セグメントボールバルブ

セグメントボールバルブとは何ですか？

セグメントボールバルブは、ボール内に V ノッチ輪郭セグメントを持つボールバルブの一種です。セグメントボールバルブは、制御性、レンジアビリティ、シャットオフ能力に優れたコントロールバルブです。このバルブは、高容量で詰まりのない流量制御が可能です。セグメントボールバルブメーカーは、容量とシャットオフの完全性、シール寿命を高めるため、特殊な輪郭でボールを設計しています。セグメントボールバルブは経済的で高性能であることが知られています。これらのバルブは、小型軽量バルブから大型重量バルブまで多種多様です。軽量バルブは、取り付けや取り扱いが簡単です。重量級セグメントボールバルブは、最適化された制御を実現するため、またオン/オフアプリケーション用に過酷な環境で使用されます。このような特徴から、セグメントボールバルブは紙・パルプ産業、製油所、石油化学サービスなど多くの産業で使用されています。これらのバルブは、過酷な環境で使用されても耐久性と信頼性があります。 

図：セグメントボールバルブメーカー

セグメントボールバルブの構成部品

セグメントボールバルブの主な構成部品には以下のようなものがある：

バルブハウジング 

セグメントボールバルブの全ての内部部品を収納するための部品です。この部品は、バルブの構成部品を保護するために、硬質材料、熱可塑性樹脂をライニングした金属材料、または熱可塑性樹脂を使用して作られています。この部品はまた、外部部品がボールを回転させて流れを開閉する制御機構にアクセスすることを可能にします。

セグメントボール 

V字型の輪郭を持つボール。このセグメントボールは、流体が流れるための開口部として使用されます。このセグメントボールがせん断作用を与え、流動特性を生み出します。

シャフト 

シャフトは、セグメントボールを回転させるためのセグメントボールバルブ制御機構を接続するために使用されます。シャフトには、漏れを防ぐためのボンネットと同様に、シャフトを密閉するためのパッキンリングと O リングが使用されています。シャフトは、空気圧または電動アクチュエータを使用して手動で操作することができます。

シート 

シートは、セグメントボールバルブ本体とセグメントボールの間のシーリングに使用されます。

ベアリングシール

これらのシールは、流体の浸入から金属ベアリングを保護します。

セグメントボールバルブの仕組みは？ 

セグメントボールバルブは1/4回転のボールバルブである。エキセントリックプラグバルブと同様の働きをします。バルブには中心流路を拡大するためのシャフトがあります。駆動シャフトはボールの片側に接続し、フォロワーシャフトは反対側に接続します。駆動シャフトが回転すると、セグメント化されたボールが回転し、Vノッチを介して流路が露出する。Vノッチを使用することで、低トラベルでは流路面積が小さく、最大トラベルでは流路面積が大きくなるため、広い流体範囲をカバーすることができます。セグメントボールバルブには、フランジ接続とフランジレス接続の 2 種類のボディ端接続があります。 

セグメントボールバルブの種類

サイドエントリーセグメントボールバルブ 

サイドエントリーセグメントボールバルブは高性能バルブです。このバルブはO型ボールバルブをベースに作られています。サイドエントリーボールバルブは、固体と気体、固体と液体の二相媒体を搬送するのに役立ちます。つまり、このバルブは固体と液体、または気体と固体の流れを便利にコントロールすることができます。 

サイドエントリーセグメントボールバルブの特徴は以下の通りである： 

• 操作が簡単。これは、セグメントボールバルブが非接触で弁座から離れることができるため、始動トルクが小さいからです。
• サイドエントリーセグメントボールバルブは、バルブ本体がストレートスルーであるため、全開時に媒体の流れを直線的に保つことができます。これは、他のバルブに比べてエネルギー損失を減らすのに役立ちます。 
• サイドエントリーセグメントボールバルブは二重偏心構造になっており、セグメントボールバルブは完全に密閉され、しっかりと閉じられます。 
• サイドエントリーセグメントボールバルブが閉じているとき、そのせん断力は異物を除去することができるため、アンチスケーリング性能で知られている。 

図：サイドエントリーセグメントボールバルブ

トップエントリーセグメントボールバルブ 

トップエントリセグメントボールバルブは、優れた高速洗浄が必要な製薬、化学、食品加工での使用に適したバルブです。このセグメントボールバルブには、以下のような清潔な製品を必要とする産業で好まれる特定の利点があります： 

• バルブを取り外すことなく、内部および配管部品を簡単かつ迅速に洗浄できます。 
• 磨耗した部品の交換が迅速かつ容易。 
• ボディ内部にスペアパーツを持たない

セグメントボールバルブの特徴 

一体型バルブボディ 

セグメントボールバルブメーカーは、バルブをワンピースボディで設計している。これは、配管負荷の変動に対してより高い剛性を提供するのに役立ちます。これらのバルブはサイドエントリー構造で剛性を高めており、流体や閉鎖トルクによる高い応力にもかかわらず、漏れや変形が起こりにくくなっている。

