릴리프밸브는 기본적으로 과도한 압력으로부터 유압 요소를 보호하는 데 사용되며, 유압 시스템의 안전한 작동을 위해 매우 중요합니다. 이번 글에서는 릴리프밸브 2가지 유형과 기능, 용도, 메커니즘, 구성 요소, 응용 분야 및 재료 관련해서 알아보겠습니다.
Ⅰ. 릴리프 밸브 중요성
유압 회로 작동 중에 유체의 이동 방향을 제어해야 하며 유체의 유량도 제어해야 하며 이 두 가지 요소 외에 시스템 내부의 압력도 제어해야 합니다.
시스템의 압력이 지나치게 높으면 전체 시스템이 손상되고 유압 시스템에 치명적인 고장이 발생할 수 있으며 시스템이 파열될 수 있어 이러한 시스템 고장을 방지하려면 압력 릴리프 밸브를 사용해야 합니다.
Ⅱ. 릴리프 밸브 기능
릴리프 밸브의 주요 기능은 시스템 압력을 지정된 범위 내로 제한하는 것으로 비슷한 방식으로 유압과 관련된 산업에서 압력 제어 밸브가 많이 사용됩니다.
고압 가스 시스템 릴리프 밸브 출구가 개방된 공기에 있는 경우에 권장되며, 출구가 파이프 시스템과 연결된 경우 릴리프 밸브 하류에 있는 파이프 시스템에 압력이 축적됩니다.
때때로 바이패스 밸브는 펌프나 가스 압축기 또는 관련된 기타 장비의 안전을 위해 수행되는 릴리프 밸브로 사용됩니다.
또한, 릴리프 밸브는 수직 위치로 설치되어야 하는데 수직이 아닌 위치에 설치할 경우 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.
Ⅲ. 릴리프 밸브의 용도
릴리프밸브는 석유화학, 발전, 가스, 증기 등 광범위한 작업에 사용되어 원활한 작동을 가능하게 하며 화학 처리 시스템 및 정제에서 이러한 밸브는 다단계 응용 분야에 사용됩니다.
그러나 압력이 높거나 낮아도 문제가 되지 않는 경우는 릴리프 밸브가 필요하지 않습니다.
작동 중에는 일반적으로 상류 압력이 설정 압력에 도달할 때까지 릴리프 밸브가 닫혀 있고 상류측 압력이 설정압력 이하로 떨어지면 밸브가 닫힙니다.
Ⅳ. 릴리프 밸브 제조에 사용되는 재료
릴리프 밸브의 부품에 사용되는 재질은 알루미늄, 스테인레스, 황동, 플라스틱 등 다양하지만, 내부에 장착되는 스프링에 사용되는 재질은 스테인레스 또는 탄소강으로 구성됩니다.
가장 경제적인 재료를 꼽자면 황동이고, 무게를 고려하면 알루미늄이 사용됩니다.
또한, 플라스틱은 비용을 절감하려는 경우에 사용하지만, 사용 유체가 부식성이 있는 경우에는 스테인레스를 사용합니다.
릴리프 밸브의 재질 선택은 유체 특성(유체의 성질이 위험할 경우 안전하게 배출할 수 있는 재질이어야 함)과 밸브가 작동되는 온도를 기준으로 선택됩니다.
중요한 역할을 하는 릴리프 밸브의 가장 큰 단점 중 하나는 장치가 튀는 움직임을 받을 때 밸브가 너무 일찍 열릴 수 있다는 것입니다.
Ⅴ. 릴리프 밸브의 구성 요소
1. 밸브 요소
밸브 요소에는 엘라스토머 씰이 있는 스프링 장착 포핏이 포함되어 있고, 상류 압력과 스프링은 밸브에 반대 힘을 가합니다.
상류 압력이 스프링에 의해 가해지는 힘보다 큰 힘을 발휘하면 밸브 시트 포핏이 멀어지고 외부 포트에서 유체가 통과하게 됩니다. 반대로, 상류 압력에 의해 가해지는 힘이 설정 압력보다 작으면 밸브가 닫힙니다.
2. 피스톤
피스톤은 일반적으로 높은 릴리프 압력이 필요할 때 사용되는데 낮은 압력이 적용되고 고정밀 다이어프램 스타일이 요구될 때마다 피스톤 위에 사용됩니다.
다이어프램에는 압력 변화를 감지하는 데 사용되는 디스크 모양의 요소가 있으며 다이어프램의 경우 마찰 문제가 제거됩니다.
3. 스프링
스프링은 단순히 밸브를 닫는 센서 요소에 직접 압력을 가하는 용도입니다.
Ⅵ. 릴리프 밸브 종류
1. 릴리프 밸브의 직결형
직결형 릴리프 밸브에는 2개의 포트가 있는데 첫 번째 포트는 가압된 유체가 공급되는 펌프 포트이고 두 번째 포트는 탱크 포트입니다.
이러한 유형의 릴리프 밸브는 가압 유체가 밸브 내부로 들어올 때 유압 회로 내부에 유지되며 해당 가압 유체가 지정된 압력 또는 미리 결정된 압력보다 큰 압력을 가지면 밸브가 작동되어 과도한 압력을 우회합니다.
가압된 유체를 탱크로 보내려면 밸브 몸체가 있어야 하며 밸브 몸체에 통로가 있거나 컨트롤 챔버라고 합니다.
컨트롤 챔버 내부에는 포핏이 사용되며 포핏은 스프링 장착 포핏으로 나사를 사용하여 스프링 장착을 조정할 수 있습니다.
스프링에 의해 가해지는 압력이 설정 압력 이상이 되면 포핏이 위쪽으로 이동하게 되고, 과도한 압력을 받은 유체는 제공된 통로를 통과하여 탱크로 우회하게 됩니다.
