밸브란?- 유형, 부품, 용도 등

밸브란?

밸브는 다양한 통로를 열거나 닫거나 부분적으로 차단하여 파이프, 덕트 등을 통한 유체 또는 공기의 통과를 제어하는 ​​장치입니다. 가장 간단한 밸브는 한 방향으로의 흐름을 허용하고 역류 압력으로 닫아 원래 방향으로의 흐름을 멈추는 단방향 플랩 메커니즘입니다.

밸브는 기술적으로 피팅이지만 일반적으로 별도의 범주로 논의됩니다. 열린 밸브에서 유체는 높은 압력에서 낮은 압력 방향으로 흐릅니다. 이 단어는 문의 움직이는 부분인 라틴어 valva에서 파생되었으며, volvere는 회전, 롤을 의미합니다.

가장 간단하고 매우 오래된 밸브는 유체(기체 또는 액체)가 한 방향으로 흐르는 것을 막기 위해 아래로 스윙하지만 반대 방향으로 움직일 때 흐름 자체에 의해 위로 밀려 올라가는 자유 힌지 플랩입니다. 이것은 한 방향으로의 흐름을 방지하거나 "체크"하기 때문에 체크 밸브라고 합니다.

최신 제어 밸브는 압력 또는 흐름을 조절하고 정교한 자동화 시스템에서 작동할 수 있습니다. 밸브는 관개용 물 제어, 공정 제어를 위한 산업용, 가정의 식기 및 의류 세탁기 및 수도꼭지에 대한 온/오프 및 압력 제어와 같은 주거용 용도를 포함하여 많은 용도가 있습니다.

에어로졸 스프레이 캔에도 작은 밸브가 내장되어 있습니다. 밸브는 군사 및 운송 분야에서도 사용됩니다. HVAC 덕트 및 기타 대기에 가까운 공기 흐름에서 밸브는 대신 댐퍼라고 합니다. 그러나 압축 공기 시스템에서 밸브는 볼 밸브인 가장 일반적인 유형과 함께 사용됩니다.

 

밸브 기능

밸브는 다양한 통로를 열거나 닫거나 부분적으로 막음으로써 유체의 흐름을 조절, 지시 또는 제어하는 장치 또는 자연 물체입니다.

밸브는 다음과 같은 여러 기능을 제공합니다.

▷ 밸브 상태에 따른 흐름 시작 또는 중지
▷ 배관 시스템 내 유량 및 압력 조절
▷ 배관 시스템 내에서 흐름 방향 제어
▷ 배관 시스템 내 유량 조절
▷ 배관 시스템의 압력 또는 진공을 제거하여 안전성 향상

 

 

밸브 부품

모든 밸브에는 본체, 보닛, 트림(내부 요소), 액추에이터 및 패킹과 같은 기본 부품이 있습니다. 밸브의 기본 부품은 다음과 같습니다.

1. 밸브 본체
쉘이라고도 하는 밸브 본체는 압력 밸브의 주요 경계입니다. 그는 모든 부품을 함께 고정하는 프레임워크이기 때문에 밸브 어셈블리의 주요 요소 역할을 합니다.
밸브의 첫 번째 압력 경계인 몸체는 연결 배관에서 발생하는 유체 압력 부하에 저항합니다. 나사, 볼트 또는 용접 조인트를 통해 입구 및 출구 배관을 받습니다.

밸브 몸체 끝단은 맞대기 또는 소켓 용접, 나사산 또는 플랜지와 같은 다양한 유형의 끝 연결을 통해 밸브를 배관 또는 장비 노즐에 연결하도록 설계되었습니다.
밸브 몸체는 다양한 형태로 주조 또는 단조되며 각 구성 요소는 특정 기능을 가지며 해당 기능에 적합한 재료로 구성됩니다.

