バタフライバルブとは

重要なポイント

• あ バタフライバルブ パイプライン内の流体の流れを制御するためにディスクを使用する1/4回転回転バルブです。
• これらのバルブは、コンパクトな設計、迅速な90度操作、大口径アプリケーションでのコスト効率に優れています。
• 主な構成部品には、バルブ本体、回転ディスク、ステム、シーリングシートが含まれます。
• さまざまな設置ニーズに合わせて、ウェーハ、ラグ、ダブルフランジ構成など、複数のタイプを用意しています。
• 水処理、HVACシステム、化学処理、産業用途で広く使用されています

定義と基本機能

あ バタフライバルブ シンプルな回転ディスク設計を用いて流体の流れを制御します。エンジニアはシャフトを90度回転させることにより、バルブを開位置と閉位置の間で切り替えます。 クォーターターンバルブ 工業用配管システムの迅速な操作を実現します。

主な機能は次のとおりです。

• 円形ディスク 回転軸に取り付けられた
• 90度回転 完全な運用のために
• 合理化されたデザイン 圧力損失を最小限に抑える
• シンプルなメカニズム 信頼性の高いパフォーマンスを実現

バタフライバルブ パイプライン内の液体、ガス、スラリーの流量制御に不可欠な役割を果たします。ゲート式やグローブ式などの多回転バルブに比べて、迅速な遮断が可能です。これらのバルブは、緊急時や頻繁な操作のニーズに優れています。

主な利点は次のとおりです:

• 急速遮断 緊急時対応能力
• 1/4回転操作 複数ターンの場合
• 頻繁な操作 適合性
• 流量調節 産業用途
• 緊急隔離 安全システム用

バタフライバルブの仕組み

バタフライバルブの動作原理は、バルブディスクの回転運動に基づいています。バルブステムを90度回転させると、ディスクは流れ方向と平行な位置（全開）から流れに対して垂直な位置（閉位置）に移行します。この1/4回転動作により、応答時間が短縮され、バタフライバルブは特に自動制御システムに適しています。

作動中、流体の流れはバルブボア内の回転ディスクの位置によって制御されます。開位置では、ディスクはパイプ径と一直線になっており、流量制限は最小限に抑えられます。バルブが閉位置になると、ディスクは流路面積を徐々に減少させ、最終的には完全に遮断されます。この機構により、バタフライバルブは遮断弁としてだけでなく、流量調整や絞り弁としても機能します。

バタフライバルブは双方向の流体制御が可能で、様々な配管構成に柔軟に対応します。高圧蒸気、圧縮空気、液体媒体など、どのような流体を扱う場合でも、適切なサイズと仕様のバルブを使用することで、確実な密閉を実現します。

バタフライバルブの主要部品

バタフライバルブ本体： プライマリハウジングユニット。フランジ付き、ウェーハ付き、ラグ型端部で接続します。材質：ダクタイル鋳鉄（ASTM A536）、鋳鉄（ASTM A126）、ステンレス鋼（316/316L）。圧力範囲：150～600 PSI。本体はディスクの回転に対応します。内部通路：直径2～48インチ。壁厚：圧力クラスおよびサイズ要件ごとに0.25～2.0インチ。

バルブディスク: フロー制御エレメント。材質：316ステンレス鋼、二相合金。硬度：180～220 HB。厚さ：0.125～0.75インチ（2～48インチサイズ）。トリプルオフセット設計：99.5%、600 PSI差圧でシャットオフ。ステム接続：キー溝/溶接接続。作動トルク：50～5000 ft-lbs。表面仕上げ：シーリング接触部Ra 32～125マイクロインチ。

バルブステム: 回転力を伝達します。構造：17-4 PHステンレス鋼。降伏強度：140,000 PSI以上。ステム径：0.5～4.0インチ（2～48インチバルブ用）。動作温度範囲：-20°F～+400°F（標準）。梱包箱は、90度回転時に0.125～0.25インチのステム移動に対応します。耐用年数：通常使用条件で50,000サイクル以上。

