밸브 트림

유체와 접촉하는 밸브의 제거 및 교체 가능한 내부 부품을 총칭하여 밸브 트림(valve trim)이라고 한다.

 

 

 

밸브 트림(valve trim)

유체와 접촉하는 밸브 내부 부품은 공통적으로 Disc, Valve seat 및 Stem 등이 있다.

 

밸브 트림(valve trim) 구성 요소는 밸브 유형에 따라 달라진다. 

밸브별 트림에는 back seat, glands, spacers, guides, bushings, retaining pins 및 internal springs이 포함된다.

다음 그림은 게이트 밸브 트림 부품들(적색 선으로 표시된 부분)로서 디스크 이동 및 흐름 제어가 가능하다.

 

<그림 1> 밸브 트림(valve trim) 구성 요소(Source: https://hardhatengineer.com/)

 

 

Disk

디스크는 그 위치에 따라 유체 흐름을 허용, 조절 또는 중지하는 부분이다. 

디스크의 형태에 따라 게이트, 볼, 플러그, 니들 등 밸브의 이름이 정하여 진다.

 

<그림 2> 디스크의 형태 (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

밸브 디스크는 주조, 단조로 제작되며, 내마모성을 향상시키기 위해 때때로 하드 페이싱이 필요하다. 또한 시트와의 마찰을 줄이기 위해 매끄러운 기계 표면 가공도 필요하다. 

그리고 밸브가 열려 있으면 디스크는 압력을 받지 않지만, 밸브가 닫히면 디스크는 압력 유지 기능을 수행해야 하는 압력을 유지하는 부품이다.

 

 

Seat

시트는 디스크가 지지할 수 있는 표면을 제공한다. 즉, 밸브가 닫힌 위치에 있을 때 디스크는 고정식 밸브 시트에 기대어 있다.

밸브에는 여러 개의 시트가 있을 수 있다. 글로브 밸브와 스윙 체크 밸브의 경우 시트가 1개이다. 게이트 밸브와 볼 밸브에는 두 개의 시트가 있다. 하나는 업스트림 측에 있고 다른 하나는 다운스트림 측에 있다.

 

밸브 누설률은 밸브 디스크와 시트 사이의 밀봉 효과에 따라 정해진다. 적절한 밀봉을 위해서는 시트 영역의 미세한 표면 마감이 필요하다. 따라서 밸브 제조업체는 금속 시트만으로는 달성할 수 없는 원하는 누출 방지를 달성하는 데 효과적인 엘라스토머 및 금속 시트를 포함하는 조합 밸브 시트의 여러 디자인을 개발하고 있다. 일부 볼 밸브 및 플러그 밸브는 공정 상 문제가 없는 경우 비금속 시트를 사용하는 경우도 있다.

밸브 시트는 일체형이거나 교체 가능한 링일 수 있다. 

 

 

Back Seat

백 시트는 스템(stem)의 숄더(shoulder)와 보닛( bonnet) 아래쪽의 접합면으로 구성된다. 스템이 완전히 열린 위치에 있을 때 밀봉을 형성한다. 즉 유체가 패킹 챔버로 누출되어 결과적으로 외부로 누출되는 것을 방지한다. 또한 백 시트는 밸브가 작동 중일 때 글랜드 패킹 교체를 가능케 한다.

 

Stem

스템은 액추에이터와 디스크를 연결하여, 밸브 디스크를 조정하는 역할을 한다. 즉 밸브 스템은 밸브를 열거나 닫거나 위치를 변경하기 위해 디스크, 플러그 또는 볼에 필요한 동작을 전달한다. 

게이트 및 글로브 밸브에서는 디스크의 직선 운동이 밸브를 열거나 닫는 반면 플러그, 볼 및 버터플라이 밸브에서는 디스크가 회전하여 밸브를 열거나 닫는다. 

 

 

밸브의 무압 유지 부품(Non-pressure Retaining Parts)

글랜드 플랜지(Gland Flange)는 스터핑 박스에서 글랜드 패킹이 장력을 받도록 글랜드 부시를 지지하는 데 사용된다.

부시 또는 글랜드 슬리브(Bush or Gland sleeve)는 스터핑 박스 내부에 글랜드 패킹을 지지한다.

스템 패킹 또는 글랜드 패킹(Stem packing or Gland packing)은 스터핑 박스에 들어 있다. 글랜드 패킹은 유체에 따라 흑연 또는 PTFE로 만들어진다. 스템에서 누출을 방지하려면 글랜드 패킹을 적절히 압축해야 한다.

 

글랜드 패킹은 공장에서 비산 배출의 주요 원인 중 하나로서, 패킹의 올바른 기능을 보장하려면 정기적인 유지보수가 필요하다.

 

 

Valve Trim Chart

디스크, 시트, 스템, 백 시트 및 슬리브와 같은 트림 재료는 함께 그룹화되어 트림 번호 또는 조합 번호라는 하나의 번호가 할당되고, 이것은 각 구성 요소에 대한 재료 등급을 정의하는 요구 사항을 포함한다.

• API 600 & 602는 밸브에 사용할 수 있는 트림 재료 목록을 제공
• 가장 일반적인 트림 등급은 ASTM A410(13Cr), ASTM A316, Alloy 20(19Cr-29Ni) 및 Monel(CuNi Alloy)임

아래 표는 트림 재료의 단순화된 차트이다. 

 

<표 1> Valve Trim Chart (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

트림 번호에 대해 시트, 디스크, 백시트 및 스템 재질이 지정된다. 이렇게 하면 요구 사항에 따라 트림 번호만 지정하면 되고 각 부품에 대한 재료를 지정할 필요가 없으므로 밸브를 더 쉽게 주문할 수 있다. 

 

Reference : https://hardhatengineer.com/valve-parts-and-valve-trim-api-trim-charts/