2. 밸브 보닛
몸체의 개구부를 덮는 덮개는 보닛이며 압력 밸브의 두 번째로 중요한 경계입니다. 밸브 본체와 마찬가지로 보닛은 다양한 디자인과 모델을 사용할 수 있습니다.
보닛은 밸브 본체의 덮개 역할을 하며 본체와 동일한 재료로 주조 또는 단조됩니다. 일반적으로 나사, 볼트 또는 용접 조인트로 본체에 연결됩니다. 밸브 제작시 스템, 디스크 등의 내부 부품을 본체에 넣은 후 보닛을 부착하여 내부의 모든 부품을 함께 고정합니다.

모든 경우에 본체에 보닛을 부착하는 것은 압력 경계로 간주됩니다. 이것은 보닛을 본체에 연결하는 용접 조인트 또는 볼트가 압력 유지 부품임을 의미합니다. 밸브 보닛, 대부분의 밸브에 대한 필요성이 우려의 원인이 됩니다. 보닛은 밸브 제조를 복잡하게 만들고 밸브 크기를 늘리며 밸브 비용의 상당한 부분을 차지하며 잠재적인 누출의 원인이 됩니다.

3. 밸브 트림
유동 매체와 접촉하는 제거 및 교체 가능한 밸브 내부 부품을 총칭하여 밸브 트림이라고 합니다. 이러한 부품에는 밸브 시트, 디스크, 글랜드, 스페이서, 가이드, 부싱 및 내부 스프링이 포함됩니다. 유체와 접촉하는 밸브 본체, 보닛, 패킹 등은 밸브 트림으로 간주되지 않습니다.

밸브의 트림 성능은 디스크와 시트 인터페이스와 디스크 위치와 시트의 관계에 의해 결정됩니다. 트림으로 인해 기본적인 모션과 흐름제어가 가능합니다. 회전 동작 트림 설계에서 디스크는 시트를 거의 지나서 미끄러져 유동 개방의 변화를 일으킵니다. 선형 모션 트림 설계에서 디스크는 환형 오리피스가 나타나도록 시트에서 수직으로 들어 올립니다.

밸브 트림 부품은 다양한 힘과 조건을 견디는 데 필요한 다양한 특성 때문에 다양한 재료로 구성될 수 있습니다. 부싱 및 패킹 글랜드는 밸브 디스크 및 시트와 동일한 힘과 조건을 경험하지 않습니다.
흐름 매체 특성, 화학 성분, 압력, 온도, 유속, 속도 및 점도는 적합한 트림 재료를 선택할 때 중요한 고려 사항 중 일부입니다. 트림 재료는 밸브 본체 또는 보닛과 동일한 재료일 수도 있고 아닐 수도 있습니다.

4. 디스크와 시트
보닛이 있는 밸브의 경우 디스크는 세 번째 주요 압력 경계입니다. 디스크는 유체 흐름을 허용 및 금지하는 기능을 제공합니다. 디스크가 닫힌 상태에서 출구 쪽이 감압되면 전체 시스템 압력이 디스크 전체에 가해집니다.

이러한 이유로 디스크는 압력 유지 부품입니다. 디스크는 일반적으로 단조되며 일부 설계에서는 우수한 마모 특성을 제공하기 위해 표면이 단단합니다. 밸브가 닫힐 때 양호한 밀봉을 위해 디스크의 안착 영역의 표면 마감이 미세해야 합니다. 대부분의 밸브는 부분적으로 디스크 디자인에 따라 이름이 지정됩니다.

시트 또는 씰 링은 ​​디스크의 시트 표면을 제공합니다. 일부 디자인에서는 몸체가 착좌면 역할을 하도록 가공되어 밀봉 링이 사용되지 않습니다.
다른 디자인에서는 단조 씰 링이 몸체에 나사로 연결되거나 용접되어 안착면을 제공합니다. 씰 링의 내마모성을 향상시키기 위해 씰 링의 접촉면을 용접한 다음 기계가공하여 표면을 딱딱하게 만드는 경우가 많습니다.

