- 1 -

밸브의 종류는 기능 재질 적용규격 호칭경 호칭압력 배관방법 몸통과 덮개의 접속방법 및 작

동방법 등 많은 분류 방법이 있으며 그 종류가 헤아릴 수도 없이 많다 즉 우리들 가까이는 수도꼭지

가정용 가스밸브 수도용밸브 자동차용밸브에서부터 우주선에 사용되는 것까지 크기로는 몇 그램의 작

은 것부터 수십 톤에 이르는 큰 것이 있으며 사용되는 재료도 금속 및 비금속 모든 재료를 거의 사용

하고 있다 여기서는 대표적인 분류 방법만 열거하겠다

1) Bolted Bonnet(Cover) Type(BB)

몸통과 덮개사이에 기밀재인 가스킷를 넣고 볼트와 너트를 사용하여 조으므로 기밀을 유지한다 주로

에서 사용하며 까지 사용가능하다Class150~300 Class1500

2) Pressure Seal Bonnet Type(PSB)

볼트와 너트를 사용하여 몸통과 덮개 사이의 가스킷에 기본 면압만 유지 시키고 내압에 의해 덮개를

밀어 밀착시켜 기밀을 유지한다 주로 이상에서 사용한다 Class600

Bolted Bonnet type Pressure Seal Bonnet type

3) Union Bonnet Type(UB)

소형 청동밸브에 주로 사용되는 구조로 유니온 너트로 조여서 기밀을 유지 시킨다 주로 Class150

(10kgfcm2 에서 사용된다)

4) Screwed Bonnet Type(SB)

주로 소형 청동밸브에서 사용되며 몸통과 덮개에 나사로 하여 기밀을 유지한다 주로 Class75

(5kgfcm2 에 사용된다)

Union Bonnet type Screwed Bonnet type

- 2 -

5) Bonnetless Type

덮개가 없는 형태로 소형단조밸브에서 사용된다

6) Welded Bonnet Type

몸통과 덮개의 결합을 나사로 한 후에 용접으로 밀봉하는 구조로 소형 단조용 밸브에서 고압 (Class

이상 에서 주로 사용된다900 )

Bonnetless type Welded Bonnet type

밸브(VALVE)

자동 밸브(Automatic Valve) 수동 밸브(Manual Valve)

밸브의 개폐조절을 수동 외의 방법

즉 유체의 압력 부력 원심력 또는 전력

등에 의해서 조절되는 밸브

밸브의 개폐 조절을 보조 매체 기어 핸드(

휠 체인 레버 등 를 사용하여 사람의 힘 )

으로 직접 조절하는 밸브

직동 밸브(Regulator Valve) 조절 밸브(Control Valve)

밸브의 개폐조절을 내부유체의 에너지 압(

력 온도 부력 등 를 직접 사용하는 밸브 )

예 감압밸브 안전밸브 등) Steam Trap

밸브의 개폐조절을 전용 공급원으로 공급

된 가스 공기압 유압 전력 등의 보조

에너지를 사용하는 밸브

예 공기압작동밸브 전자밸브 전동밸브)

등

밸브대 회전1) Outside Screw amp Yoke Rising Stem(OSampY )

슬리브가 셀 밖에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하면서 상하 운동하는 형식으로 글로브밸브

가 있다

밸브대 비회전2) Outside Screw amp Yoke Rising amp Non-Return Stem(OSampY )

슬리브가 샐 밖에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하지 않고 상하 운동하는 형식으로 게이트밸

- 3 -

브가 있다

3) Inside Screw Rising Stem(ISRS)

슬리브가 셀 안에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하면서 상하 운동하는 형식으로 소형 게이트

밸브 및 글로브밸브가 있다

4) Inside Screw Non-Rising Stem(NRS)

슬리브가 셀 안 디스크와 결합 에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전만 하고 상하 운동은 없는 형식( )

으로 선박용 지하매설용 및 소형 청동 게이트밸브가 있다

몸통과 덮개가 십자형태로 이루어지고 디스크가 직선 유로에 대하여 직각으로 미끄러짐에 따라 밸

브가 완전히 열렸을 때 거의 배관 크기와 같은 유체 통로를 유지하는 밸브이다

특성1)

게이트밸브는 배관용 밸브로 가장 대표적인 제품이며 광범위하게 사용되고 있다

장점으로는

유체가 밸브 내부를 통과 시에 방향 및 단면의 변화가 없어 압력 손실이 적다-

비교적 제작이 용이하여 광범위 소형 대형 저압 고압 초 저온 고온 하게 제작이 가능하다- ( )harr harr harr

부착 면간 거리가 짧으며 핸들 조작이 가볍다-

양면 실링 이 가능하므로 밸브를 설치 시에 방향성이 없다- (Sealing)

단점으로는

전 개폐 용으로만 사용하고 조절용으로는 사용할 수 없다- (ON-OFF)

반개 상태에서 사용하면 게이트의 배면에 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 밸브에 진동이 발

생 밸브 내면에 침식이 생길 위험이 있다

밸브 높이가 높고 리프트가 크므로 개폐하는 시간이 많이 걸린다-

구조2)

게이트밸브의 몸통은 대소를 불문하고 두 개의 원통이 교차된 형상을 가지며 하나는 유체를 흘리

고 하나는 게이트를 수납한다

게이트밸브에서는 개의 주요부는 밸브대 와 게이트를 들어올리는 운동과 게이트 자신이다2 (Stem)

가 밸브대와 게이트의 운동방법에 따라)

a) Rising Stem 밸브대 상승식은 밸브대의 작동부가 밖으로 나와 있어 이물질의 혼입 등의 염

려가 있으나 작동부에 주유 등이 수월하고 개폐의 정도를 한눈에 알 수 있다

형Inside Screw Rising Stem(ISRS)bull 주로 소형 저압 이하 및 동합금밸브에 사 (Class150 )

용되는 형태로 덮개의 속에 나사가 가공되어 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형

형 형Outside Screw Rising Stem (OSampY)bull 주로 고온 고압 및 대형에 사용되는 형태로 슬리브

에 나사를 가공하여 요크에 조립하여 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형으로 발

전소용 석유화학용 및 건축용에서 채택하고 있다

- 4 -

b) Non-Rising Stem(NRS) 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지

않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이

적다 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브

에 사용 에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다Stem nut 이 형은 사용압력이 Class

이하에서 사용되며 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용 지하 매설 및 선박용밸150 ( )

브에서 주로 채택하고 있다 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이

터 를 설치하여야 한다(Indicator)

Outside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw ampYoke Rising Stem Rising Stem Non-Rising Stem Non-Rising Stem

나 게이트 의 종류) (Gate)

a) Solid Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의

각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다

b) Flexible Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성

주어 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다

중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다

c) Tow Piece Wedge Gate 게이트가 쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하 2

는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지

하지 않으면 안 된다

d) Double Disc Gate 게이트가 쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐 2

기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링 한다(Sealing)

테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고 또 분리된 부품으로도 좋다

Solid Wedge Flexible Wedge Tow Piece Double DiscGate Gate Wedge Gate Gate

e) Parallel Slide Gate 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어

시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉 이 된다 게이(Seal)

- 5 -

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다 고온 고압용으로

많이 사용되며 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다 이런 난점을 해소 한 것이다 Parallel Slide Gate

f) Through Conduit Gate 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태 와 동일형 와 송유용으로 많이 사용되는 형으로 게(Parallel Slide Gate ) Slab

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이ldquoOrdquo

있다

g) Knife Gate 펄프 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝 Slurry

을 칼날 같이 하여 시에 유체를 절단하면서 닫는다Close

Parallel Slide Gate Through Conduit Gate Knife Gate

구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다

특성1)

가 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다)

나 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며 유량 조절용으로 사용한다)

다 개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다) 2

라 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다)

구조2)

가 몸통형태)

형a) T 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시 트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로-

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고 큰 작동 토 크가 요구되며 또 소음의 원인이 된다 -

형b) Y 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로 형 밸브 45 T

의 결점인 압력손실을 경감시킨다 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다

형c) Angle 도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며 형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을 90 T

수 있다 이 형태는 장착하는데 엘보우 와 치환 할 수도 있다 배출 조건이 유체역학 및 (Elbow)

침식 의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다(Erosion)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 2 -

5) Bonnetless Type

덮개가 없는 형태로 소형단조밸브에서 사용된다

6) Welded Bonnet Type

몸통과 덮개의 결합을 나사로 한 후에 용접으로 밀봉하는 구조로 소형 단조용 밸브에서 고압 (Class

이상 에서 주로 사용된다900 )

Bonnetless type Welded Bonnet type

밸브(VALVE)

자동 밸브(Automatic Valve) 수동 밸브(Manual Valve)

밸브의 개폐조절을 수동 외의 방법

즉 유체의 압력 부력 원심력 또는 전력

등에 의해서 조절되는 밸브

밸브의 개폐 조절을 보조 매체 기어 핸드(

휠 체인 레버 등 를 사용하여 사람의 힘 )

으로 직접 조절하는 밸브

직동 밸브(Regulator Valve) 조절 밸브(Control Valve)

밸브의 개폐조절을 내부유체의 에너지 압(

력 온도 부력 등 를 직접 사용하는 밸브 )

예 감압밸브 안전밸브 등) Steam Trap

밸브의 개폐조절을 전용 공급원으로 공급

된 가스 공기압 유압 전력 등의 보조

에너지를 사용하는 밸브

예 공기압작동밸브 전자밸브 전동밸브)

등

밸브대 회전1) Outside Screw amp Yoke Rising Stem(OSampY )

슬리브가 셀 밖에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하면서 상하 운동하는 형식으로 글로브밸브

가 있다

밸브대 비회전2) Outside Screw amp Yoke Rising amp Non-Return Stem(OSampY )

슬리브가 샐 밖에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하지 않고 상하 운동하는 형식으로 게이트밸

- 3 -

브가 있다

3) Inside Screw Rising Stem(ISRS)

슬리브가 셀 안에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하면서 상하 운동하는 형식으로 소형 게이트

밸브 및 글로브밸브가 있다

4) Inside Screw Non-Rising Stem(NRS)

슬리브가 셀 안 디스크와 결합 에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전만 하고 상하 운동은 없는 형식( )

으로 선박용 지하매설용 및 소형 청동 게이트밸브가 있다

몸통과 덮개가 십자형태로 이루어지고 디스크가 직선 유로에 대하여 직각으로 미끄러짐에 따라 밸

브가 완전히 열렸을 때 거의 배관 크기와 같은 유체 통로를 유지하는 밸브이다

특성1)

