ボールバルブ vs. ゲートバルブ: アプリケーションに最適なのはどちらですか?

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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。メディアの流れを規制するものもあれば、メディアを隔離するものもあります。メディアの方向性を制御するものもあります。こちらもデザインや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 2 つのバルブは、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、デザイン、ポートなどのさまざまな要素で 2 つのバルブを比較します。

ボールバルブとは？

ボール バルブは、1/4 回転バルブ ファミリーの一部です。90度回すだけで開閉できます。ボールバルブの設計には、メディアの流れを可能にするディスクとして機能する中空のボールがあります。主に非スラリー用途向けですが、ボールバルブはタイトなシャットオフが必要な用途にも適しています。

ボールの素早い開閉は、媒体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、低圧用途で一般的に使用されています。一言で言えば、ボールバルブは、圧力損失を最小限に抑えて媒体を制御および管理するのに最適です。

ゲートバルブとは？

一方、ゲートバルブは直動バルブファミリーに属します。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優先される場合に最適です。

絞り能力のあるシャットオフバルブです。流量調整に関しては、より材料の流れを対象としています。より厚い流動媒体により適しています。ゲート バルブのフラット ディスクは、そのような種類の媒体の切断を容易にします。

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。閉位置では、上の画像に示すように、ゲートは下向きに移動し、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。

ゲートバルブ対ボールバルブ：作動メカニズム

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、操作はシャフトまたはステムを 4 分の 1 回転させることによって行われます。ステムは、バルブのボール部分に対して垂直です。

ステムがボールディスクに対して直角になると、液体が通過します。メディアの横方向の動きは、シャットオフ メカニズムにおいて重要な役割を果たします。ボール バルブは、流体圧力を使用してバルブまたはシートに作用し、ボール バルブの構成に応じて密閉を提供します。

ボール バルブは、フル ポートまたは縮小ポートにすることができます。フルポートボールバルブとは、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、低い作動トルクと圧力降下が可能になります。ただし、バルブのサイズが配管サイズより一回り小さいレデュース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、ゲートまたはディスクを持ち上げて、メディアがバルブを通過できるようにすることで機能します。これらのタイプのバルブは、圧力損失がほとんどない一方向の流れのみを可能にします。ハンドホイール付きのゲートバルブをよく見かけます。ハンドルはパッキンに付いています。

2 種類のゲート バルブ ステム デザインがあります。このハンドルが回転すると、ステムが外部環境に上昇し、同時にゲートを持ち上げます。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、ウェッジにねじ込まれたステムによって特徴付けられ、それによってメディアにさらされます。

ゲートバルブが開くと通路が大きくなります。下の図に示すように、媒体が空隙を占めることができるという意味で、流路は直線的ではありません。ゲートバルブを絞りとして使用すると、流量が不均一になります。振動の原因になります。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、フローティング ボール バルブ設計ではシールを固定でき、トラニオンに取り付けられたボール バルブで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使用されることが多いため、その動作メカニズムの性質を考慮して、プライマリ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。

ボールバルブをすばやく開閉できると便利ですが、これによって問題が発生することもあります。ボールバルブは、ウォーターハンマーや、バルブを閉じる際の急激な圧力上昇を起こしやすいです。この状態は、ボール バルブのシートに損傷を与えます。

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昇させる可能性があります。このような状況が発生する可能性があるアプリケーション、つまり可燃性物質では、多くの場合金属製の非常用シート 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における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の使用によるものです。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のためです。仕切弁にウォーターハンマーが発生しません。

ゲートバルブの欠点は、シャットオフ時に高圧差圧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、機能が似ていても構造です。

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、ボールバルブ設計により、頻繁に使用しても長持ちします。もちろん、製造に使用される材料の種類も考慮する必要があります。

ボール バルブは細かい制御はできませんが、タイトなシャット機能は低圧用途に最適です。ボールバルブは、この点で信頼性があります。低圧力損失もボールバルブの特長です。ただし、ボール バルブの 1/4 回転機能のために、より多くのスペースを必要とします。

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。バルブ本体もはるかに細いため、必要なスペースはわずかです。ボールバルブとは対照的に、ゲートバルブは絞り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はないかもしれませんが、媒体の流れだけでなく圧力も制御できます。

バルブ材質

ボールバルブ：
- ステンレス鋼
– 真鍮
– 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
– 砲金ステンレス鋼
– 合金鋼
– 鍛鋼

応用

ボール バルブは、最大 DN 300 または直径 12 インチのパイプに対応する、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ないサービスを必要とするアプリケーションで使用されることが多く、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
– 製薬産業
– 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、ゲートバルブにも長所と短所があります。それぞれの機能を理解し、そのようなバルブが用途に適しているかどうかを知ることが優先されるべきです。お問い合わせいただければ、無料でバルブの見積もりをいたします。