볼 밸브란?- 부품, 유형 및 작동

볼 밸브란?

볼 밸브는 속이 비어 있고 천공된 회전 볼을 사용하여 이를 통해 흐르는 액체를 제어하는 ​​흐름 제어 장치입니다. 볼의 구멍이 유입구와 일직선일 때 열리고 밸브 핸들에 의해 90도 회전되면 닫혀 흐름을 차단합니다.

핸들은 열렸을 때 흐름과 일직선으로 평평하게 놓여 있고 닫힐 때는 수직으로 되어 있어 밸브의 상태를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있습니다. 셧 위치 1/4 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향이 될 수 있습니다.

볼 밸브는 내구성이 있어 여러 사이클 후에도 잘 작동하며 장기간 사용하지 않은 후에도 안정적으로 안전하게 닫힙니다. 이러한 특성으로 인해 종종 게이트 및 글로브 밸브보다 선호되는 차단 및 제어 애플리케이션에 탁월한 선택이 되지만 스로틀 애플리케이션에서는 이러한 대안에 대한 미세 제어가 부족합니다.

볼 밸브의 작동, 수리 및 다용도성은 사용된 설계 및 재료에 따라 최대 1,000bar(100MPa, 15,000psi)의 압력 및 최대 752°F(400°C)의 온도를 지원하는 광범위한 산업 용도에 적합합니다. . 크기는 일반적으로 0.2~48인치(5.1~1,219.2mm)입니다. 밸브 몸체는 금속, 플라스틱 또는 세라믹과 금속으로 만들어집니다. 플로팅 볼은 내구성을 위해 크롬으로 도금되는 경우가 많습니다.

 

볼 밸브의 작동 원리

볼 밸브는 밸브 내부에 구멍이 있는 볼을 90° 회전시켜 배관 시스템에서 액체와 가스의 흐름을 허용하거나 차단하는 차단 밸브입니다. 볼은 2개의 시트에 장착되며 볼을 회전시키는 작동 및 제어 메커니즘에 연결하는 스템이 있습니다.

보어의 단면이 흐름 영역에 수직일 때 유체는 밸브를 통과할 수 없습니다. 그렇지 않으면 유체가 밸브에서 흘러 나옵니다.

볼 밸브는 플러그 밸브 및 버터플라이 밸브와 함께 1/4 회전 밸브 중 하나입니다. 그들은 배관 시스템에 널리 사용됩니다. 수동으로 또는 액추에이터를 사용하여 작동할 수 있습니다. 볼 밸브의 가장 간단한 작동은 작업자가 수동으로 돌리는 렌치 또는 레버를 사용하는 것입니다.

레버 암을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 90° 회전시켜 밸브를 열거나 닫는 토크가 적용됩니다. 레버 암이 파이프와 평행하면 밸브가 열려 있음을 나타냅니다. 반면에 레버 암이 파이프에 수직이면 밸브가 닫혀 있음을 나타냅니다.

볼 밸브의 작동은 차단 및 켜기로만 제한됩니다. 유량 조절을 위한 미세한 제어가 부족하기 때문에 스로틀링을 위해 볼 밸브를 사용하는 것은 바람직하지 않습니다.

 

볼 밸브의 부품

밸브 바디(Valve Body)
이것은 밸브의 주요 부분이며 온/오프 제어를 위한 모든 구성 요소를 포함합니다.

로타리 볼(Rotary Ball)
볼은 미디어가 통과하는 중앙 보어(구멍)로 설계되었습니다. 볼의 방향은 스템을 돌려서 제어합니다.

스템(Stem)
이것은 볼을 외부 제어 메커니즘에 연결합니다. 예를 들어, 수동 볼 밸브에서 스템은 핸들이나 레버에 연결됩니다.

시트(Seats)
이것은 몸과 공 사이에 있는 디스크입니다. 좌석은 둘 사이를 밀봉하고 공을 지지하기도 합니다.

전원(Power Source)
볼 밸브의 스템은 수동 또는 작동 전원을 사용하여 회전합니다. 수동 작동에는 작업자가 제어하는 레버와 핸들이 포함됩니다. 전기, 공압 및 유압 작동과 같은 자동 전원도 사용할 수 있습니다.

패킹(Packing)
이것은 미디어가 빠져나가는 것을 방지하는 스템 주위의 씰입니다.

