KR100372272B1 - 유체의 흐름 개폐용 밸브의 링 교체 장치 - Google Patents

Abstract

유체의 흐름 개폐용 밸브(V)에 내장된 마모된 금속제 링(R)을 제위치에서 교체하기 위한 장치 및 방법으로서, 본 발명의 장치는 링(R)의 예정된 내경을 절삭해낼 수 있도록 2단 원판형으로 형성되었으며, (+) 전하가 인가되어 (-) 전하를 띠는 공작물(8)을 방전가공에 의해 절삭하는 방전 가공전극(7); 방전가공 전극(7)의 위치를 X-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 1 정위수단; 가공 전극(7)의 위치를 Y-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 2 정위수단; 가공 전극(7)의 위치를 Z-축 방향으로 수직이동 및 제어하는 제 3 정위수단; 가공 전극(7)의 위치를 C-축 방향으로 점진적 접근 및 후퇴 동작을 반복하도록 제어하는 제 4 정위수단; 상기 가공 전극이 회전하면서 공작물에 대하여 C-축 방향으로 접근 및 후퇴 동작을 할 수 있도록 벨트(28) 및 풀리(27)에 의해 회전력을 전달하는 헤드부 모터 어셈블리; 절삭공정 완료 후 용접 토오치(60) 및 이것과 일체화된 용접 와이어(61)가 장착된 어셈블리가 새 링(R)과 밸브 본체(V)의 환형 접촉면 사이를 용접결합시키도록 되어 있는 용접수단(61,62); 및 장치에 포함되는 모든 기기들의 작동을 원격 조정하는 외부 제어장치(1)로 이루어진다.

Description

유체의 흐름 개폐용 밸브의 링 교체 장치{Apparatus for replace a ring in opening/closing valve equipped in ducts or pipes for passage of fluid}

본 발명은 밸브의 링 교체방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예컨대 원자력 발전소 등에서 유체의 흐름을 개폐하는데 사용되는 것과 같은 대규모 밸브내에 설치된 링을 방전 가공방법에 의해 제위치에서 제거하고 새 링을 용접하여 교체시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

원자력 발전소 등에서는 대량의 물 또는 연료를 사용하여 발전 설비의 기동 및 제어 공정을 수행하여 왔고, 이와 같은 설비 등에서는 대형 파이프 또는 도관들을 통해 예컨대 물 또는 연료 등을 이송하는 라인들의 설치가 필수적이었으며, 상기 라인에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 예컨대 체크 밸브 형태의 개폐형 밸브들이 라인 당 수 개 내지 수십개씩 설치되어 사용되어 왔다. 이와 같은 개폐식 밸브들은 상기 도관들 자체의 규격이 크기 때문에 그에 비례적으로 대형 규격을 가지게 되고, 개폐식 작동시에 유체의 압력에 의해 받게 되는 하중 또는 물리력이 큰 관계로, 밸브내에 설치된 링, 특히 상기 압력을 받게 되는 측의 링이 직접 접촉에 의해 마모되는 경향이 심하며 급속히 진행된다.

종래에는 이와 같이 개폐밸브내의 링이 제 기능을 수행할 수 없을 정도로 심하게 마모되는 경우, 불가피하게 밸브 전체를 일체로 교체해주어야 했기 때문에, 밸브를 도관으로부터 분리하고 새로운 밸브를 재설치하는 작업 자체가 대규모 공사로 비화되어 발전 기능에 장시간 차질을 야기하였을 뿐 아니라, 대형 밸브 자체의 단가가 예컨대 3억원 정도의 고가품임에도 불구하고 단지 링 자체만의 마모로 인해 밸브 전체를 교체해주어야 했으므로, 비용면에서 많은 손실이 있어 왔다.

따라서, 밸브 전체의 수명이 비교적 장기간임에도 불구하고 수명이 짧은 밸브내 링에 의해 밸브 전체를 교체시키는 것은 시간과 특히 비용의 측면에서 대단히 비효율적이므로, 이에 대한 개선이 절실히 요구되어 왔음에도 불구하고 이러한 요구에 제대로 부응할 수 있는 방안이 제시되지 못했다.

