Valvola a sfera pneumatica 

Che cos'è una valvola a sfera pneumatica? 

Una valvola a sfera pneumatica è un tipo di valvola a sfera che utilizza un attuatore pneumatico. Questo tipo di valvola è adatto per applicazioni on e off. Le valvole a sfera pneumatiche sono rapide da azionare e consentono di risparmiare tempo. Le valvole a sfera pneumatiche possono essere automatizzate o semi-automatizzate, a seconda delle preferenze. Il funzionamento di una valvola a sfera pneumatica dipende dalla rotazione di una sfera con un foro. La sfera di una valvola a sfera pneumatica presenta un foro nella sua sezione centrale. È attraverso questo foro che il fluido di una valvola a sfera pneumatica passa quando proviene dal sistema di tubazioni. Le valvole a sfera pneumatiche si aprono/chiudono quando l'attuatore della valvola compie un quarto di giro per consentire il flusso del fluido o bloccarlo. Le valvole a sfera pneumatiche sono realizzate con materiali resistenti, per lo più metalli come l'acciaio inossidabile, l'acciaio al carbonio e l'ottone. I materiali resistenti sono utilizzati soprattutto per realizzare il corpo della valvola, che è il componente principale che determina la resistenza della valvola alle applicazioni ad alta pressione. Le valvole a sfera pneumatiche sono di vari tipi, il che le rende utili in molte applicazioni che coinvolgono gas e liquidi. 

Figura: Valvola a sfera ad azionamento pneumatico.

Come funziona una valvola a sfera pneumatica?

Una valvola a sfera pneumatica utilizza un attuatore pneumatico con una cremagliera per produrre energia meccanica adatta a chiudere o aprire il flusso del fluido. Una valvola a sfera pneumatica dipende dall'aria compressa per generare energia di pressione che viene convertita in energia meccanica. In un attuatore pneumatico, quando viene applicata la pressione pneumatica, il pistone e la cremagliera si muovono linearmente causando la rotazione del pignone. Il pignone ruota quindi un albero di trasmissione che fa ruotare lo stelo della valvola a sfera pneumatica. La sfera di una valvola a sfera pneumatica è collegata allo stelo della valvola. Lo stelo è collegato all'attuatore pneumatico. Per aprire una valvola a sfera pneumatica, l'attuatore viene acceso e, utilizzando la cremagliera e il pignone dell'attuatore, ruota lo stelo per 90 secondi.^o che ruota anche la sfera della valvola allo stesso 90^o. Quando la sfera viene ruotata di un quarto di giro, contribuisce a rendere il foro della sfera in linea con la tubazione, consentendo così il passaggio del fluido. In questo caso, la valvola a sfera pneumatica è detta aperta. Per chiudere la valvola a sfera pneumatica, l'attuatore ruota lo stelo della valvola in senso antiorario per un angolo di 90°.^o. In questo modo lo stelo fa ruotare anche la sfera della valvola nella stessa direzione antioraria per 90^o. A questo punto, il foro della sfera è perpendicolare alla tubazione e blocca il flusso del fluido. La valvola si trova ora in uno stato di chiusura e il fluido non scorre. 

Figura: Funzionamento di una valvola a sfera pneumatica.

Tipi di valvole a sfera pneumatiche 

Valvola a sfera trunnion ad azionamento pneumatico 

Si tratta di una valvola a sfera pneumatica in cui la sfera gira in una posizione fissa. In una valvola a sfera pneumatica a cerniera, la sfera è tenuta in posizione da un albero su entrambi i lati, impedendole di muoversi in direzione laterale. Una valvola a sfera ad azionamento pneumatico valvola a sfera a cerniera La tenuta si crea quando la pressione del fluido forza l'anello flottante della sede contro la sfera o sollecitando la sfera e le sedi. Il perno o l'albero di una valvola a sfera a perno ad azionamento pneumatico contribuisce ad assorbire la pressione del flusso del fluido. In questo modo, il contatto tra la sede e la sfera non viene sollecitato eccessivamente e la coppia di apertura/chiusura rimane bassa, rendendo la valvola a sfera pneumatica a cerniera facile da usare. Le valvole pneumatiche a sfera con alta pressione di esercizio e grandi diametri sono per lo più progettate con una sfera trunnion. 

Figura: Valvola a sfera trunnion ad azionamento pneumatico.

Valvola a sfera pneumatica a due pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera pneumatica divisa in due pezzi. Un pezzo di questa valvola a sfera pneumatica contiene il corpo della valvola e un giunto terminale. Il secondo pezzo della valvola è collegato al primo pezzo e fissa il trim nella sua posizione. Il secondo pezzo contiene anche l'altro giunto terminale per il lato opposto. Un vantaggio di una valvola a sfera ad azionamento pneumatico in due pezzi è che può essere smontata per interventi di riparazione, pulizia e manutenzione. Tuttavia, una valvola pneumatica a due pezzi valvola a sfera attuata deve essere rimosso completamente dalla tubazione per separare i due pezzi. 

