トップの利点

May 03, 2023

要求の厳しい、危険で腐食性の用途に使用できるさまざまなタイプのバルブ設計があります。 ただし、過酷なサービス用途では、トップエントリー設計の固有の利点が認められる場合があります。 トップエントリー ボール バルブの設計には当然インラインでの修理が可能という利点がありますが、これはこのスタイルのバルブから得られる利点の 1 つにすぎません。 トップエントリーボールバルブは、設計されたシート技術を提供します。 これは、他のタイプの設計で一般的な従来のフローティング ボール バルブ シールとは異なります。 これは、ソフトシートボールバルブ設計の最も重要な設計上の違いの 1 つです。 トップエントリー設計により、大気への漏洩の可能性のある箇所も最小限に抑えられます。 これは、逃散排出物やガスまたは蒸気を考慮する際の主な懸念事項です。

トップエントリーボールバルブの導入により、産業施設が経験する不便さや信頼性の問題の多くを最小限に抑えることができます。 これらのバルブはメンテナンスが容易で弾力性があり、アンモニア、フッ化水素酸、塩素、エチレンオキシド、ホスゲン、酸素、その他多数の用途などの過酷な用途で安全に動作するのに効果的です。

一般的なボール バルブの設計には、エンドエントリー バルブ、スプリットボディ バルブ (ツーピース)、スリーピース バルブ、トップエントリー バルブの 4 つがあります。 すべての比較と同様、これらのオプションにはそれぞれ長所と短所があります。 ユーザーが答えなければならない質問は、「特定のボール バルブ設計のどの特性がアプリケーションにとって最も重要ですか?」ということです。 厳しいサービスアプリケーションを使用するユーザーにとっては、通常、信頼性の高い遮断、逃散排出の削減、およびインラインメンテナンスの容易さと速度がリストの最上位にあります。

エンドエントリーバルブは、重要なボールおよびシートシールに配管応力がかかるのを防ぐコンパクトなユニボディ設計により人気があります。 エンドエントリーバルブは、ボールとシートがバルブの端を介して挿入および取り外される設計を採用しています。 この設計の欠点は、整備のためにユーザーがパイプからバルブを取り外さなければならないことです。 エンドピースのねじ山が腐食すると、エンドピースの取り外しや、最終的にはボールとシートの交換が困難になる可能性があります。

エンドエントリーバルブのシートは 2 ピースおよび 3 ピースの設計に似ており、バルブ本体に詰め込まれているため、シートに継続的に圧力がかかり、低温流動の問題が発生します。 エンドエントリーバルブは通常、フランジ付きエンドでのみ利用可能であるため、トップエントリーバルブはさまざまなエンド構成でより多用途性を提供します。

エンドエントリーバルブと同様に、分割体バルブ (ツーピース) があります。 スプリットボディボールバルブは、ボールとシートを交換するために分離された 2 ピースボディ設計を採用しています。 通常、一般的なサービス用途に使用され、より大きなバルブ直径によく使用されます。 一体型のバルブボディと比較して、定期メンテナンス時のバルブボディの半分の取り扱いが容易です。 ただし、バルブ本体の中心にあるフランジ接続により、潜在的な漏れポイントが追加され、配管システムの応力にさらされます。 シートに一定の負荷がかかる他のボールバルブ構成と同様に、コールドフローの問題がより早く発生し、シートの早期漏れにつながります。 これらのバルブは通常、フランジ付き端部でのみ供給されるため、端部の接続構成が制限され、インラインでの保守はできません。

現在業界で最も一般的で経済的なボールバルブ設計は、スリーピースボールバルブです。 スリーピースバルブは 3 ピースのボディ設計を採用しており、1 つのボルトを緩め、他の留め具を取り外すことで中央セクションをスイングアウトできるため、シートとボールをインラインで交換できます。 この設計の利点は、ねじ込みおよび溶接された配管を考慮する場合に得られます。

残念ながら、このタイプのバルブは通常、溶接前に分解するか、溶接後にボディ シール (ダミー シール) を交換する必要があります。 特定のトップエントリーバルブでは、シートやボンネットガスケットの取り外しや交換を必要とせずに、所定の位置に溶接できます。 これにより、OEM が実施する工場受け入れテストをユーザーが拒否することがなくなり、設置コストの時間と費用が節約されます。 エンドエントリーおよび分割ボディ設計と同様に、スリーピース ボール バルブ シートには一定の負荷がかかります。 そのため、コールドフローの問題がより早く発生し、早期のシート漏れにつながります。 このバルブ設計は本質的に大気漏れのリスクが高くなります。 体内には維持する必要がある潜在的な漏れ箇所が 2 か所あります。 分割ボディ設計と同様に、配管システム内の応力がボディの留め具に直接かかり、それがボディのシールの信頼性に影響します。 この設計では、意図しない大気への漏れを避けるために、本体の締結トルクを維持することが重要です。

