Come funziona una valvola unidirezionale

Valvola di ritegno Dispositivo di controllo del flusso Una valvola di ritegno, una valvola di non ritorno, una valvola di riflusso, una valvola di ritenzione, una valvola di fondo o una valvola unidirezionale è una valvola che normalmente consente al fluido (liquido o gas) di fluire attraverso di essa in una sola direzione. [1]

Le valvole di ritegno sono valvole a due vie, il che significa che hanno due aperture nel corpo, una per l'ingresso del fluido e l'altra per l'uscita del fluido. Esistono vari tipi di valvole di ritegno utilizzate in un'ampia varietà di applicazioni. Le valvole di ritegno fanno spesso parte dei comuni articoli per la casa. Sebbene siano disponibili in un'ampia gamma di dimensioni e costi, le valvole di ritegno sono generalmente molto piccole, semplici ed economiche. Le valvole di ritegno funzionano automaticamente e la maggior parte non è controllata da una persona o da alcun controllo esterno; Di conseguenza, la maggior parte non ne ha maniglia della valvola o stelo. I corpi (gusci esterni) della maggior parte delle valvole di ritegno sono realizzati in plastica o metallo.

Un concetto importante nelle valvole di ritegno è la pressione di cracking, che è la pressione differenziale minima a monte tra l'ingresso e l'uscita alla quale funzionerà la valvola. In genere la valvola di ritegno è progettata e può quindi essere specificata per una specifica pressione di cracking.

Terminologia tecnica

Pressione di cracking

Si riferisce al differenziale di pressione minimo necessario tra l'ingresso e l'uscita della valvola in corrispondenza del quale si verifica la prima indicazione di flusso (flusso costante di bolle). La pressione di rottura è anche nota come testa di disinstallazione (pressione) o pressione di apertura. ^[2]

Pressione di richiusura

Si riferisce al differenziale di pressione tra l'ingresso e l'uscita della valvola durante il processo di chiusura della valvola di ritegno, in corrispondenza del quale non è visibile tasso di perdita. La pressione di richiusura è anche nota come pressione di tenuta, ^[3] testa di sede ^[4] (pressione) o pressione di chiusura. ^[5]

Contropressione

: una pressione superiore all'uscita di un raccordo rispetto a quella all'ingresso o a un punto a monte

Tipi:

Valvola

inverso Una valvola di ritegno a sfera è una valvola di ritegno in cui l'elemento di chiusura, la parte mobile per bloccare il flusso, è una sfera. In alcune valvole di ritegno a sfera, la sfera è caricata a molla per mantenerla chiusa. Per quei modelli senza molla, è necessario un flusso inverso per spostare la sfera verso la sede e creare una tenuta. La superficie interna delle sedi principali delle valvole di ritegno a sfera è più o meno Conico per guidare la sfera nella sede e formare una tenuta positiva quando si arresta il flusso inverso.

Le valvole di ritegno a sfera sono spesso molto piccole, semplici ed economiche. Sono comunemente usati nei rubinetti dell'erogatore di minipompe per liquidi o gel, nei dispositivi spray, in alcuni bulbi di gomma per il pompaggio dell'aria, ecc., nelle pompe ad aria manuali e in alcune altre pompe e nelle siringhe di erogazione ricaricabili. Sebbene le palle siano spesso realizzate in metallo, possono essere realizzate con altri materiali; in alcuni casi specializzati in materiali altamente resistenti o inerti, come lo zaffiro. Le pompe per cromatografia liquida ad alte prestazioni e applicazioni simili ad alta pressione utilizzano comunemente piccole valvole di ritegno a sfera di ingresso e uscita con sfere di rubino (artificiale) e sedi in zaffiro ^[6] o sia sfera che sede in rubino, ^[7] sia per la durezza che per la resistenza chimica. Dopo un uso prolungato, tali valvole di ritegno possono usurarsi o la sede può sviluppare un crepa, che richiede la sostituzione. Pertanto, tali valvole sono fatte per essere sostituibili, a volte collocate in un piccolo corpo di plastica ben inserito all'interno di un raccordo metallico in grado di resistere alle alte pressioni e che è avvitato nella testa della pompa. ^{[ citazione necessaria ]}

Esistono valvole di ritegno simili in cui il disco non è una sfera, ma un'altra forma, come un otturatore energizzato da una molla. Le valvole di ritegno a sfera non devono essere confuse con le valvole a sfera, che sono un diverso tipo di valvola in cui una sfera che ruota su un perno funge da rotore controllabile per arrestare o dirigere il flusso.

