Valvole a sfera ad alta pressione sono progettati con una sfera sferica che presenta un foro o una porta con precisione, che può essere ruotato per controllare il flusso del fluido. Questo design a sfera liscio garantisce che il fluido passi attraverso la valvola senza creare flusso turbolento. Consentendo una regolazione controllata e graduale della portata, le valvole a sfera ad alta pressione impediscono le improvvise variazioni di pressione che possono portare alla cavitazione. Quando si verifica la cavitazione, la rapida caduta di pressione provoca forma a bolle di vapore nel fluido, che può danneggiare la valvola e altri componenti nel sistema. Regolando la portata, la valvola a sfera aiuta a ridurre al minimo il verificarsi di gocce di pressione che altrimenti scatenerebbero la cavitazione.

Una caratteristica chiave delle valvole a sfera ad alta pressione, in particolare quelle con un design a portata intera, è la loro capacità di ridurre al minimo la resistenza al flusso. In una valvola a portata intera, il foro della sfera ha le stesse dimensioni del diametro del tubo, consentendo al fluido di passare attraverso la valvola con un ostruzione minima. Questo design riduce la caduta di pressione attraverso la valvola, garantendo che il fluido scorre senza problemi senza aumenti o diminuzioni di velocità, il che potrebbe altrimenti portare a inglesi di pressione. I progetti a flusso alto assicurano che il fluido mantenga una pressione costante, impedendo lo sviluppo di zone di pressione negativa all'interno della valvola, che sono spesso responsabili della cavitazione. Al contrario, le valvole con porte ridotte o aperture più piccole possono causare un calo di pressione più elevato, aumentando il rischio di cavitazione.

Le valvole a sfera ad alta pressione sono dotate di guarnizioni progettate per resistere alla pressione estrema, alla temperatura e alle condizioni del fluido. I sedili morbidi, realizzati con elastomeri come PTFE (politetrafluoroetilene) o altri materiali durevoli, sono spesso utilizzati nelle valvole a sfera ad alta pressione. Questi sedili morbidi aiutano a attutire l'interazione tra la palla e il corpo della valvola, fornendo un sigillo sicuro anche sotto pressioni fluttuanti del sistema. L'integrità del sigillo è fondamentale per mantenere condizioni di pressione stabili all'interno della valvola. Prevenendo le perdite, questi foche eliminano il rischio di scale di pressione improvvise che potrebbero portare alla cavitazione. I sedili morbidi forniscono anche una superficie di tenuta liscia, riducendo l'attrito e l'usura nel tempo, che a sua volta prolungano la vita della valvola e minimizza la possibilità di danni indotti dalla pressione.

Molte valvole a sfera ad alta pressione sono progettate con meccanismi di report di pressione o regolazione della pressione che aiutano a gestire le fluttuazioni della pressione. Queste valvole possono includere caratteristiche di sicurezza come valvole di scarico della pressione o dischi di scoppio che si aprono automaticamente se la pressione all'interno del corpo della valvola supera il limite preimpostata. Rilasciando gradualmente la pressione in eccesso, queste valvole impediscono picchi di pressione improvvisi che potrebbero causare cavitazione o danno ad altri componenti nel sistema. Il rilascio controllato di pressione riduce la probabilità di shock idraulico, comunemente noto come martello da acqua, che è spesso un precursore della cavitazione. Queste caratteristiche di sicurezza aggiungono un ulteriore livello di protezione, garantendo che la valvola funzioni entro i limiti di pressione sicuri e riduce il rischio di danni correlati alla cavitazione.

I materiali utilizzati per costruire valvole a sfera ad alta pressione sono fondamentali per garantire che la valvola possa gestire le sollecitazioni associate ad ambienti ad alta pressione. Materiali come acciaio inossidabile, acciai in lega e altre leghe resistenti alla corrosione sono spesso scelti per la loro forza, durata e resistenza al fallimento indotto dalla pressione. Questi materiali mantengono la loro integrità strutturale in condizioni di pressione estrema, impedendo al corpo della valvola di deformare o fallire. I materiali di alta qualità forniscono resistenza agli effetti erosivi della cavitazione, che si verificano quando le bolle di vapore collassano e creano onde di shock localizzate all'interno del fluido. Selezionando materiali durevoli che resistono alla cavitazione e alle fluttuazioni della pressione, la valvola può continuare a funzionare in modo ottimale, anche nelle condizioni più esigenti.3