Le valvole a otturatore hanno un otturatore di forma cilindrica o conica che può essere ruotato di 90°. Negli otturatori cilindrici il passaggio è generalmente rettangolare, mentre negli otturatori conici il passaggio è trapezoidale. Queste forme rendono la struttura della valvola a otturatore più leggera, ma allo stesso tempo producono una certa perdita di flusso. La valvola a otturatore è più adatta come mezzo di interruzione e di collegamento e come bypass. Tuttavia, a seconda della natura dell'applicazione e della resistenza all'erosione della superficie di tenuta, può talvolta essere utilizzata per la strozzatura.
Tabella dei contenuti
1. Definizione di valvola a otturazione
2. Principi di funzionamento delle valvole a otturazione
3. Tipi di valvole a otturazione
4. Standard di progettazione della valvola a otturazione
5. Vantaggi della valvola a otturazione
6. Applicazione della valvola a otturatore
7. Guida all'installazione della valvola a otturazione
8. Guida alla scelta della valvola a otturazione
1. Definizione di valvola a otturazione
La valvola a otturatore è una valvola a passaggio diretto ad apertura rapida. Poiché il movimento tra le superfici di tenuta ha un effetto pulente e può impedire completamente il contatto con il fluido in transito quando è completamente aperta, può essere utilizzata anche per fluidi con particelle galleggianti. Un'altra caratteristica importante della valvola a otturatore è che può essere progettata per tubazioni multiporta: una valvola può essere progettata per due, tre o addirittura quattro porte. Ciò semplifica la progettazione del sistema di tubazioni, riducendo la quantità di valvole e di accessori di connessione necessari nel sistema di tubazioni.
2. Principi di funzionamento delle valvole a otturazione
Utilizzare un otturatore con foro passante come componente per l'apertura e la chiusura. L'otturatore ruota con lo stelo della valvola per ottenere le azioni di apertura e chiusura. L'otturatore della valvola a otturatore è per lo più un cono (anche un cilindro), che si combina con la superficie del foro conico del corpo della valvola per formare la tenuta. La valvola a otturatore è la prima valvola utilizzata, con una struttura semplice, una commutazione rapida e una bassa resistenza al fluido. Le valvole a otturatore ordinarie sono sigillate dal contatto diretto tra l'otturatore metallico lavorato e il corpo della valvola, per cui la tenuta è scarsa, la forza di apertura e chiusura è elevata e l'usura è facile.
3. Tipi di valvole a otturazione
In base all'applicazione, il tipo di valvole a otturazione comprende valvole a tenuta morbida, valvole a tenuta rigida lubrificate a olio, valvole a otturazione di sollevamento, valvole a otturazione a 3 vie e valvole a otturazione a 4 vie.
Le valvole a otturatore con tenuta morbida sono spesso utilizzate in ambienti difficili, come mezzi corrosivi, altamente tossici e ad alto rischio, dove le perdite sono rigorosamente vietate e dove il materiale della valvola non contamina il mezzo. Il corpo della valvola può essere costruito in acciaio al carbonio, acciaio legato e acciaio inossidabile, a seconda del fluido di lavoro.
Valvola a otturazione a tenuta morbida
a. Il materiale delle boccole a basso attrito, come F4, F46, PVDF, PP, PO, PE, può essere utilizzato in base alla temperatura di esercizio e al mezzo di lavoro. Il coefficiente di attrito della parte di tenuta è ridotto durante l'intero processo di lavoro, quindi l'otturatore ha una rotazione regolare e prolunga la durata di vita.
b. Il design delle porte di ingresso e di uscita del corpo valvola e la struttura dell'anello di tenuta a doppia porta, durante la rotazione dell'otturatore, la pressione tra le sue tenute cambia gradualmente fino a raggiungere la posizione completamente aperta o completamente chiusa, generando una pressione di tenuta sufficiente e raggiungendo una perdita nulla.