バルブシート材質： ディスクと本体のシールインターフェース。特定のデュロメータ硬度が必要です。EPDMシート：ショアA硬度70～80、使用温度範囲：-40°F～+250°F。NBRシート：ショアA硬度70～90、炭化水素系サービス：+200°Fまで。PTFEシート：使用範囲：-100°F～+400°F、最大圧力150 PSI。漏れ量：適切なシートの選択と取り付けにより、クラスVI（直径1インチあたり0.1 ml/分）。

バタフライバルブの種類

バタフライバルブは、一般的にディスクの設計特性と取り付け方法によって分類されます。これらの違いを理解することで、特定のアプリケーション要件やシステムの制約に適したバルブタイプを選択するのに役立ちます。

プロフェッショナルライニングバタフライバルブメーカー

ウエハー、ラグ、フランジ型設計をご用意しており、手動または自動操作オプションを備えています。API608、ASME B16.10、ASME B16.5、JIS B2220、API 598規格に準拠しています。

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ディスクデザイン

同心バタフライバルブ ゼロオフセット設計を採用しており、メーカーはバルブステムをディスクの中心に直接配置します。他の設計よりもコストが低いため、基本的な流量制御にはこのバルブが選ばれています。ただし、対応できる圧力と温度範囲は限られています。

主な機能は次のとおりです。

• シンプルな構成 製造コストを削減
• 圧縮シール ディスクとシートの間
• 摩耗の問題 頻繁な操作中に発生する
• 費用対効果が高い 基本的なアプリケーション用

ダブルオフセットバタフライバルブ 設計では、2つのステム位置オフセットが用いられます。エンジニアはステムをディスク中心線の後方に配置し、パイプ中心線からもオフセットさせます。この設計により、バルブ作動時のディスクとシートの接触が低減されます。

利点は次のとおりです:

• バルブ寿命の延長 接触を減らすことで
• 優れた密閉性能 同心円型と比較して
• より高い圧力定格 基本設計よりも
• 操作性の向上 摩耗が少ない

トリプルオフセットバタフライバルブ 3つ目のオフセットを追加することで円錐状のシール面を形成し、最高の性能を実現します。これらのバルブは、過酷な条件下でも金属同士のシールを採用しています。この形状により、シール面間の摩擦を完全に防止します。

パフォーマンス上の利点:

• 気泡をしっかり遮断 重要なアプリケーション向け
• 長寿命 厳しい状況下で
• 金属同士のシール 極端な気温の場合
• 擦れゼロ シール面間

高性能バタフライバルブ 極端な条件、特にトリプルオフセット設計に対応します。これらのバルブは、 900 PSI そして気温は 1200°F発電、石油化学処理、高圧蒸気サービスでは、信頼性の高いシールを実現するためにこれらのバルブが使用されています。

重要なアプリケーションは次のとおりです。

• 発電 設備
• 石油化学処理 植物
• 高圧蒸気サービス システム
• 信頼性の高いシーリング 極限条件向け

設置方法別

ウェーハバタフライバルブ 貫通ボルトでパイプフランジ間にフィットする薄型設計を採用しています。このコンパクトな構成により、設置スペースと重量を削減しながら、費用対効果の高い流量制御を実現します。

主な利点:

• 設置スペース要件を削減
• 軽量設計により輸送コストを削減
• バルブ交換プロジェクトに最適
• 削除するにはシステムのシャットダウンが必要です
• 標準アプリケーションに最適な経済的な選択

ラグバタフライバルブ 貫通ボルトを使わずに配管フランジに直接接続できるねじ込みラグを備えています。この設計により、バルブの設置に影響を与えることなく下流の配管を取り外すことができます。

主な利点:

• メンテナンスの柔軟性が向上
• 行き止まりのサービスアプリケーションを許可する
• 一方向からの圧力を遮断
• 部分的なシステムメンテナンスを可能にする
• モジュール式のインストールオプションを提供

ダブルフランジバタフライバルブ 対応するパイプフランジに直接ボルトで固定できるフランジが内蔵されています。この堅牢な設計により、大型バルブに最適な接続方法を実現します。

主な利点:

• 最も強力な接続方法を提供
• 高圧用途に最適
• 優れた構造的完全性を提供
• より大きなバルブサイズを効果的に処理
• 長期的な信頼性を実現

インストールタイプの詳細については、 ラグ付きバタフライバルブとウェーハ付きバタフライバルブ.

