球閥結(jié)構(gòu)類型

                                上海申弘閥門(mén)有限公司

球閥結(jié)構(gòu)類型球閥的閥體內(nèi)部安裝有中間通孔的球體，球體在管路方向兩側(cè)各有一個(gè)環(huán)狀的彈性體來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。通過(guò)把手旋轉(zhuǎn)球體90°，即可改變通孔的方向，從而實(shí)現(xiàn)球閥的開(kāi)關(guān)(圖1)。球閥工作原理  球閥是用帶有圓形通道的球體作啟閉件，球體隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作的閥門(mén)。球閥的啟閉件是一個(gè)有孔的球體，繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到啟閉通道的目的。球閥主要供開(kāi)啟和關(guān)閉管道和設(shè)備介質(zhì)之用。 球閥主要優(yōu)點(diǎn)如下：

 1、適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速、輕便。

2、流體阻力小。

 3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)體積小，重量輕，便于維修。

4、密封性能好。  

5、不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。

6、無(wú)振動(dòng)，噪聲小。

球閥結(jié)構(gòu)類型球閥的分類：

 球閥按結(jié)構(gòu)形式可分為：浮動(dòng)球閥、固定球閥、彈性球閥和油封球閥； 按通道可分為直能式球閥、角式球閥和三通式球閥等，三通式又可分為T(mén)形球閥和L形球閥兩種。  

按連接方工可分為螺紋式連接球閥、法蘭連接球閥和焊接式球閥三種。

球閥安裝與維護(hù)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1、要留有閥柄旋轉(zhuǎn)的位置。

2、不能用作節(jié)流。

 3、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球閥應(yīng)直立安裝。

公稱壓力或壓力級(jí)：PN1.0-32.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K

公稱通徑或口徑：DN6～900、NPS 1/4 ～36

連接方式：法蘭、對(duì)焊、螺紋、承插焊等

適用溫度：-196℃～540℃  

驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)

閥體材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。  

選用不同的材質(zhì)，可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質(zhì)、尿素等多種介質(zhì)。

1、普通式

普通閥座(圖1)的特點(diǎn)是在預(yù)緊力或流體壓力作用下閥座與球體壓緊，并使閥座材料產(chǎn)生彈塑性變形而達(dá)到密封，其密封效果取決于閥座在流體壓力或預(yù)緊力的作用下補(bǔ)償球體圓度和表面微觀不平度的能力。因此，閥座與球體之間必須具有足夠大的密封比壓。

普通閥座
(a)圓弧式(b)錐面式(c)帶防火式(d)帶內(nèi)環(huán)式

圖1 普通閥座

2、彈性式

彈性閥座(圖2)借助于彈性元件，如金屬?gòu)椈杉芎蛷椈傻龋陬A(yù)緊力或流體壓力下產(chǎn)生彈性變形，以補(bǔ)償溫差、壓力和磨損等外界條件變化對(duì)球體密封性能的影響。

彈性閥座
(a)單斜面式(b)雙斜面雙線式(c)V形線型自封式(d)特殊式

圖2 彈性閥座

3、彈簧組合式

彈簧組合式閥座(圖3)是沿閥門(mén)通道橫向截面圓周均布一組壓縮彈簧或僅用一只碟型彈簧的推力，始終保持閥座壓緊球體而達(dá)到預(yù)緊狀態(tài)。

彈簧組合式閥座
(a)壓縮彈簧式 (b)碟形彈簧式

圖3 彈簧組合式閥座

4、活塞式閥座

活塞式閥座(圖4)是依靠進(jìn)口介質(zhì)壓力產(chǎn)生密封力，閥座被推動(dòng)壓緊球體，密封圈產(chǎn)生彈塑性變形實(shí)現(xiàn)密封。

