Cos'è una valvola a sfera: istruzioni per il funzionamento e l'uso

Valvola a sfera, una valvola le cui parti di apertura e chiusura (pallaLe valvole a sfera sono azionate dallo stelo e ruotano attorno all'asse della valvola stessa. La valvola a sfera a V con tenuta rigida presenta una forte forza di taglio tra il nucleo sferico a V e la sede metallica saldata con lega dura, risultando particolarmente adatta per fluidi contenenti fibre, piccole particelle solide, ecc. La valvola a sfera multidirezionale non solo consente di controllare in modo flessibile la confluenza, la deviazione e la direzione del flusso del fluido nella tubazione, ma anche di chiudere un canale per collegare gli altri due. Questo tipo di valvola dovrebbe essere generalmente installato orizzontalmente nella tubazione. Le valvole a sfera si dividono in valvole a sfera pneumatiche, valvole a sfera elettriche e valvole a sfera manuali in base al metodo di azionamento.

Cos'è una valvola a sfera?

UNLe valvole a sfera sono state inventate negli anni '50. Grazie al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, al continuo miglioramento dei processi produttivi e delle strutture dei prodotti, le valvole a sfera si sono rapidamente affermate come una delle principali tipologie di valvole in soli 40 anni. Nei paesi industrializzati occidentali, l'utilizzo delle valvole a sfera è in costante aumento.

Nel mio paese, le valvole a sfera sono ampiamente utilizzate nella raffinazione del petrolio, negli oleodotti a lunga distanza, nell'industria chimica, cartaria, farmaceutica, idraulica, elettrica, nell'amministrazione comunale, siderurgica e in altri settori, e svolgono un ruolo importante nell'economia nazionale. Hanno un movimento di rotazione di 90 gradi, il corpo dell'otturatore è sferico e presenta un foro o canale circolare passante lungo il suo asse.

Le valvole a sfera sono utilizzate principalmente per interrompere, distribuire e modificare la direzione del flusso del fluido nelle tubazioni. Per chiudersi ermeticamente è sufficiente una rotazione di 90 gradi e una coppia minima. Le valvole a sfera sono particolarmente adatte come interruttori e valvole di intercettazione, in particolare le valvole a sfera a V. Oltre a prestare attenzione ai parametri della tubazione, per le valvole elettriche è fondamentale considerare anche le condizioni ambientali di utilizzo. Poiché il dispositivo elettrico all'interno di una valvola elettrica è un dispositivo elettromeccanico, il suo funzionamento è fortemente influenzato dall'ambiente in cui viene utilizzato.

Quali sono le caratteristiche delle valvole a sfera? 

• Resistenza all'usura: poiché il nucleo della valvola della valvola a sfera a tenuta rigida è costituito da acciaio legato saldato a spruzzo,L'anello di tenuta è rivestito in acciaio legato, quindi la valvola a sfera a tenuta stagna non si usura eccessivamente durante l'azionamento. (Il suo coefficiente di durezza è 65-70):

• Buona tenutaPoiché la guarnizione della valvola a sfera a tenuta rigida viene rettificata manualmente, può essere utilizzata solo fino a quando il nucleo della valvola e l'anello di tenuta non sono perfettamente accoppiati. Pertanto, le sue prestazioni di tenuta sono affidabili.

• Coppia bassaPoiché la parte inferiore dell'anello di tenuta della valvola a sfera a tenuta rigida utilizza una molla per tenere saldamente insieme l'anello di tenuta e il nucleo della valvola, l'azionamento è molto leggero quando la forza esterna supera il precarico della molla.

• servizio di lunga duratavita: È stato ampiamente utilizzato in vari settori come quello petrolifero, chimico, della produzione di energia, della carta, dell'energia atomica, dell'aviazione, dei razzi e nella vita quotidiana delle persone.

Quali sono i vantaggi delle valvole a sfera?