突合せ溶接バタフライバルブ パイプラインに直接溶接できるよう、端部は斜めにカットされています。この恒久的な方法により、ボルト接続部からの漏れ経路がなくなり、最大限の安全性が確保されます。

主な利点:

• 潜在的な漏れ経路を排除
• 最も安全な取り付けオプションを提供
• 重要なアプリケーションに最適
• 高圧的なサービスにも対応
• 極限の条件下でも最大限の信頼性を実現

作動方法

バタフライバルブの動作は、選択した作動方法によって決まります。作動方法は、流体圧力とシート摩擦を克服するのに十分なトルクを提供する必要があります。手動作動と自動作動の選択は、初期コストと運用能力の両方に影響します。

手動操作

手動バタフライバルブは、ハンドホイールまたはレバーを用いて操作します。6インチまでの小型バルブでは、通常、1/4回転操作に十分なトルク増幅力を持つレバーハンドルが採用されています。レバー設計により、素早い操作が可能になり、バルブの位置を視覚的に明確に把握できます。

大型のバタフライバルブでは、手動操作に必要な機械的利点を確保するために、ギア操作子が必要です。これらのギア減速機構により、操作者は大型バルブを適切な力で操作しながら、正確な位置決めを維持することができます。セルフロックギア機構により、流体誘起トルクによるバルブの動きを防止します。

自動作動

電動アクチュエータは、遠隔操作アプリケーションにおいてモーター駆動による操作を可能にします。これらのアクチュエータは、高精度な位置決め、フィードバック機能、そして制御システムとの統合を実現します。電動アクチュエータの選定においては、トルク要件、動作速度、そして環境条件を考慮する必要があります。多くの設備では、緊急操作のための手動オーバーライドと電動アクチュエータを組み合わせています。

空気圧アクチュエータは、圧縮空気を利用してバタフライバルブを作動させます。これらのアクチュエータは、高速応答、高トルク出力、そしてスプリングリターン機構によるフェイルセーフ動作を実現します。空気圧システムは、圧縮空気が容易に利用可能で、迅速な応答が求められるプロセス制御アプリケーションに最適です。

油圧アクチュエータは、大型バルブや高圧アプリケーションにおいて最高のトルク出力を発揮します。空気圧システムほど一般的ではありませんが、油圧アクチュエータは、厳しい使用条件においても精密な制御と高い駆動力を提供します。

材料と構造

バタフライバルブの材質選定には、動作パラメータと使用条件を慎重に考慮する必要があります。重要な仕様には、最大250 PSIの圧力定格、-40°F～450°Fの温度範囲、および耐薬品性定格が含まれます。

本体材質:• ダクタイル鋳鉄 – 引張強度65,000 PSI以上、200 PSIまでの水用途に最適 • 鋳鉄 – 150 PSIまでの作動圧力で一般用途に適したコスト効率の高いソリューション • ステンレス鋼（304/316） – 耐腐食性評価NACE MR0175準拠、化学処理用

ディスク材質:• ステンレス鋼316 – 降伏強度30,000 PSI、腐食性環境の標準 • 炭素鋼 – 185°Fの動作温度までの非腐食性用途に適しています • 特殊合金（ハステロイC-276） – pHレベル1～14の強力な化学物質を処理

シート素材:• EPDM – 温度範囲 -40°F ～ 300°F、ショア硬度 65～75 デュロメータ • NBR (ブナN) – 最大 200°F までの汎用サービス、優れた耐油性 • PTFE – 95% の工業用流体との化学的適合性、最大温度定格 450°F • 金属シート – トリプルオフセット設計により、気泡をしっかり遮断しながら 600°F での使用が可能

