ウェッジゲートバルブ：エンジニアおよび調達担当者向け技術ガイド

1. 弾性ウェッジゲートバルブとは何ですか？

弾性ウェッジゲートバルブは、ウェッジゲートバルブこの製品の核となる特徴は、従来のオールメタル製シール設計とは異なり、ゲートディスク全体が弾性材料（一般的にはEPDMゴム）でコーティングされているか、または一体成形されている点です。この構造により、従来の剛性ウェッジゲートバルブによく見られる固着や高トルク動作の問題を回避しつつ、信頼性の高い双方向遮断シールを実現することを目的としています。

従来の金属シート式ウェッジゲートバルブとは異なり、弾性ウェッジゲートバルブのゲートは通常、飲料水承認基準を満たす完全加硫EPDMゴムコーティングを施したダクタイル鋳鉄製の本体です。閉じる際、弾性ゴム層がバルブ本体のシートと弾性的に接触するため、金属同士が直接接触することはありません。1980年代以降、弾性ウェッジゲートバルブは、特にDN600までのサイズにおいて、浄水処理および配水ネットワークの主流となっています。現在では、主要メーカーはDN1000、さらにはDN1200まで対応範囲を拡大しています。

調達上の意義：弾性ウェッジゲートバルブは、給水、排水、廃水処理において明確な利点を提供します。ゴム製のシール面は、流体中の微粒子による摩耗に効果的に抵抗し、金属製シール面の高精度な研磨を必要としないため、製造コストとメンテナンスコストを削減できます。

2. ウェッジゲートバルブはどのように動作するのか？

ウェッジゲートバルブは多回転式バルブであり、ステムがねじ込み式の回転運動によってゲートを駆動します。ゲートは流れの方向に対して垂直に移動します。

動作手順：

1.閉会ハンドルまたはアクチュエータを時計回りに回すと、ステムがゲートを下方へ移動させます。くさび形ゲートの2つのシール面は、上面が厚く、下面が薄く設計されています。ゲートが本体の座面に下降すると、くさび面が座面間に強制的な楔作用を生み出します。この作用により、軸方向の作動力が半径方向のシール圧力に変換され、確実な遮断が実現されます。これは強制シール方式であり、シール力は主に外部からの作動力によって発生し、ライン圧力によるものではありません。

2.オープニングステムが反対方向に回転すると、ゲートがシートから持ち上がり、流路が完全に開きます。ゲートバルブが完全に開くと、流体抵抗が非常に低い、まっすぐで障害物のない流路が確保され、パイプラインピグの通過が可能になります。

3.動作特性ステムが全ストロークを完了するのに複数回転する必要があるため、ゲートバルブはゆっくりと開閉します。この特性は、ウォーターハンマー現象を防ぐのにも役立ちます。

重要な注意事項ウェッジゲートバルブは、全開または全閉での使用を想定して設計されています。流量調整弁として使用しないでください。部分的に開いたゲートは流体の浸食や衝撃を受けやすく、シール面が損傷したり、振動や騒音の原因となる可能性があります。

3. ウェッジゲートバルブの分類

ウェッジゲートバルブは、いくつかの基準に基づいて分類できます。

3.1 ゲートディスク構造

これらのうち、フレキシブルウェッジ設計は、剛性ディスクとダブルディスクの両方の利点を兼ね備えており、中～大口径ウェッジゲートバルブの現在の主流となっている。

3.2 ステム構成による分類

・昇降式ステム（外側のネジとヨーク）ステムは作動時に上下に動き、バルブの位置を視覚的に示します。

•非上昇式ステム（内側ネジ）ステムは軸方向の動きを伴わずに回転し、ステムナットは上下に移動します。設置高さに制限のある用途に適しています。

3.3 アクチュエーション方式による

手動式、電動式、空気圧式、油圧式など。

3.4 接続タイプ別

フランジ型、突合せ溶接型、ウェハ型など

4. ウェッジゲートバルブとパラレルゲートバルブの違い

ゲートバルブは、ゲートの形状に基づいて大きくウェッジ型とパラレル型に分類されます。両者の主な違いは以下のとおりです。

選考ガイドライン高い信頼性と双方向シールが求められる場合は、ウェッジゲートバルブを選択してください。過熱蒸気、ボイラー給水、その他頻繁な温度変化を伴う用途では、パラレルゲートバルブの方が熱によるウェッジ現象を回避できるため、より良い選択肢となる場合があります。

5. ウェッジゲートバルブに適用される設計基準

ウェッジゲートバルブの設計、製造、試験は、一連の厳格な技術基準に準拠する必要があります。これらの基準は、品質、互換性、安全性を保証するものです。主要な国内外の基準を以下にまとめましたので、選定および受入の際に、エンジニアリング担当者や調達担当者の参考にしてください。

5.1 中国国家規格（GB）および工業規格（JB）

国内市場向けには、ウェッジゲートバルブ通常、以下の基準に従います。

以前は、JB/T 1739-1992（「弁の構造要素－ウェッジゲート弁のシート間隔およびウェッジ角度寸法」）でウェッジ角度が具体的に規定されていましたが、2005年に廃止されました。現在では、ウェッジ角度の選定は、各メーカーの設計慣行と実際の使用条件に基づいて行われています。

5.2 国際規格（API、ASME、AWWAなど）

輸出プロジェクトやアメリカ規格の設計においては、一般的に以下の規格が採用されます。

5.3 弾性ウェッジゲートバルブ専用規格（水道業界向け）

給水と排水に関しては、米国水道協会（AWWA）が専用のシリーズを開発しました。

•ANSI/AWWA C509– 弾性シート式ゲートバルブ（3インチ以上、最大250psig）の規格。弾性コーティング（ASTM D429による接着性）、ステムシール、双方向気密遮断などの要件を規定しています。

