エアオペレートピンチバルブ: ガイドとアプリケーション

従来のバルブが磨耗、化学的攻撃、または内部コンポーネントへの媒体の蓄積により早期に故障するプロセス産業では、エア駆動ピンチバルブが構造的に独特で非常に実用的な代替品を提供します。流路内で金属ディスク、ボール、またはゲートを移動させるのではなく、圧縮空気を使用して柔軟なゴム製スリーブを締め付けて閉じるというその動作原理により、従来のバルブ設計で最も一般的な故障点である内部機械コンポーネントが排除されます。その結果、スラリー、粉末、顆粒、および化学的に攻撃的な流体を処理できるバルブが得られ、同じ条件下では競合するタイプのバルブでは決して太刀打ちできない耐用年数とメンテナンスプロファイルが実現します。

どうやって エアオペレートピンチバルブ 仕事

エアオペレートピンチバルブの操作機構は非常にシンプルです。バルブ本体は、通常は鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、またはエンジニアリングポリマーで製造された外側ハウジングで構成され、入口ポートと出口ポートを備え、そこに連続した柔軟なゴムスリーブが取り付けられています。このスリーブは、バルブの唯一の接液コンポーネントを形成します。制御される流体は、バルブ本体、アクチュエーター、または金属構造要素に決して接触しません。

バルブを閉じるには、外側本体とゴムスリーブの間の空間に圧縮空気が導入されます。この環状チャンバー内に空気圧が蓄積すると、スリーブに均一な半径方向の力がかかり、ボアが完全に締め付けられて流れが止まるまでスリーブがすべての側面から同時に内側に潰れます。バルブを開くには、圧縮空気が本体チャンバーから排出されます。スプリングリターン設計で大気中に排出するか、複動構成で反対側のポートに圧力を加えることで、スリーブの固有の弾性がスリーブを完全に開いた円形のボア位置に戻すことができます。

この作動ロジックは流体媒体から完全に分離されています。圧縮空気システムはゴム製スリーブの開閉を制御しますが、流体は内側のスリーブにのみ接触します。この構造的分離により、スラリー、粉末、化学的に攻撃的なプロセス、つまりゲート、グローブ、バタフライ バルブのパッキン、シート、アクチュエータ ステムが急速に劣化する条件におけるアクチュエータの腐食、機械的詰まり、シールの不安定性のリスクが大幅に軽減されます。

従来のバルブ設計に比べて構造上の利点

完全に開いたときのエア作動式ピンチバルブのフルボアで流路が妨げられないことは、最も重要な実用上の利点の 1 つです。内径が縮小されたトリムを備えたボールバルブ、ゲートが部分的に後退したゲートバルブ、またはディスクが流れの中に永続的に存在するバタフライバルブとは異なり、完全に開いたピンチバルブは、公称パイプ直径に等しい透明な円形の内径を示します。これは、流れの障害がゼロ、乱流を引き起こす内部形状がゼロ、そして研磨粒子が金属シートやディスクのエッジに衝突する可能性のある場所がないことを意味します。

内部空洞がないことは、衛生用途や粉体処理用途においても同様に重要です。スタッフィングボックス、パッキングランド、本体キャビティを備えた従来のバルブでは、製品が蓄積したり、硬化したり、後続のバッチを汚染したりする可能性のあるスペースが生じます。空気作動式ピンチバルブにはこれらの空洞がありません。スリーブの内部は滑らかで、流れ中に自動洗浄され、完全に排水可能です。医薬品粉末の移送ライン、食品成分の取り扱い、セメントや飛灰の搬送システムでは、この特性により洗浄サイクルと相互汚染のリスクが直接軽減されます。

メンテナンスが簡単であることも、構造上の利点の 1 つです。空気作動式ピンチバルブで摩耗する唯一の部品はゴムスリーブ自体です。スリーブが耐用年数の終わりに達したとき（表面の亀裂、層間剥離、またはピンホールの形成が目視検査によって検出可能）、交換には特別な工具や単純な減圧以外のラインの分離は必要なく、専門の技術者も必要ありません。スリーブの取り外しと交換は数分で完了し、同等の従来のバルブのトリムまたはアクチュエータコンポーネントを交換するコストの数分の一でバルブをフル性能に戻します。

ゴムスリーブの材質とその選択

ゴムスリーブは、すべての空気作動式ピンチバルブの性能上重要なコンポーネントです。用途の特定の流体、温度、圧力条件に適したエラストマーを選択することは、ピンチ バルブの仕様において最も重要なエンジニアリング上の決定です。スリーブの材質が間違っていると、使用中に急速に劣化するか、適切な耐薬品性が得られず、早期に交換したり、プロセスが汚染されたりする可能性があります。

ベースエラストマーの選択以外にも、スリーブの壁の厚さと補強構造も性能に影響します。高圧用途向けのスリーブには、ゴム壁内に埋め込まれた布地またはコード補強層が組み込まれており、線圧による半径方向の膨張に抵抗し、開閉サイクルの繰り返しによる疲労寿命を延長します。研磨スラリーの用途では、天然ゴム製の厚いスリーブ壁により、磨耗した表面が補強層に到達する前に材料の深さが大きくなり、サービス間隔が直接延長されます。

