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KR100490264B1 - 웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법 - Google Patents

웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100490264B1
KR100490264B1 KR10-2003-0032584A KR20030032584A KR100490264B1 KR 100490264 B1 KR100490264 B1 KR 100490264B1 KR 20030032584 A KR20030032584 A KR 20030032584A KR 100490264 B1 KR100490264 B1 KR 100490264B1
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Abstract

본 발명은 웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 밸브케이스와, 이 밸브케이스의 일측에서 밸브스프링을 원통방향으로 지지해주는 밸브리테이너와, 상기 밸브케이스 내에서 상기 밸브스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 일방향 기밀성을 유지시켜주는 밸브헤드의 페이스 패킹링이 그 밸브헤드로부터 이탈되지 않도록 상기 페이스 패킹링의 외주면과 일측면을 각각 지지해주기 위한 이탈방지턱 및 링캡이 형성된 밸브체로 이루어진 것이며, 그 제조방법으로는, 통상의 주조방식에 의해 밸브케이스 및 밸브리테이너를 제조하는 공정과 아울러, 금속판을 소재로 한 다단계 프레스 작업에 의해 각각 가공된 밸브헤드 및 링캡과, 축봉을 소재로 하여 절삭 가공된 밸브스템을 소정의 결합공정을 통해 상호 일체화하여서 된 밸브체 제조공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명의 첵밸브 및 그 제조방법에 의하면, 경량화 및 고정도(高精度)의 표면상태를 유지하는 밸브체 구조를 이룸으로써 설치조건에 관계없이 개폐행정 및 유체 흐름을 원활히 할 수 있고, 안정적 밸브헤드 구조를 이룸으로써 밸브의 기밀성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 대량생산이 가능하고 제품 원가를 현저히 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Description

웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법 {Wafer-shaped check valve and manufacturing method thereof}
본 발명은 웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 경량화 및 고정도(高精度)의 표면상태를 유지하는 밸브체 구조를 이룸으로써 설치조건에 관계없이 개폐행정 및 유체 흐름을 원활히 할 수 있고, 페이스 패킹링을 안착시켜 보호할 수 있는 밸브헤드 구조를 이룸으로써 밸브의 기밀성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 프레스 가공방식을 적용함으로써 대량생산이 가능하고 제품 원가를 현저히 절감할 수 있게 한 웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 압축공기나 액체 또는 증기 등과 같은 유체를 수용한 관체에 있어서 그 관체를 따라 유동하는 상기 유체의 흐름을 원하는 상태로 제어하기 위한 장치로서, 첵밸브 기구가 가장 흔히 사용되고 있다.
상기 첵밸브는 유체 흐름의 제어가 필요한 부분의 두 관체의 플랜지 사이에 설치되어 유체가 원하지 않는 방향으로 역류하는 것을 방지해주며, 그 형태는 매우 다양하다. 상기한 웨이퍼형 첵밸브(Wafer-shaped Check Valve)는 그 중의 한 형태로서, 전체적으로 박형을 이루고 있어 밸브체의 개폐행정이 짧은 소형밸브를 주로 일컫는다.
이러한 첵밸브의 일반적 구조는 통공이 형성된 밸브케이스와 그 일측에 조립되는 밸브리테이너 사이에서 소정형상의 밸브체가 스프링 등의 압축탄성체에 의해 일방향으로 지지되어 그 밸브체의 페이스가 상기 밸브케이스의 통공 둘레 내측의 밸브시트에 소정압력으로 맞닿으며 기밀을 유지할 수 있도록 되어 있으며, 상기 밸브체의 탄성지지방향에 대향되는 쪽으로는 관체 내 유체의 압력에 의해 상기 밸브체가 가압됨으로써 개방되어 일방향 유체 흐름이 가능하도록 되어 있다.
이때, 상기 밸브시트와 맞닿는 밸브헤드 둘레의 밸브페이스에는 긴밀한 밀폐성을 유지할 수 있도록 페이스 패킹링이 설치되어 있다.
그러나, 종래의 밸브헤드 구조에서는 그 가장자리 원주를 따라, 상기 페이스 패킹링의 외주를 감쌀 수 있는 환턱이 구비되어 있지 아니하므로, 밸브의 장기간 사용시 페이스 패킹링의 탄성저하 및 변형 등으로 인하여 이 페이스 패킹링이 밸브헤드로부터 이탈되거나 또는 그 피로부(疲勞部)가 부분적으로 탈락하여 기밀성 저하를 초래하게 되는 심각한 문제점이 있었다.
또한, 현재까지는 상기 첵밸브가 주조방식에 의해 제조된 주물로 이루어져 있으므로 밸브헤드에 페이스 패킹링을 안착시키기 위해서는, 주물공정 후 상기 밸브헤드의 둘레를 별도로 절삭 가공하여 홈을 형성하거나, 또는 밸브헤드와 밸브스템을 각각 주조한 후 이들을 별도의 체결구로 체결하여 일체화하는 추가공정의 발생에 의한 제조상의 번거로움이 있었으며, 이는 결국 생산성이 저하되고 제품 원가가 상승하는 직접적인 요인으로 작용하였다.
