球閥工作原理和結(jié)構(gòu)原理

球闊問世于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年時間里，已迅速發(fā)展成為一種主要的閥類。在西方工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，球閥的使用正在逐年不斷上升。

在我國，球閥被廣泛應(yīng)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(yè)，在國民經(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旋轉(zhuǎn)，球體隨閥桿轉(zhuǎn)動從而達(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)動裝置形成多種不同控制方法的球閥，如電動球閥，氣動球閥，液動球閥等等。

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向，設(shè)計成V形開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)簡單、密封性能子，而且在一定的公稱通經(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)動力矩小，操作簡便、易實現(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。

球閥用帶國形通孔的球體作啟閉件球體隨閥桿轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)啟閉動作的閥門。球門是由旋塞閥演變而來，又稱球形旋塞閥。球闊的啟閉件作為一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90度實現(xiàn)開啟和關(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年代問世的一種新型閥門在短短的30多年里，是近十幾年來發(fā)展較快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，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、長輸管線、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，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而關(guān)閉閥門，截斷介質(zhì)的流動。當(dāng)球閥回轉(zhuǎn)90度時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球口，從而開啟流動，并且基本沒有流阻力。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有流阻。

⒉.球閥有兩個密封面，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，開閉迅速，從全開到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制。

4.球閥結(jié)構(gòu)簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。

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

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，無振動，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，開啟關(guān)閉只需90度旋轉(zhuǎn)，最快開啟時間1秒。

主要特點:

1)球閥流體阻力小，具有最低的流阻(實際上為零)。

球悶─股有縮徑和不縮徑通道兩種結(jié)構(gòu)。無論哪種結(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度管道的摩擦阻力，即在所有閥門中，這種球閥的流阻最小。在火箭發(fā)射及其試險系統(tǒng)中，要求輸送管道的阻力越小越好。減少管路系統(tǒng)的阻力有兩個途徑:一是降低流體流速，為此需要增大管徑和閥門通徑，這對于管路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性往往會產(chǎn)生不利的影響，特別對低溫輸送系統(tǒng)(液氫)是極為不利的;一是減小閥門的局部阻力，因此，球閥自然就成了最佳選擇。

(2)球閥啟閉開關(guān)迅速、方便。由于球閥在一般情況下只需手柄轉(zhuǎn)動90°就完成了全開或全關(guān)動作，很容易實現(xiàn)快速啟閉?？蓪崿F(xiàn)快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為0.050.1s，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。

(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，通常稱為軟密封。一般說來，軟密封的密封性容易保證，而且對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。由于聚四氟乙烯有良好的自潤滑性，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為:@球體與閥座一對密封副不會發(fā)生擦傷、急刷磨損等故障，在工作時不會卡住(在無潤滑劑時)，故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中。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。

(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)因在工作時不會卡住(在無潤滑劑時)，故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中。

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

(9)在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)完全雙向密封。

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

(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)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)。

(12)閥體對稱，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(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、天然氣管線的理想閥門。