セグメントボール 

セグメントボールバルブメーカーは、V ポートセグメントボールでバルブを製造している。これは、流体の流れを制御する幅広い能力を提供するのに役立ちます。これは、バルブが高い一貫性とシロップサービスのスロットルアプリケーションに適しています。セグメントは最適な流量を提供できるように設計されており、ハードコーティングされた球面がカジリを防ぎます。

自己潤滑ベアリング 

セグメントボールバルブの設計では、優れた安定性を提供するために、下部と上部のバルブステムにダブルベアリングを採用しています。これにより、ステムとの接触面が大きくなり、低摩擦係数、高負荷容量、操作トルクの低減を実現します。

ソフト＆メタル・シーリング・シート 

セグメントボールバルブメーカーは、PTFE または金属シートのバルブを製造している。材質は意図する流体によって異なる。金属シートのシール面は硬くて強い合金で覆われ、ボールの表面は硬質クロムメッキやプラズマ窒化などで硬化される。これにより、シール面の寿命が延び、耐熱性も向上します。PTFEやRPTFE製のシートはシール性能に優れ、耐食性にも優れ、幅広い用途に使用されています。

経済的な実用性 

セグメントボールバルブメーカーは、これらのバルブを可能な限り軽量化し、ステムトルクを小さくすることを目指している。このような重要な設計パラメーターにより、このバルブは小型の電動または空気圧アクチュエーターと一緒に設置でき、小型または他のクラスの調節バルブと比較して費用対効果が高くなります。

セグメントボールバルブの選定 

手術の種類 

この場合、アクチュエーターに動力を与える機構の種類を決めることになる。アクチュエータには、手動、空気圧、電動がある。アクチュエータのタイプは、電気や圧縮空気など利用可能な動力源と必要なトルクによって決まります。空気圧式アクチュエータは高いトルク値を提供し、電気式アクチュエータはイニシャルコストは高いがランニングコストは空気圧式アクチュエータより低い。

ハウジング素材 

セグメントボールバルブは、ハウジングに使用される材料が制御される媒体に適合するものでなければなりません。異なる材料は、以下のような異なる特性を持っています：

真鍮は非腐食性で中性媒体に適し、耐久性があり、高温に耐えるが、塩水、酸、塩化物には適さない。

ステンレス鋼は耐薬品性、耐摩耗性、耐高温性に優れているが、塩化物、塩酸、漂白剤、臭素には弱い。

PVC素材は、酸、塩水、塩基、有機溶剤などの腐食性流体に適している。しかし、塩素化炭化水素や芳香族炭化水素には耐性がない。PVCの耐熱性と耐圧性は、真鍮やステンレス鋼に比べて低い。

定格圧力 

選択するセグメントボールバルブは、作動中の最大及び最小流体圧力に耐えられるものでなければなりません。セグメントボールバルブの定格圧力は、ハウジングの材質によって決まります。ステンレスのような強い素材は、PVC 素材に比べて高い圧力に耐えることができます。

作業温度 

セグメントボールバルブの材質によって、最低温度から最高温度まで耐えられる温度レベルが異なります。セグメントボールバルブの温度範囲はシールとハウジングの材質によって決まります。真鍮材料は 20°C から 60°C の範囲の温度に耐えることができ、ステンレス鋼材料は -40°C から 220°C の範囲の温度に耐えることができ、PVC セグメントボールバルブは -10°C から 60°C の間の温度に耐えることができます。

規格と承認 

セグメントボールバルブの用途によっては、バルブメーカーは規制機関の特定の規格に従わなければならない場合がある。これは多くの場合、飲料水、食品、医薬品、ガスに使用されるバルブに要求されます。

セグメントボールバルブアクチュエーター 

セグメントボールバルブは、開閉に様々なタイプのアクチュエーターを使用することができる。これらのバルブで使用できるアクチュエーターの種類には、手動、空気圧アクチュエーター、電動アクチュエーターがあります。

手動セグメントボールバルブアクチュエーター 

セグメントボールバルブアクチュエーターであり、人の手によって駆動される。このタイプのアクチュエータにはハンドルがあり、操作者がトルクを加えてハンドルを回すことにより、バルブ機構を回してバルブを開閉します。

ラック・ピニオン空気式アクチュエータ 

ラック＆ピニオン空気式アクチュエータは、セグメントボールバルブで使用されるアクチュエータで、必要に応じてバルブを開けたり、回したり、閉じたりするために使用されます。これらのアクチュエータは、空気圧シリンダを使用して圧縮空気のエネルギーを振動回転運動に変換します。これらのアクチュエータは、中央の圧縮空気ステーションから供給される乾燥したクリーンなガスを必要とします。

