제어 밸브의 개요
계장 시설에서 유체를 제어하는 데는 제어 밸브를 가장 많이 사용하고 그 구동에는 공기, 유압, 전기 등이 있다.
공기식은 가장 오래 전부터 사용되어 온 것으로 그 응답 특성이 매우 우수하다. 제어시의 제어 반응이 약 1초 내외로 우수한 반면 조작을 위해 공기 장치가 필요하다. 전동 밸브는 공기식에 비해 응답 특성이 늦고 성능이 떨어지나 별도의 공기 장치가 필요 없이 전원만 공급하면 되므로 사용이 편리하다.
제어 밸브는 밸브 본체와 밸브를 움직이는 데 필요한 구동부로 구성되어 있다.
각 밸브의 장·단점
|
밸브 |
장점 |
단점 | |
|
글로브 밸브 |
단좌 |
제어 범위가 넓다. 누설이 없다. 정·역 설치가 가능 소형에 사용 |
큰 구동 토크가 필요 저압 회복 특성 |
|
복좌 |
단좌에 비해 대용량 제어 범위가 넓다. 작은 구동 토크 정·역 설치 가능 대형에 적합하다. |
폐쇄시 누설이 있다. 저압 회복 특성 누설에 의해 고압에서 침식 발생 고속에는 적합하지 않다. | |
|
앵글 밸브 |
좋은 제어 특성을 갖는다. 대용량에 적합 침식이 적다. 스럴리 액체도 사용 가능 |
2인치 이상에만 적합 | |
|
버터플라이 밸브 |
대용량에 적합하다. 경제적이다. 압력 손실이 작다. 설치 공간이 좁다. |
구동에 큰 토크 필요 회전식으로 60℃ 정도까지 가능 | |
|
다이어프램 밸브 |
대용량 저렴 슬러리 액체에 좋다. 압력이 낮으면 기밀이 좋다. 부식성 화학 장치에 좋다. |
제어 성능이 나쁘다. 제어 범위가 나쁘다. 다이어프램의 수명이 짧다. 응답 속도가 느리다. 온도에 따라 다이어프램 사용 제한 | |
|
볼 밸브 |
대용량 제어 성능 및 범위가 넓다. 적정한 가격 슬러리 액체에 좋다. |
제한된 동작 압력 고압에는 좋지 않다. | |
유량제어밸브
공기압 회로에서 유량을 제어하기 위해서는 유량제어밸브를 사용하며 그것은 다음과 같은 역할을 한다.
• 공기압 회로의 흐름을 일정하게 유지한다 (교축밸브).
• 공기압 실린더 등의 속도를 제어한다 (속도제어밸브, 배기교축밸브).
• 유량제어밸브에는 교축밸브, 배기교축밸브, 속도제어밸브, 급속배기 밸브가 있다.
1. 교축밸브
공기압 회로 중의 흐름에 저항을 설치한 교축기를 고정 교축기라고 하며 그 조임을 가변(可變) 조정 형으로 한 것을 조임 밸브라고 한다. 교축밸브는 공기압 회로 중 관내를 흐르는 공기의 유속이나 유량을 조정하기 위해 사용된다.
◆ 교축밸브의 구조
교축 밸브는 바늘 모양의 밸브를 밸브 시트에 대해 상하(上下)로 이동하는 구조가 많다. 조정 나사로써 밸브가 열리는 정도를 조절하여 유효 저항을 변화시켜 유량 제어를 한다.
|
|
|
교축 밸브 |
◆ 교축밸브의 선정과 사용상 주의점
유량과 교축밸브의 회전수를 조사해서 조정하기 쉬운 범위의 것을 선정한다.
미소(微小)유량을 조정할 필요가 있을 때는 공기압 필터를 사용해서 먼지를 제거하여 신뢰 성을 향상시킨다.
배기 교축 밸브를 전자밸브에 장치해서 공기압 실린더의 속도 제어를 할 때에는 전자밸브와 공기압 실린더 사이의 배관 용적이 크면 양호한 상태의 제어가 어렵다.
교축 밸브의 그림 기호
2. 속도제어밸브
몸체 내부에 체크밸브와 교축밸브를 병렬(竝列)로 설치한 것이며 1방향 흐름의 교축 밸브라고 생각할 수 있다. 압축 공기가 순 방향으로 흐를 때는 역지 밸브가 열리고 교축밸브와 체크밸브 쌍방에서 압축 공기가 흐른다. 이 때의 흐름을 자유 흐름이라고 한다. 압축 공기가 역방향에서 흐를 때는 체크밸브가 닫히고 교축밸브로 조정된 공기량이 흐른다. 이 때의 흐름을 제어 흐름이라고 하며 액추에이터에서 공기를 공급할 때 교축 효과를 주어 속도의 제어를 하게 된다.
