버터플라이 밸브와 게이트 밸브는 산업 및 도시 상수도 분야에서 흔히 사용되는 두 가지 유형의 밸브입니다. 이 두 밸브는 구조, 기능 및 적용 분야에서 뚜렷한 차이점을 보입니다. 본 글에서는 버터플라이 밸브와 게이트 밸브의 원리, 구성, 비용, 내구성, 유량 조절, 설치 및 유지보수 측면에서 차이점을 자세히 살펴보겠습니다.
1. 원칙
버터플라이 밸브의 원리
가장 큰 특징은버터플라이 밸브버터플라이 밸브의 가장 큰 장점은 단순한 구조와 컴팩트한 디자인입니다. 작동 원리는 밸브 스템을 중심으로 회전하는 원형 버터플라이 플레이트가 유체의 흐름을 제어하는 것입니다. 밸브 플레이트는 일종의 검문소 역할을 하며, 버터플라이 플레이트의 승인을 받아야만 유체가 흐를 수 있습니다. 버터플라이 플레이트가 유체 흐름 방향과 평행할 때 밸브는 완전히 열리고, 수직일 때 밸브는 완전히 닫힙니다. 버터플라이 밸브는 90도 회전만으로 완전히 열거나 닫을 수 있어 개폐 시간이 매우 짧습니다. 이러한 특징 때문에 회전식 밸브 또는 쿼터턴 밸브라고도 불립니다.
게이트 밸브의 원리
밸브 플레이트게이트 밸브게이트 밸브는 밸브 본체를 중심으로 수직으로 위아래로 움직입니다. 게이트가 완전히 올라가면 밸브 본체 내부 공간이 완전히 열려 유체가 막힘없이 통과할 수 있으며, 게이트가 완전히 내려가면 유체의 흐름이 완전히 차단됩니다. 게이트 밸브는 완전히 열렸을 때 유체 흐름 저항이 거의 없기 때문에 완전 개방 또는 완전 폐쇄가 필요한 용도에 적합합니다. 여기서 중요한 점은 게이트 밸브가 완전 개방 및 완전 폐쇄에 적합하다는 것입니다! 그러나 게이트 밸브는 핸드휠이나 웜 기어를 여러 번 회전시켜야 완전히 열고 닫을 수 있으므로 응답 속도가 느립니다. 즉, 개폐 시간이 더 오래 걸립니다.
2. 구성
버터플라이 밸브의 구성
앞서 언급했듯이 버터플라이 밸브의 구조는 밸브 본체, 밸브 플레이트, 밸브 샤프트, 밸브 시트 및 구동부와 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있어 비교적 간단합니다. 아래 그림을 참조하십시오.
밸브 본체:
버터플라이 밸브의 밸브 본체는 원통형이며 내부에 수직 홈이 있습니다. 밸브 본체는 주철, 연성 주철, 스테인리스강, 탄소강, 알루미늄 청동 등 다양한 재질로 제작할 수 있습니다. 재질 선택은 버터플라이 밸브의 사용 환경과 유체의 특성에 따라 달라집니다.
밸브 플레이트:
밸브 플레이트는 앞서 언급한 원반 모양의 개폐 부품으로, 모양이 원반과 유사합니다. 버터플라이 밸브는 밸브 시트를 통해 밸브 본체와 유체가 직접 분리되는 센터라인 버터플라이 밸브와 달리 밸브 플레이트가 유체와 직접 접촉하기 때문에, 밸브 플레이트의 재질은 일반적으로 밸브 본체와 동일하거나 더 높은 재질로 만들어집니다. 일부 특수 유체의 경우 내마모성, 내식성 및 고온 저항성을 향상시켜야 할 필요가 있습니다.
밸브 스템:
밸브 스템은 밸브 플레이트와 구동부를 연결하며, 밸브 플레이트를 회전시키는 토크를 전달하는 역할을 합니다. 밸브 스템은 일반적으로 충분한 강도와 내구성을 확보하기 위해 스테인리스강 420 또는 기타 고강도 재질로 제작됩니다.