게이트밸브는 배관용 밸브로 가장 대표적인 제품이며 광범위하게 사용되고 있다

장점으로는

유체가 밸브 내부를 통과 시에 방향 및 단면의 변화가 없어 압력 손실이 적다-

비교적 제작이 용이하여 광범위 소형 대형 저압 고압 초 저온 고온 하게 제작이 가능하다- ( )harr harr harr

부착 면간 거리가 짧으며 핸들 조작이 가볍다-

양면 실링 이 가능하므로 밸브를 설치 시에 방향성이 없다- (Sealing)

단점으로는

전 개폐 용으로만 사용하고 조절용으로는 사용할 수 없다- (ON-OFF)

반개 상태에서 사용하면 게이트의 배면에 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 밸브에 진동이 발

생 밸브 내면에 침식이 생길 위험이 있다

밸브 높이가 높고 리프트가 크므로 개폐하는 시간이 많이 걸린다-

구조2)

게이트밸브의 몸통은 대소를 불문하고 두 개의 원통이 교차된 형상을 가지며 하나는 유체를 흘리

고 하나는 게이트를 수납한다

게이트밸브에서는 개의 주요부는 밸브대 와 게이트를 들어올리는 운동과 게이트 자신이다2 (Stem)

가 밸브대와 게이트의 운동방법에 따라)

a) Rising Stem 밸브대 상승식은 밸브대의 작동부가 밖으로 나와 있어 이물질의 혼입 등의 염

려가 있으나 작동부에 주유 등이 수월하고 개폐의 정도를 한눈에 알 수 있다

형Inside Screw Rising Stem(ISRS)bull 주로 소형 저압 이하 및 동합금밸브에 사 (Class150 )

용되는 형태로 덮개의 속에 나사가 가공되어 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형

형 형Outside Screw Rising Stem (OSampY)bull 주로 고온 고압 및 대형에 사용되는 형태로 슬리브

에 나사를 가공하여 요크에 조립하여 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형으로 발

전소용 석유화학용 및 건축용에서 채택하고 있다

- 4 -

b) Non-Rising Stem(NRS) 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지

않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이

적다 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브

에 사용 에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다Stem nut 이 형은 사용압력이 Class

이하에서 사용되며 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용 지하 매설 및 선박용밸150 ( )

브에서 주로 채택하고 있다 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이

터 를 설치하여야 한다(Indicator)

Outside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw ampYoke Rising Stem Rising Stem Non-Rising Stem Non-Rising Stem

나 게이트 의 종류) (Gate)

a) Solid Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의

각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다

b) Flexible Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성

주어 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다

중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다

c) Tow Piece Wedge Gate 게이트가 쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하 2

는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지

하지 않으면 안 된다

d) Double Disc Gate 게이트가 쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐 2

기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링 한다(Sealing)

테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고 또 분리된 부품으로도 좋다

Solid Wedge Flexible Wedge Tow Piece Double DiscGate Gate Wedge Gate Gate

e) Parallel Slide Gate 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어

시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉 이 된다 게이(Seal)

- 5 -

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다 고온 고압용으로

많이 사용되며 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다 이런 난점을 해소 한 것이다 Parallel Slide Gate

f) Through Conduit Gate 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태 와 동일형 와 송유용으로 많이 사용되는 형으로 게(Parallel Slide Gate ) Slab

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이ldquoOrdquo

있다

g) Knife Gate 펄프 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝 Slurry

을 칼날 같이 하여 시에 유체를 절단하면서 닫는다Close

Parallel Slide Gate Through Conduit Gate Knife Gate

구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다

특성1)

가 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다)

나 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며 유량 조절용으로 사용한다)

다 개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다) 2

라 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다)

구조2)

가 몸통형태)

형a) T 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시 트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로-

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고 큰 작동 토 크가 요구되며 또 소음의 원인이 된다 -

형b) Y 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로 형 밸브 45 T

의 결점인 압력손실을 경감시킨다 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다

형c) Angle 도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며 형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을 90 T

수 있다 이 형태는 장착하는데 엘보우 와 치환 할 수도 있다 배출 조건이 유체역학 및 (Elbow)

침식 의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다(Erosion)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 3 -

브가 있다

3) Inside Screw Rising Stem(ISRS)

슬리브가 셀 안에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전하면서 상하 운동하는 형식으로 소형 게이트

밸브 및 글로브밸브가 있다

4) Inside Screw Non-Rising Stem(NRS)

슬리브가 셀 안 디스크와 결합 에 있고 밸브가 작동 시에 스템이 회전만 하고 상하 운동은 없는 형식( )

으로 선박용 지하매설용 및 소형 청동 게이트밸브가 있다

몸통과 덮개가 십자형태로 이루어지고 디스크가 직선 유로에 대하여 직각으로 미끄러짐에 따라 밸

브가 완전히 열렸을 때 거의 배관 크기와 같은 유체 통로를 유지하는 밸브이다

특성1)

게이트밸브는 배관용 밸브로 가장 대표적인 제품이며 광범위하게 사용되고 있다

장점으로는

유체가 밸브 내부를 통과 시에 방향 및 단면의 변화가 없어 압력 손실이 적다-

비교적 제작이 용이하여 광범위 소형 대형 저압 고압 초 저온 고온 하게 제작이 가능하다- ( )harr harr harr

부착 면간 거리가 짧으며 핸들 조작이 가볍다-

양면 실링 이 가능하므로 밸브를 설치 시에 방향성이 없다- (Sealing)

단점으로는

전 개폐 용으로만 사용하고 조절용으로는 사용할 수 없다- (ON-OFF)

반개 상태에서 사용하면 게이트의 배면에 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 밸브에 진동이 발

생 밸브 내면에 침식이 생길 위험이 있다

밸브 높이가 높고 리프트가 크므로 개폐하는 시간이 많이 걸린다-

구조2)

게이트밸브의 몸통은 대소를 불문하고 두 개의 원통이 교차된 형상을 가지며 하나는 유체를 흘리

고 하나는 게이트를 수납한다

게이트밸브에서는 개의 주요부는 밸브대 와 게이트를 들어올리는 운동과 게이트 자신이다2 (Stem)

가 밸브대와 게이트의 운동방법에 따라)

a) Rising Stem 밸브대 상승식은 밸브대의 작동부가 밖으로 나와 있어 이물질의 혼입 등의 염

려가 있으나 작동부에 주유 등이 수월하고 개폐의 정도를 한눈에 알 수 있다

형Inside Screw Rising Stem(ISRS)bull 주로 소형 저압 이하 및 동합금밸브에 사 (Class150 )

용되는 형태로 덮개의 속에 나사가 가공되어 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형

형 형Outside Screw Rising Stem (OSampY)bull 주로 고온 고압 및 대형에 사용되는 형태로 슬리브

에 나사를 가공하여 요크에 조립하여 게이트를 물고 있는 밸브대의 나사와 작동하는 형으로 발

전소용 석유화학용 및 건축용에서 채택하고 있다

- 4 -

b) Non-Rising Stem(NRS) 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지

않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이

적다 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브

에 사용 에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다Stem nut 이 형은 사용압력이 Class

이하에서 사용되며 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용 지하 매설 및 선박용밸150 ( )

브에서 주로 채택하고 있다 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이

터 를 설치하여야 한다(Indicator)

Outside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw ampYoke Rising Stem Rising Stem Non-Rising Stem Non-Rising Stem

나 게이트 의 종류) (Gate)

a) Solid Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의

각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다

b) Flexible Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성

주어 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다

중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다

c) Tow Piece Wedge Gate 게이트가 쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하 2

는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지

하지 않으면 안 된다

d) Double Disc Gate 게이트가 쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐 2

기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링 한다(Sealing)

테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고 또 분리된 부품으로도 좋다

Solid Wedge Flexible Wedge Tow Piece Double DiscGate Gate Wedge Gate Gate

e) Parallel Slide Gate 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어

시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉 이 된다 게이(Seal)

- 5 -

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다 고온 고압용으로

많이 사용되며 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다 이런 난점을 해소 한 것이다 Parallel Slide Gate

f) Through Conduit Gate 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태 와 동일형 와 송유용으로 많이 사용되는 형으로 게(Parallel Slide Gate ) Slab

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이ldquoOrdquo

있다

g) Knife Gate 펄프 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝 Slurry

을 칼날 같이 하여 시에 유체를 절단하면서 닫는다Close

Parallel Slide Gate Through Conduit Gate Knife Gate

구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다

특성1)

가 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다)

나 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며 유량 조절용으로 사용한다)

다 개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다) 2

라 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다)

구조2)

가 몸통형태)

형a) T 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시 트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로-

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고 큰 작동 토 크가 요구되며 또 소음의 원인이 된다 -

형b) Y 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로 형 밸브 45 T

의 결점인 압력손실을 경감시킨다 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다

형c) Angle 도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며 형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을 90 T

수 있다 이 형태는 장착하는데 엘보우 와 치환 할 수도 있다 배출 조건이 유체역학 및 (Elbow)

침식 의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다(Erosion)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 4 -

b) Non-Rising Stem(NRS) 밸브대 비상승식은 밸브대의 나사가 내측에 있어 외기와 접촉하지

않고 또 밸브대는 패킹부에서 회전하는 것으로 내외부로부터 패킹부에 이물질이 끼이는 위험이

적다 주로 소형 동합금밸브에 사용되는 게이트 중앙부에 나사를 가공하는 형과 주로 대형 밸브

에 사용 에 나사 가공하여 게이트에 끼워 사용하는 형이다Stem nut 이 형은 사용압력이 Class

이하에서 사용되며 좁은 공간에서 설치 및 작동이 용이하므로 수도용 지하 매설 및 선박용밸150 ( )

브에서 주로 채택하고 있다 또한 이 형은 밸브가 외부에서 전개상태를 알 수 없으므로 인디게이

터 를 설치하여야 한다(Indicator)

Outside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw amp Inside Screw ampYoke Rising Stem Rising Stem Non-Rising Stem Non-Rising Stem

나 게이트 의 종류) (Gate)

a) Solid Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 몸통의 시트 각도에 따라 게이트의

각도 변화가 불가능하므로 제작이 어려워 소형에서 많이 채택하며 누설 위험이 있다

b) Flexible Wedge Gate 게이트가 쐐기 형이며 일체형으로 게이트의 외부에 홈을 넣어 탄력성

주어 치수상의 오차나 시트 각도의 변화에 대하여 추종성이 좋아 대형 밸브에 많이 사용된다

중앙부가 적으면 유연성이 클지라도 강도가 약해 영구 변형을 일으킬 위험이 따른다

c) Tow Piece Wedge Gate 게이트가 쪽으로 각각의 반분의 시트에 대하여 자유롭게 대응하 2

는 구조로 소형에서 많이 채택되고 있다 게이트가 분할된 조각이 과도하게 넓혀지는 것을 방지

하지 않으면 안 된다

d) Double Disc Gate 게이트가 쪽으로 이루어져 평행면을 가진 반분씩의 디스크 사이의 쐐 2

기 면이 밸브대의 추력에 의해서 상호간 밀어 붙여 디스크를 넓혀 시트를 실링 한다(Sealing)