종래에 절삭 및 방전 가공용으로 사용되어 온 방전가공 장치는, 예컨대 본원에 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 공작대 위에 피공작물을 올려놓은 채로(여기에는 (+) 전하가 인가된다), 예컨대 드릴링 머신으로 드릴링 작업을 하는 것과 같이 헤드부를 상기 피공작물의 예정 위치에 근접시킨 다음, 헤드부의 가공 전극(여기에는 (-)전하가 인가된다)과 인접한 상기 피공작물 사이에 발생하는 방전 전하에 의해서 절삭 작업을 수행하도록 되어 있는 것이었다.

본 발명은 상기의 절삭 및 방전 가공용으로 사용되어 온 방전가공 장치를 도입하여 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이동가능한 휴대식 방전장치를 사용하여 기존의 밸브 자체가 장착된 상태에서 밸브내의 링만을 교체하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 종래에 다양한 용도로 사용되어 온 방전 가공방법으로 절삭 및 용접을 수행할 수 있는 점에 착안하여, 기존의 방식과는 달리 밸브 전체를 교체하지 않고서도 밸브내에 장착된 링을 제위치에서 제거하고 새로운 링을 그 자리에 용접시킴으로써, 링이 마모된 밸브를 교체하는 대신 링 교체작업을 성공적으로 수행하여 밸브의 장기간 사용을 가능하게 하는 방법 및 장치를 발명하게 되었다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도,

도 2는 종래의 방전가공 장치의 전체구성을 비교예로서 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방전기 장치를 도시한 전체구성도,

도 4는 상기 도 3의 헤드부를 도시한 부분상세도

도 5는 상기 도 3의 작업 다이부를 도시한 부분상세도,

도 6은 본 발명의 장치의 C축 변위부의 구성 및 작동을 도시하는 설명도,

도 7은 본 발명의 장치의 Y축 변위부의 구성을 도시하는 설명도,

도 8은 본 발명의 장치의 용접장치 지지대의 구성을 도시하는 측면도,

도 9는 도 8의 용접장치 지지대의 정면도

도 10은 본 발명이 적용될 밸브 본체 및 링의 결착 및 탈착 상태를 도시한 단면도,

도 11은 도 10의 밸브에 방전가공 전극을 근접시킨 상태를 도시한 설명도,

도 12는 도 10의 밸브에 용접장치를 근접시킨 상태를 도시한 설명도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 제어장치 2: 기계장치

3: 전원장치 4: 메모리

5: 각 축 모터 6: 콘트롤 박스

7: 방전 전극 8: 공작물

9: 베드 10: 헤드부

11: 전극 홀더 14: 방전가공 전극

15: 작업대 16: 공작물

본 발명의 일면에 따르면, 유체의 흐름 개폐용 밸브에 내장된 마모된 금속제 링을 제위치에서 새 링으로 교체할 수 있도록 다음과 같은 구성을 가지는 장치가 제공된다:

상기 링의 예정된 내경(제 1 직경)을 절삭해낼 수 있는 제 1 직경 부분(r1), 및 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지고 상기 제 1 직경 부분(r1)으로부터돌출된 제 2 직경 부분(r2)의 2단 원판형으로 형성되었으며, 외부 제어장치에 의해 전원으로부터 (+) 전하가 인가되었을 때 (-) 전하를 인가받은 공작물에 대하여 회전상태로 방전 가공을 수행하도록 되어 있는 방전 가공전극;

한쪽 단부는 상기 원판형 방전 가공전극의 회전중심에 결합고정되고 다른 한쪽 단부는 C-축 지지대의 관통공 내측의 베어링에 삽입된 상태로 회전가능하게 고정되어 있으며, 그 중간 부분에 풀리가 형성되어 벨트에 의해 전달되는 회전력을 전달받아서 상기 방전 가공전극을 회전시키도록 되어 있는 C-고정축;

상기 C-고정축의 한쪽 끝을 현가하는 C-축 지지대;

상기 C-축 지지대의 상단에 결합되어 상기 지지대를 현가하는 고정 지지대;

가공 전극이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록, 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대의 위치를 X-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 1 정위수단;

가공 전극이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록, 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대의 위치를 Y-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 2 정위수단;

가공 전극이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대의 위치를 Z-축 방향으로 수직이동 및 제어하는 제 3 정위수단;

