Introduzione alle valvole Globe

Valvole a globo

Le valvole a globo sono valvole a movimento lineare e sono progettate principalmente per arrestare, avviare e regolare il flusso. Il disco di una valvola a globo può essere completamente rimosso dal percorso del flusso oppure può chiuderlo completamente.

Le valvole a globo convenzionali possono essere utilizzate per servizi di isolamento e strozzamento. Sebbene queste valvole presentino perdite di carico leggermente superiori rispetto alle valvole diritte (ad esempio, a saracinesca, a otturatore, a sfera, ecc.), possono essere utilizzate laddove la caduta di pressione attraverso la valvola non è un fattore di controllo.

Poiché l'intera pressione del sistema esercitata sul disco viene trasferita allo stelo della valvola, il limite dimensionale pratico per queste valvole è 12 NPS (DN 300). Le valvole a globo più grandi di NPS 12 (DN 300) rappresentano un'eccezione piuttosto che la regola. Le valvole più grandi richiederebbero che vengano esercitate enormi forze sullo stelo per aprire o chiudere la valvola sotto pressione. Sono state prodotte e utilizzate valvole a globo di dimensioni fino a NPS 48 (DN 1200).

Le valvole a globo sono ampiamente utilizzate per controllare il flusso. La gamma di controllo del flusso, caduta di pressione e servizio deve essere considerata nella progettazione della valvola per evitare guasti prematuri e garantire un servizio soddisfacente. Le valvole soggette a servizio di strozzamento della pressione ad alta differenza richiedono un trim della valvola appositamente progettato.

Generalmente la pressione differenziale massima sul disco della valvola non deve superare il 20% della pressione massima a monte o 200 psi (1380 kPa), a seconda di quale valore sia inferiore. Le valvole con trim speciale possono essere progettate per applicazioni che superano questi limiti di pressione differenziale.

Valvola a globo in acciaio fuso per l'industria petrolifera e del gas

Disegni del corpo delle valvole a globo

Esistono tre tipi di corpo principali per le valvole a globo, vale a dire: modello a T o corpo a Z, modello ad angolo e modello a Wye o corpo a Y.

Design della valvola a globo con motivo a Tè il tipo di corpo più comune, con un diaframma a forma di Z. L'impostazione orizzontale della sede consente allo stelo e al disco di spostarsi perpendicolarmente alla linea orizzontale. Questo design ha il coefficiente di flusso più basso e una maggiore caduta di pressione. Sono utilizzati in servizi di strozzamento severi, come nelle linee di bypass attorno a una valvola di controllo. Le valvole a globo con configurazione a T possono essere utilizzate anche in applicazioni in cui la caduta di pressione non è un problema ed è necessaria una strozzatura.

 

 

Design delle valvole a globo con schema ad angoloè una modifica della valvola a globo Tee Pattern di base. Le estremità di questa valvola a globo formano un angolo di 90 gradi e il flusso del fluido avviene con una singola rotazione di 90 gradi. Hanno un coefficiente di flusso leggermente inferiore rispetto alle valvole a globo con disegno a stella. Sono utilizzati in applicazioni che presentano periodi di flusso pulsante grazie alla loro capacità di gestire l'effetto rallentamento di questo tipo di flusso.

 

 

Design delle valvole a globo con motivo Wye, è un'alternativa all'elevata caduta di pressione, inerente alle valvole Globe. La sede e lo stelo sono angolati di circa 45 gradi, il che garantisce un percorso del flusso più diritto alla massima apertura e offre la minima resistenza al flusso. Possono essere aperti per lunghi periodi senza grave erosione. Sono ampiamente utilizzati per la limitazione durante le operazioni stagionali o di avvio. Possono essere inseriti attraverso un'asta per rimuovere i detriti se utilizzati in linee di scarico normalmente chiuse.

Disco, sede e stelo delle valvole a globo

Disco:I modelli di disco più comuni per le valvole a globo sono: disco a sfera, disco di composizione e disco a otturatore. Il design del disco sferico viene utilizzato principalmente nei sistemi a bassa pressione e bassa temperatura. È in grado di limitare il flusso, ma in linea di principio viene applicato per arrestare e avviare il flusso.

Il design del disco di composizione utilizza un anello di inserimento duro e non metallico sul disco, che garantisce una chiusura più stretta.

Il design del disco plug offre una migliore strozzatura rispetto ai design a sfera o a composizione. Sono disponibili in molti modelli diversi e sono tutti lunghi e affusolati.

Posto a sedere:Le sedi delle valvole a globo sono integrate o avvitate al corpo della valvola. Molte valvole a globo hanno sedili posteriori all'interno del cofano. Le sedi posteriori forniscono una tenuta tra lo stelo e il coperchio e impediscono l'accumulo di pressione del sistema contro la guarnizione della valvola, quando la valvola è completamente aperta. I sedili posteriori vengono spesso applicati nelle valvole a globo.