c. L'anello di tenuta con scanalatura a doppia porta è in grado di rendere stabile la boccola nel corpo della valvola, ma anche di assorbire la leggera deformazione causata dalla differenza di temperatura. Allo stesso tempo, l'attrito tra la boccola e l'otturatore è forte e ha un effetto di pulizia automatica che prolunga la durata della valvola.
d. L'esclusivo design della guarnizione a labbro invertito sulla parte superiore del tappo, la combinazione di un diaframma in materiale di tenuta morbido e di un diaframma metallico e il bilanciamento della pressione tra le superfici di tenuta renderanno la rotazione del tappo fluida e garantiranno la corretta tenuta delle estremità di ingresso e uscita con la flangia di collegamento.
e. Adatto per gas/liquidi ad alta erosione. Come il PVC, l'urea, l'anidride acetica, le attrezzature per la produzione di soda caustica o le condutture per requisiti vietati per perdite esterne, come HF, fosgene, ecc.
f. Il fluido può scorrere in entrambe le direzioni e la direzione di installazione non è limitata. Realizza una manutenzione online e facile da usare.
g. Il design unico è statico e antincendio.
Valvola a otturatore lubrificata possono essere suddivise in valvole a otturatore lubrificate convenzionali e valvole a otturatore bilanciate in pressione. Un grasso speciale viene iniettato dalla parte superiore dell'otturatore, tra il foro del cono e l'otturatore, per formare un film d'olio che riduce la coppia di apertura e chiusura e migliora le prestazioni di tenuta e la durata. La pressione di esercizio può raggiungere i 420 MPa, la temperatura massima di esercizio i 325℃ e il diametro massimo i 24".
Valvola a otturatore lubrificata a olio
① Valvola a otturatore normale lubrificata a olio
a. Valvola a otturatore normale a tenuta stagna, il metodo di installazione del cono dell'otturatore è standard. Per ridurre l'attrito tra il corpo della valvola e la superficie di tenuta dell'otturatore, la sede progettata è a tenuta stagna con olio lubrificato. L'olio di tenuta ad alta pressione viene iniettato intorno all'otturatore e forma un anello di tenuta ad alta pressione; lo strato di pellicola d'olio tra il corpo della valvola e la superficie di tenuta del cono dell'otturatore confermerà la tenuta e renderà più fluida l'operazione di apertura/chiusura.
b. Per ridurre ulteriormente la coppia di apertura e chiusura della valvola a otturatore, si ricorre solitamente al metodo della riduzione del diametro dell'otturatore, per cui la valvola a otturatore utilizza solitamente una bocca di flusso rettangolare. Questo metodo aumenta la resistenza del fluido della valvola a otturatore, riducendo al contempo la coppia di apertura e chiusura della valvola a otturatore.
c. La superficie di tenuta del cono dell'otturatore è saldata con materiale in lega di Stellite o tempra superficiale per migliorare la resistenza all'usura e alla corrosione della superficie di tenuta e prolungarne la durata.
d. La superficie di tenuta del cono dell'otturatore viene rettificata per ottenere una finitura a specchio e lappata con la sede della valvola per formare una tenuta ermetica e ridurre la coppia di funzionamento.
② Valvola ad otturatore bilanciata a pressione
Per ridurre la coppia delle normali valvole a otturatore a tenuta rigida, vengono spesso utilizzate valvole a otturatore bilanciate in pressione. Oltre alle caratteristiche delle normali valvole a otturatore lubrificate con olio, le valvole a otturatore bilanciate in pressione presentano le seguenti caratteristiche.
Valvola a otturatore con bilanciamento della pressione
a. Il metodo di installazione del cono dell'otturatore della valvola a pressione bilanciata è dal basso verso l'alto. Nella parte superiore del cono dell'otturatore è presente una valvola di non ritorno.
