원활한 유체 제어를 위해, 각 볼 밸브가 제공하는 고유한 특징과 전반적인 가치를 이해하는 것은 중요한 일입니다. 볼 밸브는 다양한 유형, 재료 및 작동 방식으로 제공되며 각 타입은 서로 다른 결과를 제공합니다. 이 글은 운영 효율성을 위해 올바른 유형의 밸브를 선택하는 데에 도움이 되는 가이드입니다.
볼 밸브의 종류에 대해 알아보기 전에, 볼 밸브에 구조에 대해 간략하게 먼저 설명해 드리겠습니다. 먼저, 볼 밸브는 어떻게 작동할까요? 볼 밸브는 구멍이 뚫린 볼을 사용하여 매체의 흐름을 제어하는 1/4회전 밸브입니다. 구멍은 포트 또는 오리피스(orifice)라고 하며, 밸브를 열면 밸브 본체와 정렬되어 유체의 흐름이 허용됩니다. 볼은 밸브 본체 내에 포함되어 있으며, 일반적으로 시트(seat)라고 하는 두 개의 컵 모양 씰에 의해 제자리에 고정됩니다. 매체가 밸브를 통해 흐를 수 있도록 볼이 90도 회전되어 포트가 밸브 본체와 평행하게 정렬됩니다. 흐름을 차단하려면 포트가 밸브 본체와 수직이 되도록 볼을 뒤로 회전시킵니다. 이러한 회전(사이클이라고 함)은 핸들을 사용하여 수동으로 실행하거나 공압, 전기 또는 유압 액추에이터를 사용하여 자동으로 실행할 수 있습니다.
1. 양방향 볼 밸브
전통적인 온/오프 제어에 사용되는 양방향 볼 밸브부터 시작해 보겠습니다. 볼 밸브 중 가장 일반적으로 사용되며 가격이 가장 저렴한 유형입니다. 이 밸브는 테스트, 유체 충전, 배치 및 배수를 포함한 다양한 OEM 및 최종 사용자 응용 분야에 이상적입니다.
양방향 볼 밸브의 장단점은 다음과 같습니다.
장점1: 특히 공압 또는 유압 작동이 빠르게 순환(켜거나 끌 수 있음)할 수 있습니다.
장점2: 저압에서 중압 응용 분야에 효과적인 장기 밀봉을 제공합니다.
장점3: 초기 비용이 가장 낮습니다.
단점1: 매체 흐름량의 정확한 제어가 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 단순한 제어에만 적합합니다.
단점2: 디자인이 수리하기에 적합하지 않습니다.
2. 3방향 볼 밸브
3방향 볼 밸브는 가장 널리 사용되는 멀티 포트 볼 밸브 유형입니다. 이 스타일은 일반적으로 두 개 이상의 매체 소스가 있거나 매체를 두 가지 다른 방향으로 전환하는 기기에 사용됩니다. 흐름 방향에 따라 세 개의 포트는 하나의 출구와 두 개의 입구 또는 하나의 입구와 두 개의 출구로 이루어집니다. 공정 제어, 멸균기/고압 멸균기, 보틀링 및 디스펜싱과 같은 용도로 적합합니다.
장점1: 양방향 볼 밸브와 동일한 빠른 사이클링.
장점2: 다양한 유형의 매체를 혼합할 수 있습니다(셀렉터 밸브).
장점3: 매체의 흐름을 전환하는 기능을 제공합니다(다이버터 밸브).
단점1: 양방향 밸브보다 비쌉니다.
단점2: 대부분의 모델은 전환기 또는 셀렉터 밸브 역할만 하며 매체의 흐름을 완전히 차단할 수 없습니다.
단점3: 수리가 쉽지 않습니다.
3. 3피스 볼 밸브
3피스 볼 밸브는 본체와 두 개의 파이프 커넥터로 구성되어 있으며, 나사산 또는 용접으로 연결됩니다. 3피스 설계 덕분에 배관에서 파이프 커넥터를 제거하지 않고도 밸브를 쉽게 분해하고 수리할 수 있습니다. 3피스 볼 밸브는 마모가 많이 발생하는 고주기 및/또는 고압 애플리케이션에 이상적입니다.
장점1: 유지보수를 위해 쉽게 분해할 수 있습니다.
장점2: 다양한 연결 유형을 사용할 수 있습니다.
장점3: 극심한 마모에 취약한 애플리케이션에서 장기적으로 비용을 절감할 수 있습니다.
단점1: 초기 비용이 더 많이 듭니다.
4. 공압 작동식 볼 밸브
공압식 볼 밸브는 압축 공기를 사용하여 매체 제어를 자동화합니다. 공압식 볼 밸브는 일반적으로 액체 충전 장비 또는 자동차 유체 충전 시스템과 같이 압축 공기에 접근할 수 있는 OEM 장비에 사용됩니다. 공장 및 제조 시설에서도 볼 수 있습니다.
장점1: 저렴한 비용.
장점2: 높은 내구성.
장점3: 빠른 사이클 시간.
장점4: 스프링 리턴 안전장치를 사용할 수 있습니다.
장점5: 과열 및 습기에 강합니다.