밸브 시트:
밸브 시트는 밸브 본체의 내부 공간에 라이닝 처리되어 있으며 밸브 플레이트와 접촉하여 밸브가 닫혔을 때 유체가 누출되지 않도록 밀봉합니다. 밀봉 방식에는 연질 밀봉과 경질 밀봉 두 가지가 있습니다. 연질 밀봉은 밀봉 성능이 우수하며, 일반적으로 고무, PTFE 등의 재질이 센터라인 버터플라이 밸브에 사용됩니다. 경질 밀봉은 고온 고압 환경에 적합하며, 일반적으로 SS304+플렉서블 흑연 등의 재질이 사용됩니다.트리플 편심 버터플라이 밸브.
액추에이터:
액추에이터는 밸브 스템을 회전시키는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 유형으로는 수동식, 전기식, 공압식 또는 유압식 등이 있습니다. 수동식 액추에이터는 보통 핸들이나 기어를 이용하여 작동되는 반면, 전기식, 공압식, 유압식 액추에이터는 원격 제어 및 자동화된 작동이 가능합니다.
게이트 밸브의 구성
게이트 밸브의 구조는 비교적 복잡합니다. 밸브 본체, 밸브 플레이트, 밸브 샤프트, 밸브 시트 및 구동 장치 외에도 패킹, 밸브 커버 등이 있습니다(아래 그림 참조).
밸브 본체:
게이트 밸브의 밸브 본체는 일반적으로 배럴형 또는 쐐기형이며, 내부에 직선형 통로가 있습니다. 밸브 본체의 재질은 주로 주철, 주강, 스테인리스강, 황동 등이며, 사용 조건에 따라 적절한 재질을 선택해야 합니다.
밸브 커버:
밸브 커버는 밸브 본체에 연결되어 밀폐된 밸브 공간을 형성합니다. 밸브 커버에는 일반적으로 패킹을 설치하고 밸브 스템을 밀봉하기 위한 스터핑 박스가 있습니다.
게이트 + 밸브 시트:
게이트는 게이트 밸브의 개폐 부분으로, 일반적으로 쐐기형입니다. 게이트는 단일 게이트 또는 이중 게이트 구조일 수 있습니다. 우리가 흔히 사용하는 게이트 밸브는 단일 게이트입니다. 탄성 게이트 밸브의 게이트 재질은 GGG50 고무로 덮여 있으며, 경질 밀봉 게이트 밸브의 게이트는 본체 재질에 황동 또는 스테인리스강이 추가됩니다.
밸브 스템:
밸브 스템은 게이트와 액추에이터를 연결하고 나사산 구동을 통해 게이트를 위아래로 움직입니다. 밸브 스템의 재질은 일반적으로 스테인리스강이나 탄소강과 같은 고강도 재질입니다. 밸브 스템의 작동 방식에 따라 게이트 밸브는 상승식 게이트 밸브와 비상승식 게이트 밸브로 나눌 수 있습니다. 상승식 게이트 밸브는 밸브 스템의 나사산이 밸브 본체 외부에 위치하여 개폐 상태를 명확하게 확인할 수 있습니다. 비상승식 게이트 밸브는 밸브 스템의 나사산이 밸브 본체 내부에 위치하여 구조가 비교적 콤팩트하고 설치 공간이 상승식 게이트 밸브보다 작습니다.
포장:
패킹은 밸브 커버의 스터핑 박스 내부에 위치하며, 밸브 스템과 밸브 커버 사이의 틈을 밀봉하여 유체 누출을 방지하는 역할을 합니다. 일반적인 패킹 재료로는 흑연, PTFE, 석면 등이 있습니다. 패킹은 글랜드에 의해 압축되어 밀봉 성능을 보장합니다.
액추에이터:
• 핸드휠은 가장 일반적인 수동 작동 장치로, 핸드휠을 회전시켜 밸브 스템 나사산 구동 장치를 작동시켜 게이트 밸브를 위아래로 움직입니다. 대구경 또는 고압 게이트 밸브의 경우, 작동력을 줄이고 개폐 속도를 높이기 위해 전기식, 공압식 또는 유압식 작동 장치가 자주 사용됩니다. 물론 이는 또 다른 주제입니다. 관심 있으시면 관련 글을 참조해 주십시오.버터플라이 밸브를 닫으려면 몇 바퀴를 돌려야 할까요?얼마나 걸리나요?
3. 비용
버터플라이 밸브 가격
버터플라이 밸브는 일반적으로 게이트 밸브보다 가격이 저렴합니다. 이는 버터플라이 밸브의 구조 길이가 짧고, 필요한 재료가 적으며, 제조 공정이 비교적 간단하기 때문입니다. 또한 버터플라이 밸브는 무게가 가벼워 운송 및 설치 비용도 절감됩니다. 이러한 비용 효율성은 특히 대구경 배관에서 두드러지게 나타납니다.