더욱이, 주물의 특성상 원하는 강도를 유지하면서 제품을 경량화하는데는 한계가 있어 밸브체의 중량도 커질 수밖에 없으므로, 특히 상기 첵밸브가 수평 배치되는 관체 사이에 설치된 경우에는 그 밸브헤드의 지향위치가 중력작용에 의해 다소나마 아래로 기울어져 수평방향으로의 개폐행정이 원활하지 못하게 될 뿐만 아니라 밸브의 기밀성을 저하시킬 수 있고, 이러한 작동과정에서 상기 밸브리테이너의 스템가이드와 상기 밸브체의 밸브스템이 서로 과도하게 마찰되면서 그 접촉부위가 심하게 마모되어 제품의 수명을 단축시킬 수 있으며, 또한, 주조방식에 의해서는 고정도(高精度)의 매끈한 표면을 갖는 제품을 생산할 수 없으므로 외관이 미려하지 못하여 상품적 가치가 떨어질 뿐만 아니라 그 거친 표면으로 인하여 원활한 유체의 흐름이 저해되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 경량화된 밸브체 구조를 이룸으로써 관체간 수직, 수평 등의 배치상태에 관계없이 상기 밸브체의 개폐행정이 소정의 지향방향을 따라 정확하고 원활하게 작동될 수 있고, 밸브의 기밀성이 우수하며, 상기 밸브체가 고정도(高精度)의 매끈한 표면을 이룸으로써 유체의 흐름을 원활히 유지할 수 있고, 밸브시트와 맞닿는 페이스 패킹링을 안착시킬 수 있는 밸브헤드 구조를 이룸으로써 장기간 사용시에도 상기 페이스 패킹링의 이탈 및 마모나 그 피로부의 부분적 탈락 등을 방지할 수 있어 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킨 웨이퍼형 첵밸브를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 금속판을 성형하여 밸브체를 제조할 수 있게 됨으로써 상기 밸브체의 경량화를 실현할 수 있으며, 프레스 가공방식을 적용함으로써 대량생산이 가능하고 제품 원가를 현저히 절감할 수 있는 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼형 첵밸브는, 유체가 통과할 수 있도록 관통되어 있고 그 관통공의 내측 둘레에 밸브시트를 형성한 단폭 원통형의 밸브케이스와, 상기 밸브케이스의 일측에 조립되어 상기 밸브케이스 내의 밸브스프링을 원통방향으로 지지해주는 개방형의 밸브리테이너와, 상기 밸브스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 그 밸브페이스에 설치된 페이스 패킹링이 상기 밸브케이스의 밸브시트에 밀착되어 기밀을 유지하도록 해주는 밸브체로 이루어진 통상의 웨이퍼형 첵밸브에 있어서, 상기 밸브체는, 금속원판(圓板)을 소성 가공하여 형성된 것으로서 상기 페이스 패킹링이 이탈되지 않도록 상기 페이스 패킹링의 외주면을 지지해주기 위하여 상기 밸브페이스의 둘레를 따라 이탈방지턱이 절곡 형성되고 그 중앙부에 스템결합공이 관통 형성된 대략 중절모 형상의 밸브헤드와, 상기 밸브헤드의 밸브페이스로부터 일정간격만큼 이격된 상태를 유지하며 상기 밸브헤드의 융출된 캡부의 일부 외측둘레에 일체로 밀착 고정되는 것으로서 그 대경부(大徑部)쪽 둘레를 따라 상기 페이스 패킹링의 일측면에 면접촉하여 상기 페이스 패킹링을 지지해주기 위한 지지테가 형성된 링캡과, 일단부가 밸브헤드의 스템결합공을 관통하여 그 내·외측에 일체로 고정되는 밸브스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이탈방지턱은 상기 페이스 패킹링이 상기 밸브케이스의 밸브시트에 닿아 소정의 유체압으로 가압될 때 적정상태까지만 압축될 수 있는 압축여유를 갖도록 상기 페이스 패킹링의 두께보다 작은 폭으로 절곡 형성된 것이 바람직하다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법은, 통상의 주조방식에 의해 밸브케이스 및 밸브리테이너를 제조하는 공정과; 상기 밸브케이스 및 밸브리테이너 내에 수용되는 밸브체를 제조하기 위한 일련의 공정으로서, 금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 그 중앙부 및 중앙부 외측의 밸브페이스 둘레에 각각 스템결합공 및 소정 폭의 이탈방지턱을 형성한 대략 중절모 형상의 밸브헤드를 제조하는 단계와, 또 하나의 금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 상기 밸브헤드의 융출된 캡부의 특정지점 외측둘레에서 그 내측면이 밀접할 수 있도록 상기 밸브헤드의 융출캡부와 대응되는 직경변화를 이루고 그 대경부(大徑部)의 둘레에 소정 폭의 지지테를 형성한 링캡을 제조하는 단계와, 소정 치수의 축봉의 절삭 작업에 의해 그 일단부에 상기 밸브헤드의 스템결합공 둘레와 접촉되어 지지할 수 있는 지지턱을 형성한 밸브스템을 제조하는 단계와, 상기 밸브헤드의 융출캡부 외측에 상기 링캡을 중첩시켜 일체로 고정하고 상기 밸브헤드의 스템결합공에 상기 밸브스템의 지지턱이 형성된 단부를 삽입하여 일체로 고정한 후 상기 밸브헤드의 이탈방지턱과 상기 링캡의 지지테에 의해 형성된 밸브페이스의 공간부 내에 페이스 패킹링을 탄력적으로 삽입 설치함으로써 상기 각 제조단계로부터 생성된 각 부재를 일체화하는 최종결합단계를 포함하는 밸브체의 제조공정;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
