제어 밸브 설계에는 어떤 변형이 있습니까? 선형 대 회전식 밸브 가이드

한눈에 볼 때, 제어 밸브의 세계는 방대하고 복잡한 설계 목록처럼 보이지만, 기계적 움직임에 따라 근본적으로 분류될 수 있습니다. 주요 변형은 선형 모션 밸브로, 스템이 폐쇄 요소를 위아래로 움직이는 방식과 회전 모션 밸브로, 폐쇄 요소가 회전하여 유량을 조절하는 방식입니다. 글로브, 케이지, 다이어프램 밸브와 같은 설계는 선형이며, 볼, 버터플라이, 플러그 밸브는 회전식입니다.

제어 밸브의 특정 설계는 선호의 문제가 아니라 응용 분야의 요구 사항에 대한 직접적인 엔지니어링 응답입니다. 핵심적인 상충 관계는 거의 항상 밸브의 최대 유량 용량과 해당 유량을 조절하는 정밀도 사이에서 발생합니다.

두 가지 근본적인 밸브 움직임

제어 밸브의 변형을 이해하려면 핵심적인 기계적 작동부터 시작하는 것이 가장 좋습니다. 모든 설계는 선형 또는 회전이라는 두 가지 범주 중 하나에 속합니다.

선형 모션(슬라이딩 스템) 밸브

이러한 밸브는 밀고 당기는 동작을 사용하여 스템이 플러그나 다이어프램을 시트 안팎으로 움직입니다. 광범위한 조건에서 정밀한 조절 및 제어가 필요한 응용 분야에 종종 첫 번째 선택이 됩니다.

주요 선형 밸브 설계

글로브 밸브: 이것은 유량 조절에 탁월한 클래식 제어 밸브 설계입니다. S자형 본체는 유체가 방향을 바꾸도록 강제하여 미세한 제어를 가능하게 하지만 압력 강하도 더 커집니다.
- 단일 포트 설계는 우수한 밀폐 기능을 제공합니다.
- 이중 포트 설계는 플러그에 가해지는 힘을 "균형" 있게 하여 더 작은 액추에이터로 더 높은 압력의 유량을 제어할 수 있지만, 일반적으로 밀폐 기능은 제공하지 않습니다.
케이지 가이드 밸브: 글로브 밸브의 발전된 형태로, 이러한 설계는 속이 빈 원통형 "케이지"를 사용하여 밸브 플러그를 안내합니다. 케이지는 진동에 대한 안정성을 추가하며, 더 중요하게는 가공된 구멍이 유량 특성을 형성하고 캐비테이션의 손상 효과를 완화할 수 있습니다.
다이어프램 및 핀치 밸브: 이러한 설계에서는 유연한 다이어프램이나 고무 슬리브가 작동되어 유로를 조입니다. 주요 장점은 밸브 메커니즘이 공정 유체와 완전히 격리되어 부식성 액체, 슬러리 또는 위생 응용 분야에 이상적이라는 것입니다.

회전 모션 밸브

회전 밸브는 90도 호(1/4 회전)를 통해 폐쇄 요소가 회전하여 유로를 열거나 닫습니다. 일반적으로 선형 밸브에 비해 더 간단하고, 더 작고, 크기 대비 더 높은 유량 용량을 제공합니다.

90도 회전 원리

회전 모션의 주요 이점은 직선형 유로로, 밸브가 완전히 열렸을 때 압력 강하가 거의 발생하지 않는다는 것입니다. 이는 온/오프 서비스 또는 고용량이 필수적인 시스템의 제어에 매우 효율적입니다.

주요 회전 밸브 설계

볼 밸브: 구멍이 뚫린 볼이 회전하여 개방 유량을 위해 파이프와 정렬되거나 흐름을 차단하기 위해 수직으로 정렬됩니다. 제어 응용 분야에서는 V-노치 볼 밸브가 사용되며, 볼에 있는 V자형 컷아웃은 표준 원형 포트보다 훨씬 더 점진적이고 정밀한 유량 조절을 가능하게 합니다.
버터플라이 밸브: 단순한 디스크가 파이프 내부의 중앙 샤프트 위에서 회전합니다. 가볍고, 저렴하며, 매우 높은 유량 용량을 제공하므로 물, 공기 및 가스를 위한 대구경 파이프라인에서 흔히 사용됩니다.
편심 플러그 및 편심 디스크 밸브: 이들은 하이브리드 설계입니다. 플러그 또는 디스크가 편심(중심에서 벗어난) 경로로 움직여 열릴 때 시트에서 멀어집니다. 이 동작은 마찰과 마모를 줄이면서도 회전 밸브의 높은 용량과 기존 버터플라이 밸브보다 나은 밀폐 기능을 제공합니다.

