Użytkownicy, którzy na co dzień używają zaworów grzybkowych o dużej średnicy, często zgłaszają problem trudności w ich zamykaniu w mediach o stosunkowo dużej różnicy ciśnień, takich jak para wodna, woda pod wysokim ciśnieniem itp. Podczas zamykania na siłę zawsze występuje nieszczelność i trudno jest je szczelnie zamknąć. Przyczyną tego problemu jest konstrukcja zaworu i niewystarczający moment obrotowy na wyjściu, przekraczający dopuszczalny poziom.

Analiza trudności w przełączaniu zaworów o dużej średnicy

Średnia siła wyjściowa osoby dorosłej wynosi 60–90 kg, w zależności od jej budowy ciała.

Zasadniczo kierunek przepływu w zaworze grzybkowym jest zaprojektowany tak, aby dopływ i odpływ odbywały się od dołu. Gdy człowiek zamyka zawór, jego ciało naciska na pokrętło, aby obrócić je poziomo, tak aby klapka zaworu przesunęła się w dół i zamknęła zawór. W tym momencie konieczne jest pokonanie połączenia trzech sił, a mianowicie:

(1) Siła nacisku osiowego Fa;

(2) Siła tarcia Fb pomiędzy uszczelnieniem a trzonkiem zaworu;

(3) Siła tarcia kontaktowego Fc pomiędzy trzonkiem zaworu a rdzeniem tarczy zaworu

Suma momentów wynosi ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Widać, że im większa średnica, tym większa siła nacisku osiowego. W stanie bliskim stanu zamknięcia siła nacisku osiowego jest niemal bliska rzeczywistemu ciśnieniu w sieci rurociągów (ze względu na P1-P2≈P1, P2=0).

Na przykład, w rurociągu parowym o ciśnieniu 10 barów zastosowano zawór kulowy o kalibrze DN200, przy czym pierwszy osiowy nacisk zamykający Fa=10×πr2=3140 kg, a pozioma siła kołowa wymagana do zamknięcia jest bliska poziomej sile kołowej, jaką może wytworzyć normalne ciało ludzkie. W takich warunkach bardzo trudno jest jednej osobie całkowicie zamknąć zawór.

Oczywiście, niektóre fabryki zalecają montaż takich zaworów w odwrotnej kolejności, co rozwiązuje problem trudności z ich zamknięciem, jednak pojawia się również problem trudności z ich otwarciem po zamknięciu.

Analiza przyczyn nieszczelności wewnętrznej zaworów kulowych o dużej średnicy

Zawory grzybkowe o dużej średnicy są zazwyczaj stosowane na wylotach kotłów, w cylindrach głównych, w rurociągach parowych i innych miejscach. W tych miejscach występują następujące problemy:
(1) Zasadniczo różnica ciśnień na wylocie z kotła jest stosunkowo duża, co powoduje również większy przepływ pary, a także większe uszkodzenia erozyjne powierzchni uszczelniającej. Ponadto sprawność spalania kotła nie może wynosić 100%, co spowoduje, że para na wylocie z kotła będzie miała dużą zawartość wody, co z łatwością doprowadzi do kawitacji i uszkodzenia powierzchni uszczelniającej zaworu.

(2) W przypadku zaworu odcinającego w pobliżu wylotu kotła i podcylindra, ponieważ para, która właśnie opuściła kocioł, ulega okresowemu przegrzaniu w procesie nasycania, jeśli zmiękczanie wody kotłowej nie jest wystarczająco dobre, część wody często się wytrąca. Kwasy i zasady powodują korozję i erozję powierzchni uszczelniającej; niektóre substancje krystalizujące mogą również przylegać do powierzchni uszczelniającej zaworu i krystalizować, co uniemożliwia szczelne zamknięcie zaworu.

(3) W przypadku zaworów wlotowych i wylotowych podcylindrów, zużycie pary za zaworem jest duże, a czasami małe ze względu na wymagania produkcyjne i inne przyczyny. Powoduje to erozję, kawitację i inne uszkodzenia powierzchni uszczelniającej zaworu.

(4) Zasadniczo, po otwarciu rurociągu o dużej średnicy, konieczne jest jego wstępne podgrzanie. Proces wstępnego podgrzewania zazwyczaj wymaga niewielkiego przepływu pary wodnej, aby umożliwić powolne i równomierne podgrzanie rurociągu do pewnego stopnia przed całkowitym otwarciem zaworu odcinającego, co pozwala uniknąć jego uszkodzenia. Szybkie nagrzewanie powoduje nadmierne rozszerzanie, które uszkadza niektóre elementy połączeniowe. Jednak w tym procesie otwór zaworu jest często bardzo mały, co powoduje, że szybkość erozji jest znacznie większa niż normalny efekt użytkowania i poważnie skraca żywotność powierzchni uszczelniającej zaworu.

Rozwiązania problemów z przełączaniem zaworów kulowych o dużej średnicy

(1) Przede wszystkim zaleca się wybór zaworu kulowego z uszczelnieniem mieszkowym, co pozwala uniknąć wpływu oporu tarcia zaworu tłokowego i zaworu dławikowego, a także ułatwia przełączanie.

(2) Rdzeń zaworu i gniazdo zaworu muszą być wykonane z materiałów o dobrej odporności na erozję i odporności na zużycie, takich jak węglik stellitu;

(3) Zaleca się zastosowanie konstrukcji z podwójnym dyskiem zaworowym, która nie będzie powodować nadmiernej erozji z powodu małych otworów, co mogłoby mieć wpływ na żywotność i skuteczność uszczelnienia.