球閥的優(yōu)點與特點分析
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90°，實現開啟和關閉的目的。球閥在管路上主要用于切斷、分配和改變介質流動方向。
設計成V形開口的球閥，還具有良好的流量調節(jié)功能。
球閥不僅結構簡單、密封性好，而且在一定的公稱尺寸范圍內體積較小、重量輕、材料消耗少、安裝尺寸小，并且驅動力矩小、操作簡便、易實現快速啟閉，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，使用品種和數量仍在繼續(xù)擴大，并向高溫、高壓、大口徑、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調節(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均能達到較高水平。隨著球閥的發(fā)展，在可以預見的短時間內，特別是
圖3一14 單偏心密封蝶閥密封結構
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)，故能可靠地應用于腐蝕性介質和低沸點液體中。
3)在較高的工作壓力和較高的工作溫度范圍內，能實現完全密封。
4)可實現快速啟閉，某些結構的啟閉時間僅為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隔離，因此高速通過閥門的介質不會對密封面侵蝕。
8)腔體內的介質壓力一旦高于設計壓力的1. 33倍時，可自動泄放到出口管路或進口管路。
9)可設計成具有防火密封功能。
10)具有防靜電功能。
11)設計成V形開口球的球閥，具有良好的流量調節(jié)功能。
12)結構緊湊、重量輕，可以認為它是用于低溫介質系統(tǒng)的最合理的閥門結構。
13)閥體對稱，尤其是焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力。
14)關閉件能承受關閉時的高壓差。巧)全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內件不受浸蝕。最高使用壽命可達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物質都是惰性的，且具有摩擦系數小、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，對冷流的敏感性和不良的熱傳導性，要求閥座的密封設計必須圍繞這些特性進行。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、強沖刷、長壽命等工業(yè)應用的使用要求，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)達國家，球閥的結構不斷改進，如應用在石油、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形開口調節(jié)球閥等，從而使球閥的技術達到一個全新的水平。
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，從全開位置到全關位置的轉角為90°。這種閥的特點如下:
1)結構簡單、維修方便，一般作兩位調節(jié)用，因為流量特性是快開。
2)閥座密封可采用軟質材料，密封可靠。
3)流通能力大，介質進入閥門沒有方向性。
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，也適用于腐蝕性介質。
圖3-25 電動固定球定球閥
(2)V形球閥其結構如圖3-67所示。它的球體上開有一個V形口，隨著球的旋轉，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V形開口旋轉到閥體內，球體和閥體上的閥座密封圈緊密接觸;開、關角度范圍是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，關閉性能好。
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，可調比大，可高達300:1
4)結構簡單，維修方便，使用溫度、壓力范圍廣，可用于腐蝕性可介質。
球閥
