Shut off valve, On off valve (셧 오프 밸브, 온 오프 밸브)

지난시간에 밸브의 종류에 대해서 알아보았었죠?

구조로 나누면 Gate Valve(게이트 밸브), Globe Valve(글로브 밸브), Ball Valve(볼 밸브), (Butterfly Valve(버터플라이 밸브)가 있었고, 동작으로 나누면 Manual Valve(매뉴얼 밸브), Shut-off Valve(셧오프 밸브(온오프 밸브)), Control Valve(컨트롤 밸브)가 있었습니다. 자세한 내용은 아래 포스팅을 참조하시기 바랍니다.

https://mech19.tistory.com/138

Valve(밸브)의 종류 ( 형태, 동작 )

자 오늘은 밸브의 종류 중에서 Shut off Valve에 대해서 이야기 해보려고 합니다.

지난번 포스팅에서도 이야기 했었지만 Manual Valve는 기계파트에서 담당하는 기계의 영역입니다. Actuator가 달려 있지 않아서 Hand wheel을 이용하여 사람이 손으로 직접 돌려서 Valve를 Open 혹은 Close시켜야 하기 때문에 전기나 계장의 역할이 필요가 없는거죠.

이 Manual Valve에 공압 혹은 유압 Actuator를 달아서 단순 Open - Close를 버튼 하나로 혹은 원격으로 제어 할 수 있게 된다면 그게 바로 Shut off Valve가 되는 겁니다. 이때부터는 Actuator를 통한 제어가 들어가기 때문에 계장파트의 영역이 됩니다.

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1. Shut off Valve의 형태

그럼 본격적으로 Shut off Valve에 대해서 알아보겠습니다.

위에서 언급했던 내용대로 Shut off Valve는 우리가 일반적으로 생각하는 Valve에 Actuator가 달려 있는 모습을 하고 있습니다. Valve는 Gate Valve부터 Butterfly Valve까지 종류가 다양하고 Actuator도 종류가 다양합니다.

참고로 헷갈리실 까봐 말씀드리지만 위에서 보여드린 사진은 예시일 뿐입니다. 개념만 가지고 가시기 바랍니다. 밸브와 액츄에이터, 그리고 결합한 액츄에이터 밸브 모두 다른 제품들입니다. 단지 예시일 뿐이라는 점 명심하시기 바랍니다.

여튼 이렇게 조립하는 형태로 사용합니다. 위에서 보여드린 예시는 Globe Valve(글로브 밸브)와 Pneumatic Diaphragm Actuator(공압 격막식 액츄에이터)로 상하로 움직여서 열리고 닫히는 Gate Valve도 동일한 모습을 띈다고 생각하시면 됩니다.

그런데 Ball Valve나 Butterfly Valve는 회전해서 열리고 닫히는 밸브죠? 그렇다 보니 조금 모습이 다릅니다.

약간 다르죠? 위 예시는 Ball Valve 예시로 밸브와 액츄에이터, 결합한 액츄에이터 밸브 모두 다른 제품이니 개념만 가지고 가시기 바랍니다. 그리고 Butterfly Valve도 Ball Valve와 비슷하게 회전하는 Actuator를 사용하기 때문에 위와 비슷한 형태를 가지고 있습니다.

자 그럼 Gate Valve(게이트 밸브)와 Globe Valve(글로브 밸브)는 Actuator가 달려서 상하로 움직이며 열리거나 닫히고, Ball Valve(볼 밸브)나 Butterfly Valve(버터플라이 밸브)는 Actuator가 회전을 해서 열리거나 닫히는건 알겠는데, Actuator는 어떻게 움직이는 것인가? 라는 의문이 들겁니다.

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2. Actuator의 동작

Actuator의 동작방법에는 크게 3가지가 있습니다. 첫번째가 공압, 두번째가 유압, 세번째가 모터 입니다. 일단 기본적으로 공압이 제일 흔하게 사용되기 때문에 Pneumatic Diaphragm Actuator(공압 격막식 액츄에이터)에 대해서 좀 더 상세하게 알아보겠습니다.

위 그림은 Globe Valve(글로브 밸브)의 단면도 입니다. 글로브 밸브는 상하로 움직이는 밸브라는 것을 기억하고 계시겠지요? 위 도면에서 Actuator부분을 유심히 봐야 합니다. Actuator에서 Diaphragm이라는 Parts가 보이실 겁니다. 이 Diaphragm은 우리나라 말로 격막을 의미합니다. 이 Diaphragm으로 인하여 Diaphragm case가 상부 영역과 하부 영역으로 공간이 분리되게 됩니다.

자.. 그럼 동작에 대해서 이야기 해 보겠습니다. 위 상태는 지금 Diphragm case내부의 Spring이 Diaphragm을 위로 밀어 올리고 있는 상태 입니다. 그렇기 때문에 Diaphragm에 연결되어 있는 Actuator Stem이 Valve의 Trim을 끌어올려서 Valve가 Open되어 있는 상태 입니다. 이 상태가 우리가 Air를 공급하지 않을때의 상태입니다.

