Dlaczego otwieranie i zamykanie jest trudne w przypadku zaworu kulowego dużego kalibru?

Zawory kulowe o dużej średnicy są najczęściej stosowane do mediów o dużym spadku ciśnienia, takich jak para, woda itp. Inżynierowie mogą spotkać się z sytuacją, że zawór często ma trudności ze szczelnym zamknięciem i jest podatny na wycieki, co zwykle wynika z konstrukcji korpusu zaworu i niewystarczający poziomy wyjściowy moment obrotowy (dorośli o różnych warunkach fizycznych mają poziomą graniczną siłę wyjściową wynoszącą 60-90 tys.). Kierunek przepływu zaworu kulowego jest zaprojektowany tak, aby był to dolny wlot i górny wylot. Ręczny naciska pokrętło, aby się obróciło, tak że dysk zaworu przesunie się w dół i zamknie. W tym momencie należy pokonać połączenie trzech sił:

1) Fa: Siła przecisku osiowego;

2) Fb: tarcie uszczelnienia i trzpienia;

3) Fc: Siła tarcia Fc pomiędzy trzpieniem zaworu a rdzeniem tarczy;

Suma momentów∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Można wyciągnąć wniosek, że im większa średnica, tym większa osiowa siła przeciskowa, a osiowa siła przeciskowa jest prawie zbliżona do rzeczywistego ciśnienia panującego w zamkniętej sieci rurociągów. Na przykład: Zawór kulowy DN200 stosowany jest w rurociągu parowym o ciśnieniu 10 barów, zamyka jedynie napór osiowy Fa=10×πr²==3140kg, a pozioma siła obwodowa wymagana do zamknięcia jest bliska granicy poziomej siły obwodowej wytwarzanej przez normalne ciało ludzkie, zatem w takich warunkach bardzo trudno jest całkowicie zamknąć zawór. Zaleca się odwrotną instalację tego typu zaworu, aby rozwiązać problem trudnego zamykania i jednocześnie powodować trudne otwieranie. Pojawia się więc pytanie, jak to rozwiązać?

1) Zaleca się wybór mieszkowego zaworu kulowego uszczelniającego, aby uniknąć wpływu oporów tarcia zaworu tłokowego i zaworu uszczelniającego.

2) Rdzeń zaworu i gniazdo zaworu muszą być wykonane z materiału charakteryzującego się dobrą odpornością na erozję i zużycie, np. węglik kasztelana;

3) Zaleca się konstrukcję z podwójną tarczą, aby uniknąć nadmiernej erozji spowodowanej małym otworem, co wpłynie na żywotność i efekt uszczelnienia.

Dlaczego zawór kulowy o dużej średnicy łatwo przecieka?

Zawór kulowy o dużej średnicy jest zwykle stosowany na wylocie kotła, głównym cylindrze, głównej rurze parowej i innych częściach, które mogą powodować następujące problemy:

1) Różnica ciśnień na wylocie kotła i natężenie przepływu pary są duże, w obu przypadkach występują duże uszkodzenia erozyjne na powierzchni uszczelniającej. Dodatkowo niedostateczne spalanie kotła powoduje, że na wylocie pary z kotła zawartość wody jest duża, łatwo ulega uszkodzeniu powierzchni uszczelniającej zaworu np. kawitacji i korozji.

2) W przypadku zaworu kulowego w pobliżu wylotu kotła i cylindra, w świeżej parze może wystąpić okresowe zjawisko przegrzania podczas jej nasycania, jeśli zmiękczanie wody w kotle nie jest zbyt dobre, często wytrąca się część substancji kwaśnych i zasadowych, co powoduje uszczelnienie powierzchnia spowoduje korozję i erozję; Niektóre substancje ulegające krystalizacji mogą również przywierać do powierzchni uszczelnienia zaworu podczas krystalizacji, w wyniku czego zawór nie może być szczelnie zamknięty.

3) Ze względu na nierównomierną ilość pary wymaganej do produkcji zaworów na wlocie i wylocie cylindra, parowanie i kawitacja są łatwe do wystąpienia, gdy natężenie przepływu ulega znacznym zmianom i powoduje uszkodzenie powierzchni uszczelniającej zaworu, np. erozja i kawitacja.

4) Rurę o dużej średnicy należy podgrzać, co umożliwi powolne i równomierne podgrzanie pary o małym przepływie do pewnego stopnia, zanim będzie można całkowicie otworzyć zawór kulowy, aby uniknąć nadmiernego rozszerzania się rury szybkie nagrzewanie i uszkodzenie połączenia. Jednak w tym procesie otwór zaworu jest często bardzo mały, przez co stopień erozji jest znacznie większy niż efekt normalnego użytkowania, co poważnie skraca żywotność powierzchni uszczelniającej zaworu.