Кульові клапанибули основою в управлінні потоком рідин протягом 200 років і зараз зустрічаються повсюдно. Однак у деяких випадках конструкції кульових клапанів також можуть використовуватися для повного перекриття потоку рідини. Кульові клапани зазвичай використовуються для регулювання потоку рідини. Використання кульових клапанів для вмикання/вимикання та модуляції можна побачити на зовнішній стороні будинків та комерційних споруд, де часто розміщуються клапани.

Пара та вода були важливими для промислової революції, але ці потенційно небезпечні речовини потрібно було контролювати.глобусний клапан– це перший клапан, необхідний для ефективного виконання цього завдання. Конструкція сферичного клапана була настільки успішною та популярною, що призвела до отримання перших патентів більшістю основних виробників традиційних клапанів (Crane, Powell, Lunkenheimer, Chapman та Jenkins).

Засувні клапанипризначені для використання як у повністю відкритому, так і в повністю закритому положенні, тоді як кульові клапани можуть використовуватися як блокувальні або запірні клапани, але вони розроблені для часткового відкриття для контролю потоку під час регулювання. Слід бути обережними при проектуванні клапанів, що використовуються для запірних та запірних клапанів, оскільки важко підтримувати герметичне ущільнення зі значним тиском на диск. Сила рідини допоможе досягти надійного ущільнення та полегшить герметизацію, коли рідина тече зверху вниз.

Кульові клапани ідеально підходять для регулювальних клапанів завдяки своїй регулюючій функції, яка дозволяє здійснювати надзвичайно точне регулювання за допомогою позиціонерів та приводів, з'єднаних з кришкою та штоком кульового клапана. Вони чудово підходять для низки застосувань керування рідиною та в цих застосуваннях називаються «кінцевими регулювальними елементами».

непрямий шлях потоку

Кульовий клапан також відомий як кульовий клапан через свою оригінальну круглу форму, яка все ще приховує незвичайний та звивистий характер шляху потоку. Завдяки зубчастим верхнім та нижнім каналам, повністю відкритий кульовий клапан все ще демонструє значне тертя або перешкоду для потоку рідини, на відміну від повністю відкритого кульового клапана або засувки. Тертя рідини, спричинене нахилом потоку, уповільнює проходження через клапан.

Коефіцієнт потоку, або «Cv», клапана використовується для розрахунку потоку через нього. Засувки мають надзвичайно мінімальний опір потоку, коли вони знаходяться у відкритому положенні, тому Cv буде суттєво відрізнятися для засувки та кульового клапана однакового розміру.

Диск або плунжер, який служить механізмом закриття кульового клапана, може бути виготовлений у різних формах. Швидкість потоку через клапан може значно змінюватися залежно від кількості обертів штока, коли клапан відкритий, шляхом зміни форми диска. Більш типова або «традиційна» конструкція вигнутого диска використовується в більшості застосувань, оскільки вона краще, ніж інші конструкції, підходить для певного руху (обертання) штока клапана. V-подібні диски підходять для всіх розмірів кульових клапанів і призначені для точного обмеження потоку при різних відсотках відкриття. Абсолютне регулювання потоку є метою голчастих клапанів, проте вони часто пропонуються лише менших діаметрів. М'яку, пружну вставку можна вставити в диск або сідло, коли потрібне повне закриття.

Обшивка кульового клапана

Справжнє замикання компонентів у кульовому клапані забезпечується золотником. Сідло, диск, шток, заднє сідло та іноді кріплення, що кріпить шток до диска, утворюють обшивку кульового клапана. Хороша продуктивність та термін служби будь-якого клапана залежать від конструкції обшивки та вибору матеріалу, але кульові клапани більш вразливі через високе тертя рідини та складні маршрути потоку. Їхня швидкість та турбулентність зростають, коли сідло та диск наближаються один до одного. Через корозійну природу рідини та підвищену швидкість можна пошкодити обшивку клапана, що різко збільшить витік клапана, коли він закритий. «Натягування» – це термін, що позначає несправність, яка іноді проявляється у вигляді невеликих пластівців на сидінні або диску. Те, що починалося як невеликий шлях витоку, може розширитися та перетворитися на значну витік, якщо його вчасно не усунути.

Заглушка клапана на менших бронзових кулястих клапанах часто виготовлена з того ж матеріалу, що й корпус, або іноді з міцнішого сплаву, схожого на бронзу. Найпоширенішим матеріалом золотника чавунних кулястих клапанів є бронза. IBBM, або «Чавунний корпус, бронзове кріплення», – назва цієї чавунної обшивки. Існує багато різних матеріалів обшивки для сталевих клапанів, але часто один або декілька елементів обшивки виготовляються з мартенситної нержавіючої сталі серії 400. Крім того, використовуються тверді матеріали, такі як стеліт, нержавіюча сталь серії 300 та мідно-нікелеві сплави, такі як монель.

Існує три основні режими роботи кулястих клапанів. Т-подібна форма зі штоком, перпендикулярним до потоку в трубі, є найтиповішою.
​
Подібно до Т-подібного клапана, кутовий клапан повертає потік всередині клапана на 90 градусів, діючи як пристрій регулювання потоку та коліно труби на 90 градусів. На нафтогазових «різдвяних ялинках» кутові сферичні клапани є типом кінцевого регулювального клапана, який досі часто використовується на котлах.
​
Y-подібна конструкція, яка є третьою конструкцією, призначена для зміцнення конструкції для застосування в режимі відкриття/закриття, одночасно зменшуючи турбулентний потік, що виникає в корпусі кульового клапана. Кришка, шток і диск цього типу кульового клапана розташовані під кутом 30-45 градусів, щоб зробити маршрут потоку більш прямим і зменшити тертя рідини. Завдяки зменшеному тертю, клапан менш схильний до ерозійних пошкоджень, а загальні характеристики потоку трубопровідної системи покращуються.