Tecnologie Chimiche Industriali
classe III
LE VALVOLE
(PARTE I)
Carroli Filippo
a.s.2008/2009
IN QUESTA PUNTATA
CLASSIFICAZIONE DELLE VALVOLE
VALVOLE DI INTERCETTAZIONE CON MASCHIO TRONCO CONICO
VALVOLE DI INTERCETTAZIONE CON MASCHIO SFERICO
VALVOLE DI INTERCETTAZIONE E REGOLAZIONE A DISCO
VALVOLE DI INTERCETTAZIONE E REGOLAZIONE A MEMBRANA
DI INTERCETTAZIONE
VALVOLE
DI REGOLAZIONE
PARTICOLARI
(o Speciali)
Tipi di Valvole di INTERCETTAZIONE
1)
2)
Le Valvole di
3)
INTERCETTAZIONE 4)
5)
6)
a Maschio Tronco Conico
a Maschio Sferico
a Disco
a Membrana
a Diaframma o Canotto
a Saracinesca
Tipi di Valvole di REGOLAZIONE
Le Valvole di
REGOLAZIONE
1)
2)
3)
4)
5)
6)
a Disco
a Membrana
a Diaframma o Canotto
a Saracinesca
a Farfalla
a Spillo
Tipi di Valvole PARTICOLARI (o SPECIALI)
Valvole di RITEGNO
(o di non ritorno)
Valvole
UNIDIREZIONALI
a BATTENTE - CLAPET
a SFERA
a DISCO OSCILLANTE
Le Valvole
PARTICOLARI
(o SPECIALI)
a CONTRAPPESO
Valvole di
SICUREZZA
a MOLLA
a DISCO di ROTTURA
Altre Valvole
Le Valvole di INTERCETTAZIONE sono così
denominate perché come dice il loro nome
“intercettano” il flusso del fluido.
Consentono quindi solo il completo passaggio
del fluido, o il suo arresto.
(sono cioè aperte o chiuse,
non hanno posizioni intermedie)
NON CONSENTONO di regolare il flusso
Le Valvole di REGOLAZIONE sono così
denominate perché come dice il loro nome
permettono di “regolare” il flusso del fluido.
Gli otturatori di queste valvole possono essere
o completamente aperti,o completamente
chiusi, o aperti in posizione intermedie.
CONSENTENDO di regolare la PORTATA
o la PRESSIONE del fluido
TIPOLOGIE DI VALVOLE
GENERALMENTE
LE VALVOLE CON OTTURATORE
A MASCHIO TRONCO CONICO
E CON OTTURATORE A SFERA
VENGONO IMPIEGATE QUASI
ESCLUSIVAMENTE COME
VALVOLE DI
INTERCETTAZIONE
VALVOLE A MASCHIO
TRONCO CONICO
Spaccato di una valvola a maschio tronco conico
VALVOLE
A MASCHIO
TRONCO CONICO
VOLANTE COMANDO OTTURATORE
ORIZZONTALE
VOLANTE COMANDO OTTURATORE
VERTICALE
VOLANTE
COMANDO
OTTURATORE
VERTICALE
VALVOLE A MASCHIO SFERICO
1) CORPO VALVOLA
2) ANELLI DI TENUTA
3) OTTURATORE A SFERA
4) ASTADI MANOVRA A MANIGLIA
5) ASTA DI COMANDO DELLA SFERA
SPACCATO VALVOLA CON
OTTURATORE A SFERA
ASTA OTTURATORE
(per comando di
manovra a maniglia)
ORGANI DI TENUTA
(anelli premistoppa)
ANELLI DI TENUTA
(seggi sfera)
OTTURATORE A SFERA
(in posizione di chiusura)
CORPO VALVOLA
SEGGI SFERA
SEDE ASTA DI COMANDO SFERA
SEDE SFERA
SFERA
LUCI DI PASSAGGIO DELLA SFERA
VALVOLE A SFERA
PRESSOFUSE PER ALTE
PRESSIONE
Valvola con otturatore a sfera flangiata
VALVOLA A SFERA
PASSAGGIO RIDOTTO
VALVOLA A SFERA
PASSAGGIO TOTALE
VALVOLE A SFERA
PASSAGGIO TOTALE
PER ALTA PRESSIONE
70BAR
VALVOLE A
VALVOLE A
SFERA A
SFERA A
DUE VIE
TRE VIE
TIPO “L”
TIPO “T”
VALVOLE A TRE VIE
VALVOLE A
VALVOLE A
SFERA A
SFERA A
TRE VIE
TRE VIE
di
di
TIPO “T”
TIPO “L”
Valvole a sfera a tre vie
a 120°° con riduttore
manuale (coppia da
1500 Nm a 7000 Nm)
a volantino.
