1. 導入
ナイフゲートバルブは、スラリーを含むシステムで信頼できる分離を提供するために設計された特殊なシャットオフバルブです, パルプ, 廃水, 固体分数が高い他のメディア.
従来のゲートバルブとは異なります, ナイフゲートバルブの鋭利な刃は、繊維状または研磨材を介してせん断するように設計されています.
構造は比較的単純ですが, それらのパフォーマンスは、正確な材料の選択に依存します, 堅牢なシートデザイン, 正しい作動, メンテナンスのベストプラクティス.
2. ナイフゲートバルブとは何ですか？
あ ナイフゲートバルブ 主に設計された線形運動バルブです オンオフ分離 懸濁した固体の割合が高い液体を含むシステムで.
標準とは異なり ゲートバルブ, aを使用します 鋭利な刃 (ナイフ) それはスラリーを切り裂きます, パルプ, または繊維状のメディア, 挑戦的なサービス条件でも信頼できる閉鎖を確保します.
バルブは、ゲートをフローパスにスライドさせることで動作します, シートに密閉する前に、鋭いエッジが固体を変位させる場所.
全開時, バルブは、ほぼ遮るもののないボアを提供します, バルクソリッドを許可します, スラリー, または、最小限の圧力降下で通過する廃水.
主な特徴
- スラリーサービス用に設計されています: 固体を運ぶパイプラインでの詰まりと橋渡しを防ぎます.
- 大規模な費用対効果: 直径のボールバルブやグローブバルブに比べて軽くてシンプル >DN300.
- スロットリングを意図していません: 部分的に開いた操作は、摩耗と侵食を促進します.
- コンパクトで適応性があります: ウェーハで利用可能, ラグ, または、配管基準に合わせてフランジュボディ.
ナイフゲートバルブが使用されるとき
ナイフゲートバルブはいつでも選択されます:
- 媒体には含まれています スラリー, パルプ, または繊維 それは従来のバルブを詰まらせるかもしれません.
- バブルタイトシャットオフ 必ずしも必須ではありません, しかし、信頼できる分離が必要です.
- プロセスには以下が含まれます 低から中圧 (一般的に≤16バー / 232 psi).
- あ 費用効率の高いソリューション 大口径配管ネットワークには必要です.
3. ナイフゲートバルブのコアデザインと重要なコンポーネント
のパフォーマンスと信頼性 ナイフゲートバルブ その構造設計とその主要なコンポーネントの品質によって決定されます.
圧力クラスに応じてバリエーションが存在しますが, サイズ, と業界, ほとんどのナイフゲートバルブは、固体を切り抜けて信頼できる隔離を達成するために最適化された共通のアーキテクチャを共有しています.
体
- 関数: 圧力含有シェルを提供し、ゲートを収容します, 席, および梱包システム.
- デザイン: 通常、重量と設置スペースを最小限に抑えるためのウェーハスタイル, しかし、ラグタイプとフランジのあるボディも、より高い整合性接続に利用できます.
- 材料: 炭素鋼で鋳造または製造されています, ステンレス鋼 (304, 316, デュプレックス), 延性鉄, または特殊合金 (例えば, ハステロイ, チタン) 腐食性または研磨サービス用.
ゲート (ナイフ)
- 関数: フラット, 線形に固体をせん断し、流れをブロックする鋭いプレート.
- デザイン: 先頭にある鋭利な縁; ハードクロムでコーティングされる場合があります, 炭化タングステン, または摩耗に抵抗するセラミックオーバーレイ.
- バリアント: ソリッドナイフゲートvs. スルーコンディットゲート (フルボアの開口部と最小限の乱流のために設計されています).
シート
- 関数: ゲートが閉じる密閉面を提供します.
- 種類:
-
- 回復力のあるシート (EPDM, NBR, PTFE) 低メディウム圧力でのバブルタイトシャットオフの場合.
- 金属シート (ステライト, ステンレス鋼) 高温の場合, 研磨剤, または腐食性サービス.