테이퍼를 붙인 쐐기는 디스크를 반분한 일부로 하여도 좋고 또 분리된 부품으로도 좋다

Solid Wedge Flexible Wedge Tow Piece Double DiscGate Gate Wedge Gate Gate

e) Parallel Slide Gate 조작원리는 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어

시트에 접촉시킨 상태에서 압력을 가하면 시트가 밀착되여 하류 측에서 밀봉 이 된다 게이(Seal)

- 5 -

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다 고온 고압용으로

많이 사용되며 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다 이런 난점을 해소 한 것이다 Parallel Slide Gate

f) Through Conduit Gate 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태 와 동일형 와 송유용으로 많이 사용되는 형으로 게(Parallel Slide Gate ) Slab

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이ldquoOrdquo

있다

g) Knife Gate 펄프 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝 Slurry

을 칼날 같이 하여 시에 유체를 절단하면서 닫는다Close

Parallel Slide Gate Through Conduit Gate Knife Gate

구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다

특성1)

가 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다)

나 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며 유량 조절용으로 사용한다)

다 개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다) 2

라 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다)

구조2)

가 몸통형태)

형a) T 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시 트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로-

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고 큰 작동 토 크가 요구되며 또 소음의 원인이 된다 -

형b) Y 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로 형 밸브 45 T

의 결점인 압력손실을 경감시킨다 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다

형c) Angle 도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며 형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을 90 T

수 있다 이 형태는 장착하는데 엘보우 와 치환 할 수도 있다 배출 조건이 유체역학 및 (Elbow)

침식 의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다(Erosion)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 5 -

트가 내려가는 것을 방지하고 회전하는 것을 방지하는 스톱퍼가 있어야 한다 고온 고압용으로

많이 사용되며 증기 서비스에 있어서의 대구경 게이트는 가열 상태에 있는 밸브를 누설이 없도

록 충분히 추력에 의해 닫혀 진 밸브가 냉각되면 시이트 사이가 수축되어 몸통을 가열하지 않으

면 열리지 않은 일이 있다 이런 난점을 해소 한 것이다 Parallel Slide Gate

f) Through Conduit Gate 게이트에 토관을 붙여 밸브가 열려 있을 때에 파이프와 같은 형태를

유지하는 것으로 고온 고압용으로 평행면을 가진 반분씩의 디스크의 사이에 스프링을 넣어 시

트에 접촉시키는 형태 와 동일형 와 송유용으로 많이 사용되는 형으로 게(Parallel Slide Gate ) Slab

이트를 솔리드로 하고 몸통 시트링에 링과 스프링을 넣어 게이트 시트에 접촉시키는 방법이ldquoOrdquo

있다

g) Knife Gate 펄프 및 폐기물 계통의 점성이 높은 유체에 사용되는 형으로 게이트 끝 Slurry

을 칼날 같이 하여 시에 유체를 절단하면서 닫는다Close

Parallel Slide Gate Through Conduit Gate Knife Gate

구상의 몸통 내에 격벽이 있어 이 몸통 시트면에 대하여 디스크를 상하 운동을 시킴으로서 유량을

제어한다

특성1)

가 게이트밸브에 이어 배관용에 널리 사용되는 밸브다)

나 대부분의 조절 밸브에 대한 기본으로 고 압력에 강하며 유량 조절용으로 사용한다)

다 개소 이상이 직각으로 굽어지므로 마찰 손실이 크다) 2

라 디스크의 형상에 따라 다양한 유량 특성을 갖는다)

구조2)

가 몸통형태)

형a) T 가장 많이 사용되는 형태로 디스크가 시 트 오리피스에 대하여 수직으로 운동하는 글로-

브밸브로 유체의 흐름이 직각으로 꺽끼며 흐름에 따라 압력손실이 크며 트림의 손상과 패킹의

마찰력이 크고 큰 작동 토 크가 요구되며 또 소음의 원인이 된다 -

형b) Y 시트와 밸브대가 이루는 각도가 약 도로 유체의 흐름이 원활하게 되므로 형 밸브 45 T

의 결점인 압력손실을 경감시킨다 고압 및 가혹한 서비스에 많이 사용된다

형c) Angle 도 꺾어지는 형태로 유체가 통과하며 형과 비교하여 균형이 잡힌 유체를 얻을 90 T

수 있다 이 형태는 장착하는데 엘보우 와 치환 할 수도 있다 배출 조건이 유체역학 및 (Elbow)

침식 의 점에서 유리하기 때문에 많은 고 기술의 제어밸브가 이 형태를 가지고 있다(Erosion)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 6 -

T TYPE Y TYPE ANGLE TYPE

나 디스크 형태)

디스크의 형태에 따라 다양한 유량특성이 나타나며 주로 생산하는 형의 디스크 형 Quick Open

태로는 아래와 같다

a) Plug Type Disc 글로브밸브의 디스크 형태로 가장 많이 사용되는 형으로 디스크 시트와 몸

통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지므로 실링성이 좋다 제작시에 디스크와 몸통의 시트 각도를

약간은 상이하나 각도 차이가 크면 선 접촉이 이루어져 디스크의 손상으로 누설의 원인이 되기

도 한다

b) Flat Type Disc 디스크와 몸통의 시트가 평면으로 접촉이 이루어지므로 플러그형에 비하여

실링성은 떨어지나 시트부를 수리하는 데는 유리하므로 선박용밸브에는 많이 채용하는 형태이다

c) Needle Type Disc 플러그형 디스크은 유량을 조절하는데 미세하게 조절이 어려우므로 디스

크의 형태를 바늘모양으로 뾰쪽하게 하여 미량의 유량 조절을 목적으로 하고 있다

Plug Type Disc Flat Type Disc Needle Type Disc

d) Ball Type Disc 플러그형과 같이 디스크 시트와 몸통 시트의 접촉이 쐐기로 이루어지나 디

스크 시트 형태를 볼 모양으로 되어 몸통시트에 선 접촉이 된다 쐐기를 크게 하지 못하므로

플러그밸브에 비해 실링성이 떨어지며 시트가 선 접촉으로 밸브의 수명이 짧다

e) Cone Type Disc 이 형태는 플러그형과 니들형의 중간 형태이다

Ball Type Disc Cone Type Disc

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 7 -

개요1)

한쪽 방향의 흐름만을 허용하고 역류를 막는 밸브로 체크밸브는 원래 펌프가 정지하였을 때 파이프

라인의 물이 역 방향으로 배수되는 것을 방지하고 때로는 하류에 있는 저장탱크가 고갈되는 것을

방지할 목적으로 개발되었다 또한 체크밸브는 펌프의 역회전을 방지하므로 구동모터의 브러쉬기어

및 실 의 손상으로 인한 역 효과를 방지한다 따라서 체크밸브는 통상 펌프의 유출 쪽에 설치(Seal)

한다

특성2)

가 체크 밸브는 신뢰성이 높아야 한다)

나 때에 따라서는 약간의 누설을 허용하는 경우도 있다)

다 압력강하 또는 흐름의 유형을 허트리는 일이 적고 쉽게 열리고 유체를 완전히 통과시키는 것)

이어야 한다

라 어느 정도 시트를 힘있게 밀어 붙여야만 실링이 가능하다)

마 흐름이 정지되는 순간 밸브를 손상하거나 수격작용 을 일으킴이 없이 급속히) (Water Hammer)

폐지 되어야 한다(Close)

바 가동 중 모든 흐름 중에서 시트 디스크 힌지핀 등 부품이 손상되는 일이 없어야) (Hinge Pin)

한다

사 몸통에 유체 흐름 방향이 명시되어 있음으로 설치 작업 시 확인하는 것이 중요하다)

아 배관시에 엘보우나 티 등 유체의 흐름이 바퀴거나 급격히 유로의 폭의 변화가 있는 곳은 피하여)

야 하며 호칭경의 배 최소 배 이상의 거리에 설치하여야 한다10 ( 5 )

체크밸브의 종류3)

가) Swing Type Disc Check Valves

스윙 체크밸브는 체크밸브 중에서 가장 많이 사용되는 형태로 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되며 암 과 로드핀(Arm) (Rod Pin)

에 의해 디스크가 회전하면서 개폐가 이루 어지는 간단한 구조이

다

이 형태는 제작하기가 비교적 쉬우면서 저압에서 고압까지 소형에

서 대형까지 제작이 가능하며 압력 손실이 비교적 적은 장점이다

그러나 유체가 심하게 와류가 있는 곳에서는 디스크가 회전하여

분할핀 이 파손 되여 디스크 너트가 풀리거나 또는 디스(Split Pin)

크의 너트 연결부가 파손되어 라인 중에 돌아다니면서 엄청난 문

제를 이루 킬 수 있으므로 설계 시에 디스크와 너트부의 연결이

충분한 강도를 유지하도록 설계되어야 하며 때에 따라 디스크의

회전을 방지할 수 있도록 하는 스톱퍼의 설치나 디스크와 너트를

용접으로 체결하는 방법 등이 강구되어야 한다 또한 이 형태는 디

스크가 몸통시트에 평면으로 접촉되므로 시에 높은 소음이Close

발생하거나 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생할 수(Chattering)

있다 이를 방지할 목적으로 형이 사용되기도 한 Balance Weight

다 가능한 수직배관 에서는 사용하지 않은 것이 좋 (Vertical Line)

다

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 8 -

나) Tilting Type Disc Check Valves

틸팅 체크밸브는 로드핀 에 의해서 디스크가 회전하면서(Rod Pin)

디스크가 몸통시트에 콘 형태로 접촉되면서 개폐가 이루어지(Cone)

는 형태로 스윙 체크밸브 와 같이 저압에서 고압까지 소형에서 대

형까지 다양하게 제작이 가능하여 많이 사용되는 형태이다 그러

나 스윙체크 밸브에 비해서 제작이 어려워 가격이 고가이다 이

형태는 스윙체크의 단점을 보완된 형태로 손상으로 문제가 될 수

있는 디스크의 너트와 암이 없으며 몸통시트와 콘 상태로 (Cone)

