버터플라이 밸브의 밸브 시트는 버터플라이 밸브 내부의 핵심 밀봉 부품입니다. 밸브 시트의 주요 기능은 밸브가 닫혔을 때 버터플라이 플레이트(밸브 디스크)와 접촉하여 밀봉면을 형성함으로써 유체의 누출을 방지하는 것입니다. 구체적으로,버터플라이 밸브 시트밸브 본체의 내벽에 설치하거나 버터플라이 플레이트와 통합되도록 설계할 수 있으며, 재질과 구조를 통해 우수한 밀봉 효과를 얻을 수 있습니다.
1. 버터플라이 밸브 시트 분류 소개
1.1 재질별 분류
A. 탄성 연질 밸브 시트
일반적으로 고무, 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 재료를 지칭합니다.
장점: 우수한 밀봉 성능, 빠른 반응 속도, 저온, 저압 및 저자기성 매체(PTFE 제외)에 적합.
단점: 내마모성이 떨어지고, 재료 노화로 인해 수명이 제한됩니다.
B. 금속 밸브 시트
스테인리스강, 탄소강 또는 기타 금속 재질로 만들어졌습니다.
장점: 고온 저항성, 고압 저항성, 뛰어난 내마모성, 열악한 작업 환경에 적합.
단점: 금속 간 밀봉에 대한 요구 사항이 높고, 가공 정밀도 및 설치 요구 사항이 엄격합니다.
C. 복합 밸브 시트
금속과 연성 소재의 장점을 결합한 소재로, 일반적으로 금속 구조물을 흑연과 같은 탄성 소재로 덮습니다.
이는 우수한 밀봉 성능을 보장할 뿐만 아니라 내마모성과 수명도 향상시킬 수 있습니다.
1.2. 구조적 형태에 따른 분류
A. 딱딱한 등받이
밸브 시트와 후면부는 일체형으로 형성되어 구조가 간단하며, 밀봉면은 밸브 본체와 단단히 밀착됩니다.
이것의 단점은하드백 밸브 시트밸브 시트가 마모되거나 노후화되면 버터플라이 밸브 전체를 분해하여 교체해야 한다는 점입니다.
B. 탈착식 쿠션 시트
그만큼소프트 밸브 시트제비꼬리형 디자인을 채택하여 분해 및 개별 교체가 가능합니다.
장점은 유지보수가 용이하고 버터플라이 밸브 전체의 수명을 연장할 수 있다는 것입니다.
1.3. 특별 설계에 따라
A. 이중 편심 버터플라이 밸브
버터플라이 플레이트는 닫힐 때 두 개의 편심축을 따라 움직여 밸브 시트와의 접촉 마찰을 줄입니다.
이러한 방식의 장점은 마모 감소, 밸브 시트 수명 연장 및 밀봉 성능 향상입니다.
B. 삼중 편심 버터플라이 밸브
이중 편심에 기반한 추가 설계는 버터플라이 플레이트와 금속 밸브 시트가 금속 대 금속 정밀 접촉을 달성할 수 있도록 합니다.
이 제품은 진정한 누출 제로 효과를 달성할 수 있으며 고온 및 고압 매체와 같은 까다로운 작업 조건에 적합합니다.
밸브 시트 재질은 종류에 따라 물리적, 화학적 특성이 다르며, 다양한 작동 조건에 적합합니다. 본 논문에서는 탄성 밸브 시트의 주요 유형, 성능 및 적용 분야를 주로 연구하고 비교합니다.
시중에서 흔히 사용되는 탄성 밸브 시트는 NBR, EPDM, VITON(FKM), 천연 고무(NR), 실리콘(실리콘 고무), 폴리우레탄(PU), 수소화 니트릴 고무(HNBR), HYPALON(CSM), PTFE 등이 있습니다.