밸브가 닫힐 때 좋은 밀봉을 위해 좌석 영역의 미세한 표면 마감이 필요합니다. 몸체는 밀봉 링의 두께에 의존하지 않고 설계 압력을 견딜 수 있는 충분한 벽 두께를 가지고 있기 때문에 밀봉 링은 일반적으로 압력 경계 부품으로 간주되지 않습니다.

 

5. 밸브 스템
밸브 스템은 밸브를 열거나 닫기 위해 디스크, 플러그 또는 볼에 필요한 움직임을 제공하고 디스크의 적절한 위치 지정을 담당합니다. 한쪽 끝은 밸브 핸드휠, 액추에이터 또는 레버에 연결되고 다른 쪽 끝은 밸브 디스크에 연결됩니다. 게이트 또는 글로브 밸브에서는 밸브를 열거나 닫기 위해 디스크의 선형 운동이 필요하지만 플러그, 볼 및 버터플라이 밸브에서는 디스크를 회전시켜 밸브를 열거나 닫습니다.

줄기는 일반적으로 위조되며 스레드 또는 기타 기술로 디스크에 연결됩니다. 누출을 방지하기 위해 씰 영역에서 스템의 미세한 표면 마감이 필요합니다.

밸브 스템에는 다섯 가지 유형이 있습니다.

외부 나사 및 요크가 있는 라이징 스템
스템의 외부는 나사산이 있는 반면 밸브의 스템 부분은 매끄럽습니다. 스템 스레드는 스템 패킹에 의해 유동 매체에서 분리됩니다. 이러한 디자인의 두 가지 다른 스타일을 사용할 수 있습니다. 하나는 스템에 부착된 핸드휠이 있어 함께 올라갈 수 있고 다른 하나는 스템이 핸드휠을 통해 올라가도록 하는 나사형 슬리브가 있습니다. 이 유형의 밸브는 "O. S와 Y.” NPS 2 이상의 밸브에 대한 일반적인 설계입니다.

내부 나사가 있는 라이징 스템
스템의 나사 부분은 밸브 본체 내부에 있고 스템 패킹은 외부 대기에 노출되는 매끄러운 부분을 따라 있습니다. 이 경우 줄기 나사산이 유동 매체와 접촉합니다. 회전하면 스템과 핸드휠이 함께 상승하여 밸브가 열립니다.

내부 나사가 있는 비상승 스템
스템의 나사 부분은 밸브 내부에 있으며 상승하지 않습니다. 밸브 디스크는 스템이 회전하면 너트처럼 스템을 따라 이동합니다. 줄기 나사산은 유동 매체에 노출되어 있으므로 충격을 받습니다. 이것이 공간이 제한되어 선형 운동이 가능하고 유동 매체가 스템 재료의 침식, 부식 또는 마모를 일으키지 않을 때 이 모델이 사용되는 이유입니다.

슬라이딩 스템
이 밸브 스템은 회전하거나 회전하지 않습니다. 밸브를 열거나 닫을 때 밸브를 안팎으로 밀어 넣습니다. 이 디자인은 수동 레버 급속 개방 밸브에 사용됩니다. 또한 유압 또는 공압 실린더로 작동되는 제어 밸브에도 사용됩니다.

로터리 스템
볼, 플러그, 버터플라이 밸브에 많이 사용되는 모델입니다. 스템의 1/4 회전 동작으로 밸브가 열리거나 닫힙니다.

6. 밸브 패킹
대부분의 밸브는 스템과 보닛 사이의 공간에서 누출을 방지하기 위해 일종의 패킹을 사용합니다.
패킹은 일반적으로 밸브의 내부 부분과 줄기가 몸체를 통해 뻗어 있는 외부 사이를 밀봉하는 섬유질 재료(예: 아마) 또는 다른 화합물(예: 테플론)입니다.

밸브 패킹은 유체 손실과 밸브 스템 손상을 방지하기 위해 적절하게 압축되어야 합니다. 밸브의 패킹이 너무 느슨하면 밸브가 누출되어 안전에 위험합니다. 패킹이 너무 빡빡하면 움직임이 느려지고 스템이 손상될 수 있습니다.

