Valvole a farfalla resilientiSono il tipo di valvola a farfalla più utilizzato nelle condotte industriali. Utilizzano materiali elastici come la gomma come superficie di tenuta, basandosi sulla "resilienza del materiale" e sulla "compressione strutturale" per ottenere prestazioni di tenuta ottimali.
Questo articolo non solo introduce la struttura, gli usi e i materiali, ma li analizza anche dalla conoscenza generale alla logica approfondita.
1. Nozioni di base sulle valvole a farfalla resilienti (breve descrizione)
1.1 Struttura di base
Corpo valvola:Solitamente di tipo wafer, a lug o flangiato.
Disco valvola:Una piastra metallica circolare che, quando è chiusa, comprime la sede in gomma per creare una tenuta.
sede valvola:Realizzati in materiali elastici quali NBR/EPDM/PTFE/rivestiti in gomma, funzionano in sinergia con il disco della valvola.
Stelo della valvola:Utilizza principalmente un design ad albero singolo o doppio.
Attuatore:Maniglia, vite senza fine, elettrico, pneumatico, ecc.
1.2 Caratteristiche comuni
Il livello di tenuta solitamente non comporta perdite.
Basso costo e ampia gamma di applicazioni.
Utilizzato principalmente in sistemi a bassa e media pressione, come quelli idrici, di condizionamento dell'aria, HVAC e nelle industrie chimiche leggere.
2. Idee sbagliate sulle valvole a farfalla resilienti
2.1 L'essenza della sigillatura è la resilienza della gomma
Molte persone credono che "i sedili elastici si basano sulla resistenza della gomma per la tenuta".
La vera essenza della sigillatura è:
Corpo valvola + distanza dal centro dello stelo della valvola + spessore del disco della valvola + metodo di inserimento della sede della valvola
Insieme creano una "zona di compressione controllata".
In parole povere:
La gomma non può essere né troppo lenta né troppo stretta; si basa su una "zona di compressione di tenuta" controllata dalla precisione della lavorazione.
Perché è così importante?
Compressione insufficiente: la valvola perde quando è chiusa.
Compressione eccessiva: coppia estremamente elevata, invecchiamento precoce della gomma.
2.2 Una forma del disco più aerodinamica è più efficiente dal punto di vista energetico?
Opinione comune: i dischi valvola aerodinamici possono ridurre la perdita di pressione.
Ciò è vero secondo la teoria della "meccanica dei fluidi", ma non è del tutto applicabile all'applicazione effettiva delle valvole a farfalla resilienti.
Motivo:
La principale causa di perdita di pressione nelle valvole a farfalla non è la forma del disco valvola, ma l'"effetto tunnel a microcanali" causato dalla contrazione della gomma della sede valvola. Un disco valvola troppo sottile può non fornire una pressione di contatto sufficiente, causando potenzialmente linee di tenuta discontinue e perdite.
Un disco valvola aerodinamico può causare punti di stress acuti sulla gomma, riducendone la durata.
Pertanto, la progettazione delle valvole a farfalla a sede morbida privilegia la "stabilità della linea di tenuta" rispetto alla razionalizzazione.
2.3 Le valvole a farfalla a sede morbida hanno solo una struttura centrale
Spesso online si dice che le valvole a farfalla eccentriche dovrebbero utilizzare guarnizioni metalliche rigide.
Tuttavia, l'esperienza ingegneristica nel mondo reale dimostra che:
La doppia eccentricità migliora notevolmente la durata delle valvole a farfalla resilienti.
Motivo:
Doppia eccentricità: il disco della valvola entra in contatto con la gomma solo durante gli ultimi 2-3° di chiusura, riducendo notevolmente l'attrito.
Coppia inferiore, che consente una scelta più economica dell'attuatore.
2.4 La considerazione principale per il sedile in gomma è il "nome del materiale"*
La maggior parte degli utenti si concentra solo su:
EPDM
NBR
Viton (FKM)
Ma ciò che realmente influenza la durata della vita è:
2.4.1 Durezza Shore:
Ad esempio, la durezza Shore A dell'EPDM non è dettata dal principio "più è morbido, meglio è". Solitamente, il punto di equilibrio ottimale è 65-75, che consente di ottenere perdite pari a zero a bassa pressione (PN10-16).
Troppo morbida: bassa coppia ma facile rottura. In caso di picchi di pressione elevati (>2 MPa) o in ambienti turbolenti, la gomma morbida viene compressa eccessivamente, causando deformazioni da estrusione. Inoltre, temperature elevate (>80 °C) ammorbidiscono ulteriormente la gomma.
Troppo duro: difficile da sigillare, soprattutto nei sistemi a bassa pressione (<1 MPa), dove la gomma non può essere sufficientemente compressa per formare un'interfaccia ermetica, causando microperdite.
2.4.2 Temperatura di vulcanizzazione e tempo di polimerizzazione
La temperatura di vulcanizzazione e il tempo di polimerizzazione controllano la reticolazione delle catene molecolari della gomma, influenzando direttamente la stabilità della struttura reticolare e le prestazioni a lungo termine. L'intervallo tipico è 140-160 °C, 30-60 minuti. Temperature troppo elevate o troppo basse causano una polimerizzazione non uniforme e un invecchiamento accelerato. La nostra azienda utilizza generalmente la vulcanizzazione multistadio (pre-polimerizzazione a 140 °C, seguita da post-polimerizzazione a 150 °C). 2.4.3 Deformazione permanente a compressione
Il compression set si riferisce alla percentuale di deformazione permanente che la gomma subisce sotto sforzo costante (solitamente 25%-50% di compressione, testata a 70°C/22h, ASTM D395) e che non riesce a recuperare completamente. Il valore ideale per il compression set è <20%. Questo valore rappresenta il "collo di bottiglia" per la tenuta a lungo termine della valvola; pressioni elevate prolungate causano fessure permanenti, formando punti di perdita.
