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VALVOLA GLOBALE ---- Il tipo più comune di valvola nel mondo oggi

Aug 01, 2017

Valvole di ottone in ottone Il tipo più comune di valvola nel mondo oggi è probabilmente la valvola a globo. Milioni sono in uso, e la maggior parte sono sotto il naso o letteralmente sotto le tue mani mentre lavate al lavandino. Proprio così: la valvola del rubinetto è in realtà una valvola a globo nascosta sotto un mantello lucido di cromatura. Questi dispositivi di controllo del flusso utilitario sono anche il cuore di ogni bussola del tubo flessibile. Infatti, l'industria idraulica utilizza oggi più valvole a globo di qualsiasi altro settore industriale.

Eppure il globo è anche la valvola di preferenza in praticamente tutte le industrie in cui le portate devono essere regolate. La valvola di fondo del globo è anche simile alla cugina più complicata, la valvola di controllo a più turni. Infatti, la valvola di controllo è davvero solo una valvola a globo con campane e fischietti collegati sotto forma di comando automatico, funzionamento bilanciato, posizionatore, regolatore, circuiti di feedback e altro ancora.

Fig1-BoltedBonnetGlobe Figura 1. Valvola a globo del cofano a vite Fig2-ForgedSteelGlobeValve Figura 2. Valvola a globo in acciaio forgiato (FS) Fig3-PSGlobe Figura 3. Valvola a globo della guarnizione di pressione Fig4-YPatternPSGlobeStop Figura 4. Valvola a globo a tenuta a pressione a forma di Y MIGLIORI UTILIZZI PER I GLOBI

Anche se la valvola a globo può essere usata come blocco o valvola di isolamento, è principalmente progettata per regolare il flusso in posizione parzialmente aperta, mentre le valvole di gate sono progettate per la posizione completamente aperta o completamente chiusa. Quando si considerano le valvole globali per il servizio di isolamento on-off, la selezione del design dovrebbe essere considerata attentamente considerando che è molto difficile tenere una tenuta molto severa rispetto alla forza forte spinta sul disco.

I progettisti di tubazioni, quando specificano una valvola, prendono innanzitutto in considerazione quanto emula una corretta condotta di tubo in posizione aperta. Le valvole come il cancello, la farfalla e le punte a sfera a pieno carico svolgono un ottimo lavoro in questo senso. Tuttavia, la valvola a globo, a causa del suo convoluto percorso di flusso interno, non fa bene a imitare una corsa diritta del tubo. Invece, il flusso a zig-zag angolare crea un'attrito fluido, che a sua volta rallenta il flusso di fluido attraverso la valvola. Il "Cv" (o la misura del coefficiente di flusso) per la stessa porta di misura e le valvole a globo sarà notevolmente diverso, in quanto la valvola di gate offre una scarsa resistenza di flusso in posizione aperta.

Il meccanismo di chiusura della valvola a globo, chiamato disco o spina, può essere lavorato in molte forme diverse. Cambiando la forma del disco, il tasso di flusso attraverso la valvola quando si apre può essere variato in misura proporzionale al numero di giri dello stelo. La maggior parte dei servizi utilizza la sfera più comune o "convenzionale" o la forma del disco a forma di sfero perché apre più di altri disegni per qualsiasi movimento specifico del gambo. Il design del disco a V-porta è utilizzato per la regolazione fine attraverso una vasta gamma di percentuali di apertura ed è adattabile a tutte le dimensioni delle valvole a globo. Il disegno del disco dell'ago è utilizzato per una regolazione del flusso molto fine, ma solitamente solo per dimensioni più piccole. Quando è necessaria l'arresto assoluto o quando c'è un problema di tenuta dei liquidi con particelle sospese minime, è possibile installare un inserto elastomero a molla nel disco o nel sedile.