 

7. 밸브 요크 및 요크 너트
요크
요크는 밸브 본체 또는 보닛을 작동 메커니즘과 연결합니다. 요크 너트, 스템 너트 또는 요크 부싱을 고정하는 요크의 상단과 밸브 스템이 통과합니다. 요크에는 일반적으로 스터핑 박스, 액추에이터 링크 등에 접근할 수 있는 구멍이 있습니다. 구조적으로 요크는 액추에이터에서 발생하는 힘, 모멘트 및 토크를 견딜 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다.

요크 너트
요크 너트는 내부에 나사산이 있는 너트이며 스템이 통과하는 요크 상단에 배치됩니다. 예를 들어 게이트 밸브에서 요크 너트가 회전하고 스템이 위 또는 아래로 이동합니다. 글로브 밸브의 경우 너트가 고정되어 있으며 이를 통해 스템이 회전합니다.

8. 밸브 액츄에이터
수동 밸브에는 일반적으로 밸브의 스템 또는 요크 너트에 부착된 핸드휠이 장착되어 있으며, 이 핸드휠은 밸브를 닫거나 열기 위해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전합니다. 글로브 밸브와 게이트 밸브는 이러한 방식으로 열리고 닫힙니다.
볼, 플러그 또는 버터플라이와 같은 수동 1/4 회전 밸브에는 밸브를 작동시키는 레버가 있습니다. 핸드휠이나 레버로 밸브를 수동으로 작동시키는 것이 불가능하거나 바람직하지 않은 경우가 있습니다. 이러한 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.

▷ 높은 정수압에서 작동해야 하는 대형 밸브
▷ 밸브는 원격 위치에서 작동해야 합니다.
▷ 밸브를 열거나 닫거나 조절하거나 수동으로 제어하는 ​​시간이 시스템 설계 기준에서 요구하는 것보다 긴 경우

이러한 밸브에는 일반적으로 액추에이터가 장착되어 있습니다. 가장 광범위한 정의에서 액추에이터는 제어 소스의 작용에 따라 전원 소스의 선형 및 회전 운동을 생성하는 장치입니다.
기본 액추에이터는 밸브를 완전히 열거나 완전히 닫는 데 사용됩니다. 밸브를 제어하거나 조절하기 위한 액추에이터에는 임의의 중간 위치로 이동하기 위한 위치 신호가 제공됩니다. 액츄에이터에는 다양한 유형이 있지만 일반적으로 사용되는 밸브 액츄에이터는 다음과 같습니다.

▷ 기어 액츄에이터
▷ 전동기 액추에이터
▷ 공압 액추에이터
▷ 유압 액추에이터
▷ 솔레노이드 액추에이터

 

밸브 개방 방법

많은 밸브가 유사한 목표를 달성하지만 이를 수행하는 방법은 기계적으로 다를 수 있습니다. 밸브가 열리고 닫히는 방식은 전체 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라 유량을 얼마나 제어할 수 있는지와 밸브가 얼마나 빨리 작동할 수 있는지를 결정합니다.

대부분의 밸브는 다음 두 가지 범주 중 하나로 분류됩니다.

멀티턴 밸브
이러한 밸브를 나사나 피스톤과 같이 생각하십시오. 핸들을 돌리면 플러그, 플레이트, 멤브레인 또는 기타 제어 장애물이 파이프 차단 액세스 경로로 이동합니다. 밸브에 따라 더 높거나 더 낮은 디퍼렌셜을 가질 수 있으므로 다양한 속도로 열거나 닫을 수 있습니다.

쿼터 턴 밸브
1/4 회전 밸브는 핸들을 90도 회전할 때 전체 동작 범위를 제공합니다. 따라서 빠른 동작과 쉬운 개폐만큼 정밀도가 중요하지 않은 상황에 이상적입니다.

밸브와 관련된 기계적 운동 외에도 작동 방법도 고려하십시오. 대부분의 경우 밸브는 세 가지 범주 중 하나로 분류됩니다.