Rispetto ad altri tipi di valvole, le valvole a sfera si aprono rapidamente, in modo fluido e affidabile, sono ampiamente utilizzate e presentano i seguenti vantaggi:

1. Il cuscinetto reggispinta riduce la coppia di attrito dello stelo della valvola, consentendo a quest'ultimo di funzionare in modo fluido e flessibile per lungo tempo.
2. Funzione antistatica: una molla è inserita tra la sfera, lo stelo della valvola e il corpo valvola per dissipare l'elettricità statica generata durante il processo di commutazione.
3. Poiché materiali come unIl politetrafluoroetilene possiede buone proprietà autolubrificanti e una bassa perdita di carico per attrito con la sfera, garantendo una lunga durata alla valvola a sfera.
4. Bassa resistenza al fluido: le valvole a sfera pneumatiche presentano la minore resistenza al fluido tra tutte le categorie di valvole. Anche per le valvole a sfera pneumatiche a diametro ridotto, la resistenza al fluido è piuttosto bassa.
5. Tenuta affidabile dello stelo della valvola: poiché lo stelo della valvola ruota soltanto e non si solleva, la guarnizione di tenuta dello stelo non si danneggia facilmente e la capacità di tenuta aumenta con l'aumento della pressione del fluido.
6. Ottima tenuta della sede della valvola: l'anello di tenuta realizzato in materiali elastici come il politetrafluoroetilene garantisce una tenuta efficace e la capacità di tenuta della valvola a sfera aumenta con l'aumentare della pressione del fluido.
7. Grazie alla bassa resistenza al fluido, le valvole a sfera a diametro pieno non presentano praticamente alcuna resistenza al flusso.
8. Struttura semplice, dimensioni ridotte e peso contenuto.
9. Ermetica e affidabile. È dotata di due superfici di tenuta e i materiali utilizzati per queste superfici sono diverse materie plastiche, garantendo un'ottima tenuta e una chiusura ermetica. Trova inoltre ampio impiego nei sistemi a vuoto.
10. Facile da usare, apertura e chiusura rapide, basta ruotare di 90° dalla posizione completamente aperta a quella completamente chiusa, comodo per il controllo a distanza.
11. Di facile manutenzione, la valvola a sfera ha una struttura semplice e l'anello di tenuta è generalmente mobile, il che facilita lo smontaggio e la sostituzione.
12. Quando completamente aperta o completamente chiusa, la superficie di tenuta della sfera e della sede della valvola è isolata dal fluido, e quest'ultimo, passando attraverso di essa, non provoca erosione della superficie di tenuta della valvola.
13. Ampia gamma di applicazioni, diametri che vanno da pochi millimetri a diversi metri, e possibilità di utilizzo in condizioni di alto vuoto e alta pressione.
14. Grazie alla sua funzione di pulizia durante le fasi di apertura e chiusura, la valvola a sfera può essere utilizzata in fluidi contenenti particelle solide in sospensione.
15. Elevata precisione di lavorazione, costo elevato, non adatto all'uso ad alte temperature, se sono presenti impurità nella tubazione, è facile che si ostruiscano, impedendo l'apertura della valvola.

Quali sono le categorie di valvole a sfera?

 Ciclo funzionale

• Valvola di bypassLe valvole a sfera vengono generalmente aperte dall'acqua statica, quindi le valvole di bypass sono impostate per livellare prima la pressione, cioè per riempire entrambi i lati con acqua;
• Valvola dell'aria: durante il riempimento con acqua, l'aria viene espulsa e il galleggiante chiude automaticamente la valvola; durante lo svuotamento, viene immessa aria e il galleggiante si abbassa automaticamente;
• Valvola di sicurezza per la sovrapressione:Durante l'apertura e la chiusura della valvola, l'acqua in pressione tra la valvola e il coperchio di tenuta viene scaricata per evitare l'usura di quest'ultimo;
• Valvola di scarico: drenare le acque reflue dalla parte inferiore del guscio sferico.