活塞式閥座
(a)截?cái)嘈狗砰y座(b)雙倍運(yùn)動(dòng)閥座(c)雙級(jí)密封式閥座

圖4 活塞式閥座

截?cái)嘈狗砰y座在閥腔內(nèi)的壓力異常升高到大于下游端壓力時(shí)，形成的壓差作用產(chǎn)生向外推力，克服彈簧力使閥座與球體脫離，實(shí)現(xiàn)閥腔的壓力向下游排放，之后在彈簧的作用下，閥座重新與球體貼合。

雙倍運(yùn)動(dòng)閥座是當(dāng)中腔壓力大于出口壓力時(shí)，使閥座壓緊球體，密封圈產(chǎn)生彈塑性變形實(shí)現(xiàn)密封。該閥使用時(shí)，一旦上游密封意外失效產(chǎn)生泄漏，下游閥座實(shí)現(xiàn)密封。

雙級(jí)密封式閥座對(duì)于承受較大密封力的采用橡膠和塑料組合密封結(jié)構(gòu)，橡膠主要起密封作用，塑料起支承和輔助密封雙重作用。

5、特殊結(jié)構(gòu)式

特殊結(jié)構(gòu)式閥座(圖5)有內(nèi)或外調(diào)節(jié)式、波紋管式、注脂密封式、雙推動(dòng)式和組合式。

特殊結(jié)構(gòu)式閥座
(a)內(nèi)、外調(diào)節(jié)式(b)波紋管式(c)注脂密封式(d)雙推動(dòng)式(e)組合式

圖5 特殊結(jié)構(gòu)式閥座

內(nèi)調(diào)節(jié)式閥座是閥座與球體之間的密封比壓靠?jī)?nèi)調(diào)整螺母調(diào)節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有向外的泄漏點(diǎn)。外調(diào)節(jié)式閥座是閥座與球體之間的密封比壓靠外部調(diào)節(jié)螺塞壓緊楔塊使伸縮套產(chǎn)生位移進(jìn)行調(diào)整。

波紋管式閥座一般采用電子束焊或氬弧焊與閥座和導(dǎo)向套相連。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證閥座密封中心小于波紋管中徑，此結(jié)構(gòu)具有密封性可靠，彈性補(bǔ)償范圍大，三維空間靈活的特點(diǎn)。

注脂密封式閥座可以增加密封性能，減小閥座的摩擦和磨損，延長(zhǎng)使用壽命，并防止球閥在使用過(guò)程中，因閥座損壞或火災(zāi)而造成事故。可在閥座上增設(shè)一組注脂孔。注脂密封僅起輔助密封作用或作為臨時(shí)應(yīng)急措施。

雙推動(dòng)式閥座是當(dāng)N室與控制壓力接通時(shí)，閥座與球體壓緊并保持密封。當(dāng)M室通控制壓力而N室向外界排出壓力時(shí)，閥座即后退，使之與球體脫離接觸，閥座與球體之間的磨損和摩擦以及操作轉(zhuǎn)矩更小，適合于高中壓大口徑球閥。組合式由彈簧組閥座與活塞式閥座組合而成。前者起主要密封作用，后者接通控制壓力，起輔助密封作用。

2、硬密封閥座
1、本體堆焊式

本體堆焊式閥座(圖6)是在某種金屬材料上堆焊硬質(zhì)合金，閥座帶有一個(gè)彈性尾座，有利于減少密封面的摩擦損傷。

本體堆焊式閥座
圖6 本體堆焊式閥座

2、多層式

多層式密封閥座(圖7)是多層不銹鋼片和多層薄石墨片交替疊放經(jīng)特殊的加工手段卷壓制而成的，提高了高溫高壓下的性能。

多層式密封閥座
圖7 多層式密封閥座

3、空心管式

空心管式密封閥座(圖8)內(nèi)外是襯套，中間是不銹鋼管，靠空心的彈力使閥座壓緊球體。

空心管式密封閥座
圖8 空心管式密封閥座

4、旋轉(zhuǎn)式

旋轉(zhuǎn)密封閥座(圖9)主要特點(diǎn)是閥門(mén)在啟閉過(guò)程中，閥座可沿通道軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)在閥座的圓周上分布一圈齒牙，球體每關(guān)閉一次，閥座旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒。這樣使閥座沿圓周產(chǎn)生均勻磨損，從而改善了閥座工作狀況，延長(zhǎng)了閥座的使用壽命。

