Rispetto avalvola a saracinesca, valvole a globo e valvole di ritegno, la storia delle valvole a sfera è molto più breve. Sebbene il primo brevetto per valvole a sfera sia stato rilasciato nel 1871, ci vorranno 85 anni prima che la valvola a sfera abbia successo commerciale. Il politetrafluoroetilene (PTFE, o "Teflon") fu scoperto durante il processo di progettazione della bomba atomica durante la Seconda Guerra Mondiale, e divenne un catalizzatore per l'avvio dell'industria delle valvole a sfera. Le valvole a sfera sono disponibili in tutti i materiali, dall'ottone all'acciaio al carbonio, dall'acciaio inossidabile allo zirconio.

Esistono due tipologie fondamentali: a sfera flottante e a sfera trunnion. Queste due tipologie consentono la costruzione di valvole a sfera efficaci da ¼" a 60" e oltre. Generalmente, la tipologia flottante viene utilizzata per valvole con pressioni più basse e ridotte, mentre quella trunnion viene utilizzata per valvole con pressioni più elevate e elevate.

VM SUM21 BALL API 6Dvalvola a sferaLa valvola a sfera API 6D utilizza questi due tipi di valvole a sfera per i loro metodi di tenuta e per il modo in cui la forza del fluido fluisce dalla tubazione alla sfera e poi si distribuisce alla sede della valvola. Nel design a sfera flottante, la sfera si inserisce saldamente tra due sedi, una a monte e una a valle. La forza del fluido agisce sulla sfera, spingendola nella sede della valvola situata nel corpo valvola a valle. Poiché la sfera copre l'intero foro di flusso, tutta la forza del flusso spinge la sfera per forzarla nella sede della valvola. Se la sfera è troppo grande e la pressione è troppo elevata, la forza sulla sede della valvola sarà elevata, perché la coppia di azionamento è eccessiva e la valvola non può essere azionata.

Le valvole a sfera flottante presentano diverse tipologie di corpo, ma la più diffusa è quella con ingresso terminale in due pezzi. Altre tipologie di corpo includono quelle con ingresso superiore e in tre pezzi. Le valvole a sfera flottante sono prodotte in dimensioni fino a 24" e gradi 300, ma il campo di applicazione effettivo delle valvole a sfera flottante è solitamente molto più limitato: il massimo è di circa 12".

Sebbene le valvole a sfera siano progettate principalmente come valvole on/off o "stop", l'aggiunta di alcune valvole a sfera e V-portvalvola a sferaIl loro design li rende ideali per applicazioni controllate.

Sedile elastico
Valvola a sfera flangiata VM SUM21 BALL Valvola a sfera flangiata Le valvole a sfera flottanti più piccole possono essere utilizzate in molte applicazioni diverse, dalle tubature domestiche a quelle contenenti i prodotti chimici più impegnativi. Il materiale della sede più diffuso per queste valvole è un materiale termoplastico, come il PTFE. Le sedi delle valvole in Teflon funzionano bene perché sono sufficientemente morbide da sigillare bene sulle sfere metalliche lucidate, ma sufficientemente resistenti da non fuoriuscire dalla valvola. I due problemi principali di queste valvole a sede morbida sono che si graffiano facilmente (e potenzialmente causano perdite) e la temperatura è limitata al di sotto del punto di fusione della sede termoplastica, circa 232 °C (450 °F), a seconda del materiale della sede.

Una caratteristica di molte valvole a sfera flottanti con sede elastica è la loro capacità di sigillare adeguatamente in caso di incendio che provochi la fusione della sede principale. Questa è definita progettazione ignifuga; presenta una tasca di tenuta che non solo mantiene la sede elastica in posizione, ma fornisce anche una superficie di tenuta metallica che garantisce una tenuta parziale a contatto con la sfera. Secondo gli standard di prova antincendio API 607 ​​o 6FA dell'American Petroleum Institute (API), la valvola viene testata per confermare la progettazione ignifuga.

Progettazione del perno
Valvola a sfera trunnion API 6D VM SUM21 Valvola a sfera trunnion API 6D Quando è richiesta una valvola a sfera di dimensioni maggiori e con pressione più elevata, il design si rivolge al tipo trunnion. La differenza tra il tipo trunnion e quello flottante è che la sfera del trunnion è fissata nel corpo principale dal trunnion inferiore (biella corta) e dall'asta superiore. Poiché la sfera non può "galleggiare" nella sede della valvola per ottenere una chiusura forzata, la sede della valvola deve galleggiare sulla sfera. Il design della sede del trunnion fa sì che la sede venga stimolata dalla pressione a monte e forzata nella sfera per la tenuta. Poiché la sfera è saldamente fissata in posizione, fatta eccezione per la sua rotazione di 90°, la straordinaria forza e pressione del fluido non incastreranno la sfera nella sede della valvola. Invece, la forza agisce solo su una piccola area esterna alla sede flottante.

VM SUM21 BALL Design con ingresso terminale La valvola a sfera trunnion con ingresso terminale è la sorella maggiore e più potente della valvola a sfera flottante, quindi può gestire lavori di grandi dimensioni: alta pressione e tubi di grandi diametri. L'uso più comune delle valvole a sfera trunnion è di gran lunga nei servizi idraulici.