VALVOLA A SFERA A QUATTRO VIE
con attuatore elettromeccanico e
volante di manovra di emergenza
VALVOLE A SFERA
CON VOLANTE DI MANOVRA
ORIZZONTALE E VERTICALE
VALVOLA A SFERA
CON ATTUATORE
SERVOMECCANICO
Valvole a sfera per
l’Industria Petrolifera
ESEMPI DI VALVOLE A SFERA
DI GRANDI DIMENSIONI
VALVOLE A DISCO
SCHEMA E SPACCATO
VALVOLA CON OTTURATORE
A DISCO
• Corpo valvola B: costituisce la struttura
portante della valvola.
• Premistoppa P: isola il processo
dall'ambiente tramite opportune tenute.
• Stelo S: costituisce l'equipaggio mobile,
il cui movimento regola la distanza tra
l'otturatore e la sede
• Otturatore T di tipo a globo
• Sede V con organo di tenuta per
l'otturatore
• Αttuatore (non mostrato, all'estremità
superiore dello stelo).
• Flangia F
SPACCATO VALVOLA CON
OTTURATORE A DISCO
Vari tipi di otturatori
per valvole a disco
ESEMPI DI OTTURATORI PER VALVOLE A DISCO
Valvole di intercettazione a flusso
avviato. Controtenuta sull’albero verso
l’esterno per il ricambio della
guarnizione del premistoppa a valvola
in esercizio completamente aperta.
Attacchi a flange dimensionate e forate
secondo le norme UNI-DIN PN 40.
Condizioni di prova e di esercizio
secondo le norme UNI 1284.
Scartamento DIN 3202 F1
Valvole di regolazione. Otturatore a
profilo parabolico. Albero di acciaio al 13%
di Cromo con filettatura a passo fine per una
sensibile regolazione. Indicatore di posizione
a richiesta. Controtenuta sull’albero verso
l’esterno per il ricambio della guarnizione del
premistoppa a valvola in esercizio
completamente aperta. Attacchi a flange
dimensionate e forate secondo le norme
UINI-DIN PN 16 - PN 40. Condizioni di prova e
di esercizio secondo le norme UNI 1284.
Scartamento DIN 3202 F1
FUNZIONAMENTO
VALVOLA
CON OTTURATORE
A DISCO
VALVOLE DI REGOLAZIONE A GABBIA
Valvole di regolazione per alte pressioni
Costruzione flangiata o a saldare
Rating ANSI 600 ÷ 1500 lbs ( PN100 ÷ PN250 )
Diametri 1/2" ÷ 12" ( DN 15 ÷ 300 )
Trim a salti multipli con gabbie per elevati Deltapì
I rubinetti in ottone sono
un esempio di valvola di
Intercettazione e di Regolazione con
otturatore a disco
VALVOLE
CON OTTURATORE
A DISCO CON VOLANTE DI
COMANDO ORIZZONTALE
E VERTICALE
VALVOLE CON
OTTURATORI A
DISCO CON
ATTUATORI
PNEUMATICI E
OLEODINAMICI
Valvola a disco di regolazione di grandi
dimensioni con volante di manovra verticale
SCHEMA ELETTROVALVOLA CON
OTTURATURE A DISCO DIRETTA
(COMANDATA DA ELETTROMAGNETE)
1
Corpo valvola
2
OR
3
Disco otturatore
4
Clip elettromagnete
5
Nucleo fisso
6
Elettromagnete
7
Anello di sfasamento magnetico
8
Nucleo mobile
9
Tubo guidaguida-nucleo
10 Molla nucleo
11 Flangia
12 Sede
ELETTROVALVOLA A DISCO
di piccole dimensioni con comando idraulico
(IDROVALVOLA)
Valvole speciali per gas tossici, corrosivi, (gas-cloro-secco, cloruro di vinile monomero ecc.)
sono costruite senza premistoppa, con tenuta mediante soffietto in TEFLON, fissato e guidato alle estremità per garantire
una lunga durata alla frequenza dei movimenti ed alla pressione d’esercizio.
