ダイアフラムバルブ: デザイン, 種類, 利点, およびアプリケーション

1. 導入

ダイアフラムバルブ 衛生を必要とするアプリケーションにニッチを刻みました, 汚染非汚染, 腐食耐性パフォーマンス.

一般的に医薬品で使用されます, 水処理, 化学処理, そして食料生産, 彼らは彼らのために好まれています シンプルな構造, 漏れた密閉, そして 攻撃的または研磨液を処理する能力.

従来のバルブデザインとは異なります, ダイアフラムバルブは、プロセス流体から動作メカニズムを分離します, 清潔さと耐久性の向上を提供します.

2. ダイアフラムバルブとは何ですか?

ダイアフラムバルブは、弾性ダイアフラムをWeirに対して曲げることにより、流れを制御する線形運動バルブです (上げられた唇) またはバルブ本体の座席.

重要な違いは、ダイヤフラムが閉鎖要素と障壁の両方として作用することです, フローメディアとバルブのアクチュエーターまたはステム間の接触を防ぐ.

この分離により、ダイアフラムバルブは、汚染があるアプリケーションに最適です, 腐食, または衛生が重要です.

動作原理: ダイアフラムバルブが流れを制御する方法

ダイアフラムバルブはaで動作します 線形運動原理 それはaを使用します 柔軟な横隔膜 液体の通過を調節するため.

ダイアフラムは垂直に移動します - 流れの経路から押し込んだり、持ち上げたりして開始します, 停止, または、流体の流れを調節します.

この設計により、 タイトシール, 汚染を最小限に抑えます, 腐食性または粒子状の媒体と優れた互換性を提供します.

フロー制御のコアメカニズム

作業原則には、調整で動作する3つの主要なコンポーネントが含まれます:

1. アクチュエーター (マニュアル, 空気圧, または電気):
   バルブステムに下または上向きの力を適用します. この動きは、流れのパスを密閉または開くかのいずれかのダイヤフラムに送信されます.
2. バルブステムとコンプレッサー:
   アクチュエータを横隔膜に接続します. アクチュエータが従事しているとき, コンプレッサーを下に押します, 次に、ダイアフラムを曲げます.
3. 柔軟な横隔膜:
   ダイアフラムはバルブ本体とボンネットの間に固定されています. エラストマーまたは熱可塑性材料で作られています, ステムの動きに従うように曲がります.
   下向きに押したとき, それはweに連絡します (Weir-Typeバルブで) または反対側の座席 (ストレートスルータイプ), リークタイトシールを形成します.

フロー制御位置

• 閉じた位置:
  横隔膜はシートまたはウィアーに完全に押されます. 流体が通過することはありません.
  これはaを作成します ハーメチックシール プロセス流体とアクチュエータコンパートメントの間, 内部部分の汚染または腐食の防止.
• オープン位置:
  横隔膜は完全に持ち上げられます, 液体が自由に流れるようにします. ストレートスルーデザインで, これにより、最小限の流れ抵抗が可能になります。.
• 変調位置 (部分的にオープン):
  横隔膜は部分的にしか押し下げられていません. ダイアフラムバルブはグローブバルブのように正確なスロットル用に設計されていませんが, 彼らは提供することができます 基本的なフロー制御, 特にweir型モデルで.

3. ダイアフラムバルブの設計とコアコンポーネント

ダイアフラムバルブの堅牢でありながらシンプルな構造は、その最大の強みの1つです.

そのデザインは強調しています きれいな流れの経路, 信頼できるシーリング, そして プロセスメディアと機械コンポーネントの分離, 滅菌および腐食性の環境に理想的にします.

ダイアフラムバルブの重要なコンポーネント

フローパスデザイン

ダイアフラムバルブには、2つの主要なフロー構成があります:

Weirタイプ (サドルタイプ)

• フローパスの真ん中に隆起した「ウィアー」またはシートが特徴です.
• ダイアフラムは、このウィアーに対して閉鎖され、流れを止めます.
• に最適 きれいな液体, 低固体, そして 無菌アプリケーション.
• 簡単になります 排水性 そして、枯れた量を減らしました.

