Per Feder lässt sich beispielsweise Kraft erzeugen. Das bezieht sich auf eine Feder, die irgendwo zwischen Endschraube und Sitz passt. Normalerweise drückt die Feder gegen einen Sitzträger, die Vorrichtung, die den Sitzt hält und für den idealen Kontakt mit der Kugel positioniert. Federbelastung ist insbesondere für 3-Wege-Hähne wichtig, wo die Dichtkraft nur vom stromaufwärts gelegenen Sitz geliefert wird.
Eine andere Quelle für die Dichtungskraft ist der Systemdruck selbst. Hähne, die nicht federbelastet sind, können ganz vom Systemdruck abhängen, um die Kraft zwischen der Kugel und dem stromabwärts gelegenen Sitz zu erzeugen. In diesem Fall kann die Dichtkraft im oberen Druckbereich angemessen, im unteren Druckbereich jedoch nicht ausreichend sein. Nachdem der Sitz bei hohem Druck zusammengepresst wurde, kann die Abdichtung bei geringeren Drücken schwierig sein.
Der Sitzwerkstoff hat möglicherweise nicht die Eigenschaft, seine ursprüngliche Form wieder anzunehmen. Daher kann es sein, dass die Kraft bei niedrigem Systemdruck und ohne Federn nicht ausreicht, um die Dichtwirkung zu erzeugen. In solchen Fällen zieht ein Techniker die Endschrauben möglicherweise fester an, um Leckagen zu verhindern. Das behebt vielleicht das unmittelbare Problem, aber mit einer unbeabsichtigten Konsequenz: Der Hahn lässt sich schwer betätigen, besonders bei hohem Druck.
Als Resultat muss der Techniker zur Betätigung des Hahns bei hohem Druck eventuell eine „Schummelstange“ verwenden – eine Stange zum Verlängern der Griffe, um eine größere Hebelwirkung zu erzeugen. Konventionelle Hähne mit Problemen Aber auch bei konventionell konstruierten, federbelasteten Kugelhähnen kann es zu Problemen mit der Abdichtung im niedrigen Druckbereich (
Der Hahn erzeugt vielleicht anfänglich durch die von den Federn erzeugte Kraft eine gute Abdichtung. Aber wenn der Systemdruck die Federn wirkungslos macht, ist der Dichtungsdruck unter Umständen nicht mehr ausreichend. Wenn der Systemdruck und die Federn so angeordnet sind, dass sie nacheinander agieren, kommt es an bestimmten Punkten im Druckbereich zu keiner Abdichtung. Beim Swagelok-Kugelhahn der Serie FKB wirken diese beiden Kräfte – Systemdruck und Federn – an separaten Punkten am Sitzträger.
Daher tragen beide zur Gesamtabdichtungskraft bei. Diese Art der Federbelastung wird als Direktbelastung bezeichnet. Eine weitere Herausforderung bei der Konstruktion von Kugelhähnen für mittlere Drücke hat mit der Ausrichtung des Griffs zu tun.
In manchen Fällen verhindern in der Nähe angeordnete Komponenten, dass Griffe mit 90-Grad-Drehung entsprechend betätigt werden können. Die Aufgabe bestand darin, einen Griff zu schaffen, der in jedem der vier Quadranten positioniert werden kann, sodass ein Techniker ihn neu positionieren kann, ohne den Hahn ausbauen und die Hahnbefestigungen modifizieren zu müssen.
Erreicht wurde das durch die Einführung einer Anschlagplatte zwischen Griff und Hahnkörper. Die Anschlagplatte kann neu positioniert werden, wodurch sich die Ein- und Aus-Stellung in 90-Grad-Schritten verändern lässt. An den beiden von AGI gefertigten Anlagen befanden sich insgesamt 36 Kugelhähne und 452 Rohrverschraubungen. Es wurden alle Rohrverschraubungen und die Betätigung der Hähne überprüft.
Es traten nirgendwo an den Anlagen Leckagen auf. Die Kugelhähne der Serie FKB und die Endanschlüsse sparten AGI viel Zeit und Kosten bei der Fertigung und Endprüfung der Anlagen. Die zwei neuen Anlagen sind auf Ölplattformen im Golf von Mexiko im Einsatz.