Figura: Valvola a sfera pneumatica a due pezzi.

Valvola a sfera pneumatica a tre pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera pneumatica il cui corpo è diviso in tre parti. Le tre parti sono il corpo della valvola e le due estremità che collegano la valvola a sfera pneumatica al sistema di tubazioni. Le tre parti sono collegate con bulloni e dadi. Una valvola a sfera ad azionamento pneumatico in tre pezzi consente di rimuovere facilmente dalla tubazione il componente centrale della valvola, ovvero la parte che contiene la sfera, lo stelo e la sede. Una valvola a sfera a tre pezzi ad azionamento pneumatico facilita la rimozione dello sporco, la sostituzione delle guarnizioni e delle sedi senza dover necessariamente rimuovere la valvola dal sistema di tubazioni. Uno dei principali vantaggi di una valvola a sfera a tre pezzi è che può essere riparata o pulita senza rimuoverla dal sistema di tubazioni. Tuttavia, una valvola a sfera pneumatica a tre pezzi è più costosa rispetto ad altre valvole. 

Figura: Valvola a sfera pneumatica a tre pezzi.

Valvola a sfera pneumatica a tre vie 

Si tratta di una valvola a sfera ad azionamento pneumatico con tre porte. Una valvola a sfera pneumatica a tre vie impiega configurazioni a T o a L che dipendono dallo schema di flusso richiesto. Una valvola a sfera pneumatica a tre vie è la più adatta per miscelare o deviare il flusso del fluido in diverse applicazioni. La configurazione a T di una valvola a sfera a tre vie viene utilizzata per realizzare una valvola in grado di miscelare due flussi di fluidi in un unico flusso. La miscelazione di due fluidi in una valvola a sfera pneumatica avviene unendo i due flussi all'ingresso. Inoltre, la configurazione a T di una pneumatico a tre vie La valvola a sfera può essere utilizzata come meccanismo di deviazione del fluido in cui una porta di ingresso viene utilizzata per deviare il fluido in due direzioni contemporaneamente. La configurazione a L di una valvola a sfera pneumatica a tre vie consente di deviare il fluido in una direzione alla volta. Con questa configurazione il fluido può essere diretto in due diverse porte di uscita. 

Figura: Valvola a sfera pneumatica a tre vie.

Valvola a sfera pneumatica a due vie 

Una valvola a sfera pneumatica a due vie ha due porte, quella di ingresso e quella di uscita. Una valvola a sfera pneumatica a due vie ha le porte di ingresso e di uscita allineate in linea quasi retta, il che fa sì che il fluido fluisca direttamente dal sistema di tubazioni alla tubazione successiva attraverso la valvola. Le valvole pneumatiche a sfera a due vie sono valvole a flusso unidirezionale, in quanto il fluido scorre solo dall'ingresso verso l'uscita. Le valvole pneumatiche a sfera a due vie sono le più comuni tra le valvole pneumatiche a sfera. Questo perché queste valvole sono semplici nella progettazione e affidabili per la maggior parte delle applicazioni. Le valvole pneumatiche a sfera a due vie sono collegate al sistema di tubazioni in diversi modi, ad esempio utilizzando filettature, bulloni e dadi che ne facilitano lo smontaggio per la pulizia, la riparazione e la manutenzione. 

Figura: Valvola a sfera pneumatica a due vie

Valvola a sfera pneumatica a foro ridotto 

Si tratta di una valvola a sfera ad azionamento pneumatico in cui la sfera della valvola ha un diametro interno inferiore al diametro interno dell'attacco della valvola. Una valvola a sfera pneumatica a foro ridotto introduce perdite di attrito nel sistema a causa del diametro ridotto del foro. Tuttavia, queste perdite di attrito sono relativamente piccole rispetto a quelle che si verificano in altri tipi di valvole. Le valvole a sfera pneumatiche a foro ridotto sono adatte in presenza di turbolenze, cadute di pressione e dove la caratteristica del materiale non è la preoccupazione principale. Le valvole a sfera pneumatiche a foro ridotto sono di dimensioni ridotte e hanno un costo inferiore. Valvola a sfera a foro ridotto può essere scelto per l'uso quando la portata richiesta non è rigorosa, perché è più economico e il suo peso è comparativamente inferiore. 

Valvola a sfera pneumatica a passaggio totale 

Si tratta di valvole a sfera ad azionamento pneumatico in cui il diametro del foro della sfera è uguale al diametro del tubo. Uno dei principali vantaggi di una valvola a sfera pneumatica a passaggio totale è che non presenta perdite di attrito aggiuntive ed è più facile da pulire. Non si può sottovalutare la facilità di ispezione e pulizia senza dover smontare la valvola e senza interrompere la produzione nei grandi impianti. Una delle principali sfide di una valvola a sfera a passaggio totale è che il costo è più elevato, il che rappresenta uno svantaggio in molte applicazioni. Le valvole a sfera pneumatiche a passaggio totale sono utilizzate nei casi in cui la bassa resistenza al flusso del fluido è importante, come ad esempio nelle tubazioni di aspirazione delle pompe, dove una caduta di pressione può influire sulle prestazioni della pompa. 

