ボールバルブとゲートバルブ：どちらがアプリケーションに最適ですか？

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市場には多くの工業用バルブがあります。産業用バルブの種類が異なれば、機能も異なります。メディアの流れを調整するものもあれば、メディアを分離するものもあります。メディアの方向を制御するものもあります。これらもデザインとサイズが異なります。

産業用アプリケーションで使用される最も一般的なバルブの2つは、ボールバルブとゲートバルブです。どちらもタイトなシャットオフメカニズムを提供することが知られています。この記事では、動作メカニズム、設計、ポートなどのさまざまな要因で2つのバルブを比較します。

ボールバルブとは何ですか？

ボールバルブは、クォーターターンバルブファミリーの一部です。開閉するのに90度回転するだけです。ボールバルブの設計には、媒体の流れを可能にするディスクとして機能するくり抜かれたボールがあります。主に非スラリー用途の場合、ボールバルブは厳密な遮断が必要な用途にも適しています。

ボールをすばやく開閉することは、メディアの分離を必要とする一部のアプリケーションで重要になります。ボールバルブは、低圧アプリケーションで一般的に使用されます。一言で言えば、ボールバルブは最小限の圧力降下で媒体の制御と管理に最適です。

ゲートバルブとは何ですか？

一方、ゲートバルブはリニアモーションバルブファミリーに属しています。ナイフバルブまたはスライドバルブとも呼ばれるゲートバルブには、ゲートとして機能するフラットディスクまたはウェッジディスクがあります。このゲートまたはディスクは、バルブ内の流体の流れを制御します。ゲートバルブは、圧力損失の少ない媒体の直線的な流れが望ましい場合に最適です。

絞り能力のあるシャットオフバルブです。これは、フロー調整に関しては、より多くのロジスティクスフローを対象としています。より厚いフローメディアに適したゲートバルブのフラットディスクにより、このような種類のメディアの切断が容易になります。

ウェッジまたはディスクを開くにはホイールまたはアクチュエーターを回転させる必要があるため、ゲートバルブもロータリーファミリーの一部です。閉じた位置では、ゲートは下向きに移動し、上の画像に示すように、ディスクの上部と下部にある2つのシートの間を移動します。

ゲートバルブとボールバルブ：動作メカニズム

ボールバルブはどのように機能しますか？

ボールバルブには、媒体の通過を可能にする中空球があります。下のボールバルブの断面を見ると、シャフトまたはステムを1/4回転させて操作します。ステムはバルブのボール部分に垂直です。

ステムがボールディスクに対して直角である場合、流体は通過できます。メディアの横方向の動きは、シャットオフメカニズムで重要な役割を果たします。ボールバルブは、ボールバルブの構成に応じて、流体圧力を使用してバルブまたはシートに作用し、密閉を提供します。

ボールバルブは、フルポートまたはリデュースポートにすることができます。フルポートボールバルブは、その直径がパイプと同じであることを意味します。これにより、低い動作トルクと圧力損失が可能になります。ただし、バルブのサイズがパイプのサイズよりも1サイズ小さい縮小ポートタイプもあります。

ゲートバルブはどのように機能しますか？

ゲートバルブは、メディアがバルブを通過できるようにゲートまたはディスクを持ち上げることによって機能します。これらのタイプのバルブは、圧力降下がほとんどない一方向の流れのみを許可します。ハンドホイール付きのゲートバルブをよく目にします。ハンドホイールはパッキンに取り付けられています。

ゲートバルブステムの設計には2種類あります。このハンドホイールが回転すると、ステムが外部環境に上昇し、同時にゲートが持ち上げられます。他の種類のゲートバルブは、非上昇ゲートバルブです。これは、ステムがウェッジにねじ込まれ、それによってメディアに露出することを特徴としています。

ゲートバルブが開くと、経路が大きくなります。下の図に示すように、媒体がボイドを占有できるという意味で、流路は線形ではありません。ゲートバルブをスロットルとして使用すると、流量が不均一になります。振動が発生します。このような振動は、ディスクに損傷を与える可能性があります。