最後に、トップエントリー ボール バルブがあります。これは過酷なサービス用途向けに設計されており、信頼性の高い遮断、逃散排出ガスへの準拠、インライン メンテナンスの容易さを提供します。 エンドエントリーと同様に、トップエントリーもコンパクトなユニボディ設計の恩恵を受けており、重要なボールやシートシールに配管応力がかかるのを防ぎます。 他の設計とは異なり、トップエントリー機能により、バルブを配管システムから取り外すことなくバルブを一直線に維持できます。 トップエントリー設計では、ボールとシートに素早くアクセスできるトップボンネットを採用しており、ボンネット自体にはステムとステムシールが収納されています。 ボンネットを取り外すという行為により、メンテナンスが必要なすべてのコンポーネントにアクセスできるようになります。 さらに、配管応力は、ボディとボンネット接合部の間の重要なシールを維持するボンネットファスナーに影響を与えません。 これにより、信頼性の高いジョイントシールの維持が容易になり、バルブ本体とボンネットシールの間の大気漏れのリスクが最小限に抑えられます。

交換可能またはモジュール式のボンネット設計のコンセプトも、トップエントリー ボール バルブの特徴です。 トップエントリー設計により、ユーザーは新しいバルブを購入することなく、あるスタイルのパッキングシステム (ボンネット) から別のスタイルに簡単に変換またはアップグレードできます。 トップエントリーバルブでは多くのボンネット設計オプションが利用できるため、アプリケーションの特定の動作パラメータに合わせてボンネットを選択できます。 これにより、標準的なボンネット設計から拡張または厳しいサービスボンネットへのアップグレードが簡単になります。 ボンネットへのアップグレードは、配管システムに断熱材を使用する必要がある用途や、一般的に使用される V リング ステム シールなどの特殊なステム シールを必要とする過酷なサービス用途で使用できるステムの延長を可能にするために提供されています。国際標準化機構 (ISO) 15848 やアメリカ石油協会 (API) 622 などの業界の一時的排出基準を満たしています。

エンドエントリー、分割ボディ、およびスリーピースボディのボールバルブは、従来のシーティング技術を使用しています。 このテクノロジーにより、オープンポジションとクローズポジションの両方でボールに一定の圧力がかかります。 時間、温度、圧力により、シートの冷気の流れがより早くなります。 その結果、時間の経過とともにシートの寸法安定性が低下し、シャットオフに大きな影響を与える可能性があります。 従来のフローティングボールバルブもライン圧力に依存してボールを下流シートに押し込みます。 シールのためのライン圧力への依存は、低圧力または低圧力損失条件下で問題になる可能性があります。 特に、シートが摩耗すると、遮断が損なわれ、しっかりとした閉鎖を維持するためにボールを固定するためにより高い圧力が必要になります。

トップエントリーボールバルブは、バルブ本体のシートクレードルにボールとシートを取り付けるためのクリアランスが必要です。 これを実現するには基本的に 2 つの方法があります。 トップエントリーボールバルブメーカーが使用するより一般的なシート技術は、ウェッジシート設計です。 プラグバルブと同様に、シートはテーパー状の本体に押し込まれ、バネによって所定の位置に保持されます。 プラグバルブと同様に、このタイプのシートでは信頼性の高いシールが得られますが、シートにかかる負荷と操作トルクが増加します。 利点は、ライン圧力に関係なく、上流側と下流側のシートの密閉性が高いことです。

トップエントリーバルブを組み立てることができる代替ボール/シート設計があり、シートの寿命を延ばし、操作トルクを最小限に抑えます。 ボールとシートの境界面間の形状を変更できるため、ボールが開位置にあるときに隙間ができ、ボールが閉位置に回転するとシートに対するカム作用が生じます。 このボール設計は、上流側と下流側のシートを機械的に圧縮して、ライン圧力に関係なく、しっかりとした信頼性の高いシールを作成します。 この方法の 2 つの利点は、操作トルク要件が軽減されることと、カム動作による確実なシールにより、バルブが低圧でも確実にシールできることです。 この設計は、API 598 や米国規格協会 (ANSI)/流体制御協会 (FCI) 70-2 などの業界のシート遮断規格を満たし、それを上回ることが証明されています。 この設計では、バルブが閉位置にあるときにのみシートに圧力がかかるため、シートに継続的に負荷をかける必要はありません。 したがって、この設計のシート寿命は、従来のボールバルブシート技術と比較した場合、最も有利です。

さまざまなバルブ設計には利点と欠点がありますが、トップエントリーボールバルブの利点は、厳しいサービス用途のニーズに合わせて調整されています。 インラインメンテナンスの容易さ、信頼性の高い厳密な遮断、および漏洩排出ガスへの準拠は、重要な用途に最適です。 これにより、ユーザーはバルブのメンテナンスに集中することがなくなり、作業効率の向上に時間と労力を集中できるようになります。

Nang Chau は、ITT Engineered Valves LLC のグローバル プロダクト マネージャーです。 彼は流体ハンドリング業界で 18 年以上の経験があり、ポンプ、バルブ、シーリング技術に重点を置いています。

Tim Cassel は、ITT Engineered Valves LLC の製品エンジニアです。 彼はペンシルバニア州立大学で機械工学の学士号を取得しています。 詳細については、itt.com をご覧ください。