상기 가공 전극이 공작물에 대하여 방전가공을 수행하게 될 예정 지점에 근접한 위치에 정위되어 방전 가공을 수행할 수 있도록 C-축 방향으로 점진적 접근 및 후퇴 동작을 반복하도록 제어하는 제 4 정위수단;

상기 가공전극이 회전하면서 공작물에 대하여 C-축 방향으로 접근 및 후퇴 동작을 할 수 있도록 벨트 및 풀리에 의해 회전력을 전달하는 헤드부 모터 어셈블리;

상기 방전 가공전극의 절삭공정 종료 후 상기 전극과 교체되어 상기 C-축 지지대에 결합 고정되며, 용접 토오치 및 이것과 일체화된 용접 와이어가 장착된 어셈블리가 상기 C-축 풀리에서 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 용접용 와이어의 용융액으로 새 링과 밸브 본체의 환형 접촉면 사이를 용접결합시키도록 되어 있는 용접수단; 및

외부 전원으로부터 상기 방전 가공전극에 전류을 인가하고, 상기 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단, 제 4 정위수단, 상기 헤드부 모터 어셈블리, 용접수단 및 상기 수단들을 가동시키는 모터들의 작동을 원격 조정하는 외부 제어장치.

본 발명의 상기 장치를 사용하여, 상기 유체의 흐름 개폐용 밸브에 내장된 마모된 금속제 링을 교체하기 위해 방전 가공전극을 사용하여 상기 링을 절삭하여 제거한 후 새로운 링을 전기 용접에 의해 부착시킴으로써 상기 밸브내의 링을 제위치에서 교체할 수 있게 된다.

본 발명의 제 2의 일면에 따르면, 본 발명은 상기 밸브내의 링이 원자력 발전소의 용수 또는 연료의 이송용 도관 라인의 개폐밸브에 내장된 것임을 특징으로 하는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치를 제공한다.

본 발명의 제 3의 일면에 따르면, 상기 방전가공 전극에는 85 내지 95 V의 (+) 전압이 인가되고, 상기 공작물 및 지지대에 85 내지 95 V의 (-) 전압이 인가되는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치가 제공된다.

본 발명의 제 4의 일면에 따르면, 상기 방전가공 전극 또는 용접수단의 위치를 각각 X-축, Y-축, Z-축 및 C-축 방향으로 이동 및 정위시키는 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단 및 제 4 정위수단이 각각의 개별적 모터에 의해 발생되는 회전력을 워엄 기어에 의해 직선운동으로 변환 및 속도를 조절할 수 있도록 외부의 원격 제어장치에 의해 조정되는, 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치가 제공된다.

본 발명의 제 5의 일면에 따르면, 유체의 흐름 개폐용 밸브에 내장된 마모된 금속제 링을, 본 발명의 제 1의 일면에 따른 장치를 사용하여 제위치에서 교체할 수 있도록 다음 단계들로 구성되는 방법이 제공된다:

a) 밸브의 상부 덮개부를 개방시키고, 마모된 링에 상기 링과 동일한 규격의 방전가공 전극이 센터링(centering)될 수 있도록 원격 제어장치(controller)에 의해 상기 장치의 제 1 정위수단 내지 제 3 정위수단을 각각 가동 및 X-축, Y-축 및 Z-축상의 위치를 조정하여 정위시키는 단계;

b) 상기 밸브 본체 및 마모된 링에 (-) 전하를 제공하고 상기 방전가공 전극에 (+) 전하를 제공하여 대전시킨 상태로, 장치의 헤드부 모터 어셈블리로부터 벨트 및 풀리를 경유하여 전달되는 회전력으로 상기 방전가공 전극을 회전시킴과 동시에 상기 링에 대하여 C-축 방향으로 점진적 전진을 진행하여 상기 링을 절삭하는 단계;

c) 상기 링의 절삭이 완료된 후, 상기 방전가공 전극의 회전을 중단시키고 방전가공 전극을 상기 링에 대하여 C-축 방향으로 후퇴시켜 밸브 본체로부터 꺼내는 단계;

d) 방전가공 전극에 의해 절삭제거된 밸브내 링의 자리에 새 링을 결착시키는 단계;

e) 상기 장치의 C-축 지지대에서 방전가공 전극을 분리시키고 그 자리에 용접수단을 교체하여 결합고정시키는 단계;

f) 상기 장치에 결합고정된 용접수단을 다시 상기 a) 단계와 같은 방식으로 밸브(V)내의 새 링에 대향되도록 정위시키는 단계;

