L'importanza di ridurre al minimo le perdite d'aria nelle valvole rotative

Matt Burt, direttore delle vendite – componenti, e Ron Van Ostenbridge, responsabile dello sviluppo aziendale junior – componenti, Coperion K-Tron | 22 novembre 2021

Una valvola rotativa è un dispositivo per dosare il prodotto o fungere da dispositivo di separazione per il materiale nelle tramogge, differenziale di pressione di separazione o dispositivo di isolamento per NFPA 69 (l'attuale standard sui sistemi di prevenzione delle esplosioni). Le valvole rotative sono conosciute con una varietà di nomi come camere di equilibrio, valvole a stella, alimentatori rotanti e camere di equilibrio rotanti. La Figura 1 mostra una sezione trasversale di una valvola rotativa.

Tutte le valvole rotative perdono aria e questa perdita d'aria deve essere gestita. Ci sono tre tipi di perdite che dovrebbero essere considerate. La perdita radiale è l'aria che fuoriesce tra le punte delle pale del rotore e l'alloggiamento. La perdita assiale è la perdita tra i bordi delle pale del rotore e le piastre terminali. Le perdite da riporto sono il gas che viene trasferito attraverso la tasca vuota del rotore fino all'ingresso della valvola. Una perdita di gas all'ingresso della valvola può influire sul flusso di materiale nella valvola.

Comprendere le caratteristiche del materiale sfuso da alimentare è importante per configurare la valvola rotativa giusta per una determinata applicazione.

Se il materiale è appiccicoso o adesivo, potrebbe compattarsi sotto pressione e non fluire liberamente nella valvola. La dimensione e la forma delle particelle influenzeranno la qualità del flusso del materiale nelle tasche della valvola e quindi l'efficienza della valvola. Esistono materiali che si incastrano o si agglomerano riducendo l'efficienza del riempimento delle tasche; questo deve essere considerato quando si dimensiona la valvola.

Quanto è abrasivo il materiale sfuso sulle parti interne della valvola rotativa? I materiali abrasivi usurano il rotore, l'alloggiamento e le piastre terminali. Gli spazi risultanti renderanno possibili ulteriori perdite d'aria attraverso la valvola. Progettare la valvola per combattere l'usura potrebbe richiedere rivestimenti speciali come cromo, carburo di tungsteno e ceramica.

Se il materiale alimentato è corrosivo sarà necessario considerare il materiale di costruzione della valvola. In genere, le valvole sono realizzate in alluminio, acciaio al carbonio o acciaio inossidabile. La scelta del materiale di costruzione corretto è fondamentale con materiali sfusi corrosivi. Un'altra considerazione è la possibilità che i vapori del processo causino corrosione. Ciò avrà probabilmente un impatto maggiore sulle guarnizioni che sulla valvola stessa.

Quando si configura una valvola rotativa è necessario considerare sia la temperatura dell'ambiente che la temperatura del materiale. Se il materiale è caldo, prestare molta attenzione agli spazi liberi per evitare il contatto tra il rotore e l'alloggiamento dovuto alla dilatazione termica. Anche la temperatura può influire sul tipo di guarnizioni.

I materiali di costruzione della valvola rotativa o delle guarnizioni potrebbero reagire con il materiale? Ad esempio, alcuni composti di PVC possono scolorirsi se l'alluminio viene utilizzato nelle apparecchiature di processo come tubi o alloggiamenti/rotori di valvole rotative. Il gas di trasporto è tipicamente aria ambiente o gas inerte, ad esempio N2. È importante che le guarnizioni siano alimentate con aria dell'impianto pulita e asciutta. In caso contrario, la possibilità di introdurre umidità, sporco o olio nelle guarnizioni delle valvole potrebbe danneggiarle o ridurne l'efficacia.

Se il materiale si degrada facilmente, l'usura esercitata su di esso dalla valvola rotativa potrebbe far sì che il prodotto non rientri nelle specifiche del produttore o dell'utente finale. Tipicamente, questo degrado è causato dal taglio o dall'imbrattamento del materiale.

Se il materiale è duro e difficile da tagliare, ciò può causare carichi pesanti sull'albero del rotore o sul gruppo di trasmissione. In genere, è possibile risolvere questo problema utilizzando un'unità più pesante. Tuttavia, è necessario prestare attenzione poiché aggiungendo una trasmissione più pesante al rotore si corre il rischio di torsione dell'albero del rotore. È importante selezionare una valvola con un albero del rotore in grado di sopportare il carico di coppia. Inoltre, la durezza Mohs è il primo criterio per selezionare la protezione dall'usura, insieme al differenziale di pressione.

È necessario considerare la densità apparente del materiale e il modo in cui viene influenzato dal differenziale di pressione attraverso la valvola. Ad esempio, i materiali facilmente fluidificabili, in genere le polveri, possono richiedere una valvola sovradimensionata per compensare la perdita di efficienza del riempimento delle tasche durante l'alimentazione in un sistema a pressione.