버터플라이 밸브와 게이트 밸브는 산업 및 도시 용수 관리 분야에서 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 밸브입니다. 두 밸브는 구조, 기능 및 용도에 있어 명확한 차이점을 가지고 있습니다. 본 글에서는 버터플라이 밸브와 게이트 밸브의 원리, 구성, 비용, 내구성, 유량 조절, 설치 및 유지보수 측면에서 차이점을 자세히 살펴보겠습니다.
1. 원리
버터플라이 밸브의 원리
가장 큰 특징은버터플라이 밸브구조가 간단하고 컴팩트한 디자인입니다. 작동 원리는 원형 버터플라이 플레이트가 밸브 스템을 중심축으로 회전하여 유체 흐름을 제어하는 것입니다. 밸브 플레이트는 체크 포인트와 같으며, 버터플라이 플레이트의 동의가 있어야만 통과할 수 있습니다. 버터플라이 플레이트가 유체 흐름 방향과 평행하면 밸브가 완전히 열리고, 버터플라이 플레이트가 유체 흐름 방향과 수직이면 밸브가 완전히 닫힙니다. 버터플라이 밸브는 90도 회전만으로 완전히 열리거나 닫히기 때문에 개폐 시간이 매우 짧습니다. 이것이 버터플라이 밸브가 로터리 밸브이자 1/4턴 밸브인 이유이기도 합니다.
게이트 밸브의 원리
밸브 플레이트의게이트 밸브밸브 본체에 수직으로 위아래로 움직입니다. 게이트가 완전히 올라가면 밸브 본체 내부가 완전히 열려 유체가 방해 없이 통과할 수 있습니다. 게이트가 완전히 내려가면 유체가 완전히 차단됩니다. 게이트 밸브는 완전히 열렸을 때 흐름 저항이 거의 없도록 설계되어 완전 개방 또는 완전 폐쇄가 필요한 용도에 적합합니다. 여기서 강조해야 할 점은 게이트 밸브가 완전 개방 및 완전 폐쇄에 적합하다는 것입니다! 그러나 게이트 밸브는 반응 속도가 느리고, 즉 개폐 시간이 더 깁니다. 핸드휠이나 웜기어를 여러 번 돌려 완전히 열고 닫아야 하기 때문입니다.
2. 구성
버터플라이 밸브의 구성
위에서 언급했듯이 버터플라이 밸브의 구조는 밸브 본체, 밸브 플레이트, 밸브 샤프트, 밸브 시트, 구동 장치 등 주요 구성 요소를 포함하여 비교적 간단합니다. 아래 그림과 같습니다.
밸브 바디:
버터플라이 밸브의 밸브 몸체는 원통형이며 내부에 수직 채널이 있습니다. 밸브 몸체는 주철, 연성 주철, 스테인리스강, 탄소강, 알루미늄 청동 등 다양한 재질로 제작될 수 있습니다. 물론 재질 선택은 버터플라이 밸브의 사용 환경과 유체의 특성에 따라 달라집니다.
밸브 플레이트:
밸브 플레이트는 위에서 언급한 디스크 모양의 개폐 부품으로, 디스크와 유사한 형태를 갖습니다. 밸브 플레이트의 재질은 일반적으로 밸브 본체와 동일하거나 밸브 본체보다 높습니다. 버터플라이 밸브는 밸브 시트에 의해 밸브 본체가 매체와 직접 분리되는 중앙선 버터플라이 밸브와 달리 매체와 직접 접촉하기 때문입니다. 일부 특수 매체는 내마모성, 내부식성 및 고온 내성을 향상시켜야 합니다.
밸브 스템:
밸브 스템은 밸브 플레이트와 구동 장치를 연결하며, 밸브 플레이트를 회전시키는 토크를 전달하는 역할을 합니다. 밸브 스템은 일반적으로 충분한 강도와 내구성을 보장하기 위해 스테인리스 스틸 420 또는 기타 고강도 재질로 제작됩니다.
밸브 시트:
밸브 시트는 밸브 본체 내부 공간에 라이닝되어 밸브 플레이트와 접촉하여 밸브가 닫힐 때 유체가 누출되지 않도록 밀봉을 형성합니다. 밀봉에는 소프트 씰과 하드 씰 두 가지 유형이 있습니다. 소프트 씰은 밀봉 성능이 더 우수합니다. 일반적으로 사용되는 재질로는 고무, PTFE 등이 있으며, 이는 센터라인 버터플라이 밸브에 흔히 사용됩니다. 하드 씰은 고온 및 고압 환경에 적합합니다. 일반적으로 사용되는 재질로는 SS304+플렉시블 그래파이트 등이 있으며, 이는트리플 편심 버터플라이 밸브.