2. 밸브 시트 재질 특성 비교
| 재료 | NBR(니트릴 고무) | EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무) | 비톤(FKM/불소탄소 고무) | NR(천연 고무) | 실리콘 고무 | PU(폴리우레탄) | HNBR(수소화 니트릴 고무) | 하이팔론(CSM/클로로술폰화 폴리에틸렌 고무) | PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌, 테플론) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 내유성 | 훌륭한 | 가난한 | 탁월한 내연료성 및 내화학성 | 가난한 | 가난한 | 보통의 | 탁월함 (기름, 연료 및 윤활유에 대한 저항성이 뛰어남) | 보통의 | 우수함 (최고의 내화학성) |
| 내화학성 | 내산성도 적당하며, 약한 산과 염기에 대한 저항성이 있습니다. | 탁월한 성능 (산, 염기 및 산화제에 대한 저항성) | 탁월한 내성 (산, 염기, 유기 용제에 대한 저항성) | 보통의 | 탁월함 (산화제에 대한 저항성, 무독성) | 보통의 | 우수함 (약한 산과 염기에 대한 저항성) | 탁월한 성능 (산, 염기 및 산화제에 대한 저항성) | 탁월함 (모든 화학 물질에 내성 있음) |
| 온도 범위 (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (잠시 동안 최대 150까지 상승) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| 내마모성 | 좋은 | 보통의 | 좋은 | 탁월함(우수한 내마모성) | 보통의 | 우수함 (최고의 내마모성) | 훌륭한 | 좋은 | 내구성이 약함 (쉽게 마모됨) |
| 방수 기능 | 보통의 | 탁월함 (온수 및 증기 사용에 적합) | 보통의 | 좋은 | 최상급 (식품 등급) | 보통의 | 좋은 | 훌륭한 | 뛰어난 (방수) |
| 내후성(자외선/오존) | 가난하다 (쉽게 늙는다) | 탁월함 (높은 내후성) | 좋은 | 보통의 | 탁월한 (극한 기후 조건에도 견딜 수 있음) | 보통의 | 탁월함 (높은 내후성) | 탁월한 (우수한 내후성) | 뛰어난 (자외선 및 노화 저항성) |
| 유연성 | 좋은 | 훌륭한 | 보통의 | 훌륭한 | 훌륭한 | 좋은 | 훌륭한 | 좋은 | 단단함(마찰력 낮음) |
| 주요 응용 분야 | 연료, 윤활유, 유압 오일 시스템, 산업용 씰 | 급수 및 배수 시스템, 화학 물질 파이프라인, 증기 시스템, 옥외 장비 | 고온 화학 응용 분야, 연료 시스템, 항공우주, 석유화학 | 광업, 내마모성 장비, 기계식 라이닝 | 식품, 의약품, 전자제품 밀봉, 고온 및 저온 응용 분야 | 기계식 밀봉, 내마모성 장비, 광업, 유압 시스템 | 석유화학, 자동차 산업, 고온 오일씰 | 화학 산업, 부식성 환경, 옥외 장비, 오존 저항성 밀봉 | 강부식성 화학물질, 의약품, 식품 등급 밀봉, 고온 밀봉 |
3. 밸브 시트 재질에 적합한 작업 조건
| 재료 | 연료/오일 저항성 | 내산성/내염기성 | 고온 저항성 | 저온 저항성 | 방수 기능 | 내마모성 | 내후성(실외, 오존) | 식품 등급 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 엔브르 | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| 비톤 | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| 실리콘 | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| HNBR | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| 하이팔론 | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. 재료 선정 권장 사항
• 연료, 오일 또는 유압유 용도 → NBR, HNBR, VITON
• 내산성/내염기성 및 내화학성 → EPDM, 하이팔론, 비톤, PTFE
• 고온 저항성(>150°C)의 경우 → 비톤, 실리콘, 하이팔론, PTFE
• 저온 환경(-40°C 미만)의 경우 → 천연고무(NR), 실리콘, PTFE
• 높은 내마모성 및 내마찰성(광산, 기계류) → 천연고무(NR), 폴리우레탄(PU), 고나노브롬화강암(HNBR)
• 식수 및 식품 등급 용도 → EPDM, 실리콘, PTFE
• 옥외 및 오존 저항성 소재: EPDM, 하이팔론, 실리콘, PTFE
5. 결론
• NBR(니트릴 고무): 연료, 유압유와 같은 유성 용도에 가장 적합하지만 고온 및 산/염기에는 적합하지 않습니다.
• EPDM(에틸렌 프로필렌 고무): 수처리, 화학 및 증기 시스템에 이상적이며 내후성이 뛰어나지만 내유성은 떨어집니다.
• 비톤(불소탄소 고무): 고온, 강산/강염기 및 연료 관련 용도에 탁월합니다.
• NR(천연 고무): 내마모성이 뛰어나 광업 및 기계 분야에 사용되지만 화학 물질에는 약합니다.
• 실리콘 고무: 고온/저온 및 식품 안전 용도에 적합하지만 내마모성이 부족합니다.
• PU(폴리우레탄): 극한의 내마모성에 가장 적합하며 유압 씰 및 광산 분야에 사용됩니다.
• HNBR(수소화 니트릴 고무): 고온 및 내마모성 측면에서 NBR보다 우수하며 석유화학 산업에 사용됩니다.
• 하이팔론(CSM/클로로술폰화 폴리에틸렌 고무): 내산성/내염기성 및 내후성이 가장 우수하며, 화학 물질 및 오존에 대한 내성이 있는 밀봉재로 이상적입니다.
• PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌): 화학적 내성이 가장 뛰어나 고온, 부식성 환경 및 식품 가공에 이상적입니다.