그럼 이제 Air를 공급해 볼까요? 위에서 사용한 Actuator가 Pneumatic Diaphragm Actuator(공압 격막식 액츄에이터)이기 때문에 Air를 사용하는 것입니다. 만약에 유압이나 모터를 이용한 MOV였다면 유압이나 전기를 사용 했겠지요.

Air는 어디로 공급을 해야할까요? 네 맞습니다. Diaphragm case의 상부 영역에 공급을 해야 합니다. 지금 위 상태는 Spring이 Diaphragm을 위로 들어올리고 있는 상태이니 Diaphragm을 아래로 눌러주어야 Actuator stem이 아래로 내려가서 연결되어 있는 Valve Trim이 내려가 Valve가 닫히겠지요? 그러니 Diaphragm case의 상부 영역에 Air를 공급해 주어야 합니다. 그냥 일반적인 Air가 아닌 Spring이 밀어올리는 힘을 이길 수 있도록 산업용 컴프레셔로 만든 Instrument air를 공급해 줍니다. 보통 5.5bar 에서 7bar사이의 압력을 사용 합니다.

지금 예시로 든 Valve의 경우 Diaphragm 한쪽편에 Spring이 달려 있는 Single Actuator type이라서 Air를 공급하면 위에서 누르는 형태가 되어 Valve가 Close되고, Air를 다시 빼주면 Spring이 Diaphragm을 다시 밀어 올리기 때문에 Valve는 Open이 됩니다. 만약 Double Actuator type을 사용한다면 Spring이 없이 위로 움직일때도 아래로 움직일때도 Air로 움직이게 됩니다.

그리고 당연하지만 Spring의 위치도 위쪽이 될 수 있습니다. 그러면 Air를 공급하면 Diaphragm을 밀어올려서 Open이 되는거고 Air를 제거하면 Spring이 아래쪽으로 Diaphragm을 밀기 때문에 Valve가 Close됩니다.

위 그림은 Spring 위치가 서로 반대일때의 예시입니다. Diaphragm case안에 Diaphragm을 사이로 Spring이 위쪽에 위치할 수도 있고, 아래쪽에 위치할 수도 있으며, 양쪽 모두에 없을 수도 있습니다. Spring이 없는 쪽으로 Air를 공급해준다고 생각하시면 됩니다.

자 그럼 마지막으로 Valve Accessory(밸브 악세서리)에 대해서 이야기 해 보겠습니다.

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3. Valve Accessory

1)Solenoid Valve

Actuator에 Air를 공급해 주어야 하는건 알겠는데, Air를 필요할 때만 어떻게 공급을 할 수가 있는지 궁금하실 겁니다. 필요할때마다 컴프레샤를 가동하여 Air를 공급할까요? 그럼 컴프레샤가 압축공기를 필요한 압력만큼 압력을 상승시키는데 시간이 많이 걸리기 때문에 우리가 필요할때 빠르게 Valve를 Open Close 할 수가 없습니다.

그래서 사용하는게 우리가 일명 SOL(솔) 또는 SOL Vavle(솔밸브)라고 부르는 Solenoid Valve(솔레노이드 밸브)입니다. 전자변이라고도 부르죠. 다음 포스팅에서 Solenoid에 대하여 자세히 이야기 해보도록 하고 오늘은 간단하게 원리만 이야기 하고 넘어가겠습니다.

위와 같이 코일을 여러번 감은 상태에서 전류를 흘리면 하늘색 화살표 방향으로 자기력이 생깁니다. 만약에 흐르던 전류를 끊으면 생겼던 자기력은 사라지겠지요. 이렇게 생긴 자기력으로 Solenoid Valve를 Open시키고 전류를 끊어서 자기력을 없애면 스프링을 이용하여 Solenoid Valve를 Close 시킬 수 있습니다.

이 Solenoid Valve를 통해서 Air를 필요시에 신속하게 공급하는 것입니다.

 

 

 

 

Solenoid Valve는 위와 같이 여러가지 형태가 존재합니다.

2)Limit switch

두번째로 Limit switch(리미트 스위치)가 있습니다. Limit switch는 Valve의 Open 혹은 Close상태를 확인하는 악세사리 입니다. 리미트 스위치는 다양한 형태가 있습니다.

스위치라는 이름답게 Valve가 Open되거나 Close될때 스위치를 자동으로 눌러주게 되는데 이를 이용하여 원격으로도 Valve의 Open/Close상태를 모니터링 할 수 있습니다. 설계 방법에 대해서는 다른 포스팅에서 자세히 다루도록 하겠습니다.

오늘은 이렇게 Shut off Valve의 형태와 동작원리에 대해서 알아보았습니다.

다음시간에는 Solenoid Valve에 대해서 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

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