- 交換可能なシートリング 拡張されたバルブ寿命のための厳しいサービス設計で.
パッキング & 腺
- 関数: ゲートの茎の通路に沿った外部漏れを防ぎます.
- 材料: 黒鉛, PTFE, アラミッド繊維, または、メディアの温度と化学に応じてハイブリッドパッキングセット.
- 強化: 詰め物ボックスにメディアの蓄積を防ぐための潤滑またはフラッシングのためのランタンリング.
幹 & ステムナット
- ステムタイプ:
-
- ライジングステム (手動設計で一般的です, バルブ位置の明確な視覚的兆候).
- 非上昇ステム (スペースが制約されたインストール用のコンパクトデザイン).
- ステムナット: オペレーターのトルクを線形ゲートモーションに転送します; 耐久性のための青銅または自己潤滑合金で作られています.
ボンネット (オプション)
- 開いたボディ (Bonnetless): スラリーサービスの標準; メディアの無料放電を許可しますが、梱包を公開します.
- 囲まれたボンネット: 危険または加圧されたメディアの封じ込めが重要である場所で使用されます.
- ヨーク / アクチュエータの取り付けフランジ: ハンドホイールのサポートを提供します, ギヤ, 空気圧, 油圧, または電気アクチュエーター.
作動オプション
ナイフゲートバルブは、プロセスの要件に応じて手動で操作または自動化できます:
- マニュアル: ハンドホイールまたはレバー, サイズが小さい場合は費用対効果が高い.
- ギア操作: トルクの削減を必要とするより大きな直径のためのベベルまたは拍車ギア.
- 空気圧 / 油圧シリンダー: スラリーパイプラインとリモートロケーションでの高速操作.
- 電気アクチュエーター: 正確なフロー制御とSCADA/DCSシステムとの統合.
4. ナイフゲートバルブのバリエーションと特別なデザイン
ナイフゲートバルブは広範囲に進化しました デザインバリアント さまざまな圧力クラスに合わせて調整されています, スラリー濃度, および化学環境.
標準のウェーハスタイルのナイフゲートバルブが最も一般的なままですが, 専門的な構成により、業界全体の信頼性が保証されます パルプ & 紙, マイニング, 廃水, 発電, そして化学処理.
ウェーハタイプのナイフゲートバルブ
- デザイン: スリムが特徴です, 追加のサポートなしで2つのパイプラインフランジの間に収まるように設計されたコンパクトボディ.
バルブ本体には、ラグホールのない平らなプロファイルがあります, 体重とコストの削減. ゲートは垂直にスライドして、メディアを介してせん断します, エラストマーまたは金属シートがシールを提供します.
その短い対面寸法により、スペースが制約のある配管レイアウトに適しています. - アプリケーション: 汎用スラリー, 廃水, および非クリティカルなシャットオフ.
- 利点: 費用対効果の高い, 取り付けが簡単, 最小限の対面寸法.
- 制限事項: 行のバルブとして使用することはできません; ダウンストリームフランジサポートが必要です.
ラグタイプのナイフゲートバルブ
- デザイン: 突出したねじれたラグで構成されているか、体に溶接した, 両側のフランジに独立したボルトティングを可能にします.
これにより、構造の完全性が提供され、パイプラインの片側が反対側の圧力分離を維持しながら切断できるようになります.
ラグバルブは、多くの場合、圧力下でより良い安定性を得るために強化されたゲートガイドを備えています. - アプリケーション: に最適 行き止まりサービス または、パイプラインの片側が削除が必要になる場合がある場合.
- 利点: より強力な機械的安定性; パイプラインのセクションを分離できます.
- 制限事項: ウェーハタイプよりも重い, 少し高価です.
フランジ付きナイフゲートバルブ
- デザイン: ASMEに従って掘削された完全なフランジ付きの端が組み込まれています, から, またはJIS標準, 標準のパイプラインフランジとの直接的な互換性を確保します.
