صمامات الكرة عالية الضغط يتم تصميمها مع كرة كروية تتميز بفتحة أو منفذ مكشوف بدقة ، والتي يمكن تدويرها للتحكم في تدفق السائل. يضمن تصميم الكرة السلس أن يمر السائل عبر الصمام دون إنشاء تدفق مضطرب. من خلال السماح بالتعديل الذي يتم التحكم فيه والتدريج لمعدل التدفق ، تمنع صمامات كرة الضغط العالي من التغيرات المفاجئة في الضغط التي يمكن أن تؤدي إلى التجويف. عند حدوث التجويف ، يؤدي الانخفاض السريع في الضغط إلى تشكيل فقاعات البخار في السائل ، مما قد يؤدي إلى تلف الصمام والمكونات الأخرى في النظام. من خلال تنظيم معدل التدفق ، يساعد صمام الكرة على تقليل حدوث انخفاضات الضغط التي من شأنها أن تؤدي إلى التجويف.

تتمثل الميزة الرئيسية في صمامات الكرة عالية الضغط ، وخاصة تلك ذات التصميم الكامل للمنفذ ، وهي قدرتها على تقليل مقاومة التدفق. في صمام منفذ كامل ، يكون تجويف الكرة بنفس حجم قطر الأنبوب ، مما يسمح للسوائل بالمرور عبر الصمام مع الحد الأدنى من انسداد. يقلل هذا التصميم من انخفاض الضغط عبر الصمام ، مما يضمن أن السائل يتدفق بسلاسة دون زيادة حادة أو انخفاض في السرعة ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع الضغط. تضمن التصميمات عالية التدفق أن السائل يحافظ على ضغط ثابت ، مما يمنع تطور مناطق الضغط السلبية داخل الصمام ، والتي غالباً ما تكون مسؤولة عن التجويف. في المقابل ، يمكن أن تسبب الصمامات ذات المنافذ المنخفضة أو الفتحات الأصغر انخفاضًا في الضغط ، مما يزيد من خطر التجويف.

تم تجهيز صمامات الكرة عالية الضغط بأختام مصممة لتحمل الضغط الشديد ودرجة الحرارة وظروف السوائل. المقاعد الناعمة ، المصنوعة من المرنة مثل PTFE (polytetrafluoroethylene) أو غيرها من المواد المتينة ، غالبا ما تستخدم في صمامات الكرة عالية الضغط. تساعد هذه المقاعد الناعمة على توسيع التفاعل بين الكرة وجسم الصمام ، مما يوفر ختمًا آمنًا حتى تحت ضغوط نظام التقلب. سلامة الختم أمر بالغ الأهمية في الحفاظ على ظروف الضغط المستقرة داخل الصمام. من خلال منع التسريبات ، تقضي هذه الأختام على خطر انخفاض الضغط المفاجئ الذي قد يؤدي إلى التجويف. توفر المقاعد الناعمة أيضًا سطح ختم ناعم ، مما يقلل من الاحتكاك والارتداء بمرور الوقت ، مما يطيل بدوره عمر الصمام ويقلل من إمكانية تلف الضغط.

تم تصميم العديد من صمامات الكرات عالية الضغط من خلال إجبار الضغط المدمج أو آليات تنظيم الضغط التي تساعد على إدارة تقلبات الضغط. يمكن أن تشمل هذه الصمامات ميزات السلامة مثل صمامات تخفيف الضغط أو أقراص الانفجار التي تفتح تلقائيًا إذا تجاوز الضغط داخل جسم الصمام الحد المسبق. من خلال إطلاق الضغط الزائد تدريجياً ، تمنع هذه الصمامات ارتفاع الضغط المفاجئ التي قد تسبب التجويف أو تلف المكونات الأخرى في النظام. يقلل الإفراج عن الضغط المتحكم فيه من احتمال حدوث صدمة هيدروليكية ، والمعروفة باسم مطرقة الماء ، والتي غالبًا ما تكون مقدمة للتجويف. تضيف ميزات السلامة هذه طبقة إضافية من الحماية ، مما يضمن أن الصمام يعمل ضمن حدود الضغط الآمن ويقلل من خطر حدوث أضرار مرتبطة بالتجويف.

المواد المستخدمة لإنشاء صمامات الكرة عالية الضغط ضرورية في ضمان أن الصمام يمكنه التعامل مع الضغوط المرتبطة ببيئات الضغط العالي. غالبًا ما يتم اختيار مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك الفولاذ ، وغيرها من السبائك المقاومة للتآكل لقوتها ، ومتانة ، ومقاومة الفشل الناجم عن الضغط. تحافظ هذه المواد على سلامتها الهيكلية في ظل ظروف الضغط القصوى ، مما يمنع جسم الصمام من التزييف أو الفشل. توفر المواد عالية الجودة مقاومة للآثار التآكل للتجويف ، والتي تحدث عندما تنهار فقاعات البخار وتخلق موجات صدمة محلية داخل السائل. من خلال اختيار مواد متينة تقاوم التجويف وتقلبات الضغط ، يمكن أن يستمر الصمام في الأداء على النحو الأمثل ، حتى في أكثر الشروط تطلبًا .