Principio di funzionamento

Il funzionamento è simile a quello di una valvola a sfera, che consente una chiusura rapida. Le valvole a farfalla sono generalmente preferite perché costano meno di altri modelli di valvole e sono più leggere, quindi necessitano di meno supporto. Il disco è posizionato al centro del tubo. Un'asta passa attraverso il disco fino a un attuatore all'esterno della valvola. La rotazione dell'attuatore fa girare il disco parallelo o perpendicolare al flusso. A differenza di una valvola a sfera, il disco è sempre presente all'interno del flusso, quindi induce una caduta di pressione, anche quando è aperto.

Una valvola a farfalla appartiene a una famiglia di valvole chiamatavalvole a quarto di giro. Durante il funzionamento, la valvola è completamente aperta o chiusa quando il disco viene ruotato di un quarto di giro. La “farfalla” è un disco metallico montato su un'asta. Quando la valvola è chiusa, il disco viene ruotato in modo da bloccare completamente il passaggio. Quando la valvola è completamente aperta, il disco viene ruotato di un quarto di giro in modo da consentire un passaggio quasi illimitato del fluido. La valvola può anche essere aperta in modo incrementale per limitare il flusso.

Esistono diversi tipi di valvole a farfalla, ciascuna adatta a pressioni diverse e utilizzo diverso. La valvola a farfalla con offset zero, che sfrutta la flessibilità della gomma, ha la pressione nominale più bassa. La valvola a farfalla a doppio offset ad alte prestazioni, utilizzata in sistemi a pressione leggermente più elevata, è sfalsata rispetto alla linea centrale della sede del disco e della tenuta del corpo (offset uno) e alla linea centrale del foro (offset due). Ciò crea un'azione a camma durante il funzionamento per sollevare la sede fuori dalla guarnizione con conseguente minore attrito rispetto a quello creato nel design con offset zero e diminuisce la sua tendenza all'usura. La valvola più adatta per i sistemi ad alta pressione è la valvola a farfalla a triplo offset. In questa valvola l'asse di contatto della sede del disco è sfalsato, il che agisce in modo da eliminare virtualmente il contatto strisciante tra disco e sede. Nel caso delle valvole a triplo offset la sede è realizzata in metallo in modo che possa essere lavorata in modo da ottenere una chiusura a tenuta di bolle quando è a contatto con il disco.

Tipi

1. Valvole a farfalla concentriche: questo tipo di valvola ha una sede in gomma resiliente con un disco metallico.
2. Valvole a farfalla doppiamente eccentriche (valvole a farfalla ad alte prestazioni o valvole a farfalla a doppio offset): per la sede e il disco vengono utilizzati tipi diversi di materiali.
3. Valvole a farfalla triplo eccentriche (valvole a farfalla a triplo offset): le sedi sono laminate o in metallo solido.

Valvola a farfalla tipo wafer

La valvola a farfalla stile wafer è progettata per mantenere una tenuta contro il differenziale di pressione bidirezionale per impedire qualsiasi riflusso nei sistemi progettati per il flusso unidirezionale. Lo fa con una tenuta ermetica; ovvero guarnizione, o-ring lavorati con precisione e una faccia piatta della valvola sui lati a monte e a valle della valvola.

Valvola a farfalla stile aletta

Le valvole ad aletta hanno inserti filettati su entrambi i lati del corpo valvola. Ciò consente loro di essere installati in un sistema utilizzando due serie di bulloni e senza dadi. La valvola viene installata tra due flange utilizzando un set separato di bulloni per ciascuna flangia. Questa configurazione consente di scollegare entrambi i lati del sistema di tubazioni senza disturbare l'altro lato.

Una valvola a farfalla con aletta utilizzata nel servizio in vicolo cieco ha generalmente una pressione nominale ridotta. Ad esempio, una valvola a farfalla con aletta montata tra due flange ha una pressione nominale di 1.000 kPa (150 psi). La stessa valvola montata con una flangia, in servizio senza uscita, ha una potenza nominale di 520 kPa (75 psi). Le valvole con linguetta sono estremamente resistenti agli agenti chimici e ai solventi e possono sopportare temperature fino a 200 °C, il che le rende una soluzione versatile.

Valvola rotativa

Le valvole rotative costituiscono una derivazione delle generali valvole a farfalla e vengono utilizzate principalmente nelle industrie di lavorazione delle polveri. Invece di essere piatta, la farfalla è dotata di tasche. Quando è chiusa si comporta esattamente come una valvola a farfalla ed è a tenuta. Ma quando è in rotazione, le tasche permettono di far cadere una quantità definita di solidi, il che rende la valvola adatta al dosaggio di prodotti sfusi per gravità. Tali valvole sono generalmente di piccole dimensioni (meno di 300 mm), attivate pneumaticamente e ruotano di 180 gradi avanti e indietro.

Utilizzo nell'industria

Nelle industrie farmaceutiche, chimiche e alimentari, una valvola a farfalla viene utilizzata per interrompere il flusso del prodotto (solido, liquido, gas) all'interno del processo. Le valvole utilizzate in queste industrie sono generalmente prodotte secondo le linee guida cGMP (attuale buona pratica di produzione). Le valvole a farfalla generalmente hanno sostituito le valvole a sfera in molte industrie, in particolare petrolifere, grazie ai costi inferiori e alla facilità di installazione, ma le tubazioni contenenti valvole a farfalla non possono essere "piggate" per la pulizia.

Storia

La valvola a farfalla è in uso dalla fine del XVIII secolo. James Watt ha utilizzato una valvola a farfalla nei suoi prototipi di motori a vapore. Con i progressi nella produzione dei materiali e nella tecnologia, le valvole a farfalla potrebbero essere ridotte e resistere a temperature più estreme. Dopo la seconda guerra mondiale, negli elementi di tenuta furono utilizzate gomme sintetiche, consentendo l'utilizzo della valvola a farfalla in molti altri settori. Nel 1969 James E. Hemphill brevettò un miglioramento della valvola a farfalla, riducendo la coppia idrodinamica necessaria per modificare l'uscita della valvola.