Tra gli utenti che utilizzano quotidianamente valvole a globo di grande diametro, si riscontra spesso la difficoltà di chiusura di tali valvole in presenza di fluidi con differenze di pressione relativamente elevate, come vapore, acqua ad alta pressione, ecc. Quando si applica forza per chiuderle, si verificano spesso perdite e la tenuta ermetica risulta compromessa. Questo problema è dovuto alla conformazione strutturale della valvola e alla coppia di serraggio insufficiente per l'utilizzatore.

Analisi della difficoltà di azionamento di valvole di grande diametro

La forza massima orizzontale erogabile da un adulto medio è compresa tra 60 e 90 kg, a seconda della corporatura.

Generalmente, la direzione del flusso della valvola a globo è progettata per essere dal basso verso l'alto verso il basso. Quando una persona chiude la valvola, il corpo umano spinge il volantino facendolo ruotare orizzontalmente, in modo che la linguetta della valvola si muova verso il basso per realizzare la chiusura. In questo momento, è necessario vincere la combinazione di tre forze, vale a dire:

(1) Forza di spinta assiale Fa;

(2) Forza di attrito Fb tra la guarnizione e lo stelo della valvola;

(3) La forza di attrito di contatto Fc tra lo stelo della valvola e il nucleo del disco della valvola

La somma dei momenti è ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Si può notare che maggiore è il diametro, maggiore è la forza di spinta assiale. Quando è prossimo allo stato di chiusura, la forza di spinta assiale è quasi vicina alla pressione effettiva della rete di tubi (poiché P1-P2≈P1, P2=0).

Ad esempio, se su una tubazione del vapore a 10 bar viene utilizzata una valvola a globo di calibro DN200, la prima spinta assiale di chiusura Fa=10×πr2=3140kg, e la forza circolare orizzontale richiesta per la chiusura è vicina al limite di forza circolare orizzontale che un corpo umano normale può esercitare, è molto difficile per una sola persona chiudere completamente la valvola in queste condizioni.

Certo, alcune fabbriche raccomandano di installare queste valvole al contrario, il che risolve il problema della difficoltà di chiusura, ma si presenta anche il problema della difficoltà di apertura dopo la chiusura.

Analisi delle cause delle perdite interne delle valvole a globo di grande diametro

Le valvole a globo di grande diametro sono generalmente utilizzate negli scarichi delle caldaie, nei cilindri principali, nelle condotte del vapore e in altri punti. Queste applicazioni presentano i seguenti problemi:
(1) In generale, la differenza di pressione all'uscita della caldaia è relativamente grande, quindi anche la portata di vapore è maggiore e anche il danno da erosione alla superficie di tenuta è maggiore. Inoltre, l'efficienza di combustione della caldaia non può essere del 100%, il che farà sì che il vapore all'uscita della caldaia abbia un elevato contenuto di acqua, che causerà facilmente cavitazione e danni da cavitazione alla superficie di tenuta della valvola.

(2) Per la valvola di intercettazione vicino all'uscita della caldaia e del cilindro secondario, poiché il vapore appena uscito dalla caldaia presenta un fenomeno di surriscaldamento intermittente, nel processo di saturazione, se il trattamento di addolcimento dell'acqua della caldaia non è molto efficace, parte dell'acqua spesso precipita. Le sostanze acide e alcaline causeranno corrosione ed erosione della superficie di tenuta; alcune sostanze cristallizzabili possono anche aderire alla superficie di tenuta della valvola e cristallizzare, con la conseguenza che la valvola non è in grado di sigillare ermeticamente.

(3) Per le valvole di ingresso e di uscita dei sottocilindri, il consumo di vapore dopo la valvola è elevato e talvolta basso a causa dei requisiti di produzione e di altri motivi. Causa erosione, cavitazione e altri danni alla superficie di tenuta della valvola.

(4) Generalmente, quando si apre una condotta di grande diametro, è necessario preriscaldarla, e il processo di preriscaldamento richiede generalmente il passaggio di un piccolo flusso di vapore, in modo che la condotta possa essere riscaldata lentamente e uniformemente fino a un certo punto prima che la valvola di intercettazione possa essere completamente aperta, evitando così di causare danni alla condotta. Il riscaldamento rapido provoca un'espansione eccessiva, che danneggia alcune parti di collegamento. Tuttavia, in questo processo, l'apertura della valvola è spesso molto piccola, il che causa un tasso di erosione di gran lunga superiore all'effetto di utilizzo normale e riduce seriamente la durata della superficie di tenuta della valvola.

Soluzioni alle difficoltà di azionamento delle valvole a globo di grande diametro

(1) Innanzitutto, si raccomanda di scegliere una valvola a globo con tenuta a soffietto, che evita l'influenza della resistenza d'attrito della valvola a pistone e della valvola di tenuta e rende più agevole la commutazione.

(2) Il nucleo della valvola e la sede della valvola devono essere realizzati con materiali con buona resistenza all'erosione e all'usura, come il carburo Stellite;

(3) Si raccomanda di adottare una struttura a doppio disco valvola, che non provochi un'eccessiva erosione dovuta alla piccola apertura, che influirebbe sulla durata e sull'effetto di tenuta.