액추에이터:
액추에이터는 밸브 스템을 회전시키는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 액추에이터에는 수동, 전기, 공압 또는 유압이 있습니다. 수동 액추에이터는 일반적으로 핸들이나 기어로 작동하는 반면, 전기, 공압 및 유압 액추에이터는 원격 제어 및 자동 작동이 가능합니다.
게이트 밸브의 구성
게이트 밸브의 구조는 비교적 복잡합니다. 밸브 본체, 밸브 플레이트, 밸브 샤프트, 밸브 시트, 구동부 외에도 패킹, 밸브 커버 등이 있습니다(아래 그림 참조).
밸브 바디:
게이트 밸브의 밸브 몸체는 일반적으로 원통형 또는 쐐기형이며, 내부에 직관형 채널이 있습니다. 밸브 몸체 재질은 주로 주철, 주강, 스테인리스강, 황동 등입니다. 마찬가지로 사용 조건에 따라 적절한 재질을 선택해야 합니다.
밸브 커버:
밸브 커버는 밸브 본체에 연결되어 닫힌 밸브 공간을 형성합니다. 일반적으로 밸브 커버에는 패킹을 설치하고 밸브 스템을 밀봉하기 위한 스터핑 박스가 있습니다.
게이트 + 밸브 시트:
게이트는 게이트 밸브의 개폐 부분으로, 일반적으로 쐐기 모양입니다. 게이트는 단일 게이트 또는 이중 게이트 구조로 제작될 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 게이트 밸브는 단일 게이트입니다. 탄성 게이트 밸브의 게이트 재질은 고무로 코팅된 GGG50이고, 하드 씰 게이트 밸브의 게이트 재질은 본체 재질에 황동 또는 스테인리스 스틸을 사용합니다.
밸브 스템:
밸브 스템은 게이트와 액추에이터를 연결하고, 나사산 전달을 통해 게이트를 상하로 움직입니다. 밸브 스템 재질은 일반적으로 스테인리스강이나 탄소강과 같은 고강도 재질입니다. 밸브 스템의 움직임에 따라 게이트 밸브는 상승형 게이트 밸브와 비상승형 게이트 밸브로 나눌 수 있습니다. 상승형 게이트 밸브의 밸브 스템 나사산은 밸브 본체 외부에 위치하여 개폐 상태를 명확하게 볼 수 있습니다. 비상승형 게이트 밸브의 밸브 스템 나사산은 밸브 본체 내부에 위치하여 구조가 비교적 컴팩트하고 설치 공간도 상승형 게이트 밸브보다 작습니다.
포장:
패킹은 밸브 커버의 스터핑 박스에 위치하며, 밸브 스템과 밸브 커버 사이의 틈을 밀봉하여 매체 누출을 방지합니다. 일반적인 패킹 재질로는 흑연, PTFE, 석면 등이 있습니다. 패킹은 글랜드에 의해 압축되어 밀봉 성능을 보장합니다.
액추에이터:
• 핸드휠은 가장 일반적인 수동 액추에이터로, 핸드휠을 돌려 게이트를 위아래로 움직여 밸브 스템 나사산 전달을 구동합니다. 대구경 또는 고압 게이트 밸브의 경우, 작동력을 줄이고 개폐 속도를 높이기 위해 전기식, 공압식 또는 유압식 액추에이터가 종종 사용됩니다. 물론 이는 다른 주제입니다. 관심이 있으시면 관련 기사를 확인해 보세요.버터플라이 밸브를 닫으려면 몇 바퀴를 돌려야 하나요?? 얼마나 걸리나요?
3. 비용
버터플라이 밸브 비용
버터플라이 밸브는 일반적으로 게이트 밸브보다 저렴합니다. 버터플라이 밸브는 구조 길이가 짧고, 필요한 재료가 적으며, 제조 공정이 비교적 간단하기 때문입니다. 또한, 버터플라이 밸브는 가벼워 운송 및 설치 비용도 절감할 수 있습니다. 버터플라이 밸브의 비용 이점은 특히 대구경 파이프라인에서 두드러집니다.
