球閥工作原理和結(jié)構(gòu)原理

球闊問(wèn)世于20世紀(jì)50年代，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，在短短的40年時(shí)間里，已迅速發(fā)展成為一種主要的閥類(lèi)。在西方工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，球閥的使用正在逐年不斷上升。

在我國(guó)，球閥被廣泛應(yīng)用在石油煉制、長(zhǎng)輸管線(xiàn)、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。

球閥的自閉件是帶有圓形通道的球體，繞垂直于通道的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，球體隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而達(dá)到啟閉通道的目的。球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密?？筛鶕?jù)工況需要，裝配不同的驅(qū)動(dòng)裝置形成多種不同控制方法的球閥，如電動(dòng)球閥，氣動(dòng)球閥，液動(dòng)球閥等等。

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向，設(shè)計(jì)成V形開(kāi)口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。球閔只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。完全平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。球閥不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能子，而且在一定的公稱(chēng)通經(jīng)范圍內(nèi)體積較小、重量輕、材料料耗用少、安裝尺寸小,并且驅(qū)動(dòng)力矩小，操作簡(jiǎn)便、易實(shí)現(xiàn)快速啟閉，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過(guò)氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。

球閥用帶國(guó)形通孔的球體作啟閉件球體隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作的閥門(mén)。球門(mén)是由旋塞閥演變而來(lái)，又稱(chēng)球形旋塞閥。球闊的啟閉件作為一個(gè)球體，利用球體繞閥桿的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)90度實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉的目的。

球閥適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過(guò)氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥詞體可以是整體的，也可以是組合式的。球閥是本世紀(jì)50年代問(wèn)世的一種新型閥門(mén)在短短的30多年里，是近十幾年來(lái)發(fā)展較快的閥門(mén)品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，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(zhǎng)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)均達(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。在航天、石油化工、長(zhǎng)輸管線(xiàn)、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛應(yīng)用。

球庥旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而關(guān)閉閥門(mén)，截?cái)嘟橘|(zhì)的流動(dòng)。當(dāng)球閥回轉(zhuǎn)90度時(shí)，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球口，從而開(kāi)啟流動(dòng)，并且基本沒(méi)有流阻力。組成結(jié)構(gòu)：

1.球閥不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。流體阻力小，全通徑的球閥基本沒(méi)有流阻。

⒉.球閥有兩個(gè)密封面，而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實(shí)現(xiàn)完全密封。在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。

3.球閥適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速、輕便。操作方便，開(kāi)閉迅速，從全開(kāi)到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制。

4.球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換都比較方便。

5.在全開(kāi)或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過(guò)時(shí)，不會(huì)引起閥門(mén)密封面的侵蝕。

6.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(yīng)用。

7.由于球閥在啟閉過(guò)程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中。

8.球閥流體阻力小，無(wú)振動(dòng)，噪聲小。

9、全通徑結(jié)構(gòu)，流體阻力小，流量大，流量不受損失。

10、啟閉速度快，開(kāi)啟關(guān)閉只需90度旋轉(zhuǎn)，最快開(kāi)啟時(shí)間1秒。

主要特點(diǎn):

1)球閥流體阻力小，具有最低的流阻(實(shí)際上為零)。

球悶─股有縮徑和不縮徑通道兩種結(jié)構(gòu)。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，球閥的流阻系數(shù)都比較小。特別是所謂全流量型，即不縮徑的球閥，由于其通道直徑等于管道內(nèi)徑，局部阻力損失只有同等長(zhǎng)度管道的摩擦阻力，即在所有閥門(mén)中，這種球閥的流阻最小。在火箭發(fā)射及其試險(xiǎn)系統(tǒng)中，要求輸送管道的阻力越小越好。減少管路系統(tǒng)的阻力有兩個(gè)途徑:一是降低流體流速，為此需要增大管徑和閥門(mén)通徑，這對(duì)于管路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性往往會(huì)產(chǎn)生不利的影響，特別對(duì)低溫輸送系統(tǒng)(液氫)是極為不利的;一是減小閥門(mén)的局部阻力，因此，球閥自然就成了最佳選擇。

(2)球閥啟閉開(kāi)關(guān)迅速、方便。由于球閥在一般情況下只需手柄轉(zhuǎn)動(dòng)90°就完成了全開(kāi)或全關(guān)動(dòng)作，很容易實(shí)現(xiàn)快速啟閉?？蓪?shí)現(xiàn)快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時(shí)間僅為0.050.1s，以保證能用于試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)中?？焖賳㈤]閥門(mén)時(shí)，操作無(wú)沖擊。

(3)球閥密封性能子。目前，絕大多數(shù)球調(diào)的閥座都是用聚四氟乙烯等彈性材料制造，金結(jié)與非金結(jié)材料組成的密封副，通常稱(chēng)為軟密封。一般說(shuō)來(lái)，軟密封的密封性容易保證，而且對(duì)密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不很高。

(4)球盒使用壽命長(zhǎng)。由于聚四氟乙烯有良好的自潤(rùn)滑性，與球體的摩擦磨損小，而且由于球體加工工藝的改進(jìn)，使粗糙度降低，從而提高了球閥的使用壽命。

(5)球閎可靠性高主要是因?yàn)?@球體與閥座一對(duì)密封副不會(huì)發(fā)生擦傷、急刷磨損等故障，在工作時(shí)不會(huì)卡住(在無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí))，故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中。②內(nèi)裝式閥桿結(jié)構(gòu)，消除了閥桿在流體壓力作用下可能因填料壓蓋松開(kāi)而飛出的事故隱患;③采用防靜電、耐火結(jié)構(gòu)的球閥，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線(xiàn)。

(6)閥體內(nèi)通道平整光滑更適于輸送粘性流體.漿液，以及固體顆粒。

(7)因在工作時(shí)不會(huì)卡住(在無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí))，故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中。

(8)球形關(guān)閉件能在位置上自動(dòng)定位，并能承受關(guān)閉時(shí)的高壓差。

(9)在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)完全雙向密封。

(10)在全開(kāi)和全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過(guò)閥門(mén)的介質(zhì)不會(huì)引起密封面的侵蝕。

(11)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(mén)結(jié)構(gòu)。

(12)閥體對(duì)稱(chēng)，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來(lái)自管道的應(yīng)力。

(13)全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門(mén)內(nèi)件不受侵蝕，最高使用壽命可達(dá)30年，是石油、天然氣管線(xiàn)的理想閥門(mén)。