볼밸브의 유형

볼 밸브는 하우징 어셈블리, 볼 디자인 및 보어 프로파일에 따라 분류할 수 있습니다.

 

1. 하우징 어셈블리

1) 일체형 볼 밸브

일체형 볼 밸브에는 볼 밸브의 내부 구성 요소를 수용하는 일체형 주조 몸체가 있어 밸브에서 유체가 누출될 위험이 없습니다. 일체형 볼 밸브는 가장 저렴한 볼 밸브이며 항상 보어가 감소합니다. 용접된 일체형 볼 밸브가 더 일반적이지만 청소를 위해 분해할 수 없으며 손상된 후에는 수리할 수 없습니다.

 

따라서 입자 축적 가능성이 낮고 위생이 주요 관심사가 아닌 응용 분야에만 사용됩니다. 반면에 나사가 조여진 일체형 볼 밸브는 청소, 서비스 및 수리가 가능하지만 분해에는 특수 도구가 필요합니다.

 

 

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2) 스플릿 바디 볼 밸브

스플릿 바디 볼 밸브는 볼의 측면에 조립되는 밸브입니다. 스플릿 바디 볼 밸브는 2피스 또는 3피스 볼 밸브일 수 있습니다.

 

2-1)  투피스 볼 밸브

 

투피스 볼 밸브는 함께 장착되는 두 조각으로 나뉘어진 하우징으로 구성됩니다. 메인 피스에는 볼과 한쪽 끝에 대한 연결이 포함되어 있고 다른 피스에는 내부 구성 요소가 함께 고정되고 다른 쪽 끝에 대한 연결이 있습니다. 투피스 하우징은 볼 밸브 중 가장 일반적인 유형입니다. 두 부품은 청소, 유지 보수 및 검사를 위해 분해할 수 있지만 파이프에서 밸브를 제거해야 합니다.

 

 

 

 

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2-2) 3피스 볼 밸브

 

3피스 볼 밸브는 밸브의 내부 구성 요소용 하우징으로 구성되며, 밸브의 양쪽 끝에 볼트 연결로 장착되고 함께 고정되며  끝단은 주 파이프에 나사산이 있거나 용접됩니다.

3피스 볼 밸브는 쉽게 청소하고 정비할 수 있는 밸브가 필요한 응용 분야에 사용되며 3피스 볼 밸브의 시트와 씰은 양쪽 끝을 방해하지 않고 밸브 본체를 꺼내 일상적으로 교체할 수 있습니다.

 

3피스 볼 밸브는 위생이 안전 및 제품 품질에 중요한 식품 및 음료 및 제약 산업에서 일반적으로 사용됩니다.

 

 

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3) 탑 엔트리 볼 밸브

상단 입구 볼 밸브는 밸브 상단의 보닛을 제거하기만 하면 밸브 내부에 접근할 수 있습니다. 이를 통해 메인 파이프에서 볼 밸브를 제거하지 않고도 인라인 유지 보수 작업(예: 밸브 분해, 청소, 검사 및 수리)이 가능합니다.

 

 

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2. 볼 디자인

1) 플로팅 볼 밸브

플로팅 볼은 볼 밸브에서 가장 일반적인 볼 디자인입니다. 볼은 밸브 내부에 매달려 있으며 밸브가 닫힌 위치에있을 때 측면 방향으로 자유롭게 움직이며 밸브를 지지하고 제자리에 고정하는 두 개의 시트 사이에 끼워져 있습니다.

 

볼은 한쪽 끝의 슬롯에 있는 샤프트에 연결되고 다른 쪽 끝은 자유롭고 밸브가 열린 위치에 있을 때 볼 상단의 슬롯에 대한 샤프트 연결은 볼이 측면으로 움직이는 것을 방지합니다.

 

밀봉 작용은 유체 압력에만 의존하며 플로팅 볼 밸브의 작동 중에 유체의 입구 압력은 밸브가 밸브 본체에서 빠져나가는 것을 방지하는 출구 시트로 볼을 강제합니다. 볼과 시트의 유체 압력은 볼 밸브가 닫힌 위치에있을 때 더 높습니다.

 

플로팅 볼 밸브는 가장 단순한 디자인을 가지고 있으며 직경이 더 작으며 낮거나 중간 정도의 압력에서 작동하는 액체 및 가스에 적합합니다. 플로팅 볼 밸브의 적용은 시트가 처리할 수 있는 압력의 양에 의해 제한됩니다.

높은 유체 압력에서 시트는 볼에 의해 가해지는 압력으로 인해 변형될 수 있으며, 이는 저압에서 밸브의 밀봉 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 샤프트를 회전시키는 토크는 볼과 씰에 작용하는 동일한 유체 힘을 상쇄하는 데 필요한 힘에 따라 달라집니다.

