Una valvola a sfera di tipo trunnion- è un tipo di valvola che utilizza una sfera rotante come elemento di controllo principale. L'apertura e la chiusura del fluido sono controllate dal contatto o dalla separazione della sfera e della sede della valvola. Il "perno" nel suo nome ha origine dalla struttura dell'albero di supporto situata su entrambi i lati della sfera. Questo design offre vantaggi unici in condizioni operative complesse ad alta-pressione, ampio-diametro e rendendolo un componente fondamentale dell'apparecchiatura nel campo del controllo dei fluidi industriali.
Caratteristiche strutturali e componenti principali
Il design strutturale delle valvole a sfera di tipo trunnion-importate ruota attorno alla "stabilità" e alla "tenuta". I suoi componenti principali includono la sfera, il perno, la sede della valvola, lo stelo della valvola e il corpo della valvola:
Sfera: la superficie della sfera è dotata di un foro passante circolare-, il cui diametro corrisponde al diametro interno del tubo, garantendo una resistenza minima al fluido quando è completamente aperto. Il materiale della sfera è generalmente acciaio inossidabile, acciaio al carbonio o una lega resistente alla corrosione-per adattarsi ai diversi requisiti dei fluidi.
Perno: gli alberi di supporto disposti simmetricamente (perni) su entrambi i lati della sfera sono collegati al corpo della valvola tramite cuscinetti, formando una struttura fissa. Il perno non solo limita lo spostamento assiale della sfera ma riduce anche la coppia operativa attraverso un supporto rigido, consentendo alla valvola di aprirsi e chiudersi facilmente anche ad alta pressione.
Sede della valvola: la sede della valvola utilizza un design caricato a molla-, compensando automaticamente l'usura e mantenendo la pressione di tenuta. Alcuni modelli-di fascia alta sono dotati di una porta di lubrificazione attorno alla sede della valvola, che consente l'iniezione di lubrificante per ridurre l'attrito durante la chiusura e prolungare la durata.
Stelo della valvola: lo stelo della valvola è calettato sul perno, trasmettendo la coppia di rotazione dell'unità di azionamento (manuale, pneumatica o elettrica). La tenuta dello stelo della valvola utilizza una struttura a premistoppa, combinata con un design caricato a molla-, prevenendo efficacemente le perdite del fluido.
Corpo della valvola: il corpo della valvola è generalmente una struttura monoblocco-fusa o forgiata, con materiale abbinato alla sfera per garantire resistenza alla pressione. Il design del canale di flusso interno è ottimizzato per ridurre la turbolenza del fluido e ridurre la caduta di pressione.
Principio di funzionamento e modalità operativa
Il funzionamento di una valvola a sfera di tipo trunnion-importata consiste in due fasi: apertura e chiusura.
Stato chiuso: il foro passante- della sfera è perpendicolare al canale di flusso del corpo valvola. Sotto la forza della molla, la sede della valvola viene premuta saldamente contro la superficie della sfera, formando una struttura di tenuta metallo-su-metallo o con tenuta morbida (come PTFE), impedendo il flusso del fluido.
Processo di apertura: l'unità di azionamento ruota la sfera di 90 gradi tramite lo stelo della valvola, allineando il foro passante-con il canale di flusso, consentendo un flusso fluido del fluido. Grazie al supporto del perno, la sfera rimane stabile durante la rotazione, senza spostamento assiale, garantendo uno stress uniforme sulla superficie di tenuta.
Tenuta bidirezionale: il design a sfera fissa della valvola a sfera di tipo trunnion- importata fornisce capacità di tenuta bidirezionale, il che significa che, indipendentemente dalla direzione del flusso del fluido, la sede della valvola compensa automaticamente le variazioni di pressione, mantenendo l'integrità della tenuta. Questa caratteristica è particolarmente importante nelle valvole multi-porta o nelle condizioni operative in cui la direzione del flusso del fluido cambia frequentemente.
Vantaggi tecnici e scenari applicativi
La valvola a sfera di tipo trunnion-importata presenta vantaggi significativi in diverse dimensioni grazie al suo design unico:
- Adattabilità alle alte pressioni: la struttura di supporto del perno distribuisce efficacemente lo stress sulla sfera, consentendole di resistere a pressioni fino a 6000 psig (413 bar) o anche superiori, superando di gran lunga il campo di pressione delle valvole a sfera flottante.
- Capacità di grande diametro: il design del perno riduce la coppia operativa, consentendo di estendere le dimensioni della valvola a 60 pollici (DN1500) e oltre, soddisfacendo le esigenze dei sistemi di tubazioni di grandi dimensioni.
- Funzionamento a coppia ridotta-: i cuscinetti articolati riducono l'attrito durante la rotazione della sfera, abbassando la coppia operativa del 30%-50% rispetto alle valvole a sfera flottanti, rendendole particolarmente adatte per condizioni di apertura e chiusura frequenti.
- Resistenza all'usura e lunga durata: le sedi delle valvole caricate a molla- compensano automaticamente l'usura e il design della porta di lubrificazione prolunga significativamente la durata delle valvole e riduce i costi di manutenzione.
- Design ignifugo-progetto: alcuni modelli hanno superato i test di resistenza al fuoco API 607 o 6FA, mantenendo la tenuta anche in condizioni estreme come gli incendi, prevenendo disastri secondari causati dalla fuoriuscita dei mezzi.
Le applicazioni tipiche includono:
- Industria petrolifera e del gas: utilizzato in oleodotti, unità di raffinazione e sistemi di trattamento del gas naturale, resistente ad alta pressione e mezzi corrosivi.
- Industria energetica: garantisce un controllo affidabile dei fluidi ad alta-temperatura e-pressione nell'acqua di alimentazione delle caldaie, nelle condutture del vapore e nei sistemi di raffreddamento dell'acqua.
- Industria chimica: gestisce mezzi corrosivi come acidi, alcali e solventi, che richiedono valvole con resistenza alla corrosione chimica e stabilità di tenuta.
- Trattamento dell'acqua: controlla il flusso dell'acqua e gli additivi chimici; il suo design sanitario soddisfa le esigenze dell'industria alimentare e delle bevande.
- Ingegneria criogenica: selezionando materiali criogenici (come l'acciaio LCB) e guarnizioni speciali (come gli O-ring in gomma nitrilica criogenica), è adatto per mezzi criogenici come il gas naturale liquefatto (GNL).
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