Classificazione degli attuatori per valvole a sfera

• Valvola a sfera pneumatica
• Valvola a sfera elettrica
• Valvola a sfera idraulica
• valvola a sfera pneumatica e idraulica
• Valvola a sfera elettroidraulica
• Valvola a sfera per trasmissione turbina

Classificazione in base al materiale del corpo/involucro della valvola a sfera

• Valvola a sfera in materiale metallico: ad esempioValvole a sfera in acciaio al carbonio, valvole in acciaio legato, valvole a sfera in acciaio inossidabile, valvole in ghisa, valvole in lega di titanio, valvole in monel, valvole in lega di rame, valvole in lega di alluminio, valvole in lega di piombo, ecc.
• Valvole con corpo metallico rivestito: come valvole rivestite in gomma, valvole rivestite in fluoro, valvole rivestite in piombo, valvole rivestite in plastica, valvole rivestite in smalto.
• Valvole in materiale non metallico: come valvole in ceramica, valvole in vetro, valvole in plastica.

I parametri principali della valvola a sfera

• Pressione nominale: PN1.0-42.0MPa, ANSI CLASSE 150-2500, JIS10-20K
• Diametro nominale: DN6~1200, NPS 1/4~48
• Connessione finale: flangia, saldatura di testa, filettatura, saldatura a tasca, ecc.
• Temperatura applicabile: -196℃~540℃;
• Operazione: manuale, trasmissione a vite senza fine, pneumatica, elettrica, idraulica, collegamento gas-liquido, collegamento elettroidraulico;
• Materiale del corpo valvola: WCB, ZG1Cr18Ni9Ti, ZG1Cr18Ni12Mo2Ti, CF8(304), CF3(304L), CF8M(316), CF3M (316L), Ti., Materiali diversi possono essere utilizzati per acqua, vapore, olio, acido nitrico, acido acetico, mezzo ossidante, urea e altri fluidi.

Metodo e fasi di installazione della valvola a sfera sulla tubazione 

1. Rimuovere i coperchi protettivi su entrambi i lati dell'estremità flangiata e risciacquare e pulire la valvola quando è completamente aperta.
2. Prima dell'installazione, l'intera macchina deve essere testata secondo il segnale specificato (elettrico o a gas) (per evitare che le vibrazioni causate dal trasporto ne compromettano le prestazioni) e può essere installata in linea solo dopo aver superato il test (cablaggio secondo lo schema elettrico dell'attuatore).
3. Prima di collegare la tubazione, sciacquare e pulire le impurità residue presenti nella tubazione (tali sostanze potrebbero danneggiare la sede e la sfera della valvola).
4. Durante l'installazione, si prega di non utilizzare la parte dell'attuatore della valvola come punto di sollevamento per evitare di danneggiare l'attuatore e gli accessori.
5. Questo tipo di valvola deve essere installato nella direzione orizzontale o verticale della tubazione.
6. La tubazione in prossimità del punto di installazione non deve incurvarsi né essere soggetta a forze esterne. Per evitare deviazioni della tubazione, è possibile utilizzare staffe o supporti.
7. Dopo il collegamento alla tubazione, serrare i bulloni di collegamento della flangia con la coppia di serraggio specificata.

Applicazioni delle valvole a sfera

Poiché le valvole a sfera utilizzano solitamente gomma, nylon e politetrafluoroetilene come materiali per l'anello di tenuta della sede valvola, la loro temperatura di esercizio è limitata dal materiale dell'anello di tenuta. L'effetto di chiusura della valvola a sfera si ottiene grazie alla pressione esercitata dalla sfera metallica contro la sede valvola in plastica sotto l'azione del fluido (valvola a sfera flottante). L'anello di tenuta della sede valvola subisce una deformazione elastoplastica localizzata sotto una determinata pressione di contatto. Questa deformazione può compensare la precisione di fabbricazione e la rugosità superficiale della sfera e garantire le prestazioni di tenuta della valvola a sfera.

Poiché la guarnizione della sede della valvola a sfera è solitamente realizzata in plastica, la resistenza al fuoco e la prevenzione degli incendi devono essere considerate nella scelta della struttura e delle prestazioni della valvola a sfera, soprattutto nei settori petrolifero, chimico, metallurgico e altri, e l'utilizzo di valvole a sfera in apparecchiature e sistemi di tubazioni con fluidi infiammabili ed esplosivi richiede ancora maggiore attenzione alla resistenza al fuoco e alla prevenzione degli incendi.