 

 

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2) 트러니언 볼 밸브

트러니언 볼 밸브에서 볼은 트러니언이라고 하는 바닥의 추가 샤프트에 의해 지지되어 볼이 제자리에 고정되고 볼의 이동이 축으로 제한됩니다. 볼은 밸브 샤프트가 회전하는 경우에만 움직일 수 있습니다.

 

트러니언 볼 밸브에는 스프링이 장착된 시트도 있으며 입구 유체 압력은 트러니언이 고정하는 볼 쪽으로 스프링을 활성화하여 단단한 밀봉을 만듭니다.

 

트러니언 볼 밸브는 소직경에서 대구경까지 제공되지만 플로팅 볼 설계보다 비쌉니다. 광범위한 압력에서 효율적으로 작동할 수 있으며 유체 압력이 시트의 트러니언과 스프링으로도 분산되기 때문에 고압 응용 분야에 이상적입니다. 따라서 더 낮은 작동 토크 또는 작은 액추에이터로 작동하기가 더 쉽습니다.

 

 

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3) 벤티드 볼 밸브

배출 볼 밸브는 배출 된 볼이 측면에 뚫린 작은 오리피스를 가지고 있다는 점을 제외하고는 표준 볼 밸브와 동일한 방식으로 구성되고 작동하며 밸브가 닫히면 오리피스가 밸브의 출구 쪽으로 향합니다. 뚫린 구멍은 누출, 밸브 고장 및 폭발을 방지하기 위해 밸브 내부에 내부 압력을 축적하는 갇힌 가스를 배출하는 데 사용됩니다.

 

벤트 볼 밸브는 압축 공기 시스템에 사용되며 극저온 처리 및 휘발성 액체 운반은 극저온 처리에 유용하기 때문에 "극저온 밸브"라고도 합니다.

 

 

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3. 보어 프로파일

1) 풀 보어 볼 밸브

전체 보어의 보어 직경은 파이프 직경과 비슷합니다. 전체 보어 밸브용 유체의 유동 면적은 일정하게 유지되므로 이 유형이 제공하는 유동 저항은 매우 낮아 유체 흐름 중에 마찰 손실이 최소화되며 압력 강하가 낮습니다.

 

배관 시스템의 압력 강하가 높으면 펌핑이 더 어려워지나 보어 직경은 파이프 크기와 같아야 하기 때문에 더 큰 볼 크기와 하우징이 필요하므로 감소된 보어보다 더 비쌉니다.

 

풀 보어 볼 밸브는 유지 보수 및 청소가 더쉬우며 파이프라인에서 파이프는 피깅이라는 작업에 의해 유지 관리되고 검사됩니다. 돼지라고 하는 구형 또는 원통형 장치가 파이프에 흐르도록 하여 파이프라인 내부의 유체를 방해하지 않고 축적물을 감지하고 제거할 수 있습니다. 이 작업은 전체 보어 볼 밸브가 설치된 상태에서 가능합니다.

 

전체 보어 볼 밸브는 유량 제한으로 인해 입자가 축적되어 결국 이를 통해 흐를 혼합물이 분리될 수 있는 혼합 고체가 있는 액체를 운반하는 데에도 사용됩니다.

 

 

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2) 감소된 보어 볼 밸브

축소된 보어는  파이프 지름보다 파이프 크기만큼 작은 보어 지름을 갖습니다. 유체의 유동 영역은 출구에서 좁아지므로 마찰 손실이 발생하여 압력 강하가 발생되며 유량 배출량이 일정하게 유지되기 때문에 유량 면적이 감소함에 따라 속도가 증가합니다.

 

감소된 보어 볼 밸브는 전체 보어 볼 밸브보다 더 일반적입니다. 제품 유량과 난류가 잠재적인 문제가 아니며 입자 축적이 발생할 가능성이 없는 응용 분야에 사용됩니다. 감소된 보어는 더 작은 볼 크기와 하우징이 필요하기 때문에 전체 보어보다 저렴합니다. 다른 유형의 밸브에 비해 감소된 보어 볼 밸브는 압력 강하가 상대적으로 작습니다.

 

 

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3) 세그먼트 볼 밸브

세그먼트 볼 밸브는 볼에 V자형 노치가 있으며  분할된 볼 밸브는 볼 회전에 따라 달라지는 우수한 유량 제어를 가지고 있습니다. 그 외에도 차단 기능도 우수합니다. 세그먼트 볼 밸브의 흐름 특성은 동일한 비율의 흐름 특성에 접근합니다. 분할된 볼 밸브의 유량은 볼이 완전히 열린 위치에 도달함에 따라 기하급수적으로 증가합니다.

