Uporabniki, ki vsakodnevno uporabljajo kroglaste ventile velikega premera, pogosto poročajo o težavi, da je kroglaste ventile velikega premera težko zapreti, ko se uporabljajo v medijih z relativno veliko tlačno razliko, kot so para, voda pod visokim tlakom itd. Pri zapiranju s silo vedno pride do puščanja in je težko tesno zapreti. Razlog za to težavo je konstrukcijska zasnova ventila in nezadosten izhodni navor za mejno raven človeškega delovanja.

Analiza težav pri preklapljanju ventilov velikega premera

Povprečna horizontalna mejna izhodna sila odrasle osebe je 60-90 kg, odvisno od telesne zgradbe.

Na splošno je smer pretoka krogličnega ventila zasnovana tako, da je noter nizek, ven pa visok. Ko oseba zapre ventil, človeško telo potisne ročno kolo, da se zavrti vodoravno, tako da se loputa ventila premakne navzdol, da se zapre. V tem primeru je treba premagati kombinacijo treh sil, in sicer:

(1) Aksialna potisna sila Fa;

(2) Sila trenja Fb med tesnilom in steblom ventila;

(3) Sila kontaktnega trenja Fc med steblom ventila in jedrom ventilskega diska

Vsota momentov je ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Vidimo lahko, da večji kot je premer, večja je aksialna potisna sila. Ko je blizu zaprtega stanja, je aksialna potisna sila skoraj blizu dejanskega tlaka v cevovodnem omrežju (zaradi P1-P2≈P1, P2=0).

Na primer, na parni cevi s tlakom 10 barov se uporablja kroglični ventil kalibra DN200, pri čemer je aksialni potisk prvega zapiranja Fa = 10 × πr² = 3140 kg, horizontalna krožna sila, potrebna za zapiranje, pa je blizu horizontalni krožni sili, ki jo lahko ustvari normalno človeško telo. To je omejitev sile, zato je za eno osebo v tem stanju zelo težko popolnoma zapreti ventil.

Seveda nekatere tovarne priporočajo vgradnjo takšnih ventilov v obratni smeri, kar reši problem težavnega zapiranja, vendar obstaja tudi težava, da jih je po zaprtju težko odpreti.

Analiza vzrokov notranjega puščanja krogličnih ventilov velikega premera

Kroglični ventili velikega premera se običajno uporabljajo v izhodih kotlov, glavnih cilindrih, parnih ceveh in drugih lokacijah. Te lokacije imajo naslednje težave:
(1) Na splošno je tlačna razlika na izhodu kotla relativno velika, zato je tudi pretok pare večji, erozija tesnilne površine pa je prav tako večja. Poleg tega učinkovitost zgorevanja kotla ne more biti 100 %, kar povzroči veliko vsebnost vode v pari na izhodu kotla, kar zlahka povzroči kavitacijo in kavitacijske poškodbe tesnilne površine ventila.

(2) Pri zapornem ventilu v bližini izhoda iz kotla in pomožnega cilindra se para, ki pravkar prihaja iz kotla, občasno pregreva. Če mehčanje vode v kotlu ni dobro izvedeno, se del vode pogosto obori. Kisle in alkalne snovi povzročijo korozijo in erozijo tesnilne površine; nekatere kristalizirajoče snovi se lahko oprimejo tesnilne površine ventila in kristalizirajo, zaradi česar ventil ne more tesniti.

(3) Pri vstopnih in izstopnih ventilih pomožnih valjev je poraba pare za ventilom velika, včasih pa majhna zaradi proizvodnih zahtev in drugih razlogov. To lahko povzroči erozijo, kavitacijo in druge poškodbe tesnilne površine ventila.

(4) Na splošno je treba pri odpiranju cevovoda velikega premera cevovod predhodno segreti, postopek predgrevanja pa običajno zahteva majhen pretok pare, da se cevovod počasi in enakomerno segreje do določene mere, preden se zaporni ventil popolnoma odpre, da se prepreči poškodba cevovoda. Hitro segrevanje povzroči prekomerno raztezanje, kar poškoduje nekatere priključne dele. Vendar pa je pri tem postopku odprtina ventila pogosto zelo majhna, kar povzroči veliko večjo stopnjo erozije kot pri običajni uporabi in resno skrajša življenjsko dobo tesnilne površine ventila.

Rešitve za težave pri preklapljanju krogličnih ventilov velikega premera

(1) Najprej je priporočljivo izbrati mehasto tesnjen kroglični ventil, ki preprečuje vpliv trenja bata in tesnilnega ventila ter olajša preklapljanje.

(2) Jedro ventila in sedež ventila morata biti izdelana iz materialov z dobro odpornostjo proti eroziji in obrabi, kot je stelitni karbid;

(3) Priporočljivo je uporabiti dvojno konstrukcijo ventila, ki zaradi majhne odprtine ne bo povzročila prekomerne erozije, kar bi vplivalo na življenjsko dobo in tesnilni učinek.