g) 상기 용접수단을 C-축 방향으로 전진시키면서, 상기 용접수단의 용접 토오치 및 용접용 와이어의 회전 반경을 링의 제 1 직경에 맞게 조절하여 상기 새 링의 환형 외주변부와 이에 접하는 밸브 본체부의 경계면에 위치할 수 있도록 조정하는 단계;

h) 상기 용접 토오치에 전기에너지를 제공하여 용접 와이어를 용융시키면서 상기 용접수단을 회전시켜서 상기 환형 링 및 이에 접하는 밸브 본체의 대향 경계면 사이를 상기 용융된 와이어 재료로 1차 용접시키는 단계;

i) 상기 용접수단의 용접 토오치 및 용접용 와이어의 회전 반경을 링의 제 2 직경에 맞게 조절하고, 상기 용접수단을 다시 C-축 방향으로 링의 폭 치수만큼 전진시켜서, 상기 새 링의 횡단면부와 이에 접하는 밸브 본체부의 경계면에 위치할 수 있도록 조정하는 단계;

j) 상기 용접 토오치에 전기에너지를 제공하여 용접 와이어를 용융시키면서 상기 용접수단을 회전시켜서 상기 환형 링의 단면부 및 이에 접하는 밸브 본체의대향 경계면 사이를 상기 용융된 와이어 재료로 2차 용접시키는 단계; 및

k) 용접 공정이 완료된 후, 상기 용접 수단을 밸브 본체로부터 꺼내고 밸브를 다시 원상으로 조립시키는 단계.

이하에서는 본원에 첨부된 도면들을 참조로 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 장치의 일실시예로서의 전체 시스템이 도시되어 있다. 여기에는 종래의 방전 가공기에 사용되었던 제어장치(1), 전원 장치(3), 메모리부(4), 기계장치(2), 모터(5), 콘트롤 박스(6), 방전 전극(7), 공작물(8) 및 베드(9)가 도시되어 있다.

도 2는 종래의 방전가공기의 구성을 전체적으로 나타내는 개략도로서, 상기 방전가공기는 헤드(69), 전극홀더(11), 컬럼(12), 척(13), 가공전극(7), 작업대(15), 공작물(8), X 테이블(17), Y 테이블(18), 베드(9) 및 콘트롤 박스(19)로 구성된다.

이와 같은 종래의 방전가공기의 작동 관계를 설명하자면, 상기 헤드(69)는 Z축 모터(20), Z축 풀리(21), Z축 벨트(22), Z축 크로스 레일(24), 볼 나사(25)로 이루어지고, 상기 Z축 모터(20)는 Z축 풀리(21)와 Z축 벨트(22)에 의해 결합되어 Z축 모터(20)의 회전과 동시에 볼 나사(25)에 의해 결합되어 있는 Z축 테이블(23)과 Z축 크로스 레일(24)이 직선운동을 하게 된다. 상기 헤드(69) 하부에 전극 홀더(11)가 부착되며, 상기 전극 홀더(11)에는 가공 전극(14)을 삽입고정시키는 척(13)이 볼트에 의해 결합고정되어 있다. 상기 헤드(69)와 일체로 구성되는 최하부의 베드(9) 상부에는 Y축 방향으로 이동할 수 있는 Y축 테이블(18)이 설치되어 있고, 그 바로 상부에는 가공하고자 하는 공작물을 지지할 수 있는 수평 지지대(70)가 부착고정되어 X축으로 이동가능하도록 X축 테이블(17)이 구성되어 있다. 이에 따라, 방전 전류를 인가하면, 상기 척에 고정된 가공전극과 상기 수평 지지대 위의 공작물 사이에 방전 전류가 발생하여 방전에 의해서 공작물을 절삭가공할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 장치의 바람직한 일실시예에 따라 구성된 방전가공 장치 전체의 구성도로서, 헤드부(69)와 작업대(68)의 작동관계를 설명하면 다음과 같다:

