ダブル オフセット バタフライ バルブ: 設計、材料、および選択ガイド

ダブル オフセット設計の仕組み

標準の同心バタフライ バルブは、シャフトがディスクの中心をまっすぐに通過するように保ちます。回転のあらゆる角度でディスクがシート上を引きずり、バルブが開き始めた瞬間から完全に閉じるまで継続的な摩擦が発生します。数千サイクルを超えると、その摩擦によってシートが劣化し、操作トルクが増加し、バルブの寿命が短くなります。

ダブル オフセット設計 (ダブル偏心設計とも呼ばれます) は、2 つの意図的な幾何学的なシフトによってこの問題を解決します。 最初のオフセット シャフト軸をディスクのシール面の後ろに移動させるため、開き始めの瞬間にディスクがシートから持ち上げられます。 2番目のオフセット シャフトをパイプの中心線から離して配置し、ディスクが回転するときにカムのような回転動作をディスクに与えます。

組み合わせた効果は単純です。ディスクとシートの間の接触は、閉じた最後の 10 ° と開いた最初の 10 ° の間にのみ発生します。残りの 80° の移動では、ディスクはシートにまったく触れることなく自由に動きます。シートの磨耗が劇的に減少し、操作トルクが減少し、バルブは同心式の代替品よりもメンテナンスが必要になるまでにはるかに多くのサイクルを処理します。

主要コンポーネントとボディスタイル

すべてのダブル オフセット バタフライ バルブは、同じコア構造を共有しています。つまり、バルブ本体、回転ディスク、ディスクをオペレーターに接続するステム、シート シーリング、負荷がかかった状態でステムを支える上部および下部ベアリングです。異なる点、そして取り付けにおいて最も重要なことは、ボディのスタイルです。

ウエハースタイル バルブは最もコンパクトでコスト効率の高いオプションです。バルブ本体には一体型のフランジがありません。アセンブリを完全に貫通する長いボルトによって、両側のパイプ フランジを利用して所定の位置に保持されます。 1 つのパイプ フランジを取り外すとディスクがサポートされなくなるため、ウェハ バルブは行き止まりまたはラインの終端の位置では使用できません。ボディ スタイル間のトレードオフの詳細については、ガイドを参照してください。 ウェハーとラグの取り付けスタイルの比較 .

ラグスタイル バルブには、パイプ フランジのボルト パターンと一致するバルブ本体に鋳造されたねじ付きインサートが付いています。各フランジは個別にラグに直接ボルトで固定されているため、パイプの一方の側を取り外すことができ、もう一方の側ではバルブが加圧されたままになります。このボディ スタイルは、行き止まりのサービスや下流の機器の取り外しが設計要件となる場合に不可欠です。

両フランジ バルブには本体の両面に一体型フランジが付いています。これらはウエハ スタイルやラグ スタイルよりも重く、高価ですが、パイプの荷重、圧力、および長期的な剛性要件により、追加の質量に価値がある大口径パイプライン (通常は DN400 以上) の標準的な選択肢です。

材質、シートオプション、および圧力定格

ダブルオフセットバタフライバルブは、同心バルブよりも幅広い材料と圧力範囲に対応します。ボディ材質には通常、炭素鋼 (WCB)、ダクタイル鋳鉄、CF8 や CF8M などのステンレス鋼グレードが含まれ、腐食性または高温での使用には合金鋼やニッケルベースの合金も使用できます。ステムは通常、17-4 PH ステンレス鋼またはインコネルで製造されており、高圧用途で発生するトルク負荷に耐えるのに必要な引張強度を備えています。