2.4.4 Resistenza alla trazione
A. La resistenza alla trazione (solitamente >10 MPa, ASTM D412) è la sollecitazione massima che la gomma può sopportare prima della rottura per trazione ed è fondamentale per la resistenza all'usura e allo strappo della sede valvola. Il contenuto di gomma e il rapporto di nerofumo determinano la resistenza alla trazione della sede valvola.
Nelle valvole a farfalla, resiste al taglio provocato dal bordo del disco della valvola e all'impatto del fluido.
2.4.5 Il più grande pericolo nascosto delle valvole a farfalla è la perdita.
Negli incidenti ingegneristici, spesso il problema più grande non è la perdita, bensì l'aumento della coppia.
Ciò che realmente porta al fallimento del sistema è:
Aumento improvviso della coppia → danneggiamento dell'ingranaggio a vite senza fine → attivazione dell'attuatore → inceppamento della valvola
Perché la coppia aumenta improvvisamente?
- Espansione ad alta temperatura della sede della valvola
- Assorbimento d'acqua ed espansione della gomma (in particolare EPDM di bassa qualità)
- Deformazione permanente della gomma dovuta alla compressione a lungo termine
- Progettazione non corretta dello spazio tra lo stelo della valvola e il disco della valvola
- Sede valvola non correttamente rodata dopo la sostituzione
Pertanto la "curva di coppia" è un indicatore molto importante.
2.4.6 La precisione della lavorazione del corpo valvola non è irrilevante.
Molte persone credono erroneamente che la tenuta delle valvole a farfalla a sede morbida si basi principalmente sulla gomma, quindi i requisiti di precisione di lavorazione del corpo valvola non sono elevati.
Questo è completamente sbagliato.
La precisione del corpo valvola influisce su:
Profondità della scanalatura della sede della valvola → deviazione della compressione della tenuta, che può facilmente causare disallineamenti durante l'apertura e la chiusura.
Smussatura insufficiente del bordo della scanalatura → graffi durante l'installazione della sede della valvola
Errore nella distanza centrale del disco della valvola → contatto eccessivo localizzato
2.4.7 Il cuore delle "valvole a farfalla completamente rivestite in gomma/PTFE" è il disco della valvola.
Lo scopo principale della struttura interamente rivestita in gomma o PTFE non è quello di "offrire un'area più ampia che sembri resistente alla corrosione", ma di impedire al fluido di entrare nei microcanali all'interno del corpo valvola. Molti problemi delle valvole a farfalla economiche non sono dovuti alla scarsa qualità della gomma, ma piuttosto a:
Lo "spazio a forma di cuneo" nella giunzione tra sede e corpo valvola non è stato risolto correttamente.
Erosione fluida a lungo termine → microfessure → formazione di vesciche e rigonfiamenti della gomma
L'ultimo passaggio è il cedimento localizzato della sede della valvola.
3. Perché le valvole a farfalla resilienti sono utilizzate in tutto il mondo?
Oltre al basso costo, le tre ragioni più profonde sono:
3.1. Tolleranza ai guasti estremamente elevata
Rispetto alle guarnizioni metalliche, le guarnizioni in gomma, grazie alla loro eccellente elasticità, hanno una forte tolleranza alle deviazioni di installazione e alle lievi deformazioni.
Anche gli errori di prefabbricazione dei tubi, le deviazioni delle flange e la sollecitazione non uniforme dei bulloni vengono assorbiti dall'elasticità della gomma (naturalmente, questo è limitato e indesiderabile e a lungo termine causerà danni alla tubazione e alla valvola).
3.2. Migliore adattabilità alle fluttuazioni di pressione del sistema
Le guarnizioni in gomma non sono "fragili" come quelle in metallo; compensano automaticamente la linea di tenuta durante le fluttuazioni di pressione.
3.3. Costo totale del ciclo di vita più basso
Le valvole a farfalla con tenuta stagna sono più durevoli, ma i costi e le spese dell'attuatore sono più elevati.
In confronto, i costi complessivi di investimento e manutenzione delle valvole a farfalla resilienti sono più economici.
4. Conclusion
Il valore diValvole a farfalla resilientinon è solo una "tenuta morbida"
Le valvole a farfalla a tenuta morbida possono sembrare semplici, ma i prodotti veramente eccellenti sono supportati da una logica rigorosa di livello ingegneristico, tra cui:
Progettazione precisa della zona di compressione
Prestazioni della gomma controllate
Corrispondenza geometrica del corpo valvola e dello stelo
Processo di assemblaggio della sede della valvola
Gestione della coppia
Test del ciclo di vita
Sono questi i fattori chiave che determinano la qualità, non il "nome del materiale" e la "struttura dell'aspetto".
NOTA:* I DATI si riferiscono a questo sito web:https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
Data di pubblicazione: 09-12-2025