Сред потребителите, които използват ежедневно сферични вентили с голям диаметър, често се съобщава за проблем, че сферичните вентили с голям диаметър са трудни за затваряне, когато се използват в среди с относително голяма разлика в налягането, като пара, вода под високо налягане и др. При затваряне със сила винаги се установява, че ще има теч и е трудно да се затвори плътно. Причината за този проблем е структурният дизайн на вентила и недостатъчният изходен въртящ момент на граничното ниво за хора.

Анализ на трудността при превключване на клапани с голям диаметър

Средната хоризонтална гранична изходна сила на възрастен е 60-90 кг, в зависимост от различните физически характеристики.

Обикновено посоката на потока на сферичния вентил е проектирана да бъде ниско навътре и високо навън. Когато човек затвори вентила, човешкото тяло натиска ръчното колело да се завърти хоризонтално, така че клапата на вентила да се премести надолу, за да се осъществи затварянето. В този момент е необходимо да се преодолее комбинацията от три сили, а именно:

(1) Аксиална сила на натиск Fa;

(2) Сила на триене Fb между уплътнението и стеблото на клапана;

(3) Силата на контактно триене Fc между стеблото на клапана и сърцевината на диска на клапана

Сумата от моментите е ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Вижда се, че колкото по-голям е диаметърът, толкова по-голяма е аксиалната напорна сила. Когато е близо до затворено състояние, аксиалната напорна сила е почти близка до действителното налягане в тръбопроводната мрежа (поради P1-P2≈P1, P2=0).

Например, сферичен вентил с калибър DN200 се използва на паропровод с налягане 10 бара, като само първото затваряне е с аксиален натиск Fa = 10 × πr² = 3140 кг, а хоризонталната кръгова сила, необходима за затваряне, е близка до хоризонталната кръгова сила, която нормалното човешко тяло може да генерира. Лимитът на силата е много труден за един човек да затвори напълно вентила при това условие.

Разбира се, някои фабрики препоръчват монтирането на такива клапани в обратен ред, което решава проблема с трудното им затваряне, но съществува и проблемът, че е трудно да се отворят след затваряне.

Анализ на причините за вътрешен теч на сферични вентили с голям диаметър

Клоузърните вентили с голям диаметър обикновено се използват в изходи на котли, главни цилиндри, паропроводи и други места. Тези места имат следните проблеми:
(1) Обикновено разликата в налягането на изхода на котела е сравнително голяма, така че дебитът на парата също е по-голям, а ерозионното увреждане на уплътнителната повърхност също е по-голямо. Освен това, ефективността на горене на котела не може да бъде 100%, което ще доведе до високо съдържание на вода в парата на изхода на котела, което лесно ще причини кавитация и кавитационни повреди на уплътнителната повърхност на клапана.

(2) При спирателния вентил близо до изхода на котела и подцилиндъра, тъй като парата, която току-що е излязла от котела, има периодично явление на прегряване. В процеса на насищане, ако омекотяващата обработка на котелната вода не е много добра, част от водата често се утаява. Киселинните и алкалните вещества ще причинят корозия и ерозия на уплътнителната повърхност; някои кристализиращи вещества също могат да полепнат по уплътнителната повърхност на вентила и да кристализират, което води до невъзможност за плътно уплътняване на вентила.

(3) За входящите и изходящите клапани на подцилиндрите, консумацията на пара след клапана е голяма, а понякога и малка поради производствените изисквания и други причини. Това причинява ерозия, кавитация и други повреди на уплътнителната повърхност на клапана.

(4) Обикновено, когато се отваря тръбопровод с голям диаметър, той трябва да се загрее предварително, а процесът на предварително нагряване обикновено изисква преминаване на малък поток пара, така че тръбопроводът да може да се нагрее бавно и равномерно до известна степен, преди спирателният вентил да може да се отвори напълно, за да се избегне повреда на тръбопровода. Бързото нагряване причинява прекомерно разширение, което уврежда някои свързващи части. При този процес обаче отворът на вентила често е много малък, което води до значително по-висока скорост на ерозия от нормалната употреба и сериозно намалява експлоатационния живот на уплътнителната повърхност на вентила.

Решения на трудности при превключване на сферични вентили с голям диаметър

(1) Преди всичко се препоръчва да се избере сферичен вентил с уплътнение от силфон, който избягва влиянието на съпротивлението на триене на буталния вентил и уплътнителния вентил и улеснява превключването.

(2) Сърцевината на клапана и седалката на клапана трябва да бъдат изработени от материали с добра устойчивост на ерозия и износване, като например стелит карбид;

(3) Препоръчително е да се използва двойна дискова конструкция на клапана, която няма да причини прекомерна ерозия поради малкия отвор, което ще повлияе на експлоатационния живот и уплътнителния ефект.