ダブル オフセット デザインが最も多用途性を発揮するのは、座席の選択です。次の 3 つのカテゴリで大部分のアプリケーションがカバーされます。

• エラストマーソフトシート (EPDM、NBR、Viton) は、周囲温度および中程度の温度で気泡のない遮断を実現します。 EPDM は水道および非石油サービスの標準的な選択肢です。 Viton は炭化水素や攻撃的な化学環境に対応します。
• PTFE および強化 PTFE シート 化学的適合性をさらに拡張し、約 200°C までの使用温度をサポートするため、製薬、食品加工、化学パイプラインで一般的になります。
• メタルシート 通常、316 ステンレスまたはステライト面を使用した製品は、蒸気サービス、高温ガス、防火用途に選択されます。金属シートのダブル オフセット バルブは API 607 の防火要件を満たしており、ソフト シートが損傷した場合に二次的な金属間のシールを提供します。

圧力クラスの範囲は ANSI クラス 150 からクラス 600 まであり、本体の材質と温度に応じて約 20 bar から最大 100 bar の冷間加工圧力に対応します。ダブルオフセットバタフライバルブの設計と寸法の基準は次のとおりです。 API 609、バタフライ バルブの設計、面間寸法、および圧力と温度の定格をカバーする米国石油協会の仕様 。 API 609 カテゴリ B に準拠したバルブには、ダブル オフセット クラスを定義するオフセット ディスクと偏心シート形状が採用されています。水道インフラプロジェクトの場合、関連規格には AWWA C504 も含まれます。詳細なガイドを参照してください。 AWWA バタフライ バルブの規格とサイズのガイダンス 水システム用途向け。

ダブル オフセット、同心円、トリプル オフセット: 直接比較

3 つのバタフライ バルブの形状は、異なる性能帯域に対応します。それぞれがどこで正解でなくなるかを理解すると、仕様が簡単になります。

実際的なポイント: 同心バルブでは圧力や温度の要件を満たすことができず、トリプル オフセット バルブでは過剰設計で使用条件に対して予算を超えてしまう場合、ダブル オフセットが正しい答えです。これは、ほとんどの産業用パイプラインが実際に動作する広い中間点を占めます。

ダブルオフセットバタフライバルブが使用される場所

このバルブは、中圧から高圧までの圧力能力、多彩なシート オプション、および低い操作トルクの組み合わせにより、いくつかの業界で標準仕様となっています。

水の処理と配水 単一のアプリケーション セグメントとしては最大です。ダブル オフセット バルブは、DN100 ～ DN1200 のサイズの塩素化水、原水取水、廃水の流れを処理します。頻繁なサイクリングによるシートの劣化に対する耐性により、処理プラントでのポンプの排出および隔離の任務に適しています。長水科技グループの 水道および工業用サービス向けに設計されたダクタイル鉄製バタフライ バルブ はまさにこのセグメントに対応し、ダクタイル鋳鉄本体の耐久性と水インフラ向けに最適化されたエラストマーシートを組み合わせています。

化学および石油化学処理 流体が腐食性、可燃性、または高温で動作する場合には、ダブル オフセット バルブを使用します。 PTFE シートまたは防火金属シートを備えたステンレス鋼ボディは、標準的な同心バルブのエラストマーシートを数か月以内に破壊する酸、溶剤、炭化水素の流れを扱います。

HVAC および建物サービス 大規模な商業および産業施設の冷水、加熱水、凝縮水回路にダブル オフセット バルブを使用します。同心バルブと比較してトルクが低いため、アクチュエータのサイズ要件が軽減され、大規模プロジェクトでの設置コストの削減に直接つながります。

石油とガスの生産と輸送 パイプラインでは、ガス収集システム、生成水処理、および燃料ガス分配用のダブル オフセット バルブが指定されています。 ANSI クラス 300 およびクラス 600 の圧力定格は、防火シート オプションと組み合わせることで、上流および中流の施設に典型的なサービス要件に適合します。

発電 火力発電所と再生可能発電所の両方では、冷却水システム、凝縮水回収、および補助蒸気回路にダブル オフセット バタフライ バルブを使用しており、適度な使用条件によってトリプル オフセットを超えるコスト効率が正当化されます。