Il corpo è costruito in ghisa sferoidale ferritica (GS400-12), la sede di tenuta è avvitata sul corpo ed è intercambiabile,
costruita in acciaio INOX AISI 316.
Le flange sono unificate con sistema UNI e DIN oppure ASA, a richiesta del cliente.
Asta di comando in acciaio INOX AISI 304 con filettatura Tpf (trapezoidale fine).
Volantino di manovra per apertura/chiusura in ghisa sferoidale ferritica con mozzo filettato internamente e guidato
mediante una rondella sezionata in acciaio fissata sulla lanterna.
Fungo in ghisa GS400-12 con guarnizione intercambiabile di tenuta in TEFLON.
Le valvole speciali Mod. I.P.C. cono costruite con gruppo compatto per la chiusura/apertura del fungo di tenuta grazie al
sistema scorrevole senza guida a contatto con il corpo valvola; il gruppo è protetto in tutti i suoi particolari dal soffietto in
Teflon, inoltre il gruppo scorrevole è di facile montaggio/smontaggio senza intervenire sul corpo valvola installato.
Le valvole vengono costruite con dimensioni unificate DN 25 – 40 – 50 – 65 – 80 – 100 – 150 – 200 – 250 PN 16 – ASA RF 150
– 300 e DIN.
VALVOLE A MEMBRANA
Con comando a VOLANTINO
Con comando PNEUMATICO
ELETTROVALVOLE
IDROVALVOLE
VALVOLE A MEMBRANA
Con comando a VOLANTINO
VALVOLA A MEMBRANA
A FLUSSO AVVIATO CON
COMANDO MANUALE
(SEMPRE APERTE)
Di tipo
FLANGIATO
Con
FILETTATURA
SPACCATO VALVOLA A MEMBRANA
CON COMANDO A VOLANTINO
(in materiale plastico)
COMPONENTI
1
volantino
2
coperchio
3
cuscinetto a pressione
4
anello di sicurezza
5
indicatore - stelo
6
otturatore
7
perno
8
membrana di tenuta
9
cassa
10 rondella
11 vite esagonale
12 tappo di protezione
VALVOLE A MEMBRANA CON COMANDO
OTTURATORE MANUALE A VOLANTINO
SEMPLICI
RINFORZATE
e composte
ESEMPI DI MEMBRANE
ESEMPI DI MEMBRANE
VALVOLE A MEMBRANA
Con comando PNEUMATICO
VALVOLA A MEMBRANA
NORMALMENTE APERTA
CON COMANDO
PNEUMATICO
ARIA
CHIUSURA
NORMALMENTE APERTA L’ARIA
COMPRESSA ESERCITA LA SUA PRESSIONE SUL
DISCO COLLAGATO CON L’ASTA DI COMANDO DELLA
MEMBRANA. QUANDO TERMINA L’IMMISSIONE
DELL’ARIA NELLA CAMERA DEL CILINDRO LA SPINTA
DELLA MOLLA DI RITORNO RIPORTA IL DISCO NELLA
POSIZIONE INIZIALE RIAPRENDO LA VALVOLA
ARIA
CHIUSURA
DISCO COLLEGATO
CON L’
L’ASTA
COMANDO
DELL’
DELL’OTTURATORE
A MEMBRANA
MOLLA
RITORNO
NORMALMENTE APERTA CON VOLANTINO DI
EMERGENZA.
EMERGENZA IN CASO DI BLOCCO DEL DISPOSITIVO
PNEUMATICO LA PRESENZA DEL VOLANTINO PERMETTE
L’AZIONAMENTO MANUALE DELLA VALVOLA.
