Benutzer, die täglich Kugelventile mit großem Durchmesser verwenden, berichten häufig von dem Problem, dass sich Kugelventile mit großem Durchmesser oft nur schwer schließen lassen, wenn sie in Medien mit relativ großem Druckunterschied wie Dampf, Hochdruckwasser usw. verwendet werden. Beim gewaltsamen Schließen tritt immer eine Undichtigkeit auf, und es ist schwierig, sie dicht zu schließen. Der Grund für dieses Problem liegt in der Konstruktion des Ventils und dem unzureichenden Ausgangsdrehmoment des menschlichen Grenzwerts.

Analyse der Schwierigkeiten beim Schalten von Ventilen mit großem Durchmesser

Die horizontale Grenzleistungskraft eines durchschnittlichen Erwachsenen beträgt je nach Körperbau 60–90 kg.

Im Allgemeinen ist die Durchflussrichtung des Absperrventils so ausgelegt, dass sie niedrig einströmt und hoch ausströmt. Wenn eine Person das Ventil schließt, drückt der menschliche Körper das Handrad horizontal, sodass sich die Ventilklappe nach unten bewegt und das Schließen bewirkt. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, die Kombination dreier Kräfte zu überwinden, nämlich:

(1) Axiale Schubkraft Fa;

(2) Reibungskraft Fb zwischen Packung und Ventilschaft;

(3) Die Kontaktreibungskraft Fc zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilscheibenkern

Die Summe der Momente ist ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Es ist ersichtlich, dass die axiale Schubkraft umso größer ist, je größer der Durchmesser ist. Wenn es sich dem geschlossenen Zustand nähert, liegt die axiale Schubkraft fast nahe am tatsächlichen Druck des Rohrnetzes (aufgrund von P1-P2 ≈ P1, P2 = 0).

Beispielsweise wird ein Kugelventil des Kalibers DN200 an einer 10-bar-Dampfleitung verwendet. Der axiale Schub beim ersten Schließen beträgt Fa=10×πr2=3140 kg, und die zum Schließen erforderliche horizontale Kreiskraft liegt nahe an der horizontalen Kreiskraft, die ein normaler menschlicher Körper aufbringen kann. Daher ist es für eine Person unter diesen Bedingungen sehr schwierig, das Ventil vollständig zu schließen.

Natürlich empfehlen einige Fabriken, solche Ventile umgekehrt einzubauen, wodurch das Problem des schwierigen Schließens gelöst wird, aber es besteht auch das Problem, dass es nach dem Schließen schwierig ist, sie zu öffnen.

Analyse der Ursachen für interne Leckagen bei Kugelhähnen mit großem Durchmesser

Kugelhähne mit großem Durchmesser werden üblicherweise in Kesselauslässen, Hauptzylindern, Dampfleitungen und anderen Bereichen eingesetzt. An diesen Stellen treten folgende Probleme auf:
(1) Im Allgemeinen ist der Druckunterschied am Kesselauslass relativ groß, sodass auch die Dampfdurchflussrate größer ist und die Erosionsschäden an der Dichtfläche ebenfalls größer sind. Darüber hinaus kann der Verbrennungswirkungsgrad des Kessels nicht 100 % betragen, was dazu führt, dass der Dampf am Kesselauslass einen hohen Wassergehalt aufweist, was leicht zu Kavitation und Kavitationsschäden an der Ventildichtfläche führen kann.

(2) Beim Absperrventil in der Nähe des Kesselauslasses und des Unterzylinders kommt es aufgrund der intermittierenden Überhitzung des aus dem Kessel austretenden Dampfes während der Sättigung häufig zu Ausfällungen, wenn die Enthärtungsbehandlung des Kesselwassers nicht gut genug ist. Saure und alkalische Substanzen verursachen Korrosion und Erosion an der Dichtfläche. Einige kristallisierbare Substanzen können auch an der Dichtfläche des Ventils haften bleiben und kristallisieren, wodurch das Ventil nicht mehr dicht schließen kann.

(3) Bei den Einlass- und Auslassventilen der Unterzylinder ist der Dampfverbrauch nach dem Ventil aufgrund von Produktionsanforderungen und anderen Gründen groß und manchmal klein. Dies kann zu Erosion, Kavitation und anderen Schäden an der Ventildichtfläche führen.

(4) Beim Öffnen einer Rohrleitung mit großem Durchmesser muss diese im Allgemeinen vorgewärmt werden. Der Vorwärmvorgang erfordert in der Regel einen geringen Dampfdurchfluss, damit die Rohrleitung langsam und gleichmäßig erwärmt werden kann, bevor das Absperrventil vollständig geöffnet werden kann, um Rohrleitungsschäden zu vermeiden. Die schnelle Erwärmung führt zu einer übermäßigen Ausdehnung, die einige Verbindungsteile beschädigt. Dabei ist die Ventilöffnung jedoch oft sehr klein, was zu einer weitaus höheren Erosionsrate als bei normaler Nutzung führt und die Lebensdauer der Ventildichtfläche erheblich verkürzt.

Lösungen für Schwierigkeiten beim Schalten von Kugelhähnen mit großem Durchmesser

(1) Zunächst wird empfohlen, ein balggedichtetes Absperrventil zu wählen, das den Einfluss des Reibungswiderstands des Kolbenventils und des Packungsventils vermeidet und den Wechsel erleichtert.

(2) Ventilkern und Ventilsitz müssen aus Materialien mit guter Erosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit bestehen, beispielsweise Stellitcarbid.

(3) Es wird empfohlen, eine Doppelventilscheibenstruktur zu verwenden, die aufgrund kleiner Öffnungen keine übermäßige Erosion verursacht, die die Lebensdauer und die Dichtwirkung beeinträchtigt.