ストレートスルー (フルボア)

• 内部のウィアーはありません; ダイアフラムは反対側の座席に直接密閉します.
• こんな方に最適 スラリー, 粘性液, または 研磨メディア 遮るもののないフローが必要な場合.
• 閉鎖中にダイアフラムストレスを起こしやすい; クリーニング可能性がフローボリュームよりも重要ではない場合に使用されます.

シーリングメカニズム

の ダイアフラムは主要なシールとして機能します バルブの湿ったコンポーネントと外部環境の間. それは提供します:

• バブルタイトシャットオフ, 攻撃的または研磨型メディアでさえ.
• 液体の分離 バルブステムとアクチュエータから, 梱包漏れを排除します.
• 優れたパフォーマンス 衛生 そして 腐食性 従来のバルブが汚染または劣化を危険にさらす環境.

4. ダイアフラムバルブの種類

ダイアフラムバルブには、さまざまな産業要件を満たすように調整されたさまざまな構成があります, 衛生を含む, 耐食性, メディアタイプ, そして自動化.

それらは通常、フローパス設計によって分類されます, 作動方法, および建設の材料.

ウィアー型ダイアフラムバルブ

Weir-Type Diaphragm Valveは、上昇したリップまたはサドルを備えています (「ウィアー」) バルブ本体に成形されています.

ダイアフラムがアクチュエータまたはハンドホイールによって押されたとき, このウィアーに対して封印します, 流体の流れを止めます.

動作中のダイアフラムの外側のエッジと中心のみ, 摩耗を最小化します.

このデザインのフローパスは完全にまっすぐではありません, 適切に取り付けられた場合、比較的優れたドレンビリティを可能にしながら、コンパクトなフットプリントを維持するのに役立ちます (わずかな勾配で).

この構成は、特にクリーンまたは不妊の環境に適しています, 設計により最小限の流体の閉じ込めが可能になり、きれいな場所をサポートするため (CIP) または蒸気機 (一口) プロセス.

利点:

• きれいに適しています, 低硬化液
• 適切な角度でインストールされた場合の自己消去
• 衛生的および無菌システムに最適です

制限事項:

• 高粘性液や重いスラリーには適していません
• Weir閉塞によるわずかな圧力低下

アプリケーション:

• バイオテクノロジーおよび医薬品処理
• 食品および飲料製造
• 滅菌水と超純粋なメディアライン

ストレートスルー (フルボア) ダイアフラムバルブ

ストレートスルーまたはフルボアのバルブは、隆起したウィアーを排除します, 直接を提供します, インレットからアウトレットへの遮るもののないフローパス.

この設計は、粘性を処理するシステムで特に有利です, 繊維, または微粒子を含んだメディア, 詰まりの可能性を減らし、バルブ全体の圧力低下を最小限に抑えると.

この構成のダイアフラムは、操作中により大幅に曲がる必要があります, ウィアータイプと比較して横隔膜の寿命が減少する可能性があります.

しかし, 無制限の流れを必要とする研磨またはスラリーベースのプロセスに適したソリューションを提供します.

利点:

• 圧力降下を最小限に抑えます
• 粘性の通過を可能にします, 研磨剤, またはスラリーを含んだ液体
• パイプラインの洗浄と掃除が簡単です

制限事項:

• ダイアフラムはより多くの屈曲を経験します, サービスの寿命を減らす
• 潜在的なプーリングのために、滅菌または衛生システムには適していません

アプリケーション:

• 鉱業と鉱物処理
• 化学スラリーパイプライン
• 産業廃水システム

手動ダイアフラムバルブ

手動ダイアフラムバルブは、ハンドホイールまたはレバーを使用して動作します, 自動化の複雑さやコストなしで直接オペレーター制御を必要とするシステムに最適にする.

これらのバルブは機械的にシンプルです, メンテナンスが簡単です, そして、小規模または低サイクルのアプリケーションで正確なスロットリングを可能にします.

これらは一般的に実験室のセットアップで使用されます, ユーティリティライン, 自動化が必要ない低周波プロセス.

ユーザーはハンドホイールを回して、ダイアフラムをシートに持ち上げたり押したりします, フローを手動で調節します.