VALVOLA A MEMBRANA
NORMALMENTE CHIUSA
CON COMANDO
ARIA
APERTURA
PNEUMATICO
NORMALMENTE CHIUSA L’ARIA COMPRESSA
PER APRIRE L’OTTURATORE DELLA VALVOLA DEVE
AVERA UNA PRESSIONE TALE DA VINCERE LA SPINTA
DELLA MOLLA DI RITEGNO CHE AGISCE SUL DISCO
COLLAGATO CON L’ASTA DI COMANDO DELLA
MEMBRANA. QUANDO TERMINA L’IMMISSIONE
DELL’ARIA NELLA CAMERA DEL CILINDRO LA SPINTA
DELLA MOLLA RIPORTA IL DISCO NELLA POSIZIONE
INIZIALE CHIUDENDO LA VALVOLA
VOLANTINO
DI
EMERGENZA
NORMALMENTE CHIUSA CON VOLANTINO DI
EMERGENZA.
EMERGENZA IN CASO DI BLOCCO DEL DISPOSITIVO
PNEUMATICO LA PRESENZA DEL VOLANTINO PERMETTE
L’AZIONAMENTO MANUALE DELLA VALVOLA.
ARIA
APERTURA
VALVOLA A MEMBRANA NORMALMENTE
CHIUSA CON COMANDO PNEUMATICO
NORMALMENTE CHIUSA
NORMALMENTE CHIUSA
CON VOLANTINO DI
EMERGENZA
VALVOLA A MEMBRANA
CON COMANDO
PNEUMATICO A DOPPIO
EFFETTO
DOPPIO EFFETTO SERVE L’IMPULSO
PNEUMATICO SIA PER APRIRE CHE PER CHIUDERE
L’OTTURATORE A MEMBRANA
DOPPIO EFFETTO CON VOLANTINO DI
EMERGENZA.
EMERGENZA IN CASO DI BLOCCO DEL DISPOSITIVO
PNEUMATICO LA PRESENZA DEL VOLANTINO PERMETTE
L’AZIONAMENTO MANUALE DELLA VALVOLA.
VOLANTINO
DI
EMERGENZA
ARIA
CHIUSURA
DISCO
SEPARATORE ARIA
DI APERTURA E DI
CHIUSURA
COLLEGATO CON
L’ASTA COMANDO
DELL’
DELL’OTTURATORE
ARIA
APERTURA
VALVOLA A MEMBRANA CON COMANDO
PNEUMATICO A DOPPIO EFFETTO
DOPPIO EFFETTO
DOPPIO EFFETTO
CON VOLANTINO DI
EMERGENZA.
EMERGENZA
Caratteristiche principali
VALVOLA A MEMBRANA A
COMANDO PNEUMATICO IN
MATERIALE PLASTICO
Gamma dimensionale: DN12 e DN15
Pressioni di esercizio fino a 6 bar, a 20°C
Pressione di comando: da 4 a 7 bar
Funzione di comando: Normalmente Chiusa (NC)
Normalmente Aperta (NO)
Doppio Effetto (DA)
Indicatore di posizione fornito di serie
Materiale attuatore: PA
Corpo in PVC, PP-H, PVCC, PVDF
Membrana in EPDM, NBR, FPM o PTFE
Manutenzione con corpo valvola installato
COMPONENTI
1
coperchio protezione indic.
indic.
