenching is performed at a temperature of 1020 to 1060 ° C and tempering is performed at a temperature of 650 to 680 ° C for 2 hours or more.
이후, 플러그와 시트링에 형성되는 밀봉면의 표면을 정리한다. 황삭단계를 통해 황삭가공을 하여 표면을 비교적 거칠게 형성하게 된다. 표면을 비교적 거칠게 형성함으로써 용접과정에서 용접되는 금속이 밀봉면에 견고하게 잘 달라붙을 수 있게 된다. Then, the surfaces of the sealing surfaces formed on the plug and the seat ring are arranged. Roughing is performed through the roughing step to form a relatively rough surface. By forming the surface relatively rough, the metal being welded in the welding process can be firmly attached to the sealing surface.
이후 밀봉면에 충격흡수층형성단계로 돌입하여 충격흡수층(120)을 형성한다. 충격흡수층(120)은 충격흡수성능을 가진 금속, 예를 들면 니켈합금강(인코넬, inconel)으로 형성된 용접봉을 이용해 밀봉면에 용접을 함으로서 형성하게 된다. 용접방법은 버터링용접이 바람직하고, 1개 층을 형성한 다음 동일한 과정을 반복하여 복수 층으로 용접층을 형성하게 된다. 바람직하게는 3개 층 이상으로 용접층을 형성하는 것이다. And then enters the shock absorbing layer forming step on the sealing surface to form the
상기 충격흡수층(120) 형성 과정에서 복수 층으로 형성되는 용접층의 전체 두께는 4mm이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 필요한 충격흡수층(120)의 두께보다 두껍게 형성하는 것인바, 용접이 완료되면 표면을 가공하여 소망하는 두께로 충격흡수층(120)을 형성하게 된다. 바람직한 두께는 2~3mm 정도이나, 그에 한정되지는 않고 필요에 따라 조절할 수 있다. In the process of forming the
충격흡수층(120)의 형성이 완료되면 강도보강층(140)을 충격흡수층(120) 위에 형성하게 된다. 강도보강층형성단계인바, 상기 강도보강층(140)은 충격흡수층(120)에 비해 높은 강성을 가진 금속, 예를 들면 코발트합금(스텔라이트, stellite)재질의 용접봉(ERCoCr-A STELLITE #6)을 이용해 용접을 하여서 형성하게 된다. 용접방법은 표면경화용접이 바람직하고, 1개 층을 형성한 다음 동일한 과정을 반복하여 복수 층으로 용접층을 형성하게 된다. 바람직하게는 3개 층 이상으로 용접층을 형성하는 것이다. When the formation of the
상기 강도보강층(140) 형성 과정에서 복수 층으로 형성되는 용접층의 두께는 4mm이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 필요한 강도보강층(140)의 두께보다 두껍게 형성하는 것인바, 용접이 완료되면 표면을 연마하여 소망하는 두께로 강도보강층(140)을 형성하게 된다. 이와 같이 형성되는 강도보강층(140)의 두께는 2~3mm 정도이나, 그에 한정되지는 않는다. The thickness of the welding layer formed in the plurality of layers in the process of forming the
이상에 따라 강도보강층(140) 까지 형성이 완료되면 증착코팅층형성단계로 돌입한다. 이 단계에서는 상기 강도보강층(140) 위에 금속을 증착하여 층착코팅층(160)을 형성하게 된다. 증착방법으로는 물리증착법(PVD:Physical Vapor Deposition Process)을 사용한다. 이때 증착에 사용되는 금속 물성은 _Al,Ti,Cr,Si,C,N 등 이다. 상기 금속을 사용하는 이유로는 충분한 강성을 유지할 수 있기 때문이다. 한편, 증착코팅층(160)의 두께는 20㎛를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. When the formation of the
한편, 상기 강도보강층형성단계 이후 상기 증착코팅층형성단계 이전에 열처리단계 및 정삭 및 연마단계를 거칠 수 있다. Meanwhile, after the strength reinforcing layer forming step, the heat treatment step, finishing and polishing step may be performed before the deposition coating layer forming step.
열처리단계에서는 700~800℃의 온도로 30분 내지 1시간 동안 가열한 후 로에서 서서히 냉각하게 된다. 이를 통해 용접을 하여 형성되는 상기 충격흡수층(120)과 강도보강층(140)에 쌓여있는 응력을 제거할 수 있게 된다. In the heat treatment step, the mixture is heated at a temperature of 700 to 800 ° C for 30 minutes to 1 hour, and gradually cooled in the furnace. The stress accumulated in the
정삭 및 연마단계에서는 밀봉면에 충격흡수층(120)과 강도보강층(140)에 의해 형성되는 용접층의 두께를 결정한다. 정삭하고 연마하는 과정을 통해 용접층을 소망하는 두께까지 깎아내고 소망하는 형상을 이루게 가공을 하게 된다. 플러그(100)와 시트링(200)에 형성된 밀봉면에 각각 형성된 용접층이 서로 딱 맞게 면접되도록 마무리 가공을 하는 것이다. In the finishing and polishing step, the thickness of the weld layer formed by the
이상의 과정을 거쳐 본 발명에 의한 밸브 트림 밀봉부(A)가 보강된다. 이와 같이 보강됨으로써 마모 침식에 견디는 능력 및 충격에 견디는 능력이 극대화되게 되고, 그 결과 밸브의 수명이 연장될 뿐만 아니라 고온 고압의 가혹한 유체 흐름 조건 하에서도 안정적인 성능을 구현하게 된다. Through the above-described process, the valve trim sealing portion A according to the present invention is reinforced. As a result, it is possible to maximize the ability to withstand abrasion erosion and to withstand impact, thereby extending the service life of the valve and achieving stable performance even under conditions of high temperature and high pressure and severe fluid flow.