개폐가 이루어지므로 시에 소음이 적으며 디스크의 체터링Close

현상이 현저하게 적다

다) Lift Type Disc Check Valves

리프트 체크밸브는 비교적 제작하기 쉬운 형태로써 글로브

밸브의 몸통형과 같은 유로와 디스크가 같은 형태로 실링성은 양

호하나 글로브밸브의 단점인 압력 손실이 많은 형태이다 또한

다른 형에 비해 디스크의 체터링 에 의해 소음이 발생(Chattering)

할 수 있다 이를 방지하기 위하여 스프링 로딩형이나 소프트시

트 등을 사용하는 경우가 있다 또한 수평배관 (Horizontal Line)

에서만 사용되어야 한다 리프트 체크밸브는 아래와 같은 여러 형

태로 분류가 가능하다

몸통 형태에 따라서a)

a-1)T Type

a-2)Y Type

디스크 형태에 따라서b)

일반형 등b-1) (Plug Flat Type )

구형b-2) (Ball Type)

b-3)Piston Type Disc

b-4)Spring Loading Type Disc

라) Screw Down Non-return Check Valves(Stop Check Valves)

스톱 체크밸브는 디스크를 고정하는 디스크 록크 너트(Disc Lock

가 없는 것을 제외하고는 글로브밸브와 같은 형태이다 이 형Nut)

태는 강제로는 열 수가 없으나 닿은 수는 있는 형태이다 또한

열린 상태에서는 리프트 체크밸브의 기능을 갖는다 글로브밸브와

리프트 체크밸브의 복합된 형태라 할 수 있다 이 형태의 체크밸

브 종류는 글로브밸브와 동일하다

마) Dual Plate(Butterfly) Check Valves

일명 나비체크밸브로 주로 소프트시트 의 저압에서 많(Soft Seat)

이 사용되고 있다 주로 형으로 제작된다 어느 위치로의 배 Wafer

관에서나 디스크 체터링 의한 소음이 적은 형태로 소프트시트는

실링성은 좋으나 고온에서의 사용이 어렵고 고온용으로 메탈시트

가 사용되나 실링성이 떨어지는 결점이 있다 또한 고압용의 제작

은 어렵다

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 1 -

바) Nozzle Check Valves

노즐 체크밸브는 비교적 최근에 개발된 체크밸브의 형태로 스프링

에 의해 디스크의 닫침이 빠르고 밸브가 열릴 때에 유선형의 노즐

로 구성되어 우수한 압력 회복 특성을 갖고 있는 형태이다

사) Foot Valves

푸트밸브는 펌프의 입구 측 하단부에 설치되는 체크밸브로 리프트

체크밸브의 형태를 갖추고 있으며 펌프내부 유체의 손실을 방지하

기 위한 것으로 스트레이너가 붙어 있다

아) Non-Slam Check Valves

체크밸브에는 일반적으로 제작하기가 쉬운 스윙 첵크밸브가 많이 사용되고 있으나 디스크가 유량

의 흐름을 원활하게 하지 못하여 디스크의 떨림이 발생하고 닫힘 시에 역압에 의해 디스크가 몸통

시트에 가하는 충격력으로 인하여 큰 소음이 발생한다 이러한 단점을 보완하여 제작한 체크밸브를

논 슬람 체크밸브라고 하며 대표적인 것으로 Tilting Check Valve Nozzle Check Valve Dual

Plate Check Valve 등이 있다

보조기능4)

체크밸브의 본래의 기능에 부가하여 많은 기능을 요구하고 있다 예 로 내부 및 외부에 Dash Pot

의 기구 흡기관 스프링 또는 동력 보조 기구로 계폐시간을 조절하고 인디게이터를 부착하여 위치

검출 기능이 있다 조작 방법에는 압력 강하에 의해 라인의 압력을 피스톤에 주어 파이로트 조작으

로 밸브를 닫히려는 것 또는 외부 제어 계통이 펌프의 정지에 의한 신호를 받아 밸브의 폐지 속도

를 조작하는 것이 있다 이러한 밸브는 체크밸브 라기 보다는 조절 밸브와 흡사하다

개요1)

볼밸브은 각종밸브 중에 비교적 역사가 짧은 밸브이며 주로 공

업용의 밸브로 급속히 발전되였다 또한 종래의 밸브에 비해 우

수한 실 성 내구성 조작성 및 유체 저항이 적다 이런 많(Seal)

은 특징이 있어 공업용 및 건축용으로 많이 사용되고 있다

형Floating

볼밸브의 특징2)

볼밸브의 대표적인 구조도는 그림상과 같다 그림에서 몸통 내부의 중심축과 유로에 있는 중심부에

관통 구멍을 같은 볼로 조립되어 축을 회전하므로 볼이 회전되어 밸브가 개폐하는 구조로되여 있다

몸통에는 볼과 접촉하는 시트링을 같고 있다

기본적으로 이상과 같은 구조를 같은 볼밸브의 특징에 대해서 다음과 같은 열거한다

가 압력 손실이 적다)

밸브의 개폐시에 유로가 배관과 일치하는 형상으로 되어 밸브에 의한 압력 손실이 배관과 동일하

다 또한 리듀스보아 형식에서도 유로가 약간 줄어들어도 타 밸브 에 비해 압력 (Reduced Bore)

손실이 적다

Stem

Seat Ring

Ball

Body

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 2 -

나 조작성이 우수하다)

레버 등으로 밸브대를 회전하는 것으로 밸브를 개폐가 행하여90deg

져 조작이 용이하다 또한 엑추레이터를 설치하기가 용이하여 간

단히 자동화가 가능하다

다 실 성이 우수하다) (Seal)

밸브씨이트링이 합성수지나 합성고무 등으로 소프트실재료가 사용

된다 단 고온용으로는 메탈실이사용된다 또한 밸브대가 회전 90deg

되어 실용 패킹과의 습동성이 적어 습동부의 실성이 우수하다 그

에 따라 가스용과 저압용의 밸브로 적합하다

형Trunnion Mounting

라 밸브의 설치 장소가 적다)

게이트밸브나 글로브밸브보다 요크 구조가 낮으므로 밸브의 높이가 낮아 설치 장소가 적어도 된다

마 고온 고압에 사용이 어렵다)

시트의 재료를 소프트실재를 사용하므로 고온 고압에 적용하기가 어렵다 메탈이나 합성수지를 일

부 사용하고 있으나 보편화되지 않은 관계로 널리 사용하지 못하고 있다

바 대형 사이즈의 제작 및 설치가 어렵다)

모든 실 이 볼에 의해 되므로 대형에서는 볼의 제작이 어렵고 또한 중량이 무거워 설(Seal) Sealing

치하기가 어렵다

볼밸브의 분류3)

볼밸브은 전술에 기술한 대로 비교적 역사가 짧으나 각 메이커들이 여러 가지 형식을 제작하였다

일반적으로 아래와 같이 분류한다

볼의 지지형식 형Floating985094985103 985103985103985095985103985103형Trunnion Mounting985104 985100985103985103

몸 통 일체형 End Entry985097985103 985103985103985095985103985103 985103985103985095985103985103Top Entry985104 985104 985100985103985103

분할형 분할2985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103볼밸브 분할3985103985103985104 985100985103985103

유 로 방향2985097985103 985103985103985095985103985103다방향 방향3985104 985100985103985103 985103985103985095985103985103

방향4985104 985100985103985103볼형식 Full Bore985097985103 985103985103985095985103985103

Reduce Bore985104 985100985103985103시트링 금속시트링985100985103 985103985103985095985103985103

비금속시트링 합성수지985100985103985103 985103985103985095985103985103합성고무985100985103985103

가 볼의 지지형식에 의한 분류)

형a) Floating 시트가 고정되고 볼이 움직이는 형 으로 밸브를 닿을 시에 밸 (Floating ball design)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 3 -

브시트에 보지되는 볼이 유체의 압력에 의해 하류측 의 밸브시트링을 눌러(Downstream Sealing)

서 실링 시키고 있다 그의 형식의 밸브는 비교적 구조가 간단하여 가격이 저렴하다 저압 소구

경의 밸브에 적당하며 건축설비용에 많이 사용한다

형b) Trunnion Mounting 볼이 고정되고 시트가 움직이는 형 으로 밸브를 ((Floating seat design)

닿을 시에 에 지지 되어 볼에 상류측 의 밸브 시트링을 유체의 압력에Trunnion (Upstream Sealing)

의해 눌러서 실링 시키고 있다 이의 형식은 저압부터 고압까지 대구경에 사용되며 구조가 복잡하

여 가격이 비싸다

형Floating 형Trunnion Mounting

나 몸통 형식에 의한 분류)

볼밸브은 밸브 몸통형식에 따라 일체형과 분할형으로 분류한다 전자는 몸통이 한 개 로 (1-Piece)

이루어진 형태로 몸통시트링 및 볼을 몸통에 조립하는 방향에 따라 와 로 이End Entry Top Entry

름되어 진다 형은 배관 라인에서 밸브를 분리하지 않고 볼 및 씨이트링의 수리가 가능한 Top Entry

구조이다 후자는 몸통이 분할된 형태로 몸통의 수에 따라 분할형 및 분할형 2 (2-Piece) 3 (3-Piece)

으로 한다 특히 분할형의 경우 와 같이 밸브를 배관된 상태에서 밖으로 밸브시트링 3 Top Entry

및 볼의 교환이 가능한 구조로 수리 가 용이하다(Maintenance)

분할형 분할형(a)End Entry (b)Top Entry (a)2 (b)3

몸통 형식 일체형( ) 몸통 형식 분할형( )

다 구경 형식에 의한 분류) (Bore)

구경형식에 의해 볼밸브는 와 로 분류된다 형식은 볼의 유로가 배Full Bore Reduce Bore Full Bore

관내경과 일치하는 유로를 같고 있다 는 볼의 유로 내경이 배관내경 보다 적어 Reduce Bore Full

보다 압력손실이 크나 경량소형으로 가격이 싸다Bore

Full Bre Reduce Bore

구경의 형식

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 4 -

라 유로에 의한 분류)

볼밸브의 유로의 수에 의해 방향 및 다방향밸브로 분류된다 다방향밸브은 방향2 (2-Way) 3 (3-Way)

