Introduzione
Le valvole a saracinesca sono tra le valvole più comuni attualmente in uso. Altri tipi comuni includono le valvole a spina, farfalla, sfera e globo.
Sezione trasversale della valvola a saracinesca
Le valvole a saracinesca sono utilizzate per avviare e interrompere il flusso, ma non sono ideali per regolare il flusso. Il flusso attraverso una valvola a saracinesca non è proporzionale all'apertura della valvola, il che le rende inadatte per la regolazione. Se la valvola viene parzialmente aperta, il flusso diventa turbolento e ad alta velocità, causando usura del sedile e del disco.
Le valvole a saracinesca offrono quasi nessuna resistenza al flusso quando sono completamente aperte; di conseguenza, la caduta di pressione attraverso la valvola è molto bassa quando è aperta.
Come la maggior parte delle valvole, la valvola a saracinesca prende il nome dal tipo di disco che utilizza.
Le valvole a saracinesca sono sempre valvole a movimento lineare e non a movimento rotatorio, richiedendo più di un ¼ di giro per passare dalla posizione aperta a quella chiusa.
Come per altri design di valvole, il design della valvola a saracinesca può essere suddiviso in diverse sottocategorie. La prima categoria si basa sulla forma del disco, che può essere a cuneo o parallela. La seconda categoria riguarda i design del gambo ascendente o non ascendente. Altre categorizzazioni si basano sul tipo di disco utilizzato:
- Solido (cuneo)
- Flessibile (cuneo)
- Diviso (cuneo)
- Parallelo (parallelo)
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Costruzione
I principali componenti di una valvola a saracinesca sono il cappello, il disco, il sedile, il sistema di tenuta (guarnizione, scatola di riempimento ecc.), il gambo, il corpo e l'attuatore.
Componenti della valvola a saracinesca
Le valvole a saracinesca possono essere azionate manualmente (volantino) o elettricamente tramite un motore ad alta coppia.
Il cuneo scorrevole (disco) può essere a forma di cuneo (conico) o parallelo. I design a forma di cuneo includono i design a cuneo solido, flessibile e diviso.
Anelli di seduta sono utilizzati per facilitare la sostituzione di un sedile usurato. Gli anelli di seduta hanno un filetto sul lato opposto che può essere avvitato nel corpo principale della valvola, mentre la superficie piatta sul lato opposto è l'area di seduta che preme contro il disco. Se non vengono utilizzati anelli di seduta, è possibile lavorare un sedile piatto sul corpo principale della valvola stessa, ma questo rende impossibile la sostituzione del sedile e il sedile può essere lavorato solo poche volte prima che l'intera valvola debba essere sostituita.
I cappelli delle valvole a saracinesca sono spesso realizzati in ghisa. La ghisa è fragile e questo rende il cappello soggetto a rotture. È necessario prestare particolare attenzione quando si maneggiano e si mantengono valvole con cappelli in ghisa.
Poiché il gambo penetra attraverso il cappello della valvola, è necessario installare una guarnizione per prevenire perdite attraverso lo spazio tra il gambo e il cappello; la tenuta è solitamente ottenuta utilizzando un materiale di imballaggio fibroso.
Flange sono installate sul lato di aspirazione e scarico della valvola per facilitare il collegamento delle tubazioni.
Come funzionano le valvole a saracinesca
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Il cuneo scorrevole (disco) viene abbassato ad angolo retto nel percorso del flusso fino a raggiungere il sedile della valvola dove sigilla e interrompe completamente il flusso. Per aprire la valvola, il cuneo scorrevole viene ritratto nel cappello.
Condizioni di servizio
Le valvole a saracinesca sono tipicamente impiegate per temperature tra -20 e 60 °C, pressioni fino a 16 bar(g) e portate tra 5 (liquidi) e 20 (gas) metri al secondo. Pressioni più elevate non possono essere raggiunte poiché si verificherebbe danno all'imballaggio.
Design del gambo ascendente e non ascendente
Le valvole a saracinesca sono classificate come ascendente o non ascendente. `Ascendente` si riferisce al gambo e se si solleva dal cappello della valvola quando la valvola è aperta.
Valvola a saracinesca ascendente
`Non ascendente` si riferisce al gambo che non si solleva dal cappello della valvola indipendentemente dalla posizione della valvola.
Valvola a saracinesca non ascendente
I design a gambo ascendente rimuovono sia il disco che il gambo dal percorso del flusso quando la valvola è aperta. I design a gambo non ascendente di solito lasciano il gambo all'interno del percorso del flusso quando la valvola è aperta, sebbene sia anche possibile alloggiare completamente il gambo all'interno del disco.
La valvola a saracinesca con gambo non ascendente è preferita se l'ambiente circostante è corrosivo, ad esempio spruzzi di mare, ecc., e non è desiderabile lasciare il gambo permanentemente esposto quando la valvola è aperta. Al contrario, se il mezzo fluente è corrosivo, la valvola non ascendente potrebbe non essere una buona scelta perché il gambo rimane all'interno del percorso del flusso quando la valvola è aperta.
