バルブのシール問題をどう解決するか

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バルブのシール問題の解決法 バルブのシール問題は見過ごしてはならない。なぜなら、バルブにおける漏れや漏出現象の大部分は、以下の点で発生するからだ：動的シール バルブの動的シールとは、主にバルブステムのシールを指す。バルブ内の媒体がバルブステムの動きに伴って漏れ出さないようにすることは、バルブの動的シールにおける中心的な課題である。 1．パッキンケーシングの形態：現在、バルブの動的シールはパッキンケーシングを主としている。フィラーハウジングの基本形態には、（1）プレート式：これが最もよく使われる形態です。 同じ形式でも、細部に多くの違いがある。例えば、締め付けボルトについては、T字ボルト（圧力が16キログラム/平方センチメートル以下の低圧バルブ用）、両頭ボルト、リベットなどに分けられる。 キャップの観点から見ると、一体型と組み立て式の2種類に分けられます。 （2）圧縮ナット式：このタイプは外形寸法が小さく、圧縮力に制限があるため、小型バルブにのみ使用できる。 充填材について言えば、パッキンケーシング内で充填材がバルブシャフトと直接接触し、パッキンケーシングを満たすことで、媒体の外部への漏れを防ぎます。充填材には以下の要件があります：密封性が高いこと；耐腐食性；摩擦係数が小さい；媒体の温度と圧力に適応する。 2．よく使われる充填材には、（1）アスベスト・ダンパーがある：アスベスト・ダンパーは耐熱性と耐腐食性に優れているが、単独で使用するとシール効果が悪いため、常に他の材料に浸透させたり併用したりされる。油浸アスベストストッパー：その基本的な構造形態には2種類あり、1つはねじり式、もう1つは編み込み式です。また、円形と四角形の2種類に分けられる。 （2）ポリテトラフルオロエチレン編みストッパー：ポリテトラフルオロエチレンの細帯を編んで作られたストッパーで、優れた耐腐食性を持ち、極低温媒体にも使用できる。 （3）ゴム製Oリング：低圧状態では、優れたシール性能を発揮する。しかし、使用可能な温度には制限があり、例えば天然ゴムは60℃までしか使用できない。 （4）プラスチック成形用充填剤：一般的には3ピース式で作られるが、他の形状にすることもできる。使用されるプラスチックはポリテトラフルオロエチレンが多く、ナイロン66やナイロン1010も使用されている。 250℃の蒸気バルブにおいて、アスベストのリングと鉛のリングを交互に重ね合わせることで、漏れが軽減される。また、媒体が頻繁に変わるバルブの場合は、アスベストのリングとポリテトラフルオロエチレンのテープを併用することで、シール効果が向上する。バルブシャフトへの摩擦を軽減するため、場合によっては二硫化モリブデン（MoS2）やその他の潤滑剤を使用することができる。 現在、新規な充填剤について研究が進められている。 ポリアクリロニトリル繊維をポリテトラフルオロエチレン乳剤に浸漬し、さらに予備酸化処理を行った後、金型内で焼結圧着することで、優れた密封性能を持つ成形充填材を得ることができる。また、ステンレス鋼の薄板とアスベストを用いて波形の充填材を作ると、高温・高圧および腐食に耐えることができる。 リボンチューブシール 化学工業や原子力工業の急速な発展に伴い、可燃性、爆発性、強毒性、放射性を持つ物質が増えてきたため、バルブのシールに対する要求はより厳しくなっています。場合によってはパッキンシールを使用できない状況も生じており、そこで新しいシール方式としてリボンチューブシールが登場しました。この種のシールには充填材が不要なため、無充填シールとも呼ばれます。 チューブの両端は、他の部品と溶接されている。バルブシャフトが上下すると、リブ付きチューブが伸縮し、チューブ自体に漏れがなければ媒体は漏れ出しません。万が一に備えて、一般的にはリブ付きチューブとパッキンの二重シールが用いられる。 静密封 静密封とは、通常、2つの静止した面の間の密封を指します。密封方法は主にワッシャーを使用することです。 ワッシャーの材料には以下のものがある：(1)非金属材料：紙、麻、牛革、アスベスト製品、プラスチック、ゴムなど。紙や麻、牛革などには毛細孔があり透過しやすいため、使用時には油やワックス、またはその他の防透過材を含浸させる必要がある。一般的なバルブではほとんど使用されない。 アスベスト製品には、アスベストテープ、ロープ、板、アスベストゴム板などがある。その中で、アスベストゴム板は構造が密で、耐圧性に優れ、耐熱性も良好であるため、バルブ自体やバルブと配管のフランジ接続部において広く使用されている。 プラスチック製品は耐腐食性に優れ、広く使用されている。種類にはポリエチレン、ポリプロピレン、ソフトポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン66、ナイロン1010などがあります。 ゴム製品は柔らかい質感で、各種ゴムにはそれぞれ一定の耐酸性、耐アルカリ性、耐油性、耐海水性があります。品種には天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、イソブテンゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴムなどがある。 (2)金属材料：一般的に、金属材料は強度が高く、耐熱性も優れている。しかし、鉛も同様で、希硫酸に耐える性質だけを利用するのである。よく使われる材質には、真鍮、銅、アルミニウム、低炭素鋼、ステンレス鋼、モネル合金、銀、ニッケルなどがあります。 (3)複合材料：例えば金属被覆（内部にアスベスト）のワッシャー、組み合わせ波形ワッシャー、巻き付けワッシャーなど。 一般的なワッシャーの性能 開閉弁を使用する際、状況に応じて元々付いているワッシャーを交換することが多い。 よく使われるワッシャーには、ゴム製平ワッシャー、ゴム製Oリング、プラスチック製平ワッシャー、ポリテトラフルオロエチレン製ワッシャー、アスベスト入りゴムワッシャー、金属製平ワッシャー、金属製異形ワッシャー、金属被覆ワッシャー、波形ワッシャー、巻き付けワッシャーなどがある。 (1)ゴム平ワッシャー：変形しやすく、圧着には力を要しないが、耐圧性と耐熱性は低く、低圧で低温の場所でのみ使用される。天然ゴムにはある程度の耐酸耐アルカリ性があり、使用温度は60℃を超えないようにすべきです。クロロプレンゴムも一部の酸やアルカリに耐えられ、使用温度は80℃です。ニトリルゴムは耐油性があり、80℃まで使用可能です。フッ素ゴムは耐腐食性に優れ、一般的なゴムよりも耐熱性も高く、150℃の環境下で使用できます。 (2)ゴムOリング：断面形状は正円で、一定の自己締め付け作用があり、平らなワッシャーよりも密封性が高く、かつ圧縮力はより小さい。 (3)プラスチック平ワッシャー：プラスチックの最大の特徴は耐腐食性が高いことで、ほとんどのプラスチックは耐熱性に劣る。ポリテトラフルオロエチレンはプラスチックの中でも最高峰で、耐腐食性に優れるだけでなく、耐温範囲も広く、-180℃～+200℃の間で長期間使用することができます。 (4)ポリテトラフルオロエチレン被覆ワッシャー：ポリテトラフルオロエチレンの長所を十分に生かし、同時にその弾性が低いという欠点を補うために、ポリテトラフルオロエチレンでゴムまたはアスベストゴムを被覆したワッシャーが作られている。これにより、ポリテトラフルオロエチレン製の平らなワッシャーと同様に耐腐食性を持ちつつ、優れた弾性を発揮してシール性能を高め、圧縮力を低減します。 (5)アスベストゴムワッシャー：アスベストゴム板を切り出して作る。その成分は、60～80％のアスベストと10～20％のゴム、そして充填剤や硫化剤などです。耐熱性、耐寒性、化学的安定性に優れており、供給も豊富で価格も安い。使用する際、圧縮力はそれほど大きくなくてもよい。金属に付着する性質があるため、取り外し時に手間がかからないよう、表面にグラファイト粉を塗るのが最善です。 アスベストゴム板には4色あります。灰色は低圧用で（規格XB-200、耐圧≤16キログラム/平方センチメートル、耐温200℃）、；赤色、中圧用（規格XB-350、耐圧は40キログラム/平方センチメートル、耐温350℃）；紫赤色、高圧用（規格XB-450、耐圧100キログラム/平方センチメートル、耐温450℃）；緑色で、油類に使用され、耐圧性も優れています。 (6)金属製の等温環：鉛は100℃まで耐えられ、アルミニウムは430℃、銅は315℃、低炭素鋼は550℃、銀は650℃、ニッケルは810℃、モネル（ニッケル銅）合金も810℃、ステンレス鋼は870℃まで耐えられる。その中で鉛の耐圧能力は低く、アルミニウムは64キログラム/平方センチメートルに耐えられ、他の材料は高圧に耐えられる。 (7)金属異形ワッシャー：レンズワッシャー：自己締め付け機能があり、高圧バルブに使用される； 楕円形ワッシャー：高圧自己締めワッシャーにも分類される； 円錐面二重ワッシャー：高圧下での自己密封に使用される。 また、正方形、菱形、三角形、歯形、燕尾形、B形、C形などもあり、一般的には高圧・中圧のバルブでのみ使用される。 (8)金属被覆ワッシャー：金属は優れた耐熱性と耐圧性に加え、良好な弾性も持っている。被覆材にはアルミニウム、銅、低炭素鋼、ステンレス鋼、モネル合金などがある。中の充填材にはアスベスト、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス繊維などがある。 (9)波形ワッシャー：圧縮力が小さく、密封性能に優れているのが特徴です。金属と非金属の組み合わせがよく用いられる。 (10)巻き継ぎワッシャー：非常に薄い金属帯と非金属帯を密着させて複数層に巻き上げた円形のもので、断面は波形をしており、優れた弾力性と密封性を持っている。金属帯は、08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、アルミニウム、チタン、モネル合金などで作られる。非金属帯の材料にはアスベスト、ポリテトラフルオロエチレンなどがある。 上で述べたシールガスケットの性能に関する数値は、フランジの形状や媒体の状況、取り付け・修理技術などと密接な関係があり、時にはそれを上回ることもあれば、達成できないこともある。また、耐圧性と耐温性も互いに変換し合うもので、例えば温度が高くなると耐圧能力はしばしば低下する。このような微妙な問題は、実践を通じてしか理解できない。