Valvola di ritegno a membrana

Una valvola di ritegno a membrana utilizza una membrana in gomma flessibile posizionata per creare una valvola normalmente chiusa. La pressione sul lato a monte deve essere maggiore della pressione sul lato a valle di una certa quantità, nota come differenziale di pressione, affinché la valvola di ritegno si apra fluire. Una volta che la pressione positiva si ferma, la membrana si flette automaticamente tornando alla posizione di chiusura originale. ^[8] Questo tipo viene utilizzato nei respiratori (maschere facciali) con valvola di espirazione.

Una valvola di

ritegno

a battente (o valvola di ritegno a disco inclinabile) è una valvola di ritegno in cui il disco, la parte mobile che blocca il flusso, oscilla su una cerniera o un perno, sulla sede per bloccare il flusso inverso o fuori dalla sede per consentire il flusso in avanti. La sezione trasversale dell'apertura del sedile può essere perpendicolare alla linea centrale tra le due porte o ad angolo. Sebbene le valvole di ritegno a battente possano essere di varie dimensioni, le valvole di ritegno di grandi dimensioni sono spesso valvole di ritegno a battente. Un problema comune causato dalle valvole di ritegno a battente è noto come colpo d'ariete. Ciò può verificarsi quando il controllo dell'oscillazione si chiude e il flusso si interrompe bruscamente, provocando un aumento di pressione con conseguente emissione di onde d'urto ad alta velocità che agiscono contro il tubazioni e valvole, che sottopongono a forti sollecitazioni i metalli e le vibrazioni nel sistema. Se non rilevato, il colpo d'ariete può rompere pompe, valvole e tubi all'interno del sistema. ^[9]

La valvola a farfalla in un meccanismo di sciacquone è un esempio di questo tipo di valvola. La pressione del serbatoio che lo tiene chiuso viene superata dal sollevamento manuale della falda. Rimane quindi aperto fino a quando il serbatoio non si scarica e la falda cade per gravità. Un'altra variante di questo meccanismo è la valvola del batacchio , utilizzata in applicazioni come i sistemi antincendio e di sicurezza antincendio. Un cancello a battente rimane aperto solo nella direzione di afflusso. La valvola del clapet ha spesso anche una molla che mantiene la saracinesca chiusa quando non c'è pressione diretta. Un altro esempio è la valvola antiriflusso (per il sistema di drenaggio sanitario) che protegge dalle inondazioni causate dal flusso di ritorno delle acque reflue. Tale rischio si verifica più spesso nei sistemi di drenaggio sanitario collegati a sistemi fognari combinati e nei sistemi di drenaggio delle acque piovane. Può essere causato da piogge intense, disgelo o inondazioni.

Valvola

di

ritegno a farfalla

Una valvola di ritegno a farfalla è una variante della valvola di ritegno a battente, con due alette incernierate che fungono da valvole di ritegno per impedire il flusso all'indietro. Non deve essere confuso con la valvola a farfalla dal nome simile, che viene utilizzata per la regolazione del flusso e non ha una funzione di flusso unidirezionale.

Valvola di ritegno

Una valvola di ritegno è una valvola di ritegno con controllo di esclusione per arrestare il flusso indipendentemente dalla direzione del flusso o dalla pressione. Oltre a chiudersi in risposta al riflusso o a una pressione diretta insufficiente (normale comportamento della valvola di ritegno), può anche essere chiusa deliberatamente da un meccanismo esterno, impedendo così qualsiasi flusso indipendentemente dalla pressione diretta.

Valvola di ritegno di sollevamento

Una valvola di ritegno di sollevamento è una valvola di ritegno in cui Il disco, a volte chiamato ascensore , può essere sollevato dalla sua sede da una pressione più elevata del fluido in ingresso o a monte per consentire il flusso verso l'uscita o il lato a valle. Una guida mantiene il movimento del disco su una linea verticale, in modo che la valvola possa successivamente riposizionarsi correttamente. Quando la pressione non è più alta, la gravità o una pressione a valle più alta causerà l'abbassamento del disco sulla sua sede, chiudendo la valvola per arrestare il flusso inverso.

Valvola di ritegno in linea

Una valvola di ritegno in linea è una valvola di ritegno simile alla valvola di ritegno di sollevamento. Tuttavia, questa valvola ha generalmente una molla che si "solleva" quando c'è pressione sul lato a monte della valvola. La pressione necessaria sul lato a monte della valvola per superare la tensione della molla è chiamata "pressione di rottura". Quando la pressione che passa attraverso la valvola scende al di sotto della pressione di rottura, la molla chiuderà la valvola per evitare il riflusso nel processo. ^[10]

Valvola a becco d'anatra

Una valvola a becco d'anatra è una valvola di ritegno in cui il flusso procede attraverso un tubo morbido che sporge nel lato a valle. La contropressione fa collassare questo tubo, interrompendo il flusso.