2
O-Ring
3
coperchio
4
molla (*)
5
stelo/pistone
6
lipring (**)
7
O-Ring
8
guida
9
vite
10
lipring
11
rondella
12
rondella
13
otturatore
14
membrana
15
cassa
16
rondella
17
vite
18
tappo filettato
19
tappo
Esempi di valvole
con otturatore a
membrana di
piccole dimensioni
in materiale plastico
e comando
pneumatico
VALVOLE A MEMBRANA CON
COMANDO OTTURATORE
PNEUMATICO E A VOLANTINO
IN ACCIAIO INOX
VALVOLE A MEMBRANA CON
COMANDO OTTURATORE
PNEUMATICO E A VOLANTINO
IN MATERIALE PLASTICO
Valvola a membrana
a due vie
Valvola a doppia
membrana a due vie
(valvola selezionatrice)
Valvola a membrana
ad angolo
Valvola a membrana a
comando pneumatico
ESEMPI DI VARI TIPI DI VALVOLE A MEMBRANA
VALVOLA CON OTTURATORE A MEMBRANA
(con innesto per attuatore di comando)
VALVOLE A MEMBRANA
ELETTROVALVOLE
SPACCATO E DETTAGLI DI UNA VALVOLA SERVOAZIONATA DA
ELETTROMAGNETE A MEMBRANA TRAINATA
Il pistoncino azionato
dall’elettromagnete agisce
direttamente sull’otturatore
a membrana
1
Elettromagnete
2
Corpo valvola
3
Sede
4b
Membrana otturatore
5
Tubo guidaguida-nucleo
6
Nucleo mobile
7
Molla rinvio nucleo
8
Anello di sfasamento magnetico
9
Nucleo fisso
10
Clip elettromagnete
SPACCATO E DETTAGLI DI UNA VALVOLA A
MEMBRANA NORMALMENTE CHIUSA
SERVOAZIONATA DA ELETTROMAGNETE CON
DISCO OTTURATORE
Interruttore aperto
elettromagnete diseccitato
valvola aperta
Interruttore chiuso
elettromagnete eccitato
valvola aperta
SPACCATO E DETTAGLI DI UNA VALVOLA A MEMBRANA NORMALMENTE CHIUSA
SERVOAZIONATA DA ELETTROMAGNETE CON DISCO OTTURATORE
Il pistoncino azionato
dall’elettromagnete
agisce su di un otturatore
disco che fa diminuire la
pressione nella camera
superiore della membrana
che apre la valvola
1
2
3
4
5
6
7
8
magnetico
9
10
11
12
13
14
15
Coperchio
Membrana otturatore
OR
Disco otturatore
Clip elettromagnete
Elettromagnete
Nucleo fisso
Anello di sfasamento
Nucleo mobile
Tubo guidaguida-nucleo
Molla nucleo
Molla membrana
Foro di equalizzazione
Sede
Corpo valvola
SPACCATO E DETTAGLI DI UNA VALVOLA A
MEMBRANA NORMALMENTE APERTA
SERVOAZIONATA DA ELETTROMAGNETE CON
DISCO OTTURATORE
Hanno una connessione di entrata
e una di utilizzo ricavate dal corpo
valvola, a riposo l’otturatore
secondario risulta in
comunicazione con l’utilizzo, una
minima differenza di pressione
esistente tra l’alimentazione e
l’utilizzo causa l’alzata
dell’otturatore principale
determinando l’apertura.
Con l’inserimento elettrico si
chiude l’orifizio secondario si
ristabilisce l’equilibrio tra le
pressioni esistenti sulle due facce
dell’otturatore principale che si
posiziona in chiusura sull’orifizio
principale.
Anche in questa versione è
necessaria una minima pressione
di funzionamento.
VALVOLA A MEMBRANA
azionata da elettromagnete
sulla camera superiore
della membrana
VALVOLA CHIUSA
(la pressione
all’interno della camera superiore e la forza della molla
di ritegno agiscono sulla membrana che risulta chiusa)
VALVOLA APERTA (la pressione all’interno
della camera superiore è minore rispetto a quella esercitata
dal fluido sulla membrana nel corpo della valvola)
Valvola a membrana deviatrice (di
separazione) azionata da leva
comandata da elettromagnete
SETTORE APERTO
DELLA MEMBRANA
1
Elettromagnete
2
Corpo valvola
3
Sede
4a
Leva otturatore
5
Tubo guidaguida-nucleo
6
Nucleo mobile
7
Molla rinvio nucleo
8
Anello di sfasamento magnetico
9
Nucleo fisso
10
Clip elettromagnete
ESEMPI DI VALVOLE A MEMBRANA DEVIATRICI
DI PICCOLE DIMENSIONI COMANDATA
DA ELETTROMAGNETE
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI ELETTROVALVOLA
Principio di funzionamento della valvola
L’acqua che circola nella tubazione principale di alimentazione entra
entra nella valvola esercitando una forza al centro della sua
membrana. L’
L’acqua passa quindi attraverso un piccolo foro nella membrana per raggiungere la camera superiore situata tra la
membrana e il cappello, poi attraverso un foro situato nel cappello
cappello della valvola fino a raggiungere la zona del solenoide. Il solenoide
solenoide
è composto da un pistoncino in metallo con molla di richiamo che, quando la valvola è chiusa, ostruisce il foro d’
d’ingresso. La
superficie “umida”
umida” della parte superiore della membrana è più
più grande di quella della parte inferiore e la valvola quindi rimane
rimane chiusa
fintanto che l’l’acqua non viene evacuata dalla camera superiore (pressione x superficie
erficie
=
forza).
