버터플라이 밸브는 비용 효율성과 빠른 작동으로 널리 평가됩니다.씰 성능밸브의 신뢰성과 수명을 직접적으로 좌우합니다. 씰 설계는 매우 다양하며, 각각 특정 작동 조건에 맞춰 설계됩니다. 본 논문에서는 코어 씰의 구조, 재질 및 실제 적용 분야에 대해 살펴봅니다.
1. 코어 씰 구조 및 기능
버터플라이 밸브 씰은 다음과 같이 구성됩니다.시트 링 그리고 디스크 가장자리 밀봉 표면, 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다.
- 소프트 씰:
특징 탄성체 시트(고무, PTFE)가 밸브 본체 또는 디스크에 장착됩니다. 폐쇄 장치는 디스크 가장자리(보통 금속)를 부드러운 시트에 압축하여 변형시켜 완벽한 밀봉을 구현합니다.
장점:낮은 밀봉 응력, 거의 0에 가까운 누출(6등급 가능), 낮은 비용, 최소 토크.
단점:온도/압력/화학물질 저항성이 제한적입니다. 침식과 입자 손상에 취약합니다. 잦은 조절에 적합하지 않습니다. - 금속 하드 씰(삼중 오프셋 디자인 - 그림 1):
금속 간 밀봉(예: 스테인리스 스틸, 합금)을 활용하세요. 주요 디자인 요소:- 1번째 오프셋: 파이프라인 중심에서 스템 축 오프셋.
- 2번째 오프셋: 디스크 밀봉면 중앙에서 스템 축이 오프셋되어 있습니다.
- 3번째 오프셋(중요): 원뿔형 각도 밀봉 프로필로 선/소면적 접촉이 가능합니다.
장점:뛰어난 온도/압력/침식/캐비테이션 저항성; 긴 수명; 잠재적인 재사용성.
단점:제조 비용이 높고, 착좌 응력이 높으며, 토크가 증가하고, 저압 누출이 발생할 가능성이 있습니다(일반적으로 4등급).
그림 1: 트리플 오프셋 금속 씰 구조
(시각적: 작동 중 미끄럼 마찰을 제거하는 원뿔형 선 접촉을 보여줍니다)
2. 주요 성과 비교
소프트 씰 vs. 하드 씰:
- 온도:소프트 씰은 -50°C~200°C(PTFE/고무에 따라 다름)에서 작동하는 반면, 금속 씰은 -196°C~600°C 이상의 극한 온도를 견딥니다.
- 압력:소프트 씰은 PN25 이하(ANSI 150)에 적합합니다. 금속 씰은 PN16~PN150(ANSI 900)에 적합합니다.
- 누출: 소프트 씰은 거의 제로에 가까운 누설을 달성합니다(Class VI). 금속 씰은 Class IV/V에 도달하여 고압에서 성능이 향상됩니다.
- 미디어 호환성:소프트 씰은 물/공기/중성 유체에 적합합니다. 금속 씰은 증기, 탄화수소, 슬러리, 부식성 유체 및 고온 가스에 강합니다.
- 견고성:금속 씰은 입자, 침식 및 마모에 대한 뛰어난 내성을 제공합니다. 연질 씰은 마모가 심하거나 잦은 스로틀링 작업 시 빠르게 성능이 저하됩니다.
- 비용 및 운영:소프트 씰은 비용이 저렴하고 최소한의 토크만 필요합니다. 금속 씰은 초기 투자 비용과 토크가 더 많이 들지만, 혹독한 환경에서도 오랫동안 사용할 수 있습니다.
- 응용 프로그램:소프트 씰은 HVAC, 급수 시스템, 저압 가스 분야에서 주로 사용됩니다. 금속 씰은 정유, 증기 라인, 화학 처리, 석유/가스 분야에서 필수적입니다.
3. 소프트 씰 시트 소재
재료 선택은 성능의 경계를 정의합니다.
- NBR(니트릴 고무): 오일, 탄화수소에 대한 내성(-20°C ~ 80°C).용도: 물, 압축 공기, 석유 기반 유체.
- EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔):뜨거운 물/증기(<150°C), 오존, 알칼리에 강합니다.용도: 난방 시스템, 음식/음료, 습한 공기.
- FKM(플루오로카본 비톤®):오일, 연료, 산, 고온(-20°C ~ 200°C)을 처리합니다.용도: 화학 처리, 연료 라인, 산성 매체.
- PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌):화학적으로 불활성(-50°C ~ 200°C)이며 마찰이 적습니다. 다음 용도로 사용 가능:
- 퓨어 시트:내식성, 적당한 밀봉성.
- 강화된 시트(유리/흑연):냉류 저항성이 더 좋습니다.
- 안감 좌석(립/버블 튜브):탄성과 내화학성을 결합했습니다.
4. 금속 씰 재료 및 처리
성능은 재료 페어링과 표면 엔지니어링에 달려 있습니다.
- 재료 전략:
- 서로 다른 소재를 조합하면 긁힘이 방지됩니다(예: 스테인리스 대 스텔라이트®).
- 좌석 표면 경도 > 디스크 표면 경도(HRC 2-5)이므로 디스크를 교체할 수 있습니다.
- 표면 강화:
- 하드페이싱:**스텔라이트 6® (코발트 기반, HRC 40-50) 또는 Inconel 625®** (니켈 기반) 오버레이는 마모/부식에 강합니다.심각한 서비스를 위한 기본 솔루션입니다.
- 표면 경화: 화염/플라즈마/레이저 경화 또는 질화(≥HV 1000)는 마모/마모 저항성을 향상시킵니다.
- 열 스프레이: HVOF 적용 WC(텅스텐 카바이드) 또는 산화크롬 코팅은 극한의 표면 내구성을 제공합니다.
- 이국적인 합금: 부식성이 매우 강한 환경(비용이 높음)에서 사용되는 Hastelloy® 또는 듀플렉스 강철.
5. 제한 사항 및 선정 기준
주요 고려 사항:
- 소프트 씰 제한:영구 압축 변형, 화학적 비호환성(팽창/분해), 냉간 유동/크립(PTFE/고무), 입자 손상.
- 하드 씰 제한: 잠재적인 저압 누출, 더 높은 비용/토크.
- 선택 동인: 미디어 속성(T, P, 부식성, 고형물), 누출 요구 사항, 수명 주기 빈도, 운영 심각도 및 예산.
결론:
버터플라이 밸브 선택은 다음에 의해 정의됩니다.씰 구조-재료 시너지. 부드러운 씰(EPDM/NBR/PTFE)는 비용에 민감한 저압 물/공기 응용 분야에 적합합니다.FKM 소프트 씰 또는 PTFE 복합재부식성 매체를 처리합니다.트리플 오프셋 금속 씰와 함께Stellite®/경화 표면증기, 탄화수소, 높은 T/P 및 침식성 유동에는 필수적입니다. 니켈 기반 재료는 극한 환경에 적합합니다. 작동 매개변수와 재료 특성에 대한 엄격한 평가가 매우 중요합니다. 씰 사양을 간과하면 누출, 조기 고장 및 막대한 비용 발생으로 인한 가동 중단 위험이 있습니다.
게시 시간: 2025년 8월 6일