Quando la valvola è chiusa, grazie alla differenza di sezione trasversale del cono dell'otturatore, l'olio di tenuta iniettato ad alta pressione fa sì che l'otturatore riceva una forza di sollevamento verso l'alto, ottenendo una buona tenuta.
b. Quando la valvola viene aperta, la pressione nella camera inferiore del corpo valvola viene bilanciata con la pressione media della tubazione. L'olio di tenuta ad alta pressione nella camera superiore spinge l'otturatore verso il basso e si crea un leggero spazio tra il cono dell'otturatore e la superficie di tenuta del corpo valvola. La coppia di rotazione dell'otturatore si riduce e protegge la superficie di tenuta.
c. In condizioni di temperatura elevata, l'espansione termica dell'otturatore può essere assorbita dalla sua salita e discesa, per evitare che la tenuta si blocchi.
Le valvole a otturatore a tenuta rigida lubrificate a olio, sebbene l'uso della lubrificazione a olio possa ridurre adeguatamente la coppia di apertura e chiusura, possono contaminare il fluido. Pertanto, la scelta del lubrificante di tenuta deve basarsi sulle effettive condizioni di lavoro.
Valvole a otturatore di sollevamento hanno molti design. Le valvole a otturatore sollevabile si dividono in tenute morbide e tenute dure in base al materiale della superficie di tenuta. Il principio di base è quello di sollevare l'otturatore quando viene aperto, quindi ruotare l'otturatore di 90 gradi per aprire completamente la valvola e ridurre l'attrito con la superficie di tenuta del corpo valvola; quando si chiude la valvola, ruotare l'otturatore di 90 gradi in posizione chiusa e quindi abbassarlo per sigillare con la superficie della sede del corpo valvola per sigillare.
Valvola a otturatore di sollevamento
① Valvola a otturatore di sollevamento a doppia tenuta
La valvola con otturatore a doppia tenuta ha una struttura di tenuta morbida. L'otturatore è un otturatore cilindrico composto da tre piastre; le superfici di tenuta in gomma sono intarsiate sulle piastre su entrambi i lati e l'otturatore cilindrico a cuneo si trova al centro.
Quando la valvola viene aperta, il meccanismo di trasmissione solleva l'otturatore, fa aderire i due lati della piastra e quindi stacca il corpo dell'otturatore combinato e la superficie di tenuta della valvola. Quindi aziona l'otturatore per ruotare di 90 gradi fino alla posizione di completa apertura della valvola.
Quando la valvola è chiusa, il meccanismo di trasmissione ruota l'otturatore combinato di 90° fino alla posizione di chiusura, quindi spinge l'otturatore verso il basso. Dopo che le due piastre laterali sono entrate in contatto con il fondo del corpo valvola, l'otturatore non si abbassa più. Le estremità di ingresso e di uscita si muovono, in modo che la superficie di tenuta morbida della piastra laterale entri in contatto con la superficie di tenuta del corpo della valvola e venga compressa per ottenere la tenuta.
La valvola a doppia tenuta con otturatore di sollevamento ha una doppia funzione di blocco e spurgo. La valvola è dotata di un dispositivo di bilanciamento della pressione per evitare un aumento anomalo della pressione del sistema e ridurre la resistenza al momento dell'apertura e della chiusura della valvola. Grazie al contatto tra le superfici metalliche dopo la compressione dell'anello di tenuta, la valvola ha una funzione antincendio. La manutenzione della valvola è molto conveniente. Senza rimuovere il corpo della valvola dalla tubazione, le due piastre laterali possono essere rimosse e sostituite rimuovendo il coperchio terminale sul fondo del corpo della valvola. Per questo motivo, la valvola è ampiamente utilizzata in vari settori industriali, come quello petrolifero, del gas naturale, delle miniere metallurgiche, dell'ingegneria del gas, del tessile industriale leggero, dei terminali navali, dell'alimentare e del trattamento ambientale delle acque, per la regolazione e l'apertura e la chiusura dei fluidi delle condutture.