 

 

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4. 볼 밸브의 다른 유형

1) 캐비티 충전 볼 밸브

캐비티로 채워진 볼 밸브는 볼과 몸체 사이의 틈을 메우는 시트 디자인을 가지고 있어 시간이 지남에 따라 유체 흐름이 오염되거나 차단될 수 있는 볼 주위에 갇힌 매체 또는 입자가 축적될 가능성이 제거됩니다. 캐비티로 채워진 볼 밸브는 청소 및 유지 관리가 더 쉽습니다.

 

캐비티 충전 볼 밸브는 식품, 제약 및 바이오 프로세싱 산업과 같이 위생이 중요한 산업에서 유용하며 슬러리와 같은 고체-액체 혼합물을 처리하는 데 이상적입니다.

 

 

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2) 멀티 포트 볼 밸브

다중 포트 볼 밸브는 중간에 L자형 또는 T자형 보어가 있는 볼을 사용하여 여러 유체 흐름을 전환, 결합, 분할 또는 차단하는 데 사용됩니다. 멀티포트 밸브의 입구로 가는 흐름은 여러 출구 스트림으로 분할되지만 미리 결정된 유량으로 출구 스트림으로 흐름을 분배할 수 없습니다. 다중 포트 볼 밸브는 여러 흐름 스트림을 단일 스트림으로 결합하거나 흐름 방향을 변경할 수 있습니다.

 

아래 개략도는 L자형 및 T자형 다중 포트 볼 밸브의 가능한 유량 구성을 보여줍니다.

 

 

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3) 3방향 볼 밸브

다양한 유형의 3방향 볼 밸브에는 유체 흐름을 포착하기 위한 3개의 포트 또는 개구부가 있습니다. 3개의 포트의 헤드에는 유체 흐름을 제어하도록 설계된 구멍이 있는 금속 볼이 있습니다. 유체 또는 가스가 밸브로 들어가면 메커니즘이 볼을 회전시켜 흐름을 유도합니다.

 

3방향 볼 밸브의 설계는 2개의 출구 포트와 1개의 입구 포트가 있는 밸브와 2개의 입구 포트와 1개의 출구 포트가 있는 밸브에 따라 다릅니다.

 

3방향 볼 밸브는 다중 포트 밸브처럼 분류되며 L 구성 또는 T 구성을 가질 수 있습니다. 유체 흐름 전환, 흐름 혼합, 흐름을 허용하면서 흐름 중지, 흐름 전환 및 모든 방향에서 흐름 중지를 포함한 여러 기능을 수행할 수 있습니다. 3방향 볼 밸브가 재료를 혼합할 때 흐름이 다른 방향에서 유입되어 밸브에서 함께 섞입니다.

 

 

 

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4) 위생 볼 밸브

위생 볼 밸브는 멸균, 청결 및 위생에 관한 매우 제한적인 규정을 충족해야 합니다. 식품, 음료, 의료, 제약 및 미생물 박테리아 제어에 대한 건강 요구 사항이 있는 기타 형태의 응용 분야에 대한 건강 및 안전 표준을 충족하는 볼 밸브 유형입니다. 위생 볼 밸브는 가공 중 순도를 유지해야 하는 물질의 취급에 대한 멸균 성능 표준을 충족할 수 있습니다.

 

위생 볼 밸브의 밸브 본체는 시리즈 304 또는 시리즈 316 스테인리스 스틸로 만들어집니다. 두 시리즈 중 304는 깨끗하고 매끄러운 표면과 마모 없이 여러 번 청소할 수 있기 때문에 병원, 식품 가공 및 제약에 가장 널리 사용됩니다. 위생 볼 밸브의 필요성은 미생물 유기체 및 오염 물질의 성장을 방지하기 위해 자주 조립, 분해, 청소, 재조립 및 설치할 수 있는 기능입니다.

 

위생 볼 밸브는 생물학적, 화학적 또는 물리적 위험의 위험을 방지하도록 설계되었습니다. 나사산 연결부는 청소의 어려움과 오염 물질이 포함될 가능성으로 인해 사용되지 않습니다. 위생 볼 밸브의 씰, O-링 및 시트는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE 또는 테프론)과 같은 불활성 및 내마모성 재료로 만들어집니다.

 

볼 밸브의 일반적인 형상에는 밸브 시트와 볼 사이에 사각지대가 포함됩니다. 볼 밸브의 이러한 측면은 박테리아가 자랄 수 있는 공간을 제공하며, 이는 위생 볼 밸브에서 제거되어야 합니다. 위생 볼 밸브의 경우 사각지대가 PTFE로 채워진 곳에 캐비티로 채워진 볼 시트가 사용됩니다. 또한 위생 볼 밸브의 표면은 Ra 수준이 8에서 최대 32인 피크와 값을 제거하기 위해 연마 및 마감됩니다.