Introduzione alle valvole a farfalla
Valvole a farfalla
Una valvola a farfalla è una valvola con movimento rotatorio a un quarto di giro, utilizzata per arrestare, regolare e avviare il flusso.
Le valvole a farfalla sono facili e veloci da aprire. Una rotazione di 90° della maniglia garantisce la completa chiusura o apertura della valvola. Le grandi valvole a farfalla sono solitamente dotate di un cosiddetto riduttore, in cui il volantino è collegato allo stelo mediante ingranaggi. Ciò semplifica il funzionamento della valvola, ma a scapito della velocità.
Tipi di valvole a farfalla
Le valvole a farfalla hanno un corpo circolare corto, un disco rotondo, sedi metallo-metallo o morbide, cuscinetti dell'albero superiore e inferiore e un premistoppa. La costruzione del corpo di una valvola a farfalla varia. Un design comunemente utilizzato è il tipo wafer che si inserisce tra due flange. Un altro tipo, il design a wafer con aletta, è tenuto in posizione tra due flange da bulloni che uniscono le due flange e passano attraverso i fori nell'involucro esterno della valvola. Le valvole a farfalla sono disponibili anche con estremità flangiate, filettate e a saldare di testa, ma non vengono utilizzate spesso.
Le valvole a farfalla presentano molti vantaggi rispetto alle valvole a saracinesca, a globo, a maschio e a sfera, soprattutto per le applicazioni con valvole di grandi dimensioni. Il risparmio di peso, spazio e costi sono i vantaggi più evidenti. I costi di manutenzione sono generalmente bassi poiché il numero di parti mobili è minimo e non sono presenti sacche in cui intrappolare i fluidi.
Le valvole a farfalla sono particolarmente adatte per la movimentazione di grandi flussi di liquidi o gas a pressioni relativamente basse e per la movimentazione di fanghi o liquidi con grandi quantità di solidi in sospensione.
Le valvole a farfalla sono costruite secondo il principio di uno smorzatore per tubi. L'elemento di controllo del flusso è un disco di diametro approssimativamente uguale al diametro interno del tubo adiacente, che ruota su un asse verticale o orizzontale. Quando il disco è parallelo al percorso della tubazione, la valvola è completamente aperta. Quando il disco si avvicina alla posizione perpendicolare, la valvola è chiusa. Le posizioni intermedie, per scopi di strozzamento, possono essere fissate in posizione mediante dispositivi di bloccaggio della maniglia.
Costruzione della sede della valvola a farfalla
L'arresto del flusso è ottenuto dalla tenuta del disco della valvola contro una sede che si trova sulla periferia del diametro interno del corpo della valvola. Molte valvole a farfalla hanno una sede elastomerica contro la quale il disco fa tenuta. Altre valvole a farfalla hanno una disposizione dell'anello di tenuta che utilizza un anello di serraggio e un anello di supporto su un anello di gomma con bordi seghettati. Questo design impedisce l'estrusione degli O-ring.
Nei primi progetti, veniva utilizzato un disco metallico per sigillare una sede metallica. Questa disposizione non forniva una chiusura a tenuta stagna, ma forniva una chiusura sufficiente in alcune applicazioni (ad esempio, linee di distribuzione dell'acqua).
Costruzione del corpo della valvola a farfalla
La struttura del corpo della valvola a farfalla varia. Il più economico è il tipo wafer che si inserisce tra due flange della tubazione. Un altro tipo, il design a wafer con aletta, è tenuto in posizione tra due flange del tubo da bulloni che uniscono le due flange e passano attraverso i fori nell'involucro esterno della valvola. Le valvole a farfalla sono disponibili con estremità flangiate convenzionali per essere imbullonate alle flange dei tubi e con una struttura con estremità filettata.
Disco sede e stelo di una valvola a farfalla
Lo stelo e il disco di una valvola a farfalla sono pezzi separati. Il disco è annoiato per ricevere il gambo. Vengono utilizzati due metodi per fissare il disco allo stelo in modo che il disco ruoti mentre lo stelo viene girato. Nel primo metodo il disco viene forato e fissato allo stelo con bulloni o perni. Il metodo alternativo prevede di forare il disco come prima, quindi modellare il foro dello stelo superiore per adattarlo a uno stelo quadrato o esagonale. Questo metodo permette al disco di “galleggiare” e cercare il suo centro nella sede. Si ottiene una sigillatura uniforme e vengono eliminati i dispositivi di fissaggio esterni dello stelo. Questo metodo di assemblaggio è vantaggioso nel caso di dischi ricoperti e in applicazioni corrosive.