여기서, 상기의 밸브헤드 제조단계는, 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용하여, 투입된 금속판을 소정직경의 원판형상으로 절단하는 블랭킹단계와, 그 금속원판을 소정형상으로 가압 성형하는 드로잉단계와, 그 성형물의 가장자리부를 소정 폭만큼 둔각 형태로 절곡 성형하는 1차벤딩단계와, 그 성형물의 중앙부에 소정직경의 스템결합공을 천공하는 피어싱단계와, 그 성형물의 1차벤딩 처리부를 직각 형태로 재차 절곡 성형하는 2차벤딩단계를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기의 밸브스템 제조단계는, 소정의 절삭공구를 이용하여, 일정 길이로 절단된 소정직경의 축봉을 각 부위별로 직경변화를 갖는 소정의 형상으로 가공하는 절삭단계와, 그 성형물에 있어서 상기 최종결합단계 중 상기 밸브헤드의 스템결합공에 삽입하기 위한 그 일단부에 축봉 길이방향으로 소정 깊이 및 직경의 코킹홈을 형성하는 드릴링단계를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기의 최종결합단계 중 상기 밸브헤드 및 링캡간의 결합은 상기 밸브헤드의 융출캡부 외측에 상기 링캡을 정위치로 중첩시킨 후 그 둘레를 따라 소정간격을 두고 점 용접하여 이루어지고, 상기 밸브헤드 및 밸브스템간의 결합은 상기 밸브헤드의 스템결합공에 상기 밸브스템의 단부를 삽입한 상태에서 그 단부의 코킹홈으로부터 상기 스템결합공의 둘레를 따라 외측으로 코킹 처리한 후 그 코킹된 부위를 재차 용접하여 이루어짐이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼형 첵밸브 및 그 제조방법을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼형 첵밸브의 구조를 상세 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 첵밸브에 대한 분해사시도, 도 2는 상기 첵밸브의 설치상태를 도시한 결합단면도, 도 3은 상기 첵밸브에 적용된 밸브헤드(31)의 구조를 도시한 종단면도, 도 4는 상기 첵밸브에 적용된 밸브스템(32)의 구조를 도시한 부분단면도를 각각 나타낸 것이다.
본 발명의 웨이퍼형 첵밸브는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 유체관(1) 사이에서 소폭의 공간을 차지하며 설치되도록 구성되어 있다. 즉, 상기 각 유체관(1)의 관 플랜지(2)가 서로 마주보도록 배치된 상태로, 그 사이에 본 발명의 첵밸브를 개재한 후, 상기 각 관 플랜지(2)간의 마주보는 체결공을 통해 보울트(3)를 체결함으로써 상기 유체관(1)과 일체로 설치된다.
본 발명에 따른 웨이퍼형 첵밸브는, 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유체가 통과할 수 있도록 관통되어 있고 그 관통공의 내측 둘레에 밸브시트(11)를 형성한 단폭 원통형의 밸브케이스(10)와, 상기 밸브케이스(10)의 일측에 조립되어 상기 밸브케이스(10) 내의 밸브스프링(21)을 원통방향으로 지지해주는 개방형의 밸브리테이너(20)와, 상기 밸브스프링(21)에 의해 탄력적으로 지지되어 그 밸브페이스(31a)에 설치된 페이스 패킹링(34)이 상기 밸브케이스(10)의 밸브시트(11)에 밀착되어 기밀을 유지하도록 해주는 밸브체(30)로 이루어져 있다.
상기 밸브케이스(10)는, 그 일측 외주에 플랜지(12)가 형성되고, 상기 유체관(1)과 접촉하는 관통공측 면상에는 상기 유체관(1)과의 밀착성을 좋게 하기 위한 오링(13)이 설치되어 있다.
상기 밸브리테이너(20)는 통상의 휠(Wheel)과 같은 구조를 이룬다. 즉, 중심부에 보스형의 스템가이드(22)가 형성되고, 이 스템가이드(22)로부터 방사상으로 복수의 아암이 형성되며, 그 둘레에 림형의 본체부가 형성된 구조이다. 상기 각 아암의 스템가이드(22)측 연접부에는 요홈이 각각 형성되어 상기 밸브스프링(21)의 일단이 안착될 수 있는 스프링시트(23)를 이루고, 상기 본체부의 외주상에는 오링(24)이 설치되어 있다.