제 4도에 헤드부로서 도시된 C-축 서버 모터(30)는 C축 커플링(29)에 의해 워엄 감속기(31)와 결합되어 있으며, C축 서버모터가 C축 커플링(29)과 함께 회전함에 따라 C축 워엄 감속기(31)는 워엄 기어에 의해 C축 풀리(27)를 회전시키게 된다. 상기 C축 풀리(27)는 벨트(28)에 의해, 도 5의 지지대(33)에 고정/회전되는 제 2 풀리(27)를 회전시킴으로써, 제 6도의 워엄 감속기(31) 하부에 상기 워엄 감속기(31)와 함께 고정되는 고정 지지대(42)가 설치되며, 그 척에 상기 방전 지지대(44)가 고정되고, 도 5의 C축 베어링(40)이 설치되어 C축 연결 베어링(40)에 상기 풀리(27)의 축이 삽입/결합됨으로써 상기 제 2 풀리(27)가 회전가능하게 구성된다.

한편, 상기 C축 지지대는, 도 6의 C축 크로스레일 지지대(43)로 구성되어 있고, 도 7의 Y1축 스쿠루우 지지대가 서로 볼트에 의해 고정되어 있으며, C축 크로스레일과 Y1 축 스쿠루우가 Y1축의 서버모터와의 커플링(R)이 회전하여 직선운동을하면서 상기 커플링(R)에 연결된 Y1축 스크루우 지지대가 직선운동을 하게 됨에 따라 C축 크로스 레일이 직선운동을 하게 된다.

도 3의 헤드 본체부와 상기 헤드 본체 하부에 일체로 형성되는 작업 다이부 수평지지대가 일체로 형성되어, 링을 제거할 수 있도록 상기 수평지지대 상에 밸브 본체를 위치시키고, 상기 방전 전극(7)이 소정의 작업을 진행할 수 있도록 콘트롤 박스의 조작에 의해 C축 및 Y1축을 셋업(set up)시킨다.

이상과 같이, 방전가공 전극에 의해 링의 절삭공정이 완료되면, 밸브내의 상기 링이 제거된 위치에 새로운 링을 용접시키는 공정을 수행하게 되는데, 이 용접 공정을 위한 본 발명의 장치의 구성을 도 8 및 9를 참조로 설명한다:

도 8에는 본 발명의 장치에서 상기 방전가공 전극(7)과 교체되어 용접 공정으로 수행하게 되는 용접기의 측면도가, 그리고 도 9에는 용접기의 정면도가 각각 도시되어 있다. 상기 용접기의 회전은 방전전극의 C축 회전과 동일하게 이루어진다. C축 아암은 방전기 아암과 용접기 아암으로서 공용되고, 교환식 척에 의해 상기 방전기 아암과 용접기 아암의 교환이 가능해진다.

Y2축 베드는 Y2축 볼 스크루우(볼이 장착된 회전 나사)와 Y2축 LM 가이드(직선운동 볼 가이드)에 의하여 이동하고, Y2축 미니모터가 회전하고, Y2축 풀리(27)에 의하여 회전력이 전달되어 Y2 축은 상기 볼 스크루우에 의해 직선운동을 하게 된다. 이에 의해 용접토치는 용접하고자 하는 링의 위치까지 이동하고, 상기 이동은 용접 근접스위치에 의해 제어되며, 와이어 공급선에 의해 와이어 공급을 수행함과 동시에 가스를 제공함으로써 회전 동작과 함께 용접이 이루어지게 되는 것이다.

본 발명의 장치를 다시 살펴보면, 유체의 흐름 개폐용 밸브(V)에 내장된 마모된 금속제 링(R)을 제위치에서 새 링으로 교체하는 장치에 있어서, 방전 가공전극(7)은 상기 링(R)의 예정된 내경(제 1 직경)을 절삭해낼 수 있는 제 1 직경 부분, 및 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지고, 원판형의 상기 제 1 직경 부분 및 이로부터 돌출된 제 2 직경 부분으로 이루어진 2단 원판형으로 형성되었으며, 외부 제어장치에 의해 전원으로부터 (+) 전하가 인가되었을 때 (-) 전하를 인가받은 공작물(8)에 대하여 회전상태로 방전 가공을 수행할 수 있도록 되어 있다.