バルブの流れ方向

慣例により、ボールバルブとゲートバルブは双方向です。これは、ボールバルブが上流端と下流端の両方から媒体を遮断する能力を持っていることを意味します。下の図を確認してください。

バルブシール容量

ボールバルブの場合、シールはフローティングボールバルブの設計用に固定でき、トラニオンに取り付けられたボールバルブの場合はフローティングにすることができます。ボールバルブは低圧用途でよく使用されるため、その作動メカニズムの性質を考慮すると、一次シールは多くの場合、PTFEおよびその他の関連材料で作られています。

ボールバルブの迅速な開閉は有利な場合がありますが、これもいくつかの問題を引き起こす可能性があります。ボールバルブは、バルブを閉じるときにウォーターハンマーまたは突然の圧力の急上昇を起こしやすいです。この状態では、ボールバルブのシートが損傷します。

さらに、ウォーターハンマーはボールバルブ内の圧力を上げることができます。このような状態が発生する可能性のある用途、つまり可燃性材料には、多くの場合金属製の緊急シートシールがあります。これは、高圧サービスでエラストマーシールが損傷する状況での2番目の障壁です。圧力を解放するために、ボールバルブには圧力ベントを取り付けることができます。

ゲートバルブは、全開時の圧力降下を最小限に抑えます。これは、フルボアポート設計を使用することによるものです。これは、バルブのサイズがパイプのサイズと等しいことを意味します。ボールバルブよりも優れているのは、ゲートバルブのこの特性によるものです。ゲートバルブでは水撃は発生しません。

ゲートバルブの欠点は、シャットオフで高圧差が発生することが多いことです。摩擦により、シートとディスクが摩耗する可能性があります。

バルブの設計と構造の違い

ボールバルブとゲートバルブの主な違いは、同じように機能する場合でも構造にあります。

ボールバルブの場合、媒体の動きは自由に流れます。これとは別に、ボールバルブの設計により、頻繁に使用した後でも長持ちします。もちろん、それを製造するために使用されている材料の種類も考慮に入れる必要があります。

ボールバルブは微妙な制御を提供しませんが、そのタイトなシャット機能は低圧アプリケーションに最適なものの1つです。ボールバルブはこの点で信頼できます。低圧損失は、ボールバルブのもう1つの品質です。ただし、ボールバルブの1/4回転機能のため、より多くのスペースを占有します。

一方、ゲートバルブはハンドホイールを使用してディスクを開閉します。バルブ本体も非常に細く、狭いスペースで済みます。ボールバルブとは対照的に、ゲートバルブはスロットル機能を備えているため、より洗練された制御を提供します。迅速なシャットオフおよびオン機能がない場合がありますが、メディアの流れだけでなく、その圧力も制御できます。

バルブの材質

ボールバルブ：
- ステンレス鋼
–真ちゅう
–ブロンズ
–クローム
–チタン
– PVC（ポリ塩化ビニル）
– CPVC（塩素化ポリ塩化ビニル）

ゲートバルブ：
- 鋳鉄
–鋳造炭素鋼
–ダクタイル鋳鉄
–ガンメタルステンレス鋼
–合金鋼
–鍛鋼

応用

ボールバルブは、最大DN300または直径12インチのパイプなどのより小さな直径を必要とするアプリケーションでよく使用されます。一方、ゲートバルブは、重要ではないサービスを必要とするアプリケーションでよく使用され、漏れは最優先事項ではありません。

仕切り弁
–石油およびガス産業
–製薬業界
–製造業
–自動車産業
–海洋産業

ボールバルブ：
–オン/オフショアガス産業
–オン/オフショア石油化学産業

要約すれば

ボールバルブには長所と短所があり、ゲートバルブも同様です。各機能を理解し、そのようなバルブがアプリケーションに適しているかどうかを知ることを優先する必要があります。お問い合わせいただければ、無料のバルブ見積もりを差​​し上げます。