アクチュエータの互換性と動作

ダブル オフセット設計の実際的な利点の 1 つは、同じサイズと圧力定格の同心バルブと比較して、離脱トルクと作動トルクが低いことです。トルクが小さいと、アクチュエータがより小さく、より安価になることに直接つながります。

手動レバーオペレーター 作動頻度が低い中圧使用における約 DN150 までのバルブに実用的です。このサイズを超えると、トルク要件により、ほとんどのオペレーターにとってレバー操作が現実的ではなくなります。

ウォームギヤオペレータ 手動操作を大口径バルブにも拡張。一般的なウォーム ギア ギアボックスは、入力トルク要件を 1 人で管理できるレベルまで低減し、プロセス プラントや水インフラにおける DN200 ～ DN600 のバルブ サイズの標準となっています。

空気圧アクチュエータ — ラックアンドピニオンまたはスコッチヨーク設計 — は、高速作動、遠隔操作、またはフェールセーフ位置決めが必要な場合に選択されます。ダブル オフセット バルブの低トルク プロファイルは、アクチュエータのサイズを離脱トルクではなくランニング トルクに基づいて設定できることを意味し、同心バルブの代替品と比較してシリンダ ボア要件を軽減します。フェールセーフ スプリング リターン型は、安全計装システムでは標準装備されています。

電動アクチュエーター 計器用空気が利用できない場合や、正確な位置決めと位置フィードバックが優先される用途に適しています。最新のマルチターンおよびパートターン電動アクチュエータは、すべてのダブル オフセット バタフライ バルブが準拠する ISO 5211 トップ フランジ規格と直接インターフェイスし、アクチュエータ ブランド間での互換性を確保します。

選択チェックリスト: 指定する前の 6 つの質問

間違ったバタフライ バルブ タイプを指定すると、設置後に修正するのに費用がかかります。選択を完了する前にこれら 6 つの質問に回答することで、最も一般的な誤用エラーを排除できます。

1. 最高使用圧力と最高温度はどれくらいですか? いずれかが ANSI クラス 150 のソフトシート サービスの制限を超えている場合は、クラス 300 またはクラス 600 のボディが必要かどうかを確認してください。 200℃を超える場合は金属シートをご指定ください。
2. どのような流体が扱われますか? シートの材質を流体の化学的性質に合わせます。水と蒸気凝縮水には EPDM を使用します。炭化水素および燃料にはバイトン。酸、溶剤、食品グレードの媒体用の PTFE。蒸気または耐火要件に対応する金属製シート。
3. デッドエンドまたはエンドオブラインサービスは必要ですか? 「はい」の場合は、ラグ スタイルの本体のみを指定してください。両方のフランジが所定の位置に取り付けられていないと、ウェーハ バルブはパイプラインの圧力を安全にサポートできません。
4. 配管システムではどのようなフランジ規格が使用されていますか? 特にネジ付きラグが規格固有であるラグ スタイル バルブの場合は、注文する前に ANSI B16.5 または DIN EN 1092 のボルト パターンを確認してください。
5. バルブはどのくらいの頻度で循環しますか? ハイサイクル用途 (年間数百回以上の作業) では、繰り返しの使用において標準のエラストマーシートよりも長持ちする金属シートまたは PTFE 裏地付きシートのメリットが得られます。
6. どのようなアクチュエータインターフェイスが必要ですか? ISO 5211 取り付けパッドのサイズと必要なトルク出力を、公称トルク値ではなく、最大差圧でのバルブの実際の離脱トルクに対して確認してください。

Changshui Technology Group は、ダクタイル鉄、炭素鋼、ステンレス鋼の本体オプションに対応したダブル オフセット バタフライ バルブを設計しており、水、化学、工業、エネルギー用途の需要に合わせたシート素材を備えています。私たちの 当社の全範囲のバタフライ バルブおよび工業用バルブ ソリューション システム要件に適した構成を見つけてください。