IL TRIM

Nelle valvole a globo, i componenti che portano il peso del flusso di fluido durante l'operazione di chiusura sono chiamati trim. Sono il sedile e il disco rivolto, il gambo e, talvolta, l'hardware che collega il gambo al disco. Il design corretto della finitura e la corretta selezione dei materiali di rivestimento sono fondamentali per il massimo funzionamento e la longevità di qualsiasi valvola, in particolare valvole a globo, che hanno un elevato attrito del fluido e un percorso flusso convogliato. Mentre il sedile e il disco si muovono più vicini, la velocità e la turbolenza in entrambi gli aumenti, creando potenziali danni per cavitazione ed erosione. Questa velocità elevata può causare l'abbattimento del rivestimento, provocando una valvola che guasta male nella posizione di chiusura. Quando viene utilizzata una valvola a globo per il controllo di fluidi altamente corrosivi, i danni derivanti dalla cavitazione e dall'erosione possono essere aggravati. A volte questo difetto appare come una fetta sottile sia nel sedile che nel disco, che viene chiamato filo di disegno. Tuttavia, se non tempestivamente riparato, questo piccolo percorso di perdita iniziale può allargarsi e diventare un percorso di perdita importante.

Su più piccole valvole di bronzo in bronzo, il rivestimento è lo stesso materiale del resto della valvola o di una simile lega di bronzo con maggiore resistenza. Su valvole del globo di ferro, il solito materiale di rivestimento è in bronzo. La denominazione di questo trim sulle valvole di ferro è "IBBM", che significa "corpo in ferro, montato in bronzo". Le valvole in acciaio sono offerti in una varietà di materiali di finitura, ma di solito hanno uno o più componenti trim di 400 serie martensitica inossidabile acciaio. Sono utilizzati anche rivestimenti duri come Stellite, così come gli acciai inossidabili 300 e le leghe di rame-nichel.

PATTERE E DISEGNI

Le valvole a globo sono disponibili in tre modelli di base. Il più comune è il modello "T", dove lo stelo è perpendicolare alla linea del tubo. Simile al modello T è il modello di angolo, ma il flusso viene ruotato di 90 gradi nella valvola per consentire alla valvola d'angolo di servire sia un dispositivo di controllo del flusso che un tubo di 90 gradi. La valvola a globo del modello angolare è ancora comunemente utilizzata sulle caldaie ed è il modello utilizzato per la maggior parte delle valvole su unità di produzione di pozzi di petrolio, chiamati alberi di Natale.

I progettisti della valvola non sono stati soddisfatti con la progettazione della valvola di base del globo. Mentre altri disegni delle valvole più vecchi, come i cancelli e le tipologie di tappi, sono rimasti pressoché identici a 100 anni fa, i progettisti hanno allungato i limiti della valvola a globo per trasformarlo in un dispositivo di controllo del flusso ad alte prestazioni.

Il terzo e il più recente disegno, il modello "Y", è stato sviluppato in uno sforzo per ridurre la turbolenza che si verifica nel corpo di una valvola a globo e fornire un disegno più rigido. In questo tipo di globo, il cofano, lo stelo e il disco sono inclinati a 30 gradi a 45 gradi, con conseguente un percorso di flusso più diretto e un attrito meno fluido. Questo ridotto attrito significa minore potenziale per danni erosivi della valvola, nonché migliori caratteristiche di flusso complessivo per il sistema di tubazioni.

Le valvole a globo sono disponibili in una varietà di modelli di cofano e ogni disegno ha un proprio scopo. Per le piccole valvole in bronzo, il disegno a gambo in alluminio è il più popolare. In questo disegno, i fili di stelo sono contenuti all'interno della busta pressione / fluido del cofano della valvola. Tale disegno è facile da produrre, ma ha un inconveniente: i fili sono esposti al fluido di processo. Di conseguenza, i filetti critici dello stelo possono essere danneggiati quando esposti a fluidi corrosivi. Tuttavia, questo tipo di valvola viene normalmente utilizzato per acqua o vapore a bassa pressione.

Su valvole maggiori di circa NPS 2 o per valvole in servizio corrosivo, sono molto preferibili i disegni del cofano - dove i fili stelo sono al di fuori della busta / fluido fluido. Il più comune di questi disegni è chiamato la vite esterna e il giogo, noto anche come OS & Y, che è il disegno più comune per le grandi valvole globali industriali.

Il collegamento del corpo / cofano sulle valvole a globo è disponibile in una varietà di disegni. Entrambe le connessioni filettate e i cofani di unione si trovano sulle valvole di bronzo più piccole, mentre il cofano a bullone si trova sulla maggior parte delle valvole in acciaio e in ghisa. Il cofano della tenuta a pressione viene utilizzato su valvole a globo ad alta pressione, ad alta temperatura, come quelle con il disegno a motivo Y.

