Por que as válvulas de esfera podem ser abertas e fechadas rapidamente?

A razão pela qualválvulas de esferapode alcançar abertura e fechamento rápidos reside em sua estrutura mecânica única e design de dinâmica de fluidos. O componente de abertura e fechamento é uma esfera com um orifício circular, que pode ser acionado pela haste da válvula para girar 90 graus em torno de seu próprio eixo para completar a mudança de estado - quando o orifício da esfera está alinhado com o eixo da tubulação, a válvula está totalmente aberta; Depois de girar 90 graus, o orifício passante fica perpendicular à tubulação e a válvula está totalmente fechada. Este design de “um quarto de volta” simplifica a ação de abertura e fechamento em um movimento rotacional dentro de um único plano, encurtando bastante o caminho operacional.

Do ponto de vista da estrutura mecânica, a bola doválvula de esferaadota um método de vedação de "contato de linha" ou "contato de superfície" com a sede da válvula. Tomando como exemplo uma válvula de esfera flutuante, a esfera se moverá em direção à sede da válvula de saída sob a pressão do meio, formando uma vedação auto-estanque e reduzindo a resistência ao atrito durante a abertura e o fechamento; A válvula esférica fixa é sustentada pelos rolamentos das hastes superior e inferior da válvula, de modo que a esfera só precisa superar a pequena força de atrito entre a sede da válvula e a esfera durante a rotação. Este design torna a esfera quase não afetada pela resistência do fluido durante a rotação, especialmente adequada para condições de alta pressão. Por exemplo, na indústria petroquímica, as válvulas esféricas pneumáticas DN300 podem completar a abertura e o fechamento em 0,5 segundos, muito mais rápido do que as válvulas gaveta ou válvulas globo que exigem múltiplas rotações.

As características de dinâmica de fluidos melhoram ainda mais a capacidade de resposta rápida doválvula de esfera. O canal de fluxo da válvula esférica de passagem total é completamente consistente com o diâmetro interno da tubulação e quase não há queda de pressão quando o fluido passa. Não haverá resistência adicional devido à inércia do meio durante a abertura e o fechamento. Em contraste, o disco da válvula borboleta pode obstruir alguns dos canais de fluxo durante a rotação, fazendo com que o fluido exerça impulso reverso sobre o disco e afetando a velocidade de abertura e fechamento; A comporta da válvula gaveta precisa ser levantada e abaixada verticalmente, com curso longo e é facilmente afetada pela viscosidade do meio. Dados experimentais mostram que em tubulações DN200, o tempo de abertura e fechamento das válvulas esfera é 40% menor que o das válvulas borboleta da mesma especificação e 70% menor que o das válvulas gaveta.

Além disso, o método de acionamento da válvula esfera também fornece suporte para sua rápida abertura e fechamento. Atuadores pneumáticos, elétricos ou hidráulicos podem produzir instantaneamente alto torque, levando a esfera a completar uma rotação de 90 graus em 0,1 segundos. Por exemplo, em um sistema de desligamento de emergência de gás natural, uma válvula de esfera pneumática pode cortar o fluxo de ar em 0,3 segundos ao receber sinais elétricos, evitando efetivamente a escalada de acidentes. Esta capacidade de resposta de “nível de milissegundos” é incomparável às válvulas manuais tradicionais.