Σε σύγκριση μεβαλβίδα πύλης, σφαιρική βαλβίδα και σχεδιασμός βαλβίδας αντεπιστροφής, η ιστορία της σφαιρικής βαλβίδας είναι πολύ μικρότερη. Αν και το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για σφαιρική βαλβίδα εκδόθηκε το 1871, θα χρειαστούν 85 χρόνια για να είναι εμπορικά επιτυχημένη η σφαιρική βαλβίδα. Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE ή "Teflon") ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού της ατομικής βόμβας κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, το οποίο θα αποτελέσει καταλύτη για την έναρξη της βιομηχανίας σφαιρικών βαλβίδων. Οι σφαιρικές βαλβίδες διατίθενται σε όλα τα υλικά, από ορείχαλκο έως ανθρακούχο χάλυβα και από ανοξείδωτο χάλυβα έως ζιρκόνιο.

Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι: οι πλωτές σφαίρες και οι σφαίρες με κωνικό άξονα. Αυτοί οι δύο σχεδιασμοί επιτρέπουν την κατασκευή αποτελεσματικών σφαιρικών βαλβίδων από ¼” έως 60” και μεγαλύτερες. Γενικά, ο πλωτός σχεδιασμός χρησιμοποιείται για μικρότερες και χαμηλότερης πίεσης βαλβίδες, ενώ ο τύπος με κωνικό άξονα χρησιμοποιείται για μεγαλύτερες και υψηλότερης πίεσης εφαρμογές βαλβίδων.

VM SUM21 BALL API 6Dσφαιρική βαλβίδαΗ σφαιρική βαλβίδα API 6D χρησιμοποιεί αυτούς τους δύο τύπους σφαιρικών βαλβίδων λόγω των μεθόδων σφράγισής τους και του τρόπου με τον οποίο η δύναμη του ρευστού ρέει από τον αγωγό στη σφαίρα και στη συνέχεια κατανέμεται στην έδρα της βαλβίδας. Στον σχεδιασμό με πλωτή σφαίρα, η σφαίρα εφαρμόζει σφιχτά ανάμεσα σε δύο έδρες, μία ανάντη και μία κατάντη. Η δύναμη του ρευστού επενεργεί στη σφαίρα, ωθώντας την στην έδρα της βαλβίδας που βρίσκεται στο σώμα της βαλβίδας κατάντη. Δεδομένου ότι η σφαίρα καλύπτει ολόκληρη την οπή ροής, όλη η δύναμη στη ροή ωθεί τη σφαίρα για να την πιέσει στην έδρα της βαλβίδας. Εάν η σφαίρα είναι πολύ μεγάλη και η πίεση είναι πολύ μεγάλη, η δύναμη στην έδρα της βαλβίδας θα είναι μεγάλη, επειδή η ροπή λειτουργίας είναι πολύ μεγάλη και η βαλβίδα δεν μπορεί να λειτουργήσει.

Οι πλωτές σφαιρικές βαλβίδες έχουν μια ποικιλία στυλ αμαξώματος, αλλά ο πιο δημοφιλής είναι ο τύπος εισόδου δύο τεμαχίων. Άλλα στυλ αμαξώματος περιλαμβάνουν την είσοδο τριών τεμαχίων και την είσοδο από πάνω. Οι πλωτές σφαιρικές βαλβίδες κατασκευάζονται σε μεγέθη έως και 24″ και 300 βαθμών, αλλά το πραγματικό εύρος εφαρμογής των πλωτών σφαιρικών βαλβίδων είναι συνήθως πολύ χαμηλότερο - το μέγιστο είναι περίπου 12″.

Παρόλο που οι σφαιρικές βαλβίδες σχεδιάζονται κυρίως ως βαλβίδες on/off ή "stop", η προσθήκη ορισμένων σφαιρικών βαλβίδων και θυρών Vσφαιρική βαλβίδαΟ σχεδιασμός τους τα καθιστά ιδανικά για ελεγχόμενες εφαρμογές.