主要な産業と用途

空気作動式ピンチバルブは、幅広い業界の過酷な作業条件で広く使用されています。ピンチ バルブの適合性は、単一の業種によってではなく、扱われる媒体の性質によって決まります。研磨性、粘着性、腐食性、または汚染に敏感な流体が存在するあらゆる場所で、ピンチ バルブは従来のバルブ タイプでは再現できない利点を提供します。

• 採掘と鉱物加工: 尾鉱スラリー、鉱石濃縮物、研磨性固形物を多く含むプロセス水は、金属で固定されたバルブのトリムを急速に破壊します。天然ゴムスリーブのエア駆動ピンチバルブは、これらの媒体を低いメンテナンス頻度で処理し、予期せぬ故障ではなくスループット量に基づいて予測可能なスリーブ交換間隔で処理します。
• セメントおよび建材: セメント、フライアッシュ、石灰、および同様の粉末を空気圧で搬送すると、摩耗性と粘着性の高い流動状態が生じます。ピンチバルブの自動洗浄ボアと内部空洞がないため、従来のバルブが固着したり完全にシールできなくなる原因となる粉体の蓄積を防ぎます。
• 化学薬品および水処理: 水処理や化学薬品の製造における酸、アルカリ、酸化剤の投与と移送には、バルブ本体とアクチュエータを攻撃的な媒体から完全に隔離する EPDM または耐薬品性のスリーブ素材が役立ちます。
• 食品、飲料、医薬品: FDA 準拠のスリーブ材質と滑らかで洗浄可能なボアにより、エア駆動ピンチ バルブは、製品の純度や CIP (定置洗浄) 手順の容易さが規制要件となる衛生用途に適しています。
• 廃水と汚泥の処理: 都市および産業の廃水処理プラントでは、スラッジラインにピンチバルブを使用していますが、繊維状および粒子状の内容物により、代替バルブタイプのシートやアクチュエータ機構が急速に汚れてしまいます。

サイズ、圧力、作動に関する考慮事項

エア作動ピンチバルブの正しいサイズ設定には、単に呼び径をパイプの直径に合わせるだけでは不十分です。動作差圧に対してバルブが確実に完全に閉まるようにするには、ライン圧力、スリーブの剛性、および利用可能な作動空気圧の間の関係を評価する必要があります。

一般的な設計原理として、バルブ本体に加えられる作動空気圧力は、スリーブを完全に潰すのに十分なマージンだけ制御流体のライン圧力を超える必要があります。ほとんどのメーカーは、ライン圧力とスリーブ サイズの関数として最小必要作動空気圧を指定しており、信頼性の高い閉鎖のためにはライン圧力の 1.5 ～ 2 倍の一般的な要件が設定されています。プラントの圧縮空気供給圧力が制限されている場合、この関係により特定のピンチ バルブを適用できる最大ライン圧力が制限される可能性があるため、システム設計時に想定ではなく検証する必要があります。

スロットリングサービスの場合、単に開閉するのではなく、流量を調整するために空気作動式ピンチバルブが使用される場合、スリーブが部分的に折りたたまれた位置で長時間動作することを避けるために、バルブのサイズを控えめに設定する必要があります。部分的な閉鎖が長時間続くと、スリーブ周囲の特定の点に機械的応力が集中し、疲労亀裂の発生が加速され、耐用年数が短くなります。連続的な流量調整が必要な場合、特徴付けられたスリーブプロファイルを備えたポジショナーを備えたアクチュエータは、より制御された絞り動作を提供し、スリーブ表面全体に応力をより均等に分散します。

インストールとメンテナンスのベストプラクティス

エア作動式ピンチバルブは、可能な限り水平パイプライン方向に設置し、作動エア接続を上向きに配置する必要があります。この配向により、バルブが閉じているときに流体中の固体粒子や沈殿物がスリーブのピンチゾーンから確実に分離され、完全なシールを妨げたり、局所的なスリーブの摩耗を引き起こす可能性のある固体がクロージャ内に閉じ込められるリスクが軽減されます。

バルブに供給される圧縮空気は濾過され、乾燥している必要があります。特に結露が起こりやすい寒冷環境では、作動空気中の水分が時間の経過とともに環状本体チャンバー内に蓄積する可能性があり、バルブ本体内部の腐食を引き起こしたり、凍結状態ではバルブの動作を妨げる氷の形成を引き起こす可能性があります。空気供給ライン上のシンプルなフィルターレギュレーターユニットは、最小限のコストで汚染と湿気のリスクの両方に対処します。

計画的なスリーブ検査は、計画的なメンテナンス ルーチンに組み込む必要があります。外面の亀裂、異常な変形、スリーブの壁からメディアが染み出ている兆候を目視検査することで、予期せぬ故障によって引き起こされるのではなく、予定されたダウンタイム中にスリーブの交換を計画できます。カレンダー時間ではなく、動作サイクルまたはボリュームスループットの観点からスリーブの寿命を追跡することにより、高負荷アプリケーションにおける交換計画のより正確な基礎が得られます。これらの簡単な実践により、エア作動式ピンチ バルブは低い総所有コストと運用の信頼性を実現し、業界で最も要求の厳しいプロセス環境で選ばれるバルブとなっています。