Valvola a sfera a 3 vie

In genere, la valvola a sfera ha due vie, in ingresso e in uscita. Tuttavia, per alcuni sistemi in cui viene utilizzato più di un fluido, può essere consigliata una valvola a sfera a 3 vie. La valvola a sfera a 3 vie ha 3 porte (ingressi) anziché solo due. Questa configurazione multiporta è in grado di reindirizzare il fluido dall'ingresso principale della valvola verso due direzioni diverse (anziché una sola), ciascuna servita da due uscite separate della valvola. Altri usi principali della valvola a sfera a 3 vie sono che la linea di flusso principale è servita da due ingressi indipendenti e alternativi.

La sfera di una valvola a sfera a 3 vie può avere una configurazione a L o a T. Inoltre, questi tipi specifici di valvola a sfera sono disponibili in configurazione flottante o trunnion, con qualsiasi tipo di estremità della valvola (connessione flangiata, a bicchiere o filettata) e in una gamma di materiali plastici, metallici, in lega e in acciaio inossidabile.

L'obiettivo di questo articolo è spiegare cosa sono e come funzionano le valvole a sfera a 3 vie. Inoltre, esamineremo i vari tipi di valvole a sfera a 3 vie e i loro diversi utilizzi.

Che cos'è una valvola a sfera a 3 vie?

Le valvole multiporta possono essere valvole a sfera a tre, quattro e cinque vie. La valvola a sfera multiporta più diffusa è la valvola a sfera a 3 vie. Una valvola a sfera a tre vie ha tre porte o punti di ingresso per il flusso di gas o fluidi (media) che sono collegati a tubazioni o condotti. A seconda del percorso del flusso attraverso la valvola, queste porte sono tipicamente definite come un ingresso e due uscite o un'uscita e due ingressi.

Le valvole a sfera a 3 vie sono molto diffuse perché rappresentano un modo economico e semplice per controllare sia il percorso di chiusura che quello di flusso in un unico corpo valvola.

Il controllo del flusso attraverso una valvola a tre vie si ottiene variando l'allineamento del tubo, la rotazione della sfera della valvola sulla maniglia e lo scorrimento della sfera stessa.

Esistono molti modi in cui una valvola a sfera a 3 vie può servire o controllare il flusso a seconda dei diversi requisiti di processo, che si possono ottenere utilizzando il tipo di valvola e la configurazione giusta. Alcuni dei requisiti che una valvola a sfera a 3 vie può soddisfare sono:

• Limitare completamente il flusso.
• Mescolare due fluidi diversi provenienti da fonti diverse.
• Il flusso può essere deviato da una destinazione a un'altra.
• Il flusso da un ingresso può essere diretto a due destinazioni diverse.
• Può bloccare un'uscita e permettere al flusso di continuare in un'altra direzione.

Esiste un'unica, ma fondamentale, distinzione progettuale interna che definisce le funzioni di una valvola a sfera a tre vie. Questa importante distinzione progettuale è il modello di flusso o il profilo dell'attacco attraverso la sfera all'interno della valvola. La maggior parte delle valvole a sfera a tre vie ha sfere a forma di L maiuscola, con due percorsi di flusso, o di T maiuscola, con tre percorsi di flusso.

Come funziona una valvola a sfera a 3 vie?

Esistono due tipi di valvole a sfera a 3 vie, leggermente diverse dalle comuni valvole a sfera.

La valvola a L o deviatrice effettua uno spostamento del flusso da un attacco all'altro ruotando la maniglia o l'attuatore di 90 gradi. Supponiamo che la prima posizione sia aperta dall'attacco inferiore e dall'attacco sinistro. Un quarto di giro in senso antiorario fa sì che la valvola devii il flusso del fluido verso l'uscita destra. Un altro quarto di giro nell'altra direzione, che consente una rotazione completa di 180 gradi, blocca il passaggio del fluido. Anche una rotazione di 270 gradi ostruisce il movimento dei fluidi. Tuttavia, una rotazione completa di 360 gradi consente alla valvola di tornare al suo posto. In questo modo, due delle tre porte sono disponibili contemporaneamente. In questo modo, la valvola può avere due posizioni di chiusura e tre scelte di flusso.