게이트 밸브 비용
게이트 밸브는 일반적으로 제조 원가가 높으며, 특히 대구경이나 고압 용도의 경우 더욱 그렇습니다. 게이트 밸브는 구조가 복잡하고 게이트 플레이트와 밸브 시트의 가공 정밀도가 높아 제조 공정에서 더 많은 단계와 시간이 소요됩니다. 또한 게이트 밸브는 무게가 무거워 운송 및 설치 비용이 증가합니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이, 동일한 DN100 값에서 게이트 밸브는 버터플라이 밸브보다 훨씬 큽니다.
4. 내구성
버터플라이 밸브의 내구성
버터플라이 밸브의 내구성은 밸브 시트와 밸브 본체의 재질에 따라 달라집니다. 특히, 소프트 실링 버터플라이 밸브의 실링 재질은 일반적으로 고무, PTFE 또는 기타 유연한 재질로 만들어지는데, 이러한 재질은 장기간 사용 시 마모되거나 노화될 수 있습니다. 반면, 하드 실링 버터플라이 밸브의 실링 재질은 고성능 합성 소재나 금속 씰로 만들어져 내구성이 크게 향상되었습니다.
일반적으로 버터플라이 밸브는 저압 및 중압 시스템에서 내구성이 우수하지만, 고압 및 고온 환경에서는 밀봉 성능이 저하될 수 있습니다.
또한 버터플라이 밸브는 밸브 본체를 밸브 시트로 감싸 밸브 본체의 부식을 방지함으로써 유체를 차단할 수 있다는 점도 주목할 만합니다. 동시에 밸브 플레이트를 고무로 완전히 감싸고 불소로 완전히 코팅하면 부식성 유체에 대한 내구성이 크게 향상됩니다.
게이트 밸브의 내구성
게이트 밸브의 탄성 시트 씰 설계는 버터플라이 밸브와 마찬가지로 사용 중 마모 및 노화 문제를 겪습니다. 그러나 경질 씰 게이트 밸브는 고압 및 고온 환경에서 우수한 성능을 발휘합니다. 게이트 밸브의 금속 대 금속 씰링 표면은 내마모성 및 내식성이 뛰어나 일반적으로 수명이 더 깁니다.
하지만 게이트 밸브의 게이트는 유체 내의 불순물에 의해 쉽게 막힐 수 있으며, 이는 내구성에도 영향을 미칠 수 있습니다.
또한, 외관과 구조상 전체 라이닝 제작이 어렵기 때문에 동일한 부식성 매체에 대해 전체 금속 재질이든 전체 라이닝이든 게이트 밸브보다 가격이 훨씬 높습니다.
5. 유량 조절
버터플라이 밸브의 유량 조절
3개의 편심축이 있는 버터플라이 밸브는 다양한 개방 각도에서 유량을 조절할 수 있지만, 유량 특성 곡선이 비교적 비선형적이며, 특히 밸브가 거의 완전히 열린 상태에서 완전히 열린 상태까지 유량 변화가 큽니다. 따라서 버터플라이 밸브는 조절 정밀도가 낮은 환경에만 적합하며, 그렇지 않은 경우에는 볼 밸브를 선택하는 것이 좋습니다.
게이트 밸브의 유량 조절
게이트 밸브는 유량 조절보다는 완전 개방 또는 완전 폐쇄 작동에 더 적합하게 설계되었습니다. 부분적으로 열린 상태에서는 게이트가 유체의 난류와 진동을 유발하여 밸브 시트와 게이트가 손상되기 쉽습니다.
6. 설치
버터플라이 밸브 설치
버터플라이 밸브는 설치가 비교적 간단합니다. 무게가 가벼워 설치 시 많은 지지대가 필요하지 않으며, 구조가 콤팩트하여 공간이 제한적인 곳에 특히 적합합니다.
버터플라이 밸브는 배관에 수평 또는 수직 어느 방향으로든 설치할 수 있으며, 배관 내 유체 흐름 방향에 대한 엄격한 요구 사항은 없습니다. 다만, 고압 또는 대구경 배관에 설치할 경우, 밀봉 손상을 방지하기 위해 설치 시 버터플라이 플레이트가 완전히 열린 상태여야 합니다.