상기 밸브체(30)는, 금속원판(圓板)및 축봉을 소성가공 및 절삭가공하여 형성된 것으로서, 각각 별도의 공정을 통해 제조된 밸브헤드(31)와, 링캡(33) 및 밸브스템(32)으로 이루어지고, 후속결합공정을 통하여 상기 밸브헤드(31)상의 외주 일부에는 상기 링캡(33)이, 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d)(도 3 참조)에는 상기 밸브스템(32)이 각각 결합되어 일체화된 구조를 이룬다.
상기한 도 1 및 도 2에서, 도면부호 31b는 이탈방지턱, 32b 및 33b는 코킹처리부, 33a는 지지테를 각각 나타낸다.
상기 밸브헤드(31)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 중절모 형상의 외형을 이루는 것으로, 상기 페이스 패킹링(34)이 이탈되지 않도록 상기 페이스 패킹링(34)의 외주면을 지지해주기 위하여 상기 밸브페이스(31a)의 외측둘레를 따라 상기 이탈방지턱(31b)이 절곡 형성되고, 그 중앙부에 상기 스템결합공(31d)이 관통 형성되며, 그 중절모 형상의 캡부 내측둘레에는 상기 밸브리테이너(20)의 스프링시트(23)에 의해 지지되는 밸브스프링(21)의 타측단을 지지해줄 수 있는 스프링시트(31c)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 이탈방지턱(31b)은 상기 페이스 패킹링(34)이 상기 밸브케이스(10)의 밸브시트(11)에 닿아 소정의 유체압으로 가압될 때 적정상태까지만 압축될 수 있는 압축여유(c)를 갖도록 상기 페이스 패킹링(34)의 두께보다 작은 폭으로 절곡 형성된 것이 이상적이다.
또한, 상기 링캡(33)은, 상기 밸브헤드(31)의 캡부쪽 특정지점에서의 외측곡면과 일치하는 형태의 밴드형 링체를 이루는 것으로, 상기 밸브헤드(31)의 밸브페이스(31a)로부터 일정간격만큼 이격되어 설치된 상태를 유지하며 상기 밸브헤드(31)의 융출된 캡부의 일부 외측둘레에 일체로 밀착 고정되고, 상기 링체의 대경부(大徑部)쪽 둘레를 따라 상기 페이스 패킹링(34)의 일측면에 면접촉하여 페이스 패킹링(34)을 지지해주기 위한 상기 지지테(33a)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 밸브페이스(31a)의 면(Ⅰ)과, 상기 지지테(33a)의 면(Ⅱ)은 반드시 상호 평행을 유지할 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 밸브스템(32)은 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 일단부가 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d)을 관통하여 그 내·외측에 일체로 고정될 수 있는 형상을 이루는 것으로서, 축봉의 절삭공정에 의해 형성된다. 즉, 상기 밸브스템(32)의 축본체 일단부에 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d) 내측 주연과 맞닿아 지지해줄 수 있는 환형의 지지턱(32a)이 형성되고, 상기 스템결합공(31d)의 내경과 동일 직경을 이루는 첨단부인 상기 코킹처리부(32b)에는 축방향을 따라 소정깊이의 코킹홈(32e)이 형성되어 있다. 경우에 따라서는, 상기 밸브스템(32)과 밸브헤드(31)간의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있도록, 상기 지지턱(32a)의 상기 밸브헤드(31)와 접하는 면상에는 오링(32c)을 설치하기 위한 오링삽입홈(32d)을 형성할 수도 있다.