상충 관계 이해: 왜 그렇게 많은 설계가 있는가?

수많은 밸브 설계가 존재하는 이유는 특정 엔지니어링 문제를 해결하기 위해서입니다. 밸브를 선택하는 것은 상충되는 우선순위의 균형을 맞추는 것을 포함합니다.

유량 용량(Cv) 대 제어 정밀도(범위도)

밸브의 유량 계수(Cv)는 최대 용량을 측정합니다. 회전 밸브는 일반적으로 주어진 파이프 크기에 대해 더 높은 Cv를 제공합니다. 그러나 정밀도(범위도)는 밸브가 낮은 범위에서 유량을 얼마나 잘 제어할 수 있는지를 측정합니다. 글로브 밸브는 일반적으로 우수한 범위도를 제공합니다.

압력 강하 및 캐비테이션

높은 압력 강하는 캐비테이션(증기 기포의 형성 및 붕괴)을 유발할 수 있으며, 이는 밸브 내부 부품에 심각한 손상을 줄 수 있습니다. 특수 케이지 가이드 및 디스크 스택 스타일 밸브는 다단계 유로로 설계되어 큰 압력 강하를 작고 관리 가능한 단계로 나누어 이를 방지합니다.

밀폐 기능

모든 제어 밸브가 무누설 밀폐를 위해 설계된 것은 아닙니다. 금속 시트 글로브 밸브에서 흔히 사용되는 클래스 IV 밀폐는 아주 적은 양의 누출을 허용합니다. 기포가 새지 않는 폐쇄(클래스 VI)가 필요한 응용 분야의 경우, 다이어프램 또는 편심 플러그 설계와 같은 연성 시트 밸브가 필요합니다.

마모성 또는 부식성 물질 처리

유체가 마모성이거나 부식성이 강할 때 목표는 밸브의 작동 부품을 보호하는 것입니다. 핀치 밸브 및 다이어프램 밸브는 유체가 스템이나 액추에이터 어셈블리에 전혀 닿지 않기 때문에 이 분야에서 탁월합니다.

응용 분야에 적합한 밸브 카테고리 선택

선택은 시스템의 주요 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다.

정밀한 조절 및 미세 제어가 주요 초점인 경우: 글로브 또는 케이지 가이드 설계와 같은 선형 모션 밸브로 시작하십시오.
더 낮은 비용으로 높은 유량 용량이 주요 초점인 경우(특히 대형 파이프에서): 버터플라이 또는 V-노치 볼 밸브와 같은 회전 밸브를 고려하십시오.
슬러리, 부식성 유체 처리 또는 무오염 공정이 주요 초점인 경우: 다이어프램 또는 핀치 밸브가 명확한 선택입니다.
손상 없이 높은 압력 강하 관리가 주요 초점인 경우: 고급 케이지 가이드 또는 디스크 스택 설계와 같은 특수 다단계 밸브에서 해결책을 찾을 수 있습니다.

이러한 핵심 설계 제품군을 이해하면 목록을 암기하는 문제에서 밸브의 기능을 운영 목표에 전략적으로 일치시키는 문제로 전환됩니다.

요약표:

밸브 유형	주요 설계	주요 강점	이상적인 응용 분야
선형 모션	글로브, 케이지 가이드, 다이어프램	정밀한 조절, 미세 제어, 우수한 밀폐	고정밀 유량 제어, 높은 압력 강하 시스템
회전 모션	볼, 버터플라이, 편심 플러그	높은 유량 용량, 작고 비용 효율적, 낮은 압력 강하	온/오프 서비스, 대구경 파이프라인, 고용량 시스템
특수	핀치, 다단계 케이지	슬러리/부식성 물질 처리, 캐비테이션 방지	마모성/부식성 유체, 위생 응용 분야, 높은 압력 강하 시나리오

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