과 방향 으로 구분된다 방향에는 유로의 형상에 의해 및 로 유로의 방향4 (4-Way) 3 L-port T-Port

전환과 폐지에 사용된다 또한 방향밸브은 방향 전환에 사용된다 방향밸브의 특수한 예로 견형 4 3

방향밸브로 칭하는 것이 있다 위에서 언급한 방향밸브은 일반적 으로 횡형 방향밸브라( ) 3 3 3堅形

고 칭하며 방향의 포트가 각각의 축과 밸브대의 축이 직각이다 견형 방 향밸브은 그림에서와 3 3

같이 밸브대의 축이 포트의 첫 번째의 축과 동일 방향으로 열린 구조로 되어 있다

방향 방개방 방폐 방개방 방폐지 방폐지(a)3 (b)2 1 (c)2 1 (d)3

방밸브3 (T-Port)

방볼밸브3 (L-Port) 방볼밸브4

Form1 Form2 Form3

전환되는 단면도(a) Form (b)

견형 방향3 (L-Port)

그림의 견형 의 예로 유로 는 방향전환할때 그의 경우 핸들의 조작 각도은( )L-Port A B C B 堅形 에 열린다 또한 중간 에서는 정지하면 방향이 닿은 상태로 된다180deg 90deg 3

마 볼밸브의 압력 온도 기준) -

볼밸브의 경우 밸브시트링의 재료가 합성수지 또는 고무 등으로 소프트실 재료를 사용하는 데 몸

통 재료보다는 소프트실 재료에 따라 결정되며 그림에서 일례를 나타내고 있다

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 5 -

순테프론 시트 강화 테프론 시트PTFE( ) PTFE(Glass Fiber GF PTFE)入 테프론 시트Carbon Fiber (CF PTFE) 入 - - - - Class Rating

플랜지형 볼밸브의 압력 온도 기준-

금속시트형4) (Metal Seat Type)

가 특징)

메탈시트볼밸브은 제작이 어려워 고가인 단점이 있으나 아래와 같은 많은 장점이 있어 사용이 점차

증가하는 하고 있다

사용범위의 확대a) 소프트시트에서 사용이 불가능한 고온 고압 스러리 분체 류체 조절 등의

분야에 사용할 수 있다

내구성대b) 볼과 시트가 금속이고 스프링으로 압착하므로 류체에 의한 손상이 적어 장기간 보

수가 불필요하다

중간 개도에 사용c) 금속 시이트 임으로 중간 개도로 사용하여 유량 조절용으로 사용할 수 있

다

개폐토르크의 안정d) 볼시트가 스프링으로 압착되어서 온도가 변화하여도 밸브의 개도 토르크

가 안정하다

누설이 없다e) 시이트가 스프링에 의하여 향상 볼에 압착되어 있어 누설이 없다

f) Fire Safe Type 볼과 시이트가 금속으로 되어 있어 화재에 의한 소실의 위험이 없다 긴급

차단용으로 사용이 가능하다

나 메탈볼밸브의 요점)

볼의 진구도a) 데프론 시트의 경우는 데프론의 미세탄성을 이용하여 실링 되였으나 메(Sealing)

탈시트의 경우은 거의 탄성이 없어 볼의 진구도 확보가 절대 조건이다 데프론 시트의 경우는

정도로 충분하나 메탈시트의 경우는 진구도가 이하에 연삭되지 않30~501000mm 3 51000mmsim

으면 실링이 확보되지 안는다

방지b) Galling 메탈시트의 경우는 메탈과 메탈의 접촉 때문에 메탈의 원재질대로는 이Galling

발생한다 의 방지는 볼과 시트의 상대적 성질을 이용하는것도 있지만 일반적으로 경도차 Galling

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 6 -

를 두는 것이 필요하다 볼의 표면 경도를 시트의 표면 경도보다 높게 한다 또 표면 경화를 위

하여 재료의 원래 성질보다 내식성이 저하하지 않아야 한다

볼과 시트의 선접촉c) 볼의 구면과 시트와의 접촉이 구면 접촉으로 하면 저항이 커서 밸브

개폐 토르크가 커지게 되며 또한 실링을 어렵게 되기 때문에 볼은 구면에 시트은 원추로 해서

선접촉으로 하고 있다 고압인 경우는 면압이 커지기 때문에 접촉폭을 키워 구면접촉으로 하고

있다

스프링 작동d) 시트은 스프링을 넣어 압착시켜 누설이 없다 또 장기간 사용에 따른 시트의 마

모를 스프링에서 보정되므로 보수가 불필요하다

다 표면경화와 선정방법)

방지를 위한 표면 경화 방법은 사용 조건 유체의 성질 온도 압력 개폐 정도 기타 을 충Galling ( )

분히 검토하여 내식성 내마모성 경제성을 고려하여 결정하여야 한다

경질 크롬 도금a) 반적인 재료에 크롬 도금이 사용된다 그러나 크롬 도금은 부근부터 경 400

도가 급격히 저하 되므로 이하에 사용된다 또한 내식성으로 모재를 이하로 한다350 304 SS

자용성합금용사b) 경도는 경질 크롬 도금과 같은 정도지만 미끌림성 내마모성이 좋고 개폐를

많이 하는 경우나 분체 슬러리의 경우에도 사용된다 내식성이 좋아 모재가 316 SS 316L SS

의 경우도 사용된다

표 자용성합금용사재료[ ]

성분

품종Fe Ni Cr Co C Si B Cu Mo

Nikel Base 25 67 16 - 05 4 4 3 3

Cobalt Base 1 27 19 40 - 4 3 - 6

텅스텐카바이트 용사c) (Tungsten Carbide) 압력이 높고 개폐 정도가 많고 슬러리 등의 경우는

경도가 높고 내마모성이 우수한 텅그스텐카바이트 용사가 효과적이다

볼밸브의 기능5)

가 오작동방지기구)

볼밸브의 조작은 일반적으로 밸브대의 선단 부에 핸들로 움직인다 밸브대 선단 부의 형상을 면과 2

면으로 한다 면의 경우는 밸브의 개폐상태를 용이하게 확인할 수가 있으며 열렸을 때는 배관과4 2

평행으로 닿쳐있을 때는 직각방향으로 레버를 부착한다 또한 면의 경우는 밸브의 개폐를 확인할 4

수 있도록 선단 부에 각인을 하여 방향을 표시한다

면 밸브대 변 밸브대(a) 2 (b) 4

오작동방지기구 레버부착시( )

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 7 -

나 장금기구)

볼밸브의 개폐조작을 제한하기 위하여 열림 또는 닫침 상태로 장금장치를 하여 잘못으로 개폐조작

을 하지 않도록 방지한다 그림은 열림 및 닫침의 위치에서 스톱퍼로 글랜드에 키록크용의 구멍을

설치한 일례이다

LEVER TYPE GEAR TYPE

장금기구

다) Fugitive Emission control

대기 중에 방출하는 유해물질을 줄이는 것으로 밸브에서는 가스킷에서는 큰 문제가 없으나 글랜부

에서는 누설이 발생되고 있다 여기서 볼밸브에 한정하여 글랜드부에 외부 누설 대책으로 글랜드

부에 랜턴링을 장치 상하에 패킹을 분리 랜턴링부에 고압으로 그리스를 주입하는 방법이 있다 그

림에서 대표적인 예를 나타내고 있다 이 방법은 새로운 방법은 아니며 이 경우에 중 랜턴링 방식 2

으로 하단의 랜턴링부에 그리스를 주입하고 상단의 랜턴링부에서는 누설감지구멍 장치를 구비하여

그의 부분으로 압력계를 부착 압력이 올라가는 것으로 확인하는 방법과 누설되는 유체를 안전하게

뿝아내어 중화하는 방법으로 사용된다

Emission Control Service

라 구조) Fire Safe

화재 등의 긴급상황에서 볼밸브를 차단 할 경우 소프트시 트를 사용하는 밸브에서는 앞에서 설명한-

것과 같이 이상에서는 시 트가 손상되어 유체 차단 기능을 상실하게 된다 이때 피해를 최소200 -

화하는 기능의 구조로 시 트 가스킷 및 밸브대에서 유체를 차단하는 차와 차로 나누어 차단할- 1 2

수 있는 구조를 가져야하며 평상시에는 차측에서 유체를 차단하고 화재 등으로 차측에서 기능 1 1

을 상실하면 차측에서 유체 차단기능을 담당하는 구조2

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 8 -

화재전 화재후 밸브대 구조

구조FIRE SAFE

마 구조) Self Relief

볼밸브의 구조상 몸통 볼과 시 트로 구성하는 공간을 라하는데 그 안에 유체가 갇쳐 - Cavity Cavity

있어 외부의 영향으로 유체가 가열되면 압력이 급격히 상승한다 참고 이상승압 방지대책 소프 ( )

트시트인 경우는 통상 강도 적으로 가장 취약한 시 트가 내경측에 변형이 일어나 볼의 운동을 방해-

하고 누설의 원인이 된다 그러나 메탈 시 트인 경우는 최악의 경우 몸통의 파손이 일어날 수 도 -

있다 이상승압이 일어 날수 있는 경우는 아래와 같다

가 유체가 액체인 경우)

나 내에 유체가 차있는 경우) Cavity

다 내의 유체가 급격히 가열되는 경우) Cavity

이는 구조에서는 에서만 가능하며 아래와 같은 구조들이 있Upstream Sealing Single-seal System

다

일반형 Self Relief 평상시 이상승압시

형FLOATING 형TRUNNION

바 구조) Double Block amp Bleed

시트가 움직이는 형 에서 제공되는 기능은 몸통 하단(Floating seat design) Double Block amp Bleed

부에 드레인플러그나 블리드 밸브가 설치되어야 한다 이 기능은 파이프라인에서 밸브를 떼어(Bleed)

내지 않고 손상된 밸브대를 수선하거나 밸브내의 이물질을 제거하여 밸브의 시 트를 방지하는 구 -

조이다

사 구조) Double Piston Effect

이 구조는 에서 기능으로 차측 에서 시 트가Floating seat design Double-seal System 1 (Upstream) -

Metal Touch 불연성소재

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 9 -

손상되어 누설이 발생할 때 차측 에서 실링 이 구조로 기능이 상2 (Downstream) (Sealing) Self Relief

실되므로 이상승압의 발생우려가 있는 라인에서는 밸브를 몸통에 장치하여야 한다Relief

아 구조) Grease Injection

밸브의 설치 초기에는 각 운동부의 윤활유가 원활히 유지하나 장기간 사용 시에는 이물질이 유입

되고 작동횟수가 작은 경우에는 윤활을 위한 그리스가 고착되여 밸브의 개폐가 어렵게 된다 따라

서 주기적으로 작동이 원활하도록 적절한 부위에 윤활유를 공급하는 구조 또한 시 트부에 설치된 -

기능은 긴급 상항에서 부분적으로 시 트가 손상되여 소량의 누설이 발생될 경우Grease injection -

그리스 주입구를 통하여 를 주입하여 임시적으로 유체차단기능을 회복시킬 수 있다Sealant

자 구조) Blow Out Proof Stem

밸브의 밸브대 구조로 글랜드 패킹을 보충하게나 교환 등을 위하여 패킹글랜드을 제거하야(Stem)

