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固定球球閥的密封原理與結構特征

發表時間：2022-7-26, 編寫人:上海川滬閥門有限公司

（1）固定球球閥密封原理

固定球球閥（圖1）的啟閉件是一個帶兩個支承軸的球體,中間有一個與管道通徑相等通道,兩側有兩個浮動的閥座,球體回轉時不偏離球體上支承軸的軸線,支承軸由上下兩滑動軸承支撐,閥座是浮動的,在介質力作用下,推向球體產生一個接觸應力,以獲得可靠的密封。同浮動球球閥一樣,閥門從開啟至關閉,或者從關閉至開啟回轉90°角行程。

圖1：固定球球閥結構

（2）固定球球閥結構特征

固定球球閥閥體由主閥體,左、右兩個副閥體組成,球體是一個上端有軸頸,下端有一軸孔的球體,閥體上部有一個填料箱,與球體軸頸相接處有一個滑動軸承,球體下端有一個軸孔,裝有滑動軸軸承套,閥體底部有一個軸承插入球體下端的軸孔內。這樣球體被保持在回轉中線上,轉動時不會產生偏移。球體兩側對稱地有兩個浮動的閥座組件,這一閥座組件由金屬座圈,鑲嵌在座圈內PTFE密封環,外緣上的橡膠O形圈和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組件上,使閥座與球體接觸,產生接觸應力,獲得有效的密封。閥桿與填料箱體由O形橡膠圈密封。

固定球球閥的結構比浮動球球閥復雜得多,其原理是介質壓力推動閥座組件作用在球體上產生接觸應力來獲得密封,球體回轉中心軸線不發生偏移,閥座的組件是浮動的,所以稱之為固定球-浮動閥座結構。由于介質作用力是作用在一個環形面積上（圖1）,其介質推力遠小于浮動球球閥介質的作用力,所以固定球球閥結構適用于高壓大口徑,其適用的范圍壓力級為Class150~2500,閥門通徑為NPS 2~60。對于采用PTFE、增強PTFE、尼龍、PEEK等高分子材料作密封環的結構,設計中仍然要滿足密封比壓q大于必需的密封比壓qb ,小于材料的許用比壓[q],即qb ≤q≤[q]。

由此可見,與浮動球球閥比較,固定球球閥特征如下:

①球體和閥座組合后的尺寸是一個自由尺寸,并不像浮動球球閥結構形成一個封閉尺寸鏈。因此,其密封性能在結構上不受溫度和壓力波動的影響;

②同樣是介質自密封的原理,但固定球球閥的介質力是作用在閥座的環形面積上,比浮動球球閥介質力作用在整個通道截面顯然要小得多,而且可以通過合理的設計來予以控制,所以這種結構適用于NPS 60以下,壓力等級適用于Class2500以下的所有球閥規格,成為球閥發展中重要的一個結構形式;

③基于上述的同樣理由,球閥的操作力矩亦遠比浮動球球閥小;

④其結構比浮動球球閥復雜,重量大,價格也比同規格浮動球球閥貴;

⑤可以設計成全通徑、標準通徑和縮徑,具有較大的流通能力和較低的流阻系數。

圖2：固定式球閥

上海川滬閥門生產的氣動固定式球閥、電動固定式球閥，根據現場工況不同，選擇合適的閥門密封面和閥體材質，組合驅動執行器實現遠程控制效果。