Una valvola a farfalla è semplicità in movimento: un disco circolare piatto, forato per tutto il suo diametro, viene ruotato di 90 gradi all'interno di una sede a forma di anello-per aprire, strozzare o chiudere un passaggio del fluido. Il disco rimane sempre nel percorso del flusso, quindi il carattere della valvola è definito dal modo in cui il profilo sottile interagisce con la pressione, la velocità e l'attrito della tenuta.
Principio fondamentale
Quando l'albero è parallelo all'asse del tubo il disco presenta il bordo al flusso, generando perdite di carico pressoché nulle; nella posizione completamente chiusa il disco si annida contro una sede in elastomero o metallo, formando una tenuta ermetica. Il movimento a un quarto-di giro fa sì che un attuatore pneumatico o elettrico possa azionare la valvola in meno di un secondo, rendendola ideale per l'arresto di emergenza-o il dosaggio automatizzato.
Comportamento della coppia
Poiché il disco è simmetrico, la coppia è minima vicino ai due estremi (0 gradi e 90 gradi) e raggiunge il picco intorno a 70 gradi, dove la pressione differenziale sul disco è maggiore. I design moderni spostano l'asse dell'albero di alcuni millimetri (noto come "eccentrico" o "ad-prestazioni elevate") in modo che la camma del disco-liberi la sede durante i primi 10 gradi di apertura, riducendo la coppia di rottura-del 30% e prolungando la durata della sede.
Tecnologie di tenuta
1. Sedile resiliente: un rivestimento in nitrile o EPDM è incollato al corpo; la pressione della linea spinge il disco nella gomma, ottenendo una-chiusura a tenuta di bolle-a 16 bar e da -20 gradi a 120 gradi.
2. Sedile in metallo: il rivestimento in acciaio o stellite viene utilizzato per materiali ad alta temperatura (600 gradi) o abrasivi; il tasso di perdita è di Classe IV (0,01% di Cv), sufficiente per l'isolamento del vapore.
3. Doppio sfalsamento: le linee dell'albero e del centro della sede-sono entrambe sfalsate, creando un'azione a camma conica; il triplo offset aggiunge una superficie della sede angolata, ottenendo una tenuta metallo-a-di Classe VI nel servizio criogenico GNL.
Caratteristiche del flusso
All'apertura di 30 gradi, il disco crea già il 60% della caduta di pressione massima, offrendo alle valvole a farfalla una curva Cv-di apertura rapida, quasi-lineare tra 40 gradi e 70 gradi -eccellente per la strozzatura dell'acqua di raffreddamento o lo scarico dei gas. La fluidodinamica computazionale mostra che un bordo sottile del disco da 2 mm riduce l'inizio della cavitazione del 25% rispetto a un profilo smussato da 5 mm, una modifica che consente di risparmiare energia della pompa negli impianti di desalinizzazione.
Le dimensioni tipiche vanno dal DN 25 mm (1 pollice) degli skid di dosaggio dei prodotti chimici al DN 3.000 mm (120 pollici) delle condotte forzate idro-, dove una singola valvola può pesare 30 t ma può comunque essere azionata da un attuatore pneumatico da 10 bar grazie alla bassa coppia a passaggio totale.
Applicazioni
• Acqua e acque reflue: le valvole con sede resiliente- gestiscono reti di distribuzione a 16 bar e sono certificate NSF 61 per l'acqua potabile.
• HVAC: i corpi in stile-aletta consentono un servizio-vicolo cieco per l'isolamento dell'acqua refrigerata-, mentre le versioni-con estremità scanalate velocizzano l'installazione in colonne montanti-alte.
• Petrolio e gas: le valvole a farfalla a doppio-offset in acciaio al carbonio con inserti in grafite-ignifughi soddisfano la norma API 607 e sono preferite per l'isolamento dei serbatoi-farm fino alla Classe 600.
• Settore alimentare e farmaceutico: il disco lucidato da 316 L e la sede in PTFE garantiscono pulizia CIP/SIP e superfici prive di fessure- conformi allo standard FDA 21 CFR 177.
I vantaggi rispetto alle valvole a saracinesca o a sfera sono il peso inferiore (circa il 15% di una valvola a saracinesca), l'azionamento a un quarto-di giro, la faccia compatta-a{3}}faccia (ISO 5752 Serie 20) e il costo-tipicamente inferiore del 50% rispetto a una valvola a sfera equivalente con DN 200 mm. Le limitazioni includono il disco residuo nel flusso (caduta di pressione ~0,3 bar a 3 ms⁻¹) e l'idoneità limitata per i fanghi che possono accumularsi nelle boccole dello stelo; tuttavia, i rivestimenti sostituibili e le guarnizioni raschianti ora estendono il servizio anche alle operazioni leggere con liquami.
In breve, la valvola a farfalla combina semplicità meccanica con elevata capacità di flusso, attuazione rapida e tenuta adattabile, rendendola la scelta predefinita per applicazioni on/off o di regolazione, dall'irrigazione domestica ai sistemi di raffreddamento da 30 MW.