수동 밸브
일반적으로 손으로 조정되는 이 밸브는 핸드휠, 핸드 레벨, 기어 휠 또는 체인을 사용하여 작동합니다.

작동 밸브
종종 전기 모터, 공기 또는 공압 시스템, 유압 시스템 또는 솔레노이드에 연결되는 이 밸브를 사용하면 고정밀 또는 대규모 애플리케이션을 위한 원격 제어 및 자동화가 가능합니다.

자동 밸브
일부 밸브는 특정 흐름 조건이 충족될 때 활성화됩니다. 예로는 역류 중에 닫히는 체크 밸브나 과압 상태가 감지될 때 활성화되는 압력 해제 밸브가 있습니다.

 

밸브의 종류

밸브는 의도한 용도와 예상 성능에 대한 아이디어를 제공하는 데 도움이 되는 다양한 특성, 표준 및 그룹화를 제공합니다. 밸브 설계는 사용 가능한 다양한 밸브를 분류하고 프로젝트 또는 프로세스에 적합한 것을 찾는 가장 기본적인 방법 중 하나입니다.

일반적인 밸브 유형은 다음과 같습니다.
디자인 대신 기능별로 분류된 밸브를 볼 수도 있습니다.
일반적인 기능 지정 및 일반적인 디자인 유형은 다음과 같습니다.

차단 밸브: 볼, 버터플라이, 다이어프램, 게이트, 핀치, 피스톤 및 플러그 밸브
조절 밸브: 볼, 버터플라이, 다이어프램, 글로브, 니들, 핀치 및 플러그 밸브
안전 릴리프 밸브: 압력 릴리스 및 진공 릴리프 밸브
체크 밸브: 스윙 체크 및 리프트 체크 밸브
특수 목적 밸브: 다중 포트, 플로트, 푸트, 나이프 게이트 및 라인 블라인드 밸브

 

밸브의 분류

선형 모션 밸브
게이트, 글로브, 다이어프램, 핀치 및 리프트 체크 밸브에서와 같이 폐쇄 부재가 직선으로 이동하여 흐름을 허용, 중지 또는 조절하는 밸브.

로터리 모션 밸브
밸브 클로저 부재가 버터플라이, 볼, 플러그, 편심 및 스윙 체크 밸브와 같이 각 또는 원형 경로를 따라 이동할 때 밸브를 회전 운동 밸브라고 합니다.

쿼터 턴 밸브
일부 로터리 모션 밸브는 완전히 닫힌 위치에서 완전히 열리거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

 

모션에 따른 밸브 분류

Valve Types	Linear Motion	Rotary Motion	Quarter Turn
Gate	YES	NO	NO
Globe	YES	NO	NO
Plug	NO	YES	YES
Ball	NO	YES	YES
Butterfly	NO	YES	YES
Swing Check	NO	YES	NO
Diaphragm	YES	NO	NO
Pinch	YES	NO	NO
Safety	YES	NO	NO
Relief	YES	NO	NO

 

가장 일반적인 제어 밸브 기호

P&ID의 제어 밸브 기호는 애플리케이션에 지정된 밸브 유형에 따라 다릅니다. 각 P&ID에는 다양한 장비의 기호를 식별하는 고유한 범례가 있습니다.

약간의 차이가 있지만 제어 밸브의 표준 기호 예는 다음과 같습니다.

기호는 다음과 같습니다.

▷ 게이트 밸브 기호
▷ 글로브 밸브 기호
▷ 볼 밸브 기호
▷ 플러그 밸브 기호
▷ 버터플라이 밸브 기호
▷ 다이어프램 밸브 기호
▷ 체크 밸브 기호

 

 

밸브 크기 조정 설명: 흐름 유지

밸브는 공간 측면에서 배관 프로세스 또는 시스템의 작은 부분일 수 있지만 종종 설계 및 구축 예산의 상당 부분을 차지합니다. 또한 장기적인 비용과 전체 시스템 성능에 상당한 영향을 미칩니다.

