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球閥_結構性能原理及分類(完整版)
球閥_結構性能原理及分類(完整版)
------上海華鋼閥門廠
        球閥是閥門中的一大分支,小通徑的銅球閥使用特別廣泛,大通徑的法蘭球閥同樣受用廣泛,本文上海球閥廠家-上海華鋼閥門廠將為您介紹球閥結構,球閥性能,球閥原理,以及球閥分類和部分球閥產品,幫助您更好的進行球閥選型。
        球閥是旋塞閥的改進演變,屬于同一類型,它的關閉件是球體而不是旋塞。球體繞閥體中心線作90度旋轉,可啟閉閥門。球閥主要起切斷、分配和改變介質流動方向的作用,設計成V型開口的球閥還可以做調節流量用。球閥的結構解剖圖如圖所示。

【球閥解剖圖】

        球閥具備旋塞閥的優點,同時克服了它的缺點,比如啟閉力矩小,密封性能好。
 
一.球閥的分類
        球閥分類方式很多,以下主要介紹四種分類方式。
        (1).按球體結構型式分類:浮動球式、固定球式。
        (2).按球閥流通型式分類:直通式、三通式、四通式、五通式。
主要產品例如:直通一片式球閥三通法蘭球閥等。
        (3).按閥體裝配形式分類:一體式、二體式、三體式、上裝式。
主要產品例如:兩體襯氟球閥三體不銹鋼球閥、上裝式球閥等。
        (4).按閥體流道直徑分類:全通徑式、縮徑式。
主要產品例如:全通徑法蘭球閥、縮徑式球閥等。
 
二.球閥的性能
        球體通道為圓形,不縮徑的球體圓形通道與閥體圓形通道連接呈直管段,所以流阻非常小。根據不同工況,密封副可選擇金屬、合金、非金屬,密封性能好。球閥有體積小、啟閉迅速、操作方便、安全可靠、使用壽命長、適用范圍廣等優點,部分取代了閘閥、截止閥、節流閥、多通道球閥可用來實現介質分配與改變介質流向。
        球閥是近年來發展很快的閥種之一,可以預見隨著球閥制造技術的進步,將會得到更廣泛的應用。
        (1).球閥的性能原理
        ①球閥性能出色,擁有流體阻力小(全通徑流道閥體阻力系數幾乎與管道相同、不會造成壓力損失)。
        ②結構簡約,閥體對稱、體積小、可雙向流動、雙向密封。
        ③密封可靠(尤其是閥座密封面采用非金屬材料時)
        ④操作方便、啟閉迅速、轉動90度即可完成閥門的啟閉,便于遠距離控制。
        ⑤維修方便,閥座密封圈一般都是活動的,拆換方便,如果采用上裝式結構,可在線更換。
        ⑥閥門在全開或者全關位置,密封副與介質完全隔離,高速通過的介質不會沖蝕密封副。
        ⑦球體在啟閉時是旋轉擦拭的過程,所以多數結構的球閥可以用于帶懸浮固體顆粒的介質,選用合適的耐磨的閥座密封材料,也可用于粉狀介質。
        ⑧直通式球閥用作切斷用,使用廣泛、三通、四通等球閥用于分配介質和改變介質流向、V型可做節流用。
        ⑨全通徑球閥全開式易于清掃球通過清掃管線,在石油,天然氣管道中廣泛使用。
        ⑩適用范圍廣、工作壓力從真空至高壓,公稱直徑DN8~3000,工作溫度為-254~815攝氏度。
 
        ①閥座密封圈等零件如果采用非金屬材料,其壓力-溫度額定值低于球閥殼體(金屬)的壓力-額定值,致球閥實際使用壓力、溫度、介質受其限制。
        ②閥座密封圈等材料采用非金屬時,應考慮球閥的耐火,防靜電結構性能。
        ③球體加工研磨有一定難度,金屬密封副球閥加工更麻煩。
        ④粉塵、結焦、粘性介質充塞進活動的密封圈內時,會影響閥座位移,進而影響密封,所以不宜用于結焦、粘度大的介質。
 
三.球閥的結構選型
        1.球閥球體型式
        (1).浮動球與固定球結構型式和性能比較圖如圖所示。
        浮動球可以自由地在閥座中浮動,因此具有結構簡單,重量輕等優點,但是必須要有足夠的輕度來承受高的密封比壓、以及操作扭矩大、不適用高壓及大口徑閥門。
        固定球的閥球不會移動,整體渾然天成,因此扭矩小,密封性能好,適用大口徑高壓環境,但是結構復雜,工藝繁瑣,價格高。

【浮動球固定球性能比較圖】

        (2).固定球的幾種結構型式和性能如圖所示。
        ①進口端密封:閥門關閉時填料和大部分閥體不受內壓,缺點是閥體轉矩大且閥桿軸承受壓力大。
        ②出口端密封:如果進口端密封失敗可以使用出口端密封從而提高閥門密封可靠性,減小球體支撐軸的載荷,適用于高壓工況,但是流通截面積減少且關閉時內腔都處于介質壓力作用下。
        ③前后雙密封:兩閥座前后端獨立切斷,關閉時進出口端同時受壓,閥門中腔和兩端通道可以被相互切斷,適用于高要求工況,可以通過泄壓閥沖洗閥體內部沉積物,但是中腔有介質且應設置防止異常升壓裝置。
        ④油封式:在密封面間壓注特制的潤滑油,形成一層油膜,增強密封性能且減小扭矩摩擦。但是結構復雜。
        ⑤軌道式球閥:閥桿上有導軌和導向銷的相互作用,但閥座結構單向密封,適用于惡劣工況,壽命長但是加工成本太高。非惡劣工況不考慮。
        ⑥偏心半球閥(V型球閥):有側裝和上裝兩種,可以具有調節流量的作用,密封可靠壽命長而且通用性強,截斷型可以取代閘閥、截止閥,調節型可以取代調節閥和控制閥。但是受結構限制,壓力和通徑不宜過大。
        將進出口端閥座密封圈設計成不同的直徑,流道截面積不等,利用活塞效應,可設計成進口密封(閥前密封)、出口密封(閥后密封)和雙向密封(前后端都密封)
   

【固定球式各結構比較】

        (3).軌道式無摩擦球閥的工作原理如圖所示:

【軌道球閥工作原理】

        2.閥體流道直徑型式
        全通徑式流道接近管道,流體壓力損失小,且便于清掃球清掃。
        縮徑式的流道直徑小于公稱通徑,閥門整體結構縮小,節省材料,環保節約。但是流道阻力會增加。

【全通徑與縮徑比較圖】

 

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