球閥的介紹和工作原理

來源：永嘉縣科控閥門有限公司 2012年12月17日 09:45

球閥問世于20世紀50年代，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的的不斷改進，在短短的40年時間里，已迅速發(fā)展成為一種主要的閥類。在西方國家工業(yè)發(fā)達的國家，球閥的使用正在逐年不斷的上升，在我國，球閥被廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。球閥主要用于截斷或接通管路中的介質(zhì)，亦可用于流體的調(diào)節(jié)與控制，其中本公司生產(chǎn)的硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質(zhì)合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等介質(zhì)。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質(zhì)的合流、分流、及流向的切換，同時也可關(guān)閉任一通道而使另外兩個通道相連。

球閥的結(jié)構(gòu)特點
①流體阻力小，球閥是所有閥類中流體阻力zui小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當小。 ②開關(guān)迅速、方便，只要閥桿轉(zhuǎn)動90o，球閥就完成了全開或全關(guān)動作，很容易實現(xiàn)快速啟閉。 ③閥座密封性能好。大多數(shù)球閥的密封圈都采用聚四乙烯等彈性材料制造，軟密封結(jié)構(gòu)易于保證啟封，而且球閥的密封力隨著介質(zhì)壓力的增高而增大。 ④閥桿密封可靠。球閥啟閉時閥桿只作旋轉(zhuǎn)運動而不作升降運動，閥桿的填料密封不易破壞，且閥桿倒密封的密封力隨著介質(zhì)壓力的增高而增大。 ⑤由于聚四氟乙烯等材料具有良好的自潤滑性，與球體的摩擦損小，故球閥的使用壽命長。 ⑥可配置氣動、電動、液動等多種驅(qū)動機構(gòu)，實現(xiàn)遠距離控制和自動化操作。 ⑦閥體內(nèi)通道平整光滑，可以輸送粘性流體、漿液以及固體顆粒。 ⑧安裝簡便，能以任意方向安裝于管道中的任意部位。

產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)、功能
一、對夾系列球閥
對夾球閥及對夾保溫夾套球閥是我廠新開發(fā)的產(chǎn)品，與普通產(chǎn)品相比，具有結(jié)構(gòu)長度短、重量輕、安裝方便、節(jié)省材料等顯著的優(yōu)點。（如圖一、圖二）

二、全通徑系列及縮徑系列
我公司球閥一般設有全通徑及縮徑兩個系列，以滿足不同工況的需要。全通徑球閥的通道內(nèi)徑與管線內(nèi)徑一致，流體阻力zui小，并便于管道清掃。而縮徑系列球閥的重量只有相同口徑全通徑球閥的70%左右，能有效的降低成本及價格，而其流體阻力只有相同口徑截止閥的1/7左右，故縮徑球閥在國外得到了較廣泛的使用。如右圖
三、閥座的可靠密封
1、浮動球閥采用雙斜面彈性密封圈或V形槽彈性密封圈結(jié)構(gòu)設計。有效的降低了球體與密封圈之間的磨擦系數(shù)，減少了操作力矩。當介質(zhì)壓力較小時，密封圈與球體接觸面積較小，故有較大的密封比壓，確保可靠密封。介質(zhì)壓力較大時，密封圈與球體接觸面積增大，故密封圈能承受較大的介質(zhì)推力而不會損壞。（如右圖）

2、當介質(zhì)的沖刷力較大時，特別設計的閥座防沖刷結(jié)構(gòu)能有效的防止介質(zhì)沖刷，確保封圈的使用壽命。如（圖四）

3、對于工作壓力很低的球閥，考慮到介質(zhì)壓力不能確保閥座可靠密封，而預緊力長期使用后又會衰減，故對于低壓、超低壓或真空工況用球閥，采用彈簧加載的閥座密封結(jié)構(gòu)，能確保球閥長期可靠的密封。如（圖五）