電動アクチュエータ

これらのアクチュエータは、セグメントボールバルブにおいて、バルブの閉じと開きを制御するために使用されます。これらのアクチュエータは、回転または直線運動を提供することができます。その名が示すように、これらのアクチュエータは電気を使用してその働きを強化します。バルブを開閉するためのトルクは、シャフトを使用して伝達されます。

セグメントボールバルブの用途

• 製紙・パルプ産業での流量制御に使用。 
• 化学プラントの化学薬品の流れを制御する。 
• 固形粒子に作用するため、下水処理場で使用されている。 
• 冷暖房流体の流れを制御する電力産業。 
• 可燃性の製品に耐えることができるため、石油産業。 
• 製薬業界では、製造化合物の流れを調整する。 
• 洗浄やメンテナンスが簡単なため、食品産業で使用されている。

セグメントボールバルブの利点 

• 高効率。 
• これらのバルブはシンプルな設計である。 
• 重量も体積も小さい。 
• 分解や修理が簡単。 
• 完璧なシールを持っている。 
• 低圧力損失と高流量を提供できる。 
• 開閉が速い。
• 掃除がしやすい。

セグメントボールバルブの欠点 

• シート周辺の空洞は詰まりの原因になりやすい。 
• 固形粒子で使用すると侵食され、液漏れや故障の原因となる。

セグメントボールバルブのトラブルシューティング 

グランドパッキンの漏れ 

• グランドナットが緩んでいる。緩んだグランドナットを締める。 
• グランドパッキンが磨耗している。グランドパッキンを交換する。 
• ステムが腐食しているか、傷がある。ステムを清掃するか、グランドパッキンと同様 に交換する。 
• スタッフィングボックスが腐食している。清掃し、グランドパッキンを交換する。セグメントボールバルブの腐食が進行している場合は交換する。 

底板ガスケットからの漏れ 

• ナットが緩んでいる。ナットを締める。 
• ガスケットが損傷している。ガスケットを交換する。 
• シール部の腐食/損傷。損傷の程度に応じて、腐食を清掃するか、プレートとボディを交換する。

スルーボアからの液漏れ 

• セグメントが全閉位置にない。操作部のクローズリミットトラ ベルを修正する。 
• シートとセグメントの間のミスアライメント。グランドパッキンを緩め、セグメントの中心を合わせる。芯出し後、グランドパッキンを締め直し、十分なトルクがかかるようにしてください。 
• 媒体の封入または固化。シートスプリングおよびシール面を清 掃する。 
• シールシートが損傷している。破損したシールを交換する。 
• セグメントまたはシートが損傷している。必要に応じて交換してください。 

高セグメントボールバルブトルク 

• グランドナットの締め過ぎ。セグメントボールバルブメーカーが推奨するレベルまでグランドナットのトルクを下げる。
• セグメントを逆方向に操作し、シートから外す。ライナーリテーナを紛失させ、シートとセグメントを閉位置に再係合させる。セグメントとシートが位置合わせされた後、ライナーリテーナのトルクを高める。 
• 操作部/操作子がバルブ軸とずれている。ファスナーを緩め、取付ベースが平行 になるように修正し、操作部が中央に来る ようにします。ファスナーを締めます。 
• ベアリングの損傷。交換する。 
• セグメントまたはシートが損傷している。必要に応じて交換する。 
• 蓄積または固化した媒体。バルブキャビティ、シート、セグメントから媒体 を除去し、シール面を清浄にする。 
• セグメントボールバルブが間違った向き で取り付けられている。流量表示タグに従ってバルブを取 り付ける必要がある。 

概要 

セグメントボールバルブは、流体の流れを1/4回転させて開閉するボールバルブです。このバルブのアクチュエータ側には、ベアリングとシャフトで支持された中空の球状のボールセグメントがあります。このバルブのもう一方の端には、ベアリングとポストがあります。セグメント化されたボールは、ピボットを中心に回転し、閉位置で連続した単一の上流側シールを作ります。このセグメントボールバルブのシールは、球状セグメントを押圧するフレキシブルエラストマーまたはフレキシブルシートリングによって得られます。 セグメントボールバルブの本体は、フランジレス構造またはフランジ付き構造で、主にステンレス鋼の丈夫な素材でできている。

セグメントボールバルブは、サイドエントリーセグメントボールバルブとトップエントリーセグメントボールバルブに分類されます。これらのバルブは、粘性の高い流体やスラリーでも機能するような設計と技術を採用している。これらのバルブは、石油化学、製薬、食品加工、下水処理、化学処理など多くの産業で使用されています。セグメント化されたボールバルブは、洗浄のしやすさ、修理やメンテナンスのしやすさ、シンプルなデザイン、小型・軽量、耐腐食性、スラリーに耐える高強度などの優れた特徴により、多くの用途があります。セグメントボールバルブを購入する際に考慮すべき重要なパラメータは、アクチュエータタイプ、定格圧力、使用温度、ハウジング材料、規格、承認です。