Projeto da haste da válvula esférica

A válvula de esfera é uma válvula de movimento rotacional que usa um disco em forma de bola para interromper ou iniciar o fluxo de fluido. A esfera, mostrada na figura abaixo, desempenha a mesma função que o disco da válvula globo.

Quando a alavanca da válvula é girada para abrir a válvula, a esfera gira até um ponto onde o orifício através da esfera fica alinhado com a entrada e saída do corpo da válvula. Quando a válvula é fechada, a esfera gira de modo que o orifício fique perpendicular às aberturas de fluxo do corpo da válvula e o fluxo é interrompido.

O que é Válvula de esfera?

A maioria dos atuadores de válvula esférica são do tipo de ação rápida, o que requer um giro de 90° da alavanca da válvula para operar a válvula. Outros atuadores de válvula esférica são operados por engrenagem planetária. Este tipo de engrenagem permite o uso de um volante relativamente pequeno e uma força operacional para operar uma válvula bastante grande.

Algumas válvulas de esfera foram desenvolvidas com um tampão revestido de superfície esférica que fica lateralmente na posição aberta e gira na passagem do fluxo até bloquear completamente o caminho do fluxo.

O assentamento é realizado pelo movimento excêntrico do tampão. A válvula não requer lubrificação e pode ser usada para serviço de estrangulamento.

As válvulas de esfera são um tipo de equipamento de tubulação que interrompe ou controla o fluxo em uma tubulação usando uma esfera oca e sedes redondas presas em um corpo de válvula. Existem duas tecnologias básicas para o projeto de válvulas de esfera: projeto de esfera flutuante e projeto de esfera montada em munhão.

Os principais componentes de uma válvula esférica incluem:

Corpo da válvula – Um vaso de pressão que contém os componentes necessários para controlar ou interromper o fluxo através de um tubo. Ele é projetado para conectar duas ou mais seções de tubo ou tubulação entre si.

Bola – Uma esfera com um caminho de fluxo (buraco ou túnel) através do centro e um ponto de conexão para um eixo girá-la.

Assentos – Discos redondos em forma de rosca que formam uma vedação entre o corpo e a bola.

Haste – Um eixo que conecta a esfera interna à parte externa da válvula para facilitar a rotação da esfera.

Gaxeta – Vedações flexíveis que se ajustam ao eixo e evitam que o meio que passa pela válvula escape externamente.

Castelo – A parte do corpo da válvula que abriga a haste e a gaxeta.

Operador ou Atuador – Um dispositivo externo projetado para girar a haste da válvula. Pode ser uma alavanca, uma engrenagem, uma engrenagem motorizada (atuador elétrico) ou um atuador pneumático/hidráulico.

Que tipos de válvulas esfera são usadas na tubulação?

As válvulas de esfera não possuem um mecanismo complicado. Eles são fáceis de instalar e simples de usar. Seu design simples os torna versáteis, podendo ser usados em diversas aplicações industriais. Existem muitos tipos de válvulas de esfera, dependendo da construção e função do corpo.

Tipos baseados na configuração corporal

Os fabricantes de válvulas esféricas categorizam essas válvulas com base na configuração do corpo. Existem quatro tipos de válvulas de esfera com base na sua construção.

Válvula de esfera de entrada superior

Como o nome sugere, as válvulas esfera de entrada superior permitem o acesso às partes internas da válvula removendo a tampa do castelo na parte superior. Estas válvulas podem ser facilmente montadas e desmontadas. O fácil acesso permite reparo e manutenção sem a necessidade de desengatar a válvula esférica da tubulação.

Válvula de esfera de entrada final

Estas válvulas de esfera possuem um corpo de peça única. As conexões na válvula são flangeadas ou aparafusadas. A bola é inserida por uma extremidade e mantida no lugar por uma inserção parafusada. As válvulas esfera de entrada final são geralmente menores em tamanho e usadas para aplicações que exigem menos pressão.

Válvula de esfera dividida

Nas válvulas esfera de corpo dividido, o corpo da válvula é dividido em duas ou três peças que são aparafusadas como flanges. Uma parte do corpo é sempre maior que as outras e é isso que segura a bola. A caixa de empanque é construída em torno da parte maior do corpo. As válvulas de esfera de corpo dividido são geralmente maiores em tamanho, embora você também possa encontrar outras menores. Eles são fáceis de inspecionar e manter.

Válvula de esfera soldada

Nas válvulas esfera com corpo soldado, o castelo é soldado ao corpo da válvula. Isso torna a válvula protegida contra qualquer tipo de vazamento. As peças internas da válvula não podem ser acessadas ou mantidas. As válvulas de corpo soldado são adequadas para aplicações subterrâneas, tubulações submarinas e regulação do fluxo de materiais perigosos.

Tipos baseados no movimento da bola

Design de bola flutuante

Uma válvula esférica de design flutuante imprensa a esfera oca entre duas ou mais sedes em concha que formam uma vedação hermética entre o corpo e a esfera nas portas de entrada e saída do corpo da válvula.

A esfera é girada (geralmente 90 graus) por um eixo que se projeta para fora do corpo da válvula e está conectado a algum tipo de operador. Por esse motivo, a maioria das válvulas esféricas são chamadas de válvulas de quarto de volta. Este eixo não está rigidamente preso à esfera para que a sede da esfera embale a esfera, evitando que ela se mova para baixo no corpo da válvula.

Projeto de esfera montada em munhão

A válvula de esfera com design munhão funciona quase da mesma maneira que a esfera flutuante, exceto que as sedes são acionadas por mola contra a esfera e a esfera não gira. A bola gira apenas em seu eixo neste design.