보닛(Bonnet)
보닛은 스템과 패킹을 포함하는 본체의 일부입니다.

 

볼 밸브의 종류

볼 밸브에는 단일 몸체, 분할 몸체, 상단 입구 및 용접의 네 가지 일반적인 몸체 스타일이 있습니다. 볼 밸브에는 전체 포트, 표준 포트, 축소 포트 및 v 포트의 4가지 일반적인 유형이 있습니다.

 

풀 포트 볼 밸브(full port ball valve)
볼의 구멍이 파이프라인과 동일한 크기로 되어 있어 마찰 손실이 적습니다. 유량은 무제한이지만 밸브가 더 큽니다.

표준 포트 볼 밸브(standard port ball valve)
일반적으로 더 저렴하지만 더 작은 볼과 그에 따라 더 작은 포트가 있습니다. 이 밸브를 통한 흐름은 밸브의 파이프 크기보다 한 파이프 크기가 ​​작아서 흐름이 약간 제한됩니다. 축소 포트 볼 밸브에서 밸브를 통한 흐름은 밸브의 파이프 크기보다 한 파이프 크기가 ​​작아서 흐름이 제한됩니다.

v 포트 볼 밸브(v port ball valve)
(벤츄리 포트)에는 'v'자형 볼 또는 'v'자형 시트가 있습니다. 이를 통해 선형 흐름 특성에 더 가까운 제어 방식으로 오리피스를 열고 닫을 수 있습니다. 밸브가 닫힌 위치에 있고 열기가 시작되면 'v'의 작은 끝이 먼저 열리고 이 단계에서 안정적인 흐름 제어가 가능합니다. 이러한 유형의 설계는 표준 밸브를 빠르게 손상시킬 수 있는 더 높은 유체 속도로 인해 일반적으로 더 견고한 구조를 필요로 합니다.

트러니언 볼 밸브(trunnion ball valve)
볼을 상단과 하단에 고정하는 기계적 수단이 있으며 이 디자인은 일반적으로 더 크고 고압인 밸브(예: 4인치 이상 600psi 이상)에 적용됩니다.

수동으로 작동되는 볼 밸브(Manually operated ball valves)
빠르게 닫힐 수 있어 워터해머의 위험이 있습니다. 일부 볼 밸브에는 공압 또는 모터(전기)로 작동될 수 있는 액추에이터가 장착되어 있습니다. 이 밸브는 온/오프 또는 유량 제어에 사용할 수 있습니다. 공압식 유량 제어 밸브에는 제어 신호를 액추에이터 위치 및 그에 따라 밸브 개방으로 변환하는 포지셔너도 장착되어 있습니다.

 

밸브 하우징을 기반으로 한 볼 밸브 유형

볼 밸브는 일반적으로 사용되는 다음과 같은 유형으로 나뉩니다.

 

1. 단일 바디 또는 원피스 볼 밸브
단일 몸체 또는 일체형 밸브에는 유명한 유형의 볼 밸브가 포함됩니다. 누출 위험을 줄이기 위해 견고한 주조 본체가 있습니다. 가장 저렴한 볼 밸브 유형입니다. 이러한 유형의 볼 밸브는 유지 보수 또는 청소를 위해 열 수 없습니다. 단일 몸체 밸브는 일반적으로 덜 까다로운 기능에 사용됩니다. 단일 몸체 밸브는 종종 더 작은 개구부를 가지며 상대적으로 저렴하며 일반적으로 일회용입니다.

2. 투피스 볼 밸브
투피스 밸브는 두 부분으로 구성됩니다. 한 부품에는 끝 조인트와 본체가 있고, 두 번째 부품은 첫 번째 부품에 부착되고, 트림이 제자리에 부착되고 두 번째 끝 조인트가 포함됩니다. 이 밸브는 검사, 유지 보수 및 청소를 위해 분해할 수 있습니다.

두 부분을 분리하려면 파이프라인에서 완전히 분리해야 합니다. 투피스 볼 밸브의 내경은 일반적으로 약간 응축되어 한 번 사용하거나 수리할 수 있습니다.

3. 3피스 바디 밸브
이러한 유형의 볼 밸브에는 몸체와 두 개의 엔드 캡의 세 부분이 있습니다. 일반적으로 세 부분 모두 함께 볼트로 고정됩니다. 3피스 디자인으로 시트, 스템 및 볼을 포함한 밸브 코어를 파이프에서 쉽게 제거할 수 있습니다.