도 밸브대가 이탈되지 않은 구조이다

차 구조)A nti-static Device

가연성 유체를 흐르는 배관라인에서 사용되는 밸브로 밸브 내에서 정전기로 인하여 화재가 발생하

는 것을 방지하는 구조로 볼 밸브대와 몸통을 금속으로 연결시키고 몸통에 접지선을 연결시키는

방법

서론1)

버터플라이밸브는 차단용 및 조절용 양쪽으로 사용이 가능하다 게이트밸브는 현재 가장 많이 사용되

고 있는 밸브이기는 하나 구조가 복잡하고 중량물로 설치 및 사용이 불편하여 점차 버터플라이밸브로

대체되고 있는 실정이다

의 특징2) Butterfly Valve

타 밸브에 비해 는 다음과 같은 우수한 특성이 있어 사용이 점차 늘어가고 있는 추Butterfly Valve

세이다

가 동일구경 타 밸브에 비해 소형 경량으로 설치 및 취급이 용이하고 배관 시스템을 안정화시킬 수)

있다

나 사용 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하며 시스템을 콤팩트하게 할 수 있어 전체적인 비용을)

Grease Injection

Grease Injection

Blow Out Proof StemAnti-static Device

Upstream Downstream

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

GRAPHITE SHEET

316SS SHEET BODY

DISC

STELLITE FACESEAT GASKET

SOFT amp METAL SEAT용

CONE SURFACE

CONE CENTER LINE

PIPE CENTER LINE용

SEAT가공 CENTER LINE

SEATING LINE

STEM CENTER LINE

E3

E1

SOLID METAL SEAT

LAMINATED SEAT

TRIPLE OFFSET

E1 SEATING LINE에서 STEM CENTER까지의 1차편심E2 PIPE CENTER에서 STEM CENTER까지의 2차편심E3 CONE CENTER에서SEAT가공 CENTER까지의 3차편심

E2

- 10 -

절감 할 수 있다

다 회전 개폐로 조작이 용이하고 긴급개폐가 가능하다) Quarter Turn(90deg )

라 자동화가 용이하다)

마 호칭경 이상의 대형밸브 제작이 가능하고 타 밸브에 비해 제작비용이 저렴하다) 1000mm

바 시트재료의 적용에 제약이 없어 초 저온에서 고온 및 고압용으로 제작이 가능하다)

고온용 및 고압용은 에서만 가능함Triple Offset Metal Seat Type

사 가 낮아 조작이 쉽다) Operating Torque

아 구조가 간단하고 고장이 적으며 유지 보수가 용이하다)

자 동일구경 타 밸브에 비해 가격이 싸고 경제적이다)

차 차단용 및 조절용으로 사용이 가능하다)

조절용은 주의Cavitation

이러한 점들이 의 특성으로 작용하여 사용이 점차 확대되고 있다Butterfly Valve

그러나 단점으로 초기의 는 의 구조로 이상의 고 Butterfly Valve Concentric Type Soft Seat 150

온 이상의 고압에는 사용이 불가능하여 저온 저압조건에 제한적으로 사용 되었다 또한 Class 150

밸브가 시에도 밸브 유과경 에 디스크가 남아 있는 단점이 있다 현재는Full Open (Port) Triple

의 개발로 고온 고압용으로 사용이 가능하나 제품 단가가 고가이다Offset Metal Seat Type

의 구조3) Butterfly Valve

가 동심) Concentric Type( )

밸브 몸통의 중심에 축 이 있고 시트가 중심에서 실링 이 행하여진다 이 구조는 디(Stem) (Sealing)

스크 시트와 몸통 시트가 접촉 시에 소프트한 몸통 시트를 압착시키면서 실링 이 이루어진(Sealing)

다

시트재료가 합성고무 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) 150

기밀을 유지하는 의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) Seat 10 f

제작 코스트가 염가로 수도용 등 저압 저온에서는 대부분이 이 구조를 택하고 있다c)

시트부가 압착되면서 실링이 이루어지므로 문지름 현상으로 마모가 심해 시트의d) Rubbing( )

수명이 짧아 수시로 교체하여야 함

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 11 -

양방향으로 사용 가능 임e) Bi-Direction Type( )

나) Single Offset Seat Type

볼밸브을 시트부만 절단하여 놓은 형상으로 시트가 축 중심에 편심 되어 있다(Stem) (E1)

시트재료가 고무 또는 등의 적용으로 사용온도가 전후로 제한적임a) PTFE 150

기밀을 유지하는 시트의 구조적인 문제로 사용압력이 전후로 제한적임b) 10 f

대형 고무 시트형을 제외한 현재는 거의 채택하지 않고 있다c)

한 방향으로만 사용 가능 임d) Uni-Direction Type( )

다) Double Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관 라인 중심에서 축 의 이차 편심 된 형태(E1) (Stem) (E2)

로 이나 보다는 형상이 적으나Concentric Type Single Offset Seat Type Rubbing Sealing Point

부근에서의 와 의 문지름 현상 등으로 기밀유지부인 시트면의 마모Body Seat Disc Seat Rubbing( )

및 손상이 쉽게 발생하여 구조적으로 완벽한 기밀 유지의 어렵다

시트가 고무인 경우를 제외한 형태로는 가장 많이 사용한다a)

로 를 로는 를 사용한다b) Soft Seat PTFE Metal Seat Resilient Type

사용압력은 일부 회사에서 까지 생산이 가능 에 명기 한c) Class 150 300 600 900 (Catalog )

것으로 되어 있으나 일반적으로 으로 제한됨 Class150 300

온도는 를 사용하여 수준까지 개선됨d) Metal Seat 450

한 방향으로만 사용 가능 임e) Uni-Direction Type( )

라) Triple Offset Seat Type

밸브의 중심에서 시트의 일차 편심 배관라인 중심에서 축 의 이차 편심 과 형(E1) (Stem) (E2) CONE

태의 시트 각도가 임의 각도로 회전하고 중심에서 시트 중심이 편심 되여 어느 부분에 Cone (E3)

서도 형상이 발생하지 않은 최신기술의 구조이다Rubbing

구조임으로 까지 제작가능a) Metal Seat Class 150 900 sim

구조임으로 까지 사용가능b) Metal Seat -196 600 sim

구조로 대형 제작이 가능함c) Metal Seat

양방향으로 사용 가능형 임d) Bi-Direction Type( )

현상이 발생되지 않으므로 부 내구성이 우수함e) Rubbing Seat

현상이 발생되지 않으므로 작동 시에 저 토 크f) Rubbing -

설계 및 가공 기술이 어렵다g)

소형으로 제작이 어렵다 호칭경 이하h) ( 2frac12 )

개요1)

벨로즈 밸브 는 밸브대 의 운동부 에 기밀 유지를 위해 장착된 패(Bellows Valves) (Stem) (Moving part)

킹 이 고온 고압 및 장시간 사용 등으로 인하여 패킹이 고형화 압축 부식 및 마모되어 패(Packing)

킹 본래의 기능을 상실함으로써 발생할 수 있는 누설을 일정한 신축량 을 가진 주름진 관 ( )伸縮量

을 이용하여 패킹부를 밸브 내부 유체로부터 완전격리 시켜 밸브대 패킹(Flexible Tube Bellows)

부의 유체 누설을 근본적으로 차단하는 구조로 설계된 밸브이다(Stem Packing)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 12 -

환경 문제가 세기의 관심거리로 대두되면서 미 환경청 에서(Environmental Protection Agency EPA)

는 대기 오염을 유발하는 휘발성 유기화합물 의 누설이 심각한 환(Volatile Organic Compound VOC)

경오염을 일으키자 종의 오염 물질을 발표하고 년부터는 의 누설 총량을 이하189 1995 VOC 500ppm

로 제한하도록 하고 있으며 이를 자발적으로 지키는 기업에게는 이익이 돌아가도록 하고 있다

특히 미 캘리포니아의 대기 정화법 에는 이 종의 에 대해 년부터 (Clean Air Act CAA) 189 VOC 1997

이하로 규제하고 있으며 아울러 그 규정에는 벨로즈 밸브가 밸브의 유체 누설을 근본적으로100ppm ldquo

차단할 수 있는 가장 근접한 기구이다 라고 규정하고 있다rdquo

그리고 이 규정에는 누설이 발생할 수 있는 곳에 대한 주기적인 점검과 검사 등을 규정하고 있으며

만약 누설이 발생하여 한도를 초과할 경우 보수는 물론 점검과 검사의 주기를 짧게 하여 비용의 증

대를 통해 불이익을 주고 있다

우리 나라에서도 마찬가지로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며 그 대표적인 예로 대기오염

이 심각한 상태에 있는 전남 여천국가공단을 대기보전 특별대책지역으로 지정 환경부 고시 제( 96-116

호 하고 오염 물질 종 가스상 물질 종 입자상 물질 종 에 대하여 특별배출허용기준을 적용 엄) 11 ( 10 1 )

격히 관리하고 있다

현재 거의 대부분의 밸브는 이 규정들을 만족하지 못하고 있기 때문에 기존의 방법을 탈피 여러 가지

새로운 밀봉기술 개선형 패킹 을 채택하고 있으나 벨(Bellows Seal Mechanical Seal Live Loading )

로즈 밸브 외에는 이렇다할 실효를 거두지 못하고 있는 것이 현실이다

따라서 지금까지 개발된 여러 가지 밀봉기술 가운데 밀봉 성이 가장 우수한 벨로즈실 (Seal) (Bellows

에 대하여 몇 가지 기술적인 특징과 밸브에의 적용에 대하여 기술하고자 한다Seal)

벨로즈실 밸브의 특징2) (Bellows Seal)

벨로즈의 아랫부분은 밸브 밸브대 또는 밸브 디스크와 용접 으로 결합되고 윗부분은(Seal Welding)

밸브 몸통과 덮개의 사이 또는 그랜드 패킹부에 용접 으로 결합되므로 밸브 내부 유체(Seal Welding)

가 그랜드 패킹을 통해 누설이 원천 차단된다

대부분의 일반 글로브 밸브는 밸브대 회전 식이나 벨로즈실 밸브는(Globe) (Rotating) (Bellows Seal)

