手動裝置的設計需要考慮操作者能夠施加的力矩范圍,確保閥門在正常工況下可以順利啟閉。
閥門的操作力矩隨公稱通徑和壓力等級增大而增加。大口徑高壓閥門的啟閉力矩可能達到數百牛米,遠超單人徒手操作能力。此時需配置減速機構,通過降低轉速換取更大扭矩。蝸輪箱的減速比通常在幾十比一,操作者施加在手輪上的力經過放大后足以驅動閥門。
手輪直徑與操作力直接相關。相同力矩下,手輪直徑越大,所需操作力越小。但手輪過大可能受安裝空間限制,且操作時手臂動作幅度增大。設計中常取手輪邊緣操作力不超過300牛頓作為參考值,使多數操作者能夠正常使用。對于需頻繁操作的閥門,操作力宜進一步降低。
閥門操作力矩并非恒定值。密封面摩擦力、填料摩擦力、介質壓力作用力等都會影響實際所需力矩。啟閉瞬間通常需要克服靜摩擦力,力矩峰值較高;開啟后動摩擦力減小,力矩下降。操作者啟閉閥門時需注意感受力矩變化,避免盲目加力損壞閥件。
對于可能產生過大操作力矩的場合,可配置力矩限制裝置。如手輪與閥桿間設安全銷,超載時剪斷保護閥門;或采用帶力矩指示的專用扳手。定期檢測閥門操作力矩,若發現力矩異常增大,需檢查閥門內部有無卡澀、密封面有無損傷等問題。