◆ 속도제어밸브의 사용법
속도제어밸브는 보통 방향 제어 밸브와 액추에이터 사이에 설치하는데, 액추에이터의 속도 제어 방법으로 배기쪽을 제어하는 미터아웃 제어와 급기쪽을 제어하는 미터인 제어가 있다. 일반적으로 미터아웃 제어에서 안정된 속도 제어를 할 수 있다. 이것은 급기쪽을 제어하는 미터인 제어에서는 피스톤의 배기측이 대기압이 되고 피스톤의 유입측은 교축 부분으로부터 정(靜)마찰을 넘어서기까지 천천히 압력이 상승한 다음 넘어선 다음에야 피스톤이 스타트하게 된다. 스타트하면 마찰은 정 마찰에서 동(動)마찰로 변하고 급격히 나타난다. 피스톤이 동작하면 유입측의 압력이 내려가서 정지되고 다시 상승하면 또 빨라지는 죠깅(스틱슬립 현상)이 일어나기 쉽다.
미터아웃 제어는 조임 밸브에서 새어 나가는 공기량에 해당되는 만큼, 피스톤이 계속 전진하므로 피스톤은 정지하지 않고 원활한 속도 제어를 할 수 있다.
◆ 속도제어밸브의 선정과 사용상 주의점
• 기기나 배관에 맞는 사이즈의 것을 선택한다. 제어 흐름의 유량 특성이나 자유 흐 름의 최대 유량이 사용 조건에 맞는가를 검토한다.
• 가능한 한공기 압 실린더 가까이에 설치하는 편이 속도제어에 효율적이다. 조정이 끝나면 조정 나사를 단단히 고정시킨다.
속도 제어 밸브의 그림 기호
3. 급속배기밸브(Quick-exhaust valve)
급속배기밸브는 입구와 출구, 배기구에 3개의 포트가 있는 밸브이며 입구 유량에 대해 배기 유량이 특별히 큰 밸브이다. 급속배기밸브는 다음과 같은 목적에 사용한다.
• 배기의 유량을 증가시켜서 액추에이터의 속도를 높인다.
• 공기 탱크 내부의 압축 공기를 급속히 대기 속으로 배출한다.
급속배기밸브를 사용하면 배관이나 공기압 기기가 작아도 커다란 배기 유량을 얻을 수 있고 경제적인 회로를 구성할 수 있다.
◆ 급속배기밸브의 구조
일반적으로 (그림 2-117)에 제시하는 것처럼 밸브몸체에 다이어프램을 사용한 것이 많다. 그 외에는 플런저형이 있다. 입구에서 들어온 압축 공기는 다이어프램의 립부를 변형해서 출구로부터 액추에이터로 흘러간다. 방향제어밸브가 작동해서 배기 상태가 되면 입구측 압력이 없어지게 되므로 출구로부터의 압력이 밸브몸체를 밀어 올려서 배기구가 열리며 액추에이터의 배기는 일시에 대기 속으로 배출된다.
◆ 급속배기밸브의 사용
공기압 실린더(액추에이터)와 방향제어밸브 사이에 설치해서 사용한다. 급속배기 밸브는 그 기능상 가능한한 공기압 실린더에 접근시켜 두는 것이 좋다 복동(複動)실린더는 급속배기밸브를 아무리 큰 것으로 하더라도 부착하기전의 약 1.4배 정도밖에는 가속할 수 없으므로 주의해야 한다. 이것은 피스톤에 작용하는 공급 압력이 부족하기 때문이다.
|
|
급속 배기 밸브 |
|
|
|
급속 배기 밸브의 그림 기호 |
밸브(Valve)
유체를 통과시키거나 막거나, 제어하기 위하여 통로를 개폐할 수 있는 가동 기구를 가지는 기기의 총칭
스톱밸브
10100스톱밸브(Stop valve)밸브 디스크가 밸브대에 의하여 밸브 시트에 직각 방향으로 작동하는 밸브의 총칭
글로브 밸브(Globe valve)일반적으로 공모양의 밸브 몸통을 가지며, 입구와 출구의 중심선이 일직선 위에 있고 유체의 흐름이 S자 모양으로 되는 밸브
앵글 밸브(Angle valve)밸브 몸통의 입구와 출구의 중심선이 직각이며, 유체의 흐름 방향이 직각으로 변하는 밸브
Y형 밸브(Y-globe valve)밸브 몸통의 입구와 출구의 중심선이 일직선 위에 있고, 밸브대의 축과 출구의 유로가 예각으로 되어 있는 밸브
니들 밸브(Needle valve)유량을 조절하기 쉽게 밸브 디스크가 바늘 모양으로 되어 있는 밸브
게이트 밸브
게이트 밸브(Gate valve)밸브 디스크가 유체의 통로를 수직으로 막아서 개폐하고 유체의 흐름이 일직선 위에 있는 밸브의 총칭
웨지 게이트 밸브(Wedge gate valve)밸브 디스크가 쐐기 모양인 게이트 밸브로 단순한 게이트 밸브라고도 한다.