상기한 바와 같은 구조에 의해, 밸브체(30)의 자체 중량을 경량화할 수 있으며, 상기 페이스 패킹링(34)은 상기 밸브헤드(31)의 밸브페이스(31a)와 이탈방지턱(31b) 및 상기 링캡(33)의 지지테(33a)에 의해, 일부 삽입공간을 제외한 4면 대부분의 부위에서 밀착된 상태로 감싸지므로 장기간 사용 중에도 상기 페이스 패킹링(34)이 이탈될 염려가 없다. 또한, 상기 페이스 패킹링을 안정적으로 보호해줌으로써 그 페이스 패킹링의 압축 및 복원이 반복됨에 따른 영구 형질변화를 현저히 지연시킬 수 있고, 상기 페이스 패킹링의 마모나 그 피로부의 부분적 탈락 등을 방지하여 제품의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼형 첵밸브의 구조를 구현하기 위한 상기 첵밸브의 제조방법을, 각 공정별로 구체화한 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5e는 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용한 본 발명의 프레싱 작업에 의한 밸브헤드(31)의 제조공정을, 도 6a 내지 도 6d는 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용한 본 발명의 프레싱 작업에 의한 링캡(33)의 제조공정을, 도 7a 및 도 7b는 소정의 절삭공구 및 드릴 등을 이용한 본 발명의 절삭 작업에 의한 밸브스템(32)의 제조공정을, 도 8a 내지 도 8c는 상기 각 공정에 의해 제조된 상기 밸브헤드(31), 링캡(33) 및 밸브스템(32)과, 상기 페이스 패킹링(34)을, 일체화된 밸브체(30)로 결합하는 최종 제조공정을 각각의 순차적 단계별로 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 첵밸브의 제조방법은, 통상의 주조방식에 의해 밸브케이스(10) 및 밸브리테이너(20)를 제조하는 공정과, 상기 밸브케이스(10) 및 밸브리테이너(20) 내에 수용되는 밸브체(30)를 제조하는 공정으로 대별될 수 있으며, 상기 밸브케이스(10) 및 밸브리테이너(20)의 주조공정은 일반화된 것이므로, 이하에서는 본 발명에 따른 첵밸브의 각 부품별 프레싱 작업 등에 의한 제조공정에 대하여 주로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 밸브헤드(31)의 제조단계는, 금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 그 중앙부 및 중앙부 외측의 밸브페이스(31a) 둘레에 각각 스템결합공(31d) 및 소정 폭의 이탈방지턱(31b)을 형성하기 위한 일련의 공정으로서, 이를 더욱 구체적으로 설명하면 상기한 도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 밸브헤드(31)의 제조단계는, 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용하여, 투입된 금속판(판금재료)을 소정직경의 원판형상으로 절단하는 블랭킹단계(Blanking Step; A1)(도 5a 참조)와, 블랭킹 가공된 금속원판(A1)을 대략 중절모 형상으로 가압 성형하는 드로잉단계(Drawing Step; A2)(도 5b 참조)와, 드로잉 가공된 성형물(A2)의 가장자리부를 상기 페이스 패킹링(34) 두께의 절반 정도의 폭만큼 둔각 형태로 절곡 성형하는 1차벤딩단계(Primary Bending Step; A3)(도 5c 참조)와, 1차벤딩 가공된 성형물(A3)의 중앙부에 소정직경의 스템결합공(31d)을 천공하는 피어싱단계(Piercing step; A4)(도 5d 참조)와, 피어싱 가공된 성형물(A4)의 1차벤딩 처리부를 직각 형태로 재차 절곡 성형하는 2차벤딩단계(Secondary Bending Step; A5)(도 5e 참조)를 포함하여 이루어진다. 경우에 따라서는, 상기 드로잉단계(A2)를 수행한 후 그 절단면을 다듬질 가공하는 트리밍단계(Trimming)를 더 포함할 수도 있다.
상기의 각 단계별 공정들은 각 공정별로 그 형상에 적합하도록 설계된 다이가 각각 설치되어 있는 프레스를 동시에 가동시킴과 아울러 자동화 이송시스템을 적용함으로써 단시간 내에 대량생산이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 링캡(33)의 제조단계는, 또 하나의 금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 상기 밸브헤드(31)의 융출된 캡부의 특정지점 외측둘레에서 그 내측면이 밀접할 수 있도록 상기 밸브헤드(31)의 융출캡부와 대응되는 직경변화를 이루고 그 대경부(大徑部)의 둘레에 소정 폭의 지지테(33a)를 형성하기 위한 일련의 공정으로서, 이를 더욱 구체적으로 설명하면 상기한 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 링캡(33)의 제조단계는, 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용하여, 금속판을 소정의 치수와 형상으로 절단하는 블랭킹단계(Blanking Step; B1)(도 6a 참조)와, 블랭킹 가공된 금속판(B1)의 중앙부에 상기 밸브헤드(31)의 특정지점에서의 직경으로 관통공을 형성하는 피어싱단계(Piercing step; B2)(도 6b 참조)와, 피어싱 가공된 성형물(B2)을 상기 밸브헤드(31) 캡부의 특정지점에서의 외측곡면부위와 동일한 내측곡면을 갖도록 그 내측 둘레를 후속 다이 형상으로 소정 폭만큼 절곡 성형하는 벤딩단계(Bending Step; B3)(도 6c 참조)와, 벤딩 가공된 성형물(B3)의 작은 직경쪽 가장자리부의 외측모서리둘레를 정(Chisel)으로 다져 다듬질하는 코킹단계(Caulking Step; B4)(도 6d 참조)를 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 밸브스템(32)의 제조단계는, 소정 치수의 축봉의 절삭 작업에 의해 그 일단부에 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d) 둘레와 접촉되어 지지할 수 있는 지지턱(32a)을 형성하기 위한 일련의 공정으로서, 이를 더욱 구체적으로 설명하면 상기한 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 밸브스템(32)의 제조단계는, 선반 등과 같은 소정의 절삭장치 또는 공구를 이용하여, 일정 길이로 절단된 소정직경의 축봉을 각 부위별로 직경변화를 갖는, 지지턱(32a)이 형성된 소정의 형상으로 가공하는 절삭단계(Cutting Step; C1)(도 7a 참조)와, 드릴 등의 공구를 이용하여, 상기 최종결합단계 중 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d)에 삽입하기 위한 상기 절삭 가공된 축봉(C1)의 일단부(코킹처리부(32b))에 축봉 길이방향으로 소정 깊이 및 직경의 코킹홈(32e)을 형성하는 드릴링단계(Drilling Step; C2)(도 7b 참조)를 포함하여 이루어진다.