フランジ付きデザインは、より硬いボディを提供します, ストレスを均等に分配し、インストール中の不整合を防ぎます. このタイプには、多くの場合、より高い圧力評価のための強化された詰め腺が含まれています. - アプリケーション: 高圧サービス, 腐食性のスラリー, 厳密なフランジ接続要件を備えた産業.
- 利点: パイプラインフランジに対する優れたシーリング, 振動下で信頼できます.
- 制限事項: より高い重量とコスト.
双方向ナイフゲートバルブ
- デザイン: 対称的なシートデザインが装備されています, 通常、エラストマーOリングまたはゲートの両側にデュアルベベルされた金属シートを使用する.
ゲートエッジは、どちらの方向からも座席と対話するように機械加工されています, フローの向きに関係なく、タイトなシャットオフを許可します.
一部のデザインでは、自動洗浄ゲートエッジを使用して、動作中に固体粒子を除去します. - アプリケーション: スラリーパイプライン, プロセスサイクル中に流れ方向が変化する場合.
- 利点: システム設計の柔軟性の向上.
- 制限事項: より複雑なシート配置, 潜在的に高い摩耗.
oリングの着席 / 回復力のある着席デザイン
- デザイン: エラストマーシールを統合します (EPDM, NBR, またはPTFE) ボディまたはシートリング内の溝に取り付けられています, 磨かれたゲート表面に圧縮して、バブルタイトシャットオフを実現する.
弾力性のあるシートは、軽微な不整合と摩耗も補います. 一部のモデルには、メンテナンスを容易にするための交換可能なシートカートリッジが含まれています. - アプリケーション: 廃水処理, 食べ物 & 飲み物, または、バブルタイトシャットオフを必要とする化学産業.
- 利点: 優れたシーリング機能, 漏れクラスまで ANSIクラスVI.
- 制限事項: シート材料は、高温または研磨スラリーで劣化する可能性があります.
金属製のヘビーデューティナイフゲートバルブ
- デザイン: 硬化した合金またはステンレス鋼のシートリングで構築されています, 時々、侵食に抵抗するために星またはタングステンの炭化物でコーティングされています.
ゲートエッジが研ぎ澄まされ、強化されて研磨性のスラリーを切り抜ける, 交換可能なシートインサートはサービス寿命を延ばします. バルブボディは一般に強化されており、固体を除去するためのフラッシングポートが含まれる場合があります. - アプリケーション: マイニング (尾鉱, 濃縮物), 発電所 (フライアッシュ, ボトムアッシュ), および研磨スラリーサービス.
- 利点: 高い耐久性, 温度の上昇に耐えます (>500 ℃).
- 制限事項: バブルタイトシャットオフを達成できない場合があります, より高い動作トルクが必要です.
スルーゲート (スライドゲート) ナイフバルブ
- デザイン: ゲートがバルブ本体を完全に通り抜けることを許可する完全なボアの開口部で設計されています。.
これにより、体内の内部の材料の蓄積が防止されます. 多くの場合、ゲートパスをきれいにするためにトップフラッシュポートを装備しています, 粘着性または粘性メディアに適しています.
一部のデザインには、ゲートの端に沿ってセルフクリーニングスクレーパーが組み込まれています. - アプリケーション: 糖蜜などの粘着性または粘性媒体の処理, タール, またはバイオマス.
- 利点: 詰まりが減少しました, シンプルな線形設計.
- 制限事項: より大きなインストールスペースが必要です.
ボンネットナイフゲートバルブ
- デザイン: ゲートと梱包を覆う密閉ボンネットエンクロージャーが組み込まれています, プロセス流体漏れに対する障壁を作成します.
アプリケーションに応じて, ボンネットは圧力を封印できます, ベント, または、パージシステムで設計されています. このバリアントは、環境安全またはオペレーターの保護が重要な場合に使用されます. - アプリケーション: 有毒, 危険, または高圧流体封じ込め.
- 利点: メディアの流出を防ぎます; 寿命をプロセスから分離することにより、寿命を延長します.
