Günlük olarak büyük çaplı küresel vanaları kullanan kullanıcılar arasında, buhar, yüksek basınçlı su gibi nispeten büyük basınç farkı olan ortamlarda kullanıldığında büyük çaplı küresel vanaların kapatılmasının genellikle zor olduğu, kuvvet uygulayarak kapatmaya çalışıldığında her zaman sızıntı olduğu ve sıkıca kapatmanın zor olduğu yönünde bir sorun sıklıkla dile getirilmektedir. Bu sorunun nedeni, vananın yapısal tasarımı ve insan limit seviyesinin yetersiz çıkış torkundan kaynaklanmaktadır.

Büyük Çaplı Vanaların Değiştirilmesindeki Zorluğun Analizi

Ortalama bir yetişkinin yatay limit çıkış kuvveti, farklı vücut yapılarına bağlı olarak 60-90 kg arasındadır.

Genel olarak, küresel vananın akış yönü girişte düşük, çıkışta yüksek olacak şekilde tasarlanmıştır. Bir kişi vanayı kapattığında, insan vücudu el çarkını yatay olarak döndürmek için iter, böylece vana kanadı aşağı doğru hareket ederek kapanmayı gerçekleştirir. Bu sırada, üç kuvvetin birleşiminin üstesinden gelmek gerekir, bunlar şunlardır:

(1) Eksenel itme kuvveti Fa;

(2) Ambalaj ile valf mili arasındaki sürtünme kuvveti Fb;

(3) Valf gövdesi ile valf diski çekirdeği arasındaki temas sürtünme kuvveti Fc

Momentlerin toplamı ∑M=(Fa+Fb+Fc)R'dir.

Çap ne kadar büyükse, eksenel itme kuvvetinin de o kadar büyük olduğu görülebilir. Kapalı duruma yakın olduğunda, eksenel itme kuvveti boru ağının gerçek basıncına neredeyse yakındır (P1-P2≈P1, P2=0 nedeniyle).

Örneğin, 10 bar'lık bir buhar borusunda DN200 kalibreli bir küresel vana kullanıldığında, ilk kapanma eksenel itme kuvveti Fa=10×πr2=3140 kg'dır ve vanayı kapatmak için gereken yatay dairesel kuvvet, normal insan vücudunun üretebileceği yatay dairesel kuvvet sınırına yakındır; bu nedenle, bu koşullar altında bir kişinin vanayı tamamen kapatması çok zordur.

Elbette, bazı fabrikalar bu tür vanaların ters yönde takılmasını öneriyor; bu da kapanmasının zor olması sorununu çözüyor, ancak kapandıktan sonra açılmasının da zor olması sorunu ortaya çıkıyor.

Geniş Çaplı Küresel Vanalarda İç Sızıntının Nedenlerinin Analizi

Geniş çaplı küresel vanalar genellikle kazan çıkışlarında, ana silindirlerde, buhar hatlarında ve diğer yerlerde kullanılır. Bu yerlerde aşağıdaki sorunlar ortaya çıkar:
(1) Genel olarak, kazan çıkışındaki basınç farkı nispeten büyüktür, bu nedenle buhar akış hızı da daha büyüktür ve sızdırmazlık yüzeyindeki aşınma hasarı da daha fazladır. Ayrıca, kazanın yanma verimliliği %100 olamaz, bu da kazan çıkışındaki buharın yüksek oranda su içermesine neden olur ve bu da valf sızdırmazlık yüzeyinde kavitasyona ve kavitasyon hasarına kolayca yol açar.

(2) Kazanın ve alt silindirin çıkışına yakın durdurma vanası için, kazandan yeni çıkan buharın aralıklı aşırı ısınma olayına sahip olması nedeniyle, doygunluk sürecinde, kazan suyunun yumuşatma işlemi yeterince iyi yapılmamışsa, suyun bir kısmı sıklıkla çökelir. Asit ve alkali maddeler, sızdırmazlık yüzeyinde korozyona ve aşınmaya neden olur; bazı kristalleşebilen maddeler de vananın sızdırmazlık yüzeyine yapışarak kristalleşebilir ve vananın sıkıca kapanamamasına yol açabilir.

(3) Alt silindirlerin giriş ve çıkış vanaları için, vanadan sonra buhar tüketimi üretim gereksinimleri ve diğer nedenlerden dolayı büyük, bazen de küçük olabilir. Bu durum vananın sızdırmazlık yüzeyinde aşınmaya, kavitasyona ve diğer hasarlara neden olur.

(4) Genellikle, geniş çaplı bir boru hattı açıldığında, boru hattının önceden ısıtılması gerekir ve ön ısıtma işlemi genellikle boru hattının yavaş ve eşit bir şekilde belirli bir dereceye kadar ısıtılmasını sağlamak için küçük bir buhar akışının geçmesini gerektirir; böylece boru hattına zarar verilmesini önlemek için durdurma vanası tamamen açılabilir. Hızlı ısıtma aşırı genleşmeye neden olur ve bazı bağlantı parçalarına zarar verir. Bununla birlikte, bu işlemde vana açıklığı genellikle çok küçüktür, bu da aşınma oranının normal kullanım etkisinden çok daha yüksek olmasına ve vana sızdırmazlık yüzeyinin hizmet ömrünü ciddi şekilde azaltmasına neden olur.

Geniş Çaplı Küresel Vanaların Değiştirilmesindeki Zorluklara Çözümler

(1) Öncelikle, piston valfinin ve salmastra valfinin sürtünme direncinin etkisini ortadan kaldıran ve geçişi kolaylaştıran körüklü sızdırmaz küresel vananın seçilmesi önerilir.

(2) Valf gövdesi ve valf yuvası, Stellite karbür gibi iyi aşınma direnci ve aşınma performansına sahip malzemelerden yapılmalıdır;

(3) Küçük açıklık nedeniyle aşırı aşınmaya neden olmayacak ve hizmet ömrünü ve sızdırmazlık etkisini etkilemeyecek şekilde çift valf disk yapısının benimsenmesi önerilir.