이를 통해 밸브 본체에서 튜빙을 제거하지 않고도 파편을 효과적으로 제거하고, 시트와 씰을 교체하고, 볼의 경미한 광택 스크래치를 제거할 수 있습니다. 이 의인화의 장점은 파이프에서 밸브를 제거하지 않고 밸브를 수리할 수 있다는 것입니다. 다른 유형의 볼 밸브에 비해 가격이 높습니다.

4. 탑 엔트리 밸브
상부의 측면부에서 볼을 조립하는 볼밸브의 일종입니다. 이 밸브의 몸체는 밸브를 분해하지 않고 시트와 볼을 수리할 수 있습니다. 이것은 더 큰 밸브 본체를 위한 첫 번째 선택입니다. 파이프라인에서 밸브를 제거할 필요는 없습니다.

그것은 일반적으로 주조 금속으로 만들어집니다. 주조로 만들어지기 때문에 주조 공정에 결함이 없는지 확인하기 위해 몇 가지 추가 NDT 테스트가 필요합니다. 이러한 유형의 볼 밸브의 이점은 설계가 나사 연결을 최소화하고 누출 경로를 최소화한다는 것입니다.

5. 측면 입구 볼 밸브
볼이 측면부에서 조립되는 볼밸브의 일종입니다. 대부분 몸의 2~3부분으로 조립된다. 각 몸체 부분은 두 개의 플랜지 조각을 연결하는 것과 같이 나사/스터드로 조립됩니다. 측면 입구 볼 밸브는 일반적으로 단조 금속으로 만들어집니다.

단조 후 각 신체 부위를 조립하십시오. 이 설계는 주조 밸브로 인한 결함을 최소화합니다. 이 밸브는 조립이 쉽습니다. 그 트림은 또한 편안한 정렬을 가지고 있습니다. 이러한 유형의 볼 밸브는 배송 시간이 빠르지만 주조 제품은 추가 테스트가 필요합니다.

6. 용접 바디 볼 밸브
완전 용접 밸브이며 볼트 연결로 누출 경로를 통과하지 않습니다. 현장에서 수리할 수 없습니다. 이러한 유형의 볼 밸브 사용은 해저 및 가스 운송 목적과 같이 유지 관리가 바람직하지 않은 매설 또는 지하 응용 분야에 사용됩니다.

모든 차체 용접 공정은 건축 자재에 적합하며 관련 기준에 따라 식별 및 수행됩니다. 비파괴 검사(NDTS)는 본체의 주변 용접 조인트에서도 수행되어야 합니다.

 

볼 밸브의 장점

능률
볼 밸브는 윤활이 필요하지 않으며 낮은 토크로 기포 밀봉을 제공합니다.

경제성
그들은 종종 동일한 작업에 대한 비교 제품보다 상당히 저렴한 비용으로 구입할 수 있습니다.

내구성
긴 서비스 수명을 제공하며 올바른 조건에서 사용할 경우 수년간 안정적으로 사용할 수 있습니다. 볼 밸브는 다른 종류의 밸브보다 손상되기 쉽고 플라스틱 종류는 부식되기 쉽지 않습니다.

편리성
볼 밸브는 비교적 빠르고 쉽게 설치할 수 있으며 플라스틱 볼 밸브는 가볍고 다루기 쉽습니다.

넓은 적용분야
액체 또는 가스의 흐름을 조절해야 하는 광범위한 산업 응용 분야에 적합합니다.

강도
볼 밸브는 고압, 대용량 및 높은 온도 흐름을 유지하고 조절할 수 있습니다.

간단한 수리
밸브를 고정해야 할 때 시트에 쉽게 접근할 수 있습니다.

볼 밸브의 단점

이 밸브의 주요 단점은 다음과 같습니다.

열악한 스로틀링 특성
조절 위치에서 부분적으로 노출된 시트는 고속 흐름의 결과로 침식되기 쉽습니다. 따라서 지속적인 조절 응용 프로그램에는 권장되지 않습니다.

마멸
슬러리와 같은 잘못된 유형의 유체를 조절하는 데 사용하면 볼 밸브가 제자리에 달라붙어 부유 입자가 갇히기 때문에 막힐 수 있습니다. 이로 인해 밸브가 마모되거나 손상되거나 막힐 수 있습니다.