COLLEGAMENTO CALDAIA

Le valvole e le caldaie a globo sono state collegate letteralmente e figurativamente da più di 150 anni. Infatti, le valvole a globo sono così critiche per le caldaie che la Società Americana degli Ingegneri Meccanici (ASME) Boiler e Pressure Vessel Code dettano come le valvole dovrebbero essere utilizzate nel servizio caldaia. La prima valvola su una linea di uscita della caldaia è di solito una valvola di bloccaggio, nota anche come valvola di arresto della caldaia o non di ritorno. L'arresto è in realtà due valvole in una valvola a globo per la regolazione del flusso e una valvola di ritegno per impedire il flusso di riflusso. Il disco su un blocco di controllo non è collegato allo stelo ma è guidato nel cofano della valvola - consentito di muovere liberamente e in su quando il gambo viene sollevato. Ciò consente la regolazione della portata, ma quando si verifica il backflow, il disco scollegato funziona come valvola di bloccaggio del pistone e si chiude rapidamente impedendo il flusso inverso nella caldaia. Se necessario per un bloccaggio più stretto, è possibile abbassare lo stelo di bloccaggio, impedendo il movimento del disco in posizione completamente aperta.

Oltre alla regolazione dell'uscita della caldaia, la valvola di bloccaggio viene utilizzata anche per altre applicazioni in cui la combinazione di una valvola di ritegno e di una valvola a globo ha senso per il progettista di tubazioni.

Un'altra applicazione della valvola a globo della caldaia traccia il suo patrimonio di nuovo al cavallo di ferro. Quando si vedono le immagini di una locomotiva con enormi pennacchi di vapore che scorrono dai suoi lati, si sta guardando una valvola a sfera a scoppio della caldaia al lavoro. La valvola di spurgo consente di rimuovere l'acqua in eccesso da una caldaia che è richiesta occasionalmente. Le valvole a globo soffiaggio sono ancora in uso su caldaie fisse.

UN DESIGN ADATTABILE

La valvola a globo non solo ha avviato l'industria della valvola nel suo complesso, ma ha anche creato l'enorme segmento della valvola di controllo che esiste oggi. I progettisti del sistema di controllo hanno preso la valvola originale del globo e lo hanno trasformato in un dispositivo di regolazione automatico per risolvere i problemi di controllo del fluido in modo più produttivo. Inizialmente queste valvole a globo di regolazione della pressione sono state sviluppate per controllare il vapore nelle caldaie e nelle pompe. Queste valvole di regolazione precoce, conosciute anche come governatori, sono ora chiamate valvole di controllo e sono utilizzate in tutto il mondo in praticamente ogni settore che richiede il controllo del fluido.

Anche la progettazione delle valvole a globo è molto adattabile a servizi diversi da quelli che regolano o bloccano un volantino o un attuatore. Se si prende una valvola a globo standard, rimuovere il volantino e la bussola del giogo e sostituirli con una molla calibrata o un contrappeso, il globo diventa una valvola di riduzione della pressione. Se si rimuove lo stesso volantino e la bussola del giogo e li sostituisce con un galleggiante e una leva, diventa una valvola di regolazione del livello. E probabilmente l'adattamento della valvola a globo più visibile è l'idrante antincendio, che è una valvola a globo con il volantino e la boccola del giogo sostituita da un lungo tubo di prolunga e da un cappello a fuoco.

PIU 'PIÙ BELLO

A differenza di alcuni degli altri modelli di valvole come il cancello e la farfalla, il globo non è comunemente fabbricato in taglie molto grandi. Ciò è in parte perché la grande area del disco che agisce direttamente sul fusto crea una forza molto maggiore di quella creata per un cancello o un'altra valvola on-off della stessa dimensione. Le valvole a globo più grandi che funzionano a pressioni ad alta differenza richiedono quasi sempre una certa assistenza meccanica per chiudere sotto pressione, di solito sotto forma di un azionatore manuale o motorizzato o, in alcuni casi, di un volantino a martello. A causa della grande superficie del disco valvola e della pressione esercitata sul disco dal basso, le grandi valvole a globo a bassa pressione richiedono una forza supplementare nei disegni del cofano per impedirle di flessione e perdite oltre i sedili in posizione di chiusura.

