עקרון האיטום ותכונות המבנה של שסתום כדור צף

1. עקרון האיטום של טייקהשסתום כדור צף

חלק הפתיחה והסגירה של שסתום הכדור הצף Taike הוא כדור עם חור עובר בהתאמה לקוטר הצינור במרכז. מושב איטום עשוי PTFE ממוקם על קצה הכניסה ועל קצה היציאה, הנמצאים בתוך שסתום מתכת. בגוף השסתום, כאשר החור העובר בכדור חופף את תעלת הצינור, השסתום נמצא במצב פתוח; כאשר החור העובר בכדור ניצב לתעלת הצינור, השסתום נמצא במצב סגור. השסתום מסתובב מפתוח לסגור, או מסגור לפתוח, הכדור מסתובב ב-90 מעלות.

כאשר שסתום הכדור נמצא במצב סגור, לחץ בינוני בקצה הכניסה פועל על הכדור, ויוצר כוח לדחיפת הכדור, כך שהכדור לוחץ בחוזקה על מושב האיטום בקצה היציאה, ונוצר מאמץ מגע על המשטח החרוטי של מושב האיטום ליצירת אזור מגע. הכוח ליחידת שטח של אזור המגע נקרא לחץ סגולי עבודה q של אטם השסתום. כאשר לחץ ספציפי זה גדול מהלחץ הסגולי הדרוש לאיטום, השסתום משיג אטימה יעילה. שיטת איטום מסוג זה שאינה מסתמכת על כוח חיצוני, הנאטמת בלחץ בינוני, נקראת איטום עצמי בינוני.

יש לציין כי שסתומים מסורתיים כגוןשסתומי גלובוס, שסתומי שער, קו אמצעשסתומי פרפר, ושסתומי תקע מסתמכים על כוח חיצוני הפועל על מושב השסתום כדי להשיג אטימה אמינה. האטימה המתקבלת על ידי כוח חיצוני נקראת אטימה כפויה. כוח האטימה הכפוי המופעל חיצונית הוא אקראי ולא ודאי, דבר שאינו תורם לשימוש ארוך טווח בשסתום. עקרון האיטום של שסתום כדורי Taike הוא הכוח הפועל על מושב האיטום, המופק על ידי לחץ המדיום. כוח זה יציב, ניתן לשליטה ולקביעה על ידי התכנון.

2. מאפייני מבנה שסתום כדור צף של Taike

(1) על מנת להבטיח שהכדור יוכל לייצר כוח של התווך כאשר הכדור במצב סגור, הכדור חייב להיות קרוב למושב האטימה בעת הרכבת השסתום מראש, ונדרשת הפרעה כדי לייצר לחץ יחס טרום הידוק, לחץ יחס טרום הידוק זה הוא פי 0.1 מלחץ העבודה ולא פחות מ-2MPa. רכישת יחס טעינה מראש זה מובטחת לחלוטין על ידי הממדים הגיאומטריים של העיצוב. אם הגובה החופשי לאחר שילוב הכדור ומושבי האטימה של הכניסה והיציאה הוא A; לאחר שילוב גופי השסתום השמאלי והימני, החלל הפנימי מכיל את הכדור ורוחב מושב האטימה הוא B, אזי נוצר לחץ טעינה מראש הנדרש לאחר ההרכבה. אם הרווח הוא C, הוא חייב לעמוד ב: AB=C. ערך C זה חייב להיות מובטח על ידי הממדים הגיאומטריים של החלקים המעובדים. ניתן להניח שהפרעה C זו קשה לקביעה ולהבטחה. גודל ערך ההפרעה קובע ישירות את ביצועי האטימה ואת מומנט הפעולה של השסתום.

(2) יש לציין במיוחד כי שסתומי הכדור הצפים הביתיים המוקדמים היו קשים לשליטה עקב ערך ההפרעה במהלך ההרכבה, ולעתים קרובות כוונו באמצעות אטמים. יצרנים רבים אף התייחסו לאטם זה כאל אטם כוונון במדריך. בדרך זו, קיים פער מסוים בין מישורי החיבור של גוף השסתום הראשי והמשני במהלך ההרכבה. קיומו של פער מסוים זה יגרום להתרופפות הברגים עקב תנודות לחץ בינוני ותנודות טמפרטורה בשימוש, כמו גם עומס חיצוני על הצינור, ויגרום לדליפה חיצונית של השסתום.

(3) כאשר השסתום במצב סגור, כוח המדיום בקצה הכניסה פועל על הכדור, מה שיגרום לתזוזה קלה של המרכז הגיאומטרי של הכדור, אשר יהיה במגע הדוק עם מושב השסתום בקצה היציאה ויגדיל את מאמץ המגע על רצועת האיטום, ובכך יקבל אמינות. האטם וכוח ההידוק המקדים של מושב השסתום בקצה הכניסה במגע עם הכדור יופחתו, מה שישפיע על ביצועי האיטום של מושב אטם הכניסה. מבנה שסתום כדור מסוג זה הוא שסתום כדור עם תזוזה קלה במרכז הגיאומטרי של הכדור בתנאי עבודה, המכונה שסתום כדור צף. שסתום הכדור הצף אטום במושב איטום בקצה היציאה, ולא ברור אם למושב השסתום בקצה הכניסה יש פונקציית איטום.

(4) מבנה שסתום הכדור הצף של טייקה הוא דו-כיווני, כלומר, ניתן לאטום שני כיווני זרימה של המדיום.

(5) מושב האיטום שבו הכדורים מחוברים עשוי מחומרים פולימריים. כאשר הכדורים מסתובבים, עלול להיווצר חשמל סטטי. אם אין תכנון מבני מיוחד - תכנון אנטי-סטטי, חשמל סטטי עלול להצטבר על הכדורים.

(6) עבור שסתום המורכב משני מושבי אטימה, חלל השסתום עלול להצטבר חומר. חלק מהחומרים עלולים לגדול באופן חריג עקב שינויים בטמפרטורת הסביבה ובתנאי ההפעלה, מה שיגרום נזק לגבול הלחץ של השסתום. יש לשים לב לכך.