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Cos'è una valvola a sfera a segmento?

Una valvola a sfera a segmento è un tipo di valvola a sfera con un segmento di contorno con intaglio a V nella sfera. Le valvole a sfera a segmenti sono valvole di controllo che hanno un buon controllo, rangeability e capacità di intercettazione. Questa valvola è in grado di produrre un controllo del flusso ad alta capacità e senza intasamenti. I produttori di valvole a sfera a segmenti progettano la sfera con contorni speciali per migliorare la capacità, l'integrità della chiusura e la durata della tenuta. Le valvole a sfera a segmenti sono note per essere economiche e ad alte prestazioni. Queste valvole possono essere di un'ampia varietà, da valvole piccole e leggere a valvole grandi e pesanti. Le valvole leggere sono facili da montare e maneggiare. Le valvole a sfera a segmenti pesanti vengono utilizzate in ambienti difficili per fornire un controllo ottimizzato e per applicazioni on/off. Grazie a tali caratteristiche, le valvole a sfera a segmenti trovano utilizzo in molti settori come, tra gli altri, l'industria della carta e della pasta di legno, le raffinerie e i servizi petrolchimici. Queste valvole sono durevoli e affidabili anche se utilizzate in ambienti difficili.

Figura: Produttore di valvole a sfera di segmento

Componenti della valvola a sfera a segmento

Alcuni dei componenti principali della valvola a sfera a segmento sono:

Alloggiamento della valvola 

Questo è il componente utilizzato per alloggiare tutti i componenti interni della valvola a sfera a segmento. Questa parte è realizzata utilizzando materiali rigidi e duri, materiali metallici rivestiti in materiale termoplastico o materiale termoplastico per proteggere i componenti della valvola. Questa parte consente inoltre ai componenti esterni di accedere al meccanismo di controllo per ruotare la sfera aprendo o chiudendo così il flusso.

Sfera a segmenti 

Questa è una palla sagomata a forma di V. Questa sfera segmentata viene utilizzata come apertura per il flusso del fluido. La sfera del segmento fornisce un'azione di taglio per produrre caratteristiche di flusso.

Aste 

Gli alberi vengono utilizzati per collegare il meccanismo di controllo della valvola a sfera segmentata per ruotare la sfera segmentata. Gli alberi sono realizzati con anelli di tenuta e O-ring che aiutano a sigillare l'albero, nonché un coperchio per evitare perdite. L'albero può essere azionato manualmente, utilizzando un attuatore pneumatico o elettrico.

Posto a sedere 

La sede viene utilizzata per garantire la tenuta tra il corpo della valvola a segmento sferico e la sfera del segmento.

Guarnizioni dei cuscinetti

Queste guarnizioni proteggono i cuscinetti metallici dall'ingresso di liquidi.

Come funziona una valvola a sfera a segmento? 

Una valvola a sfera a segmento è una valvola a sfera a quarto di giro. Funziona in modo simile a una valvola a maschio eccentrica. La valvola è dotata di alberi che contribuiscono ad allargare il percorso del flusso centrale. Un albero motore si collega a un lato della sfera e un albero secondario si collega al lato opposto. Quando l'albero motore ruota, la sfera segmentata ruota esponendo il percorso del flusso attraverso l'intaglio a V. L'uso dell'intaglio a V migliora un'ampia gamma di flusso del fluido grazie a una piccola area di flusso a corsa bassa e la corsa massima consente un'ampia area di flusso. Le valvole a sfera a segmento possono avere due connessioni terminali per il corpo ovvero la flangia e le connessioni flangiate.

Tipi di valvole a sfera a segmenti

Valvola a sfera a segmento con ingresso laterale 

La valvola a sfera a segmento di ingresso laterale è una valvola ad alte prestazioni. Questa valvola è realizzata sulla base del tipo O della valvola a sfera. La valvola a sfera con ingresso laterale aiuta a convogliare il mezzo bifase solido-gas e solido-liquido. Ciò significa che questa valvola può controllare comodamente il flusso di solidi e liquidi o gas e solidi.