장점6: 복동식 모델은 업계 표준 전기 액추에이터보다 훨씬 작은 폼 팩터를 제공합니다.
단점1: 작동을 위해 압축 공기 또는 가스가 필요합니다.
단점2: 사이클 시간이 빠르면 워터 해머의 위험이 증가할 수 있습니다.
단점3: 높은 운영 비용.
※공압식 볼 밸브에 대한 추가적인 주요 고려 사항에는 다음과 같은 점들이 있습니다.
전원: 압축 공기 공급이 필요합니다
속도: 밸브를 열거나 닫는 데 대부분의 공압식 밸브는 모델에 따라 0.5초에서 1초 정도 걸립니다.
내구성: 고품질 복동식 공압식 밸브는 사양 내에서 사용할 경우 최대 1,000,000 +/-의 사이클 횟수까지 지속할 수 있습니다. 스프링 리턴 모델은 일반적으로 복동 모델보다 내구성이 떨어집니다.
안전 기능: 복동형 모델은 정전 시 안전장치를 제공합니다. 스프링 리턴 모델은 전원 및 압축 공기 오류 모두에 대해 안전장치를 제공합니다.
5. 전동식 볼 밸브
전동식 볼 밸브, 또는 회전식 볼 밸브라고도 하는 전기 작동식 볼 밸브는 볼 밸브 자동화에 가장 널리 사용되는 옵션입니다. 이 형태의 볼 밸브는 전기 모터를 사용하여 볼 밸브를 작동하고 매체의 흐름을 제어합니다. 전기 작동식 볼 밸브는 OEM뿐 아니라 산업 및 상업용 응용 분야에서도 사용됩니다.
장점1: 사이클 시간이 느리면 수격 현상이 발생할 가능성이 줄어듭니다.
장점2: 낮은 운영 비용.
장점3: 소음이 최소화됩니다.
장점4: 압축 공기를 작동할 필요가 없습니다.
장점5: 회전식 및 선형 옵션을 사용할 수 있습니다.
단점1: 공압식에 비해 사이클 시간이 느립니다.
단점2: 일반적으로 제품 비용이 많이 듭니다.
단점3: 오류 방지 옵션이 희귀한 편입니다.
※전동식 볼 밸브 사용에 대한 대한 추가적인 주요 고려 사항에는 다음과 같은 점들이 있습니다.
전압: 전동식 볼 밸브는 다양한 전압으로 제공됩니다.
내구성: 고품질의 전동식 밸브는 내구성이 매우 뛰어나나, 복동식 공압식 밸브만큼 오래 가진 않습니다.
속도/토크 옵션: 대부분의 전동식 밸브는 여닫는 데 약 6초가 걸립니다. 정확한 시간은 제조업체/설계에 따라 다릅니다.
보호 등급: NEMA(National Electrical Manufacturer Association)는 특정 환경에서 전기 제품 사용에 대한 지침을 설정합니다. 다음은 전동식 볼 밸브의 가장 일반적인 4가지 등급입니다.
NEMA 4: 내후성, 실내 및 실외 사용 가능. 이 등급은 물, 먼지, 얼음으로부터 필요한 보호 기능을 정의합니다.
NEMA 4X: 이 등급은 부식 방지 기능이 추가된 NEMA 4 지침을 따릅니다.
NEMA 6: 물, 채석장, 광산에서 수중 사용이 가능합니다. 정확한 디자인은 제품이 잠기는 특정 압력과 시간에 따라 달라집니다.
NEMA 7: 위험 지역의 실내 사용용. 이 등급은 제품이 내부 폭발로 말미암은 압력을 견딜 수 있음을 의미합니다.
6. 유압 자동식 볼 밸브
유압 작동식 볼 밸브는 공압식 볼 밸브와 유사하나, 공기나 가스 대신 가압 유체를 사용한다는 점만 다릅니다. 물이든 오일이든 유체가 피스톤의 한쪽 또는 양쪽에 공급되어 움직임을 만듭니다. 유압식 밸브는 압축 공기 대신 비압축성 유체를 사용하므로 공압식 볼 밸브보다 훨씬 더 많은 힘과 속도를 제공할 수 있습니다.
장점1: 공압식 액추에이터보다 더 많은 힘을 제공할 수 있습니다.
단점1: 유압유가 새는 경향이 있어 효율성이 떨어집니다.
단점2: 오염 문제가 발생하기 쉽습니다.
단점3: 상당한 운영자 지원이 필요합니다.
이렇게 여러 가지 특성으로 인해 볼 밸브는 현존하는 산업 장비 중에서 가장 널리 사용되는 장비입니다. 각 볼 밸브 유형은 뚜렷하게 장단점이 존재합니다. 먼저 우선순위가 가장 높은 요구 사항을 파악한 다음, 기기에 가장 적합한 추가 기능이 무엇인지 살펴보고 나서 어떤 볼 밸브를 사용할지 신중하게 결정하는 편이 좋습니다.
A Guide to Valve Selection: The Pros and Cons of Different Types of Ball Valves
Before selecting an engineered solution for any fluid control application, it is crucial to understand the unique application and overall value that each
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