Шариковые клапаны высокого давления спроектированы с помощью сферического шарика, который имеет точно обработанное отверстие или порт, который можно вращать для управления потоком жидкости. Эта гладкая конструкция мяча гарантирует, что жидкость проходит через клапан без создания турбулентного потока. Позволяя контролируемой и постепенной регулировке скорости потока, шаровые клапаны высокого давления предотвращают изменения внезапного давления, которые могут привести к кавитации. Когда происходит кавитация, быстрое падение давления приводит к образованию пузырьков пара в жидкости, что может повредить клапану и другие компоненты в системе. Регулируя скорость потока, шаровой клапан помогает минимизировать возникновение падений давления, что в противном случае запустило бы кавитацию.

Ключевой особенностью шариковых клапанов высокого давления, особенно тех, у кого полнопорт-конструкция, является их способность минимизировать сопротивление потоку. В полнопортовом клапане отверстие мяча имеет тот же размер, что и диаметр трубы, что позволяет жидкости проходить через клапан с минимальной обструкцией. Эта конструкция уменьшает падение давления на клапане, гарантируя, что жидкость плавно течет без резкого увеличения или уменьшения скорости, что в противном случае могло бы привести к скачкам давления. Конструкции с высоким потоком гарантируют, что жидкость сохраняет постоянное давление, предотвращая развитие зон негативного давления в клапане, которые часто ответственны за кавитацию. Напротив, клапаны с уменьшенными портами или меньшими отверстиями могут вызвать более высокое падение давления, увеличивая риск кавитации.

Шаровые клапаны высокого давления оснащены уплотнениями, которые предназначены для выдержания экстремального давления, температуры и условий жидкости. Мягкие сиденья, изготовленные из эластомеров, таких как PTFE (политетрафторэтилен) или других прочных материалов, часто используются в шариковых клапанах высокого давления. Эти мягкие сиденья помогают смягчить взаимодействие между мячом и корпусом клапана, обеспечивая безопасное уплотнение даже при колеблющихся давлениях системы. Целостность уплотнения имеет решающее значение для поддержания стабильных условий давления внутри клапана. Предотвращая утечки, эти уплотнения устраняют риск внезапных падений давления, что может привести к кавитации. Мягкие сиденья также обеспечивают гладкую герметичную поверхность, уменьшая трение и износ с течением времени, что, в свою очередь, продлевает срок службы клапана и сводит к минимуму возможность повреждения, вызванного давлением.

Многие шариковые клапаны высокого давления спроектированы со встроенными механизмами, регулирующим давление, которые помогают управлять колебаниями давления. Эти клапаны могут включать в себя функции безопасности, такие как клапаны сброса давления или взрывные диски, которые автоматически открываются, если давление в корпусе клапана превышает заданный предел. Постепенно высвобождая избыточное давление, эти клапаны предотвращают резкие скачки внезапного давления, которые могут вызвать кавитацию или повреждение других компонентов в системе. Контролируемое высвобождение давления снижает вероятность гидравлического шока, обычно известного как водяной молот, который часто является предшественником кавитации. Эти функции безопасности добавляют дополнительный слой защиты, обеспечивая работу клапана в пределах безопасных пределов давления и снижает риск повреждения, связанного с кавитацией.

Материалы, используемые для построения шариковых клапанов высокого давления, имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы клапан мог обрабатывать напряжения, связанные со средами высокого давления. Материалы, такие как нержавеющая сталь, сплавные стали и другие сплавы, устойчивые к коррозии, часто выбираются для их прочности, долговечности и сопротивления, вызванному давлением. Эти материалы сохраняют свою структурную целостность в условиях чрезвычайного давления, предотвращая деформацию или сбою корпуса клапана. Высококачественные материалы обеспечивают устойчивость к эрозивным эффектам кавитации, которое происходит, когда пузырьки пара разрушаются и создают локализованные ударные волны внутри жидкости. Выбирая прочные материалы, которые сопротивляются кавитации и колебаниям давления, клапан может продолжать работать оптимально, даже в наиболее требовательных условиях. 3