또한, C-고정축은 한쪽 단부가 상기 원판형 방전 가공전극(7)의 회전중심에 결합고정되고 다른 한쪽 단부는 C-축 지지대의 관통공 내측의 베어링(R)에 삽입된 상태로 회전가능하게 고정되어 있으며, 그 중간 부분에 풀리(27)가 형성되어 벨트(28)에 의해 전달되는 회전력을 전달받아서 상기 방전 가공전극을 회전시키도록 되어 있다. 상기 C-고정축의 한쪽 끝은 C-축 지지대에 의해 현가되며, 상기 C-축 지지대의 상단부에는 상기 지지대를 현가하는 고정 지지대가 결합되어 있다.

또한, 제 1 정위수단은 가공 전극(7)이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록, 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대의 위치를 X-축 방향으로 수평이동 및 제어하고; 제 2 정위수단은 고정 지지대의 위치를 Y-축 방향으로 수평이동 및 제어하고; 제 3 정위수단은 고정 지지대의 위치를 Z-축 방향으로 수직이동 및 제어하며; 제 4 정위수단은 상기 가공 전극(7)이 공작물(8)에 대하여 방전가공을 수행하게 될 예정 지점에 근접한 위치에 정위되어 방전 가공을 수행할 수 있도록 C-축 방향으로 점진적 접근 및 후퇴 동작을 반복하도록 제어하게 된다.

또한, 헤드부 모터 어셈블리는 상기 가공 전극이 회전하면서 공작물에 대하여 C-축 방향으로 접근 및 후퇴 동작을 할 수 있도록 벨트(28) 및 풀리(27)에 의해 상기 방전가공 전극 또는 용접장치(61,62)에 회전력을 전달한다.

상기 용접장치(61,62)는, 상기 방전 가공전극(7)의 절삭공정 종료 후 상기 전극(7)과 교체되어 상기 C-축 지지대에 결합 고정되며, 용접 토오치(60) 및 이것과 일체화된 용접 와이어(61)가 장착된 어셈블리가 상기 C-축 풀리에서 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 용접용 와이어(61)의 용융액으로 새 링(R)과 밸브 본체(V)의 환형 접촉면 사이를 용접결합시키도록 되어 있다.

전술한 모든 작동은, 외부 전원으로부터 상기 방전 가공전극(7)에 전류을 인가하고, 상기 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단, 제 4 정위수단, 상기 헤드부 모터 어셈블리, 용접수단(61,62) 및 상기 수단들을 가동시키는 모터들의 작동을 원격 조정하는 외부 제어장치(1)에 의해 이루어지게 된다.

본 발명의 상기 장치를 사용하면, 상기 유체의 흐름 개폐용 밸브(V)에 내장된 마모된 금속제 링(R)을 교체하기 위해 방전 가공전극(7)을 사용하여 상기 링(R)을 절삭하여 제거한 후 새로운 링(R)을 전기 용접에 의해 부착시킴으로써 상기 밸브(V)내의 링(R)을 제위치에서 교체할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기 방전가공 전극에는 85 내지 95 V의 (+) 전압이 인가되고, 상기 공작물 및 지지대에 85 내지 95 V의 (-) 전압이 인가되도록 되어 있으며, 상기 방전가공 전극(7) 또는 용접수단(61,62)의 위치를 각각 X-축, Y-축, Z-축 및 C-축 방향으로 이동 및 정위시키는 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단 및 제 4 정위수단은, 각각의 개별적 모터에 의해 발생되는 회전력을 워엄 기어에 의해 직선운동으로 변환 및 속도를 조절할 수 있도록 외부의 원격 제어장치에 의해 조정된다.

또한, 본 발명의 방법에 있어서는, 우선, 밸브의 상부 덮개부를 개방시켜서 본 발명의 상기 장치가 링(R)에 접근할 수 있도록 하고, 마모된 링(R)에 상기 링과 동일한 규격의 방전가공 전극(7)이 센터링될 수 있도록 원격 제어장치에 의해 상기 장치의 제 1 정위수단 내지 제 3 정위수단을 가동 및 X-축, Y-축 및 Z-축상의 위치를 조정하여 정위시키게 된다.

그 다음으로, 상기 밸브 본체(V) 및 마모된 링(R)에 (-) 전하를 제공하고 상기 방전가공 전극(7)에 (+) 전하를 제공하여 대전시키면, 소기의 방전을 발생시킬 수 있는 상태로, 장치의 헤드부 모터 어셈블리로부터 벨트 및 풀리를 경유하여 전달되는 회전력으로 상기 방전가공 전극(7)을 회전시킴과 동시에 상기 링(R)에 대하여 C-축 방향으로 점진적 전진을 진행하여 상기 링(R)을 절삭할 수 있게 된다.