Ελαστικό κάθισμα
Σφαιρική βαλβίδα με φλάντζα VM SUM21 BALL Σφαιρική βαλβίδα με φλάντζα Οι μικρότερες πλωτές σφαιρικές βαλβίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές, από οικιακούς σωλήνες έως σωλήνες που περιέχουν τις πιο απαιτητικές χημικές ουσίες. Το πιο δημοφιλές υλικό έδρας για αυτές τις βαλβίδες είναι κάποια μορφή θερμοπλαστικού, όπως το PTFE. Οι έδρες βαλβίδων από τεφλόν λειτουργούν καλά επειδή είναι αρκετά μαλακές ώστε να σφραγίζουν καλά σε γυαλισμένες μεταλλικές σφαίρες, αλλά αρκετά ανθεκτικές ώστε να μην εκρήγνυνται από τη βαλβίδα. Τα δύο κύρια προβλήματα με αυτές τις βαλβίδες με μαλακή έδρα είναι ότι γρατζουνιούνται εύκολα (και ενδεχομένως να παρουσιάζουν διαρροή) και η θερμοκρασία περιορίζεται κάτω από το σημείο τήξης της θερμοπλαστικής έδρας - περίπου 450oF (232oC), ανάλογα με το υλικό της έδρας.

Ένα χαρακτηριστικό πολλών σφαιρικών βαλβίδων με ελαστική έδρα είναι ότι μπορούν να σφραγιστούν σωστά σε περίπτωση πυρκαγιάς που προκαλεί την τήξη της κύριας έδρας. Αυτό ονομάζεται πυράντοχος σχεδιασμός. Διαθέτει μια θήκη έδρας που όχι μόνο συγκρατεί την ελαστική έδρα στη θέση της, αλλά παρέχει επίσης μια μεταλλική επιφάνεια έδρας που παρέχει μερική στεγανοποίηση όταν έρχεται σε επαφή με τη σφαίρα. Σύμφωνα με τα πρότυπα δοκιμών πυρκαγιάς 607 ή 6FA του Αμερικανικού Ινστιτούτου Πετρελαίου (API), η βαλβίδα δοκιμάζεται για να επιβεβαιωθεί ο σχεδιασμός πυροπροστασίας.

Σχεδιασμός κωνικού στελέχους
Σφαιρική βαλβίδα με κωνικό κύλινδρο VM SUM21 BALL API 6D Σφαιρική βαλβίδα με κωνικό κύλινδρο API 6D Όταν απαιτείται σφαιρική βαλβίδα μεγαλύτερου μεγέθους και υψηλότερης πίεσης, ο σχεδιασμός στρέφεται στον τύπο κωνικού κύλινδρου. Η διαφορά μεταξύ του τύπου κωνικού κύλινδρου και του τύπου με πλωτή σύνδεση είναι ότι η σφαίρα κωνικού κύλινδρου στερεώνεται στο κύριο σώμα από τον κάτω κωνικό κύλινδρο (κοντή ράβδος σύνδεσης) και την άνω ράβδο. Δεδομένου ότι η σφαίρα δεν μπορεί να "επιπλέει" στην έδρα της βαλβίδας για να επιτύχει ένα αναγκαστικό κλείσιμο, η έδρα της βαλβίδας πρέπει να επιπλέει πάνω στη σφαίρα. Ο σχεδιασμός της έδρας κωνικού κύλινδρου προκαλεί την διέγερση της έδρας από την ανάντη πίεση και την ώθηση της στη σφαίρα για σφράγιση. Επειδή η σφαίρα είναι σταθερά στερεωμένη στη θέση της, εκτός από την περιστροφή της κατά 90°, η εξαιρετική δύναμη και πίεση του ρευστού δεν θα μπλοκάρουν τη σφαίρα στην έδρα της βαλβίδας. Αντίθετα, η δύναμη ασκείται μόνο σε μια μικρή περιοχή έξω από την πλωτή έδρα.

VM SUM21 BALL Σχεδιασμός ακραίας εισόδου Η σφαιρική βαλβίδα με κωνικό σχεδιασμό ακραίας εισόδου είναι ο ισχυρός μεγάλος αδερφός της πλωτής σφαιρικής βαλβίδας, επομένως μπορεί να χειριστεί μεγάλες εργασίες - υψηλή πίεση και μεγάλες διαμέτρους σωλήνων. Μέχρι στιγμής, η πιο δημοφιλής χρήση των σφαιρικών βαλβίδων με κωνικό σχεδιασμό είναι στις υδραυλικές υπηρεσίες.