堰式ダイヤフラムバルブ

堰式ダイヤフラムバルブとは何ですか？ 

堰式ダイヤフラムバルブはダイヤフラムバルブの一種である。ダイヤフラムバルブの中でも最もポピュラーなバルブです。堰式ダイヤフラムバルブは、ダイヤフラム部分がシール作用を生み出すために押圧するサドルまたはリップが盛り上がっています。リップが盛り上がっているため、ダイヤフラムの移動量は全開から全閉位置まで減少します。そのため、バルブを閉じる際にダイアフラムにかかる応力は減少します。ダイアフラムは丈夫な材質でできており、高圧・真空用途に適しています。堰式ダイヤフラムバルブは、流体の流れの制御、絞り、微小流量の制御において非常に優れた性能を発揮します。堰式ダイヤフラムバルブは2ピースのコンプレッサーを使用し、バルブ中心に小さな開口部を作ります。堰式ダイヤフラムバルブは、汚れや粘性のあるスラッジがサドル上に蓄積する可能性があるため、均質で清浄な液体や気体を扱うためによく使用されます。これらのバルブはまた、危険物、研磨剤、腐食性の媒体にも使用できます。

堰式ダイヤフラムバルブ

堰式ダイヤフラムバルブの仕組みは？

堰式ダイヤフラムバルブは、コンプレッサーに接続されたフレキシブルなダイヤフラムを持っています。コンプレッサーはステムに接続されています。流量を増加させるためにステムは上方に移動します。ステムが上方に動く間、コンプレッサーと接続されているため、ステムはコンプレッサーと一緒に動きます。コンプレッサーはダイアフラムに接続されており、ダイアフラムも上方に移動します。ダイアフラムが上方に動くと、流体の流量が増加する。流量を減少させるか、または流量を完全に閉じるには、ステムを回して下方に動かします。ステムはコンプレッサーに下向きの動きを伝え、ダイアフラムも下向きに押され、流量を減らすか、流量を完全に閉じます。 

堰式ダイヤフラムバルブの種類 

これらのダイヤフラムバルブは、使用されるアクチュエータとその用途に基づいて分類することができる。アクチュエータを考慮すると、堰式ダイヤフラムポンプの種類は以下のようになります： 

手動堰式ダイヤフラムバルブ

これらは堰式ダイヤフラムバルブで、トルクを加えるためにクランクまたはハンドホイールが使用される。加えられたトルクはステムを回転させ、流体の流れを変えるために直線的に移動させます。このタイプの堰式ダイヤフラムバルブは制御速度が遅い。また、操作にはより多くの手動エネルギーを必要とする。これらのバルブにギアヘッドを取り付けることで、トルクを向上させ、開閉速度を上げることができます。これらのバルブは手動であるにもかかわらず、位置表示、ストローク調整、電気フィードバックのためのスイッチなど、他の重要な機能を備え、操作の利便性を高めることができます。 

図：手動堰式ダイヤフラムバルブ。

電動堰式ダイヤフラムバルブ 

電動アクチュエーターを備えた堰式ダイヤフラムバルブである。これらのバルブは電動モーターを使用して流体の流量を変更する。モーターはギアトレインに接続され、モーターの回転数を下げ、トルクを増加させます。電動アクチュエーターを使用することにより、これらのバルブはダイヤフラムに近い部分とその逆の部分を可逆的に操作することができます。 

図：電動堰式ダイヤフラムバルブ

空気式堰式ダイヤフラムバルブ 

これらは堰式ダイヤフラムバルブで、空気圧を利用して流体の流れを開閉する。ピストンロッドがコンプレッサーに接続されたバルブボンネット内でピストンを動かすことで作動します。空気圧の供給はピストン室の両側で行われます。上側のピストン室に空気を供給すると、ピストンロッドが下方に動き、流体の流量を下げたり、必要に応じてバルブを閉じたりします。一方、下側のチャンバーに空気を供給すると、ピストンロッドが上方に動き、流体の流量が増加します。ピストンとピストンロッドにはOリングがあり、ピストン室間の空気漏れを防ぎます。 

油圧堰式ダイヤフラムバルブ 

堰式ダイヤフラムバルブで、水や油などの作動油を使い、ダイヤフラムに大きな力をかけてバルブを閉じたり開いたりする。このバルブは低速用途でよく使用される。 

熱堰式ダイヤフラムバルブ

これは、温度変化を利用してバルブを閉じたり開いたりして流体の流れを変えるバルブである。 

堰式ダイヤフラムバルブの製造材料 

ダイヤフラム 

堰式ダイヤフラムバルブのこの部品は、エラストマーや柔軟な材料で作られている。このような材料は、高圧や高温では弱くなるため、バルブの定格圧力や温度を制限することが分かっている。そのため、ダイヤフラムの材質は、想定される圧力や温度、取り扱う材料、使用頻度などを考慮して選定する必要がある。 

