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사례 연구: 일체형 삼방 밸브 본체

316L 스테인리스 스틸 | SLM | 통합 플랜지가 있는 다중 포트 밸브 본체

금속 3D 프린팅 적용

1. 배경

공정 장제 제조업체는 PTFE 가스킷으로 볼트 조여 세 개의 주조 부분으로 구성된 삼방 화학 분배 밸브를 조립하고 있었습니다. 이 다중 부품 구조는 가스킷에서 만성적인 누출 경로가 발생했으며, 주조 부품에 장기적인 납품 기간이 필요했고, 내부 유로에는 압강하 페널티를 유발하는 여러 개의 90° 전환이 있었습니다. 누출 경로를 제거하고 유동 효율을 개선하기 위해 최적화된 내부 유동과 통합 플랜지가 있는 일체형 밸브 본체가 필요했습니다.

2. 과제

설계 요구 사항에는 다음이 포함되었습니다:

· 단일 일체형 본체에 세 개의 통합 플랜지 포트(DN80, DN80, DN50)

· 기존 볼트 조립체의 세 개의 90° 전환을 대체하는 CFD 최적화 내부 유로

· ASME B16.5에 따른 볼트 홀 패턴으로 드롭인 플랜지 호환성

· 유로에 가스킷 없음, 볼트 조임 부분 없음 — 완전히 용접 없는 구조

· 압력 등급 PN40, 50 bar 정수 테스트에서 누설 없음

3. 솔루션

삼방 밸브 본체는 세 개의 포트 사이를 원활하게 전환하는 CFD 최적화 내부 유로 채널을 가진 단일 일체형 부품으로 재설계되었으며, 316L 스테인리스 스틸로 선택적 레이저 용해(SLM) 방식으로 제조되었습니다.세 개의 플랜지, 본체, 내부 유로, 그리고 볼트 홀이 하나의 연속적인 부품으로 인쇄되었습니다 — 주조, 용접, 습윤 경로의 개스킷 없음. 플랜지 표면은 표준 파이프에 직접 볼팅하기 위해 ASME B16.5 표면 마감으로 가공되었습니다. 최적화된 내부 유로는 90° 회전을 세 번에서 한 번으로 줄이고, 그 사이에는 부드러운 접선 전환을 적용했습니다.

 

그림 1: SLM으로 인쇄된 316L 삼방 밸브 본체 — 3/4 뷰로 두 개의 DN80 플랜지와 하나의 DN50 플랜지가 완전히 일체형으로 보임

 

그림 2: 동일한 밸브 본체의 측면 — ASME B16.5 준수 볼트 홀 패턴을 가진 큰 플랜지 표면

 

그림 3: 위에서 본 모습 — 열린 플랜지를 통해 보이는 내부 CFD 최적화 유로 챔버

 

그림 4: 측면 프로필 뷰 — 전체 본체 봉투와 세 개의 포트 축을 보여줌

4. 결과

· 40% 중량 감소 — vs.기존의 3피스 주조 + 볼트 조립 구조

· 유로에 가스킷 없음 — 완전 일체형, 누출 경로 없음

· 30% 낮은 압강하 — CFD 최적화 내부 유로를 통한

· 50bar에서 누출 없음 — 모든 단위에 대한 수압 테스트로 확인됨

· ASME B16.5 플랜지 호환 — 기존 배관을 위한 드롭인 교체 부품

· 납기: 3주 — CAD에서 기계 가공, 설치 준비된 본체까지

“우리는 밸브마다 6개의 가스킷과 3개의 볼트 조인트를 제거했습니다. 첫 6개월간의 서비스 호출은 0으로 감소했고, 유동 효율도 상당히 향상되었습니다.”

 

재료: 316L 스테인리스 스틸  |  공정: SLM / 금속 3D 프린팅  |  적용: 일체형 3방 밸브 본체