비 회전 식인 것이 특징이다 이는 가 밸브대과 용접 결합되어(Non-Rotating) Bellows (Seal Welding)

있으므로 밸브대가 회전하지 않도록 설계되어 있다 그러므로 밸브 개폐 시 벨로즈에 비 (Open-Close)

틀림을 주지 않게 되고 패킹의 마찰이 줄어들게 되므로 일반 밸브에 비하여 수명이 길다

벨로즈는 밸브의 개폐시 밸브의 양정 을 고려해야 하므로 밸브의 양정을 벨로즈의 신축량(Lift)

로 본다면 양정의 약 배 성형 벨로우즈의 경우 의 길이가 되는 벨로즈가 밸브에 부착되므(Stroke) 4~5 ( )

로 일반 밸브에 비하여 밸브의 높이가 길다

가 유체의 누설이 없다)

밸브는 과 가 밸브 운동부에 이중 구조로 되어 있으므로Bellows Seal Packing Bellows Stem Seal

파손되지 않는 한 유체의 누설은 없기 때문에 밸브라고도 한다Bellows Zero Leakage

나 극한 환경에 적합하다)

는 이므로 고온 고압 및 부식에 강하고 특히 유체가 환경 및 인체에 악영향Bellows Metallic Seal

을 줄 수있는 산성가스에 많이 사용된다 또한 배관유체의 성격에 따라 의 재질을 선택하여 Bellows

사용할 수 있으므로 최적의 설계가 가능하다

다 고온 및 고압에 사용 가능하다)

이므로 유체의 온도에 따라 적절한 의 재질을 선택하여 사용하므로 써 고온에Metallic Seal Bellows

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 13 -

안전하고 압력도 용까지 제작 시판되고 있으며 그 이상도 제작이 가능하다 Class2500

GLOBE BELLOWS VALVE GATE BELLOWS VALVE

의 종류3) Bellows

는 제작방법에 따라 크게 용접 형 성형 가지로 분류되며 성형 에Bellows (Welded) (Forming) 2 (Forming)

서는 형과 으로 나뉜다 는 각각의 제작 방식과 종류마다 특성이 있으므로Seamless Seam Bellows

를 사용하고자 하는 업체는 그 특성을 반드시 파악한 후 설치 조건에 맞는 를 선택하Bellows Bellows

여야만 최적의 설계와 효율을 기대할 수 있다

가 용접형) Bellows

용접형 로 잘 알려짐 는 정밀하게Bellows(Plate type Bellows )

로 도너즈 형태로 성형된 얇은 금속판의 내 외경을 번Press

갈아서 용접한 형태이다 용접형 는 재료선택의 폭이 Bellows

커 내식 내압 내열 내구성이 있는 재료를 광범위하게 선택

할 수 있다 내 외경의 비율에는 제한이 없기 때문에 - Bellows

의 폭을 늘려 운동량 을 늘일 수 있다 용접형(Stroke) Bellows

의 단점은 강도가 용접 점에 집중되며 모든 회선이 용접 점

을 가지고 있다는 것이다 운동량 이 가까이가 되므로 운동량이 많이 필요한 곳에 적 (Stroke) 100

당하고 석유화학 전력 전자 등 광범위하게 사용된다 신축 량이 크므로 설치 면적을 최소화 할

수 있어 밸브에 장착할 경우 밸브를 하게 제작할 수 있기 때문에 밸브용으로도 많이 사용Compact

되고 있으나 제작 공정이 어려워 가격이 비싸다

나 성형) (Formed) Bellows

형a) Seamless 이형의 다단계의 제작Bellows

공정이 필요하며 얇은 박판을 한쪽이 폐쇄된 튜브로 만

든 후 성형 틀 속에 끼우고 튜브 내부에 수압을 가하여

한번에 모든 회선을 성형시키는 방법이다 일반적으로 동

일한 제품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 Bellows

를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는다 겹의 Bellows 1

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 14 -

두꺼운 이상 를 얻기는 어려우며 두께 를 겹으로 하여 사용할 수 있다(03mm ) Bellows 015mm 2

신축량 길이의 은 좋은 편이나 밸브용으로 사용하기 위해서는 여러 개를 이어(Bellows 25 30)sim

서 사용해야 하고 주로 소구경 내경 이하 의 가 생산된다 일반적으로 동일한 제 ( 50mm ) Bellows φ

품의 대량 생산에 적합하고 아주 정밀한 를 얻을 수 있으나 길이를 제한 받는Bellows Bellows

다

형b) Seam Bellows 이형은 얇은 박판을 말아서 용접을 하여 튜브형으로 만든 후 한번에 하나

의 회선에 하나의 이 만들어지며 길이를 필요한 만큼 길게 할 수 있다Roll Bellows

한 겹으로도 원하는 두께의 를 얻을 수 있으나 신축 량이 적다 또한 박판을 여러 겹으Bellows

로 하여도 제작이 가능할 뿐만 아니라 이렇게 할 경우 만족한 신축 량을 얻을 수 있으나 두께가

아주 일정한 튜빙으로 시작하는 것이 필요하다

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 1 ( 03mm) = Bellows 10 15sim

겹 두께 제작시 신축 량 길이의 약 정도- 2 ( 015mmtimes2) = Bellows 20 25sim

보통 겹의 를 밸브용으로 사용하고 있다 밸브용 로서는 가장 대표적으로 사2~3 Bellows Bellows

용되고 있으며 제작비가 저렴한 것이 장점이다

용접형과 성형벨로즈 비교

항목 용접형벨로즈 성형벨로즈

재질Stainless Ti Hasteloy Inconel

등 용접 가능한 것연성이 있는 재료

Span 구조상으로 대단히 크다 재료의 신률에 의해 제한된다

산수 무제한성형기의 크기 파이프의 길이에

의해 제한된다

Pitch 小 大

스프링정수 小 大

신축 량

단위길이당( )大 小

체적변화율 전면밀착이 가능하므로 크다전면밀착이 불가능하므로 산 당1

신축 량이 적다

내압력이하에서 사용Class1500

특수설계로 500kfcm2까지 사용

이하에서 사용Class600

특수설계로 200kfcm2까지 사용

내구성

단위길이당의(

신축률 일 )

大 小

가격 고가 표준재료 표준사이즈에 저가

재료의 선택4) Bellows

재료의 선택은 특별한 곳에의 사용과 정확하게 를 만들기 위한 기본적인 사양들 중에 하나이Bellows

다 일반적으로 긴 수명을 요구하며 내 부식성 고압에 견디고 광범위한 온도 조건에 견딜 수 있도

록 최적의 이 요구된다 여러 경우에 있어서 재료의 적절한 선택과 가격은 중요하게 고려 해야Design

할 사항이며 아래의 재료들은 주로 를 만드는데 사용되는 재료들로써 재료는 밸브 Bellows Bellows

보다 상회하는 재질을 사용하는 것이 좋다 용 재질의 종류는Trim Bellows Stainless Steel 321 316

그리고 이며 가 된304 Inconel 600 Inconel 825 Monel 400 Brass Hasteloy PTFE Coating

도 사용되고 있다Bellows

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 15 -

가) Brass

기본적인 합금은 로써 저가로 만들기 위해 구성비는 동 아연 정도로 하Low Brass 80 20

여 내 부식성용으로 사용되고 사용온도는 까지에 적합하다 232 (450 )

나) Beryllium Copper

이 재료는 앞서의 합금들보다 높은 경도를 가지고 있으며 사용 수명이 길다

다) Monel

이 합금은 해수나 소금 끼가 있는 곳에 특히 적합하다 또한 온도가 이상인 뜨거운 427 (800 )

물이나 에 이상적이다Steam

라) Stainless steel

은 내부식 환경과 높은 강도를 가지고 있으며 고온에서도 적합한 재료이Austenite Stainless Steel

다 및 은 기본적인 의 재료들이다 은 용접성이 용이하며 은 Type 321 316L Bellows Type 321 316L

보통 내부식 환경에 사용된다

마) Inconel

합금은 부식 방지 및 고압 고온이 요구되는 곳에 사용된다Inconel

바) Hastelloy

이들 합금은 산과 녹이 잘 쓰는 곳에 적합하다 이들 합금의 사용은 그 구성재료가 얇은 박판으로

얻기 쉽지 않기 때문에 제작기간이 길 수도 있다

수명5) Bellows

통상 의 수명은 년 미 기계학회 의 밸브 규정에 따르고 있으Bellows MSS SP-117(1996 ) Bellows Seal

나 이 규정이 상정되기 전에는 영국 인 년 의 규정에 준하였다 Standard BS 5352(1981 )

와 의 수명시험 주기 비교-BS 5352 MSS SP-117 -

밸 브 SIZE BS 5352 MSS SP-117

밸브Globe

이하210000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

5000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

2-12~45000 Cycle

이상2000 Cycle(800 )

초과42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

밸브Gate

이하22000 Cycle

까지만 규정(SIZE 2

되어 있음)

2000 Cycle

2-12~42000 Cycle

이상1000 Cycle(800 )

초과4 1000 Cycle

여기서 말하는 는 의 하에서 개폐 회를 로 한다Cycle ANSI B1634 Cold Working Pressure 1 1Cycle

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 16 -

시험 및 검사6)

가 누설 시험) Bellows

의 기밀시험은 헬륨 를 이용하여 의 내부를 진공 진공도Bellows Detector Bellows ( CCTorrSec)

상태로 한 뒤 외부에 헬륨 가스를 뿌려 검지 하는 방식으로 전 제품에 대하여 이루어진다Bellows

나 수명 시험)

수명시험은 자체에만 적용되고 밸브 제조 업체에서는 각 나Bellows Bellows BS 5352 MSS

에 규정된 한계수명을 보증하는 방식으로 하고 있으나 보통 밸브 설계 시에는 안전율을 고SP-117

려하여 설계하므로 실제 에서는 보증수명보다 훨씬 상회함을 알 수 있다 Test

벨로즈밸브 사용상의 주의사항7)

벨로즈밸브은 특수한 용도의 밸브로 사용목적 사용조건 등을 확인하여 적정한 형식 재료의 밸브를

선정하는 것이 필요하다 아래는 벨로즈밸브를 사용하는데 주의사항이다

가 밸브의 본체의 최고 사용 압력과 사용하는 벨로즈의 최고 사용 압력과 일치하는가를 확인하여)

사용한다

나 벨로즈의 내식성에 대하여 벨로즈의 두께를 고려하여 재료를 선정하였는가를 확인한다)

다 벨로즈의 골 자기 부분에 고형물 또는 부착 성이 강한 입자가 함유된 유체는 벨르즈의 파손 사)