エチレン・プロピレン・ジエンモノマー（EPDM） 

汎用合成エラストマー。耐食性に優れている。アルコール、アルカリ、酸に対応します。耐オゾン性がある。ただし、石油製品とは相性が悪い。この材料で作られた堰式ダイヤフラムバルブは、-28℃から-25℃の間で作動します。 ^oCから110 ^oC.この材質は、堰式ダイヤフラムバルブが滅菌用途で使用される場合にも適している。 

ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）

PTFEは合成フッ素樹脂である。この材料は、強アルカリ、酸、溶剤を扱うのに適した優れた耐薬品性と耐食性を持っています。PTFEは硬い素材であるため、バルブを操作する際に大きな力を発生させます。この材料で作られたダイヤフラムは、-184℃から-184℃の間で作動することができます。 ^oCから1649年まで ^oC.PTE素材は、ガラス繊維で補強することで強度を高め、圧縮強度、耐摩耗性、耐圧強度を向上させている。 

ネオプレン 

ダイヤフラムによく使われる合成ゴム素材。耐摩耗性、耐食性に優れている。油、アルカリ、酸、火薬、石油、肥料などを含んだ流体にも対応できます。この材料で作られた堰式ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムは、-28℃～40℃の温度で作動します。 ^oCから93 ^oC.

ブチルゴム 

この素材はガスや蒸気の透過性が低い。そのため、気体媒体での使用に適している。ブチルゴムはアルカリや酸、蒸気滅菌にも使用できます。この材料で作られたダイヤフラムは、-20℃から-20℃の間で使用することができます。 ^oCと120 ^oC.

ニトリルゴム 

この素材は摩耗に強く、高い強度を持つ。この素材はガス、油脂、燃料、アルコール、オイル、石油を扱うことができる。ただし、ケトン、オゾン、アセトン、その他の変性炭化水素には適合しません。この材料で作られたダイヤフラムは、-25℃から-25℃の間で使用できる。 ^oCと57 ^oC.

天然ゴム 

この素材はアルカリや酸に対応でき、耐摩耗性に優れている。天然ゴム製のダイヤフラムは、希薄な鉱酸、研磨剤、醸造によく使用されます。このようなダイヤフラムは、-40 ^oCと57 ^oC.

バルブ本体 

ボンネットとバルブ本体は、堰式ダイヤフラムバルブの構成部品を保護することができる強度と剛性のある材料で作られています。ボンネットはバルブの接液部から保護されるため、耐腐食性の低い材料で製造しても問題ありません。堰式ダイヤフラムバルブの内径を滑らかにライニングすることは、粘性流体や粘着性流体のガムや詰まりを防ぐのに役立ちます。ダイヤフラムと同様に、バルブ本体も腐食に強く、滅菌が可能な材料で作られる必要がある。ある程度の衛生性を高めるために、青銅や真鍮のような抗菌素材を使用することができる。堰式ダイヤフラムバルブで一般的に使用されるバルブ本体の材質には、鋳鉄、ステンレス、鋳鋼、青銅、真鍮、PVC、ダクタイル鋳鉄、CPVC、U-PVCなどがある。 

堰式ダイヤフラムバルブを選択する際に考慮される要素 

バルブ流量係数 

これは、バルブに流体を通す能力の尺度です。これは、316.0℃における流体の体積として記述される。 ^o弁を横切る 1 psi の圧力降下で 1 分間に弁を通過することができる C。バルブの流量係数を知ることは、適切な流量で流体を通すことができる堰式ダイヤフラムバルブのサイズを決定するのに役立つため、非常に重要です。ステムトラベルとバルブ開度を大きくすると、バルブ流量係数は大きくなります。 

圧力降下 

これはバルブの入口から出口までの圧力降下である。システム全体の圧力降下に対する堰式ダイヤフラム弁の圧力降下の比率が非常に小さい場合、流量差も弁が完全に閉じた時点まで非常に小さくなります。このように、素早く開く、あるいは即効性のある堰式ダイヤフラムバルブは大きな助けとなる。

レンジアビリティ

これは堰式ダイヤフラムバルブの特性であり、制御可能な最大流量と最小流量の比率で測定される。アクチュエーターの精度やサイズ、形状、コンプレッサー、バルブ本体、ダイヤフラムがレンジアビリティに影響する。より高いレンジアビリティを求めるなら、堰式ダイヤフラムバルブは広範囲の流量を制御することになる。 