利点:

• スロットリングまたはシャットオフの正確な制御
• 外部電力は必要ありません
• 低い初期コストと単純な操作

制限事項:

• 大規模システムでは労働集約型
• 自動化されたプロセス制御と互換性がありません

アプリケーション:

• 研究所とパイロット植物
• 小規模プロセスライン
• メンテナンスバイパスとバックアップシステム

空気圧およびソレノイド作用型ダイアフラムバルブ

これらのバルブは、いずれかの空気圧アクチュエーターを使用して自動フロー制御用に設計されています (空気操作) またはソレノイドシステム (電磁作動).

空気圧モデルで, 空気圧は、線形運動を通じてダイアフラムを開閉するか閉じるために適用されます, ソレノイドバルブが電動コイルを使用してプランジャーを動かし、ダイアフラムを作動させます.

これらのバルブは、最新のプロセス自動化に不可欠です, プログラム可能なロジックコントローラーとの高速作動と互換性を提供します (PLC), 分散制御システム (DCS), またはリモート監督制御プラットフォーム.

多くの場合、ポジショナーが装備されています, フィードバックセンサー, 正確なストロークリミッター, リアルタイムコントロール.

利点:

• 高速, 自動操作
• 産業制御システムと互換性があります
• リモートまたは危険な場所に最適です

制限事項:

• 初期費用が高い
• 外部エネルギーが必要です (圧縮空気または電気)
• より複雑なメンテナンスとキャリブレーション

アプリケーション:

• クリーンルームと滅菌充填作業
• 化学プラントのバッチプロセス制御
• 製薬および食品産業のCIP/SIPシステム

プラスチック対. 金属ボディダイアフラムバルブ

5. 横隔膜バルブの構造の材料

パフォーマンス, 耐久性, ダイアフラムバルブの化学的適合性は、建設で使用される材料の影響を強く受けています.

の正しい組み合わせ 横隔膜材料 そして バルブボディ材料 腐食性環境などの多様な条件下で信頼できる動作を保証します, 滅菌処理, および研磨剤.

横隔膜材料

ダイアフラムは、プロセス液と直接接触する重要なシーリング要素です.

柔軟性を示す必要があります, 耐薬品性, 機械的強度, そして耐久性. 以下は、一般的に使用される典型的な特性を備えたダイアフラム材料です:

注記: ダイアフラムは布で強化できます (例えば, ナイロンまたはポリエステル) 圧力と疲労抵抗を高めるため.

高度または積極的なサービスで, 多層ダイアフラム (例えば, EPDMを介したPTFE) 一般的です.

バルブボディマテリアル

バルブボディはダイヤフラムを収容し、システムの圧力をサポートします.

身体材料の選択は、機械的強度に依存します, 耐食性, 熱性能, および規制要件.

材料の互換性と選択ガイドライン

ダイアフラムバルブ材料を選択するとき, 次の要因を評価する必要があります:

• 化学的適合性: すべての湿った材料がプロセス液に抵抗するようにしてください.
  PTFEは、普遍的な抵抗のゴールドスタンダードです, しかし、EPDMやFKMのようなエラストマーは、それほど攻撃的ではない媒体に十分である可能性があります.
• 温度と圧力: ダイヤフラムと身体の両方の素材は、システムの動作極端な極端に耐えなければなりません.
  例えば, 蒸気ラインには、PTFEやシリコンなどの高温横隔膜やステンレス鋼のような体が必要です.
• 機械的な負荷と摩耗: 研磨サービス用 (例えば, スラリー), 天然のゴム製ダイヤフラムや裏地または強化された金属体などの材料は耐摩耗性を改善します.
• 衛生要件: 滅菌または食品グレードのシステム用, FDA準拠のエラストマーと316Lステンレス鋼が標準です. 滑らかな表面ときれいさ (CIP/SIP) 不可欠です.
• コストと比較. パフォーマンス: プラスチックバルブは費用対効果が高いですが、圧力と温度の制限があります. 金属バルブは耐久性を提供しますが、より高価です.

