大口径阀门手轮开关困难,一般成年人的水平极限输出力为60~90kgf左右,有规范规定了普通阀门手轮的力和力矩的范围。例如,截止阀的流向为低进高出,当人对阀门进行关闭时,人体水平推动手轮转动,使阀瓣向下运动,实现关闭,这时需要克服三个方面的力的组合,即:①. 轴向顶推力Fa;②. 填料与阀杆摩擦力Fb;③. 阀杆与阀瓣芯部接触摩擦力Fc。力矩总和为ΣM=(Fa+Fb+Fc)·R。
口径越大,轴向顶推力也越大,当接近关闭状态时,轴向顶推力几乎接近管网实际压力(因关闭时P1-P2≈P1,P2=0。P1和P2为阀门两侧的压力)。如一个DN200口径的截止阀用于10bar(1bar=100kPa)的蒸汽管上,其仅第一项关闭轴向顶推力而关闭所需的水平圆周力:
式中,Ds为手轮直径。
已接近正常人体所能输出水平圆周力的极限,所以由一个人在这种工况下完全关闭阀门是非常困难的。
大口径闸阀普通手轮,较难操作。最优的操作方式是用伞齿轮操作,例如,有的闸阀选用Z541H-16C(根据JB/T 308《阀门型号编制方法》规定:Z代表闸阀;5代表传动方式,伞齿轮;4代表连接方式,法兰连接;1代表结构形式,刚性单闸板;H代表密封面材质,Cr13不锈钢;16代表公称压力1.6MPa;C代表阀体材质为碳钢);也可选用电动操作的Z941H。
某类阀门带齿轮驱动阀门见表1.1.2。规定在半开位置时,用手操作或用工具操作时受力不能超过35kgf。阀门的驱动机械装置没有在表中列出,但应满足厂家所提供的力矩要求。齿轮驱动装置应该不受气候影响且带有可视的开/关指示。齿轮驱动阀的手轮位置应表示在外形图上并得到买方批准。所有闸阀、截止阀的阀盖上应有上密封座。