球閥的作用和使用
球閥是由旋塞閥演變而來(lái)的，它的啟閉件為一個(gè)球體，利用球體饒閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉閥門的目的。球閥在管路上主要是用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向，設(shè)計(jì)成V形開口的球閥，還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。
球閥不僅機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好，而且在一定公稱尺寸范圍內(nèi)具有體積小、重量輕、材料消耗少、是近十幾年來(lái)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(shù)量仍在不斷廣大，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。隨著球閥的發(fā)展，在可以預(yù)見的段時(shí)間內(nèi)，特別是在石油與天然氣輸送管線、煉油裂化裂解裝置、海洋石油、煤直接液化油、氣裝置上以及核工業(yè)方面將有更廣泛的應(yīng)用。
球閥的優(yōu)點(diǎn)如下：?具有最低流阻；‚因在工作時(shí)不會(huì)被卡��；（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；ƒ在較高的工作壓力和較高的工作溫度范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)完全密封；④可實(shí)現(xiàn)快速啟閉，某些機(jī)構(gòu)的球閥，其啟閉時(shí)間僅為0.5-1s，以保證能用于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)中，快速啟閉球閥時(shí)，操作無(wú)沖擊；⑤球閥關(guān)閉件能在邊界上自動(dòng)定位；⑥雙向密封，密封可靠；⑦在全開和全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過(guò)閥門的介質(zhì)不會(huì)對(duì)密封面侵蝕。⑧體腔內(nèi)的介質(zhì)壓力一旦搞過(guò)殼體材質(zhì)在38℃時(shí)額定壓力的1.33倍時(shí)，可自動(dòng)泄放到出口管路或進(jìn)口管路；⑨可設(shè)計(jì)成具有防火密封功能；⑩具有防靜電功能；11.設(shè)計(jì)成V形開口球體的球閥，具有良好的流量調(diào)節(jié)功能，12.機(jī)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，可以認(rèn)為是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)最合理的閥門機(jī)構(gòu)；13.閥體對(duì)稱，尤其是焊接閥體機(jī)構(gòu)，能很好的承受來(lái)自管道的應(yīng)力；14.關(guān)閉件能承受關(guān)閉時(shí)的高壓差；15.全焊接球體球閥，可以直接埋于地下，使閥門的內(nèi)件不受侵蝕，最高使用壽命可達(dá)40年，是石油、天然氣、輸送管線最理想的閥門。
由于球閥有上述優(yōu)點(diǎn)，所以使用范圍廣：1.公稱尺寸從DN8-DN1600；2.公稱壓力從真空到PN420(CL2500)；3.工作溫度從-204-+816℃.
球閥最主要的發(fā)展密封材料就是聚四氟乙烯（PTFE)，它幾乎對(duì)所以化學(xué)物質(zhì)都是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、使用溫度范圍廣及密封性能優(yōu)良的綜合特點(diǎn)。但聚四氟乙烯的物理特性有較高的膨脹系數(shù)，對(duì)冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座的密封面設(shè)計(jì)必須圍繞這些特性進(jìn)行。閥座的密封材料，聚四氟乙烯族和填料聚四氟乙烯、尼龍及其它材料，當(dāng)密封材料變硬時(shí)密封的可靠性就受到破壞，特別是低壓差的情況下。此外，像丁晴橡膠這樣的合成橡膠，也可以用作閥座材料，但它所適應(yīng)的介質(zhì)和使用溫度范圍要受到限制，另外，無(wú)潤(rùn)滑情況下使用合成橡膠容易卡住球體。
為了滿足高溫、高壓、強(qiáng)沖刷、介質(zhì)帶懸浮顆粒、長(zhǎng)壽命工況的使用要求，近年來(lái)金屬密封球閥得到很大的發(fā)展。用于調(diào)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(dá)國(guó)家，球閥的機(jī)構(gòu)在不斷改進(jìn)，如應(yīng)用在石油、天然氣輸送管線上的支承板固定球機(jī)構(gòu)的全焊球閥；高溫球閥；V形開口調(diào)節(jié)球閥；金屬密封上裝式球閥等，從而使球閥的技術(shù)達(dá)到一個(gè)全新的水平。
1.浮動(dòng)球球閥
這種球閥的球體是浮動(dòng)的，由兩個(gè)閥座支承，在介質(zhì)壓力的作用下，球體本身能產(chǎn)生一定量的移位，并緊緊壓在出口端的閥座閥門圈上，保證出口端密封；如果標(biāo)準(zhǔn)要求為進(jìn)口端密封，就要設(shè)計(jì)成帶活動(dòng)套筒的閥座，閥座背面有預(yù)緊彈簧的浮動(dòng)球球閥。浮動(dòng)球球閥根據(jù)閥體的機(jī)構(gòu)形式分為一體式浮動(dòng)球球閥(球閥只有一個(gè)閥體）如圖2-15所示；兩體式浮動(dòng)球球閥（閥體又作左、右兩體構(gòu)成）如圖2-16所示；帶活動(dòng)套筒閥座的浮動(dòng)球球閥，如圖2-17所示。