② Valvola a otturatore di sollevamento con sede in metallo
Le valvole a otturatore con sede metallica possono essere sigillate su entrambi i lati della superficie di tenuta del seggio; l'uso della valvola non è limitato dalla direzione del flusso del fluido. Quando la valvola a otturatore con sede metallica è chiusa, la superficie di tenuta della sede della valvola può essere pressurizzata dal volantino e dallo stelo. Aumentando la pressione di tenuta specifica, la valvola a otturatore può avere migliori prestazioni di tenuta. La superficie di tenuta del seggio della valvola è convessa, il che facilita la pulizia della superficie di tenuta e non facilita l'accumulo di fluidi cristallini o particelle solide. Viene spesso utilizzata in applicazioni ad alta temperatura negli impianti chimici. Esistono molti tipi di valvole a otturatore con tenuta metallica e due tipi comuni.
a. Principio di funzionamento: salendo, l'otturatore e la valvola si aprono completamente. In fase di chiusura, ruotare prima la maniglia per portare il rubinetto a 90 gradi in posizione di chiusura, quindi ruotare il volantino per abbassare il rubinetto e raggiungere la tenuta.
Durante l'apertura e la chiusura della valvola, l'otturatore è separato dalla sede della valvola, quindi l'apertura e la chiusura della valvola sono molto semplici. Inoltre, la superficie di tenuta è a prova di graffi durante il processo di apertura o chiusura. La valvola ha quindi una durata maggiore. Tuttavia, la coppia di azionamento della maniglia è piccola, quindi la dimensione nominale della valvola non è generalmente grande. La valvola ad otturatore con sollevamento a volantino ha una struttura compatta, un volume ridotto e una bassa resistenza al fluido.
b. Valvola a otturatore sollevatore meccanico a comando incrociato. Il principio di funzionamento della valvola a otturatore meccanico a comando incrociato è che quando la valvola viene aperta, il dispositivo di trasmissione fa ruotare la filettatura dello stelo della valvola per far salire il corpo dell'otturatore. Dopo la separazione delle superfici di tenuta dell'otturatore e del corpo valvola, l'otturatore viene fatto ruotare di 90 gradi fino alla completa apertura della valvola. In fase di chiusura, il dispositivo di trasmissione fa ruotare l'otturatore di 90 gradi fino alla posizione di chiusura e l'otturatore non ruota più. Dopo che la forza motrice ha fatto ruotare la filettatura, l'otturatore si abbassa ed entra in contatto con la superficie di tenuta del corpo valvola per ottenere la tenuta.
Il meccanismo meccanico di trasmissione trasversale può essere collegato a un attuatore pneumatico, a un attuatore a motore elettrico, a un attuatore idraulico, ecc. per il controllo a distanza.
La valvola ad otturatore di tipo lift a comando trasversale meccanico risolve il limite dell'insufficiente coppia in ingresso del dispositivo di azionamento e fa sì che la valvola si sviluppi nella direzione del grande diametro e dell'alta pressione.
Il passaggio dell'otturatore della valvola di sollevamento a comando trasversale meccanico è uguale al diametro della conduttura e la resistenza del fluido è ridotta, il che è conveniente per il pigging. Lo sviluppo degli oleodotti e dei gasdotti a lunga distanza sta diventando sempre più grande.
Le valvole a otturatore a tre e quattro vie sono adatte a tubazioni complesse, in cui la direzione del flusso del fluido viene modificata o il fluido viene distribuito. In base ai requisiti delle condizioni di lavoro, è possibile scegliere una boccola a tenuta morbida o una valvola a otturatore con tenuta morbida e tenuta rigida.