Il modello a T è chiamato valvola miscelatrice poiché i fluidi di due flussi in ingresso possono essere miscelati all'interno della valvola. La valvola esce dall'altra parte. In un certo senso, tutte e tre le porte possono essere aperte contemporaneamente. La valvola a sfera a T fungerà anche da deviatore, in modo da poter funzionare allo stesso modo della valvola a L. Per farlo basta un quarto di giro della maniglia. Le valvole a T non possono avere una chiusura a bolla, ma possono limitare il flusso a due porte o facilitare il passaggio a tutte e tre le porte.

Come miscelatore, la valvola a sfera T-pattern separa i fluidi in due direzioni opposte. Il suo design consente alla valvola a sfera a T di dividere il flusso o semplicemente di creare un flusso diretto, proprio come la valvola a sfera a due vie. L'attacco tipico rimane aperto per la valvola a sfera a T montata verticalmente. L'unico modo per deviare il flusso è ruotarla di un quarto di giro. Una rotazione di 180 giri non altera il flusso del fluido.

Valvola a sfera a 3 vie Classificazione.

Schemi a L a sfera,

note anche come sfere a 90 gradi, sono utilizzate soprattutto per facilitare il flusso da una singola porta di ingresso comune a una delle due porte di uscita separate. Per questo motivo le valvole a sfera a tre vie con schema di flusso a L sono generalmente chiamate valvole deviatrici.

Valvola a sfera a tre vie di tipo L

Sfere di flusso a T,

note anche come sfere a 180 gradi, sono comunemente utilizzate per unire due flussi in ingresso in una porta di uscita comune. È possibile anche il contrario, a seconda dei requisiti del sistema. Le valvole di flusso a T sono utili non solo per separare o dividere il flusso. Possono anche agire come valvole di flusso a L, deviando il flusso da una porta di uscita all'altra. Possono includere la deviazione del flusso, la miscelazione o la suddivisione del flusso e il flusso diretto, in base al campo di movimento ammissibile della maniglia.

Valvola a sfera a tre vie di tipo T

Galleggiante:

In una valvola a sfera flottante, la sfera è tenuta in posizione dalla compressione delle due sedi elastomeriche contro la sfera stessa. All'interno del corpo della valvola, la sfera è libera di fluttuare. Questa configurazione di valvola consente anche l'intercettazione bidirezionale. Quando la pressione a monte è elevata, la valvola flottante è molto difficile da azionare.

Valvole a sfera a 3 vie forgiate

Valvole a sfera a 3 vie forgiate  sono realizzate con un procedimento chiamato forgiatura, che prevede la modellazione di metalli e leghe quando sono solidi. Le valvole forgiate sono note per la loro resistenza, che le rende adatte ad applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura. La struttura dei grani del metallo si affina durante il processo di forgiatura. Di conseguenza, l'effetto e la resistenza complessiva aumentano. La forgiatura migliora anche la resistenza a problemi tipici come cricche, ritiro e porosità.

Valvola a sfera a tre vie con corpo forgiato

Casting:

rispetto alla forgiatura, richiede un tipo di metallo liquido per produrre le valvole. Questi metalli vengono fusi e versati in stampi di diverse forme e dimensioni. Il liquido viene fatto uscire o estratto dallo stampo finché non si è raffreddato e solidificato. Uno dei vantaggi più importanti della fusione è che consente di produrre valvole con forme, design e dimensioni complesse. Quando si utilizza uno stampo per creare questi strumenti, si ha una maggiore versatilità in termini di produzione di vari tipi di valvole con parti più critiche.

Manuale:

In questo caso le valvole vengono azionate manualmente con l'aiuto di un volantino o di una leva manuale e utilizzate normalmente per avviare e arrestare il flusso.

Attuato:

Un attuatore per valvole è un sistema meccanico che controlla una valvola con l'ausilio di una fonte di energia. Questa fonte di energia può essere elettrica, pneumatica o idraulica.

Caratteristiche e vantaggi della valvola a sfera a 3 vie.

Le caratteristiche principali di una valvola a sfera a tre vie sono:

• Si apre e si chiude senza attrito e, di conseguenza, è necessaria una coppia minore per girare la valvola.
• La manutenzione in linea della valvola aggiunge il vantaggio del risparmio di tempo e dell'economicità.
• È dotata di una superficie di tenuta a cuneo in cui la valvola utilizza la forza fornita dallo stelo, che preme la sfera contro la guarnizione per fornire una tenuta positiva indipendentemente da qualsiasi condizione di pressione differenziale nella tubazione.
• È considerata una valvola autopulente, poiché quando la valvola si solleva dalla sede il fluido lava via tutti gli accumuli e la superficie di tenuta è sempre pulita dai detriti.