Le caratteristiche delle valvole a sfera a segmento con ingresso laterale sono:

• Funzionamento facile. Questo perché la valvola a sfera a segmento può essere allontanata dalla sua sede senza contatto, avendo così una piccola coppia di avviamento.
• La valvola a sfera con segmento ad ingresso laterale ha un corpo valvola diretto che le consente di mantenere lineare il flusso del fluido quando è completamente aperta. Ciò aiuta a ridurre la perdita di energia rispetto ad altre valvole.
• La valvola a sfera a segmento con ingresso laterale ha una struttura a doppio eccentrico che rende la valvola a sfera a segmento perfettamente sigillata e chiusa ermeticamente.
• Quando la valvola a sfera del segmento con ingresso laterale è chiusa, la sua forza di taglio può rimuovere corpi estranei, pertanto è nota per le sue prestazioni anticalcare.
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Figura: Valvola a sfera con segmento ad ingresso laterale

Valvola a sfera a segmento con ingresso dall'alto 

La valvola a sfera con segmento top entry è una valvola adatta per l'uso nel settore farmaceutico, chimico e alimentare dove è necessaria una pulizia eccellente e veloce. Questa valvola a sfera a segmento presenta alcuni vantaggi che la rendono preferita nelle industrie che necessitano di prodotti puliti come:

• Pulizia facile e veloce delle parti interne e delle tubazioni senza rimuovere la valvola.
• Sostituzione rapida e semplice delle parti usurate.
• Non ha pezzi di ricambio all'interno della carrozzeria

Caratteristiche delle valvole a sfera a segmenti 

Corpo valvola integrato 

I produttori di valvole a sfera a segmenti progettano le valvole in un corpo monopezzo. Ciò contribuisce a fornire una maggiore rigidità contro le fluttuazioni dei carichi dei tubi. Queste valvole hanno una struttura ad ingresso laterale che migliora la rigidità e impedisce perdite e deformazioni nonostante l'elevata sollecitazione dovuta al fluido e alla coppia di chiusura.

Sfera a segmenti 

I produttori di valvole a sfera a segmenti realizzano la valvola con una sfera a segmenti con porta a V. Ciò aiuta a fornire un'ampia gamma di capacità per controllare il flusso dei fluidi. Ciò rende la valvola adatta per applicazioni di strozzamento con elevata consistenza e servizi con sciroppo. Il segmento è progettato in modo da poter fornire un flusso ottimale e la sua faccia sferica con rivestimento duro previene il grippaggio.

Cuscinetto autolubrificato 

I design delle valvole a sfera a segmento utilizzano doppi cuscinetti sugli steli della valvola inferiore e superiore per garantire una buona stabilità. Ciò aumenta la superficie di contatto con lo stelo e migliora il basso coefficiente di attrito e l'elevata capacità di carico, oltre a ridurre la coppia operativa.

Sede di tenuta morbida e metallica 

I produttori di valvole a sfera a segmenti realizzano valvole con sedi in PTFE o metalliche. Il materiale dipende dal mezzo di flusso previsto. Le superfici di tenuta delle sedi metalliche sono ricoperte con una lega dura e resistente mentre la superficie della sfera è indurita mediante cromatura dura e nitrurazione al plasma, tra le altre cose. Ciò contribuisce a prolungare la durata della superficie di tenuta e a migliorare la resistenza alla temperatura. Le sedi in PTFE o RPTFE hanno eccellenti prestazioni di tenuta, hanno una buona resistenza alla corrosione e trovano ampie applicazioni.

Praticità economica 

I produttori di valvole a sfera a segmenti mirano a rendere queste valvole il più leggere possibile e con una coppia dello stelo ridotta. Tali parametri di progettazione critici fanno sì che la valvola possa essere installata con piccoli attuatori elettrici o pneumatici e sia economicamente vantaggiosa rispetto alle valvole di regolazione di piccole dimensioni o di altra classe.

Selezione di valvole a sfera a segmenti 

Tipo di operazione 

Questo è il caso in cui si suppone che si debba decidere il tipo di meccanismo per alimentare l'attuatore. L'attuatore può essere manuale, pneumatico o elettrico. Il tipo di attuatore dipende dalla fonte di alimentazione disponibile, ad esempio elettricità o aria compressa, nonché dalla coppia richiesta. Gli attuatori pneumatici forniscono valori di coppia elevati mentre gli attuatori elettrici hanno un costo iniziale elevato ma il loro costo operativo è inferiore rispetto a quelli pneumatici.

Materiale dell'alloggiamento 

La valvola a sfera a segmento deve essere tale che il materiale utilizzato per realizzare l'alloggiamento sia compatibile con il fluido da controllare. Materiali diversi hanno proprietà diverse come:

L'ottone è adatto per fluidi non corrosivi e neutri, durevole, resiste alle alte temperature, non adatto per acqua salata, acidi e cloruri.

L'acciaio inossidabile è resistente agli agenti chimici, all'abrasione, alle alte temperature, ma non è adatto a cloruri, acido cloridrico, candeggina e bromo.