Per i gambi non ascendenti, il gambo ruota all'interno dell'imballaggio ma non si muove verticalmente, quindi c'è poco rischio che sporco o particelle estranee danneggino l'imballaggio o entrino nel sistema.
Le valvole non ascendenti sono quasi sempre dotate di un indicatore visivo locale che indica la posizione della valvola. Il design a gambo ascendente è preferito se si desidera un'indicazione visiva locale rapida (è facile identificare se la valvola è aperta o chiusa con il design a gambo ascendente).
Design del disco inclinato
Cunei solidi
I cunei solidi sono i più semplici, robusti e adatti per molti mezzi fluenti. I cunei solidi sono spesso realizzati da un unico pezzo di metallo e la dimensione dell'area del sedile del disco corrisponde alla dimensione dell'area del sedile della valvola.
Cunei flessibili
I cunei flessibili sono lavorati attorno al perimetro del cuneo per aiutare il disco a trovare più facilmente la superficie di seduta. La dimensione dell'area lavorata non dovrebbe essere troppo grande poiché ciò riduce la resistenza del disco (un disco più sottile è un disco più debole).
I cunei flessibili sono impiegati per sistemi che operano con grandi fluttuazioni di temperatura. Poiché la temperatura del sistema cambia, anche le dimensioni delle tubazioni e delle valvole cambiano a causa del coefficiente di espansione termica. Avere un'area di seduta flessibile/variabile consente alla valvola di sedersi correttamente anche con un po' di espansione e contrazione delle parti.
Esempio di cuneo flessibile
Una valvola a cuneo solido è installata all'interno di un sistema a vapore. Se la valvola è in posizione chiusa quando il sistema è caldo, il cuneo potrebbe bloccarsi/incepparsi contro il sedile della valvola una volta che la temperatura dei componenti della valvola diminuisce. Questo rende la valvola totalmente inoperabile e rimarrà in posizione chiusa fino a quando la temperatura del sistema non si riduce di nuovo, o, fino a quando tutte le parti della valvola raggiungono la stessa temperatura. Questo tipo di problema è noto come `bloccaggio della valvola`.
Cuneo diviso
I cunei divisi offrono una seduta flessibile sia sul lato di aspirazione che di scarico del cuneo. Il cuneo è composto da due metà separate, ciascuna delle quali può autoallinearsi per sedersi correttamente; questa caratteristica di autoallineamento è resa possibile grazie alla flessibilità ottenuta utilizzando due metà separate per un cuneo.
Design del disco parallelo
Disco parallelo
I dischi scorrevoli paralleli utilizzano una molla posta tra i due dischi paralleli. La molla è tenuta sotto compressione tra i dischi paralleli e quindi esercita una forza costante verso l'esterno sulle superfici interne dei dischi. Quando la valvola viene abbassata nel sedile della valvola, la molla viene ulteriormente compressa e la forza risultante esercitata dalla molla assicura che ciascun disco sia premuto saldamente contro il sedile.
Le valvole di tipo a disco parallelo possono essere utilizzate per applicazioni ad alta e bassa pressione. La valvola è ben adatta per qualsiasi sistema in cui ci sono grandi fluttuazioni di temperatura.
Vantaggi
La valvola a saracinesca è molto semplice nel design, relativamente economica e facile da mantenere.
C'è quasi nessuna caduta di pressione attraverso la valvola quando la valvola è in posizione completamente aperta.
La sostituzione del disco della valvola a saracinesca di solito non è un compito difficile.
La sostituzione degli anelli di seduta di solito non è un compito difficile.
Svantaggi
Le valvole a saracinesca non sono ben adatte per regolare (qualsiasi posizione della valvola tra completamente aperta e completamente chiusa) poiché ciò crea flusso turbolento e perdite per attrito. Una valvola lasciata in posizione quasi chiusa farà sì che il mezzo fluente scorra a velocità molto elevata attraverso le superfici di seduta della valvola, il che può portare a danni alle superfici (`filo di taglio`) e passaggio/perdita della valvola.
Le valvole a saracinesca creano flusso turbolento quando vengono parzialmente aperte e subiscono vibrazioni eccessive di conseguenza. Questa situazione dovrebbe essere evitata per prevenire danni all'imballaggio della valvola e ad altre parti interne.
Rispetto a una valvola a globo, le superfici di seduta di una valvola a saracinesca sono più difficili da ristrutturare (se non vengono utilizzati anelli di seduta).
Dettagli del modello 3D
Questo modello 3D mostra tutti i principali componenti associati a una tipica valvola a saracinesca, che includono:
- Maniglia/Attuatore
- Gambo
- Cappello
- Corpo
- Saracinesca/Disco
- Sedile
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Risorse aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Gate_valve
https://www.avkvalves.eu/en/insights/product-insights/gate-valves/what-is-a-gate-valve