Mentre le valvole a globo molto grandi non sono comuni, le piccole valvole a globo che si inseriscono nel palmo della tua mano sono. Queste piccole valvole, di solito prodotte da barstock solido, vengono utilizzate ampiamente per valvole dello strumento in ambienti scientifici, applicazioni di campionamento fluido o ovunque siano necessarie regolazioni di piccole dimensioni e fluidi. Molti sono tipi di aghi e forniscono un controllo molto preciso dei flussi. Alcuni sono inoltre dotati di vari collegamenti per tubi per consentire un facile collegamento alle linee di tubazione. Mentre la maggior parte delle gambe della valvola a globo sono di tipo rotante, alcune hanno rotazioni non rotanti per diminuire la possibilità di gonfiare il gambo.

La maggior parte delle valvole a globo sono progettate per regolare il flusso, ma alcuni tipi di modello Y ad alta pressione progettati appositamente sono adatti a flusso di liquido saldamente sigillato in blocco o servizio on-off. Poiché il disco si sposta direttamente sul sedile, la spinta sul gambo viene trasferita direttamente nella forza di seduta. Ciò consente praticamente tutta la forza di uscita dell'attuatore da utilizzare per la tenuta della valvola contro la perdita. Più spesso, questi globuli ad alta pressione sono costruiti con la tenuta a pressione invece dei cofani avvolti. Il cofano di tenuta a pressione aumenta la sua tenuta quando la pressione interna del fluido aumenta.

Le valvole a globo hanno tipicamente una direzione di flusso preferita, di solito confermata da una freccia stampata o gettata nell'esterno del corpo valvola. Per la maggior parte delle applicazioni idrauliche e industriali, la direzione del flusso primario è verso l'alto verso il disco. Questo flusso verso l'alto è più fluido e attorno al disco, e fornisce la rotazione libera del disco sul gambo, che consente alla valvola di trovare la propria sede o "misura" quando si chiude. In alcune applicazioni, come il blocco ad alta pressione o il servizio on-off, la direzione preferita di flusso è giù sulla parte superiore del disco anziché sotto. Ma queste situazioni sono rare.

STANDARD E MATERIALI

La progettazione e la costruzione della valvola a globo sono coperti da una serie di specifiche del settore. Stranamente, l'American Petroleum Institute (API), che ha standard per tutti gli altri tipi di valvole più importanti, non ha standard per le valvole globali più grandi di NPS 2. Nella tabella 1 sono elencati alcuni degli standard più comuni per le valvole a globo.

I materiali utilizzati nella costruzione della valvola a globo eseguono la gamma da bronzo di base a super-leghe di nickel ad alto contenuto. Il bronzo è ancora il materiale valvolare a globo più utilizzato, seguita da acciai in ferro e ghisa. Per applicazioni criogeniche, le valvole in acciaio inox e bronze sono popolari, richiedendo solo un cofano esteso per mantenere l'area ghiandola dal congelamento.

Tabella 1. Norme comuni della valvola a globo

MSS SP-42 - Classe 150, valvole di chiusura resistenti alla corrosione, del gate, del globo e della valvola di chiusura

MSS SP-80 - Cancello, globo, angolo e valvole di bloccaggio in bronzo

MSS SP-85 - Globo in ghisa grigia e valvole ad angolo, estremità flangiate e filettate

MSS SP-118 - Globo e valvole di compensazione in acciaio compatto (servizio di raffineria chimica e petrolifera)

API 602 - Valvole di chiusura, globo e valvole di chiusura per dimensioni n. 100 (NPS 2) e minori per il settore del petrolio e del gas naturale

BSI 1873 - Valvole di arresto e valvole di chiusura a globo e globo (estremità flangiate e saldate) per l'industria petrolchimica, petrochimica e alleata

ISO 12149 - Valvole globali in acciaio a cofano a vite per applicazioni di uso generale

    MSS - Società di normalizzazione del produttore dell'industria di valvola e montaggio
    API - American Petroleum Institute
    BSI - British Standards Institute
    ISO - Organizzazione internazionale delle norme

Sia che controlli l'acqua di bagno in un rubinetto, un olio in una raffineria o un vapore in una centrale elettrica, le valvole globali "soldato" 24 ore al giorno. Anche se il loro disegno di base non è cambiato molto in 150 anni, questi nobili membri della famiglia delle valvole continuano a funzionare bene e dovrebbero fornire un servizio prezioso per l'industria del flusso di controllo per i prossimi 150 anni.