경우에 따라서는, 상기 절삭단계(C1)에서, 상기 지지턱(32a)에 그 원주를 따라 오링삽입홈(32d)을 형성하여 상기 오링삽입홈(32d) 내에 오링(32c)을 삽입할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 밸브체의 최종결합단계는, 상기 밸브헤드(31)의 융출캡부 외측에 상기 링캡(33)을 중첩시켜 일체로 고정하고 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d)에 상기 밸브스템(32)의 지지턱(32a)이 형성된 단부를 삽입하여 일체로 고정한 후 상기 밸브헤드(31)의 이탈방지턱(31b)과 상기 링캡(33)의 지지테(33a)에 의해 형성된 밸브페이스(31a)의 공간부 내에 페이스 패킹링(34)을 탄력적으로 삽입 설치함으로써 상기 각 제조단계로부터 생성된 각 부재를 일체화하기 위한 일련의 공정으로서, 이를 더욱 구체적으로 설명하면 상기한 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 밸브체의 최종결합단계는, 상기 밸브헤드(31)의 융출캡부 외측곡면부위에 상기 링캡(33)의 내측곡면부위가 서로 밀접할 수 있도록 상기 링캡(33)을 정위치로 중첩시킨 후 그 둘레를 따라 소정간격을 두고 점 용접(Spot Welding)하여 이루어지는 상기 밸브헤드(31) 및 링캡(33)간의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Ring Cap; D1)(도 8a 참조)와, 상기 밸브헤드(31)의 스템결합공(31d)에 상기 밸브스템(32)의 코킹처리부(32b)를 삽입한 상태에서 그 코킹처리부(32b)의 코킹홈(32e)으로부터 상기 스템결합공(31d)의 둘레를 따라 외측으로 코킹 처리한 후 그 코킹된 부위를 재차 용접하여 이루어지는 상기 밸브헤드(31) 및 밸브스템(32)간의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Valve Stem; D2)(도 8b 참조)와, 상기 도 8a의 결합공정에 의해 안착 가능하도록 형성된 공간(밸브페이스(31a)) 내에 상기 페이스 패킹링(34)을 탄력적으로 삽입 설치하는 밸브헤드(31) 및 페이스 패킹링(34)간의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Face Packing Ring; D3)(도 8c 참조)를 포함한다.
따라서, 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 일련의 제조공정에 의하여, 앞서 설명한 바람직한 구조의 웨이퍼형 첵밸브를 대량 생산할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 웨이퍼형 첵밸브에 의하면, 금속판 소재를 소성 가공한 후 결합하여 적용한 경량화된 밸브체 구조를 이룸으로써 관체간 수직, 수평 등의 배치상태에 관계없이 상기 밸브체의 개폐행정이 소정의 지향방향을 따라 정확하고 원활하게 작동될 수 있고, 상기 밸브체의 헤드에 설치된 페이스 패킹링을 안정적인 구조로 지지 및 보호하여 줌으로써 밸브의 기밀성이 매우 우수하며, 상기 밸브체가 고정도(高精度)의 매끈한 표면을 이룸으로써 유체의 흐름을 원활히 유지할 수 있고, 더욱이 밸브시트와 맞닿는 페이스 패킹링을 안착시킬 수 있는 밸브헤드 구조를 이룸으로써 장기간 사용시에도 상기 페이스 패킹링의 이탈 및 마모나 그 피로부의 부분적 탈락 등을 방지할 수 있어 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법에 의하면, 기존의 주조방식과는 달리 소정의 금속판을 성형하여 밸브체를 제조할 수 있게 됨으로써 상기 밸브체의 경량화를 실현할 수 있으며, 이의 가공기술로서 프레스 가공방식을 적용함으로써 대량생산이 가능하고 제품 원가를 현저히 절감할 수 있음은 물론, 외관이 미려하여 상품성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼형 첵밸브의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 첵밸브의 설치상태를 도시한 결합단면도이다.
도 3은 본 발명의 첵밸브에 적용된 밸브헤드의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 첵밸브에 적용된 밸브스템의 구조를 도시한 부분단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용한 본 발명의 프레싱 작업에 의한 밸브헤드의 제조공정을 순차적 단계별로 각각 나타낸 것으로,
도 5a는 금속판을 소정의 치수와 형상으로 절단하는 블랭킹단계(Blanking Step; A1)를 도시한 개략도,
도 5b는 블랭킹 가공된 금속판을 소정의 다이 형상으로 가압 성형하는 드로잉단계(Drawing Step; A2)를 도시한 개략도,
도 5c는 드로잉 가공된 성형물의 가장자리부를 후속 다이 형상으로 소정 폭만큼 가압하여 둔각형태로 절곡 성형하는 1차벤딩단계(Primary Bending Step; A3)를 도시한 개략도,
도 5d는 1차벤딩 가공된 성형물의 중앙부에 스템결합공을 형성하는 피어싱단계(Piercing step; A4)를 도시한 개략도,
도 5e는 피어싱 가공된 성형물의 1차벤딩 처리부를 후속 다이 형상으로 재차 가압하여 직각형태로 최종 절곡 성형하는 2차벤딩단계(Secondary Bending Step; A5)를 도시한 개략도이다.