Applicazioni delle valvole a sfera pneumatiche 

• Utilizzato nelle industrie del gas e del petrolio. 
• Lavorazione di alimenti e bevande. 
• Sono utilizzati in applicazioni farmaceutiche. 
• Queste valvole sono utilizzate nelle centrali elettriche a vapore. 
• Le valvole a sfera pneumatiche sono utilizzate nelle miscele chimiche. 
• Molte industrie manifatturiere per applicazioni on/off.

Vantaggi delle valvole a sfera pneumatiche 

• Operare rapidamente. 
• Queste valvole hanno una struttura semplice, sono leggere e di dimensioni ridotte. 
• Buone guarnizioni che favoriscono l'assenza di perdite. 
• Facile da pulire, da riparare e da manutenere. 
• Queste valvole possono essere automatizzate o semi-automatizzate. 
• Versatili, possono essere utilizzati in diverse applicazioni in vari settori. 
• Vari tipi che aiutano gli utenti a scegliere la valvola migliore in base ai costi e alle applicazioni. 

Svantaggi delle valvole a sfera pneumatiche 

• Le valvole a sfera pneumatiche presentano cavità intorno alla sede e alla sfera, il che rende queste valvole non adatte ai liquami, poiché le particelle solide tendono a causare l'ostruzione della valvola, aumentando la coppia di apertura/chiusura e causando il guasto della valvola. 
• La chiusura e l'apertura rapida possono causare problemi di martellamento e sovrapressione. 

Risoluzione dei problemi delle valvole a sfera pneumatiche 

Fuoriuscita di fluido dalla sede della sfera 

• Sede danneggiata. Lavare e sciacquare la valvola a sfera pneumatica. Se la sede è danneggiata, sostituirla. 
• Le superfici di appoggio e le sfere non si accoppiano correttamente. Controllare le superfici di accoppiamento e regolarle di conseguenza. 

Perdita della guarnizione del corpo 

• Bulloni e dadi della flangia allentati. Serrare i bulloni e i dadi in diagonale con la stessa coppia di serraggio. 
• Guarnizione danneggiata. Sostituire la guarnizione. 

Perdita del premistoppa 

• Collegamento del premistoppa allentato. Serrare il raccordo. 
• Premistoppa usurato. Sostituire il premistoppa. 

L'attuatore pneumatico non raggiunge una posizione completamente aperta o chiusa 

• La pressione è troppo bassa. Applicare la pressione raccomandata dal produttore del pneumatico. produttore di valvole a sfera. 
• Il dimensionamento della valvola non è corretto. Verificare i requisiti di coppia della valvola a sfera pneumatica con la coppia dell'attuatore e utilizzare i valori di coppia consigliati. 
• Pignone non montato nella posizione corretta. Rimontare l'attuatore pneumatico di conseguenza. 
• Le viti di arresto di fine corsa sono impostate in modo errato. Regolare le viti di conseguenza. 

Sintesi 

Una valvola a sfera ad azionamento pneumatico è una valvola che utilizza l'aria compressa per aprire o chiudere il flusso del fluido. L'attuatore pneumatico è dotato di pistone, cremagliera e pignone che contribuiscono a convertire l'energia della pressione in energia meccanica. È l'energia meccanica che viene utilizzata per aprire o chiudere la valvola. Quando l'attuatore pneumatico riceve la pressione pneumatica, il pistone e la cremagliera si muovono linearmente, facendo ruotare il pignone. Quando il pignone ruota, fa ruotare lo stelo e la sfera della valvola di 90°.^o. Questo aiuta a chiudere/aprire il flusso del fluido.

Le valvole a sfera pneumatiche sono progettate con una sfera dotata di un foro al centro. Il fluido passa attraverso la valvola attraverso questo foro. La valvola a sfera pneumatica è aperta quando il foro della sfera è in linea con il tubo contenente il fluido. Quando il foro della sfera della valvola viene ruotato di 90^o Se la valvola è perpendicolare al flusso del fluido, è chiusa e non può essere attraversata da alcun fluido. Le valvole a sfera pneumatiche sono utilizzate in diverse applicazioni, come ad esempio nella lavorazione di alimenti e bevande, nel settore farmaceutico, nell'industria petrolifera e del gas, nell'industria manifatturiera e nelle centrali elettriche. I vantaggi delle valvole pneumatiche a sfera includono la facilità d'uso, la possibilità di essere automatizzate, l'impiego in diverse applicazioni, la possibilità di essere pulite e riparate, il funzionamento rapido, la versatilità e la durata.