나사조임 체크 밸브(Scre-down stop check valve)스톱 밸브와 체크 밸브의 기능을 겸비한 밸브
틸팅 디스크 체크 밸브 (Tilting disc check valve)밸브 디스크 내부에 회전축을 가지고, 밸브 디스크 자중과 유체의 역류에 의하여 원추형 밸브 시트면에 압착하는 체크 밸브
풋 밸브(Foot valve)흡입관에 붙어 역류를 방지하는 수직형 체크 밸브로 일반적으로 스트레이너를 부착한다.
버터플라이 밸브
버터플라이 밸브(Butterfly valve)밸브 몸통 속에서 밸브대를 축으로 하여 원판 모양의 밸브 디스크가 회전하는 밸브
누설형 버터플라이 밸브(Damper)유량조절을 목적으로 하고 닫혔을 때 누설을 허용하는 버터플라이 밸브
링크식 버터플라이 밸브(Link butterfly valve)밸브 몸통 안의 밸브대와 밸브 디스크를 연결하는 링크 기구에 의하여 밸브 디스크를 개폐시키는 버터플라이 밸브
편심식 버터플라이 밸브(Eccentric butterfly valve, offset butterfly valve)밀폐성능을 개선하기 위하여 밸브 디스크 바깥 둘레가 밸브대로 인하여 중단되지 않도록 밸브대의 위치를 실면으로부터 편심시킨 버터플라이 밸브
디스크 경사형 버터플라이 밸브(Canted disc butterfly valve)밀폐성능을 개선하기 위하여 밸브 디스크 바깥둘레가 밸브대로 인하여 중단되지 않도록 밸브대에 대하여 밸브 디스크를 경사시켜 설치한 버터플라이 밸브
플랜지리스 버터플라이 밸브(Flangeless butterfly valve)관플랜지 사이에 관통 볼트를 사용하여 밸브 몸통을 그 사이에 끼워서 사용하는 버터플라이 밸브 중 밸브 몸통에 플랜지가 없는 모양의 밸브
혼합체크 버터플라이 밸브(Combined non-return butterfly valve) 편심식 버터플라이 밸브와 유사한 구조를 가지고 체크밸브와 버터플라이 밸브의 기능을 겸비한 밸브
리버싱 밸브(Reversing valve)4방향에 관과의 접속부를 가지고 밸브 디스크의 방향을 바꿈으로써 뒤따르는 관로 안을 거슬러 씻을 수 있는 밸브
다이어프램 밸브
다이아프램 밸브(Diaphragm valve)고무 등 신축가요성 다이아프램으로 유로를 개폐하는 구조를 가진 밸브
워어식 다이아프램 밸브(Weir diaphragm valve)밸브 몸통의 중앙에 원호 모양의 위어를 가진 다이어프램 밸브
스트레이트식 다이아프램 밸브(Straight-way diaphragm valve)밸브 몸통의 유로가 직선형인 다이아프램 밸브
원격 조작 밸브
원격 조작 밸브(Remote operated valve)떨어진 곳에서 조작하는 밸브의 총칭
전동 밸브(Electric motor operated valve)전동기로 조작하는 밸브
전자 밸브(Solenoid operated valve)전자석의 전자력에 의하여 밸브 디스크를 개폐하는 밸브
다이아프램 조작 밸브(Diaphragm operated valve)구동부에 다이아프램 사용하는 밸브
실린더 조작 밸브(Cylinder operated valve)구동부에 실린더를 사용하는 밸브
유압 실린더 조작 밸브(Oil hydraulic cylinder operated valve)유압을 동력으로 하는 실린더 조작 밸브
수압 실린더 조작 밸브(Hydraulic cylinder operated valve)수압을 동력으로 하는 실린더 조작 밸브
공기압 실린더 조작 밸브(Air cylinder operated valve)공기압을 동력으로 하는 실린더 조작 밸브
유압 모터 조작 밸브(Oil motor operated valve)구동부가 회전체이고 유압을 동력으로 하는 밸브
공기압 모터 조작 밸브(Air motor operated valve)구동부가 회전체이고, 공기압을 동력으로 하는 밸브
자동 제어 밸브
자동 제어 밸브(Automatic control valve)자동 제어 장치의 조작단으로서 조절부의 신호에 의하여 자동 조작되는 밸브의 총칭이며, 조정 밸브(자력식)와 조절 밸브(타력식)가 있다.