保護コーティング:• エポキシ – フィルム厚8～12ミル、最大15年の耐腐食性 • ゴムライニング – ASTM D2000準拠の耐薬品性グレードA、厚さ1/8インチ～1/4インチ • コーティングの選択により、過酷な環境下でもバルブの動作寿命が200～300%延長

バタフライバルブの利点

バタフライバルブは、ゲートバルブやグローブバルブよりも設置スペースが少なくて済みます。これは大口径配管にも当てはまります。狭い場所にも設置でき、必要な支持構造も少なくて済みます。また、重量も軽いため、取り扱いや設置が容易です。

これらのバルブは開閉が速く、1/4回転させるだけで作動します。緊急遮断に最適です。自動化システムでも素早く反応します。シンプルな設計のため、何度も回転させるバルブよりも少ない力で操作できます。

バタフライバルブは、ボールバルブやゲートバルブよりも安価です。特に大型のバルブではその傾向が顕著です。バタフライバルブは製造が簡単なため、優れた性能を維持しながらコストを抑えることができます。バルブが大きいほど、コスト削減効果は大きくなります。6インチ以上のバルブでは、最もコスト削減効果が高いです。

これらのバルブは、全開状態でも流量をほとんど低下させません。ディスクはパイプ内に留まりますが、すっきりとしたデザインです。ゲートバルブやグローブバルブよりも流量を阻害しにくく、システムの効率向上に役立ちます。ポンプにかかるコストも削減できます。

これらのバルブは回転に必要な力が小さいため、駆動モーターが小型で安価です。手動操作も容易です。モーターの寿命も長く、バルブを頻繁に開閉する場合に特に便利です。

一般的な用途

給水システムでは、主管を遮断し流量を制御するためにバタフライバルブが使用されています。都市の水道システムでは、バタフライバルブが採用されています。これは、性能が高く、太い配管の場合のコストが低いためです。錆びにくく、メンテナンスもほとんど必要ありません。そのため、水道システムに最適です。

水処理場では、原水の取水から最終処理水の供給まで、様々な工程でバタフライバルブが使用されています。これらの処理場では、バタフライバルブの迅速な動作が評価されています。密閉性が高く、処理薬品との相性も良好です。処理場では、手動または機械で操作できます。

化学プラントでは、強力な化学物質を扱うために頑丈なバルブが使用されています。適切な材料を使用したトリプルオフセットバタフライバルブは、こうした過酷な用途にも最適です。液体とガスの両方を扱えるため、プラントの様々なニーズに対応できます。

発電所では、冷却水、給水、その他の用途にバタフライバルブが使用されています。新しい設計は高圧と高温に対応できるため、正確な動作が求められる発電所の主要用途に最適です。

バタフライバルブと他のバルブタイプ

これらのバルブタイプを選択する際には、流量特性、圧力損失、設置スペース、作動頻度、ライフサイクルコストなどの要素を考慮する必要があります。バタフライバルブは、特に大口径の配管において、迅速な操作、スペース効率、そしてコスト効率に優れています。

