Valvola a farfalla a ingranaggi

Che cos'è la valvola a farfalla a ingranaggi? 

Si tratta di una valvola a farfalla manuale che utilizza ingranaggi per migliorare la moltiplicazione della coppia. Le valvole a farfalla a ingranaggi hanno il sistema di ingranaggi collegato al volantino attraverso un albero corto. In questo modo la coppia applicata dall'operatore della valvola va direttamente al sistema di ingranaggi. La coppia viene quindi moltiplicata attraverso un sistema di ingranaggi che facilita l'apertura delle valvole a farfalla che richiedono coppie elevate. In questo modo, l'operatore della valvola può aprire e chiudere facilmente il flusso del fluido anche quando la valvola viene utilizzata in applicazioni frequenti e con coppie elevate. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi progettano questo tipo di valvola per l'uso in applicazioni di accensione e spegnimento e di strozzamento. Le valvole a farfalla a ingranaggi appartengono alla categoria delle valvole a un quarto di giro. Si tratta di valvole che necessitano solo di un 90^o per aprire o chiudere il volantino. Inoltre, queste valvole necessitano di una leggera angolazione per le applicazioni di strozzamento. Le valvole a farfalla a ingranaggi consentono di risparmiare tempo durante l'apertura e la chiusura del flusso di fluido, a differenza di altre valvole come le valvole a saracinesca che richiedono numerosi giri per aprirsi e chiudersi. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi utilizzano un design semplice per la realizzazione di queste valvole, che le rende meno costose. 

Figura: Valvola a farfalla ad ingranaggi.

Componenti di una valvola a farfalla azionata da un ingranaggio 

Corpo valvola 

Questo è il componente del cambio azionato valvola a farfalla che ospita le parti interne. Questa parte è realizzata con materiali metallici resistenti come la ghisa duttile, le leghe di nichel, l'acciaio inossidabile e l'acciaio al carbonio. Questi materiali sono resistenti e quindi contribuiscono a creare un corpo valvola robusto. L'elevata resistenza è necessaria perché consente alla valvola di sopportare il peso dell'intera valvola e di essere sicura contro i danni da impatto dovuti alla caduta di oggetti. 

Volantino 

È il componente utilizzato dall'operatore della valvola per applicare la coppia necessaria ad aprire o chiudere la valvola. Il volantino è collegato al sistema di ingranaggi tramite un albero corto. 

Sistema di ingranaggi/cambio 

Si tratta di un sistema meccanico composto da ingranaggi che si ingranano tra loro. È posizionato sulla parte superiore della valvola. Questi ingranaggi hanno il compito di moltiplicare la coppia applicata al volantino dall'operatore della valvola. Questo sistema contribuisce a ridurre la coppia necessaria per aprire o chiudere la valvola, riducendo così il carico di lavoro dell'operatore. 

Stelo 

È un componente dell'albero utilizzato per trasmettere la coppia applicata dall'operatore della valvola al disco della valvola. Lo stelo collega il disco al sistema di ingranaggi. In quanto tale, riceve la coppia da questo sistema di ingranaggi.

Disco 

È la parte della valvola a farfalla ad ingranaggi che viene utilizzata per aprire e chiudere la valvola. Il disco riceve l'energia dal sistema di ingranaggi attraverso lo stelo. 

Sedile 

È il componente che serve a fornire una superficie su cui poggia il disco della valvola quando questa è chiusa. Le sedi utilizzate sono due e lavorano insieme per garantire l'assenza di perdite di fluido quando la valvola si chiude. 

Guarnizione 

Questa parte è posizionata tra le facce di accoppiamento del tubo e della valvola per evitare perdite di fluido. 

Figura: Componenti di una valvola a farfalla ad ingranaggi.

Come funziona una valvola a farfalla a ingranaggi? 

Una valvola a farfalla a ingranaggi funziona ricevendo energia dall'operatore della valvola. L'operatore applica una forza sul volantino per azionare la valvola. Il volantino è collegato a un sistema di ingranaggi tramite un albero corto. Per aprire la valvola, l'operatore ruota il volantino di un quarto di giro in senso antiorario. In questo modo la coppia (o forza di rotazione) applicata sul volantino viene trasmessa al disco della valvola attraverso lo stelo. In questo modo, il disco compie un quarto di giro e si orienta parallelamente al flusso del fluido. In questo stato del disco, il fluido passa attraverso la valvola senza ostacoli. Per chiudere il flusso del fluido, l'operatore della valvola ruota il volantino in senso orario. Questo costringe il disco a compiere un angolo di 90_o e diventa perpendicolare al flusso del fluido. In questo stato, il disco blocca il flusso del fluido che attraversa la valvola. Azionamento a ingranaggi produttore di valvole a farfalla rendono queste valvole utilizzabili anche in applicazioni di strozzamento. Tuttavia, l'uso di queste valvole in tali applicazioni di strozzamento è consigliato quando la perdita di pressione è bassa. Quando la valvola deve essere utilizzata in applicazioni di strozzamento, l'operatore della valvola ruota leggermente il volantino per un angolo inferiore a 90^o a seconda della quantità di flusso di fluido richiesto. 