Gambo:Le valvole a globo utilizzano due metodi per collegare il disco e lo stelo: la costruzione con scanalatura a T e dado del disco. Nel design con scanalatura a T, il disco scorre sullo stelo, mentre nel design con dado del disco, il disco è avvitato nello stelo.

Costruzione di una valvola a globo

Le valvole a globo solitamente hanno steli ascendenti e le dimensioni più grandi hanno una struttura esterna a vite e giogo. I componenti della valvola a globo sono simili a quelli della valvola a saracinesca. Questo tipo di valvola ha le sedi su un piano parallelo o inclinato rispetto alla linea di flusso.

La manutenzione delle valvole Globe è relativamente semplice, poiché i dischi e le sedi possono essere facilmente rinnovati o sostituiti. Ciò rende le valvole Globe particolarmente adatte per servizi che richiedono una frequente manutenzione delle valvole. Laddove le valvole vengono azionate manualmente, la corsa più breve del disco offre vantaggi in termini di risparmio di tempo per l'operatore, soprattutto se le valvole vengono regolate frequentemente.

La variazione principale nel design della valvola a globo risiede nel tipo di dischi utilizzati. I dischi del tipo a spina hanno una configurazione lunga e affusolata con un'ampia superficie di appoggio. Questo tipo di sede garantisce la massima resistenza all'azione erosiva del flusso del fluido. Nel disco composito, il disco ha una faccia piatta che viene premuta contro l'apertura della sede come un cappuccio. Questo tipo di disposizione del sedile non è adatta per la strozzatura con pressione differenziale elevata.

Nelle valvole a globo in ghisa, il disco e gli anelli della sede sono generalmente in bronzo. Nelle valvole a globo in acciaio per temperature fino a 750°F (399°C), il rivestimento è generalmente realizzato in acciaio inossidabile e quindi fornisce resistenza al grippaggio e all'usura. Le facce di accoppiamento vengono normalmente trattate termicamente per ottenere valori di durezza differenziali. Vengono utilizzati anche altri materiali di rivestimento, comprese le leghe a base di cobalto.

La superficie di seduta è rettificata per garantire il pieno contatto della superficie di appoggio quando la valvola è chiusa. Per le classi di pressione inferiori l'allineamento è mantenuto da un lungo dado di bloccaggio del disco. Per pressioni più elevate, le guide del disco sono fuse nel corpo della valvola. Il disco gira liberamente sullo stelo per evitare il grippaggio della faccia del disco e dell'anello della sede. Lo stelo poggia contro una piastra di spinta temprata, eliminando il grippaggio dello stelo e del disco nel punto di contatto.

Direzione del flusso delle valvole a globo

Per applicazioni a bassa temperatura, le valvole a globo vengono normalmente installate in modo che la pressione sia sotto il disco. Ciò contribuisce a facilitare l'operazione e aiuta a proteggere l'imballaggio.

Per le applicazioni con servizio vapore ad alta temperatura, le valvole a globo sono installate in modo che la pressione sia al di sopra del disco. Altrimenti lo stelo si contrarrà durante il raffreddamento e tenderà a sollevare il disco dalla sede.

Vantaggi e svantaggi delle valvole a globo

Vantaggi:

• Buona capacità di spegnimento
• Capacità di throttling da moderata a buona
• Corsa più breve (rispetto a una valvola a saracinesca)
• Disponibili nei modelli a T, a stella e ad angolo, ognuno dei quali offre funzionalità uniche
• Facile da lavorare o rifare la superficie dei sedili
• Con il disco non fissato allo stelo, la valvola può essere utilizzata come valvola di ritegno

Svantaggi:

• Caduta di pressione maggiore (rispetto a una valvola a saracinesca)
• Richiede una forza maggiore o un attuatore più grande per posizionare la valvola (con pressione sotto la sede)
• Flusso di strozzamento sotto il sedile e flusso di intercettazione sopra il sedile

Applicazioni tipiche delle valvole a globo

Di seguito sono riportate alcune delle applicazioni tipiche delle valvole Globe:

• Sistemi di raffreddamento dell'acqua in cui è necessario regolare il flusso
• Sistema di olio combustibile in cui il flusso è regolato e la tenuta è importante
• Sfiati nel punto più alto e scarichi nel punto più basso quando la tenuta e la sicurezza sono considerazioni importanti
• Sistemi di acqua di alimentazione, alimentazione chimica, estrazione dell'aria del condensatore e drenaggio dell'estrazione
• Sfiati e scarichi della caldaia, sfiati e scarichi principali del vapore e scarichi del riscaldatore
• Guarnizioni e scarichi di turbine
• Sistema di olio lubrificante per turbine e altri