Affinché il disco possa essere mantenuto nella posizione corretta, lo stelo deve estendersi oltre il fondo del disco e inserirsi in una boccola sul fondo del corpo valvola. Una o due boccole simili si trovano anche lungo la parte superiore dello stelo. Queste boccole devono essere resistenti ai fluidi maneggiati o sigillate in modo che i fluidi corrosivi non possano entrare in contatto con esse.
Le tenute dello stelo sono realizzate o con baderna in una tradizionale cassa stoppa oppure mediante guarnizioni O-ring. Alcuni produttori di valvole, in particolare quelli specializzati nella movimentazione di materiali corrosivi, posizionano una guarnizione dello stelo all'interno della valvola in modo che nessun materiale manipolato dalla valvola possa entrare in contatto con lo stelo della valvola. Se si utilizza un premistoppa o un O-ring esterno, il fluido che passa attraverso la valvola entrerà in contatto con lo stelo della valvola.
Applicazioni tipiche delle valvole a farfalla
Una valvola a farfalla può essere utilizzata in molti servizi fluidi diversi e funziona bene nelle applicazioni con liquami. Di seguito alcune tipiche applicazioni delle valvole a farfalla:
- Raffreddamento di acqua, aria, gas, protezione antincendio, ecc.
- Liquami e servizi simili
- Servizio sottovuoto
- Servizi di acqua e vapore ad alta pressione e alta temperatura
Vantaggi delle valvole a farfalla
- Il design compatto richiede molto meno spazio rispetto ad altre valvole
- Leggero
- Il funzionamento rapido richiede meno tempo per l'apertura o la chiusura
- Disponibile in taglie molto grandi
- Bassa caduta di pressione e recupero ad alta pressione
Svantaggi delle valvole a farfalla
- Il servizio di strozzamento è limitato a una bassa pressione differenziale
- La cavitazione e il flusso soffocato sono due potenziali preoccupazioni
- Il movimento del disco non è guidato ed è influenzato dalla turbolenza del flusso
Valvola a farfalla Vanessa triplo offset
Osservazioni dell'autore...
Guarnizioni e installazione di valvole a farfalla
Il 14 settembre 2012 ho ricevuto una e-mail con il seguente commento:
Ho un suggerimento per te che non credo sia affrontato sul tuo sito, ovvero descrivere quale tipo di guarnizione utilizzare per le diverse valvole a farfalla (Tipo E o F) e quale tipo di flangia complementare dovrebbe essere utilizzata (RF o FF), e anche quando la guarnizione non è necessaria perché alcune valvole a farfalla hanno la guarnizione integrale. Ho scoperto che spesso c'è confusione su questo argomento.
Una buona osservazione e quindi la seguente:
Istruzioni di installazione da un fornitore di valvole a farfalla:
La valvola è progettata per l'utilizzo tra tutti i tipi di flange Flat o Raised Face.
NON UTILIZZARE GUARNIZIONI PER FLANGE.Il design della valvola a farfalla elimina la necessità di guarnizioni. Per una corretta installazione, lo spazio tra le flange deve essere sufficiente per consentire l'inserimento della valvola senza disturbare la tenuta della flangia. Notare che il bordo di tenuta del diac è in linea con il piano dell'albero. Ruotare lo stelo per posizionare il disco all'interno del corpo, posizionare la valvola tra le flange e serrare a mano i bulloni.
LENTAMENTE APERTOla valvola in senso antiorario per verificare il gioco adeguato del disco.
RIPORTARE IL DISCO IN POSIZIONE APERTA AL 10%.e serrare tutti i bulloni in modo incrociato, controllare nuovamente che il gioco del disco sia adeguato.
Errato
Disco in posizione chiusa e guarnizioni installate
tra la valvola e le flange di accoppiamento
Corretto
Nessuna guarnizione della flangia utilizzata e disco nel
posizione quasi chiusa.
Un'altra istruzione di installazione da un fornitore di valvole a farfalla:
ATTENZIONE
Per l'installazione delle valvole nelle tubazioni devono essere utilizzate le seguenti guarnizioni.
- Tipo di guarnizione
Guarnizione in PTFE rinforzato (non è possibile installare la guarnizione rivestita, la guarnizione a spirale o la guarnizione metallica). - Dimensione della guarnizione
Le dimensioni della guarnizione devono essere conformi alla norma ASME B16.21. (Lo spessore minimo della guarnizione è 3 mm.)
