Le molle per valvole industriali sono componenti fondamentali per il corretto funzionamento di valvole, attuatori e dispositivi di sicurezza. Devono garantire prestazioni costanti anche in presenza di pressioni elevate, temperature variabili, vibrazioni e cicli di lavoro ripetuti. La scelta della molla dipende dalle condizioni operative dell’applicazione e coinvolge aspetti come materiale, geometria, caratteristiche elastiche e trattamenti.
La funzione delle molle negli attuatori e nelle valvole
- Le molle per attuatori contribuiscono all’apertura, alla chiusura e al ritorno della valvola nella posizione prevista.
- Negli attuatori pneumatici, ad esempio, possono riportare la valvola nella posizione di sicurezza in caso di perdita della pressione di alimentazione.
- Nelle valvole di sicurezza, la molla esercita una forza calibrata per mantenere l’otturatore in posizione fino al raggiungimento della pressione di intervento.
- Nelle valvole di regolazione, contribuisce invece a controllare il movimento dell’otturatore in funzione del sistema di attuazione.
Tipologie di molle per valvole e attuatori
La configurazione della molla dipende dal tipo di valvola o attuatore, dallo spazio disponibile e dalla forza richiesta.
Le molle per valvole industriali sono generalmente realizzate come molle elicoidali di compressione, ma possono essere adottate anche altre geometrie in funzione dell’applicazione.
Le molle a compressione sono tra le soluzioni più utilizzate per valvole e sistemi di attuazione, ma in alcuni casi dove gli ingombri lo rendono necessario si fa uso di le molle a tazza che permettono di ottenere elevate forze in spazi assiali ridotti.
La geometria della molla viene definita in funzione di dimensioni, carichi e condizioni di esercizio, considerando anche tensioni, corsa, frequenza dei cicli e temperatura.
Applicazioni nei settori energia, Oil & Gas e processo industriale
Le molle per valvole industriali trovano applicazione in raffinerie e impianti Oil & Gas, per il controllo di petrolio, gas e fluidi di processo, nel settore energia, ad esempio nei sistemi per vapore, acqua e fluidi termici, e negli impianti chimici, petrolchimici e di processo.
In questi contesti, le molle possono essere sottoposte a elevati cicli di funzionamento, temperature variabili e condizioni ambientali gravose, rendendo fondamentali affidabilità e stabilità delle prestazioni nel tempo.
Materiali
Per la produzione di molle destinate ad applicazioni industriali vengono utilizzati diversi materiali e qualità di filo. Tra questi rientrano fili pre-temperati legati al CrSi e al CrV, conformi alla EN 10270-2, indicati per applicazioni che richiedono elevate prestazioni e buona resistenza a fatica.
Per applicazioni in cui è richiesta una maggiore resistenza agli agenti corrosivi sono disponibili fili in acciaio inossidabile conformi alla EN 10270-3. Tra i materiali utilizzabili per condizioni operative particolarmente severe rientrano inoltre le leghe a base nichel, come Inconel 750, Inconel 718, Nimonic 90 e Hastelloy apprezzate per la capacità di mantenere buone proprietà meccaniche e stabilità dimensionale anche a temperature elevate e condizioni di lavoro particolarmente impegnative.
La scelta della qualità più appropriata deve essere valutata in relazione alle condizioni effettive di esercizio della molla.
Shot peening, presetting e controlli di qualità
Per migliorare le prestazioni delle molle sottoposte a cicli ripetuti possono essere utilizzati trattamenti e processi specifici.
Lo shot peening trattamento meccanico a freddo che consiste nel colpire la superficie della molla con un getto ad alta velocità di microsfere sferiche. Aumenta in modo netto la durata della molla sotto carichi ciclici ripetuti, riducendo drasticamente il rischio di rottura improvvisa o snervamento anticipato, migliorando la vita utile complessiva del componente in esercizio.
Il presetting, o assestamento della molla, consiste nel sottoporla a una compressione controllata fino a una condizione definita in fase di progettazione. Il processo stabilizza la geometria e le caratteristiche elastiche, riducendo le variazioni dimensionali durante i primi cicli di funzionamento.
Il processo produttivo è completato da controlli dimensionali, verifiche delle caratteristiche elastiche, controlli dei materiali e, quando richiesto dalla specifica applicazione, controlli non distruttivi.
Certificazioni richieste dal settore
I requisiti documentali dipendono dal settore, dall’apparecchiatura e dalle specifiche del cliente. Per valvole e apparecchiature a pressione destinate al mercato europeo può essere applicabile la Direttiva PED 2014/68/UE, relativa alla progettazione, fabbricazione e valutazione di conformità delle attrezzature a pressione.
Nel settore Oil & Gas vengono inoltre utilizzati standard API specifici per valvole e dispositivi di protezione dalla sovrapressione, tra cui API 520, dedicata al dimensionamento e alla selezione dei dispositivi di sicurezza, e API 526, relativa alle valvole di sicurezza flangiate in acciaio.
Per il produttore della molla, questi requisiti possono comportare la necessità di garantire tracciabilità delle materie prime, certificati dei materiali, controlli dimensionali e funzionali e documentazione delle prove eseguite, secondo quanto previsto dalla specifica tecnica applicabile.
Springs Group: molle per attuatori e valvole industriali
Springs Group produce molle per attuatori e valvole industriali su disegno, realizzate secondo le specifiche dell’applicazione. La produzione comprende molle a compressione, a trazione, a torsione e a tazza, realizzate in acciai e leghe speciali.
Dalla scelta del materiale alla produzione e ai controlli finali, Springs Group supporta il cliente nella realizzazione di molle destinate a valvole, attuatori e sistemi di controllo per applicazioni industriali.