A : 밀봉부,
100 : 플러그, 120 : 충격흡수층,
140 : 강도보강층, 160 : 증착코팅층,
200 : 시트링.A: seal,
100: plug, 120: shock absorbing layer,
140: strength reinforcing layer, 160: vapor deposition coating layer,
200: Seat ring.
Claims (9)
상기 용접층은 충격흡수 성능을 가진 금속으로 형성되는 충격흡수층(120)과 상기 충격흡수층(120)위에 충격흡수층(120)을 형성하는 금속보다 강성이 큰 금속으로 형성되는 강도보강층(140)을 포함하여 밀봉부가 보강되는 밸브 트림 밀봉부 보강구조.A welding layer is formed on a sealing surface formed on a plug or a seat ring for controlling the flow of fluid by opening and closing the passage and a passage through which the fluid flows,
The welding layer includes an impact absorbing layer 120 formed of a metal having shock absorbing capability and an intensity reinforcing layer 140 formed of a metal having a higher rigidity than the metal forming the impact absorbing layer 120 on the impact absorbing layer 120 Thereby reinforcing the seal portion.
상기 강도보강층(140) 위에 금속이 증착되어 형성되는 층착코팅층(160)이 더 포함되는 밸브 트림 밀봉부 보강구조.The method according to claim 1,
Wherein the strength-enhancing layer (140) further comprises a layer of coating (160) formed by depositing metal on the strength-enhancing layer (140).
상기 충격흡수층(120)은 버터링용접으로 형성되는 복수의 니켈합금강 용접층인 밸브 트림 밀봉부 보강구조.The method according to claim 1,
The impact absorbing layer (120) is a plurality of nickel alloy steel weld layers formed by buttering welding.
상기 강도보강층(140)은 표면경화용접으로 형성되는 복수의 코발트합금 용접층인 밸브 트림 밀봉부 보강구조.
The method according to claim 1,
The strength-enhancing layer (140) is a plurality of cobalt alloy weld layers formed by surface hardening welding.
상기 밀봉면을 황삭하여 표면을 정리하는 황삭단계,
상기 황삭단계에서 표면이 정리된 밀봉면에 충격흡수성능을 가진 금속을 용접하여 충격흡수층(120)을 형성하는 충격흡수층형성단계,
상기 충격흡수층(120) 위에 강성을 가진 금속을 용접하여 강도보강층(140)을 형성하는 강도보강층형성단계,를 포함하여 밸브 트림 밀봉부를 보강하는 밸브 트림 밀봉부 보강방법.A heat treatment step of heat-treating a sealing surface formed on a plug or a seat ring for controlling the flow of fluid by opening and closing the passage,
A roughing step of roughing the sealing surface and arranging the surface,
An impact-absorbing layer forming step of forming an impact-absorbing layer 120 by welding a metal having an impact-absorbing performance to a sealing surface whose surfaces are arranged in the roughing step,
And forming a strength reinforcing layer (140) by welding a metal having a rigidity on the impact absorbing layer (120) to reinforce the valve trim sealing portion.
상기 강도보강층(140) 위에 금속을 증착하여 층착코팅층(160)을 형성하는 증착코팅층형성단계,를 더 포함하는 밸브 트림 밀봉부 보강방법.6. The method of claim 5,
And forming a deposition coating layer (160) by depositing a metal on the strength reinforcing layer (140).
상기 충격흡수층(120)은 버터링용접으로 니켈합금강을 용접하여 용접층을 형성한 것이되, 상기 용접층은 버터링용접을 복수회 반복하여 복수의 층을 이루게 형성되는 밸브 트림 밀봉부 보강방법.6. The method of claim 5,
Wherein the impact absorbing layer (120) is formed by welding nickel alloy steel by buttering welding to form a weld layer, wherein the weld layer is formed by a plurality of times of buttering welding to form a plurality of layers.
상기 강도보강층(140)은 표면경화용접으로 코발트합금을 용접하여 용접층을 형성한 것이되, 상기 용접층은 표면경화용접을 복수회 반복하여 복수 층으로 형성되는 밸브 트림 밀봉부 보강구조.6. The method of claim 5,
Wherein the strength reinforcing layer (140) is formed by welding a cobalt alloy by surface hardening welding to form a weld layer, wherein the weld layer is formed of a plurality of layers by repeating surface hardening welding a plurality of times.
상기 강도보강층형성단계 이후 응력제거를 위한 열처리단계 및 소망하는 치수와 형상으로의 형성을 위한 정삭 및 연마단계,를 더 포함하는 밸브 트림 밀봉부 보강구조.
6. The method of claim 5,
A heat treatment step for removing stress after the strength reinforcing layer forming step, and a finishing and polishing step for forming a desired dimension and shape.
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| KR102100280B1 (en) | 2019-12-10 | 2020-04-13 | 김충호 | A method for manufacturing of valve trim for improving performance Using harsh conditions of Electric Power Plant and valve trim thereof |
| CN115092528A (en) * | 2022-07-07 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | High-overload-resistant valve through-wall sealing connection structure |
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