Rispetto avalvola a saracinescaA differenza delle valvole a globo e delle valvole di ritegno, la storia delle valvole a sfera è molto più breve. Sebbene il primo brevetto per una valvola a sfera sia stato rilasciato nel 1871, ci vorranno 85 anni prima che questo tipo di valvola raggiunga il successo commerciale. Il politetrafluoroetilene (PTFE, o "Teflon") fu scoperto durante la progettazione della bomba atomica durante la Seconda Guerra Mondiale, e divenne il 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 principali: a sfera flottante e a sfera con perno. Queste due configurazioni consentono la realizzazione di valvole a sfera efficaci con diametri da ¼” a 60” e oltre. Generalmente, la configurazione a sfera flottante viene utilizzata per valvole più piccole e a bassa pressione, mentre la configurazione a sfera con perno è impiegata per valvole di dimensioni maggiori e ad alta pressione.

VM SUM21 BALL API 6Dvalvola a sferaLa valvola a sfera API 6D utilizza questi due tipi di valvole a sfera per via dei loro metodi di tenuta e del 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 adatta perfettamente 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 passaggio, tutta la forza del flusso spinge la sfera, forzandola nella sede della valvola. Se la sfera è troppo grande e la pressione è troppo elevata, la forza sulla sede della valvola sarà eccessiva, perché la coppia di azionamento sarà troppo alta e la valvola non potrà essere azionata.

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

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 Le valvole a sfera flottanti di dimensioni ridotte possono essere utilizzate in molte applicazioni diverse, dalle tubature domestiche alle tubazioni contenenti le sostanze chimiche più aggressive. Il materiale di sede più comune per queste valvole è un materiale termoplastico, come il PTFE. Le sedi in Teflon funzionano bene perché sono sufficientemente morbide da garantire una buona tenuta sulle sfere metalliche lucidate, ma anche abbastanza resistenti da non fuoriuscire dalla valvola. I due problemi principali di queste valvole con sede morbida sono che si graffiano facilmente (e possono potenzialmente perdere) e la temperatura di esercizio è limitata al di sotto del punto di fusione della sede termoplastica, circa 450 °F (232 °C), a seconda del materiale della sede.

Una caratteristica di molte valvole a sfera flottanti con sede elastica è la capacità di garantire una tenuta ermetica anche in caso di incendio che provochi la fusione della sede principale. Questa configurazione è definita "ignifuga": la sede elastica è dotata di un alloggiamento che non solo la mantiene in posizione, ma fornisce anche una superficie metallica che garantisce una tenuta parziale a contatto con la sfera. La valvola viene testata secondo gli standard di prova antincendio API 607 ​​o 6FA dell'American Petroleum Institute (API), per confermare la conformità del design in termini di protezione antincendio.

Progettazione del perno
Valvola a sfera con perno VM SUM21 BALL API 6D. Quando è richiesta una valvola a sfera di dimensioni maggiori e con pressioni più elevate, la progettazione si orienta verso il tipo con perno. La differenza tra il tipo con perno e quello flottante è che la sfera del perno è fissata al corpo principale tramite il perno inferiore (biella corta) e la biella superiore. Poiché la sfera non può "galleggiare" nella sede della valvola per ottenere una chiusura forzata, la sede della valvola deve galleggiare sulla sfera. La progettazione della sede con perno fa sì che la sede venga stimolata dalla pressione a monte e spinta nella sfera per garantire la tenuta. Poiché la sfera è saldamente fissata in posizione, ad eccezione della sua rotazione di 90°, la straordinaria forza e pressione del fluido non la incastrano nella sede della valvola. Invece, la forza agisce solo su una piccola area esterna alla sede flottante.

Valvola a sfera con design a ingresso terminale VM SUM21 BALL. La valvola a sfera con design a ingresso terminale è la versione più potente della valvola a sfera flottante, in grado di gestire applicazioni impegnative come alte pressioni e diametri di tubazione elevati. L'utilizzo più diffuso delle valvole a sfera con design a ingresso terminale è senza dubbio nel settore idraulico.