Βαλβίδες σφαιρικής βαλβίδαςαποτελούν βασικό στοιχείο στον έλεγχο ρευστών εδώ και 200 ​​χρόνια και τώρα βρίσκονται παντού. Ωστόσο, σε ορισμένες εφαρμογές, τα σχέδια σφαιρικών βαλβίδων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη διαχείριση της πλήρους διακοπής λειτουργίας του ρευστού. Οι σφαιρικές βαλβίδες χρησιμοποιούνται συνήθως για τον έλεγχο της ροής του ρευστού. Η χρήση σφαιρικών βαλβίδων ενεργοποίησης/απενεργοποίησης και ρύθμισης μπορεί να παρατηρηθεί στο εξωτερικό των σπιτιών και των επαγγελματικών κτιρίων, όπου τοποθετούνται συχνά βαλβίδες.

Ο ατμός και το νερό ήταν απαραίτητα για τη Βιομηχανική Επανάσταση, αλλά αυτές οι δυνητικά επικίνδυνες ουσίες έπρεπε να περιοριστούν.βαλβίδα σφαιρικού σχήματοςείναι η πρώτη βαλβίδα που απαιτείται για την αποτελεσματική ολοκλήρωση αυτού του έργου. Ο σχεδιασμός της σφαιρικής βαλβίδας ήταν τόσο επιτυχημένος και δημοφιλής που οδήγησε στην πλειοψηφία των μεγάλων παραδοσιακών κατασκευαστών βαλβίδων (Crane, Powell, Lunkenheimer, Chapman και Jenkins) να λάβουν τα αρχικά τους διπλώματα ευρεσιτεχνίας.

Βαλβίδες πύληςπροορίζονται για χρήση είτε στην πλήρως ανοιχτή είτε στην πλήρως κλειστή θέση, ενώ οι σφαιρικές βαλβίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βαλβίδες μπλοκαρίσματος ή απομόνωσης, αλλά έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι μερικώς ανοιχτές για τον έλεγχο της ροής κατά τη ρύθμιση. Πρέπει να δίνεται προσοχή στις αποφάσεις σχεδιασμού κατά τη χρήση σφαιρικών βαλβίδων για βαλβίδες απομόνωσης και βαλβίδες on-off, καθώς είναι δύσκολο να διατηρηθεί μια στεγανή σφράγιση με σημαντική πίεση στον δίσκο. Η δύναμη του υγρού θα βοηθήσει στην επίτευξη θετικής σφράγισης και θα καταστήσει ευκολότερη τη σφράγιση όταν το υγρό ρέει από πάνω προς τα κάτω.

Οι σφαιρικές βαλβίδες είναι ιδανικές για εφαρμογές βαλβίδων ελέγχου λόγω της ρυθμιστικής τους λειτουργίας, η οποία επιτρέπει εξαιρετικά λεπτή ρύθμιση με ρυθμιστές θέσης και ενεργοποιητές συνδεδεμένους στο κάλυμμα και το στέλεχος της σφαιρικής βαλβίδας. Υπερέχουν σε μια σειρά από εφαρμογές ελέγχου ρευστών και αναφέρονται σε αυτές τις εφαρμογές ως «Στοιχεία Τελικού Ελέγχου».

έμμεση διαδρομή ροής

Η βαλβίδα Globe είναι επίσης γνωστή ως σφαιρική βαλβίδα λόγω του αρχικού στρογγυλού σχήματός της, το οποίο εξακολουθεί να κρύβει την ασυνήθιστη και περίπλοκη φύση της διαδρομής ροής. Με τα άνω και κάτω κανάλια της οδοντωτά, μια πλήρως ανοιχτή σφαιρική βαλβίδα εξακολουθεί να παρουσιάζει σημαντική τριβή ή φράγμα στη ροή του ρευστού σε αντίθεση με μια πλήρως ανοιχτή βαλβίδα πύλης ή σφαιρικής βαλβίδας. Η τριβή του ρευστού που προκαλείται από την κεκλιμένη ροή επιβραδύνει τη διέλευση μέσω της βαλβίδας.

Ο συντελεστής ροής, ή «Cv», μιας βαλβίδας χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ροής που διέρχεται από αυτήν. Οι βαλβίδες πύλης έχουν εξαιρετικά ελάχιστη αντίσταση ροής όταν βρίσκονται στην ανοιχτή θέση, επομένως ο συντελεστής Cv θα είναι ουσιαστικά διαφορετικός για μια βαλβίδα πύλης και μια βαλβίδα σφαιρικού σχήματος ίδιου μεγέθους.

Ο δίσκος ή το πώμα, που χρησιμεύει ως μηχανισμός κλεισίματος της βαλβίδας με σφαιρικό σχήμα, μπορεί να κατασκευαστεί σε μια ποικιλία σχημάτων. Η παροχή μέσω της βαλβίδας μπορεί να αλλάξει σημαντικά με βάση τον αριθμό των περιστροφών του στελέχους όταν η βαλβίδα είναι ανοιχτή, αλλάζοντας το σχήμα του δίσκου. Ο πιο τυπικός ή «παραδοσιακός» σχεδιασμός καμπυλωτού δίσκου χρησιμοποιείται στην πλειονότητα των εφαρμογών, επειδή είναι πιο κατάλληλος από άλλα σχέδια για μια συγκεκριμένη κίνηση (περιστροφή) του στελέχους της βαλβίδας. Οι δίσκοι V-port είναι κατάλληλοι για όλα τα μεγέθη βαλβίδων με σφαιρικό σχήμα και έχουν σχεδιαστεί για λεπτό περιορισμό της ροής σε διάφορα ποσοστά ανοίγματος. Η απόλυτη ρύθμιση της ροής είναι ο στόχος των τύπων βελόνων, ωστόσο συχνά προσφέρονται μόνο σε μικρότερες διαμέτρους. Ένα μαλακό, ελαστικό ένθετο μπορεί να εισαχθεί στον δίσκο ή την έδρα όταν απαιτείται πλήρες κλείσιμο.

