ベローズシールバルブの紹介

ベローズシールバルブ

化学プラントで見られるパイプラインのさまざまなポイントでの漏れにより、排出物が発生します。このような漏れ箇所はすべて、さまざまな方法や機器を使用して検出できるため、プラントエンジニアは注意する必要があります。重大な漏れ箇所には、フランジ付きガスケット接合部やバルブ/ポンプのグランドパッキンなどが含まれます。今日、化学プロセス業界は環境保護を改善するためにより安全な技術を目指しており、環境へのダメージを制限するプラントを設計することがすべてのプロセスエンジニアの責任となっています。有毒化学物質の漏洩の防止。

バルブグランドやスタッフィングボックスからの漏れ通常、これはメンテナンスまたはプラントのエンジニアにとって懸念事項です。この漏れは次のことを意味します。
a) 材料の損失 b) 大気汚染 c) 工場従業員にとって危険。

たとえば、バルブグランドからの蒸気漏れの場合を考えてみましょう。 150 PSI では、グランドの隙間がわずか 0.001 インチでも、25 ポンド/時間の速度で漏れが発生することになります。これは、8 時間勤務あたり 1.2 米ドル、または年間 1,100 米ドルの損失に相当します。同様に、1 秒あたり直径 0.4 mm の小さな滴でも、年間約 200 リットルの高価な油や溶剤が無駄になります。ベローズシールバルブを使用することでこの漏れを大幅に低減できます。この記事では、ベローズシールの構造と動作について説明します。

ベローズ構造

ベローズ カートリッジはバルブ ボンネットとバルブ ステムの両方に溶接されています。ベローズ カートリッジには多数の回旋があり、これらの回旋はバルブ ステムの動きに応じて圧縮または拡張されます。 (科学的に言えば、バルブが開いた状態ではベローズが圧縮され、バルブが閉じた状態では膨張します)。バルブ本体を正しく取り付けることが重要です。ベローズは 2 つの異なる方法でバルブに密閉できます。まず、ベローズを上部のバルブステムと下部のバルブ本体に溶接できます。この場合、プロセス流体はベローズ内に含まれます。2 番目の方法では、ベローズが下部でバルブステムに溶接され、上部が本体に溶接されます。この場合、プロセス流体はバルブボンネットとベローズの間の環状領域に（外側から）含まれます。

ベローズは重要なコンポーネントであり、ベローズ シール バルブの心臓部を形成します。ベローズのねじれを避けるために、バルブには直線運動のみを行うステムが必要です。これは、バルブボンネットのヨーク部分にあるいわゆるスリーブナットを使用して実現できます。ハンドホイールはスリーブナットに取り付けられており、ハンドホイールの回転運動をバルブステムの直線運動に効果的に変換します。

ジャバラタイプ

ベローズには主に鍛造ベローズと溶接ベローズの 2 種類があります。成形タイプのベローズは、平らなシート (薄肉フォイル) を丸めてチューブにし、その後縦方向に溶着して作られます。その後、このチューブは機械的または静水圧によって、丸く間隔の広い折り目を備えたベローズに成形されます。溶接リーフ型ベローズは、薄い金属の座金状の板を内外周に溶接して作ります。溶接ベローズは、鍛造ベローズと比較して、単位長さあたりの折り目が多くなります。したがって、同じストローク長の場合、鍛造ベローズは溶接リーフのものより 2 ～ 3 倍長くなります。

報告によると、機械的に鍛造されたベローズはランダムな箇所で破損しますが、溶接されたリーフは通常、溶接部または溶接部付近で破損します。ベローズエンドとエンドコラー溶接を完全に溶け込ませるには、マイクロプラズマ溶接を使用して製造することをお勧めします。

ベローズデザイン

多層ベローズ設計は、高圧流体を扱う場合に適しています (通常、金属壁が 2 層または 3 層)。 2 層ベローズは、同じ厚さの 1 層ベローズと比較して、圧力定格を 80% ～ 100% 高めることができます。あるいは、2 層ベローズの圧力定格と同等の厚さの 1 層ベローズを使用すると、ストローク長が減少します。したがって、多層ベローズの設計には、単層ベローズに比べて明らかな利点があります。ベローズが金属疲労を受けやすく、この疲労が溶接破損を引き起こす可能性があることは明らかです。ベローズの疲労寿命は、流体の温度や圧力などの通常のパラメータに加えて、構造の材質、製造技術、ストローク長およびストローク周波数の影響を受けます。

ジャバラ材質

最も人気のあるステンレス鋼ベローズの材料は、高温に耐えるためにチタンを含む AISI 316Ti です。あるいは、インコネル 600 またはインコネル 625 は、ステンレス鋼ベローズと比較して疲労強度と耐食性を向上させます。同様に、ハスタロイ C-276 は、インコネル 625 よりも優れた耐食性と疲労強度を備えています。耐疲労性は、多重ベローズ システムを使用し、ストローク長を短くすることで改善できます。これにより、以下の耐用年数を大幅に延ばすことができます。

バルブオプション

ベローズ シールが取り付けられる最も一般的なバルブ タイプは、ゲート デザインとグローブ デザインです (図 1 を参照)。これらは、内部構造とバルブ ステムの軸方向の動きにより、ベローズとの使用に非常に適しています。
入手可能な情報に基づくと、現在のベローズ シール バルブのサイズは 3 mm NB から 650 mm NB であるようです。圧力定格は ANSI 150# ～ 2500# で入手可能です。バルブの材料オプションには、炭素鋼、ステンレス鋼、特殊合金などがあります。

アプリケーション

熱媒体: ホットオイルは、合成繊維/POY (部分配向糸) などの業界で一般的に使用されます。しかし、可燃性の高い化学物質には高温の油がこぼれて火災が発生する危険性が常にあります。ここで、ベローズシールバルブは漏れを止めることができます。

真空/超高真空: 一部の用途では、パイプラインから空気を継続的に抽出するために真空ポンプが必要です。パイプラインに取り付けられた従来のバルブでは、外部の空気がバルブのスタッフィング ボックスを通ってパイプラインに侵入する可能性があります。したがって、ベローズシールバルブは、スタッフィングボックスを空気が通過するのを防ぐ唯一の解決策です。
非常に危険な流体: 塩素 (図 2 を参照)、水素、アンモニア、ホスゲンなどの媒体の場合、ベローズ シール バルブはグランドからの漏れが完全に排除されるため、理想的な設計です。
原子力発電所、重水プラントなど、放射線漏れを常に防ぎたい場合には、ベローズシールバルブが最適です。
高価な液体: 一部の用途では、液体が高価なため、漏れを避ける必要があります。ここでは、経済的な評価により、ベローズ シール バルブの使用が推奨されることがよくあります。
環境基準: 世界中で、排出ガスと環境に関する基準は日に日に厳しくなっています。したがって、企業が既存の施設内で拡張することは困難になる可能性があります。ベローズシールバルブの使用により、追加の環境を必要とせずに拡張可能
損傷する可能性があります。