Le valvole non possono essere installate alle estremità del tronco. La valvola deve essere installata secondo la freccia, prevista sul lato della flangia di montaggio dell'operatore. La freccia deve puntare dal lato a pressione più alta al lato a pressione più bassa nella posizione chiusa della valvola.
Pertanto, si consiglia di seguire le istruzioni di un fornitore di valvole a farfalla!
Evitare problemi con le valvole a farfalla
La maggior parte dei problemi riscontrati sul campo con le valvole a farfalla sono direttamente correlati a procedure di installazione inadeguate. Per questo motivo, è opportuno considerare le migliori pratiche durante la disposizione delle tubazioni e l'installazione della valvola stessa.
La sede in una valvola a farfalla con sede resiliente solitamente si estende su entrambe le facce della valvola. Di conseguenza, non sono necessarie guarnizioni poiché queste sedi svolgono la funzione di guarnizione. Il materiale della sede che si estende oltre la superficie viene compresso durante l'installazione e scorre verso il centro della sede della valvola. Qualsiasi modifica a questa configurazione dovuta a un'installazione non corretta influisce direttamente sulla pressione nominale e sulle coppie di posizionamento/disinserimento.
A differenza della maggior parte dei tipi di valvole, il disco della valvola a farfalla si estende effettivamente oltre la faccia del corpo valvola a determinati angoli di apertura (ad esempio 30° o più) quando installato tra le flange. Pertanto, è molto importante prima dell'installazione assicurarsi che il disco possa ruotare liberamente ed entrare nelle flange e nelle tubazioni.
Spedizione e stoccaggio
- Posizionare i dischi con un'apertura del 10% in modo che non siano posizionati.
- Le superfici di ciascuna valvola devono essere coperte per evitare danni alla superficie della sede, al bordo del disco o all'interno della valvola.
- Conservare al chiuso, preferibilmente con temperatura ambiente compresa tra 5°C e 30°C.
- Aprire e chiudere le valvole ogni 3 mesi.
- Spedire e conservare le valvole in modo che non vengano applicati carichi pesanti ai corpi.
Posizione della valvola
- Le valvole a farfalla dovrebbero essere installate, se possibile, ad almeno 6 diametri di tubo dagli altri elementi della linea, ad esempio gomiti, pompe, valvole, ecc. Talvolta ciò non è fattibile, ma è importante raggiungere la massima distanza possibile.
- Quando la valvola a farfalla è collegata a una valvola di ritegno o a una pompa, mantenere uno spazio sufficiente tra di loro per garantire che il disco non interferisca con le apparecchiature adiacenti.
Orientamento della valvola
Come regola generale, le valvole a farfalla devono essere installate con lo stelo in posizione verticale con l'attuatore montato verticalmente direttamente sopra di esso, tuttavia, ci sono alcune applicazioni in cui lo stelo deve essere orizzontale. Il file .pdf qui sotto spiega perché lo stelo a volte deve essere posizionato orizzontalmente.
(Istruzioni per l'installazione della valvola a farfalla)
Procedure di installazione
- Assicurarsi che le superfici della tubazione e della flangia siano pulite. Qualsiasi materiale estraneo come limatura metallica, incrostazioni di tubi, scorie di saldatura, bacchette di saldatura, ecc. può limitare il movimento del disco o danneggiare il disco o la sede.
- Le guarnizioni non sono necessarie sulle valvole con sede resiliente perché si estendono su entrambe le facce della valvola.
- Allineare la tubazione e allargare le flange quanto basta per consentire un facile inserimento del corpo della valvola tra le flange senza entrare in contatto con le flange del tubo.
- Controllare che il disco della valvola sia stato aperto a circa il 10% in modo che non si blocchi nella posizione completamente inserita.
- Inserire la valvola tra le flange come mostrato, facendo attenzione a non danneggiare le superfici della sede. Sollevare sempre la valvola dai fori di posizionamento o utilizzando un'imbracatura di nylon sul collo o sul corpo. Non sollevare mai la valvola utilizzando l'attuatore o l'operatore montato sulla valvola.
- Posizionare la valvola tra le flange, centrarla, inserire i bulloni e serrarli a mano. Aprire con attenzione il disco, assicurandosi che non entri in contatto con l'interno dei tubi adiacenti.
- Chiudere molto lentamente il disco della valvola per garantire la distanza del bordo del disco dalla flangia del tubo adiacente.
- Aprire completamente il disco e serrare tutti i bulloni della flangia come mostrato.
- Ripetere una rotazione da completamente chiusa a completamente aperta del disco per garantire le distanze adeguate.
Orario di pubblicazione: 06-maggio-2020