空気圧式インフレータブルシールバタフライ弁の選定：粉体遮断とインターロック

空気圧式膨張シールバタフライ弁は、空気圧アクチュエータで弁体を回転させた後、空気で膨張する弾性シールリングによって閉止シールを形成します。粉塵、粒状物、ばら積み粉体の輸送配管で多く用いられます。選定では弁体位置とシール加圧・排気の順序インターロックに加え、粒子特性、配管差圧、シール材質を適合させることが重要です。

一般的な弾性シート式バタフライ弁と比べ、膨張シールは弁体回転中に収縮状態を維持でき、開閉時の摩擦を低減します。粉体系では、単にアクチュエータのトルクを大きくするよりも、シールが確実に加圧・排気されるか、残留物が閉動作を妨げないかが重要です。

1．構造と作動原理

ウエハ形弁箱、弁体、弁軸、空気圧部分回転アクチュエータ、膨張シールリング、加圧・排気制御回路で構成されます。弁体が流路を開閉し、シールリングは閉止シールが必要なときだけ膨張して弁体外周と接触します。

適合した構造では、弁体回転中はシールを排気・収縮させ、弁体が全閉位置に達してから加圧します。この順序により、回転中のシール面の摩擦や圧縮を抑え、粉体配管の隔離を行います。

2．正しい順序：閉じてから加圧、排気してから開く

閉動作では、まずシールの排気・収縮を確認してから弁体を閉じます。弁体が全閉位置に達し、有効な位置フィードバックが得られた後にシールを加圧し、加圧圧力またはシール状態が設定条件を満たしてからシール完了信号を出します。

開動作は逆順です。まず加圧を停止してシールを減圧・収縮させ、圧力または状態フィードバックが開許可条件を満たしてから弁体を回転させます。この順序を守らないと、弁体によるシールの擦れや挟み込みの危険が増します。

1. 閉要求を受けたら、シールの減圧を確認します。
2. アクチュエータで弁体を全閉位置へ動かし、全閉フィードバックを確認します。
3. シール加圧を許可し、設定したシール状態に達してから遮断完了を確認します。
4. 開要求を受けたら、まずシールを減圧・収縮状態に切り替えます。
5. 減圧完了を確認してから弁体の開動作を許可します。

インターロックは、確認済みの弁位置とシール圧力・状態信号を組み合わせます。通電後の単純な時間遅延だけで重要状態の検証を代用してはいけません。異常時には危険な連続動作を阻止する必要があります。

3．一般的な弾性シート式との違い

一般的な弾性シート式バタフライ弁は、通常シートと弁体の機械的接触で閉止シールを形成します。膨張シール式は、リングの膨張と収縮を制御します。どちらもシート摩耗への配慮が必要ですが、接触のタイミング、空気源の要件、故障モードが異なります。

膨張シール構造が主に対処するのは、閉止時のシール接触と開閉摩擦です。すべての粒子含有流体で摩耗が生じないことや、任意の差圧で長期間ゼロ漏れを維持できることを意味しません。

4．アクチュエータ供給圧力とシール加圧圧力を区別する

空気には二つの役割があります。アクチュエータへの供給は弁体駆動用で、シールへの加圧は全閉位置の密封形成用です。同じ圧縮空気設備を使う場合でも、制御弁、減圧、フィードバックの要件を一つの圧力値にまとめてはいけません。

当サイトの関連製品では、アクチュエータの参考供給圧力を0.4～0.7 MPaとしています。これをシール加圧圧力としてそのまま使用することはできません。シールの構造、材質、配管最大差圧に応じて設定し、過圧による損傷や加圧不足による閉止性能低下を避ける必要があります。

• アクチュエータ回路：ろ過、減圧、制御電磁弁、ストロークフィードバック。
• シール回路：清浄で乾燥した空気、専用減圧、加圧・排気制御。
• インターロック入力：弁体全閉位置、シール減圧または加圧状態のフィードバック。
• 異常時：空気圧低下、弁位置異常、シール減圧不能時は危険動作を停止します。

5．粉塵・灰・粒状物の選定条件

代表用途は空気輸送、集塵機ホッパー、サイロ排出、ばら積み粉体の隔離です。粉体は気流中を浮遊する場合も、閉止位置に堆積する場合もあるため、粒径、硬さ、含水率、堆積、ブリッジを併せて考慮します。

乾燥粉塵、灰、穀物、適合する粒状物では、性状に応じて弁体、シール、表面処理を選びます。湿った物質、粘着性物質、高温粒子はシール端部に付着する可能性があるため、シール収縮空間、清掃、材質の耐熱性を確認します。

粉体用膨張シール式バタフライ弁の主用途は配管遮断です。固定のイコールパーセント特性やリニア特性を持つ連続精密調節弁として扱うべきではありません。

6．参考仕様と材質構成

当サイトの空気圧式膨張シールウエハ形バタフライ弁は、DN50～DN600、PN6/PN10、流体温度80℃以下、アクチュエータ供給空気圧0.4～0.7 MPaを参考選定データとして公開しています。

これらは関連製品シリーズの参考値であり、すべてのシール材質や特注構造が同じ定格を持つという意味ではありません。

EPDM、NBR、その他のエラストマーは、耐熱性と流体適合性が異なり、同一のシール材として扱えません。実際のシール構造が必要とする加圧圧力を、単一の固定値で代用しません。

7．ウエハ取付、試運転、受入検査

フランジ接続寸法、シール面、弁箱の芯出し、弁体回転空間を確認し、弁軸やアクチュエータに不要な配管荷重を与えないようにします。組立後は安全条件下でシールの加圧、減圧、収縮を先に確認し、その後に弁体との連動開閉を試験します。

1. シールが正しく取り付けられ、加圧・排気配管に明らかな漏れがないことを確認します。
2. アクチュエータを単独試験し、全閉・全開フィードバックを確認します。
3. 閉順序を模擬し、弁体全閉後にのみ加圧が許可されることを確認します。
4. 開順序を模擬し、シール減圧後にのみ弁体を開けることを確認します。
5. 空気源喪失、全閉信号喪失、シール圧力異常時のインターロックを試験します。
6. 設備の運転条件に応じて弁箱と閉止シール性能を検証し、試験条件を記録します。

粉体系では弁内部とシール接触面の残留物を除去し、シールの亀裂、永久変形、粒子の埋め込みも確認します。

8．見積依頼とインターロック設計に必要な情報

流体・物料名、粒径、最大固体濃度、含水率、配管圧力または負圧、温度、口径、フランジ規格、密封要件を提示します。自動化についてはアクチュエータ空気源、シール回路、開閉位置フィードバック、加圧・排気弁ユニット、警報・停止ロジックも明示します。

遮断後に保持すべき差圧、開閉頻度、想定連続運転時間、空気源喪失後の安全状態も提示します。粉塵爆発危険場所では現場の危険区域区分と制御付属品の実際の認証に基づいて選定し、弁ユニット全体に特定の防爆等級があると決めつけないでください。

受入検査では、弁体全閉、シール加圧済み、シール減圧済み、開動作許可を個別に検証可能な状態として記録します。単に弁が回転することだけでなく、保守担当者がインターロックを確認できるようにします。

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