게이트 밸브 비용
게이트 밸브의 제조 비용은 일반적으로 더 높으며, 특히 대구경 또는 고압 응용 분야의 경우 더욱 그렇습니다. 게이트 밸브는 구조가 복잡하고 게이트 플레이트와 밸브 시트의 가공 정밀도가 높아 제조 과정에서 더 많은 공정과 시간이 필요합니다. 또한, 게이트 밸브는 더 무거워서 운송 및 설치 비용이 증가합니다.
위 도면에서 볼 수 있듯이, 동일한 DN100의 경우 게이트 밸브가 버터플라이 밸브보다 훨씬 큽니다.
4. 내구성
버터플라이 밸브의 내구성
버터플라이 밸브의 내구성은 밸브 시트와 밸브 바디 재질에 따라 달라집니다. 특히 소프트 씰 버터플라이 밸브의 씰링 재질은 일반적으로 고무, PTFE 또는 기타 유연한 재질로 제작되어 장기간 사용 시 마모되거나 노화될 수 있습니다. 반면, 하드 씰 버터플라이 밸브의 씰링 재질은 고성능 합성 소재 또는 금속 씰로 제작되어 내구성이 크게 향상되었습니다.
일반적으로 버터플라이 밸브는 저압 및 중압 시스템에서는 내구성이 우수하지만, 고압 및 고온 환경에서는 밀봉 성능이 저하될 수 있습니다.
버터플라이 밸브는 밸브 본체를 밸브 시트로 감싸 매체를 분리하여 밸브 본체의 부식을 방지할 수 있다는 점도 언급할 가치가 있습니다. 동시에, 밸브 플레이트는 고무로 완전히 밀봉되고 불소로 완전히 코팅되어 부식성 매체에 대한 내구성이 크게 향상됩니다.
게이트 밸브의 내구성
게이트 밸브의 탄성 시트 씰 설계는 버터플라이 밸브와 마찬가지로 사용 중 마모와 노화라는 문제에 직면합니다. 그러나 경질 씰 게이트 밸브는 고압 및 고온 환경에서 우수한 성능을 발휘합니다. 게이트 밸브의 금속 대 금속 씰링 표면은 내마모성과 내부식성이 우수하여 일반적으로 수명이 더 깁니다.
그러나 게이트 밸브의 게이트는 매체 속의 불순물로 인해 쉽게 막히게 되며, 이는 내구성에 영향을 미칠 수도 있습니다.
또한 외관과 구조상 풀라이닝을 만드는 것이 어렵기 때문에 같은 부식성 매체에 대해 전부 금속으로 만들든 풀라이닝으로 만들든 게이트 밸브보다 가격이 훨씬 높습니다.
5. 유량 조절
버터플라이 밸브의 유량 조절
3중 편심 버터플라이 밸브는 다양한 개구부에서 유량을 조절할 수 있지만, 유량 특성 곡선은 비교적 비선형적이며, 특히 밸브가 완전히 열리거나 닫힐 때 유량이 크게 변합니다. 따라서 버터플라이 밸브는 조절 정확도가 낮은 환경에만 적합하며, 그렇지 않은 경우에는 볼 밸브를 선택할 수 있습니다.
게이트 밸브의 유량 조절
게이트 밸브는 완전 개방 또는 완전 폐쇄 작동에 더 적합하도록 설계되었지만, 유량 조절에는 적합하지 않습니다. 부분적으로 열린 상태에서는 게이트가 유체의 난류와 진동을 유발하여 밸브 시트와 게이트가 쉽게 손상될 수 있습니다.
6. 설치
버터플라이 밸브 설치
버터플라이 밸브의 설치는 비교적 간단합니다. 무게가 가벼워 설치 시 많은 지지대가 필요하지 않으며, 구조가 콤팩트하여 공간이 제한된 경우에 특히 적합합니다.
버터플라이 밸브는 모든 방향(수평 또는 수직)의 파이프에 설치할 수 있으며, 파이프 내 흐름 방향에 대한 엄격한 요건은 없습니다. 고압 또는 대구경 적용 분야에서는 씰 손상을 방지하기 위해 설치 중 버터플라이 플레이트를 완전히 열어 두어야 합니다.
게이트 밸브 설치
게이트 밸브의 설치는 더욱 복잡하며, 특히 대구경 및 경밀봉 게이트 밸브의 경우 더욱 그렇습니다. 게이트 밸브의 무게가 크기 때문에 설치 시 밸브의 안정성과 설치자의 안전을 보장하기 위해 추가적인 지지 및 고정 조치가 필요합니다.