Articolo

principale: valvola di non ritorno pneumatica

Le valvole di non ritorno pneumatiche offrono la possibilità di bloccare la valvola, impedendo così il flusso in entrambe le direzioni. Questo può essere utilizzato se, ad esempio, un sito con materiali pericolosi deve essere protetto dalle acque delle inondazioni, tuttavia è anche importante che i materiali non possano fuoriuscire, ad esempio durante il trasferimento tra navi.

Valvola lamellare

Una valvola lamellare è una valvola di ritegno formata da una lastra piatta flessibile che sigilla una piastra dell'orifizio. La pressione di rottura è molto bassa, la parte mobile ha una massa ridotta che consente un funzionamento rapido, la resistenza al flusso è moderata e la tenuta migliora con la contropressione. Questi sono Si trova comunemente nei motori a combustione interna a due tempi come valvola di aspirazione dell'aria per il volume del carter e nei compressori d'aria come valvole di aspirazione e scarico per i cilindri. Sebbene le valvole lamellari siano tipicamente utilizzate per i gas piuttosto che per i liquidi, il marchio Autotrol di valvole di controllo del trattamento delle acque è progettato come un insieme di valvole lamellari che sfruttano la caratteristica di tenuta, forzando selettivamente l'apertura di alcune lamelle per stabilire un percorso di flusso. ^[11]

Controllo del flusso

Un controllo del flusso è una valvola di ritegno utilizzata nei sistemi di riscaldamento e raffreddamento idronici per prevenire il flusso passivo indesiderato per gravità. Un controllo del flusso è un semplice tappo in metallo pesante chiuso a gravità sollevato a flusso progettato per una bassa resistenza al flusso, molti decenni di servizio continuo e per l'autopulizia del particolato fine che si trova comunemente nei sistemi idronici dalle superfici di tenuta. Per eseguire l'autopulizia, il tappo in genere non è conico. Una rientranza circolare in un peso che si adatta a una cresta stretta corrispondente sul bordo di un orifizio è un design comune. L'applicazione tollera intrinsecamente un modesto tasso di perdita inversa, non è richiesta una tenuta perfetta. Un controllo del flusso ha una vite di azionamento per consentire di mantenere aperta la valvola, l'opposto del controllo su una valvola di ritegno di arresto, come ausilio per il riempimento del sistema e per lo spurgo dell'aria dal sistema. ^[12]

Valvole multiple

È possibile collegare in serie più valvole di ritegno. Ad esempio, una doppia valvola di ritegno viene spesso utilizzata come dispositivo di prevenzione del riflusso per evitare che l'acqua potenzialmente contaminata ritorni nelle linee di approvvigionamento idrico municipale. Esistono anche valvole di ritegno a doppia sfera in cui sono presenti due combinazioni sfera/sede in sequenza nello stesso corpo per garantire una chiusura positiva a tenuta stagna quando si blocca il flusso inverso; e valvole di ritegno a pistone, valvole di ritegno wafer e Valvole di ritegno a cono e sfera.

Applicazioni

Pompe Le

valvole di ritegno sono spesso utilizzate con alcuni tipi di pompe. Le pompe a pistone e a membrana, come le pompe dosatrici e le pompe per cromatografia, utilizzano comunemente valvole di ritegno a sfera di ingresso e uscita. Queste valvole spesso sembrano piccoli cilindri attaccati alla testa della pompa sulle linee di ingresso e uscita. Molti meccanismi simili a pompe per spostare volumi di fluidi intorno utilizzano valvole di ritegno come le valvole di ritegno a sfera. Le pompe di alimentazione o gli iniettori che forniscono acqua alle caldaie a vapore sono dotati di valvole di ritegno per evitare il riflusso.

Le valvole di ritegno sono utilizzate anche nelle pompe che forniscono acqua agli scivoli d'acqua. L'acqua verso lo scivolo scorre attraverso un tubo che funge anche da torre che tiene i gradini per lo scivolo. Quando l'impianto con lo scivolo chiude per la notte, la valvola di ritegno interrompe il flusso d'acqua attraverso il tubo; quando il L'impianto riapre per il giorno successivo, la valvola viene aperta e il flusso riprende, rendendo lo scivolo pronto per l'uso. ^[13]

Le

valvole di ritegno sono utilizzate in molti sistemi di fluidi, come quelli delle centrali chimiche ed elettriche, e in molti altri processi industriali.

