Kelluvan palloventtiilin tiivistysperiaate ja rakenteelliset ominaisuudet

1. Taiken tiivistysperiaatekelluva palloventtiili

Taike-kelluvan palloventtiilin avaus- ja sulkeutumisosa on pallo, jonka keskellä on putken halkaisijan mukainen läpireikä. PTFE-muovista valmistettu tiivistys on sijoitettu metalliventtiilin sisääntulo- ja ulostulopäähän. Venttiili on avoimessa tilassa, kun pallon läpireikä on päällekkäin putkikanavan kanssa; venttiili on suljetussa tilassa, kun pallon läpireikä on kohtisuorassa putkikanavaan nähden. Venttiili kääntyy avoimesta suljettuun tilaan tai suljetusta auki, jolloin pallo kääntyy 90°.

Kun palloventtiili on suljetussa tilassa, tulopäässä oleva väliaineen paine vaikuttaa palloon ja tuottaa voiman, joka työntää palloa niin, että pallo puristaa tiukasti tiivistysistukkaa ulostulopäässä. Tiivistysistukan kartiomaiselle pinnalle syntyy kosketusjännitys, joka muodostaa kosketusalueen. Kosketusalueen pinta-alayksikköä kohti vaikuttavaa voimaa kutsutaan venttiilin tiivisteen käyttöpaineeksi q. Kun tämä ominaispaine on suurempi kuin tiivistyksen edellyttämä ominaispaine, venttiili saa tehokkaan tiivistyksen. Tällaista tiivistysmenetelmää, joka ei ole riippuvainen ulkoisesta voimasta, kutsutaan väliaineen paineella tiivistäväksi tiivistykseksi.

On syytä huomioida, että perinteiset venttiilit, kutenpalloventtiilit, sulkuventtiilit, keskiviivaläppäventtiilit, ja tulppaventtiilit luottavat ulkoiseen voimaan, joka vaikuttaa venttiilin istukkaan luotettavan tiivistyksen aikaansaamiseksi. Ulkoisen voiman aikaansaamaa tiivistystä kutsutaan pakkotiivisteeksi. Ulkoisesti kohdistettu pakkotiivistysvoima on satunnainen ja epävarma, mikä ei edistä venttiilin pitkäaikaista käyttöä. Taike-palloventtiilin tiivistysperiaate on väliaineen paineen tuottama tiivistysistukkaan vaikuttava voima. Tämä voima on vakaa, sitä voidaan säätää ja se voidaan määrittää suunnittelulla.

2. Taike-kelluvan palloventtiilin rakenneominaisuudet

(1) Jotta pallo voi tuottaa väliaineen voiman suljetussa tilassa, pallon on oltava lähellä tiivistettä venttiilin etukäteiskokoonpanon yhteydessä. Esikiristyssuhteen paineen aikaansaamiseksi tarvitaan interferenssiä. Tämä esikiristyssuhteen paine on 0,1 kertaa käyttöpaine ja vähintään 2 MPa. Tämän esijännityssuhteen saavuttaminen on täysin taattu suunnittelun geometristen mittojen ansiosta. Jos pallon ja tulo- ja lähtötiivisteiden yhdistämisen jälkeen vapaa korkeus on A; vasemman ja oikean venttiilirungon yhdistämisen jälkeen sisäontelo sisältää pallon ja tiivisteen leveys on B, tarvittava esijännityspaine syntyy kokoonpanon jälkeen. Jos hyöty on C, sen on täytettävä ehto: AB = C. Tämän C-arvon on taattava käsiteltyjen osien geometristen mittojen ansiosta. Voidaan olettaa, että tätä interferenssiä C on vaikea määrittää ja taata. Interferenssiarvon suuruus määrää suoraan venttiilin tiivistyskyvyn ja käyttömomentin.

(2) On erityisesti huomioitava, että varhaisia kotimaisia kelluvia palloventtiilejä oli vaikea säätää kokoonpanon aikana esiintyvien häiriöiden vuoksi, ja niitä säädettiin usein tiivisteillä. Monet valmistajat kutsuivat tätä tiivistettä käyttöohjeessa jopa säätötiivisteeksi. Tällä tavoin pää- ja apuventtiilien liitostasojen välillä on tietty rako kokoonpanon aikana. Tämän tietyn raon olemassaolo aiheuttaa pulttien löystymisen käytön aikana esiintyvien keskipaineen ja lämpötilan vaihteluiden sekä ulkoisen putkiston kuormituksen vuoksi, mikä aiheuttaa venttiilin ulkopuolisen vuodon.

(3) Kun venttiili on suljetussa tilassa, tulopäässä oleva väliaineen voima vaikuttaa palloon, mikä aiheuttaa pallon geometrisen keskipisteen pienen siirtymän, jolloin pallo on läheisessä kosketuksessa venttiilin istukan kanssa ulostulopäässä ja lisää tiivistysnauhan kosketusjännitystä, mikä parantaa luotettavuutta. Tiivistys ja venttiilin istukan esikiristysvoima tulopäässä, kun se on kosketuksissa pallon kanssa, pienenevät, mikä vaikuttaa tulopään tiivisteen tiivistyskykyyn. Tällainen palloventtiilirakenne on pallon geometrisen keskipisteen pieni siirtymä käyttöolosuhteissa, ja sitä kutsutaan kelluvaksi palloventtiiliksi. Kelluva palloventtiili on suljettu ulostulopäässä olevalla tiivistysistukalla, eikä ole varmaa, onko venttiilin istukalla tulopäässä tiivistystoimintoa.

(4) Taike-kelluvan palloventtiilin rakenne on kaksisuuntainen eli kaksi virtaussuuntaa voidaan sulkea.

(5) Pallojen välinen tiivistyspinta on valmistettu polymeerimateriaaleista. Pallojen pyöriessä voi syntyä staattista sähköä. Jos erityistä antistaattista rakennetta ei ole, staattista sähköä voi kertyä palloihin.

(6) Kahdesta tiivisteestä koostuvassa venttiilissä venttiilin onteloon voi kertyä väliainetta. Joidenkin väliaineiden määrä voi nousta epänormaalisti ympäristön lämpötilan ja käyttöolosuhteiden muutosten vuoksi, mikä voi vahingoittaa venttiilin painerajaa. Tähän on kiinnitettävä huomiota.