밸브
1. Valve
관로(管路)의 도중이나 용기에 설치하여, 유체의 유량·압력 등의 제어를 하는 장치이다. 심장과 혈관의 판막이라는 뜻도 갖고 있다.
밸브는 배관이나 장비에 설치되어 유체의 흐름을 차단하거나 조절하는 역할을 한다. 사용목적이나 기능에따라 매우 많은 종류가 분류되어있다. 각종 밸브들은 작동하는 구동력이 사람의 힘으로 구동하는 경우 수동밸브가 있으며, 공기압이나 유압, 부력, 스프링과 유체 자체의 차압을 이용하여 자동으로 작동되거나 원격조작이 가능한 자동밸브가 있다.
일본어로는 弁이라고 쓴다. 예전 통일호같은 기차를 보면 '''비상변'''이라는 것을 볼 수 있었을 텐데, 거기서 말하는 '''변'''이 弁, 즉 공기압을 빼버려서 급정차하게 만드는 비상밸브를 말하는 것이다. 보일러 입수부의 수압을 줄이는 '''감압변'''도 같은 의미.
1.1. 밸브의 종류
1.1.1. 단순개폐밸브
ON/OFF 밸브라고도 하며 가장 보편적으로 사용되고 있는 밸브이다. 주로 배관이나 장비의 주위에 설치되어 유체의 공급이나 흐름을 차단하는 용도로 사용된다. 내부에 설치된 디스크 형식이나 볼 형태의 시트가 상하로 슬라이딩 되거나 축을 중심으로 회전하면서 유체가 흐르는 통로를 차단하는 구조로 만들어진다. 구조가 간단하고 가격도 저렴한편이며 완전 개발시 마찰손실도 적다. 그러나 유체의 유속이나 압력이 높은경우 밸브 디스크나 시트에 힘이 가해져 조작에 어려움이 생길 수 있고, 수격이나 동파에도 다른 밸브류에 비해 취약하다.
1.1.1.1. 단순개폐밸브 종류
- 볼밸브 : 게이트밸브에서 시트와 밸브 몸체 사이에 패킹을 넣어 기밀성이 좋고 조작이 편리하게 만든 밸브이다. 다만, 패킹이 고온이나 고압에서는 변형되어 누설의 우려가있기 때문에 사용상에 주의가 필요하다.
- 게이트밸브 : 현재도 유체흐름을 차단하는 용도로 쓰이는 가장 기본적인 밸브이다.
- 버터플라이밸브 : 볼밸브와 비슷한 원리의 밸브이며 구경이 큰 배관이나 기계에 사용된다. 볼밸브와 동일하게 고온, 고압에서는 사용상에 주의가 필요하다.
1.1.1.2. 특수용도의 개폐밸브
- OS/Y 밸브 : 바깥나사식 게이트밸브 또는 개폐표시형 게이트밸브라고도 부르며 개폐여부를 육안으로 쉽게 구별할 수 있도록 하기 위해 디스크와 연결된 밸브의 나사축이 핸들 조작시 상하부로 움직이는 구조로 되어있다. 주로 소방용으로 많이 사용되나 일반용도로도 사용할 수 있다.
- 나이프 게이트 밸브 : 시트의 마모가 극심한 분체와 광물, 제지, 하수, 음식물(폐기물) 등 불순물이 포함된 악성 유체를 이송하는 계통이나, 플랜트나 발전소 등 높은 기밀성이 요구되는 곳에서 많이 사용되는 밸브다. 밸브 몸체와 디스크의 접촉면이 넓고 한쪽 면에 패킹이 있어 기밀성이 일반 게이트밸브와 볼밸브의 중간정도이다.
- 제수밸브 : 배관과 밸브가 지표면이나 구조체의 하부에 매설될 경우 사용하는 밸브로, 밸브 축의 사각볼트를 긴 막대기 형태의 조작 핸들을 이용하여 지상에서 조작이 가능하게 한다. 지중에 매설 되어야 하므로 부식을 방지하기위해 에폭시로 도색이 되어있다.