Le applicazioni tipiche nell'industria nucleare sono i sistemi di controllo dell'acqua di alimentazione, le linee di scarico, l'acqua di reintegro, i sistemi di processo vari, i sistemi N2 e i sistemi di monitoraggio e campionamento ^[14]. Negli aeromobili e nel settore aerospaziale, le valvole di ritegno vengono utilizzate in presenza di vibrazioni elevate, temperature estreme e fluidi corrosivi. Ad esempio, il controllo del propellente della propulsione di veicoli spaziali e di lancio per i sistemi di controllo della reazione (RCS) e i sistemi di controllo dell'assetto (ACS) e i sistemi idraulici degli aeromobili. ^{[15] [16]}

Le valvole di ritegno vengono spesso utilizzate anche quando più I gas vengono miscelati in un unico flusso di gas. Una valvola di ritegno è installata su ciascuno dei singoli flussi di gas per impedire la miscelazione dei gas nella fonte originale. Ad esempio, se un carburante e un ossidante devono essere miscelati, le valvole di ritegno verranno normalmente utilizzate sia sulla fonte di carburante che su quella dell'ossidante per garantire che le bombole di gas originali rimangano pure e quindi non infiammabili.

Nel 2010, il Jet Propulsion Laboratory della NASA ha leggermente modificato un semplice design della valvola di ritegno con l'intenzione di conservare campioni di liquidi indicativi della vita su Marte in serbatoi separati del dispositivo senza timore di contaminazione incrociata. ^[17]

Uso domestico

Quando una fornitura di acqua potabile sanitaria è collegata a un sistema non igienico, ad esempio irrigatori da prato, Una lavastoviglie o una lavatrice, una valvola di ritegno chiamata disconnettore viene utilizzata per evitare che l'acqua contaminata rientri nella rete idrica domestica.

Alcuni tipi di irrigatori e gocciolatori sono dotati di piccole valvole di ritegno integrate per evitare che le linee si scarichino quando il sistema è spento.

Le valvole di ritegno utilizzate negli impianti di riscaldamento domestico per prevenire la convezione verticale, soprattutto in combinazione con gli impianti solari termici, sono anche chiamate freni a gravità.

I sistemi di raccolta dell'acqua piovana che sono collegati alla rete idrica principale di un fornitore di servizi pubblici possono essere tenuti a dotare una o più valvole di ritegno per evitare la contaminazione della fornitura primaria da parte dell'acqua piovana.

I martinetti idraulici utilizzano valvole di ritegno a sfera per aumentare la pressione sul lato di sollevamento del martinetto.

Le valvole di ritegno sono comunemente utilizzate nei gommoni, come giocattoli, materassi e barche. Ciò consente di gonfiare l'oggetto senza una pressione dell'aria continua o ininterrotta.

Storia

Frank P. Cotter ha sviluppato una "semplice valvola di ritegno autosigillante, adattato per essere collegato nei collegamenti dei tubi senza richiedere raccordi speciali e che può essere facilmente aperto per l'ispezione o la riparazione" 1907 (brevetto USA 865,631).

Nikola Tesla inventò una valvola unidirezionale ingannevolmente semplice per fluidi nel 1916, chiamata valvola di Tesla. È stato brevettato nel 1920 (brevetto USA 1.329.559).

Immagini Valvole

• di ritegno Hastelloy

  Valvola di ritegno wafer in acciaio inossidabile

• Valvola

  di ritegno Inconel Vista interna di un disco inclinabile Valvola di ritegno in inconel Ugello flangiato Valvola di ritegno in inconel o valvola di ritegno assiale Questo ingresso siamese consente uno o due ingressi in una pistola a diluvio.
• Valvola di ritegno hastelloy interna, configurazione

• wafer

  Grande oscillazione in acciaio al carbonio valvola di ritegno

• Disco per una valvola di ritegno in lega nota anche come valvola

  di ritegno assiale Valvola di ritegno wafer Valvola di ritegno in plastica Valvola di rilascio dell'elio integrata utilizzata dall'orologio subacqueo Rolex Sea-Dweller Vedi anche Riferimenti ^ Christopher., Dickenson, T. (1999).

Collegamenti esterni

• Principio di funzionamento delle valvole di ritegno a molla
• Tutorial sulle valvole di ritegno Il funzionamento, i vantaggi, le applicazioni e la selezione di diversi design, tra cui valvole di ritegno di sollevamento, a disco, a battente e wafer sono spiegati in questo tutorial
• Un'immagine di una valvola di ritegno microscopica, una versione ridotta del diodo fluidico originale di Tesla.
• Brevetto USA 1,329,559, diodo fluidico originale di Tesla (un test di un progetto che mostra prestazioni molto scarse - n.b. il protocollo di test non corrispondeva alle condizioni descritte nel brevetto)
• Installazione e vantaggi della valvola di ritegno