Figura: Funzionamento di una valvola a farfalla ad ingranaggi.

Tipi di valvole a farfalla con comando ad ingranaggi 

Valvola a farfalla a doppia flangia con comando a ingranaggi 

Si tratta di una valvola a farfalla ad ingranaggi progettata con una coppia di flange sulle porte di ingresso e di uscita. La valvola è collegata a due estremità di tubo con flange di dimensioni uguali a quelle della valvola. Due serie di bulloni sono utilizzati per tenere insieme la valvola e il tubo, garantendo l'assenza di perdite. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi raccomandano l'uso di queste valvole in applicazioni ad alta pressione per rendere economico il sistema di tubazioni. Queste valvole sono realizzate con sedi morbide o metalliche, a seconda della destinazione d'uso. Doppio valvole a farfalla flangiate sono più pesanti rispetto alle altre valvole a farfalla. Il peso elevato è dovuto alle doppie flange metalliche e ai bulloni e dadi utilizzati. 

Figura: Valvola a farfalla ad ingranaggi a doppia flangia.

Valvola a farfalla wafer azionata da ingranaggi 

La valvola viene collegata al tubo posizionandola tra due flange del tubo. Le flange del tubo e la valvola sono collegate mediante lunghi bulloni che si estendono da un'estremità del tubo all'altra attraverso il corpo della valvola. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi realizzano queste valvole con o senza fori per le flange sul corpo. Guarnizioni e O-ring sono posizionati su una faccia piatta della valvola sui lati di ingresso e di uscita tra le flange dei tubi per migliorare la tenuta senza perdite di fluido. Queste valvole sono tra le valvole a farfalla più economiche e convenienti. Tuttavia, questo tipo di valvola a farfalla ad ingranaggi non può essere utilizzata per l'isolamento o il servizio di fine linea. Per questo motivo, quando si esegue la manutenzione sulle sezioni a monte o a valle della valvola, è necessario arrestare l'intera condotta. 

Funzionamento a ingranaggi valvola a farfalla wafer.

Valvola a farfalla ad ingranaggi ad ansa 

Si tratta di una valvola a farfalla azionata da un ingranaggio e montata tra due flange della tubazione. La valvola e il tubo sono tenuti insieme saldamente mediante l'uso di bulloni. I bulloni sono inseriti attraverso le alette filettate realizzate intorno al corpo della valvola. La valvola è tenuta insieme da due serie separate di bulloni su ciascun lato della valvola. Questi bulloni trattengono il tubo e la valvola senza l'uso di dadi. Ciò contribuisce a rendere la valvola adatta all'isolamento o all'uso in un servizio di fine linea. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi progettano queste valvole in modo da rendere facile lo smontaggio di un'estremità della valvola senza interferire con l'altra estremità. Per questo motivo, queste valvole richiedono meno tempo per la manutenzione rispetto ad altre valvole. La sfida associata a queste valvole è che il peso della tubazione grava sul loro corpo. Per questo motivo, il corpo della valvola deve essere robusto, altrimenti si guasterà sotto questo carico di peso. 

Figura: Ingranaggio azionato Valvola a farfalla a nasello.

Valvola a farfalla eccentrica azionata da ingranaggio 

È una delle valvole a farfalla più comuni. Questo tipo di valvola ha diversi design che si caratterizzano per il punto in cui passa lo stelo rispetto all'asse del disco. Esistono tre tipi di valvole, tra cui: 

1. Valvola a singolo eccentrico. È il tipo di valvola a farfalla a ingranaggi in cui lo stelo è installato dietro la linea centrale del disco. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi progettano questa valvola con l'obiettivo di ridurre il contatto tra il disco e la guarnizione prima che la valvola sia completamente chiusa. Questo design contribuisce a migliorare la durata della valvola. 

