A ボールバルブ バルブ本体内で中空の穴あきボールを 90 度回転させることにより、液体または気体の流れを開始、停止、または分離するために使用されます。ボアがパイプと一致すると、流れが通過します。 4分の1回転すると、流れは完全に遮断されます。 この設計により、ボール バルブはあらゆるバルブ タイプの中で最も厳しい遮断定格の 1 つとなり、高品質モデルでは次のような性能が得られます。 クラス VI 規格に準拠した気泡密封シール そのため、微細な流量調整よりも信頼性の高いオン/オフ制御が重要な場合には、石油とガス、水処理、化学処理、HVAC、および計装システムにわたる標準的な選択肢となっています。
この記事では、ボール バルブの仕組み、要求の厳しい用途で使用される特殊な機器と油圧のバリエーション、鋳造ボール バルブ本体の製造方法、および特定のシステムに適切なバルブを選択する方法について詳しく説明します。
ボールバルブの仕組みと使用理由
ボールバルブの内部では、2 つのシートの間に穴の開いた球形のディスクが配置されています。外部ハンドルまたはアクチュエータを 90 度回すとボールが回転し、そのボアがパイプラインと一致する (開いた) か、パイプラインに対して垂直に位置した (閉じた) ようになります。この 4 分の 1 回転の動きにより、ボール バルブは、完全に開閉するためにハンドルを複数回回転させる必要があるゲート バルブやグローブ バルブよりも速く動作します。
ボールとシートが緊密で低摩擦のシールを形成するため、ボールバルブは、必要な用途に特に適しています。 最小限の漏れ、低い圧力損失、および頻繁なメンテナンスで長い耐用年数を実現 。ボールバルブが部分的に開いていると、時間の経過とともに乱流が発生し、シートの摩耗が促進される可能性があるため、流量を正確に調整するためではなく、メンテナンスのためにパイプの一部を遮断する隔離サービスに一般的に使用されます。
ボールバルブの一般的な用途
ボールバルブは、配管システム内で液体や気体を移動させるほぼすべての業界で使用されています。典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。
- 家庭用および商業用水道の止水栓
- 天然ガスの配電線と機器の停止
- 石油とガスのパイプラインの隔離と坑口の制御
- 耐食性遮断が必要な化学処理ライン
- チラー、ボイラー、冷却ループを隔離するための HVAC システム
- 油圧パワーユニットおよび移動機器の流体回路
- プロセスプラントの計装およびサンプリングシステム
計器用ボールバルブ: 小さなラインでの精密制御
アン 計器用ボールバルブ は、圧力計、伝送器、流量計、その他の測定機器に供給する小口径チューブシステム用に設計されたコンパクトで高精度のボールバルブです。汎用のパイプライン ボール バルブとは異なり、計器バルブは通常、フランジ付きまたは溶接端ではなく、圧縮または NPT チューブ継手を使用し、計装ループでよく見られる高圧に対処するように構築されています。
これらのバルブは通常、プロセス ライン全体を停止することなく圧力トランスミッターを隔離および校正するために使用される 2 バルブまたは 5 バルブのマニホールド アセンブリに使用されます。 標準的な計器用ボールバルブは通常、最大 6,000 psi の圧力に耐えます。 、計装用タップは高圧プロセス装置の近くに設置されることが多いため、多くの一般的な工業用ボールバルブよりもかなり高くなります。
油圧ボールバルブ: 高圧流体動力用に構築
A 油圧ボールバルブ は、掘削機、プレス機、農業機械などの機器のシリンダー、モーター、アクチュエーターを動かすためにオイルを加圧する油圧システム用に特別に設計されています。これらのバルブは、より厚い壁、強化されたシート、および水やガスではなく作動油と互換性のあるシール材料で作られています。
油圧システムは頻繁に次のような圧力で動作するため、 3,000 ～ 6,000 psi 、油圧ボールバルブは通常、高強度カーボンまたはステンレス鋼から鍛造または鋳造され、標準的な市販のボールバルブよりも厳しい圧力テストを受けます。これらは一般に、メンテナンスのためにシリンダーを隔離したり、流体動力回路の流れの方向を管理したり、移動式油圧機器の緊急遮断として機能したりするために使用されます。
