4 sfere di tenuta
Il materiale di tenuta del sedile più importante pervalvole a sferaIl polietilene tetraossietilene (PTFE) è sensibile a quasi tutte le sostanze chimiche e presenta un basso coefficiente di attrito, prestazioni stabili, non si deteriora facilmente, ha un ampio intervallo di temperature di applicazione ed eccellenti prestazioni di tenuta. Tuttavia, le proprietà fisiche del PTFE, tra cui l'elevato coefficiente di espansione, la sensibilità al flusso a freddo e la scarsa conduttività termica, richiedono che la progettazione delle guarnizioni delle sedi delle valvole si concentri su queste caratteristiche. Il materiale plastico utilizzato per le guarnizioni delle sedi delle valvole comprende anche PTFE caricato, nylon e molti altri materiali. Tuttavia, quando il materiale di tenuta si indurisce, l'affidabilità della tenuta viene compromessa, soprattutto in caso di bassa differenza di pressione. Inoltre, anche la gomma sintetica, come la gomma butilica, può essere utilizzata come materiale di tenuta per le sedi delle valvole, ma il suo intervallo di fluidi e temperature di applicazione è limitato. Inoltre, se il fluido non è lubrificato, l'uso di gomma sintetica può causare il bloccaggio della sfera.
Per soddisfare i requisiti di utilizzo delle applicazioni industriali, quali alte temperature, alte pressioni, forte erosione e lunga durata, le valvole a sfera con tenuta metallica hanno conosciuto un notevole sviluppo negli ultimi dieci anni. In particolare, nei paesi industrializzati più sviluppati, come Stati Uniti, Italia, Germania, Spagna, Paesi Bassi, ecc., la struttura delle valvole a sfera è stata continuamente migliorata, e sono comparse valvole a sfera a corpo interamente saldato per installazione diretta, valvole a sfera per sollevamento e valvole a sfera per condotte a lunga distanza, impianti di raffinazione del petrolio, ecc., con un utilizzo sempre più diffuso in ambito industriale. Sono infatti disponibili valvole a sfera di grande diametro (3050 mm), ad alta pressione (70 MPa) e con un ampio intervallo di temperatura (-196~8159 °C), il che ha portato la tecnologia delle valvole a sfera a raggiungere un nuovo livello.
5. Progettazione e produzione di valvole a sfera
Grazie all'applicazione della progettazione assistita da computer (CAD), della produzione assistita da computer (CAM) e del sistema di produzione Mulberry (FMS) nell'industria delle valvole, la progettazione e la produzione di valvole a sfera hanno raggiunto un livello completamente nuovo. Non solo è stato completamente innovato il metodo di calcolo per la progettazione delle valvole, ma si è anche ridotto il lavoro di progettazione pesante e ripetitivo del personale tecnico e professionale, consentendo ai tecnici di dedicarsi maggiormente al miglioramento delle prestazioni del prodotto e allo sviluppo di nuovi prodotti, accorciando il ciclo di ricerca e sviluppo. Ciò ha migliorato la produttività del lavoro in modo completo e, nel processo di ricerca e sviluppo della valvola a sfera con tenuta metallica a stelo di sollevamento, grazie all'applicazione del CAD/CAM, è stata realizzata una valvola a sfera con stelo a spirale largo mediante progettazione assistita da computer e macchine utensili CNC a controllo numerico, che funge da tenuta metallica. La valvola a sfera non presenta graffi o usura durante i processi di apertura e chiusura, migliorando notevolmente le prestazioni di tenuta e la durata della valvola stessa. Quando la valvola a sfera è completamente aperta, la resistenza al flusso è minima, quasi pari a zero; per questo motivo, le valvole a sfera a diametro uguale sono ampiamente utilizzate negli oleodotti e nei gasdotti, in quanto facilitano la pulizia delle tubazioni. Poiché la sfera della valvola a sfera viene pulita durante le fasi di apertura e chiusura, la maggior parte delle valvole a sfera può essere utilizzata in fluidi contenenti particelle solide in sospensione. A seconda del materiale dell'anello di tenuta, possono essere utilizzate anche in fluidi in polvere e granulari.
