球閥

球閥是由旋塞閥演變而來的。它的啟閉件為一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。球閥在管路上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向。

設(shè)計成V形開口的球閥，還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。

球閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、密封性好，而且在一定的公稱尺寸范圍內(nèi)體積較小、重量輕、材料消耗少、安裝尺寸小，并且驅(qū)動力矩小、操作簡便、易實現(xiàn)快速啟閉，是近十幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口徑、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，以及一閥多功能方向發(fā)展。其可靠性及其他性能指標(biāo)均能達(dá)到較高水平。隨著球閥的發(fā)展，在可以預(yù)見的短時間內(nèi)，特別是

圖3一14 單偏心密封蝶閥密封結(jié)構(gòu)

圖3一17 開口金屬0形圈閥座雙偏心蝶閥

在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上、海洋石油，以及核工業(yè)方面將有更廣泛的應(yīng)用。

球閥的優(yōu)點如下:

1)具有最低的流阻。

2)因在工作時不會卡住(在無滑劑時)，故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中。

3)在較高的工作壓力和較高的工作溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)完全密封。

4)可實現(xiàn)快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為0.5 }ls，以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中?？焖賳㈤]閥門時，操作無沖擊。

5)球形關(guān)閉件能在邊界位置上自動定位。

6)雙面密封可靠。

7)在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過閥門的介質(zhì)不會對密封面侵蝕。

8)腔體內(nèi)的介質(zhì)壓力一旦高于設(shè)計壓力的1. 33倍時，可自動泄放到出口管路或進(jìn)口管路。

9)可設(shè)計成具有防火密封功能。

10)具有防靜電功能。

11)設(shè)計成V形開口球的球閥，具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。

12)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，可以認(rèn)為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)。

13)閥體對稱，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(yīng)力。

14)關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。巧)全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內(nèi)件不受浸蝕。最高使用壽命可達(dá)40年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。

由于球閥有上述優(yōu)點，所以適用范圍很廣:

1)公稱尺寸DNBmm到DN1400mm

2)公稱壓力DN從真空到42.0MPa

3)工作溫度從-204~815℃

球閥最主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯(PTFE。它幾乎對所有的化學(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、適用溫度廣及密封性能優(yōu)良的綜合特點。但聚四氟乙烯的物理特性有較高的膨脹系數(shù)，對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座的密封設(shè)計必須圍繞這些特性進(jìn)行。閥座的密封塑性材料，包括聚四氟乙烯族和填充聚四氟乙烯、尼龍及其他材料。但是，當(dāng)密封材料變硬時，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，像丁睛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)和使用的溫度范圍要受到限制。另外，不潤滑，使用合成橡膠容易卡住球體。

為了滿足高溫、高壓、強(qiáng)沖刷、長壽命等工業(yè)應(yīng)用的使用要求，近十幾年來，金屬密封球閥得到了很大的發(fā)展。用于調(diào)節(jié)流量的v形球閥也有很快的發(fā)展。尤其在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，球閥的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，如應(yīng)用在石油、天然氣管線上的全焊接閥體球閥、升降桿式球閥、裂解裝置用高溫球閥、v形開口調(diào)節(jié)球閥等，從而使球閥的技術(shù)達(dá)到一個全新的水平。

球閥按閥芯型式，可分為0形球閥和V形球閥。

(1）0形球閥圖3-24為帶浮動球和彈性活動套筒的球閥，圖3-25為電動固定球閥，圖3-26為升降桿式球閥。在球體上開有一個直徑和管道直徑相等的

圖3一24 帶浮動球和彈性活動套筒的球閥

通孔，閥桿帶動球體在閥座密封圈中旋轉(zhuǎn)，從全開位置到全關(guān)位置的轉(zhuǎn)角為90°。這種閥的特點如下:

1)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，一般作兩位調(diào)節(jié)用，因為流量特性是快開。

2)閥座密封可采用軟質(zhì)材料，密封可靠。

3)流通能力大，介質(zhì)進(jìn)入閥門沒有方向性。

4)適用范圍廣，既適用于高溫、高壓，也適用于低溫、低壓;既適用于常規(guī)介質(zhì)，也適用于腐蝕性介質(zhì)。

圖3-25 電動固定球定球閥

(2)V形球閥其結(jié)構(gòu)如圖3-67所示。它的球體上開有一個V形口，隨著球的旋轉(zhuǎn)，開口面積不斷發(fā)生變化，但開口面的形狀始終保持為三角形;當(dāng)V形開口旋轉(zhuǎn)到閥體內(nèi)，球體和閥體上的閥座密封圈緊密接觸;開、關(guān)角度范圍是90°。這種閥的特點如下:

1)V形開口與閥之間有剪切作用，可以切斷纖維狀的流體，如紙漿、纖維、含顆粒的介質(zhì)，關(guān)閉性能好。

2)流通能力大，比同口徑的普通閥高兩倍。

3)流量特性近似于等百分比特性，可調(diào)比大，可高達(dá)300:1

4)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用溫度、壓力范圍廣，可用于腐蝕性可介質(zhì)。

球閥