4. Standard di progettazione della valvola a otturazione
| No | Tipo | Standard di progettazione |
| 1 | Valvola a otturazione a tenuta morbida | BS 5353 |
| 2 | Valvola a otturatore a 3 vie | JIS B2191/ MSS-SP-78/ BS 5158 |
| 3 | Valvola a otturatore lubrificata | API 6D/ API 599 |
| 4 | Valvola di bilanciamento della pressione | API 6D |
| 5 | Valvola a otturatore di sollevamento | ASME B16.34 |
5. Vantaggi della valvola a otturazione
1) Per un uso frequente, apertura rapida e leggera chiusura
2) Piccola resistenza al flusso
3) Design semplice, dimensioni ridotte, leggerezza e facilità di manutenzione
4) Tenuta stagna
5) Nessuna limitazione della direzione del flusso
6) Nessuna vibrazione e bassa rumorosità
6. Applicazione della valvola a otturatore
Le valvole a otturazione sono ampiamente utilizzate nei giacimenti petroliferi, nelle miniere di gas, nei trasporti e nelle apparecchiature di raffinazione, ma anche nell'industria petrolchimica, nell'industria chimica, nel gas di carbone, nel gas naturale, nel gas di petrolio liquefatto, nell'industria HVAC e nell'industria in generale.
7. Guida all'installazione della valvola a otturazione
Durante l'installazione della valvola a otturatore, per evitare danni alla valvola a otturatore e garantirne le massime prestazioni, è necessario osservare i seguenti quattro punti:
1） Assicurarsi che la valvola sia aperta. Riscaldare prima la tubazione e trasferire il più possibile il calore dalla tubazione alla valvola. Evitare di prolungare il tempo di riscaldamento della valvola stessa.
2） Utilizzare una garza o una spazzola metallica per rimuovere il tubo e le parti taglienti e rendere lucida la superficie metallica. Si sconsiglia l'uso di lana d'acciaio.
3） Tagliare prima il tubo in direzione verticale, rifilare e rimuovere le bave e misurare il diametro del tubo.
4） Applicare il flusso all'esterno del tubo e all'interno dello schermo di saldatura. Il flusso deve coprire completamente la superficie di saldatura. Utilizzare il flussante con parsimonia.
8. Guida alla scelta della valvola a otturazione
In base alle caratteristiche strutturali e alle funzioni, la valvola a otturatore può essere selezionata secondo i seguenti principi
1） Se l'applicazione è la distribuzione del fluido e la modifica della direzione del flusso del fluido, la temperatura di esercizio non è superiore a 300℃, la pressione nominale PN≤1,6MPa, il diametro nominale non è superiore a 300mm, si consiglia di scegliere la valvola a otturatore multicanale.
2）Per le attrezzature e le condutture delle aziende alimentari, come gli impianti di produzione di latte, succhi di frutta, birra e prodotti farmaceutici, si raccomanda l'uso di valvole a otturatore conico di tipo stretto in acciaio inossidabile austenitico.
3）Nell'estrazione in campo petrolifero, nell'estrazione in campo di gas naturale, nelle condutture per il trasporto di petrolio e gas, nelle apparecchiature di raffinazione e pulizia, il livello di pressione nominale non è superiore alla Classe 300 e il diametro nominale non è superiore a 300 mm. Si raccomanda l'uso di valvole a otturatore conico a tenuta d'olio.
4）Nell'estrazione petrolifera, nell'estrazione del gas naturale, nei tubi di derivazione per il trasporto di oleodotti, nelle apparecchiature di raffinazione e pulizia, il livello di pressione nominale non è superiore alla classe 1500, il diametro nominale non è superiore a 900 mm e la temperatura di esercizio non è superiore a 340℃. Si raccomanda l'uso di valvole a otturatore conico a tenuta d'olio.
5）Nella grande industria chimica, le tubazioni e le apparecchiature contenenti fluidi corrosivi richiedono velocità di apertura o chiusura elevate. Per i fluidi a base di acido nitrico, si può utilizzare un otturatore conico con tenuta a manicotto in Teflon; per l'acido acetico, si può scegliere l'otturatore conico con tenuta a manicotto in PTFE intarsiato in acciaio inox Crl8Nil 2M02Ti.
6）Nelle apparecchiature di neutralizzazione delle condutture di gas, gas naturale, sistema HVAC, il diametro nominale non è superiore a 200 nm e deve essere utilizzata una valvola a otturatore conico con premistoppa.
La fine:
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