상기 링(R)의 절삭이 완료된 후, 상기 방전가공 전극(7)의 회전을 중단시키고 방전가공 전극(7)을 상기 링(R)에 대하여 C-축 방향으로 후퇴시켜 밸브 본체(V)로부터 꺼낸 다음으로는, 방전가공 전극(7)에 의해 절삭제거된 밸브내 링의 자리에 새 링을 결착시키게 된다.

그 다음으로, 상기 장치의 C-축 지지대에서 방전가공 전극(7)을 분리시키고 그 자리에 용접수단(61,62)을 교체하여 결합고정시킨 다음, 상기 장치에 결합고정된 용접수단(61,62)을, 다시 상기와 같은 방식으로 밸브(V)내의 새 링에 대향되도록 정위시킨다.

이어서, 상기 용접수단(61,62)을 C-축 방향으로 전진시키면서, 상기 용접수단(61,62)의 용접 토오치(60) 및 용접용 와이어(61)의 회전 반경을 링(R)의 제 1 직경에 맞게 조절하여 상기 새 링(R)의 환형 외주변부와 이에 접하는 밸브 본체부의 경계면에 위치할 수 있도록 조정한다. 그리고 나서, 상기 용접 토오치(60)에 전기에너지를 제공하여 용접 와이어(61)를 용융시키면서 상기 용접수단(61,62)을 회전시켜서 상기 환형 링(R) 및 이에 접하는 밸브 본체(V)의 대향 경계면사이를 상기 용융된 와이어 재료로 1차 용접(S2)시키게 된다.

상기 용접수단(61,62)의 용접 토오치(60) 및 용접용 와이어(61)의 회전 반경을 링(R)의 제 2 직경에 맞게 조절하고, 상기 용접수단(61,62)을 다시 C-축 방향으로 링(R)의 폭 치수만큼 전진시켜서, 상기 새 링(R)의 횡단면부와 이에 접하는 밸브 본체부의 경계면에 위치할 수 있도록 조정한다. 상기 용접 토오치(60)에 전기에너지를 제공하여 용접 와이어(61)를 용융시키면서 상기 용접수단(61,62)을 회전시켜서 상기 환형 링(R)의 단면부 및 이에 접하는 밸브 본체(V)의 대향 경계면사이를 상기 용융된 와이어 재료로 2차 용접(S1)시킨다.

이와 같이 하여, 용접 공정이 완료된 후, 상기 용접 수단을 밸브 본체(V)로부터 꺼내고 밸브를 다시 원상으로 조립시키면 본 발명의 장치를 사용한 밸브내 링의 교체작업이 완료된다.

이상과 같은 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 링의 마모시에 밸브 자체를 교체해야만 했던 종래의 방법을 개선하여, 링만을 효과적인 방법으로 월활하게 교체시킬 수 있게 되었으므로 밸브를 재사용할 수 있는 장점을 가지게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 기준으로 구체적으로 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위 이내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 예컨대 원자력 발전소 등에서 유체의 흐름을 개폐하는데 사용되는 것과 같은 유체흐름 개폐용 대규모 밸브내에 설치된 링의 마모시에종래에는 일괄적으로 밸브 전체를 교체해야 함으로써 많은 시간 및 과도한 비용이 소요되었으나, 본 발명에 따라 밸브내의 마모된 링만을 제위치에서 제거하고 새 링을 용접하여 효과적으로 교체시킴으로써 고가의 밸브 자체를 교체하지 않고서도 내부의 마모된 링만을 교체하여 밸브를 계속적으로 사용할 수 있게 되었으며, 이로써 시간적으로 및 특히 비용 측면에서 현저한 개선이 이루어지게 되었다. 이는 장차 발전소 뿐만 아니라 이와 유사한 구조 및 특성을 가지는 다른 산업 분야에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (8)

1. 유체의 흐름 개폐용 밸브(V)에 내장된 마모된 금속제 링(R)을 제위치에서 교체하기 위한 장치로서,

   상기 링(R)의 예정된 내경(제 1 직경)을 절삭해낼 수 있는 제 1 직경 부분(r1), 및 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지고 상기 제 1 직경 부분으로부터 돌출된 제 2 직경 부분(r2)의 2단 원판형으로 형성되었으며, 외부 제어장치에 의해 전원으로부터 (+) 전하가 인가되었을 때 (-) 전하를 인가받은 공작물(8)에 대하여 회전상태로 방전 가공을 수행하도록 되어 있는 방전 가공전극(7);