- 制限事項: より高価な; 追加の重量.
ホッパーシェイプナイフゲートバルブ (バルクハンドリングに特別)
- デザイン: ホッパーまたはサイロの角度に一致する傾斜またはV字型のシートジオメトリで構築されています.
この設計により、粉末の滑らかな重力流出が保証されます, 顆粒, およびバルクソリッド.
特別なコーティング (PTFEやセラミックなど) 多くの場合、固定を減らすために適用されます. ゲートは、研磨剤の乾燥材料を処理するために広く厚くなっています. - アプリケーション: ドライバルクパウダー, ペレット, および粒状メディア (セメント, 粒, 化学薬品).
- 利点: ブリッジと詰まりを防ぎます, 自由流量の排出を保証します.
5. 材料, 座席, ナイフゲートバルブのトリムオプション
材料の選択はバックボーンです ナイフゲートバルブ (KGV) パフォーマンスとライフサイクルの経済学, 特に研磨剤の下, 腐食性, または高温サービス条件.
体, ゲート, シート, そして、早期摩耗を防ぐために流体特性を処理するためにトリムを慎重に一致させる必要があります, 漏れ, または壊滅的な失敗.
マテリアル選択テーブル (コンポーネントによって & 応用)
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成分 |
材料 |
主要なプロパティ |
最大温度 (℃) |
理想的な用途 |
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体 |
鋳鉄 (ASTM A126) |
費用対効果の高い; 引張強度〜275 MPa |
200 |
低圧水, HVAC システム, 非違反のスラリー |
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ダクタイル鋳鉄 (ASTM A536) |
高強度 (415 MPa); 耐衝撃性; 伸長〜10％ |
300 |
市営廃水, パルプ & 紙, 中程度の摩耗 |
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|
316L ステンレス鋼 |
木材24–26 (塩化物耐性); 引張 515 MPa |
870 |
食べ物 & 飲み物, 海水, 化学スラリー |
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デュプレックス 2205 |
木材32–35; 引張 620 MPa; 優れた摩耗 & 耐食性 |
315 |
オフショアマイニング, 高塩性ブラインズ, 淡水化 |
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ゲート (ナイフ) |
炭素鋼 (A105) |
引張 485 MPa; 経済的 |
425 |
非違反, 軽度のスラリー |
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|
316Lステンレス鋼 |
優れた耐食性; 引張 485 MPa |
870 |
化学処理, 製薬, 食品のスラリー |
|
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ステライト 6 (CO合金) |
硬度HB 280–320; 着る & 侵食抵抗 |
815 |
マイニングテアリング, パルプ & 紙の黒い酒 |
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|
タングステンカーバイドコーティング |
硬度HV 1200–1600; 極度の耐摩耗性 |
650 |
石炭灰, セメント, 集計スラリー |
シート |
EPDM |
弾性のある, 水に適しています, 軽度の酸; FDAセーフ |
120 |
飲料水, 市営廃水 |
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|
PTFE |
FDA準拠; 強酸に抵抗します & 溶剤 |
260 |
食べ物 & 製薬, 化学産業 |
|
|
ステライト 6 |
摩耗- & 温度耐性 |
815 |
ハイテンプフライアッシュ, 研磨スラリーの取り扱い |
|
|
金属から金属へ (316L / デュプレックス) |
高強度; 固体を切断する耐性 |
870 |
重度の義務パイプライン, マイニング, 浚渫 |
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トリム / 幹 & パッキング |
17-4pHステンレス |
高強度 (UTS〜1000 MPA), 降水量がかかっています |
400 |
ハイサイクルオートメーション, 研磨スラリー |
|
|
グラファイトパッキング |
低摩擦 (µ≈ 0.15); 熱安定性 |
650 |
高温蒸気, 腐食性ガス |
|
|
PTFEパッキング |
化学的に不活性, 低摩耗 |
260 |
食べ物, 製薬, 化学反応器 |
6. パフォーマンス特性 & 動作制限
ナイフゲートバルブはで設計されています 特殊な操作封筒 これは、従来のゲートバルブやグローブバルブとは大きく異なります.