I principali vantaggi di una valvola a sfera a tre vie sono:

• La struttura è semplice, il design compatto, il volume ridotto e il peso ridotto.
• Offre una bassa resistenza al passaggio del fluido attraverso la valvola.
• La tenuta della valvola è buona e viene impiegata anche nei sistemi a vuoto.
• La manutenzione è semplice e consente di risparmiare tempo.
• È disponibile in varie dimensioni, il che aumenta la gamma di applicazioni in cui può essere utilizzato.

A cosa serve la valvola a sfera a 3 vie?

Le valvole a sfera multiporta a tre vie sono comunemente utilizzate come valvole di deviazione, valvole di intercettazione, valvole di by-pass, valvole di selezione, valvole direzionali con l'ausilio di una sfera di tipo L.

Le valvole a sfera di tipo T possono essere utilizzate come valvole di campionamento, valvole di miscelazione, valvole di by-pass, valvole di spurgo e valvole a flusso uniforme.  

Guida alla scelta delle valvole a sfera a 3 vie.

Le considerazioni principali da fare per scegliere la valvola giusta per la vostra applicazione sono:

• Determinare il fluido da utilizzare nel sistema, per scegliere la guarnizione della valvola giusta ed equivalente.
• Determinare la pressione nominale del sistema in cui la valvola deve essere installata.
• Conoscere la temperatura a cui il sistema funziona abitualmente.
• Verificare il tipo di connessione se la valvola è compatibile o meno con le tubazioni.
• Il materiale utilizzato per il corpo della valvola deve essere conforme alle linee di processo esistenti e adeguato alla temperatura e alla pressione del processo.
• Determinare il meccanismo di funzionamento della valvola e se è possibile applicarla al sistema esistente.

Valvola a sfera a 3 vie vs. valvola a sfera a 2 vie.

Le valvole a 3 vie sono composte dagli stessi elementi delle valvole a 2 vie. Ciò che le distingue dalle valvole a 2 vie è l'utilizzo di un attacco supplementare. Come le valvole a 2 vie, anche le valvole a 3 vie possono essere azionate da attuatori pneumatici o elettrici.

Queste valvole possono essere utilizzate per reindirizzare il flusso del fluido o per miscelare i fluidi da due ingressi a un'unica uscita. Quando viene utilizzata come valvola miscelatrice, i fluidi provenienti dalle porte di ingresso vengono miscelati all'interno del corpo della valvola e poi trasferiti dalla porta di uscita. Una valvola a 2 vie può essere utilizzata solo per applicazioni on/off e talvolta per sistemi a portata variabile che subiscono variazioni di pressione, temperatura e flusso.

Le valvole a 3 vie sono molto più economiche per le operazioni di deviazione e miscelazione rispetto alle valvole multiple a 2 vie. La capacità di miscelare fluidi provenienti da più ingressi rende le valvole a 3 vie adatte al riscaldamento e al raffreddamento di fluidi diversi, come acqua, oli e sostanze chimiche. Queste valvole sono spesso utilizzate come valvole di bypass in applicazioni a circuito primario e secondario. Come le valvole a 2 vie, anche le valvole a 3 vie possono essere utilizzate nelle stesse industrie di processo sopra descritte.

Sintesi.

Le valvole a sfera a tre vie sono classificate in base al tipo di flusso, alla direzione della maniglia e alla gamma di giri di 90 gradi che la maniglia può compiere.

Il flusso di gas e liquidi può essere reindirizzato, miscelato, bloccato in una direzione o completamente interrotto in base alla modalità di foratura della sfera della valvola e alla configurazione della tubazione. Le valvole multiporta riducono lo spazio eliminando la necessità di un raccordo a T aggiuntivo e di una valvola. La comprensione delle scelte fondamentali di configurazione delle valvole a sfera a tre vie rende più semplice la scelta della valvola a tre vie appropriata e la preparazione della sua installazione.

Tutto quello che c'è da sapere sulla valvola a sfera

Tutto quello che c'è da sapere sulla valvola a sfera flottante

Tutto quello che c'è da sapere sulla valvola a sfera a cerniera

Tutto quello che c'è da sapere sulla valvola a sfera a entrata dall'alto

Tutto quello che c'è da sapere sul doppio blocco e sulla valvola di spurgo