バルブのサイジング 

この考慮は、絞りを目的とした堰式ダイヤフラムバルブにとって重要である。バルブを通過すると予想される必要量を決定する必要があり、それは入口と出口の圧力と温度、流量、流体の粘度、比重に影響される。このような特性が決定されると、堰式ダイヤフラムバルブの圧力損失と容量が決定される。バルブのサイズを決めるには様々な方法があります。その一つは、配管形状係数を用いる方法である。 

堰式ダイヤフラムバルブの利点 

• 化学的なダメージに耐えるために、多くのライニングが施されている。 
• これらのバルブはバブルタイト・サービスを提供する。 
• これらのバルブは、危険な流体や放射性流体の移送に適しています。 
• 堰式ダイヤフラムバルブは粘性のある流体でよく機能する。 
• オン・オフや絞り流量の用途に使用できる。 

堰式ダイヤフラムバルブの欠点 

• 配管を完全に排水できる堰を設ける。 
• このバルブの本体が耐食性材料で作られていなければ、急速に摩耗する。
• 堰式ダイヤフラムバルブは、200psi以上の非常に高い圧力ではうまく機能しない場合があります。 
• ダイアフラムは、汚染度の高い絞りで使用すると腐食する可能性があります。

堰式ダイヤフラムバルブの用途 

• 腐食に屈しないため、腐食のある用途に使用される。
• 清浄または汚れた空気や液体の流れを調整するために使用される。 
• これらのバルブは発電に使用される。
• 真空サービスの配管システムで使用される。 
• 堰式ダイヤフラムバルブは脱塩水配管システムで使用される。 
• 医薬品製造システム。 
• 化学処理に使用される。 

堰式ダイヤフラムバルブのトラブルシューティング

流れがない、または十分でない

• バルブが一部または完全に閉じている。バルブの位置を確認する。 
• バルブパッキン・プロテクションが外されていない。
• ストレーナーまたはパイプシステムが詰まっ ている。システムを点検し、清掃する。

カウンターフランジとボディ間の漏れ

• カウンターフランジの締め付けが十分でないか、 均一でない。組み立てと締め付けトルクを確認し、必要であれば分解して再度組み立てる。 
• フランジのライニング、表面、またはガスケットが損傷している。バルブを配管システムから取り外し、洗浄し、損傷箇所を修理するか、必要な場合は交換する。 

フランジ破損 

• 組立ボルトが適切に締め付けられてい ないか、カウンターフランジの位置 がずれているか、隙間が大きい。堰式ダイヤフラムバルブを交換し、製造元の 指示に従って取り付けます。 

全開または全閉位置が得られない 

• ハンドホイールの間違った回転。ハンドホイールを正しい方向に回転させる。時計回り方向が閉じる方向です。 
• ボンネットまたはステムネジが 損傷しているか、詰まっている。部品を点検し、グリースを塗布す るか洗浄する。必要であれば、損傷部品を交換する。 
• 高圧。使用条件を確認してください。大型の堰式ダイヤフラムバルブを高圧で使用する場合、高いトルクが必要になる場合があります。 
• 堰式ダイヤフラムバルブは、作業員が力を入れにくい位置にある。バルブを操作しやすい位置に保つ。 
• ボディとダイアフラムの間に不純物が挟まっている。バルブを開き、圧力をかけて閉じて汚れを取り除きます。必要に応じてバルブを交換または修理する。 

バルブ閉鎖時のシート内漏れ

• ダイアフラムが損傷している可能性があります。ダイアフラムを点検し、必要であれば交換する。 
• ボディのシール面が損傷している。ボディを交換する。 
• ボディとダイアフラムの間に不純物が詰まっている。高圧でバルブを閉開し、詰まったゴミを取り除く。必要に応じてバルブを交換または修理する。 

概要

堰式ダイヤフラムバルブはダイヤフラムバルブの一種である。このバルブは、ダイヤフラムがシール作用を生み出すために押し付けるサドルやリップが盛り上がっています。堰式ダイヤフラムバルブのダイヤフラムは、高圧や真空の用途に耐えることができる強力な材料で作られる必要があります。ダイヤフラムの材質には、バイトン、天然ゴム、PTFEやEPDMなどのフッ素樹脂など、裏ゴムや裏なしゴムがあります。これらの材料は幅広い温度範囲に対応し、腐食にも強い。

堰式ダイヤフラムバルブは、流体の流れを制御し、プロセスを絞るのに適しています。このバルブは、サドル上に粘性のあるスラッジや汚染が蓄積するのを避けるため、気体だけでなく、均質で清浄な流体の流れを制御するためによく使用されます。堰式ダイヤフラムバルブは、放射性流体、有害流体、摩耗性流体、腐食性流体に使用できます。これらのバルブは強度が高く、危険流体や腐食性流体にも対応できるため、医薬品、真空サービス、化学処理、飲料処理、脱ミネラル水、酸やアルカリなどの腐食性流体、発電など多くの産業で使用されています。