Il materiale in PVC è adatto per fluidi corrosivi come acidi, acqua salata, basi e solventi organici. Tuttavia non è resistente agli idrocarburi clorurati e aromatici. La resistenza alla temperatura e alla pressione del PVC è inferiore rispetto a quella dell'ottone e dell'acciaio inossidabile.

Valutazione della pressione 

La valvola a sfera a segmento selezionata deve essere in grado di sopportare la pressione massima e minima del fluido durante il funzionamento. La pressione nominale della valvola a sfera a segmento sarà determinata dal materiale utilizzato per realizzare l'alloggiamento. Materiali resistenti come l'acciaio inossidabile possono resistere ad alta pressione rispetto al materiale in PVC.

Temperature di lavoro 

I diversi materiali delle valvole a sfera a segmento possono resistere a diversi livelli di temperatura dai valori minimi a quelli massimi. L'intervallo di temperatura della valvola a sfera a segmento è determinato dal materiale della guarnizione e dell'alloggiamento. Il materiale in ottone può resistere a temperature comprese tra 20°C e 60°C, il materiale in acciaio inossidabile può resistere a temperature comprese tra -40°C e 220°C, mentre la valvola a sfera a segmento in PVC può resistere a temperature comprese tra -10°C e 60°C. °C.

Norme e omologazioni 

A seconda dell'uso della valvola a sfera a segmento, i produttori di valvole potrebbero dover seguire determinati standard degli organismi di regolamentazione. Ciò è spesso richiesto per le valvole da utilizzare nell'acqua potabile, nei prodotti alimentari, nei prodotti farmaceutici o nel gas.

Attuatori per valvole a sfera a segmento 

La valvola a sfera a segmento può utilizzare diversi tipi di attuatori per l'apertura e la chiusura. I tipi di attuatori che possono essere utilizzati da queste valvole includono attuatori manuali, pneumatici e attuatori elettrici.

Attuatore manuale per valvola a sfera a segmento 

Si tratta di un attuatore per valvola a sfera a segmenti azionato da una mano umana. Questo tipo di attuatore ha una maniglia a cui l'operatore applica una coppia per ruotare la maniglia e quindi ruotare il meccanismo della valvola per aprire o chiudere la valvola.

Attuatore pneumatico a pignone e cremagliera 

Gli attuatori pneumatici a pignone e cremagliera sono attuatori utilizzati nelle valvole a sfera a segmenti per aprire, ruotare e chiudere la valvola secondo necessità. Questi attuatori convertono l'energia dell'aria compressa utilizzando cilindri pneumatici in un movimento rotatorio oscillante. Questi attuatori richiedono gas secco, pulito e di processo da fornire tramite una stazione centrale di aria compressa.

Attuatore elettrico

Questi attuatori vengono utilizzati nelle valvole a sfera a segmenti per controllare la chiusura e l'apertura della valvola. Questi attuatori possono fornire movimento rotatorio o lineare. Come suggerisce il nome, questi attuatori utilizzano l'elettricità per migliorare il loro lavoro. La coppia per aprire/chiudere la valvola viene trasmessa utilizzando un albero per aprire o chiudere la valvola.

Applicazioni delle valvole a sfera a segmenti

• Le valvole a sfera a segmento vengono utilizzate per controllare il flusso nelle industrie della carta e della pasta di legno.
• Queste valvole vengono utilizzate per controllare il flusso di prodotti chimici negli impianti chimici.
• Sono utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue poiché possono lavorare su particelle solide.
• Sono utilizzati nelle industrie energetiche per controllare il flusso dei fluidi di riscaldamento e raffreddamento.
• Sono utilizzati nelle industrie petrolifere poiché possono resistere ai prodotti infiammabili.
• Le valvole a sfera a segmenti vengono utilizzate nelle industrie farmaceutiche per regolare il flusso dei composti di produzione.
• Sono utilizzati nelle industrie alimentari per la loro facilità di pulizia e manutenzione.

Vantaggi delle valvole a sfera a segmenti 

• Le valvole a sfera a segmenti hanno un'elevata efficienza.
• Queste valvole hanno un design semplice.
• Il design delle valvole a sfera a segmenti le rende di peso e volume ridotti.
• Queste valvole sono facili da smontare e riparare.
• Il design delle valvole a sfera a segmenti garantisce una tenuta perfetta.
• Possono fornire una bassa caduta di pressione e portate elevate.
• La valvola a sfera a segmento si apre e si chiude rapidamente.
• Queste valvole sono facili da pulire.

