Progettazione della valvola di sicurezza

La costruzione della valvola di sicurezza comprende necessariamente due componenti principali: l'elemento di chiusura e il regolatore, che esercita una forza sull'elemento sensibile. L'elemento di chiusura è composto da un otturatore e un sedile, mentre il regolatore può essere un meccanismo a molla o a leva.

Valvola di sicurezza a molla - in questo tipo di valvole, la forza della molla si oppone alla pressione dell'acqua sull'otturatore. La forza della molla determina la pressione di attivazione e l'intervallo di regolazione dipende dall'elasticità della molla.

La costruzione affidabile e il basso costo della valvola di sicurezza con regolatore a molla hanno contribuito al suo ampio utilizzo nei sistemi ingegneristici e nelle piccole installazioni industriali.

Alcuni produttori di valvole di sicurezza forniscono i loro dispositivi con un'impostazione di fabbrica su una certa pressione, mentre l'impostazione di altri può essere eseguita in loco durante i lavori di messa in servizio, modificando la forza di compressione della molla.

Valvola di sicurezza a leva - qui, la forza della pressione dell'acqua si oppone alla forza generata dal meccanismo a leva. La massa del carico e la lunghezza della leva determinano la pressione di attivazione e l'intervallo di regolazione. Le valvole a leva sono altrettanto affidabili delle valvole a molla, ma hanno un costo leggermente superiore e vengono prodotte con un diametro di connessione di DN50 o più. Le valvole a leva hanno trovato ampia applicazione nell'industria.

In base all'altezza di sollevamento dell'otturatore, le valvole di sicurezza si dividono in valvole a basso sollevamento e a sollevamento completo.

Valvola di sicurezza a basso sollevamento - l'altezza di sollevamento dell'otturatore non supera 0,05 volte il diametro del sedile. Nelle valvole a basso sollevamento, viene generalmente utilizzato un meccanismo di apertura proporzionale. Si caratterizzano per una bassa capacità di passaggio, una costruzione semplice e un costo inferiore rispetto alle valvole a sollevamento completo.

Valvola di sicurezza a sollevamento completo - l'otturatore si solleva a un'altezza pari o superiore al diametro del sedile. Per le valvole a sollevamento completo viene generalmente utilizzato un meccanismo di apertura a due posizioni. Queste valvole hanno una elevata capacità di passaggio e sono installate in sistemi con mezzi compressibili, come vapore o aria compressa. La costruzione della valvola di sicurezza a sollevamento completo è più complessa di quella della valvola a basso sollevamento, pertanto il suo costo è di conseguenza più elevato.

In base al loro comportamento al raggiungimento della pressione di inizio apertura, le valvole di sicurezza si dividono in valvole proporzionali e a due posizioni.

Valvole di sicurezza proporzionali - si aprono proporzionalmente all'aumento della pressione, sollevando uniformemente l'otturatore, aumenta il volume del mezzo scaricato. Le valvole proporzionali sono utilizzate per acqua e altri mezzi non compressibili, sebbene la costruzione non escluda la possibilità di utilizzo con mezzi compressibili.

Rispetto alle valvole a due posizioni, le valvole di sicurezza proporzionali hanno i seguenti vantaggi:

Prezzo basso
Costruzione semplice
Possibilità di utilizzo per acqua e altri liquidi
Nei sistemi con flusso di emergenza variabile non si verificano oscillazioni automatiche
Capacità di aprirsi esattamente nella misura necessaria per stabilire i parametri di lavoro

Valvole di sicurezza a due posizioni - si aprono istantaneamente alla corsa completa al raggiungimento della pressione di apertura. Si raccomanda l'uso per mezzi compressibili, come vapore, aria o gas.

Le oscillazioni automatiche dell'otturatore sono il principale svantaggio delle valvole a due posizioni. Il funzionamento della valvola di sicurezza in modalità di oscillazione automatica è possibile:

In caso di sovrastima della capacità nominale
In sistemi con flusso di emergenza variabile
Se il tempo di aumento del flusso di emergenza al suo valore massimo supera il tempo di apertura completa della valvola

Applicare valvole di sicurezza a due posizioni per acqua o altri liquidi non compressibili presenta due caratteristiche:

L'apertura brusca della valvola provoca un grande scarico d'acqua e un brusco calo di pressione.
Dopo il brusco calo di pressione, la valvola si chiuderà immediatamente, provocando un colpo idraulico.