工業用流体制御分野では、バタフライバルブパイプライン内の液体、ガス、スラリーの流れを調節、方向付け、遮断する上で重要な役割を果たします。フランジ付きバタフライバルブは接続タイプの一種で、バルブ本体の両端に一体型のフランジが備わっており、パイプフランジに確実にボルトで接続できます。
1/4回転機構フランジ付きバタフライバルブゲートバルブやグローブバルブなどのリニアバルブとは異なり、速度とスペース効率の利点を提供します。
この記事では、フランジ付きバタフライバルブの詳細、設計、種類、材質、用途、利点と欠点、取り付け、メンテナンス、他のバルブとの比較、将来の傾向などについて説明します。
1. 定義と動作原理
フランジ付きバタフライバルブは、ステムの回転によって流体の流れを制御するディスクを特徴とする90度回転式バルブです。バルブ本体の両端にはフランジが付いており、パイプラインに直接ボルトで接続できます。フランジ付きバタフライバルブは、ボルト穴付きの凸型または平型のフランジを備えており、低圧、中圧、高圧の用途、および小口径、中口径、大口径の用途に適した、より堅牢で安定した接続を提供します。
動作原理はシンプルかつ効果的です。バルブは、バルブ本体、バルブディスク、バルブステム、バルブシート、アクチュエータで構成されています。ハンドルまたはギアを操作するか、自動アクチュエータでバルブステムを回転させると、バルブディスクは流路と平行な位置（全開）から垂直な位置（全閉）まで回転します。開位置では、バルブディスクは配管軸と一直線になり、流体抵抗と圧力損失を最小限に抑えます。閉位置では、バルブディスクはバルブ本体内のシートに密着して密閉されます。
この機構により、バルブの迅速な操作が可能になり、通常は90度の回転のみで済むため、マルチターンバルブよりも高速です。フランジ付きバタフライバルブは双方向の流れに対応し、通常、確実な遮断を確保するために弾性シートまたは金属製シートが装備されています。その設計は、頻繁な切り替えが必要なシステムや、スペースが限られているシステムに特に適しています。
2. コンポーネント
主なコンポーネントは次のとおりです。
- バルブボディ外側のハウジングは、通常は二重フランジ構造で、構造的な接続部を形成し、内部部品を収容します。一般用途には炭素鋼、耐腐食性にはステンレス鋼、海洋環境にはニッケルアルミニウム青銅、極限環境には合金鋼が使用されます。
- バルブディスク:回転部材は流線型またはフラット型から選択でき、流量を制御します。ディスクはセンターまたはオフセット配置が可能で、性能向上に貢献します。ステンレス鋼、アルミニウム青銅、または耐摩耗性向上のためのナイロンコーティングもご用意しています。
- ステム: バルブディスクとアクチュエータを接続するシャフトが回転力を伝達します。ステンレス鋼または高強度合金がトルクに耐えます。
漏れを防ぐためのシールが装備された、貫通シャフトまたは 2 ピース ステムが一般的に使用されます。
- 座席: シール面はEPDMやPTFEなどのエラストマー材料で作られています。EPDM（-20°Fから250°F）、ブナN（0°Fから200°F）、ビトン（-10°Fから400°F）、またはPTFE（-100°Fから450°F) はソフトシールに使用され、ステンレス鋼やインコネルなどの金属材料は高温ハードシールに使用されます。
- アクチュエータ: 手動（ハンドル、ギア）または動力（空気圧、電気）で操作します。
- パッキンとガスケット: コンポーネント間およびフランジ接続部の漏れのないシールを確保します。
これらのコンポーネントは連携して動作し、信頼性の高いフロー制御を提供します。
3. フランジバタフライバルブの種類
フランジ付きバタフライバルブは、ディスクの位置合わせ、作動方法、および本体タイプに基づいて次のように分類できます。
3.1 アライメント
- 同心（ゼロオフセット）：バルブステムはディスクの中心を貫通し、弾性シートを備えています。このバルブは、最高250℃の温度範囲の低圧用途に適しています。°F.