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パラメーター |
ソフトシートナイフゲートバルブ |
金属製のナイフゲートバルブ |
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圧力評価 |
PN10-25 (150–375 psi) |
PN25–100 (375–1450 psi) |
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温度範囲 |
-20°C〜150°C (EPDM, NBR) |
-20°C〜815°C (ステライト, タングステンカーバイド) |
|
漏れクラス (ISO 5208) |
a – b (バブルタイト) |
d – e (容認できる制御漏れ) |
|
フロー係数 (cv, DN200) |
320–420 |
280–380 |
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典型的なボアサイズ |
DN50 – DN1200 |
DN80 – DN2000 |
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作動オプション |
マニュアル, 空気圧, 電気 |
油圧, 空気圧, 電気 |
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サービスライフ (典型的な) |
1–5年 (スラリーの研磨性に応じて) |
3–10年 (研磨/高テンプの義務) |
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理想的な用途 |
水, 廃水, 食品グレードのスラリー |
マイニングテアリング, ハイテンプアッシュ, 腐食性のスラリー |
7. ナイフゲートバルブの典型的な業界アプリケーション
ナイフゲートバルブ (KGVS) のために設計されています スラリーの取り扱い, 粘性液, およびバルクソリッド.
それらのストレートスルーフローパス, シャープゲートエッジ, 堅牢なシーリングは、詰まりや侵食が懸念事項であるアプリケーションに最適です.
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業界 |
典型的なメディア |
バルブタイプ / 材料 |
アプリケーションノート |
|
マイニング & 鉱物処理 |
鉱石のスラリー, 尾鉱, 石炭スラリー |
メタルシート (デュプレックス 2205, 星に覆われたゲート) |
研磨メディアを処理します, 長いサービスライフ, 多くの場合、大きなDNのために油圧シリンダーで作動します |
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パルプ & 紙 |
木材パルプ, 紙の在庫, 化学スラリー |
メタルシートまたはソフトシート (316l ss, EPDM) |
滑らかなゲートは詰まりを防ぎます; バッチまたは連続フローラインのバルブ |
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廃水処理 |
下水, スラッジ, グリット |
ソフトシート (EPDM, PTFE) |
費用対効果の高い, 耐食性, メンテナンスが簡単です; 低圧用途 |
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力 & エネルギー |
フライアッシュ, ボトムアッシュ, 冷却水 |
メタルシート (Stellite/Tungsten Carbide) |
ボイラー灰の除去における高温および研磨条件に耐える |
化学処理 |
腐食性のスラリー, 酸性懸濁液 |
316LまたはDuplex SSを使用したPTFE/STELLITEシート |
化学攻撃に耐性があります; ソフトシートKGVは、プロセス制御のために漏れ密閉を可能にします |
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食べ物 & 飲み物 |
果実パルプ, 糖蜜, 粘性シロップ |
食品グレードのEPDM/PTFEソフトシート |
FDA標準のコンプライアンス; 掃除が簡単, 最小限の製品保持 |
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工事 / インフラストラクチャー |
砂, セメント, コンクリートスラリー |
金属シート付きの延性鉄または炭素鋼 |
ポンプまたはバッチング操作で重い固形物を処理します; 多くの場合、大きなDNサイズ |
8. 同様のバルブとの比較
ナイフゲートバルブ (KGVS) 多くの場合、と比較されます ゲートバルブ, ボールバルブ, プラグバルブ, すべてが分離またはシャットオフデバイスとして機能する可能性があるため.
それらの違いを理解することは、エンジニアが特定のサービスに最適なバルブを選択するのに役立ちます.
