球閥的結構形式

                             球閥的結構形式

                       上海申弘閥門有限公司

在做球閥設計時，應該如何確定球閥的總體結構型式呢？主要應從以下幾方面考慮：
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。球閥(ball valve 在海工和船舶領域應為截止閥），標準GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為：啟閉件（球體）由閥桿帶動，并繞球閥軸線作旋轉運動的閥門。亦可用于流體的調節與控制，其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質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、微小固體顆料等的介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換，同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。球閥分類：氣動球閥，電動球閥，手動球閥。

球閥和旋塞閥是同屬一個類型的閥門，只有它的關閉件是個球體，球體繞閥體中心線作旋轉來達到開啟、關閉的一種閥門。球閥已廣泛應用于石油、化工、發電、造紙、原子能、、火箭等各部門，以及人們日常生活中。

球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向。球閥是近年來被廣泛采用的一種新型閥門，球閥具有以下優點：

1.球閥流體阻力小，其阻力系數與同長度的管段相等。

2.球閥結構簡單、體積小、重量輕。

3.緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統中也已廣泛使用。

4.球閥操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。

5.維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。

6.在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。

7.球閥適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。

球閥按結構形式可分：

一、浮動球球閥

球閥的球體是浮動的，在介質壓力作用下，球體能產生一定的位移并緊壓在出口端的密封面上，保證出口端密封。

浮動球球閥的結構簡單，密封性好，但球體承受工作介質的載荷全部傳給了出口密封圈，因此要考慮密封圈材料能否經受得住球體介質的工作載荷。這種結構，廣泛用于中低壓球閥。

二、固定球球閥

球閥的球體是固定的，受壓后不產生移動。固定球球閥都帶有浮動閥座，受介質壓力后，閥座產生移動，使密封圈緊壓在球體上，以保證密封。通常在與球體的上、下軸上裝有軸承，操作扭距小，適用于高壓和大口徑的閥門。

為了減少球閥的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年來又出現了油封球閥，既在密封面間壓注特制的潤滑油，以形成一層油膜，即增強了密封性，又減少了操作扭矩，更適用高壓大口徑的球閥。

三、彈性球球閥

球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都采用金屬材料制造，密封比壓很大，依靠介質本身的壓力已達不到密封的要求，必須施加外力。這種閥門適用于高溫高壓介質。

彈性球體是在球體內壁的下端開一條彈性槽，而獲得彈性。當關閉通道時，用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達到密封。在轉動球體之前先松開楔形頭，球體隨之恢復原原形，使球體與閥座之間出現很小的間隙，可以減少密封面的摩擦和操作扭矩。

球閥按其通道位置可分為直通式，三通式和直角式。后兩種球閥用于分配介質與改變介質的流向。

球閥(ball valve)問世于20世紀50年代，隨球閥球閥分有：浮動球球閥、固定球球閥、軌道球閥、V型球閥、三通球閥、不銹鋼球
閥門浮動球球閥
閥門浮動球球閥
閥、鑄鋼球閥、鍛鋼球閥、卸灰球閥、抗硫球閥、氣動球閥、電動球閥、卡套球閥、焊接球閥。
按殼體/主體材料分類，球閥可分為：
1. 金屬材料閥門：如碳鋼閥門、合金鋼閥門、不銹鋼閥門、鑄鐵閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾閥門、銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門等。
2. 金屬閥體襯里閥門：如襯膠閥門、襯氟閥門、襯鉛閥門、襯塑閥門、襯搪瓷閥門。
3. 非金屬材料閥門：如陶瓷閥門、玻璃閥門、塑料閥門。
國內生產球閥的廠家比較多，連接尺寸也大多不統一。主要分以下幾個大類：
球閥的球體是浮動的，在介質壓力作用下，球體能產生一定的位移并緊壓在出口端的密封面上，保證出口端密封。
球閥
著科學技術的飛速發展，生產工藝及產品結構的不斷改進，在短短的40年時間里，已迅速發展成為一種主要的閥類。在西方工業發達的國家，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，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。它具有旋轉90度的動作，旋塞體為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。
球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向，它只需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥適宜做開關、切斷閥使用，V型球閥。電動閥門除應注意管道參數外，尚應特別注意其使用的環境條件，由于電動閥門中的電動裝置是一機電設備，其使用狀態受其使用環境影響很大。通常狀態下，電動球閥、蝶閥在以下環境使用要特別注意。

1. 對球閥結構的確定：
一般如果壓力不高，DN≤150時，可優先采用浮動式結構，其優點是：結構簡單。
如果浮動式球閥結構滿足不了需要時，應采用固定式球閥結構或其它結構型式(如半球、撐開式…)
2. 對球閥密封的材料的確定
由于球閥的使用受溫度的影響很大，因此，密封的材料的選定很關鍵：
① 對使用溫度≤300℃時，密封面材料可選擇塑料類材料(如聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、尼龍、對位聚苯)
② 當使用溫度超過300℃或者介質代顆粒狀時，密封面材料應選金屬密封。
3．對球閥使用要求的確定 
主要確定球閥是否具有防火、防靜電要求。
4．對球閥閥體型式確定
由于球閥公稱通徑適用的范圍很廣，其閥體型式也較為多樣,一般分為以下三種：
① 整體式閥體
一般用于DN≤50的小通徑閥門，此時，其材料多用棒材或厚壁管材直接加工擊來，而對口徑較大時，多采用二體式、三體式或全焊接結構。
② 二體式結構由左右不對稱的二個閥體組成，多采用鑄造工藝方法。
③ 三體式結構由主閥體和左右對稱的二個閥體組成，可采用鑄造或鍛造工藝方法。
5．閥門通道數量(直通、三通、四通…)
6．選擇彈性元件的形式。
  浮動球閥的閥座多選用聚四氟乙烯、對位聚苯等高分子聚合材料，密封性能好，耐高溫性能差。由于材料相對較軟要達到一定的密封比壓，勢必增加啟閉扭矩，為了盡量改善此種狀況，利用管道內壓力幫助密封，采用斜面彈性密封環結構，集密封可靠、啟閉輕松于一體。還可根據需要增加防沖刷結構，更好地保護閥座不受沖蝕，延長使用壽命。
1、公稱壓力或壓力級：PN1.0-32.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K；
2、公稱通徑或口徑：DN6～900、NPS 1/4 ～36；
3、連接方式：法蘭、對焊、螺紋、承插焊等；
4、適用溫度：-196℃～540℃；
5、驅動方式：手動、蝸輪蝸桿傳動、氣動、電動、液動、氣液聯動、電液聯動；
6、閥體材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M (316L)、Ti。選用不同的材質，可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質、尿素等多種介質。
 
        固定球閥的閥座密封形式有三種：進口密封、出口密封、進出口雙向密封。利用介質壓力以及D、D1的面積差產生輔助密封力，加之以蝶形彈簧的預緊力，實現可靠密封。密封面材料有聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、對位聚苯、合金鋼、硬質合金等，適合不同工況條件。本文相關的論文有：中國閥門產值遞增