Svantaggi delle valvole a sfera a segmenti 

• Le cavità attorno al sedile tendono a causare ostruzioni.
• Se utilizzato in particelle solide, può erodersi e quindi iniziare a perdere fluido e a cedere.

Risoluzione dei problemi della valvola a sfera del segmento 

Perdita della baderna 

• Dadi della ghiandola allentati. Stringere i dadi del premistoppa allentati.
• Premistoppa usurato. Sostituire la baderna.
• Lo stelo è corroso o rigato. Pulire lo stelo o sostituirlo così come la baderna.
• Il premistoppa è corroso. Pulirlo e sostituire la baderna. La valvola a sfera a segmento può essere sostituita se presenta un'eccessiva corrosione.

Perdita sulla guarnizione della piastra inferiore 

• Noci sciolte. Stringere i dadi.
• La guarnizione è danneggiata. Sostituire la guarnizione.
• Corrosione/danni nell'area della guarnizione. Pulire la corrosione o sostituire la piastra e il corpo a seconda del livello di danno.

Perdita di fluido attraverso il foro 

• Il segmento non è nella posizione di chiusura completa. Correggere la corsa del limite di chiusura nell'attuatore.
• Disallineamento tra sedile e segmento. Allentare la baderna per centrare il segmento. Assicurarsi di serrare nuovamente la baderna dopo l'allineamento in modo che abbia una coppia sufficiente.
• Supporti intrappolati o solidificati. Pulire la molla del sedile e le superfici di tenuta.
• Sede della guarnizione danneggiata. Sostituire le guarnizioni danneggiate.
• Il segmento o la sede sono danneggiati. Sostituire se necessario.

Coppia della valvola a sfera a segmento elevato 

• Dadi premistoppa eccessivamente serrati. Ridurre la coppia sui dadi del premistoppa ai livelli consigliati dal produttore della valvola a sfera a segmento.
• Azionare il segmento in senso inverso sganciandolo così dalla sede. Allentare il fermo della camicia per reinnestare la sede e il segmento in posizione chiusa. Migliorare la coppia del fermo della camicia dopo che il segmento e la sede sono allineati.
• Attuatore/operatore disallineato rispetto allo stelo della valvola. Allentare i dispositivi di fissaggio e modificare la base di montaggio in modo che sia parallela e garantire che l'operatore sia centrato. Stringere gli elementi di fissaggio.
• Cuscinetto danneggiato. Sostituiscilo.
• Segmento o sede danneggiati. Sostituire se necessario.
• Mezzi accumulati o solidificati. Rimuovere il fluido dalla cavità della valvola, dalla sede, dal segmento e pulire le superfici di tenuta.
• La valvola a sfera a segmento è stata installata con l'orientamento sbagliato. La valvola deve essere installata in base all'etichetta dell'indicatore di flusso.

Riepilogo 

Una valvola a sfera a segmento è una valvola a sfera che effettua un quarto di giro per aprire/chiudere il flusso del fluido. Questa valvola è dotata di un segmento sferico cavo supportato da cuscinetto e albero sul lato attuatore della valvola. L'altra estremità di questa valvola ha un cuscinetto e un perno. La sfera segmentata ruota attorno a un perno per realizzare un'unica tenuta continua a monte in posizione chiusa. La tenuta di questa valvola a sfera a segmento è ottenuta tramite un elastomero flessibile o un anello di sede flessibile che preme contro il segmento sferico. Il corpo delle valvole a sfera a segmenti è realizzato con materiali resistenti, principalmente acciaio inossidabile con struttura senza flangia o flangiata.

Le valvole a sfera a segmento possono essere classificate come valvole a sfera a segmento con ingresso laterale e valvole a sfera a segmento con ingresso superiore. Queste valvole utilizzano un design e una tecnologia che le aiutano a funzionare anche con fluidi e fanghi viscosi. Queste valvole sono utilizzate in molti settori, tra cui quello petrolchimico, farmaceutico, alimentare, di trattamento delle acque reflue e chimico, tra gli altri. Le valvole a sfera segmentate hanno molte applicazioni grazie alle loro eccezionali caratteristiche quali facilità di pulizia, facilità di riparazione e manutenzione, design semplice, dimensioni e peso ridotti, resistenza alla corrosione ed elevata resistenza ai fanghi. I parametri importanti da considerare quando si acquista una valvola a sfera a segmento sono il tipo di attuatore, la pressione nominale, le temperature di esercizio, i materiali dell'alloggiamento, gli standard e le approvazioni.