탄력적인 버터플라이 밸브산업용 파이프라인에서 가장 널리 사용되는 버터플라이 밸브 유형입니다. 고무와 같은 탄성 재료를 밀봉 표면으로 사용하며, "재료의 복원력"과 "구조적 압축력"을 이용하여 밀봉 성능을 구현합니다.
이 글에서는 구조, 용도, 재료에 대한 소개뿐만 아니라 일반적인 지식부터 심층적인 논리적 분석까지 다룹니다.
1. 탄성 버터플라이 밸브의 기본 이해 (간략한 설명)
1.1 기본 구조
밸브 바디:일반적으로 웨이퍼형, 러그형 또는 플랜지형입니다.
밸브 디스크:닫을 때 고무 시트를 압축하여 밀봉을 형성하는 원형 금속판.
밸브 시트:NBR/EPDM/PTFE/고무 라이닝과 같은 탄성 재질로 만들어졌으며 밸브 디스크와 함께 작동합니다.
밸브 스템:주로 단축 또는 복축 설계를 사용합니다.
액추에이터:손잡이, 웜 기어, 전기식, 공압식 등
1.2 공통 특징
밀봉 수준은 일반적으로 누출이 전혀 발생하지 않도록 합니다.
저렴한 가격과 폭넓은 활용 범위.
주로 물, 에어컨, 냉난방 공조(HVAC) 및 경화학 산업과 같은 저압에서 중압 시스템에 사용됩니다.
2. 탄력성 버터플라이 밸브에 대한 오해
2.1 밀봉의 핵심은 고무의 탄성입니다.
많은 사람들이 "탄력 있는 시트는 밀봉을 위해 고무의 탄성에 의존한다"고 믿습니다.
밀봉의 진정한 본질은 다음과 같습니다.
밸브 본체 + 밸브 스템 중심 거리 + 밸브 디스크 두께 + 밸브 시트 매립 방식
함께 "제어된 압축 영역"을 만듭니다.
간단히 말해서:
고무는 너무 헐거워서도 안 되고 너무 꽉 조여도 안 됩니다. 정밀 가공으로 제어되는 "밀봉 압축 영역"에 따라 작동합니다.
이것이 왜 중요한가요?
압축 불량: 밸브가 닫혔을 때 누출이 발생합니다.
과도한 압축: 극도로 높은 토크로 인해 고무가 조기에 노화됩니다.
2.2 보다 유선형의 원반 모양이 에너지 효율이 더 높을까요?
일반적인 견해: 유선형 밸브 디스크는 압력 손실을 줄일 수 있다.
이는 유체역학 이론에 따르면 맞는 말이지만, 탄성 버터플라이 밸브의 실제 적용에는 완전히 들어맞는 것은 아닙니다.
이유:
버터플라이 밸브에서 압력 손실의 주요 원인은 밸브 디스크의 모양이 아니라 밸브 시트 고무의 수축으로 인한 "미세 채널 터널 효과"입니다. 밸브 디스크가 너무 얇으면 충분한 접촉 압력을 제공하지 못하여 밀봉 라인이 끊어지고 누출이 발생할 수 있습니다.
유선형 밸브 디스크는 고무에 날카로운 응력 지점을 발생시켜 수명을 단축시킬 수 있습니다.
따라서 소프트 시트 버터플라이 밸브의 설계는 유선형 디자인보다 "밀봉 라인의 안정성"을 우선시합니다.
2.3 소프트 시트 버터플라이 밸브는 중심선 구조만 가지고 있습니다.
온라인에서 흔히 볼 수 있듯이, 편심형 버터플라이 밸브에는 금속 재질의 경질 씰을 사용해야 합니다.
하지만 실제 엔지니어링 경험은 다음과 같은 사실을 보여줍니다.
이중 편심 구조는 탄성 버터플라이 밸브의 수명을 크게 향상시킵니다.
이유:
이중 편심 구조: 밸브 디스크는 밸브가 닫히는 마지막 2~3° 동안에만 고무와 접촉하여 마찰을 크게 줄입니다.
토크가 낮아져 더욱 경제적인 액추에이터 선택이 가능합니다.
2.4 고무 시트를 선택할 때 가장 중요한 고려 사항은 "재질명"입니다.*
대부분의 사용자는 다음 사항에만 집중합니다.
EPDM
NBR
바이톤(FKM)
하지만 수명에 진정으로 영향을 미치는 것은 다음과 같습니다.
2.4.1 쇼어 경도:
예를 들어, EPDM의 쇼어 A 경도는 "부드러울수록 좋다"는 일반적인 개념이 아닙니다. 일반적으로 65~75가 최적의 균형점이며, 이 범위에서는 낮은 압력(PN10~16)에서 누출이 전혀 발생하지 않습니다.
너무 무른 경우: 토크는 낮지만 쉽게 찢어집니다. 고압 피크(>2 MPa) 또는 난류 환경에서는 부드러운 고무가 과도하게 압축되어 압출 변형이 발생합니다. 또한 고온(>80°C)에서는 고무가 더욱 연화됩니다.
너무 단단함: 특히 저압 시스템(<1 MPa)에서 밀봉이 어렵습니다. 고무가 충분히 압축되지 않아 밀폐된 계면을 형성할 수 없으므로 미세 누출이 발생할 수 있습니다.