6. ダイアフラムバルブの重要な利点

• 衛生設計: ダイアフラムバルブの設計は、デッドスペースと隙間を排除します, きれいな場所と完全に互換性があります (CIP) そして、滅菌場所 (一口) 手順.
  この機能は、医薬品にとって重要です, バイオテクノロジー, 不妊が最重要である食品加工産業.
• メディアの分離: ダイアフラムは、アクチュエータとプロセス液の間の物理的障壁として機能します, バルブ内部の汚染と腐食の防止, 耐久性と製品の純度を高める.
• リークタイトシャットオフ: ダイアフラムバルブは、一般にANSIクラスVI漏れ基準を達成します (設計フローの0.0005％以下), 多くのグローブバルブとゲートバルブと比較して優れたシーリング性能を提供します.
• メンテナンスの容易さ: パイプラインからバルブを除去することなく、通常、ダイアフラムは15〜30分で交換できます, ダウンタイムとメンテナンスの複雑さを大幅に削減します.
• 化学および腐食抵抗: さまざまな横隔膜材料 (EPDM, PTFE, fkm) および身体素材 (ステンレス鋼, PVDF) 攻撃的な化学物質と腐食性媒体に優れた耐性を提供します.
• 研磨液への適合性: 柔軟なダイアフラムと滑らかな流量により、これらのバルブはスラリーや研磨液に最適です, 摩耗の最小化とサービス寿命の延長.
• 費用対効果: 特に小さな直径の場合 (≤2インチ), ダイアフラムバルブは、多くの場合、ボールバルブと比較して初期コストが低くなります, 多くのアプリケーションに経済的な選択を提供します.

7. ダイアフラムバルブの制限と考慮事項

• 圧力と温度の制約: ほとんどのダイアフラムバルブは、150 psi以下の圧力に限定されています (≈10バー) および温度≤f (≈120°C).
  これらの制限は、高圧蒸気または炭化水素サービス環境での使用を除外します.
• ダイアフラムの摩耗と交換: ダイアフラムは疲労の対象となる摩耗部分です, 特に頻繁なサイクリングの下 (>10,000 オペレーション).
  メディアと使用法に応じて, ダイアフラムは通常、すべてを交換する必要があります 6 に 24 数ヶ月.
• フロー制限: Weir型ダイアフラムバルブは、非常に粘性のある液体で詰まりや閉塞する傾向があります (例えば, ハニー, スラッジ) ストレートスルー設計が指定されていない限り. また, それらのスロットリング精度は、グローブバルブよりも劣っています.
• サイズと作動制限: ダイアフラムバルブは、パイプサイズを超えて使用されることはめったにありません 8 インチ (DN200) サイズが大きいほど、はるかに高い作動力が必要だからです, 操作を複雑にし、コストが増加します.

8. ダイアフラムバルブの産業用途

ダイアフラムバルブは、信頼性を必要とする業界で広く使用されています, 汚染のないフロー制御と腐食抵抗:

• 医薬品 & バイオテクノロジー: CIP/SIP互換性と化学耐性ダイアフラムによる滅菌プロセスに最適, 汚染のない液体処理の確保.
• 食べ物 & 飲み物: 乳製品の衛生流体制御に広く使用されています, 飲み物, そしてソース, FDAと衛生基準に応えます.
• 水 & 廃水処理: 飲料水の制御に適しています, スラッジ, 排水, 特に耐腐食性のプラスチック体で.
• 化学処理: 漏れた密閉材と化学耐性材料を備えた攻撃的な化学物質を処理します, 投与プロセスやバッチプロセスに最適です.
• マイニング & スラリー: 耐摩耗性に耐性があります, 固体を含む液体を効果的に制御し、バルブ摩耗を減らします.
• 空調設備 & 一般産業: 冷却水の調節に使用されます, スチーム, 信頼できるシャットオフと腐食抵抗を備えた圧縮空気.

9. 他のバルブタイプとの比較

プロセス制御用のバルブを選択するとき, ダイアフラムバルブがグローブのような代替品と比較される方法を理解します, ボール, バタフライバルブが不可欠です.