게이트 밸브는 일반적으로 수평 배관에 설치되며, 정확한 설치를 위해서는 유체의 흐름 방향을 고려해야 합니다. 또한, 게이트 밸브의 개폐 스트로크가 길며, 특히 상승 스템 게이트 밸브의 경우 더욱 그렇습니다. 따라서 핸드휠을 작동하기 위한 충분한 공간이 필요합니다.
7. 유지관리 및 보수
버터플라이 밸브의 유지관리
버터플라이 밸브는 부품 수가 적고 분해 및 조립이 용이하여 유지 관리가 용이합니다. 일상적인 유지 관리에서는 주로 밸브 플레이트와 밸브 시트의 노화 및 마모를 점검합니다. 씰링 링이 심하게 마모된 경우 적절한 시기에 교체해야 합니다. 따라서 교체 가능한 소프트백 버터플라이 밸브를 구매하는 것이 좋습니다. 밸브 플레이트의 표면 평탄도와 마감 상태가 양호하지 않은 경우에도 교체해야 합니다.
밸브 스템의 윤활도 중요합니다. 좋은 윤활은 버터플라이 밸브 작동의 유연성과 내구성을 향상시킵니다.
게이트 밸브의 유지 관리
게이트 밸브는 부품이 많고 분해 및 조립이 어렵습니다. 특히 유지보수 작업량이 많은 대형 파이프라인 시스템에서는 더욱 그렇습니다. 유지보수 시에는 게이트가 부드럽게 올라가고 내려가는지, 밸브 본체 홈에 이물질이 있는지 특히 주의해야 합니다.
밸브 시트와 게이트의 접촉면이 긁히거나 마모된 경우, 광택 처리 또는 교체가 필요합니다. 물론 밸브 스템 윤활도 필수적입니다.
버터플라이 밸브보다 패킹의 유지 관리에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 게이트 밸브의 패킹은 밸브 스템과 밸브 바디 사이의 틈새를 밀봉하여 유체 누출을 방지하는 역할을 합니다. 패킹의 노화와 마모는 게이트 밸브에서 흔히 발생하는 문제입니다. 유지 관리 시에는 패킹의 조임 상태를 정기적으로 점검하고 필요한 경우 조정 또는 교체해야 합니다.
8. 결론
요약하자면, 버터플라이 밸브와 게이트 밸브는 성능, 비용, 내구성, 유량 조절 및 설치 측면에서 각자의 장단점을 가지고 있습니다.
1. 원리: 버터플라이 밸브는 개폐 속도가 빠르므로 빠른 개폐 상황에 적합합니다. 게이트 밸브는 개폐 시간이 깁니다.
2. 구성: 버터플라이 밸브는 구조가 간단하고, 게이트 밸브는 구성이 복잡합니다.
3. 비용: 버터플라이 밸브는 특히 대구경 적용 분야에서 비용이 낮고, 게이트 밸브는 특히 고압이나 특수 재료 요구 사항의 경우 비용이 높습니다.
4. 내구성: 버터플라이 밸브는 저압 및 중압 시스템에서 내구성이 더 뛰어나고, 게이트 밸브는 고압 및 고온 환경에서 성능이 뛰어나지만, 잦은 개폐는 수명에 영향을 미칠 수 있습니다.
5. 유량 조절: 버터플라이 밸브는 대략적인 유량 제어에 적합하고, 게이트 밸브는 완전 개방 또는 완전 폐쇄 작동에 더 적합합니다.
6. 설치: 버터플라이 밸브는 설치가 쉽고 수평 및 수직 파이프라인에 모두 적용할 수 있습니다. 게이트 밸브는 설치가 복잡하고 수평 파이프라인 설치에 적합합니다.
7. 유지보수: 버터플라이 밸브의 유지보수는 밸브 플레이트와 밸브 시트의 마모 및 노화, 그리고 밸브 스템의 윤활에 중점을 둡니다. 이 외에도 게이트 밸브는 패킹도 유지보수해야 합니다.
실제 적용에서 버터플라이 밸브나 게이트 밸브를 선택할 때는 최적의 성능과 경제성을 보장하기 위해 특정 작업 조건과 요구 사항에 따라 포괄적으로 고려해야 합니다.