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Jul 18, 2023

適切なバルブステムシールのベストプラクティス

Cookie を共有すると、サイトの機能が向上し、エクスペリエンスが最適化されます。 ここをクリックして当社の Cookie ポリシーをお読みください。 バルブのシール方法の選択について詳しく説明する前に、

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バルブのシール方法の選択の詳細を掘り下げる前に、バルブ ステムのシールの課題を理解し、これをどのように行うかを説明することが最善です。 制御バルブとブロックバルブは、スライディングステムまたはロータリーという 2 つの主要なカテゴリのいずれかに分類されます。

スライディングステムバルブは本体から突き出たロッドが上下してバルブを開閉します。 ロータリー バルブには、バルブの側面から伸びるシャフトがあり、プラグ、ディスク、またはボールに接続されています。 シャフトが回転すると、ロータリーバルブが開閉します。 どちらの設計でも、バルブステムは本体から出て、プロセスを封じ込めて漏れを防ぎながら、比較的摩擦のない動きをすることができなければなりません。

バルブステムシーリングアセンブリはそれを可能にします。 シールは通常、従来のパッキンまたはベローズ シールの 2 つの方法のいずれかで行われます。 これらの方法の仕組みと、各方法の長所と短所の詳細は次のとおりです。

バルブステムシールは 2 つの相反する目標を達成する必要があります。 まず、バルブステムを完全に密閉し、プロセスからの漏洩排出を削減し、理想的には排除する必要があります。 第二に、バルブステムが何千回も回転しても、バルブステムが自由に動き、シールを継続できるようにしながら、この偉業を達成する必要があります。 いくつかの工業規格がこれらの要件に対応していますが、必要な性能とテスト方法は大きく異なります。

主要な 3 つの逃散排出規格は、TA Luft、FCI 91-1、および ISO 15848 です。TA Luft は 3 つの中で最も包括的ではなく、ガスケット サイズとプロセス温度に基づいてリーク率規格を提供します。 ただし、必要なテストサイクル数や移動距離などの特定のテストパラメータが不足しているため、異なるバルブ設計間の漏れ結果を比較するのは困難です。

FCI 91-1 は流体制御協会によって作成され、環境保護庁 (EPA) によって義務付けられている漏れ検出および修理要件とより密接に一致しています。 EPA のメソッド 21 を使用してバルブパッキンを「嗅ぎ」、漏れ量を測定します (図 1)。 この規格では、バルブのテスト方法について詳しく説明します。 バルブステムシールの設計は、指定された回数の機械的および熱的サイクル後の漏れ量に基づいて、さまざまな分類評価を達成します。

これまでのところ、最も包括的な規格は ISO 15848 です。ISO 15848 には、機械サイクル、熱サイクル、ステム サイズに基づいて、制御バルブと隔離バルブの両方についてさまざまな漏れ分類率が含まれています。 また、ヘリウムまたはメタンのいずれかを使用したテストも可能であり、ヘリウムのステムシール漏れを測定するための 2 つの異なる方法が規定されており、それぞれの方法は単純なスニッフテストよりもはるかに複雑です。 具体的には、バルブの上部構造は気密エンクロージャに入れられ、バルブの内部がヘリウムで加圧されている間、テストガスでフラッシュされるか完全真空にさらされます。 漏れの量を正確に測定できます。

バルブステムシール構成の性能を評価する場合、バルブがどのようにテストされたか、またバルブがどの特定の分類に適合したかを判断することが重要です。 バルブの機械的なサイクル回数が少ない場合、非常に低い漏れ率を達成するのは比較的簡単です。 熱サイクルにも耐えながら、バルブが何千回も機械的にサイクルされる場合、非常に低い漏れ率を達成して維持することは非常に困難です。 PTFE (テフロンとしても知られるテトラフルオロエチレンの合成フッ素ポリマー) の高い膨張率とグラファイトの回復率の低さにより、熱サイクルがシールに影響を及ぼし、パッキン設計が困難になります。

バルブ ステムのシールの最も一般的な方法では、バルブ シャフトを取り囲む一連の PTFE またはグラファイト リングが使用されます (図 2 左)。 リングは、パッキンフォロア、パッキンフランジ、およびパッキンリングをシャフトに対して押し下げるボルトの組み合わせによって圧縮されます。 圧縮されたリングにより、バルブ本体とシャフトに対するシールを維持しながらバルブステムが移動できるようになり、プロセス流体がステムを通過して漏れるのを防ぎます。 特定の用途では、パッキンはプロセス全体の漏れを防ぐだけでよいため、比較的少量の逃散排出は問題ではなく、ステムの自由な動きはより重要な要件と考えられます。