도 6a 내지 도 6d는 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용한 본 발명의 프레싱 작업에 의한 링캡의 제조공정을 순차적 단계별로 각각 나타낸 것으로,
도 6a는 금속판을 소정의 치수와 형상으로 절단하는 블랭킹단계(Blanking Step; B1)를 도시한 개략도,
도 6b는 블랭킹 가공된 금속판의 중앙부에 상기 밸브헤드의 특정지점에서의 직경으로 관통공을 형성하는 피어싱단계(Piercing step; B2)를 도시한 개략도,
도 6c는 피어싱 가공된 성형물의 내측 둘레를 후속 다이 형상으로 소정 폭만큼 절곡 성형하는 벤딩단계(Bending Step; B3)를 도시한 개략도,
도 6d는 벤딩 가공된 성형물의 가장자리부 외측모서리둘레를 정(Chisel)으로 다져 다듬질하는 코킹단계(Caulking Step; B4)를 도시한 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 소정의 절삭공구 및 드릴 등을 이용한 본 발명의 절삭 작업에 의한 밸브스템의 제조공정을 순차적 단계별로 각각 나타낸 것으로,
도 7a는 선택된 소정직경의 축봉을 절삭공구로써 소정의 형상으로 절삭 가공하는 절삭단계(Cutting Step; C1)를 도시한 개략도,
도 7b는 절삭 가공된 축봉의 상기 밸브헤드내 스템결합공에 삽입될 부위(코킹처리부)를 드릴로써 소정 깊이만큼 절삭 가공하는 드릴링단계(Drilling Step; C2)를 도시한 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는, 본 발명의 제조방법에 따른 상기 도 5e의 밸브헤드와 상기 도 6d의 링캡과 상기 도 7b의 밸브스템 및 준비된 페이스 패킹링을, 일체화된 밸브체로 결합하는 최종 제조공정을 순차적 단계별로 각각 나타낸 것으로,
도 8a는 상기 밸브헤드의 외측곡면부위에 상기 링캡의 내측곡면부위가 서로 밀접할 수 있도록 상기 링캡을 정위치에 조립한 후 이를 상기 밸브헤드에 점용접하여 고정하는 밸브헤드-링캡의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Ring Cap; D1)를 도시한 개략도,
도 8b는 상기 밸브헤드의 스템결합공에 상기 밸브스템의 드릴링된 단부를 삽입하여 그 스템결합공으로부터 밸브스템의 삽입단부가 이탈되지 않도록 코킹 처리한 후 그 부위를 용접하여 고정하는 밸브헤드-밸브스템의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Valve Stem; D2)를 도시한 개략도,
도 8c는 상기 도 8a의 결합공정에 의해 안착 가능하도록 형성된 공간(밸브페이스) 내에 상기 페이스 패킹링을 탄력적으로 삽입 설치하는 밸브헤드-페이스패킹링의 결합단계(Assembling Step of Valve Head & Face Packing Ring; D3)를 도시한 개략도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
c ; 압축여유(Clearance) 1 ; 유체관
2 ; 관 플랜지 3 ; 보울트
10 ; 밸브케이스 11 ; 밸브시트(Valve Seat)
12 ; 플랜지 13 ; 오링(O-ring)
20 ; 밸브리테이너(Valve Retainer) 21 ; 밸브스프링(Valve Spring)
22 ; 스템가이드(Stem Guide) 23 ; 스프링시트(Spring Seat)
24 ; 오링(O-ring) 30 ; 밸브체
31 ; 밸브헤드(Valve Head) 31a ; 밸브페이스(Valve Face)
31b ; 이탈방지턱 31c ; 스프링시트(Spring Seat)
31d ; 스템결합공 32 ; 밸브스템(Valve Stem)
32a ; 지지턱 32b ; 코킹처리부
32c ; 오링(O-ring) 32d ; 오링삽입홈
32e ; 코킹홈 33 ; 링캡
33a ; 지지테 33b ; 코킹처리부
34 ; 페이스 패킹링(Face Packing Ring)

Claims (6)

  1. 유체가 통과할 수 있도록 관통되어 있고 그 관통공의 내측 둘레에 밸브시트를 형성한 단폭 원통형의 밸브케이스와, 상기 밸브케이스의 일측에 조립되어 상기 밸브케이스 내의 밸브스프링을 원통방향으로 지지해주는 개방형의 밸브리테이너와, 상기 밸브스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 그 밸브페이스에 설치된 페이스 패킹링이 상기 밸브케이스의 밸브시트에 밀착되어 기밀을 유지하도록 해주는 밸브체로 이루어진 통상의 웨이퍼형 첵밸브에 있어서,
    상기 밸브체는, 금속원판(圓板)을 소성 가공하여 형성된 것으로서 상기 페이스 패킹링이 이탈되지 않도록 상기 페이스 패킹링의 외주면을 지지해주기 위하여 상기 밸브페이스의 둘레를 따라 이탈방지턱이 절곡 형성되고 그 중앙부에 스템결합공이 관통 형성된 대략 중절모 형상의 밸브헤드와, 상기 밸브헤드의 밸브페이스로부터 일정간격만큼 이격된 상태를 유지하며 상기 밸브헤드의 융출된 캡부의 일부 외측둘레에 일체로 밀착 고정되는 것으로서 그 대경부(大徑部)쪽 둘레를 따라 상기 페이스 패킹링의 일측면에 면접촉하여 상기 페이스 패킹링을 지지해주기 위한 지지테가 형성된 링캡과, 일단부가 밸브헤드의 스템결합공을 관통하여 그 내·외측에 일체로 고정되는 밸브스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이탈방지턱은 상기 페이스 패킹링이 상기 밸브케이스의 밸브시트에 닿아 소정의 유체압으로 가압될 때 적정상태까지만 압축될 수 있는 압축여유를 갖도록 상기 페이스 패킹링의 두께보다 작은 폭으로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브.
