"떠다니는 공" 그리고 "트러니언 볼"는 일반적으로 사용되는 개념입니다. 하지만 이 두 디자인의 정확한 차이점은 무엇이며, 언제 어떤 디자인을 사용해야 할까요?
이 두 설계의 가장 중요한 차이점은 볼의 구조와 밸브 본체 내부에 조립되는 방식입니다. 트러니언 볼 밸브는 상단 샤프트(밸브 스템)와 하단 샤프트(트러니언)를 통해 밸브 본체 내부에 고정되어 있습니다. 플로팅 볼은 밸브 스템을 통해서만 밸브 본체에 고정되어 있습니다. 따라서 플로팅 볼은 밸브 시트에서 "떠 있는" 상태를 유지합니다.
에서 떠다니는 공 설계상, 볼은 인라인 압력에 의해 하류 시트에 밀착되어 밀폐됩니다. 닫힌 위치에서 열린 위치로 작동할 때, 볼은 인라인 압력(∆p)과 시트의 마찰력 모두에 저항하여 회전해야 합니다. 즉, 밸브를 작동시키는 데 필요한 토크는 인라인 압력과 밸브 시트의 특성 모두에 의해 발생합니다. 필요한 토크의 양은 작동 압력(∆p) 및/또는 밸브 크기가 증가하거나 시트의 강도가 높아질수록 크게 증가합니다. 후자는 금속 시트 밸브 설계에 적용됩니다.
플로팅 볼 디자인
트러니언 방식에서는 볼이 트러니언이라고 불리는 중앙 하단 샤프트에 삽입됩니다. 볼은 스템과 트러니언 사이에 고정되어 있어, 떠 있는 상태가 아니라 고정된 상태로 중심에 위치합니다. 인라인 압력이 시트를 볼에 밀착시켜 밀폐를 유지합니다. 따라서 작동 중 볼은 인라인 압력(∆p)과 밸브 시트에 저항하여 회전할 필요 없이, 시트의 압력에 대해서만 회전하면 됩니다.
트러니언 볼 디자인
결과적으로, 필요한 토크는 다음과 같습니다. 트러니언 장착형 볼 밸브 일반적으로 금속 시트 플로팅 볼 밸브는 유사한 플로팅 볼 밸브에 필요한 토크보다 토크가 낮습니다. 예를 들어, DN200 금속 시트 플로팅 볼 밸브는 유사한 DN200 트러니언 밸브보다 훨씬 큰 액추에이터가 필요하므로 전체 패키지 비용이 크게 절감됩니다. 또한 일반적으로 트러니언 시트 설계는 안정성이 더 높아 극한 조건, 특히 다양한 압력 수준에 더 적합합니다.
따라서 트러니언 장착형 볼 밸브는 고압 환경에 더 적합하며, 일반 볼 밸브에 비해 크기가 더 큽니다. 떠다니는 공트러니언 설계의 또 다른 장점은 플로팅 설계와 달리 트러니언에는 일반적으로 드레인 또는 블리드 연결부가 포함되어 있어 이중 안전 장치로 기능하기에 적합하다는 점입니다. 또한, 중앙 캐비티의 압력이 시트 스프링 장력보다 높아지면 자동으로 릴리프 밸브 역할을 합니다. 이 경우 시트 스프링이 자동으로 해제되어 과압을 주 배관으로 배출합니다. 이러한 이유로 트러니언은 극한 조건이 표준인 해양 및 석유·가스 분야에서 널리 사용됩니다.
물론, 플로팅 방식에 비해 트러니언 방식의 가장 큰 단점은 비용이 훨씬 더 많이 든다는 점입니다. 이러한 비용 때문에 트러니언 방식은 꼭 필요한 경우에만 사용됩니다.
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