In generale, le valvole a sfera sono raccomandate nei sistemi di tubazioni con regolazione a doppia posizione, prestazioni di tenuta rigorose, resistenza al fango, all'usura, al canale di restringimento, azione di apertura e chiusura rapida (apertura e chiusura a 1/4 di giro), interruzione ad alta pressione (ampia differenza di pressione), bassa rumorosità, resistenza alla cavitazione e alla gassificazione, piccole perdite nell'atmosfera, bassa coppia di azionamento e bassa resistenza al fluido.

Le valvole a sfera sono adatte anche per sistemi di tubazioni con strutture leggere, bassa pressione di interruzione (piccola differenza di pressione) e fluidi corrosivi. Possono essere utilizzate anche in dispositivi e sistemi di tubazioni a bassa temperatura (freddo estremo). Nei sistemi di tubazioni per l'ossigeno dell'industria metallurgica, è necessario utilizzare valvole a sfera rigorosamente sgrassate. Quando la tubazione principale di un oleodotto o di un gasdotto deve essere interrata, è necessario utilizzare una valvola a sfera saldata a passaggio totale. Quando è richiesta una regolazione precisa, è opportuno scegliere una valvola a sfera con una struttura speciale e un'apertura a V. Nei settori petrolifero, petrolchimico, chimico, energetico e delle costruzioni urbane, per i sistemi di tubazioni con temperature di esercizio superiori a 200 gradi, è possibile scegliere valvole a sfera con tenuta metallo-metallo.

Vantaggi e svantaggi delle valvole a sfera

Vantaggi della valvola a sfera:

1. Presenta la minore resistenza al flusso (in realtà pari a 0);
2. Poiché non si blocca durante il funzionamento (in assenza di lubrificante), può essere utilizzato in modo affidabile in ambienti corrosivi e liquidi a basso punto di ebollizione;
3. È in grado di garantire una tenuta completa in un ampio intervallo di pressione e temperatura;
4. Consente un'apertura e una chiusura rapide, con tempi di apertura e chiusura di soli 0,05~0,1 secondi per alcune configurazioni, garantendo così la possibilità di utilizzo nei sistemi di automazione dei banchi prova. L'apertura e la chiusura rapida della valvola avvengono senza impatti.
5. Il pezzo di chiusura sferico può posizionarsi automaticamente sul bordo;
6. Il mezzo di lavoro è sigillato in modo affidabile su entrambi i lati;
7. Quando completamente aperta e completamente chiusa, la superficie di tenuta della sfera e della sede della valvola è isolata dal fluido, in modo che il fluido che attraversa la valvola ad alta velocità non provochi l'erosione della superficie di tenuta;
8. La struttura è compatta e leggera e può essere considerata la struttura di valvola più adatta per sistemi con fluidi a bassa temperatura;
9. Il corpo valvola è simmetrico, in particolare la struttura saldata, che può resistere bene alle sollecitazioni provenienti dalla tubazione;
10. Il componente di chiusura può sopportare un'elevata differenza di pressione in posizione chiusa. ⑾ La valvola a sfera con corpo valvola completamente saldato può essere interrata direttamente, in modo che i componenti interni non si corrodano e la durata massima di servizio possa raggiungere i 30 anni. È la valvola ideale per oleodotti e gasdotti.

Svantaggi della valvola a sfera

1. Poiché l'anello di tenuta della sede della valvola principale della valvola a sfera è realizzato in politetrafluoroetilene, questo materiale presenta un elevato coefficiente di dilatazione termica, è sensibile alle basse temperature e ha una scarsa conduttività termica. Pertanto, quando il materiale di tenuta si indurisce, l'affidabilità della tenuta risulterà compromessa.
2. Inoltre, il politetrafluoroetilene ha una bassa resistenza alle alte temperature e può essere utilizzato solo a temperature inferiori a 180 °C. Se la temperatura supera questo valore, il materiale di tenuta si deteriorerà. Considerando un utilizzo a lungo termine, viene generalmente impiegato solo a 120 °C.
3. La sua capacità di regolazione è inferiore a quella della valvola di intercettazione, soprattutto rispetto alla valvola pneumatica (o elettrica).