적절한 밸브 크기를 선택하는 것은 비용을 최적화하고 안전하고 정확하며 신뢰할 수 있는 작동을 보장하는 데 필수적입니다. 가장 먼저 고려해야 할 사항은 물리적 치수와 내부 크기 및 유량(CV) 측면 모두에서 밸브의 전체 크기입니다.

필요한 공간에 제대로 맞지 않는 밸브를 선택하면 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 이상적인 유량을 제공하지 않는 밸브를 선택하면 최소한 부정확한 유량 제어가 발생하고 최악의 경우 완전한 시스템 오류가 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 밸브가 너무 작으면 역류 업스트림을 생성하는 동안 다운스트림 흐름을 감소시킬 수 있습니다. 밸브가 너무 크면 완전히 열리거나 완전히 닫힐수록 흐름 제어가 크게 감소한다는 것을 알 수 있습니다.

적절한 크기를 선택할 때 필요에 비해 커넥터 직경과 밸브의 전체 유량을 모두 고려해야 합니다. 일부 밸브는 우수한 흐름을 제공하는 반면 다른 밸브는 흐름을 제한하고 압력을 증가시킵니다.

이것은 때때로 어댑터 직경이 의미하는 것보다 흐름을 조정하기 위해 더 큰 밸브를 설치해야 함을 의미합니다.

 

밸브 연결구: 적절한 연결과 적절한 작동 키

크기 조정 및 설계를 제외하고 밸브 끝단 연결을 고려하는 것도 중요합니다.

여기서 가장 분명한 의미는 배관과 호환되는 끝단 연결을 선택하는 것이지만, 하나의 밸브를 다른 것보다 사용자의 요구에 더 적합하게 만들 수 있는 일반적인 끝 유형의 기능적 특성도 있습니다.

일반적인 밸브 연결 및 끝은 다음과 같습니다.

▷ 나사식 또는 나사식: 기기 연결 또는 샘플 지점에 자주 사용됨
▷ 플랜지: 배관 사용을 위한 가장 일반적인 끝
▷ 맞대기 용접: 일반적으로 고압 또는 고온 작업에 사용
▷ 소켓 용접: 나사 연결이 허용되지 않는 소구경 배관에 일반적으로 사용됨
▷ 웨이퍼 및 러그: 공간이 제한된 시스템에 설치된 소형 밸브에 자주 사용됨

 

밸브의 응용

밸브는 관개용 물 제어, 공정 제어를 위한 산업용, 가정의 식기 및 의류 세탁기 및 수도꼭지에 대한 온/오프 및 압력 제어와 같은 주거용 용도를 포함하여 많은 용도가 있습니다.

밸브는 상하수도 처리, 광업, 발전, 석유, 가스 및 석유 처리, 식품 제조, 화학 및 플라스틱 제조 및 기타 여러 분야를 포함한 거의 모든 산업 공정에서 볼 수 있습니다.

선진국 사람들은 수도꼭지와 같은 배관 밸브, 밥솥의 가스 제어 밸브, 세탁기 및 식기 세척기에 장착되는 소형 밸브, 온수 시스템에 장착되는 안전 장치, 자동차의 포핏 밸브 등 일상 생활에서 밸브를 사용합니다. 엔진.

자연에는 판막이 있습니다. 예를 들어 정맥의 일방향 판막은 혈액 순환을 제어하고 심장 판막은 심방의 혈액 흐름을 제어하고 정확한 펌프 작용을 유지합니다.

밸브는 핸들, 레버, 페달 또는 바퀴로 수동으로 작동할 수 있습니다. 밸브는 압력, 온도 또는 흐름의 변화에 ​​의해 구동되는 자동일 수도 있습니다. 이러한 변화는 밸브를 활성화하는 다이어프램 또는 피스톤에 작용할 수 있습니다. 일반적으로 발견되는 이러한 유형의 밸브의 예는 온수 시스템 또는 보일러에 장착된 안전 밸브입니다.