•ANSI/AWWA C515– 大径（通常4インチ以上）のダクタイル鋳鉄製弾性ウェッジゲートバルブの規格であり、厳格な肉厚および材料要件が定められている。

•AWWA C111/A21.11– ゴム製ガスケット付き継手（機械式および押し込み式）の規格。機械端部接続に適用可能。

5.4 その他の関連規格

5.5 調達と受入に関する重要事項

ウェッジゲートバルブを選定・受領する際、調達担当者は以下の規格への準拠状況を確認する必要があります。

1.設計基準の確認– バルブが、意図する用途に適した規格バージョン（例：GB/T 12234、API 600、またはAWWA C509）に準拠して設計されていることを確認してください。

2.対面次元現場での互換性を保証するため、バルブの長さがGB/T 12221またはASME B16.10に準拠していることを確認してください。

3.フランジの互換性フランジ規格（JB/T 79、GB/T 9113、ASME B16.5など）が配管システムに適合していることを確認してください。

4.テストレポートのレビューJB/T 9092またはAPI 598に準拠した工場試験報告書（シェル強度、バックシート、シート漏れ試験結果を含む）を請求してください。

5.材料証明書弾性ウェッジゲートバルブの場合は、EPDMコーティング材料の証明書と接着試験報告書を入手してください。

6.マーキング検査バルブ本体のマーキングがGB/T 12220の要件（製造元、サイズ、材質、圧力クラスなど）を満たしていることを確認してください。

6. ウェッジゲートバルブのウェッジ角度とは何ですか？

ウェッジ角度は、ウェッジゲートバルブにとって最も重要な設計パラメータの一つであり、シール性能、作動トルク、温度適応性に直接影響を与える。

6.1 一般的なくさび角の値

各シール面と垂直中心線との間の角度（すなわち、くさび角）は、通常、以下の標準値から選択されます。

•2°52′
•3°30′
•5°（最も一般的）
•8°
•10°

これらのうち、5°が最も広く使用されています。平行ゲートバルブは、ウェッジ角が0°の特殊なケースとみなすことができます。

6.2 ウェッジ角度の選択に影響を与える要因

くさび角は主に媒体の動作温度に依存します。

•温度が高いほど、角度を大きくする必要があります。これにより、ゲートの熱膨張による熱によるくさび（固着）のリスクが軽減されます。

•低温媒体の場合、2°52′のような小さな角度がよく選ばれる。

•高温環境下では、より大きな角度（5°、8°、あるいは10°）が好ましい。

6.3 ウェッジアングルの設計原理

ウェッジ角度は任意に決められたものではありません。ウェッジ形状は、バルブが閉じる際に追加の機械的シール圧力を発生させることを目的としています。角度が小さいほど、同じ軸方向移動量に対してより大きな半径方向シール力が得られ、より確実な遮断が可能になりますが、より高い加工精度が求められ、熱によるウェッジ変形が発生しやすくなります。一方、角度が大きいほど、よりスムーズな動作が可能になり、固着のリスクも低減されますが、同じシール力を得るためにはより長い閉鎖ストロークが必要となります。

前述のとおり、専門規格JB/T 1739-1992は2005年に廃止されました。現在、くさび角度の選定は、各メーカーの設計規則と具体的な使用条件に基づいて行われています。

7．エンジニアリングおよび調達担当者にとってのその他の注目ポイント

7.1 弾性ウェッジゲートバルブの代表的な技術パラメータ

•圧力定格一般的な値は、PN16 (16 bar)、200 psi (13.8 bar) CWP、300 psi (20.7 bar) などです。

•温度範囲ゴム座タイプの使用温度範囲は通常-10℃～+130℃に制限されますが、金属座タイプの使用温度範囲はより高くなります。

•サイズ範囲: DN50～DN1000以上。

•本体素材鋳鉄、ダクタイル鋳鉄など

•シーリング材：EPDMゴム（飲料水グレード）。

7.2 弾性ウェッジゲートバルブの主な利点

•双方向ゼロ-漏れ遮断 - 弾力性のあるゴム製ウェッジが気密性の高いシールを実現します。

•低作動トルクゴムと金属の摩擦は、金属同士の摩擦よりもはるかに小さい。

•くっつかない―弾力性のあるウェッジはわずかに変形するため、硬いウェッジのように座席に詰まることはありません。

•長寿命―弾力性のある素材は、シール面の摩耗を軽減します。

7.3 調達に関する推奨事項

1. サービス条件に合わせる中温域では適切なウェッジ角度を選択してください。高温域では、フレキシブルウェッジまたはパラレルゲート設計を検討してください。

2. 規格への準拠– 製品がEN 1074、BS 5163、AWWA C550などの関連規格を満たしていることを確認してください。

3. 腐食防止– 内部および外部のコーティング（例：溶融結合エポキシ粉末 – FBE）を確認します。

4. 作動方式設置場所の要件に応じて、昇降式／非昇降式ステム、手動式／電動式／空気圧式アクチュエータを選択してください。

ウェッジゲートバルブ配管システムにおいて最も広く使用されている遮断弁の一つです。その選定には、シール設計、ウェッジ角度の選択、材質適合性、規格準拠など、複数の技術的な考慮事項が含まれます。この記事が、プロジェクトの選定および購入決定において、エンジニアリング担当者と調達担当者の両方にとって有益な参考資料となることを願っています。