   한쪽 단부는 상기 원판형 방전 가공전극(7)의 회전중심에 결합고정되고 다른 한쪽 단부는 C-축 지지대(33)의 관통공 내측의 베어링(40)에 삽입된 상태로 회전가능하게 고정되어 있으며, 그 중간 부분에 풀리(27)가 형성되어 벨트(28)에 의해 전달되는 회전력을 전달받아서 상기 방전 가공전극(35)을 회전시키도록 되어 있는 C-고정축(39);

   상기 C-고정축(39)의 한쪽 끝을 현가하는 C-축 지지대(33);

   상기 C-축 지지대(33)의 상단부에 결합되어 상기 지지대(33)를 현가하는 고정 지지대(44);

   가공 전극(7)이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록, 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대(44)의 위치를 X-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 1 정위수단(17);

   가공 전극(7)이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록, 상기 가공 전극(14)이 고정된 고정 지지대(44)의 위치를 Y-축 방향으로 수평이동 및 제어하는 제 2 정위수단(18);

   가공 전극(7)이 공작물의 예정 위치에 접근할 수 있도록 상기 가공 전극이 고정된 고정 지지대(44)의 위치를 Z-축 방향으로 수직이동 및 제어하는 제 3 정위수단;

   상기 가공 전극(7)이 공작물에 대하여 방전가공을 수행하게 될 예정 지점에 근접한 위치에 정위되어 방전 가공을 수행할 수 있도록 C-축 방향으로 점진적 접근 및 후퇴 동작을 반복하도록 제어하는 제 4 정위수단;

   상기 가공 전극이 회전하면서 공작물에 대하여 C-축 방향으로 접근 및 후퇴 동작을 할 수 있도록 벨트(28) 및 풀리(27)에 의해 회전력을 전달하는 헤드부 모터 어셈블리(69);

   상기 방전 가공전극(7)의 절삭공정 종료 후 상기 전극(7)과 교체되어 상기 C-축 지지대(33)에 결합 고정되며, 용접 토오치(60) 및 이것과 일체화된 용접 와이어(61)가 장착된 어셈블리가 상기 C-축 풀리에서 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 용접용 와이어(61)의 용융액으로 새 링(R)과 밸브 본체(V)의 환형 접촉면 사이를 용접결합시키도록 되어 있는 용접수단(61,62); 및

   외부 전원으로부터 상기 방전 가공전극(7)에 전류을 인가하고, 상기 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단, 제 4 정위수단, 상기 헤드부 모터 어셈블리, 용접수단(61,62) 및 상기 수단들을 가동시키는 모터들의 작동을 원격 조정하는외부 제어장치(1)로 이루어지고, 상기 유체의 흐름 개폐용 밸브(V)에 내장된 마모된 금속제 링(R)을 교체하기 위해 방전 가공전극(7)을 사용하여 상기 링(R)을 절삭하여 제거한 후 새로운 링(R)을 전기 용접에 의해 부착시킴으로써 상기 밸브(V)내의 링(R)을 제위치에서 교체하는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치(1).
2. 제 1항에 있어서, 상기 링(R)이 원자력 발전소의 용수 또는 연료의 이송용 도관 라인의 개폐밸브에 내장된 것임을 특징으로 하는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 방전가공 전극에 85 내지 95 V의 (+) 전압이 인가되고, 상기 공작물 및 지지대(33)에 85 내지 95 V의 (-) 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 방전가공 전극(7) 또는 용접수단(61,62)의 위치를 각각 X-축, Y-축, Z-축 및 C-축 방향으로 이동 및 정위시키는 제 1 정위수단, 제 2 정위수단, 제 3 정위수단 및 제 4 정위수단이 각각의 개별적 모터에 의해 발생되는 회전력을 워엄 기어(31)에 의해 직선운동으로 변환 및 속도를 조절할 수 있도록 외부의 원격 제어장치(19)에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 유체 개폐용 밸브에 내장된 금속제 링의 교체장치.
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