작동 중 압력 릴리프 밸브 몸체 상부 내부에서 유체가 누출될 수 있으며, 누출된 작동유를 몸체 내부로 배출시키기 위한 작은 통로가 제공됩니다.
이러한 구조는 누출 문제로 인한 밸브의 고장을 방지합니다.
2. 릴리프 밸브 언로딩
언로딩 밸브 작동은 직접 제어 밸브와 매우 유사하며 언로딩 밸브에는 조절 가능한 스프링인 컨트롤 챔버가 있습니다.
조정 가능한 스프링이 스풀을 아래로 밀고 언로딩 밸브에는 펌프 포트와 탱크 포트라는 두 개의 포트가 있으며 원격 파일럿 압력 신호 포트도 있습니다.
정상적인 조건에서는 닫힌 밸브이며 이것으로 인해 시스템이 일정한 압력과 최소 부하 적용에서 작동할 수 있지만 압력이 증가하고 압력이 임계값에 가까워지면 밸브가 작동합니다.
위쪽으로 밀리면 작동유가 탱크 자체로 전달되어 과도한 압력이 해제됩니다.
어떤 경우에는 신호 배열, 센서 배열 및 마이크로프로세서 배열이 있고 이 센서와 마이크로프로세서 배열은 시스템 내부의 유체 압력을 지속적으로 모니터링합니다.
센서가 수신한 신호와 마이크로프로세서가 내린 결정을 바탕으로 파일럿 장치에 압력 신호를 보낼 수 있습니다.
파일럿 배열은 외부에서 적용되는 유압유일 뿐이며, 별도의 시스템이 있고 해당 별도의 시스템이 이 위치에 가압된 유체를 적용합니다.
이 통로를 통해 마이크로프로세서에 의해 작동되는 솔레노이드 벽을 이용하여 스풀이 위쪽 방향으로 밀려나게 됩니다.
스풀이 위쪽 방향으로 밀리면 탱크 포트가 펌프 포트로 열리고 펌프에 축적된 과도한 압력은 탱크를 통해 과도한 가압 유체를 통과시켜 방출됩니다.
따라서 이러한 방식으로 시스템 내부의 유체 흐름을 지속적으로 모니터링하고 센서와 마이크로프로세서 장치를 사용하여 자동화된 유체 흐름 모니터링 시스템을 구현합니다.
3. 감압 밸브
감압 밸브의 목적은 시스템 내부의 출구 압력을 제한하는 것으로 출구 압력을 제어하여 유압 시스템을 보호합니다.
A. 감압 밸브 부품
감압 밸브는 챔버가 있는 몸체를 갖고 있으며 챔버는 스풀을 수용하고 스풀은 스프링에 의해 유지되어 스프링은 압력 조절 나사에 의해 제어됩니다.
스프링의 강성 또는 압력은 압력 조정 나사에 의해 제어되는데 벽에는 펌프 포트와 배출 포트라는 두 개의 포트가 있습니다.
B. 감압밸브의 작동
예를 들어 특정 이유로 인해 출구 압력이 더 높을 때 가압 유체는 장치를 고정하거나 고정하기 위해 적용됩니다.
시스템 내부에 과도한 압력이 가해지면 주로 작업부분의 고장으로 이어지거나 시스템 자체의 고장으로 이어질 수 있습니다.
따라서 출구의 압력이 더 높을 때 생성된 배압은 스풀의 바닥면에 적용되고 그 배압은 스풀을 스프링에 대해 위쪽 방향으로 밀게 됩니다.
스풀이 위쪽 방향으로 움직일 때 압력은 출구 포트의 압력이 완화되고 출구 포트의 압력이 감소하여 손상을 방지하고 벽을 손상으로부터 보호할 수 있습니다.
유체가 무엇이든 스풀과 벽 본체 사이의 틈새에서 누출되어 벽 포트 또는 배수 포트로 배수됩니다.
감압 밸브는 밸브를 통과하는 통로를 조절하라는 출구 포트의 신호가 있을 때까지 펌프에서 제어된 압력 출구로 가압 유체의 자유로운 흐름을 허용하고 연속 흐름이 허용된다는 것을 의미합니다.
출구에서 압력이 증가하면 신호가 시스템 내부의 유체 압력을 감소시키는 유체의 조절을 만드는 제어 신호가 필요하며 다이어그램에 제공된 간단한 제어 신호 라인을 제공함으로써 가능합니다.
4. 기존 스프링 장착
이러한 유형의 릴리프 밸브에서는 스프링, 가이드 및 보닛이 일반적으로 유체 흐름에 노출됩니다.
릴리프 시스템 배압은 보닛이 대기로 배출될 때 설정 압력을 낮추고, 보닛이 내부에서 출구로 배출될 때 릴리프 시스템 배압은 설정 압력을 높입니다.
일반적으로 비부식성 서비스 및 배압이 설정된 압력의 10% 미만인 장소에 사용됩니다.
5. 밸런스 스프링 장착
이 밸브는 스프링을 보호하는 데 사용되며 밸브에서 방출되는 유체로부터 가이드와 보닛을 제거하여 배압의 영향을 줄입니다.
배압에 노출되는 디스크 면적은 대기로 배출되는 디스크 면적과 동일한데 이러한 유형의 밸브를 사용하면 다양한 배압이 있는 부식성 또는 dirty services에 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.
6. 파일럿 작동 식 릴리프 밸브
이러한 유형은 보조 압력 파일럿과 함께 제어 및 결합됩니다.
오리피스 저항을 통한 프로세스 압력으로 메인 밸브의 피스톤에 가해지는 힘이 도움을 받습니다. 이에 설정점 주변의 프로세스 압력이 증가함에 따라 순 장착력도 증가하게 됩니다.