選択の考慮事項

圧力および温度定格は、適切な安全マージンを確保した上で、システムの動作条件と一致するか、それを超える必要があります。考慮すべき重要な点は次のとおりです。

• 標準のバタフライ バルブは最大 200 PSI の圧力に対応しますが、高性能設計では 900 PSI を超えます。
• 温度対応範囲は、標準のエラストマーシート (-20°F ～ 180°F) から金属シート (最大 1200°F) までです。
• パイプのサイズと流量の要件は、バルブのサイズとタイプの選択に影響します。
• バタフライ バルブは 2 インチから 72 インチ以上まで用意されており、サイズが大きいほど経済的な利点が最大になります。
• フロー係数 (Cv) 計算により、システム要件に十分な容量が確保されます。
• 媒体の適合性は、すべての濡れるコンポーネントの材料選択に影響します。
• 化学的適合性チャートは、ボディ材料、シートコンパウンド、およびディスクコーティングの選択に役立ちます。
• 材料を指定する際には、pH、温度、濃度、潜在的な汚染物質などの要因を考慮する必要があります。
• 設置スペースの制約がある場合は、コンパクトな設計のバタフライ バルブが好まれることが多いです。
• 選択時には、面間寸法、アクチュエータのクリアランス、およびメンテナンス アクセス要件を評価する必要があります。
• ウェーハ設計によりスペース要件が最小限に抑えられ、フランジ設計により最大限の強度が得られます。
• 作動要件は、バルブのサイズ、動作圧力、および制御システムの統合ニーズによって異なります。
• 使用頻度が低い場合は手動操作で十分ですが、自動作動によりリモート制御とプロセス統合が可能になります。
• アクチュエータを選択する際には、トルク要件、電力可用性、およびフェイルセーフ要件を考慮する必要があります。
• メンテナンスの容易さは、長期的な運用コストとシステムの信頼性に影響します。
• バルブを選択する際には、交換部品の入手可能性、サービス アクセス要件、メンテナンス間隔を考慮してください。
• 設置上の制約に応じて、一部のバルブ タイプは他のタイプよりも優れた保守性を提供します。

よくある質問

バタフライバルブはどの方向にでも取り付けることができますか?

はい、バタフライバルブは通常、水平、垂直、斜めなど、どの方向にも設置できます。ただし、適切な操作とメンテナンスのために、アクチュエータの向きを考慮する必要があります。空気圧式および油圧式アクチュエータは、湿気が溜まらないように設置する必要があります。また、電動アクチュエータには特別な取り付け要件がある場合があります。必ずご相談ください。 メーカー アクチュエータ固有の方向制限に関するガイドライン。

ソフトシートバタフライバルブとメタルシートバタフライバルブの違いは何ですか?

ソフトシートバタフライバルブは、EPDMやPTFEなどのエラストマー材料をシール材として使用し、低圧・低温度域でも優れた遮断性能を発揮します。リークゼロ性能を実現していますが、温度および薬品に対する制限があります。メタルシートバタフライバルブ（通常はトリプルオフセット設計）は、金属同士のシール構造を採用しているため、高圧・高温域での使用が可能ですが、リークが最小限に抑えられる場合があります。メタルシートは高サイクル用途において長寿命ですが、初期コストは高くなります。

バタフライ バルブ アクチュエータの正しいトルク要件をどのように判断すればよいですか?

アクチュエータのトルク要件は、バルブのサイズ、差圧、ディスク設計、およびシートタイプによって異なります。メーカーは、各バルブ設計における必要なトルクと差圧を示すトルク曲線を提供しています。アクチュエータのサイズを決定する際には、ブレークアウェイトルク（動作開始トルク）とランニングトルク（動作トルク）の両方を考慮してください。信頼性の高い動作のために、計算トルクの1.5～2.0倍の安全係数を設けてください。具体的なトルクデータとアクチュエータのサイズに関する推奨事項については、バルブメーカーにお問い合わせください。

バタフライ バルブは高温蒸気用途に適していますか?

金属シートを備えたトリプルオフセットバタフライバルブは、材質と設計に応じて、最高1200°F（約600℃）までの高温蒸気用途に対応できます。ただし、標準的なエラストマーシートのバタフライバルブは、より低い温度（通常400°F（約200℃）以下）に制限されます。蒸気用途では、熱衝撃、凝縮液の取り扱い、適切な材料選定などの要素を考慮してください。要求の厳しい蒸気用途には、グローブバルブまたは特殊な高温用ボールバルブの方が適している場合があります。

バタフライバルブにはどのようなメンテナンスが必要ですか?

バタフライバルブは、他のバルブタイプに比べてメンテナンスの必要性が最小限です。外部部品の定期的な点検、アクチュエータの潤滑（必要な場合）、そして定期的な運転によって、最適な性能を維持できます。ソフトシートは長期間の使用後に交換が必要になる場合がありますが、メタルシートバルブは通常、ステムパッキンの交換のみで済みます。定期メンテナンスでは、外部漏れ、ディスクの適切な位置合わせ、そしてスムーズな動作を確認してください。ほとんどのバタフライバルブは、適切に選定・設置されていれば、長年にわたりメンテナンスフリーで使用できます。