[기계공학] 밸브의 종류와 용도에 대하여

세상에는 여러 가지 밸브가 있습니다만, 증기 배관에서 사용되는 수동밸브가 대표적인 것으로 글로브 밸브, 볼 밸브, 게이트 밸브, 버터플라이 밸브 등이 있습니다. 이번 게시물은 밸브의 사용에 따른 구분 및 종류에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

밸브란?

사전적 의미로, 밸브의 정의는 “유체를 흐르게 하거나, 멈추게 하는 등의 제어를 위해 유로를 개폐하는 기기의 총칭”입니다.

 

밸브의 종류

구조 및 기능적으로 분류하면, 다음과 같습니다.

 

1. 유체가 흐르는 관의 밸브를 「회전시켜서」 잠그는 방식: 볼 밸브, 버터플라이 밸브 등

2. 유체가 흐르는 관의 밸브를 「덮거나 막아서」 잠그는 방식: 글로브 밸브

3. 유체가 흐르는 관의 밸브를 「밀어넣어서」 잠그는 방식: 게이트 밸브 등 

4. 유체가 흐르는 관 자체를 「외부로 부터 죄어서」 잠그는 방식: 다이어프램 밸브 등

 

[게이트 밸브]

게이트 밸브는 수문과 같은 구조입니다. 밸브 디스크가 유체의 통로를 수직으로 막아서 개폐하는 방식입니다. 일반적으로 완전개폐용으로 사용합니다.

 

장점

- 전부 열었을 때 유체의 압력손실이 적다.

 

단점

- 밸브의 리프트가 길어 높은 공간 차지

- 유속이 빠른 유체일 때 조금 연 상태에서는 disc의 진동과 소음현상이 일어나고 seat가 마모되어 유량조절용으로는 적당하지 않다.

- 밸브를 유로에서 완전히 열기 위해서는 핸들의 회전수가 많아 집니다.

 

[버터플라이 밸브]

장점

- 밸브 내에 원판형 디스크가 축을 중심으로 회전하여 관로를 개폐하는 구조로서 다른형식의 밸브에 비하여 소형이고,  개폐에 필요한 회전력(토오크)이 적고, 유량조절이 용이함.

 

단점

- 고온 고압에서 사용 못함. 물, 에어 등에 많이 사용됩니다.

 

증기 배관에서 자주 사용되는 볼 밸브와 글로브 밸브에 대해 자세히 알아 보겠습니다.

 

[볼밸브]

볼밸브는 플러그가 구형으로 되어 있으며 가운데 유체가 통과할 수 있도록 구멍이 있다. 볼 밸브는 열고 닫는 기능이 뛰어나며 핸들을 90도 회전시켜 개폐가 가능합니다.

 

장점

- 관 내경과 같은 크기의 풀포트가 가능, 압력손실 적음.

- 밸브 축을 90도 회전 하는 것으로 그랜드 패킹부에서의 누설을 최소화 할 수 있는 특징.

 

단점

-유량조절용 사용 안함. 조금 열린 상태에서 사용하게 되면 밸브 시트의 일부분만이 힘을 받게 되어, 밸브 시트에 변형이 발생합니다. 밸브 시트가 변형되면 실링성이 저하되어 누설이 발생합니다.

 

[글로브 밸브]

유량 조절 뿐만 아니라 차단하는 용도로 널리 사용된다. 입구와 출구의 중심선에 일직선 위에 있고 유체의 흐름이 s자 모양으로 되는 밸브이다.

 

장점

-유량을 미세하게 조절 가능.

-disc의 움직이는 범위가 짧아 작동시간이 gate valve에 비해 짧다.

 

단점

- 유체의 흐르는 길이 s자형으로 되어 있어 유체의 방향을 변경시켜 유체 압력 손실이 크다.

- 와류현상이 일어난다.

- 압력손실로 저압의 유체에는 적당하지 않다. 

- 동일 규격인 Gate valve에 비하여 무겁고 가격이 비싸다.

 

얇은 막으로 유체의 흐름을 막는 다이어프램 밸브는 주로 액체용으로 사용되지만, 증기용으로 사용하는 밸브중 같은 이름을 가진 것이 있습니다. 다이어프램식의 엑츄에이터를 내장하고 있는 자동밸브입니다. 

 

그 외의 밸브로는 역류방지를 위한 체크밸브 관내 공기 머물면 유량 제한, 관 파열 시키므로 공기 배기, 급기 되도록 하는 공기밸브 등이 있습니다.