Επένδυση βαλβίδας σφαιρικής βαλβίδας

Το πραγματικό κλείσιμο μεταξύ των εξαρτημάτων σε μια βαλβίδα σφαιρικού σχήματος παρέχεται από το καρούλι. Η έδρα, ο δίσκος, το στέλεχος, το πίσω κάθισμα και περιστασιακά το υλικό που συνδέει το στέλεχος με τον δίσκο αποτελούν το πλαίσιο μιας βαλβίδας σφαιρικού σχήματος. Η καλή απόδοση και η διάρκεια ζωής οποιασδήποτε βαλβίδας εξαρτώνται από τον σχεδιασμό του πλαισίου και την επιλογή υλικού, αλλά οι βαλβίδες σφαιρικού σχήματος είναι πιο ευάλωτες λόγω της υψηλής τριβής του ρευστού και των περίπλοκων οδών ροής. Η ταχύτητα και η αναταραχή τους αυξάνονται καθώς η έδρα και ο δίσκος πλησιάζουν το ένα το άλλο. Λόγω της διαβρωτικής φύσης του ρευστού και της αυξημένης ταχύτητας, είναι πιθανό να προκληθεί ζημιά στο πλαίσιο της βαλβίδας, γεγονός που θα αυξήσει δραματικά τη διαρροή της βαλβίδας όταν είναι κλειστή. Η δημιουργία σπάγκου είναι ο όρος για ένα σφάλμα που εμφανίζεται περιστασιακά ως μικρές νιφάδες στην έδρα ή τον δίσκο. Αυτό που ξεκίνησε ως μια μικρή διαδρομή διαρροής μπορεί να μεγαλώσει και να μετατραπεί σε μια σημαντική διαρροή εάν δεν επισκευαστεί έγκαιρα.

Το πώμα βαλβίδας σε μικρότερες χάλκινες βαλβίδες σφαιρών είναι συχνά κατασκευασμένο από το ίδιο υλικό με το σώμα ή, περιστασιακά, από ένα πιο ανθεκτικό κράμα που μοιάζει με μπρούντζο. Το πιο τυπικό υλικό καρουλιού για χυτοσιδηρές βαλβίδες σφαιρών είναι ο μπρούντζος. Το όνομα αυτού του σιδερένιου περιβλήματος είναι IBBM ή «Σώμα από σίδηρο, Τοποθέτηση από μπρούντζο». Υπάρχουν πολλά διαφορετικά υλικά περιβλήματος διαθέσιμα για χαλύβδινες βαλβίδες, αλλά συχνά ένα ή περισσότερα στοιχεία περιβλήματος είναι κατασκευασμένα από μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα σειράς 400. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται σκληρά υλικά όπως ο στελλίτης, οι ανοξείδωτοι χάλυβες σειράς 300 και τα κράματα χαλκού-νικελίου όπως το Monel.

Υπάρχουν τρεις βασικές λειτουργίες για τις σφαιρικές βαλβίδες. Το σχήμα "Τ", με το στέλεχος κάθετο στη ροή του σωλήνα, είναι το πιο συνηθισμένο.
​
Παρόμοια με μια βαλβίδα Τ, μια γωνιακή βαλβίδα περιστρέφει τη ροή στο εσωτερικό της βαλβίδας κατά 90 μοίρες, λειτουργώντας τόσο ως συσκευή ελέγχου ροής όσο και ως αγκώνας σωλήνα 90 μοιρών. Στα «χριστουγεννιάτικα δέντρα» πετρελαίου και φυσικού αερίου, οι γωνιακές σφαιρικές βαλβίδες είναι ο τύπος βαλβίδας ρύθμισης τελικής εξόδου που εξακολουθεί να χρησιμοποιείται συχνά πάνω από λέβητες.
​
Ο σχεδιασμός "Υ", ο οποίος είναι ο τρίτος σχεδιασμός, έχει ως στόχο να σφίξει τον σχεδιασμό για εφαρμογές ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, μειώνοντας παράλληλα την τυρβώδη ροή που εμφανίζεται στο σώμα της σφαιρικής βαλβίδας. Το καπό, το στέλεχος και ο δίσκος αυτού του τύπου σφαιρικής βαλβίδας είναι υπό γωνία 30-45 μοιρών για να κάνουν τη διαδρομή ροής πιο ευθεία και να μειώσουν την τριβή του ρευστού. Λόγω της μειωμένης τριβής, η βαλβίδα είναι λιγότερο πιθανό να υποστεί διαβρωτική ζημιά και βελτιώνονται τα συνολικά χαρακτηριστικά ροής του συστήματος σωληνώσεων.