4、固定球閥根據(jù)壓力大小、可選擇不同的密封形式：A：進口端密封　B：出口端密封　C：進、出口端雙向密封。（見下圖）

由于d1、d2的面積差在上游介質(zhì)的壓力作用下，形成的活塞效應，使閥座與球體緊密接觸而密封。	由于d1、d2的面積差在閥體中腔介質(zhì)的壓力作用下，形成的活塞效應，使閥座與球體緊密接觸而密封。	由于d1＞d2＞d3在d1、d2、d3之間的面積差，在受到上游介質(zhì)與中腔介質(zhì)的壓力作用下，形成的活塞效應，使閥座與球體緊密接觸而密封。

四、防靜電結(jié)構(gòu)

根據(jù)用戶的要求，球閥可設計防靜電結(jié)構(gòu)。采用彈簧一柱式塞式靜電導出裝置，即在球體與閥桿、閥桿與閥體之間設置導電彈簧，使球體與閥桿及閥桿與閥體之間形成靜電通道，達到清除靜電的目的。避免靜電打火點燃易燃介質(zhì)，確保系統(tǒng)安全。（圖七）


五、啟閉靈活的操作機構(gòu) 在有相對運動的部位（如閥桿與閥體、閥桿與填料壓套），設置了摩擦系數(shù)小的增強聚四氟乙烯襯套，不僅減小了操作力矩，使啟閉更加靈活，而且避免了金屬部件之間的擦傷。如（圖八）

六、閥桿防沖飛及倒密封結(jié)構(gòu)
閥桿采用下裝式、設置帶有密封墊片的倒密封結(jié)構(gòu)，倒密封的密封力隨閥腔介質(zhì)壓力的增高而增大，從而確保閥桿的密封效果。當閥腔異常升壓時，閥桿不會被沖出，填料采用設計合理的V型結(jié)構(gòu)，能將閥腔內(nèi)部的介質(zhì)力及外部壓蓋的鎖緊力有效的轉(zhuǎn)化成閥桿的密封力。如（圖九、圖十）

七、耐火結(jié)構(gòu)
根據(jù)用戶的需要，球閥可設計成耐火結(jié)構(gòu)。當萬一發(fā)生火災而使聚四乙烯等軟密封圈燒損時，球閥仍然能夠可靠操作并具有良好的密封性能，以防止火災的擴大。如（圖十一）


八、自動泄壓結(jié)構(gòu) 當滯留在閥門中腔的液體介質(zhì)由于溫度升高而氣化，從而中腔壓力異常升高時，中腔介質(zhì)能依靠本身的推力推動閥座而自動泄壓，從而確保閥體的安全。如（圖十二）


九、輔助密封結(jié)構(gòu) 根據(jù)用戶的需要，球閥的閥座及閥桿的密封部位，可加注脂閥，當密封部位因擦傷而引起泄漏時，通過注脂閥注入密封脂中，可起瞬時密封作用。如（圖十三）

十、V型球閥本廠開發(fā)了硬密封V型球閥，其V型球芯與堆焊硬質(zhì)合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆粒、料漿等介質(zhì)。圖（圖十四）

十一、中、高溫球閥的閥座密封結(jié)構(gòu)
采用對位聚苯密封圈可用于300℃的溫度而采用全屏密封耐高溫組合材料結(jié)構(gòu)設計的球閥可用于更高的溫度。

十二、低溫球閥為了防止低溫工況下閥桿填料密封的失效，低溫球閥采用長頸結(jié)構(gòu)設計。閥座采用具有自動泄壓功能的結(jié)構(gòu)設計，以防止閥門中腔介質(zhì)由于升溫而出現(xiàn)的異常升壓。嚴格控制材料的化學成分及低溫沖擊韌性等力學性能指標。

十三、球閥的設計制造標準

十四、球閥的試驗壓力

十五、球的型號編制方法

注：（1）手輪，手柄和板手傳動省略第二單元代號。對于第三單元的氣動或液動常開式用6K，7K，常閉式式用6B、7B表示，氣動帶手動的用6S表示，防爆電動用9B表示，戶外型用9R表示。
　　（2）第五單元材料如用閥體直接加工的用“W”表示，當相互接觸的兩個密封面材料不同時，用低硬的材代號表示。
　　（3）對于PN≤1.6MPa的灰鑄鐵閥門和PN≥2.5MPa的碳素鋼閥門可以省略第七單元代號。
　　（5）如沒特別說明，球體及主要內(nèi)件與閥體同材質(zhì)。

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