게이트 밸브 설치
게이트 밸브 설치는 특히 대구경 및 하드씰 게이트 밸브의 경우 더욱 복잡합니다. 게이트 밸브는 무게가 상당하기 때문에 밸브의 안정성과 설치자의 안전을 확보하기 위해 설치 과정에서 추가적인 지지 및 고정 조치가 필요합니다.
게이트 밸브는 일반적으로 수평 배관에 설치되며, 정확한 설치를 위해서는 유체의 흐름 방향을 고려해야 합니다. 또한, 게이트 밸브, 특히 라이징 스템 게이트 밸브의 경우 개폐 스트로크가 길기 때문에 핸드휠 조작을 위한 충분한 공간을 확보해야 합니다.
7. 유지보수 및 관리
버터플라이 밸브 유지보수
버터플라이 밸브는 부품 수가 적고 분해 및 조립이 용이하여 유지보수가 간편합니다. 일상적인 유지보수에서는 주로 밸브 플레이트와 밸브 시트의 노화 및 마모 상태를 점검합니다. 실링 링의 마모가 심한 경우 즉시 교체해야 합니다. 따라서 교체형 소프트백 버터플라이 밸브를 구매하시는 것을 권장합니다. 밸브 플레이트의 표면 평탄도 및 마감이 불량하여 밀봉 효과가 저해되는 경우에도 교체가 필요합니다.
또한 밸브 스템의 윤활도 중요합니다. 적절한 윤활은 버터플라이 밸브의 작동 유연성과 내구성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
게이트 밸브 유지보수
게이트 밸브는 부품이 많아 분해 및 조립이 어렵고, 특히 대규모 배관 시스템에서는 유지보수 작업량이 많습니다. 유지보수 시에는 게이트가 원활하게 오르내리는지, 밸브 본체 홈에 이물질이 있는지 특별히 주의해야 합니다.
밸브 시트와 밸브 게이트의 접촉면에 긁힘이나 마모가 있는 경우 연마하거나 교체해야 합니다. 물론 밸브 스템의 윤활도 필수적입니다.
버터플라이 밸브보다 게이트 밸브 패킹의 유지보수에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 게이트 밸브의 패킹은 밸브 스템과 밸브 본체 사이의 틈을 밀봉하여 유체가 새어 나오는 것을 방지하는 역할을 합니다. 패킹의 노화 및 마모는 게이트 밸브에서 흔히 발생하는 문제입니다. 유지보수 시 패킹의 밀폐 상태를 정기적으로 점검하고 필요에 따라 조정하거나 교체해야 합니다.
8. 결론
요약하자면, 버터플라이 밸브와 게이트 밸브는 성능, 비용, 내구성, 유량 조절 및 설치 측면에서 각각 장단점이 있습니다.
1. 원리: 버터플라이 밸브는 개폐 속도가 빠르므로 빠른 개폐가 필요한 경우에 적합하고, 게이트 밸브는 개폐 시간이 긴 경우에 적합합니다.
2. 구성: 버터플라이 밸브는 구조가 단순하고, 게이트 밸브는 구성이 복잡합니다.
3. 비용: 버터플라이 밸브는 특히 대구경 적용 분야에서 비용이 저렴합니다. 게이트 밸브는 특히 고압 또는 특수 재질 요구 사항이 있는 경우 비용이 더 높습니다.
4. 내구성: 버터플라이 밸브는 저압 및 중압 시스템에서 내구성이 더 우수하며, 게이트 밸브는 고압 및 고온 환경에서 성능이 좋지만 잦은 개폐로 인해 수명이 단축될 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 간편하며 수평 및 수직 배관 모두에 적용 가능합니다. 게이트 밸브는 설치가 복잡하며 수평 배관 설치에 적합합니다.
7. 유지보수: 버터플라이 밸브의 유지보수는 밸브 플레이트와 밸브 시트의 마모 및 노화, 그리고 밸브 스템의 윤활에 중점을 둡니다. 이 외에도 게이트 밸브의 패킹 유지보수도 필요합니다.
실제 적용 분야에서 버터플라이 밸브 또는 게이트 밸브를 선택할 때는 최적의 성능과 경제성을 확보하기 위해 특정 작업 조건 및 요구 사항을 종합적으로 고려해야 합니다.