VALVOLA

Enciclopedia Italiana (1937)

VALVOLA (fr. soupape; sp. válvula; ted. Ventil; ingl. valve)

Antonio CAPETTI
Francesco VATIELLI

È l'organo destinato a stabilire o intercettare la comunicazione fra due ambienti. Intesa nel suo significato più generale la valvola comprende: una luce di passaggio, cioè una o più aperture, lungo il contorno delle quali una fascia particolarmente adattata allo scopo della tenuta costituisce la sede; un otturatore, cioè una parete i cui bordi combaciano con la sede quando la valvola è chiusa; un meccanismo di guida o di comando del moto dell'otturatore.

In senso più ristretto e aderente all'etimologia (dal latino valvue "battenti della porta") valvola sarebbe solo l'otturatore. Altri poi, soprattutto nei tempi passati, distingueva valvole da rubinetti, riservando il primo nome alle sole valvole automatiche.

Esigenza comune a tutte le valvole (tranne alcuni casi di valvole regolatrici) è quella dell'ermeticità. Se la natura del fluido lo permette, essa è conseguita con guarnizioni cedevoli interposte fra sede e otturatore; diversamente si deve curare il buon combaciamento delle parti metalliche, limitando strettamente le tolleranze della lavorazione e determinando pure un certo forzamento, mediante l'uso di sedi coniche o a cuneo.

Altre esigenze dipendono dalle condizioni d'impiego della valvola, e dànno quindi luogo a soluzioni costruttive molto diverse. Una grossolana classificazione delle valvole in relazione alle loro applicazioni potrebbe essere quella delle valvole usate come distributori nelle macchine a stantuffo (pompe, motori a vapore, motori a combustione interna) e delle valvole di manovra sistemate nelle tubazioni e nei recipienti di ogni specie, dai bacini idraulici, alle grandi condotte forzate, ai piccoli tubi di manometri o di lubrificatori.

Per le valvole distributrici delle macchine alternative importa avere otturatori leggieri che oppongano piccole forze d'inerzia al rapido moto alterno a cui sono assoggettate. È pure necessario realizzare con piccoli spostamenti grandi luci di passaggio in modo da evitare lo strozzamento dei fluidi che le atiraversano. Giovano a questo riguardo le sistemazioni cosiddette a sede multipla, in cui due o più otturatori solidali fra loro si succedono nella direzione del moto comune e scoprono altrettante luci fra le quali si ripartisce la corrente.

Per le valvole di manovra sistemate nelle condotte è sempre desiderato che nella posizione di piena apertura presentino la minima resistenza al passaggio del fluido, e si sono studiati quindi tipi, in cui l'otturatore si occulta lasciando libera l'intera sezione del tubo. È pure richiesto generalmente che la manovra non abbisogni di grande sforzo, e a questo scopo mirano i dispositivi di equilibramento che annullano del tutto o quasi la risultante delle pressioni sull'otturatore, mediante un'opportuna disposizione della superficie di otturazione. Naturalmente nelle valvole completamente equilibrate la pressione non concorre più alla tenuta.

Il moto di apertura e di chiusura può essere provocato dalla differenza stessa di pressione fra le sezioni a monte e a valle della valvola, che allora si dice propriamente automatica, mentre si chiamano comandate le valvole in cui l'otturatore riceve il moto da un meccanismo. Automatiche, ma impropriamente, vengono chiamate talora certe valvole regolatrici, il cui intervento è provocato da variazioni di velocità o di temperatura o di livello in un serbatoio, ecc., benché in realtà si tratti solo di valvole comandate per mezzo di energia fornita direttamente o indirettamente (da servomotori) dalla variazione del fenomeno che la valvola deve controllare. Le valvole automatiche invece hanno sempre il carattere di ritenuta, ossia permettono il moto del fluido solo in un senso; determinato dall'orientamento della loro sede.

Passando dalle classificazioni relative all'impiego alle classificazioni di carattere cinematico e geometrico, la principale distinzione è quella basata sul moto relativo dell'otturatore rispetto alla luce, che si può compiere in direzione normale o in direzione parallela alla superficie della sede. Nel primo caso - valvola a sollevamento - l'otturatore si stacca dalla sede: la differenza di pressione fra le sue facce ha la direzione del moto e quindi può ostacolarlo o favorirlo o anche determinarlo (valvola automatica). Nel secondo caso - valvola a scorrimento - l'otturatore scorre sulla sede fino a smascherare la luce: la differenza di pressione ha direzione normale al moto e quindi non può dar luogo in nessun caso all'apertura automatica; carica però la sede, e quindi concorre a mantenere la tenuta e ostacola il moto sia di apertura sia di chiusura suscitando l'attrito, a meno di ricorrere a dispositivi di compensazione come nelle valvole a stantuffo e nei rubinetti a maschio.

Altri criterî di classificazione hanno origine dal moto di apertura, rotatorio o traslatorio; parallelo o normale all'asse dell'eventuale condotto, ecc.; dalla natura della superficie della sede, piana, conica, cilindrica, sferica; e dalla forma del contorno della luce, circolare, rettangolare, ecc. Nella figura sono mostrati alcuni schemi di tipi che derivano da varie combinazioni dei criterî di classificazione ora ricordati.

Le valvole a, b, c, d sono a piatto: a sede semplice, le prime due, a doppia sede le altre; a e c differiscono da b e d perché sono inserite in un gomito, mentre le seconde stanno fra due tronchi di tubo allineati. I tipi di valvole e e f sono esempi di valvole pure a sollevamento ma con moto rotatorio: semplicemente a cerniera il primo, equilibrato il secondo (valvola a farfalla).

Negli esempî g, h, i, l sono invece mostrati gli schemi di alcuni tipi di valvole a scorrimento sia traslatorio, come la saracinesca g - a lente piana o a cuneo - e le valvole a stantuffo o a cassetto cilindrico h e i, equilibrate, a sede semplice la prima, multipla la seconda, sia rotatorio, come il rubinetto a maschio - cilindrico o conico - l.

Particolare interesse tecnologico presentano le valvole dei motori a combustione interna, per le alte temperature e per gli urti a cui sono sottoposte. Si provvede quindi alla scelta di materiali che mantengano buona resistenza e durezza a caldo, come acciai austenitici, leghe con tungsteno, cromo, vanadio, eventualmente ricoprimento con leghe ferrose durissime, quali la "stellite", e si provvede pure al disegno di forme che assicurino l'indeformabilità e il trasporto del calore verso la sede e la guida. Quando le dimensioni non siano troppo piccole si ricorre pure a mezzi di refrigerazione interna degli otturatori, o, quanto meno, a inclusione di leghe fusibili capaci di migliorare la ripartizione della temperatura.

Musica.

Valvola si chiama, nell'organo, quel congegno che regola l'immissione dell'aria nei tubi. Vi sono valvole di due sorta. Negli organi pneumatici la valvola viene chiusa o aperta dall'aria che, soffiata dai mantici, si trova racchiusa nel semiere; negli organi meccanici la valvola invece è tenuta chiusa da una molla e si apre a mezzo di un meccanismo di leva. Le valvole possono avere varie fogge e prendere nomi diversi: valvole a gradino, valvole a slitte, valvole a scatto, ecc.

Nei moderni organi elettrici l'aria è immessa nei tubi direttamente senza l'ausilio delle valvole.

Negli strumenti a fiato di ottone, le valvole corrispondono ai pistoni (v. pistone).