  3. 통상의 주조방식에 의해 밸브케이스 및 밸브리테이너를 제조하는 공정; 및
    상기 밸브케이스 및 밸브리테이너 내에 수용되는 밸브체를 제조하기 위한 일련의 공정으로서,
    금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 그 중앙부 및 중앙부 외측의 밸브페이스 둘레에 각각 스템결합공 및 소정 폭의 이탈방지턱을 형성한 대략 중절모 형상의 밸브헤드를 제조하는 단계와,
    또 하나의 금속원판(圓板)의 다단계 프레싱 작업에 의해 상기 밸브헤드의 융출된 캡부의 특정지점 외측둘레에서 그 내측면이 밀접할 수 있도록 상기 밸브헤드의 융출캡부와 대응되는 직경변화를 이루고 그 대경부(大徑部)의 둘레에 소정 폭의 지지테를 형성한 링캡을 제조하는 단계와,
    소정 치수의 축봉의 절삭 작업에 의해 그 일단부에 상기 밸브헤드의 스템결합공 둘레와 접촉되어 지지할 수 있는 지지턱을 형성한 밸브스템을 제조하는 단계와,
    상기 밸브헤드의 융출캡부 외측에 상기 링캡을 중첩시켜 일체로 고정하고 상기 밸브헤드의 스템결합공에 상기 밸브스템의 지지턱이 형성된 단부를 삽입하여 일체로 고정한 후 상기 밸브헤드의 이탈방지턱과 상기 링캡의 지지테에 의해 형성된 밸브페이스의 공간부 내에 페이스 패킹링을 탄력적으로 삽입 설치함으로써 상기 각 제조단계로부터 생성된 각 부재를 일체화하는 최종결합단계를 포함하는 밸브체의 제조공정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기의 밸브헤드 제조단계는, 소정의 펀치와 다이가 설치된 프레스를 이용하여, 투입된 금속판을 소정직경의 원판형상으로 절단하는 블랭킹단계와, 그 금속원판을 소정형상으로 가압 성형하는 드로잉단계와, 그 성형물의 가장자리부를 소정 폭만큼 둔각 형태로 절곡 성형하는 1차벤딩단계와, 그 성형물의 중앙부에 소정직경의 스템결합공을 천공하는 피어싱단계와, 그 성형물의 1차벤딩 처리부를 직각 형태로 재차 절곡 성형하는 2차벤딩단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기의 밸브스템 제조단계는, 소정의 절삭공구를 이용하여, 일정 길이로 절단된 소정직경의 축봉을 각 부위별로 직경변화를 갖는 소정의 형상으로 가공하는 절삭단계와, 그 성형물에 있어서 상기 최종결합단계 중 상기 밸브헤드의 스템결합공에 삽입하기 위한 그 일단부에 축봉 길이방향으로 소정 깊이 및 직경의 코킹홈을 형성하는 드릴링단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기의 최종결합단계 중 상기 밸브헤드 및 링캡간의 결합은 상기 밸브헤드의 융출캡부 외측에 상기 링캡을 정위치로 중첩시킨 후 그 둘레를 따라 소정간격을 두고 점 용접하여 이루어지고, 상기 밸브헤드 및 밸브스템간의 결합은 상기 밸브헤드의 스템결합공에 상기 밸브스템의 단부를 삽입한 상태에서 그 단부의 코킹홈으로부터 상기 스템결합공의 둘레를 따라 외측으로 코킹 처리한 후 그 코킹된 부위를 재차 용접하여 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼형 첵밸브의 제조방법.
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