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バルブタイプ |
フローパス & デザイン |
強み |
制限事項 |
ベストユースケース |
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ナイフゲートバルブ (KGV) |
ストレートスルー; 鋭いゲートは固体を切り裂きます |
スラリーを処理します, 粘性または研磨液; 低圧降下; 大きな穴 |
スロットリングには理想的ではありません; ソフトシートバージョンの限られた圧力評価 |
マイニングテアリング, パルプ & 紙, 廃水, パワーアッシュライン |
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ゲートバルブ |
上昇または上昇していないウェッジ; 線形運動 |
タイトなシャットオフ; 高圧と温度に適しています; 費用対効果の高い |
操作が遅い; 固体でジャムできます; 研磨メディアで維持するのは困難です |
ウォーターメイン, 蒸気ライン, 油 & ガスパイプライン |
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球状のプラグ; クォーターターンロータリーモーション |
速い作動; 優れたシール; 中程度の圧力に適しています & きれいな液体 |
研磨スラリーには適していません; 直径が大きいほどトルクが増加します |
化学プロセスライン, ガスパイプライン, HVAC システム |
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テーパーまたは円筒形のプラグ; 回転動き |
シンプルなデザイン; コンパクト; 頻繁な操作に適しています |
研磨固形物は、プラグとシートを侵食する可能性があります; 限られたシーリングオプション |
低圧液体, 清潔またはわずかに粘性のある液体 |
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角度 バルブを確認してください |
フロー方向制御と90°のターンを組み合わせます |
バックフローを防ぎます; ウォーターハンマーを減らします; コンパクトレイアウト |
厚いスラリーには適していません; 頻繁にメンテナンスが必要になる場合があります |
ポンプ排出ライン, コンパクトルーティングを必要とするプロセス配管 |
重要な洞察:
- スラリーハンドリング: KGVは、鋭いゲートエッジと遮るもののないフローパスにより、研磨剤または繊維状の媒体のゲートとボールバルブを上回ります.
- 高圧 & きれいな液体: ゲートバルブとボールバルブは、高圧水で優れています, スチーム, またはガスアプリケーション.
- スロットリング & 変調: ボールとプラグバルブはフロー制御に適しています; KGVは主にオン/オフサービス用です.
- インストールの考慮事項: KGVは、多くの場合、大きな直径のために大きな顔とより長いストロークを必要としますが、簡単な梱包とゲートの交換により、スラリーパイプラインのメンテナンスを簡素化する必要があります.
9. 結論
ナイフゲートバルブは、汎用バルブではありません, しかし、それらはスラリーにとって不可欠です, パルプ, 廃水, およびバルクソリッドアプリケーション.
彼らのユニークなデザイン - ソリッドを切り抜ける鋭いゲート - 他のバルブが失敗する場合、それらは非常に効果的になります.
体材の適切な組み合わせで, シートデザイン, 作動, およびメンテナンスプラクティス, ナイフゲートバルブは、信頼できるサービス寿命とコスト効率を提供します.
よくある質問
ナイフゲートバルブは、高圧アプリケーションを処理できます?
ほとんどのKGVは、ANSIクラス150〜300で評価されています (285–740 psi). 特殊な高圧KGV (クラス 600, 1,440 psi) オイルに利用できます & ガスのスラリーですが、より高価です。彼らは厚い体を使用します, 強化席, および高トルクアクチュエーター.
研磨マイニングスラリーのナイフゲートバルブに最適な材料?
を使用してください デュプレックス 2205 体 (腐食/耐摩耗性), タングステンカーバイドコーティングゲート (硬度HV 1200–1600), そして ステライト 6 シート (侵食抵抗).
この組み合わせは、採掘尾部でのサービス寿命を3〜5年に延長します, 対. 6–12か月炭素鋼/EPDM.
ナイフゲートバルブは、双方向の流れに使用できます?
はい-双方向KGV 2つの座席があります (ゲートの両側に1つ) どちらの方向からも流れに対して密封することができます.
フロー方向が逆転するシステムに最適です (例えば, 廃水処理タンク).
単方向KGV (1席) 漏れを避けるために、上流の流れに対してのみ密閉できます。.