조정 밸브(Regulating valve)밸브 작동에 필요한 동력을 검출부를 통해서 제어 대상으로부터 받는 밸브의 총칭
압력 조정 밸브(Pressure regulating valve)추, 스프링, 유체 압력 등을 사용하여 압력을 조정하는 밸브의 총칭
감압 밸브(Pressure reducing valve)2차측의 유체 압력을 1차측의 유체 압력보다 나은 어떤 일정 압력으로 유지하는 조정 밸브
진공 조정 밸브(Vacuum reducing valve)대기압 보다 낮은 어떤 일정 압력으로 유지하는 조정 밸브
배압 밸브(Back pressure regulating valve) 1차측의 유체 압력을 어떤 일정 압력으로 유지하기 위하여 1차측 압력의 변화에 따라 유체를 방출하는 조정 밸브
차압 밸브(Differential pressure regulating valve)1차측과 2차측 압력 또는 각각의 압력과 계통이 다른 압력 차를 어떤 일정 차로 유지하는 조정 밸브
비율 조정 밸브(Pressure ratio regulating valve)서로 다른 2개의 압력의 비율을 어떤 일정 비율로 유지하는 조정 밸브
유압식 조절 밸브(Hydraulic control valve)유압 신호를 받아 유압에 의하여 작동하는 조절 밸브
공기식 조절 밸브(Pneumatic control valve)공기압 신호를 받아 공기압에 의하여 작동하는 조절밸브
공기 유압식 조절 밸브(Pneumatic-hydraulic control valve)공기압 신호를 받아 유압에 의하여 작동하는 조절 밸브
다이아프램식 조절 밸브(Diaphragm operated control valve)구동부에 다이아프램을 사용한 조절 밸브
실린더식 조절 밸브(Cylinder operated control valve)구동부에 실린더를 사용한 조절 밸브
레버식 조절 밸브(Lever operated control valve)구동부에 레버기구를 사용한 조절 밸브
단좌형 조절 밸브(Single operated control valve)1개의 밸브 시트를 가진 조절 밸브
복좌형 조절 밸브(Double seated control valve)2개의 밸브 시트를 가진 조절 밸브
케이지형 조절 밸브(Cage type control valve)밸브 디스크가 케이지 모양인 조절 밸브
분할형 조절 밸브(Split body control valve)밸브 몸통을 2분할하고, 밸브 시트를 사이에 끼워 붙인 조절 밸브
전자 안전 밸브(Magnetic operated safety valve)안전 밸브의 등에 전자석을 부착하고 그 전자력을 레버를 거쳐서 증폭하여 전기신호로 조작하는 안전밸브
파일럿 붙이 안전 밸브(Pilot operated safety valve)파일럿 밸브와 메일 밸브의 조합으로 된 안전 밸브. 파일럿 밸브가 붙어냄으로써 메일 밸브가 작동한다.
실린더 조작 안전 밸브(Cylinder operated safety valve)머리부에 실린더 조작기구를 부착한 안전 밸브
트윈형 안전 밸브(Twin type safety valve)1개의 Y형관 위에 안전 밸브를 2개 병치한 구조의 안전 밸브
안전 릴리프 밸브(Safety relief valve)밸브 입구쪽의 압력이 상승하여 미리 정해진 압력으로 되었을 때, 자동적으로 밸브 디스크가 열리고 압력이 소정의 값으로 강하하면 다시 밸브 디스크를 닫는 기능을 가진 밸브
<비고>1. 공칭 취출량을 배출하는 능력을 가진다.2. 주로 압력 용기 및 배관계통에 사용되며 용도에 따라 증기, 가스 및 액체에도 사용된다.
릴리프 밸브(Relife valve)밸브 입구쪽의 압력이 상승하여 미리 정해진 압력이 되었을 때, 자동적으로 밸브 디스크가 열리고 압력이 소정의 값으로 강하하면 다시 밸브 디스크가 닫히는 기능을 가진 밸브<비고> 1. 공칭 취출량을 배출하는 능력을 가진다.2. 주로 액체의 장치에 사용된다.
진공 릴리프 밸브(Vacuum relief valve)장치내의 압력이 소정의 진공도를 초과하면 자동적으로 밸브 디스크가 열려 유체를 도입하여 장치내를 소정의 진공도로 유지하는 밸브
