球閥的(de)結構和(hé)特征以及密封原理(lǐ)
發布日期:2022-03-14  浏覽數:255

 球閥啓閉件是一(yī)個球體,利用球體繞閥杆的(de)軸線進行90°旋轉,實現開啓和(hé)關閉的(de)功能。球閥在管道(dào)上主要用于切斷、分配和(hé)改變介質流動方向,設計成V形開口的(de)球閥還具有良好的(de)流量調節功能。
優點是具有最低(dī)的(de)流阻,在較大的(de)壓力和(hé)溫度範圍內(nèi),能實現完全密封,并可(kě)實現快速啓閉,有些氣動或液動的(de)球閥啓閉時間僅為(wèi)0.05-0.1S。在全開和(hé)全關時,球體和(hé)閥座的(de)密封面與介質隔離(lí),因此高(gāo)速通過閥門的(de)介質不會引起密封面的(de)侵蝕。結構緊湊、重量輕。
由于軟密封球閥最主要的(de)閥座密封圈材料是聚四氟乙烯,該密封材料對幾乎所有的(de)化學(xué)物質都是惰性的(de),且具有摩擦因數小、性能穩定和(hé)密封性能優良的(de)綜合性特點。但聚四氟乙烯的(de)物理(lǐ)特性,包括較高(gāo)的(de)線脹系數,對冷流的(de)敏感性和(hé)不練的(de)熱傳導性,耐溫性的(de)限制,尤其是抗輻照老化性能差,因此要求閥座密封的(de)設計必須考慮這些特性,有些工作場合選用球閥時,也可(kě)考慮采用金屬硬密封球閥。
公稱尺寸DN6-350;公稱壓力PN10-145;工作溫度-196—500℃。該閥在核島系統中約占所用閥門總數的(de)12.8%。在核電廠中,上裝式球閥由于便于維修而獲得較多應用。

固定球閥閥體從主閥體,左、右兩個副閥體組成,球體是一(yī)個上端有軸頸,下端有一(yī)軸孔的(de)球體,閥體上不有一(yī)個填料箱,與球體軸頸相接處有一(yī)個滑動軸承,球體下端有一(yī)個軸孔,裝有滑動軸軸承套,閥體底部有一(yī)個軸承插入球體下端的(de)軸孔內(nèi)。這樣球體被保持在回轉中線上,轉動時不會産生偏移。球體兩側對稱地(dì)有兩個浮動的(de)閥座組件,這一(yī)閥座組件由金屬座圈,鑲嵌在座圈內(nèi)PTFE密封環,外緣上的(de)橡膠O形圈和(hé)背面螺旋彈簧等組成。當閥門關閉時,介質力作用在密封座的(de)組件上,使閥座與球體接觸,産生接觸應力,獲得有效的(de)密封。閥杆與填料箱體由O形橡膠圈密封。
固定球球閥的(de)結構比浮動球球閥複雜得多,其原理(lǐ)是介質壓力推動閥座組件作用在球體上産生接觸應力來獲得密封,球體回轉中線軸線不發生偏移,閥座的(de)組件是浮動的(de),所以稱之為(wèi)固定球-浮動閥座結構。由于介質作用力是作用在一(yī)個環形面積上,其介質推力遠小于浮動球球閥介質的(de)作用力,所以固定球球閥結構适用于高(gāo)壓大口徑,其适用的(de)範圍壓力級為(wèi)Class150-2500,閥門通徑為(wèi)NPS2-60.對于采用PTFE、增強PTFE、尼龍、PEEK等高(gāo)分子(zǐ)材料作密封環的(de)結構,設計中仍然要滿足密封比壓q大于必需的(de)密封比壓qb,小于材料的(de)許用比壓[q],即qb≤q≤[q]。
由此可(kě)見,與浮動球球閥比較,固定球球閥特征如(rú)下:
①球體和(hé)閥座組合後的(de)尺寸是一(yī)個自(zì)由尺寸,并不像浮動球球閥結構形成一(yī)個封閉尺寸鏈。因此,其密封性能在結構上不受溫度和(hé)壓力波動的(de)影響;
②同樣世界之窗自(zì)密封的(de)原理(lǐ),但固定球球閥的(de)介質力是作用在閥座的(de)環形面積上,比浮動球球閥介質力作用在整個通道(dào)截面顯然要小得多,而且可(kě)以通過合理(lǐ)的(de)設計來予以控制,所以這種結構适用于NPS60以下,壓力等級适用于Class2500以下的(de)所有球閥規格,成為(wèi)球閥發展中重要的(de)一(yī)個結構形式;
③基于上述的(de)同樣理(lǐ)由,球閥的(de)操作力矩亦比浮動球球閥小;
④其結構比浮動球球閥複雜,重量大,價格也比同規格浮動球球閥貴;
⑤可(kě)以設計成全通徑、标準通徑和(hé)縮徑,具有較大流通能力和(hé)較低(dī)的(de)流阻系數。

浮動球球閥的(de)設計範圍受到通徑和(hé)壓力級的(de)限制,這樣就促進固定球球閥結構的(de)發明。“固定球球閥”一(yī)詞的(de)翻譯是不十分确切的(de),英文“trunnionmounted ball valve”準确的(de)譯文應是“支軸球球閥”,球體上帶有兩個支承軸的(de)球閥。這一(yī)結構的(de)球閥,大大拓展了球閥的(de)壓力等級和(hé)通徑。下面讨論其密封原理(lǐ)。
固定球閥的(de)啓閉件是一(yī)個帶兩個支承軸的(de)球體,中間有一(yī)個與管道(dào)通徑相等通道(dào),兩側有兩個浮動的(de)閥座,球體回轉時不偏離(lí)球體上支承軸的(de)軸線,支承軸由上下兩滑動軸承支撐,閥座是浮動的(de),在介質力作用下,推向球體産生一(yī)個接觸應力,以獲得可(kě)靠的(de)密封。同浮動球球閥一(yī)樣,閥門從開啓至關閉,或者從關閉至開啓回轉90°角行程。