バルブ

バルブ本体とは、バルブの大部分または全部を覆う外側のケーシングで、内部部品（トリム）を収容する部分です。ボンネットは、ケーシングの一部で、ステム（下記参照）が貫通し、ステムのガイドおよびシールとしての役割を果たします。ボンネットは通常、バルブ本体にねじ込まれるか、ボルトで固定されます。

バルブ本体は通常、金属製またはプラスチック製です。真鍮、青銅、砲金、鋳鉄、鋼、合金鋼、ステンレス鋼が非常に一般的です。^{[ 1 ]}海水淡水化プラントなどの海水用途では、特に温海水に対する耐腐食性のため、デュプレックスバルブやスーパーデュプレックスバルブがよく使用されます。アロイ20バルブは一般的に硫酸プラントで使用され、モネルバルブはフッ化水素酸（HF酸）プラントで使用されます。ハステロイバルブは原子力発電所などの高温用途でよく使用され、インコネルバルブは水素用途でよく使用されます。プラスチック製の本体は、比較的低い圧力と温度で使用されます。PVC 、PP、PVDF、ガラス繊維強化ナイロンは、バルブ本体に使用される一般的なプラスチックです。

ボンネットはバルブ本体のカバーとして機能します。通常、バルブ本体に半永久的にねじ込まれるか、ボルトで固定されます。バルブの製造時には、内部部品が本体に組み込まれ、その後、ボンネットが取り付けられて内部の部品が固定されます。バルブの内部部品にアクセスするには、通常、メンテナンスのためにボンネットを取り外します。多くのバルブにはボンネットがありません。たとえば、プラグバルブには通常ボンネットがありません。多くのボールバルブは、バルブ本体が中央でねじ止めされるなど、異なる方法で組み立てられているため、ボンネットがありません。

ポートとは、流体がバルブを通過するための通路のことです。ポートは、流量を制御するためにバルブ部材またはディスクによって塞がれます。バルブには通常2つのポートがありますが、20個ものポートを持つものもあります。バルブはほぼ必ず、ポートでパイプやその他の部品に接続されます。接続方法には、ねじ込み、圧縮継手、接着剤、セメント、フランジ、溶接などがあります。

ハンドルは、バルブ本体の外側からバルブを手動で操作するために使用されます。自動制御バルブには通常ハンドルはありませんが、ストップチェックバルブのように、自動制御を手動でオーバーライドするためのハンドル（またはそれに類するもの）を備えているものもあります。アクチュエータは、バルブ本体の外側からバルブを自動または遠隔操作するための機構または装置です。バルブの中には、内部から自動的に制御されるため、ハンドルもアクチュエータも備えていないものがあります。例えば、チェックバルブやリリーフバルブには、ハンドルもアクチュエータも備わっていない場合があります。

ディスク（弁部材とも呼ばれる）は、固定本体内部にある可動式の障害物で、弁を通る流れを調整可能に制限します。従来は円盤状でしたが、ディスクにはさまざまな形状があります。弁の種類によっては、ディスクは弁内部で直線的に移動したり、ステム上で回転したり（バタフライ弁など）、ヒンジやトラニオン上で回転したり（チェック弁など）します。ボールは、ポート間の経路が1つ以上通っている円形の弁部材です。ボールを回転させることで、異なるポート間で流れを誘導できます。ボール弁は、流体通路として円筒形の穴が開けられた球形ローターを使用します。プラグ弁は、プラグと呼ばれる円筒形または円錐形のローターを使用します。ローター弁では、弁本体内部で回転できる限り、ローターに他の円形の形状を使用することも可能です。ただし、すべての円形または球形のディスクがローターであるとは限りません。たとえば、ボールチェック弁はボールを使用して逆流を遮断しますが、弁の操作にボールの回転が伴わないため、ローターではありません。

「シート」とは、ディスクと接触して気密シールを形成する本体の内面のことです。直線運動するディスク、またはヒンジやトラニオンで揺動するディスクの場合、ディスクはバルブが閉じているときのみシートと接触します。回転するディスクの場合、シートは常にディスクと接触していますが、ディスクの回転に伴って接触面積が変化します。シートは常に本体に対して静止しています。

シートは、車体に直接切り込まれているか、あるいは別の素材で作られているかによって分類されます。

• 硬質シートはバルブ本体と一体化しています。硬質シートの金属製バルブはほぼ全て、わずかな漏れが生じます。
• バルブ本体にはソフトシートが取り付けられ、最高使用温度に応じてPTFEなどの柔らかい材料、またはNBR、EPDM、FKMなどの様々なエラストマーで作られています。

ソフトシートバルブは閉じた状態では漏れにくい一方、ハードシートバルブは耐久性に優れています。ゲートバルブ、グローブバルブ、チェックバルブは通常ハードシートですが、バタフライバルブ、ボールバルブ、プラグバルブ、ダイヤフラムバルブは通常ソフトシートです。

ステムは、ハンドルまたは制御装置からディスクへ動きを伝達します。ステムは通常、ボンネット（存在する場合）を貫通します。場合によっては、ステムとディスクが一体化されているか、ステムとハンドルが一体化されていることもあります。

ステムによって伝達される動きは、直線力、回転トルク、またはこれらの組み合わせ（トルクリアクターピンとハブアセンブリを使用したアングルバルブ）のいずれかです。バルブとステムはねじ込み式になっており、ステムをどちらかの方向に回すことでバルブにねじ込んだり、バルブからねじ出したりすることができ、それによってディスクが本体内部で前後に動きます。シールを維持するために、ステムとボンネットの間にはパッキンがよく使用されます。バルブによっては外部制御がなく、ほとんどの逆止弁のようにステムを必要としないものもあります。