浮動(dòng)球球閥的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性能好。由于閥體所承受的工作介質(zhì)壓力全部傳給了出口端閥座密封圈，密封比亞不易控制，因此，這種機(jī)構(gòu)的球閥只適用于水中、低壓閥門。
浮動(dòng)球球閥的缺點(diǎn)是：組裝時(shí)預(yù)緊力不易控制，而且需要用不同厚度的墊片來(lái)調(diào)整，組裝困難，制造精度要求高，同時(shí)操作力矩也較大。
2.固定球閥
球閥的球體是固定的，由兩段與球體連接在一起的固定軸與球體上的潤(rùn)滑軸承支承；關(guān)閉時(shí)，在介質(zhì)壓力的作用下，球體不會(huì)產(chǎn)生移位，通常，與球體連接在一起的上、下閥桿的裝有滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承，一減小啟、閉閥桿與閥體間的摩擦力，從而減小操作力矩，這種固定球閥適用于高壓的和大口徑閥門。
固定球球閥通常設(shè)有活動(dòng)閥座密封圈，在介質(zhì)壓力的作用下，閥座密封圈能夠產(chǎn)生移位，在閥座密封圈的底部，設(shè)在球體上。當(dāng)有介質(zhì)壓力時(shí)，介質(zhì)壓力使閥座密封圈緊緊壓在閥體上。從而保證球閥的密封性能。固定球球閥根據(jù)閥體的機(jī)構(gòu)分為兩體式固定球球閥，如圖2-18所示；三體式固定球球閥，如圖2-19所示；上裝式固定球球閥如圖2-20所示；全焊接式固定球球閥，如圖2-21所示。
另外為保證固定球球閥的密封性能，在初次密封失效后，可使用一張合適于高壓、大口徑固定球球閥的注脂閥，就是在兩體式、三體式、上裝式、全焊接式固定球球閥的閥體閥座密封圈部位和填料部位安裝注脂閥�？稍趦蓚�(gè)閥座密封圈和閥桿填料處入特制的密封脂，該密封脂要保證在50℃時(shí)不熔化，保持原有的性能。該密封脂在兩個(gè)密封面上和閥桿填料處形成一層油脂膜，既增強(qiáng)了密封性能，有降低了操作力矩，帶注脂閥的固定球球閥，要求按一定的時(shí)間間隔向固定球球閥內(nèi)注脂。
3.彈性球球閥
這種球的閥體是彈性的，如圖2-22所示，適用于高溫、高壓介質(zhì)。在球體上開有一個(gè)彈性曹，通常閥座密封圈采用金屬制造，為了保證密封，需要很大的密封壓力，緊靠介質(zhì)本身的壓力已達(dá)到密封要求，因而，必須對(duì)閥體密封圈和球體的接觸面上加外力。
彈性球體是在球體過(guò)水孔內(nèi)壁的上、下端開一窄槽，從而使球體獲得彈性。這種結(jié)構(gòu)，在開啟和關(guān)閉時(shí)可以減少兩 密封面間的摩擦，同時(shí)也就降低了操作力矩，使開啟貨關(guān)閉省力。
4.雙聯(lián)球閥
該種球閥的機(jī)構(gòu)如圖2-23所示，為雙聯(lián)L形浮動(dòng)三通球閥。該種球閥用一個(gè)手柄或蝸輪蝸桿手動(dòng)裝置操縱兩個(gè)L形三通球閥兩個(gè)動(dòng)作必須完全同步，使一個(gè)出于開啟狀態(tài)，另一個(gè)則出于關(guān)閉狀態(tài)。閥座密封圈采用聚四氟乙烯（PTFE)制造用螺栓壓緊閥蓋，實(shí)現(xiàn)密封。閥體與閥蓋連接處設(shè)有調(diào)整墊片，以調(diào)整預(yù)緊力，閥座底部設(shè)有蝶形彈簧，齒輪箱與一球閥用支架固定連接，與另一個(gè)球閥用活動(dòng)接頭連接，要保證兩個(gè)球閥閥桿同軸，兩個(gè)球閥閥桿連接方向成180°。
該閥主要應(yīng)用于罐式過(guò)濾器兩過(guò)濾罐的清洗，要保證一過(guò)濾罐在清洗，另一過(guò)濾罐在工作狀態(tài)。
5.形球球閥
其機(jī)構(gòu)如圖2-24所示。它在球體上開有一個(gè)V形通道口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，開口的面積不斷發(fā)生變化，但開口面的形狀始終保持為三角形；當(dāng)V形開口旋轉(zhuǎn)到和閥體上的密封圈緊密接觸時(shí)，達(dá)到關(guān)閉密封；開、關(guān)的角度范圍是90°。
這種球閥的特點(diǎn)如下：1.V形開口于球閥密封面之間有剪切作用，可以切斷纖維狀的流體，如紙漿、纖維、含顆粒的介質(zhì)，密封性能好，2.流體能力大，比相同公稱尺寸DN的普通閥門高一倍；3.流量特性近似于等百分比特性，可調(diào)比大，可高達(dá)300:1；4.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，工作溫度、工作壓力范圍廣，可用于腐蝕性介質(zhì)。
6.升降桿式球閥
該種球閥多為金屬密封球閥，為單閥座機(jī)構(gòu)。閥座密封面堆焊硬質(zhì)合金，球體與閥座的接觸面也堆焊硬質(zhì)合金，也有在球體表面采用超音速噴涂炭化鎢粉末，或采用熱噴涂基納米金屬粉末的，一種機(jī)構(gòu)是閥桿上開有S形導(dǎo)槽，在閥蓋上設(shè)有導(dǎo)銷，導(dǎo)銷與導(dǎo)槽配合，使閥桿升降時(shí)帶動(dòng)球體先離開閘閥密封面，再旋轉(zhuǎn)90°，達(dá)到開啟位置，關(guān)閉時(shí)，先使球體旋轉(zhuǎn)90°，然后再壓向閥座密封面，
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