sup
Apertura elettrica di una valvola
Quando la bobina del solenoide è eccitata la corrente crea un campo elettromagnetico che tira il pistone liberando così
così il foro e
permettendo all’
all’acqua di scorrere nella camera del solenoide e poi attraverso il foro di uscita del solenoide, prima di raggiungere
la tubazione a valle. I fori del solenoide sono più
più grandi dell’
dell’orifizio calibrato della membrana e quindi l’l’acqua scorre più
più
velocemente all’
all’uscita della camera superiore membrana/cappello che all’
all’ingresso. Con la pressione esercitata sulla parte
superiore della membrana liberata dagli orifizi e con la forza che
che si esercita sulla membrana dalla parte della tubazione
principale, la valvola si apre.
Apertura manuale della valvola
Stesso principio dell’
dell’apertura elettrica. La pressione che si esercita sulla parte superiore
superiore della membrana viene liberata mediante
spurgo interno o esterno. Lo spurgo interno della valvola provoca
provoca il sollevamento meccanico del pistoncino del solenoide, liberando
liberando
il foro di uscita della camera superiore e permettendo all’
all’acqua di scorrere nella tubazione a valle. Alcune valvole hanno un
dispositivo di spurgo esterno che consente di evacuare l’l’acqua della camera superiore nel pozzetto.
Chiusura della valvola
Quando il programmatore interrompe la corrente a bassa tensione, la molla del pistoncino del solenoide spinge nuovamente
il pistone che va a chiudere il foro d’
d’ingresso impedendo il passaggio
dell’
’
acqua
nella
camera
del
solenoide
e nel foro di uscita. La camera superiore (membrana/cappello) comincia a riempirsi e
dell
raggiunge rapidamente il punto di equilibrio in cui la pressione diventa uguale da ciascun lato della membrana. La molla della
membrana continua ad esercitare una leggera spinta su di essa che
che tende a chiudere la valvola. L’
L’azione combinata della pressione
della molla sulla membrana e dell’
dell’accumulo d’
d’acqua nella camera superiore provoca la chiusura completa della valvola.
COMANDO MANUALE
MOLLA DI RITEGNO
OTTURATORE A
MEMBRANA
GUARNIZIONE DI TENUTA
CAMERA SUPERIORE
SOLENOIDE
PISTONCINO SOLENOIDE
CAPPELLO
CAMERA
SUPERIORE
CAMERA SOLENOIDE
FORO SVUOTAMENTO
CAMERA SOLENOIDE
GUARNIZIONE DI TENUTA
CAMERA INFERIORE
CORPO RIGIDO CON
FORO CENTRALE
DELL’
DELL’OTTURATORE
A MEMBRANA
FORO
COLLEGAMENTO
CAMERA SUPERIORE
FILTRO
VALVOLE A MEMBRANA
IDROVALVOLE
SCHEMA FUNZIONAMENTO DELLE VALVOLE A MEMBRANA
a comando idraulico (IDROVALVOLA)
SPACCATO DI UNA
IDROVALVOLA A
MEMBRANA
SPACCATO DI UNA IDROVALVOLA A MEMBRANA
PARTICOLARI
IDROVALVOLA A MEMBRANA
IDROVALVOLA A
MEMBRANA
utilizzata come
riduttore di pressione
ESEMPI DI
IDROVALVOLE IN
FUSIONE DI GHISA
ESEMPI DI
IDROVALVOLE IN
ACCIAIO
ELETTROSALDATO
DI GRANDI
DIMENSIONI
ESEMPIO DI UTILIZZO DI UNA VALVOLA
A MEMBRANA
FINE
(PARTE I)