シートとステムの間にディスクがあり、ステムがバルブ内部に向かって移動してバルブを閉じるバルブは、通常シート式またはフロントシート式と呼ばれます。シートとステムの間にシートがあり、ステムがバルブ外部に向かって移動してバルブを閉じるバルブは、リバースシート式またはバックシート式と呼ばれます。これらの用語は、ステムのないバルブやローターを使用するバルブには適用されません。

ガスケットとは、バルブからのガスや液体の漏れを防ぐために使用される、機械的なシール、またはパッキンのことです。

バルブボールは、過酷な使用条件、高圧、高精度が求められる用途にも使用されます。一般的には、ステンレス鋼、チタン、ステライト、ハステロイ、真鍮、ニッケルなどで作られています。また、 ABS、PVC、PP、PVDFなどの様々な種類のプラスチックで作られる場合もあります。

多くのバルブには、スプリングによる負荷がかかるようにスプリングが内蔵されており、通常はディスクを所定の位置に自動的に移動させますが、制御によってディスクの位置を変更することも可能です。リリーフバルブは、一般的にスプリングを使用してバルブを閉じた状態に保ちますが、過剰な圧力がかかるとスプリングの負荷に抗してバルブが開きます。通常はコイルスプリングが使用されます。一般的なスプリング材料としては、亜鉛メッキ鋼、ステンレス鋼、そして高温用途にはインコネルX750などがあります。

バルブの内部要素は総称してバルブのトリムと呼ばれます。API規格600「鋼製ゲートバルブ - フランジおよび突合せ溶接端部、ボルト締めボンネット」によると、トリムはステム、本体内のシート面、ゲートシート面、バックシートおよびステム穴ガイド用のブッシングまたは溶着溶接、および通常サービス流体と接触する小さな内部部品で構成され、ステムとゲートを接続するために使用されるピンは除外されます（このピンはオーステナイト系ステンレス鋼で作られなければなりません）。

2ポートバルブの操作位置は、完全に閉じて流れを全く通さない状態、最大流量を得るために完全に開いた状態、またはその間の任意の角度で部分的に開いた状態のいずれかになります。多くのバルブは、中間流量を正確に制御するようには設計されていません。このようなバルブは、開いているか閉じているかのどちらかであるとみなされます。一部のバルブは、流量の変動を調整するように特別に設計されています。このようなバルブは、調整バルブ、絞りバルブ、計量バルブ、ニードルバルブなど、さまざまな名称で呼ばれています。たとえば、ニードルバルブは、細かな流量制御のために、円錐状にテーパーの付いた細長いディスクとそれに適合するシートを備えています。一部のバルブには、バルブの開度を示す機構がある場合もありますが、多くの場合、独立した流量計など、他の流量表示が使用されます。

石油精製所や石油化学プラントなど、遠隔制御によるプロセス運転を行うプラントでは、通常運転時に一部の双方向弁を常時閉（NC）または常時開（NO）として指定できます。常時閉弁の例としては、サンプル採取時のみ開くサンプリング弁があります。また、システム運転中は開いたままで、電源供給を遮断することで自動的に閉じる緊急遮断弁もあります。これは、漏洩などの流体システムのユニットまたはセクションに問題が発生した場合に、その問題をシステムの他の部分から隔離するために行われます。常時開弁の例としては、パージガス供給弁や緊急リリーフ弁があります。これらの弁は、問題が発生すると（スイッチを「オフ」にすることで）開き、ユニットを洗浄して空にします。

2方向バルブの多くは、2つのポート間で流れがどちらの方向にも流れるように作られていますが、バルブを特定の用途に設置する場合、流れはバルブの上流側の特定のポートから下流側の別のポートへ流れることが期待されることがよくあります。圧力調整器は、可能であれば下流側の一定の圧力を生成するように流れを制御するバルブの一種です。これらは、ガスボンベからのガスの流れを制御するためによく使用されます。背圧調整器は、可能であれば上流側の一定の圧力を維持するように流れを制御するバルブの一種です。

3つのポートを持つバルブは、さまざまな用途に使用されます。以下にその例をいくつか示します。

三方ボールバルブは、ローター内部にT字型またはL字型の流体通路を備えています。T字型バルブは、一方の入口をどちらか一方または両方の出口に接続したり、両方の出口を接続したりするために使用できます。L字型バルブは、2つの入口の両方を切り離したり、どちらか一方のみを1つの出口に接続したりするために使用できます。

シャトルバルブは、高圧側の入口を出口に自動的に接続すると同時に、（一部の構成では）一方の入口から他方の入口への流れを阻止します。

シングルハンドル式混合弁は、 1つのハンドルを操作することで、温水と冷水を様々な流量で混合することができます。

サーモスタット式混合弁は、 2つの入力ポートにおける圧力と温度の変動下でも、温水と冷水を混合して一定の温度を維持する。

4ポートバルブとは、本体の周囲に等間隔に配置された4つのポートと、隣接するポートを接続するための2つの通路を備えたディスクを持つバルブです。操作は2つの位置で行います。

加圧給水ラインに設置されたサンプリングシリンダーを隔離し、同時にバイパスするために使用できます。油圧システムの圧力に影響を与えることなく流体サンプルを採取でき、脱気（漏れ、ガス損失、空気混入、外部汚染なし）を回避できるため便利です。