Ci sono cinque stili generali di corpo delle valvole a sfera: corpo singolo, corpo in tre pezzi, corpo diviso, ingresso superiore e saldato. La differenza si basa su come i pezzi della valvola, specialmente il corpo che contiene la sfera stessa, sono fabbricati e assemblati. Il funzionamento della valvola è lo stesso in ogni caso.
Inoltre, ci sono diversi stili relativi al foro del meccanismo della sfera stessa. E a seconda della pressione di lavoro, le valvole a sfera sono classificate come valvole a sfera a bassa pressione e valvole a sfera ad alta pressione. Nella maggior parte delle industrie, le valvole a sfera con pressioni di lavoro superiori a 3000 psi sono considerate valvole a sfera ad alta pressione. Di solito la pressione di lavoro massima per le valvole a sfera ad alta pressione è di 7500 psi, e dipende dalla struttura, dalle dimensioni e dai materiali di tenuta, la pressione di lavoro massima delle valvole a sfera ad alta pressione può essere fino a 15000 psi. Le valvole a sfera ad alta pressione sono principalmente usate in applicazioni sotto alta pressione come i sistemi idraulici, quindi sono conosciute come valvole a sfera idrauliche anche.
Le valvole a sfera in dimensioni fino a 2 pollici sono generalmente disponibili in design a pezzo singolo, due o tre pezzi. Le valvole a sfera in un pezzo sono quasi sempre ad alesaggio ridotto, sono relativamente poco costose e generalmente sono usa e getta. Le valvole a sfera in due pezzi sono generalmente a foro leggermente ridotto (o standard), possono essere sia usa e getta che riparabili. Il design a 3 pezzi permette alla parte centrale della valvola che contiene la sfera, lo stelo & le sedi per essere facilmente rimossa dalla tubazione. Questo facilita la pulizia efficiente dei sedimenti depositati, la sostituzione delle sedi e delle guarnizioni del premistoppa, la lucidatura dei piccoli graffi sulla sfera, tutto questo senza rimuovere i tubi dal corpo della valvola. Il concetto di progettazione di una valvola a tre pezzi è che sia riparabile.
Full portEdit
Una valvola a sfera full port o più comunemente conosciuta come full bore ha una sfera sovradimensionata in modo che il foro nella sfera sia della stessa dimensione della tubazione, con conseguente minore perdita di attrito. Il flusso è senza restrizioni, ma la valvola è più grande e più costosa, quindi è usata solo dove è richiesto il flusso libero, per esempio nelle tubazioni che richiedono il pigging.
Porta ridotta o alesaggio ridottoModifica
Nelle valvole a sfera a porta ridotta (più comunemente conosciute come alesaggio ridotto), il flusso attraverso la valvola è di una dimensione di tubo più piccola della dimensione del tubo della valvola con conseguente area di flusso più piccola del tubo. Poiché la portata del flusso rimane costante ed è uguale all’area del flusso (A) per la velocità (V), A 1 V 1 = A 2 V 2 {\displaystyle A_{1}V_{1}=A_{2}V_{2}}
la velocità aumenta con la riduzione dell’area del flusso.
Porta VEdit
Una valvola a sfera con porta V ha una sfera a forma di ‘v’ o una sede a forma di ‘v’. Questo permette di ottenere caratteristiche di flusso lineari e anche percentuali uguali. Quando la valvola è in posizione chiusa e si inizia l’apertura, l’estremità piccola della ‘v’ viene aperta per prima, permettendo un controllo stabile del flusso durante questa fase. Questo tipo di design richiede una costruzione generalmente più robusta a causa delle velocità più elevate dei fluidi, che potrebbero danneggiare una valvola standard. Se lavorate correttamente, queste sono eccellenti valvole di controllo che offrono prestazioni di tenuta superiori.
Riempimento di cavitàModifica
Molte industrie incontrano il problema dei residui nella valvola a sfera. Quando il fluido è destinato al consumo umano, i residui possono anche essere un pericolo per la salute, e quando il fluido cambia di volta in volta può verificarsi la contaminazione di un fluido con un altro. I residui si formano perché nella posizione semiaperta della valvola a sfera si crea uno spazio tra il foro della sfera e il corpo in cui il fluido può essere intrappolato. Per evitare che il fluido entri in questa cavità, la cavità deve essere tappata, il che può essere fatto estendendo le sedi in modo tale che sia sempre in contatto con la sfera. Questo tipo di valvola a sfera è conosciuto come Cavity Filler Ball Valve.
Ci sono alcuni tipi di valvole a sfera relativi al fissaggio e al movimento laterale della sfera:
Perno, galleggiante e attuatoModifica
Una valvola a sfera perno ha un ancoraggio meccanico aggiuntivo della sfera in alto e in basso, adatto per valvole più grandi e a pressione più alta (diciamo, sopra 10 cm e 40 bar).
Una valvola a sfera flottante è una valvola in cui la sfera non è tenuta in posizione da una cerniera. In funzionamento normale, questo farà sì che la sfera galleggi leggermente a valle. Questo fa sì che il meccanismo di tenuta si comprima sotto la palla che preme contro di esso. Inoltre, in alcuni tipi, nel caso in cui qualche forza faccia dissipare il meccanismo della sede (come il calore estremo del fuoco all’esterno della valvola), la sfera galleggerà fino al corpo metallico che è progettato per sigillare contro la sfera fornendo un design in qualche modo a prova di errore.
Le valvole a sfera azionate manualmente possono essere chiuse rapidamente e quindi c’è un pericolo di colpo d’ariete. Alcune valvole a sfera sono dotate di un attuatore che può essere pneumatico, idraulico o a motore. Queste valvole possono essere usate sia per l’on/off che per il controllo del flusso. Una valvola pneumatica di controllo del flusso è anche dotata di un posizionatore che trasforma il segnale di controllo in posizione dell’attuatore e apertura della valvola di conseguenza.
MultiportEdit
- Le tre e quattro vie hanno un foro a forma di L o di T nel mezzo. Le diverse combinazioni di flusso sono mostrate nella figura. È facile vedere che una valvola a T può collegare qualsiasi coppia di porte, o tutte e tre, insieme, ma la posizione a 45 gradi che potrebbe disconnettere tutte e tre non lascia margine di errore. La valvola L può collegare la porta centrale a una delle porte laterali, o disconnetterle tutte e tre, ma non può collegare le porte laterali insieme.
- Sono disponibili in commercio anche valvole a sfera a 4 vie, o più, la cui via d’ingresso è spesso ortogonale al piano delle uscite. Per applicazioni speciali, come l’azionamento di motori ad aria compressa da avanti a indietro, l’operazione viene eseguita ruotando una valvola a quattro vie a leva singola. La valvola a sfera a 4 vie ha due porte a forma di L nella sfera che non si interconnettono, a volte indicato come una porta “×”.