まとめ

• ダイアフラムバルブ 漏れた密閉を際立たせます, 衛生設計, そしてメンテナンスの容易さ, 中程度の圧力と温度で衛生的および腐食性の用途に最適にします.
• グローブバルブ 優れたスロットリング精度とより高い圧力評価を提供しますが、より多くのメンテナンスが必要です.
• ボールバルブ 高速オン/オフ制御および高圧システムで優れていますが、滅菌環境にはそれほど適していません.
• バタフライバルブ 低圧ドロップニーズを持つ大規模なパイプラインには費用対効果が高いが、中程度のシーリング機能がある.

11. 結論

ダイアフラムバルブは、要求するプロセス環境にユニークに適しています 清潔さ, 耐薬品性, そして 信頼できるシャットオフ.

彼らのデザイン - シンプルでありながら非常に効果的である - は、衛生の時の試練に耐えていました, 腐食性, および研磨アプリケーション.

高圧または正確なスロットリングには適していませんが, ダイアフラムバルブは引き続き好ましい選択です バイオテクノロジー, 食べ物, 化学薬品, および水産業.

材料と自動化技術が進むにつれて, ダイアフラムバルブは、次世代のプロセス制御システムで重要な役割を果たし続けています.

これ: アプリケーションを要求するための高精度バルブ鋳造ソリューション

これ 精密バルブ鋳造サービスの専門プロバイダーです, 信頼性を必要とする産業向けの高性能コンポーネントを提供します, 圧力の完全性, および寸法精度.

生の鋳造から完全に機械加工されたバルブボディやアセンブリまで, これ 厳しいグローバル標準を満たすように設計されたエンドツーエンドソリューションを提供しています.

当社のバルブキャスティングの専門知識が含まれます:

インベストメント鋳造 バルブボディ用 & トリム

失われたワックスキャスティングテクノロジーを利用して、複雑な内部ジオメトリとタイト耐性を生成する バルブコンポーネント 例外的な表面仕上げ.

砂型鋳造 & シェル型鋳造

中から大型のバルブボディに最適です, フランジ, およびボンネット - 頑丈な産業用アプリケーション向けの費用対効果の高いソリューションを提供します, オイルを含む & ガスと発電.

バルブフィット用の精密加工 & シールの完全性

CNC加工 座席の, スレッド, シーリングフェイスは、すべてのキャスト部品が寸法およびシーリングパフォーマンスの要件を満たすことを保証します.

重要なアプリケーション用の材料範囲

ステンレス鋼から (CF8/CF8M/CF3/CF3M), 真鍮, 延性鉄, デュプレックスと高合金の材料へ, これ 腐食性で機能するように構築されたバルブ鋳物を供給します, 高圧, または高温環境.

カスタムバタフライバルブが必要かどうか, ダイアフラムバルブ, グローブバルブ, ゲートバルブ, または、工業用バルブ鋳物の大量生産, これはあなたの信頼できるパートナーです 精度のため, 耐久性, および品質保証.

よくある質問

ダイアフラムバルブはスラリーを処理できますか?

はい, しかし、ストレートスルーだけ (フルボア) デザイン, 固体を閉じ込めるweを避けます. 耐摩耗性の横隔膜を使用します (例えば, 補強ゴム) 長いサービスのために.

ダイアフラムを交換する頻度?

クリーンサービスで (水, 医薬品), 1〜2年ごとに. 過酷な化学または研磨サービスで, 6〜12か月ごと.

高圧蒸気に適したダイアフラムバルブです?

いいえ. ほとんどのダイアフラムバルブは、≤150psiおよび≤250°Fに制限されています; 蒸気システム (300+ psi) グローブバルブまたはボールバルブが必要です.

ANSIクラスVIとクラスIVの漏れの違いは何ですか?

クラスVI (ダイアフラムバルブ) 設計フローリークの≤0.0005％を許可します; クラスIV (グローブバルブ) ≤0.01％を許可します, ダイアフラムバルブを緊密なシャットオフのために優れたものにします.

ダイアフラムバルブは真空アプリケーションで使用できますか?

はい, ただし、ダイアフラム材料が真空と互換性があることを確認してください (アウトガスはありません). PTFEダイアフラムは、真空システムに適しています 29 inhg.