1、軟密封閥座球閥密封性  

球閥主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯（PTFE），它對(duì)幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點(diǎn)。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數(shù)，對(duì)冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座密封的設(shè)計(jì)必須圍繞這些特性進(jìn)行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍和其他許多材料。但是，當(dāng)密封材料變硬時(shí)，密封的可靠性就要受到破壞，特別是在低壓差的情況下。此外，像丁青橡膠這樣的合成橡膠也可用作閥座密封材料，但它所適用的介質(zhì)和使用的溫度范圍藥受到限制。另外，如果介質(zhì)不潤(rùn)滑，使用合成橡膠容易卡住球體。   為了滿足高溫、高壓、強(qiáng)沖蝕、長(zhǎng)壽命等工業(yè)應(yīng)用的使用要求，近十幾年來(lái)，金屬密封球閥得到了很大的發(fā)展。尤其在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、意大利、德國(guó)、西班牙、荷蘭等，對(duì)球閥的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，出現(xiàn)全焊接閥體直埋式球閥、升降式球閥、使球閥在長(zhǎng)輸管線、煉油裝置等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，出現(xiàn)了大口徑（3050mm）、高壓力（70MPa）、寬溫度范圍（-196~815℃）的球閥，從而使球閥的技術(shù)達(dá)到一個(gè)全新的水平。  

 球閥設(shè)計(jì)與制造   由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）以及柔性制造系統(tǒng)（FMS）在閥門(mén)行業(yè)的應(yīng)用，使球閥的設(shè)計(jì)和制造達(dá)到一個(gè)全新的水平。不但全面革新了閥門(mén)的設(shè)計(jì)計(jì)算方式，減輕了專業(yè)技術(shù)人員繁重的重復(fù)性常規(guī)設(shè)計(jì)工作，使技術(shù)人員有更多的精力用于改進(jìn)、提高產(chǎn)品性能和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，縮短新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)周期、全面提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且在升降桿式金屬密封球閥的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于 CAD/CAM 的應(yīng)用，出現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、由計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床加工制造的閥桿螺旋扁，使金屬密封球閥在啟閉過(guò)程中無(wú)任何擦傷和磨損，從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。球閥在*開(kāi)啟時(shí)，流阻很小，幾乎等于零，因此等徑球閥廣泛應(yīng)用于石油天然氣管線中，因?yàn)槿菀浊鍜吖芫€。由于球閥的球體在啟閉過(guò)程中帶有擦拭性，故大多數(shù)球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中，依據(jù)密封圈的材料也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。    球閥適用場(chǎng)合   由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料，因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質(zhì)的作用下，于塑料閥座之間相互壓緊來(lái)完成的（浮動(dòng)球球閥）。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下，局部地區(qū)發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補(bǔ)償球體的制造精度和表面粗糙度，保證球閥的密封性能。  

又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成，故在選擇球閥的結(jié)構(gòu)和性能上，要考慮球閥的耐火和防火，特別是在石油、化工、冶金等部門(mén)，在易燃、易爆介質(zhì)的設(shè)備和管路系統(tǒng)中使用球閥，更應(yīng)注意耐火和防火。   通常，在雙位調(diào)節(jié)、密封性能?chē)?yán)格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動(dòng)作迅速（1/4 轉(zhuǎn)啟閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統(tǒng)中，使用球閥。   球閥也適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止（壓差小）、腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。  在低溫（深冷）裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥。  

在冶金行業(yè)的氧氣管路系統(tǒng)中，需使用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格脫脂處理的球閥。   在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設(shè)在地下時(shí)，需使用全通徑焊接式球閥。  在要求具有調(diào)節(jié)性能時(shí)，需選用帶Ｖ形開(kāi)口的結(jié)構(gòu)的球閥。   在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中，工作溫度在 200℃ 以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對(duì)金屬密封的球閥。