6 casi di applicazione della valvola a sfera
Poiché la valvola a sfera utilizza solitamente gomma, nylon e politetraossietilene come materiale per l'anello di tenuta della sede, la sua temperatura di esercizio è limitata dal materiale dell'anello di tenuta della sede della valvola. L'effetto di taglio della larghezza della sfera si ottiene grazie alla pressione esercitata dalla sfera metallica l'una contro l'altra tra le sedi della valvola in plastica sotto l'azione del fluido (valvola a sfera flottante). Sotto l'azione di una certa pressione di contatto, l'anello di tenuta della sede della valvola si deforma elasticamente e plasticamente in alcune aree. Questa deformazione può compensare la precisione di fabbricazione e la rugosità superficiale della sfera, garantendo le prestazioni di tenuta della valvola a sfera.
Inoltre, poiché l'anello di tenuta della sede della valvola a sfera è solitamente realizzato in plastica, nella scelta della struttura e delle prestazioni della valvola a sfera è necessario considerare la resistenza al fuoco e la prevenzione degli incendi, soprattutto nei settori petrolifero, chimico, metallurgico e altri, dove l'utilizzo di valvole a sfera in presenza di fluidi infiammabili ed esplosivi negli impianti e nei sistemi di tubazioni richiede maggiore attenzione alla resistenza al fuoco e alla prevenzione degli incendi.
Generalmente, nelle regolazioni a due posizioni, con prestazioni di tenuta rigorose, resistenza al fango, all'abrasione, al canale di restringimento, all'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 vaporizzazione. Nei sistemi di tubazioni con piccole perdite verso l'atmosfera, bassa coppia di azionamento e bassa resistenza al fluido, si raccomandano le valvole a sfera.
Le valvole a sfera sono adatte anche per sistemi di tubazioni con struttura leggera, bassa pressione di interruzione (piccola differenza di pressione) e fluidi corrosivi.
Le valvole a sfera possono essere utilizzate anche in dispositivi a bassa temperatura (criogenici) e in sistemi di tubazioni.
Nel sistema di condotte dell'ossigeno dell'industria metallurgica, sono necessarie valvole a sfera sottoposte a un rigoroso trattamento di sgrassaggio.
Quando le condotte principali degli oleodotti e dei gasdotti devono essere interrate, sono necessarie valvole a sfera saldate a diametro pieno.
Quando è necessario regolare le prestazioni, è opportuno selezionare una valvola a sfera con una struttura speciale dotata di apertura a V.
Nei settori petrolifero, petrolchimico, chimico, energetico e delle costruzioni urbane, le valvole a sfera con tenuta metallo-metallo possono essere utilizzate per sistemi di tubazioni con temperature di esercizio superiori a 200 °C.
7 principi di applicazione delle valvole a sfera
Per oleodotti e gasdotti, per le condotte che necessitano di pulizia e per quelle interrate, utilizzare valvole a sfera passanti e saldate; per le condotte interrate, scegliere valvole a sfera passanti saldate o flangiate; per le derivazioni, scegliere connessione flangiata, connessione saldata, valvola a sfera passante o a diametro ridotto.
Per le condotte di trasporto e le apparecchiature di stoccaggio del petrolio raffinato, utilizzare valvole a sfera flangiate.
Per le condotte del gas cittadino e del gas naturale, utilizzare valvole a sfera flottanti con raccordo flangiato e filettatura interna.
Nel sistema di tubazioni dell'ossigeno all'interno dell'impianto metallurgico, è necessario utilizzare una valvola a sfera fissa che abbia subito un rigoroso trattamento di sgrassaggio e sia dotata di raccordo flangiato.
Per sistemi e dispositivi di tubazioni a bassa temperatura, è necessario utilizzare valvole a sfera a bassa temperatura con coperchio. Nel sistema di tubazioni dell'unità di cracking catalitico dell'impianto di raffinazione del petrolio, è possibile scegliere una valvola a sfera di tipo a sollevamento.
Nelle apparecchiature e nei sistemi di tubazioni per fluidi corrosivi come acidi e alcali negli impianti chimici, è consigliabile utilizzare valvole a sfera interamente in acciaio inossidabile, realizzate in acciaio inossidabile austenitico e con sede e anello di tenuta in politetraossietilene.
Le valvole a sfera con tenuta metallo-metallo possono essere utilizzate in sistemi di tubazioni o dispositivi per fluidi ad alta temperatura in impianti metallurgici, centrali elettriche, impianti petrolchimici e sistemi di riscaldamento urbano.
Quando è necessaria la regolazione del flusso, è possibile scegliere una valvola a sfera con azionamento a vite senza fine, pneumatica o elettrica con apertura a V.