고가 일어날 수 있으므로 주의가 필요가 하다

원통 속을 가로지르는 구멍이 몸통의 구멍에 정확하게 맞추어

져 회전하고 밸브가 열렸을 때 몸통의 입 출구와 구멍이 일치

한다

특성1)

가 그리스가 흡입되어도 관계없는 유체에 사용한다)

나 윤활제는 온도 및 유체의 성질에 대하여 충분히 대항 될)

수 있는 것을 사용한다

다 가스 및 액체탄화수소에 많이 사용된다)

다 회전으로 개폐가 이루어진다) 90 ˚

라 기본적으로 경량 박형 구조)

마 저온 저압용으로 많이 사용된다)

바 개폐용으로 사용한다)

사 사용조건이 의 온도한계 이하의 경우는 라이닝 슬리브 사용 가능하다) PTFE PTFE

구조2)

가 플러그 또는 몸통의 개구 주위에 마련된 일련의 홈이 조작 전에 그리스를 공급하여 플러그의)

동작에 윤활을 부여함과 동시에 그 틈새를 밀봉 한다(Seal)

나 밸브대상부에 부착된 그리스니플을 통하여 주입된 그리스는 통로내의 체크밸브를 통해 강하하)

여 플러그의 상부로부터 홈을 통하여 플러그의 저 지부까지 내려간다

다 방 및 방 플러그밸브도 이용할 수 있다 이것들은 몸통에 특별히 개구부를 마련 플러그 유로) 3 4

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 17 -

는 자이다 개구의 하나는 몸통의 저부에 마련할 수 있고 일개는 또는 개의 개구부는 몸통의L 2

측면에 마련할 수 있다 밸브의 조작은 도 또는 도의 어느 쪽인가 이다 90 180

크게 휘어지는 성질과 신장성을 갖은 탄성체 판이 단단한 시트에 밀착 유체의 흐름을 막는다

특성1)

가 밸브 몸통은 시트부를 포함 플라스틱 또는 내식성 재료에 의한 도포)

된 금속

나 부식성 액체에 대하여 높은 저항성을 갖는다)

다 탄성체 다이아후램 자체에 반복되는 휨으로 금이 가거나 또는 유체)

중에 날카로운 끝을 갖은 이물질에 의해 찢어지는 일이 있다

라 물 처리 및 금속 접촉에 의해 오염될 위험성이 있는 액체를 취급하)

는데 적당하다

안전밸브는 밸브의 입구측 압력이 상승할 때 기 설정 압력에서 자동적으

로 밸브가 열리고 압력이 소정의 압력치 이하로 떨러지면 닫친다

은 회로의 압력을 일정하게 유지하는 기능과 회로의 최고압Relief Valve

력을 한정하는 기능을 병행하는데 후자의 목적만 사용하는 경우에는

라 한다Safety Valve

특성1)

가 밸브의 기구는 밀폐형으로도 할 수 있고 스프링을 조절하기 위한)

착탈이 가능한 캡을 비치 할 수도 있다 때로는 개방형으로 이것에도

시험용 리프트 레버를 붙이고 있다

나 자동적으로 작동하여 라인의 안전유지 한다)

다 미리 설정된 값에 도달하면 스프링을 밀어 밸브가 열리고 밸브가)

열릴 때까지는 스프링의 힘에 의해 밀폐된다

라 기능을 상실했을 때 잠재되는 위험성 때문에 높은 신뢰성 필요하다)

바 많은 안전밸브은 배기 공간에서 밸브대를 통하여 드레인 구멍에서 약간의 누설이 된다 원자력)

용에서는 벨로즈로 밸브대 통로를 밀폐시키는 경우도 있다

조절밸브란 조절부의 신호를 받아 밸브의 작동에 필요한 동력을 보조 동력원에서 받은 총칭 이다「 」

조절밸브에는 수력학뿐만 아니라 제어공학 기계공학 음향학 재료학 등이 다방면에 걸쳐 관여하고 있

다

조절밸브의 기본은 제어계통으로부터의 신호에 응해 흐름을 조절하는 요소의 위치를 바꾸는 구동기「

구와 밸브의 본체를 결합하여 구성 한 것이다 동력의 종류에 따라 공기압식 유압식 전기식 등이 있 」

다

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 18 -

특성1)

가 용량계수)

배관에 설치된 조절밸브가 난류 조건하에 있고 그 구경과 전후의 배관경이 비슷하다고 하나 유체

가 조절 밸브를 통과하면 마찰손실 유로 형상의 변화에 의한 흐름의 급 축소 급 확대 또는 흐름

방향의 변화 때문에 압력 손실이 생기고 조절밸브의 입구와 출구와의 사이에 차압이 발생한다 이

에 각 밸브의 제작자에 따라 용량 계수가 차이가 있다

제어계에 있어서 조절밸브의 기본구성Process

나 포트의 형식에 의한 특징)

형 식 특 성

Equal

Percentage

일반적으로 에 가장Process Control

많이 쓰이는 유량 특성으로 밸브 스

트로크의 변화하기 직전 유량의 일정

비율로 변화 한다

Linear 유량의 비율은 정비례 관계로 변한다

Quick

Opening

닫힌 상태에서 급격한 증가 변화를

보인다 가장 큰 비율로 증가하며 성

능 또한 매우 크다

다 용량계수와) Sizing

당초 용량계수는 주어진 사양을 만족시키는 제일 바람직한

용량을 갖는 조절밸브를 선정하기 위하여 사용된다 보통

필요한 용량계수를 소요되는 밸브 종류의 용량계수표 카다(

로그 등 를 조회하고 전자에 제일 가깝고 또한 큰 편의 값)

을 갖은 밸브 싸이즈를 선정한다

조절밸브의 사용개도가 최대 정도로50 80 80 90sim sim

되는 것이 바람직하다

유량특성곡선

소음2)

가 소음의 종류)

기계적 진동에 의한 소음a) (Mechanical Vibration) 유속에 의하여 포트 등 움직이는 부분이 진동

하는 것으로 포트가이드와 포트의 틈새가 크거나 구동부의 힘이 유체 압력에 비하여 약할 때 일

어난다 기계적인 진동에 의한 소음은 이하로서 다른 소음과 구별되고 딸깍 딸깍 소리를 1500HZ

내며 계속해서 사용하면 가이드 부쉬와 포트가 마모가 되어 곧 고장이 난다

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 19 -

유체 역학적 소음b) (Hydrodynamic Noise) 유체역학적 소음은 유체 흐름에 따라 가지로 분류3

할 수 있다 즉 상태 일 때 상태 일 때 상태 일 때로 나뉘 Non-Cavitation Cavitation Flashing

어 생각할 수 있다 이것은 유량에 비하여 밸브 크기가 적을 때 유속이 대단히 빨라 일어나는

와류현상 현상에 의하여 일어난다Turbulence( ) Cavitation Flashing

유체의 흐름에서는 수축부에서의 와류현상에 의한 소음으로Non-Cavitation Reynolds

라하며 별로 소음에 문제가 없다 이 일어나면 기포가 붕괴될 때 많은 에너지가Stress Cavitation

발생하고 밸브 및 배관에 충돌하여 많은 소음이 일어남은 물론 기계적인 손상을 일으킨다 기포가

붕괴할 때 충격력은 이 되며 의 광범위한 소음이 발생한다 상태70Kgfmmsup2 15 10000HZ Flashingsim

일 때는 유체의 일부가 증기 상태가 되어 유량에 영향을 미치나 소음은 크게 일어나지 않는다

기계 역학적 소음c) (Aerodynamic Noise) 가스가 증기에 의하여 발생하는 소음을 기계력학적

소음이라하며 자동밸브에서 가장 큰 소음의 원인이 된다 낮은 휘바람소리부터 심한 진동을 동반

한 귀청이 떨어져 나가는 심한 소리가 난다 비록 느린 유속이라도 심한 난류현상 이 (Turbulence)

일어나는 수축부 에선 극심한 소음 현상이 일어날 수 있다 에서 압축된 유(Vena Contracta) Orifice

체의 운동 에너지 가 소음과 진동으로 바뀐 것이다(Kinematic Energy)

나 소음 측정)

에서 발행한 에 기재된 소음 실험 방ISA(Instrument Society America) Handbook of control Valve

법에 의하면 밸브 출구와 밸브 표면에서 떨어진 지점에 마이크를 설치한후 측정한다09m

다 소음 판단 기준)

미국 직업 안전 건강법 에 의하면 밸(Occupational Safety and Health Act1974 Noice Standard)

브 소음은 가장 가까이 있는 작업자의 장소에서 상태에서 하90dBA SPL(Sound Pressure Level)

루 시간 이상 노출되는 것을 규제하고 있다8

라 소음의 대책)

소음이 적은 밸브를 선택하거나 차압 이하 을 줄이고 밸브나 파이프에Low-Noise ( PP 07 ) ₁

을 설치하는 방법 등이 있다Insulation

지금까지 기술해온 밸브는 모두 작고 특별한 설계를 하면 계장 및 제어계통의 특정한 요구에 대응 할

수 있음이 가능할 뿐 아니라 및 의 요구에도 응할 수 있다 그러나 이러한Blowdown Piloting Leak off

서비스를 하는 계기용 밸브는 게이트밸브 및 글로브밸브에서는 단지 만으로 하는 것이 있으나 기타14ldquo

의 밸브는 설계상의 차이가 있다

특성1)

가 낮은 리프트와 콤팩트형이 좋다)

다 온도가 낮고 누설이 긴밀성이 중요한 계기밸브는 소프트시트가 일반적이다)

다 오리피스가 좁기 때문에 찌꺼기 금속 편 및 배관 내 일반 파편에 대하여 보호 필터 및 스트레이) (

너에 의한 가 요구된다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)

- 20 -

다이야후램밸브를 연장시키면 몇 가지 중대한 차이가 있을지라도 핀치밸브에 도달한다 핀치밸브은

약간 좁은 금속 용기부에 대하여 넓은 범위에 걸쳐 탄성체의 벽을 함께 밀어붙이므로 밸브를 폐지시킨

다 공기 물 및 기계식으로 작동된다

특성1)

가 회 처리 연소가스 탈황 폐수 물 처리 서비스에 적합하다)

나 장래는 연료 스크랩 취급 등 발전플랜트 서비스에 있어서 광범위하게 적용된다)

다 폐지 압력이 라인 압력보다 높아야 한다 공기 또는 물로 작동하는 경우) ( )

라 탄성체의 재질은 천연고무 합성고무 등이 있다)