- 앵글밸브 : 배관이 90도로 굴곡되는 부분에 밸브가 설치되어야 할 때 사용한다. 위생기구의 급수 차단용이나 소화전의 방수구등에 사용된다.
- 단조밸브 : 높은 압력이나 고온의 유체가 이송되는 계통에서 주로 사용되며, 밸브의 주요 부품이 단조강으로 제작되어져 일반 주철재질의 밸브에 비해 내구성이나 기계적 성질이 우수하다.그리고 용접식으로도 제작이 가능하여 플랜지에서의 누설을 예방하고자 배관에 직접 용접하여 설치할 수 있다.
1.1.2. 포핏(Poppet)밸브
밸브 갓과 봉(Stem)으로 구성된 버섯 모양의 밸브. 관로에 있는 밸브시트와 맞물려 유체를 차단한다.
1.1.2.1. 자동차 엔진에서의 활용
내연기관의 흡입과 배기관로(Port)를 차단 및 개방하기 위해 쓰인다. 보통 개방은 캠샤프트로, 폐쇄는 밸브스프링으로 구동된다. 일부 밸브스프링 없이 개폐가 가능한 매커니즘[1]도 있으며 장래에는 캠샤프트도 없는 엔진을 개발하기 위해 노력하고 있다.
빠른 속도로 운전되는 엔진 내부에서 고열에 노출되며 작동되므로 높은 강도와 내구신뢰성이 필요하다. 모터스포츠에서는 중량 저감을 통해 관성을 줄여 고회전을 돌리기 위해 티타늄으로 제작하기도 한다. 배기밸브의 경우 냉각을 위해 봉 내부를 속이 비도록 가공 후 금속나트륨을 넣고 닫은 중공 나트륨 밸브가 고성능 차량에 적용된다.
1.1.3. 체크밸브
유체가 한방향으로만 흐르도록 제작된 밸브. 별도의 외부 조작없이 다이어프램에 의해 정방향의 흐름은 허용하고 역방향의 흐름을 단속한다.
1.1.4. 자동밸브
콘트롤밸브(Control Valve)라고도 한다. 공압(Pneumatic)이나 전자기기 구동부를 이용하여 작동시키는 원리의 밸브로 원격 리모트 조종 신호로 작동 시키거나, 일정 조건하에 자동적으로 개폐, 압력조절, 유량조절, 온도조절, 유체방향 조절용으로 사용 한다.
1.2. 공압식 밸브
공압의 힘을 이용하여 다이아프램을 팽창하는 힘을 이용하여 개폐나 유량조절이 가능하다. 콘트롤러(Controller)를 통해 센서(Sensor)나 콘솔로부터 받은 신호에 따라 비례제어로 공기압을 다이아프램으로 주입한다. 다이아프램이 공압에 의해 팽창하는 힘으로 밸브의 유체가 흐르는 길의 넓이를 조절하여 유량을 조절하는 밸브이다. 공압 기기 특성상 온도변화에 따라 값이 달라져 섬세하지 못한것이 단점.
1.3. 로터리 밸브
Y자형 로터리(Rotary)에서 유체의 방향을 결정한다. 센서(Sensor)를 통해 받은 신호를 포지셔너(Positioner)의 힘으로 따라 방향을 바꾸거나 양방향에서 온수와 냉수를 각각유입 받아 필요에 따라 일정비율로 섞어서 온도조절을 한다. 주로 보일러나 다른 유체를 일정 온도로 유지 시키기 위한 자켓워터에 사용한다.
1.4. 관련 문서
2. 진공관
진공관을 유럽 국가(특히 영국)에서는 흔히 밸브라고 부른다. 진공관을 부르는 명칭 중 Thermionic valve라는 명칭이 있기 때문.