鋳造バルブ: 鋳造ボールバルブ本体の作り方
ほとんどの工業用ボールバルブ本体は鋳造によって製造されます。この場合、溶融金属 (通常は炭素鋼、ステンレス鋼、または青銅) がバルブ本体の形状に合わせて成形された型に流し込まれ、最終的な公差に合わせて機械加工されます。このプロセスは、業界では一般に「生産」と呼ばれます。 鋳造バルブ は、複雑な内部流路を単一の部品で形成でき、リークポイントとなる可能性のある接合部の数を減らすことができるため、中型から大型のバルブサイズに適しています。
砂型鋳造
バルブ本体の最も一般的な鋳造方法である砂型鋳造は、圧縮された砂型を使用し、中規模から大規模な生産工程ではコスト効率が高くなりますが、インベストメント鋳造よりも内面の仕上げが粗くなります。
インベストメント鋳造
ロストワックス鋳造とも呼ばれるこの方法は、寸法公差が厳しく、より滑らかで精密なバルブ本体を製造するため、表面仕上げがシール性能に直接影響する小型機器や精密バルブに推奨されるプロセスです。
その後、鋳造バルブ本体が機械加工され、圧力テストが行われ、ボール、ステム、シート、シールが取り付けられてアセンブリが完成します。 バルブの定格作動圧力の少なくとも 1.5 倍までの圧力テスト 鋳造バルブ本体のサービスが認定される前の標準的な慣行です。
ボールバルブの種類の比較
| バルブの種類 | 代表的な圧力定格 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 一般工業用ボールバルブ | 150 ～ 600 psi | 水道、ガス、および一般的なパイプラインの絶縁 |
| 計器用ボールバルブ | 最大 6,000 psi | 計装およびサンプリングライン |
| 油圧ボールバルブ | 3,000 ～ 6,000 psi | 流体動力回路、モバイル機器 |
| 鋳鋼/ステンレスボールバルブ | 150 ～ 2,500 psi (クラス定格) | プロセスプラント、精製所、化学ライン |
ボールバルブの主な選択基準
適切なボールバルブを選択するには、手持ちの最も一般的なサイズをデフォルトにするのではなく、いくつかの仕様を目的のシステムに適合させる必要があります。
- バルブの定格クラスに対してシステムの使用圧力と温度範囲を確認します。
- 流体に適合するボディとボールの材質を選択します。腐食性媒体にはステンレス鋼、水および低圧ガスには真鍮、油圧および炭化水素サービスには炭素鋼を使用します。
- 圧力損失を最小限に抑えることが重要な場合はフルポート バルブを選択するか、低コストで標準的な遮断サービスを行う場合は縮小ポート バルブを選択してください。
- シートの材質 (PTFE、RPTFE、または金属) を必要な温度範囲および化学的適合性に適合させます。
- バルブサイクルの頻度と遠隔制御が必要かどうかに基づいて、手動レバー操作と空気圧または電気作動のどちらを使用するかを決定します。
メンテナンスとよくある故障箇所
ボールバルブは他のタイプのバルブに比べてメンテナンスの手間が比較的かかりませんが、シートの摩耗、ステムシールの漏れ、ボールとシートの間の破片の詰まりが依然として最も一般的な故障点です。 バルブを定期的に全開と全閉を繰り返す 通常は 1 つの位置に留まるシステムでも、シートの固着やスケールや沈殿物の蓄積を防ぎます。
特に油圧システムでは、流体の汚染がシールの早期摩耗の主な原因となるため、回路内の他の場所にあるシリンダやポンプと同様に、定期的な流体の濾過がボールバルブの寿命にとっても重要になります。
結論
ボールバルブは主に、水、ガス、油圧、およびプロセス配管システム全体にわたる信頼性の高いオン/オフ流量制御と厳密な遮断に使用され、高圧測定および流体力アプリケーションに機能を拡張する特殊な機器および油圧バリエーションが含まれています。 鋳造バルブ本体の製造方法を理解し、圧力定格、材質、ポートのスタイルを特定のシステムに適合させることが、数十年にわたって確実に機能するバルブと、実際の動作条件で早期に故障するバルブを分ける詳細な要素となります。