- ダブルオフセット：バルブステムはディスクの後方に配置され、中心からずれているため、シートの摩耗が軽減されます。このバルブは中圧用途および400℃までの温度に適しています。°F.
- トリプルオフセット：テーパーシート角を大きくすることで、金属同士のシール性を高めます。このバルブは、高圧（クラス600まで）および高温（1200まで）に適しています。°F) アプリケーションに適合し、漏れゼロの要件を満たしています。
3.2 作動方法
作動タイプには手動、空気圧、電気、油圧があり、さまざまな動作要件に対応します。
4. 産業応用
フランジ付きバタフライバルブは、以下の分野で広く使用されています。
- 水および廃水処理: 処理場および転流システムにおける流量調整に使用されます。 - 化学処理: 酸、アルカリ、溶剤の取り扱いには耐腐食性材料が必要です。
- 石油・ガス：原油、天然ガス、精製プロセス用の配管。
- HVAC システム: 暖房および冷房ネットワーク内の空気と水の流れを制御します。
- 発電：蒸気、冷却水、燃料を管理します。
- 食品・飲料：無菌液体取り扱いのための衛生的な設計。
- 医薬品：無菌環境での正確な管理。
- 海洋・パルプ・紙：海水、パルプ、化学処理に使用されます。
5. フランジバタフライバルブの長所と短所
5.1 利点:
- コンパクトで軽量なので、設置コストとスペース要件を削減します。
- 1/4回転の素早い操作と素早い応答。
- 直径が大きいほどコストが低くなります。
- 開放時の圧力損失が少なく、エネルギー効率が高く効率的です。
・優れたシール性能で流体切り替えに最適です。
- メンテナンスが容易で、自動化システムと互換性があります。
5.2 デメリット:
- バルブ ディスクが開いているときに流路をブロックするため、圧力損失が発生します。 - 高圧アプリケーションではスロットル容量が制限されるため、キャビテーションが発生する可能性があります。
- 柔らかいバルブシートは研磨媒体内でより早く摩耗します。
- あまりに早く閉じるとウォーターハンマーが発生する可能性があります。
- 設計によっては、より高い初期トルクが必要なため、より強力なアクチュエータが必要になります。
6. バタフライバルブの取り付け方法
取り付け時には、バルブ フランジをパイプ フランジに合わせ、ボルト穴が一致していることを確認します。
密閉のためガスケットを挿入します。
歪みを防ぐために、ボルトとナットで均等に締めて固定します。
ダブルフランジ バルブでは両側を同時に位置合わせする必要がありますが、ラグ型バルブでは片側ずつボルトで固定できます。
加圧する前に、バルブを循環させてディスクの動きが自由かどうかを確認します。
垂直に設置する場合は、沈殿物の蓄積を防ぐためにバルブ ステムを水平に配置する必要があります。
常に製造元のガイドラインと API 598 などのテスト標準に従ってください。
7. 基準と規制
フランジ付きバタフライバルブ安全性と相互運用性の基準に準拠する必要があります。
- 設計: API 609、EN 593、ASME B16.34。 - テスト: API 598、EN 12266-1、ISO 5208。
- フランジ: ASME B16.5、DIN、JIS。
- 認証: CE、SIL3、API 607（火災安全）。
8. 他のバルブとの比較
ゲートバルブと比較すると、フランジ付きバタフライバルブは動作が速く、絞り機能も備えていますが、流れに対する抵抗は若干低くなります。
ボールバルブと比較すると、大口径の場合に経済的ですが、開放時に圧力損失が大きくなります。
グローブバルブは、より精密な絞り機能を提供しますが、サイズが大きく、高価です。
全体的に、バタフライ バルブは、スペースが制限され、コストが重視されるアプリケーションに最適です。