Na válvula esfera montada em munhão, a esfera utiliza um segundo eixo e rolamento na parte inferior da esfera. Esta haste ou “poste” mantém a parte inferior da válvula no lugar. A parte superior da bola não tem fenda e a haste superior está rigidamente presa à bola. Isto evita que a esfera se mova para o assento a jusante.

Tipos baseados em furos

O furo é o diâmetro interno das esferas usadas nas válvulas esfera. Existem três tipos básicos de válvulas esfera baseadas em furos.

Válvula de esfera flutuante de porta completa

A válvula esfera de passagem completa tem esse nome porque o diâmetro do furo nesta válvula corresponde ao diâmetro da tubulação conectada. Isso significa que não há restrição ao fluxo através da válvula. As válvulas esfera de passagem total ou fluxo total são ideais para situações onde pigmentação pode ser necessário. Eles são amplamente utilizados nas indústrias química, petroquímica e de refino.

Válvula de esfera flutuante de porta reduzida

Como o nome sugere, uma válvula de passagem reduzida tem um diâmetro interno que é um ou dois tamanhos nominais menor que o diâmetro interno da tubulação conectada. O caminho do fluxo é restrito, o que resulta em maiores perdas de energia. Uma válvula de porta reduzida é usada principalmente na indústria de petróleo e gás.

Válvula de esfera flutuante com porta V

A válvula esférica com porta em V apresenta uma esfera em forma de V ou uma sede de formato semelhante. Esta válvula esférica é usada em aplicações onde a velocidade do fluxo precisa ser mantida em um determinado nível. É por isso que a válvula esférica V também é chamada de válvula de controle.

Tipos baseados no número de peças

As válvulas esfera podem ser alojadas em estruturas de uma, duas ou três peças.

Válvula de esfera flutuante de uma peça

Esta é a válvula esfera mais barata porque apresenta uma única peça de carcaça que é soldada ou forjada ao corpo da válvula. As válvulas de esfera de peça única não podem ser abertas, portanto a limpeza, manutenção ou substituição de peças é impossível. Esta válvula esférica é adequada para aplicações industriais de pequena escala e materiais como gases que não requerem manutenção da válvula.

Válvula de esfera flutuante de duas peças

Esta válvula de esfera é feita de duas peças de carcaça rosqueadas entre si. As válvulas de duas peças podem ser desmontadas para limpeza e manutenção, mas isso exige que a válvula seja desengatada da tubulação.

Válvula de esfera flutuante de três peças

A válvula esférica de três peças apresenta três peças diferentes de carcaça que são aparafusadas. A válvula pode ser facilmente limpa e mantida. As peças internas também podem ser substituídas sem desengatar a válvula da tubulação. As válvulas esfera de três peças são mais caras do que os outros dois tipos de válvulas nesta categoria.

Materiais de válvula

As esferas são geralmente metálicas em corpos metálicos com acabamentos (assentos) produzidos a partir de materiais elastoméricos (materiais elásticos que lembram borracha). A construção plástica também está disponível.

As sedes resilientes para válvulas esfera são feitas de vários materiais elastoméricos. Os materiais de assento mais comuns são Teflon (TFE), TFE preenchido, Nylon, Buna-N, Neoprene e combinações desses materiais.

Devido aos materiais elastoméricos, estas válvulas não podem ser utilizadas em temperaturas elevadas. Deve-se ter cuidado na seleção do material da sede para garantir que seja compatível com os materiais manuseados pela válvula.

A haste de uma válvula esférica não está presa à esfera. Normalmente tem uma porção retangular na extremidade da esfera que se encaixa em uma fenda cortada na esfera. A ampliação permite a rotação da bola à medida que a haste é girada.

Haste à prova de explosão da válvula esférica

Algumas hastes de válvulas esféricas têm uma ranhura na face superior da haste que mostra o caminho do fluxo através da esfera. A observação da posição da ranhura indica a posição da porta através da esfera. Este recurso é particularmente vantajoso em válvulas esfera multivias.

A haste à prova de explosão é uma das características básicas do projeto da válvula esfera.

Haste da válvula esférica é inserido a partir do interior do corpo da válvula com um ressalto tipo T integrado para fornecer proteção eficaz contra explosão. É inserido internamente em função de um assento traseiro para garantir a segurança da vedação da haste.

Para descrevê-lo em detalhes, a haste é vedada por anéis de vedação e anéis de vedação e mantida em posição pelo alojamento da haste que é aparafusado ao corpo da válvula. Os anéis de vedação e os anéis de vedação são comprimidos e mantidos em posição pelo flange da gaxeta, que é aparafusado ao alojamento da haste. Isso significa que quando substituímos a gaxeta, o recurso da haste à prova de explosão pode evitar que a haste seja empurrada para fora pela pressão interna da válvula.

Projeto de capô de válvula esférica

Uma tampa do castelo é fixada ao corpo, mantendo o conjunto da haste e a esfera no lugar. O ajuste da tampa do castelo permite a compressão da gaxeta, que fornece a vedação da haste.

A gaxeta para hastes de válvula esférica geralmente está na configuração de anéis de gaxeta moldados, normalmente de TFE, preenchido com TFE ou material impregnado com TFE. Algumas hastes de válvulas esféricas são vedadas por meio de anéis de vedação em vez de gaxetas.

Posição da válvula esférica

Algumas válvulas esfera são equipadas com batentes que permitem apenas uma rotação de 90°. Outros não possuem batentes e podem ser girados 360°. Com ou sem batentes, basta uma rotação de 90° para fechar ou abrir uma válvula de esfera.

A alça indica a posição da esfera da válvula. Quando a alça está ao longo do eixo da válvula, a válvula está aberta. Quando a manivela fica 90° em relação ao eixo da válvula, a válvula está fechada.

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