2.4.2 가황 온도 및 경화 시간
가황 온도와 경화 시간은 고무 분자 사슬의 가교 결합을 조절하여 네트워크 구조의 안정성과 장기적인 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적인 범위는 140~160°C, 30~60분입니다. 온도가 너무 높거나 낮으면 경화가 고르지 않게 되고 노화가 가속화됩니다. 당사는 일반적으로 다단계 가황(140°C에서 예비 경화 후 150°C에서 후경화)을 사용합니다. 2.4.3 압축 영구 변형
압축 영구 변형률은 고무가 일정한 응력(일반적으로 ASTM D395에 따라 70°C에서 22시간 동안 25%~50% 압축률로 시험) 하에서 영구적으로 변형되어 완전히 회복되지 못하는 비율을 나타냅니다. 이상적인 압축 영구 변형률 값은 20% 미만입니다. 이 값은 밸브의 장기 밀봉에 있어 "병목 현상"을 일으키며, 장기간 고압이 가해지면 영구적인 틈이 생겨 누출 지점이 발생합니다.
2.4.4 인장 강도
A. 인장 강도(일반적으로 10MPa 초과, ASTM D412)는 고무가 인장 파괴되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력이며, 밸브 시트의 내마모성 및 내인열성에 매우 중요합니다. 고무 함량과 카본 블랙 비율은 밸브 시트의 인장 강도를 결정합니다.
버터플라이 밸브에서 이 소재는 밸브 디스크 가장자리에 의한 전단력과 유체 충격에 저항합니다.
2.4.5 버터플라이 밸브의 가장 큰 숨겨진 위험은 누출입니다.
공학적 사고에서 누출 자체가 가장 큰 문제가 아니라 토크 증가가 더 큰 문제인 경우가 많습니다.
시스템 실패의 진정한 원인은 다음과 같습니다.
갑작스러운 토크 급증 → 웜 기어 손상 → 액추에이터 작동 중단 → 밸브 고착
토크가 갑자기 증가하는 이유는 무엇일까요?
- 밸브 시트의 고온 팽창
- 고무의 수분 흡수 및 팽창 (특히 저품질 EPDM)
- 장기간 압축으로 인한 고무의 영구 변형
- 밸브 스템과 밸브 디스크 사이의 간격 설계가 부적절함
- 밸브 시트 교체 후 제대로 길들이기가 되지 않았습니다.
따라서 "토크 곡선"은 매우 중요한 지표입니다.
2.4.6 밸브 본체 가공 정밀도는 매우 중요합니다.
많은 사람들이 소프트 시트 버터플라이 밸브의 밀봉이 주로 고무에 의존한다고 잘못 생각하여 밸브 본체의 가공 정밀도 요구 사항이 높지 않다고 여깁니다.
이는 완전히 잘못된 것입니다.
밸브 본체의 정확도는 다음과 같은 영향을 미칩니다.
밸브 시트 홈 깊이 → 밀봉 압축 편차, 개폐 시 정렬 불량 발생 가능성 높음.
홈 가장자리의 모따기가 불충분하면 → 밸브 시트 설치 중 긁힘 발생
밸브 디스크 중심 거리 오차 → 국소적인 과접촉
2.4.7 "완전 고무/PTFE 라이닝 버터플라이 밸브"의 핵심은 밸브 디스크입니다.
완전히 고무 또는 PTFE로 라이닝된 구조의 핵심은 "내식성이 있는 것처럼 보이는 더 넓은 면적을 갖는 것"이 아니라 밸브 본체 내부의 미세 통로로 유체가 침투하는 것을 차단하는 것입니다. 저렴한 버터플라이 밸브에서 발생하는 많은 문제는 고무 품질이 떨어져서가 아니라 다음과 같은 이유 때문입니다.
밸브 시트와 본체 접합부의 "쐐기형 틈" 문제가 제대로 해결되지 않았습니다.
장기간 유체 침식 → 미세 균열 → 고무 물집 및 부풀어 오름
마지막 단계는 밸브 시트의 국부적인 파손입니다.
3. 탄력성 버터플라이 밸브가 전 세계적으로 사용되는 이유는 무엇입니까?
저렴한 가격 외에도 다음과 같은 세 가지 근본적인 이유가 있습니다.
3.1. 매우 높은 내결함성
금속 씰과 비교했을 때, 고무 씰은 뛰어난 탄성 덕분에 설치 오차 및 경미한 변형에 대한 내성이 강합니다.
배관 사전 제작 오류, 플랜지 편차, 볼트 응력 불균형과 같은 문제도 고무의 탄성에 의해 흡수됩니다(물론 이는 한계가 있고 바람직하지 않으며 장기적으로 파이프라인과 밸브에 손상을 초래할 수 있습니다).
3.2. 시스템 압력 변동에 대한 최적의 적응성
고무 씰은 금속 씰처럼 쉽게 부서지지 않으며, 압력 변동 시 씰링 라인을 자동으로 보정합니다.
3.3. 최저 총 수명주기 비용
밀폐형 버터플라이 밸브는 내구성이 더 뛰어나지만, 가격과 액추에이터 비용이 더 높습니다.
이에 비해, 탄력성 버터플라이 밸브의 전체 투자 및 유지 보수 비용은 더 경제적입니다.
4. 결론
의 가치탄력적인 버터플라이 밸브단순히 "소프트 씰링"이 아닙니다.
소프트 실링 버터플라이 밸브는 단순해 보일 수 있지만, 진정으로 뛰어난 제품은 다음과 같은 엔지니어링 수준의 엄격한 논리에 기반합니다.
정밀한 압축 영역 설계
제어된 고무 성능
밸브 본체와 스템의 기하학적 일치
밸브 시트 조립 공정
토크 관리
수명주기 테스트
품질을 결정하는 핵심 요소는 "재료명"이나 "외관 구조"가 아니라 바로 이러한 요소들입니다.
참고:* DATA는 이 웹사이트를 의미합니다.https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
게시 시간: 2025년 12월 9일