1. Valvola a doppio eccentrico. Si tratta di un tipo di valvola ad ingranaggi in cui lo stelo è progettato dietro il disco con un ulteriore offset. Questo design consente al disco di adattarsi al centro, favorendo una tenuta ermetica contro le perdite di fluido.
2. Valvola a triplo eccentrico. Questa valvola è adatta all'uso in applicazioni critiche. I produttori di valvole a farfalla a ingranaggi progettano questa valvola in modo simile al tipo doppio, ma con un offset in più. Il terzo offset è l'asse di contatto tra la sede e il disco. La sede utilizzata è metallica e conica, il che contribuisce a ridurre l'usura e a migliorare l'efficienza. La sede metallica contribuisce a rendere questa valvola adatta ad applicazioni ad alta temperatura e a migliorare la tenuta di chiusura. 

Figura: Valvola a farfalla eccentrica ad ingranaggi.

Applicazioni delle valvole a farfalla ad ingranaggi 

• Applicazioni per raffinerie di petrolio e trasporti. 
• Approvvigionamento idrico e trattamento delle acque reflue. 
• Industrie minerarie per controllare il flusso dei fanghi. 
• Utilizzato nella produzione di diversi tipi di prodotti chimici. 
• Applicazioni per la lavorazione di alimenti e bevande. 
• Controllo del vapore nelle applicazioni in caldaia. 
• Industrie della carta e della cellulosa. 
• Sono utilizzati nelle applicazioni antincendio. 

Vantaggi delle valvole a farfalla con comando a ingranaggi 

• Per l'apertura e la chiusura è necessaria una coppia minore. 
• Il loro funzionamento è molto rapido, in quanto è sufficiente un quarto di giro del volantino per aprire e chiudere il flusso del fluido. 
• Queste valvole sono poco costose rispetto ad altre valvole quali Valvola a globo. 
• Design semplice e compatto che li rende resistenti. 
• Queste valvole occupano uno spazio ridotto durante l'installazione. 
• Sono privi di perdite di fluido. 
• Sono versatili perché applicabili in diverse applicazioni industriali. 
• Le valvole a farfalla a ingranaggi hanno una bassa caduta di pressione che contribuisce a migliorare l'efficienza del pompaggio. 
• Queste valvole sono in grado di gestire grandi flussi di fluido e mezzi con particelle in sospensione. 
• Sono facili da installare, pulire e riparare. 
• Possono essere utilizzate come valvole di intercettazione e di strozzamento. 
• Sono di dimensioni e peso ridotti. 

Svantaggi delle valvole a farfalla con comando ad ingranaggi 

• La capacità di strozzamento della valvola a farfalla a ingranaggi è limitata a una differenza di pressione bassa. 
• Queste valvole soffrono di soffocamento e cavitazione. 
• Le applicazioni che comportano un'elevata pressione del fluido possono richiedere una coppia elevata per l'apertura e la chiusura, causando un notevole affaticamento. 
• Queste valvole hanno una scarsa capacità di tenuta rispetto ad altre valvole quali valvola a sfera. 

Risoluzione dei problemi delle valvole a farfalla con comando a ingranaggi 

La valvola è difficile da aprire/chiudere 

• Corrosione nella valvola. Aprire la valvola e pulire la corrosione. 
• Materiali estranei interferiscono con il movimento del disco e dello stelo. Aprire la valvola e rimuovere i materiali estranei. 
• L'ingranaggio è asciutto. Lubrificare gli ingranaggi come consigliato dalla valvola a farfalla ad ingranaggi. 

Perdita di fluido interno 

• Gli O-ring sono danneggiati o usurati. Sostituire gli O-ring. 
• I sedili sono danneggiati. Sostituire i sedili. 
• Disco della valvola danneggiato. Sostituire il disco. 

Perdita di fluido esterno 

• Bulloni allentati. Serrare i bulloni alla coppia richiesta dal produttore della valvola a farfalla a ingranaggi. 
• Guarnizione usurata. Sostituire la guarnizione. 

Sintesi 

Le valvole a farfalla a ingranaggi sono valvole manuali con un sistema di ingranaggi utilizzato per moltiplicare la coppia applicata dall'operatore della valvola per facilitarne il funzionamento. Queste valvole funzionano compiendo un quarto di giro sul disco. La capacità del disco di compiere un quarto di giro è potenziata dalla coppia trasmessa dal volantino attraverso lo stelo. Una volta che il disco compie un giro in senso antiorario, diventa parallelo al flusso del fluido, lasciando aperto il percorso del flusso e consentendo il passaggio del fluido attraverso la valvola. La valvola si chiude quando il volantino viene ruotato in senso orario per 90 secondi.^o che poi diventa perpendicolare al flusso del fluido. Questo orientamento blocca il percorso del flusso e quindi il fluido non può attraversare la valvola.