球閥概述 球閥是由旋塞演變而來的,它的啟閉件為一個球體,利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。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。
球閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、密封性好,而且在一定的公稱尺寸范圍內(nèi)體積較小、重量輕、材料耗用少、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,是近十幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達國家,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均達到較高水平,并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。隨著球閥的技術(shù)進步,在可以預見的短時間內(nèi),特別是在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上以及核工業(yè)上將有更廣泛的應用。此外,在其他工業(yè)中的大中型口徑、中低壓力領(lǐng)域,球閥也將會成為主導的閥門類型之一。
球閥的優(yōu)點是: 1)具有最低的流阻(實際上僅相當于相同公稱尺寸的一段圓管)^ ? 2)因在工作時不會卡?。ㄔ跓o潤滑劑時),故能可靠地應用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體 中。 3)在較大的壓力和溫度范圍內(nèi),能實現(xiàn)完全密封。 4)可實現(xiàn)快速啟閉,某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為0.05?0.1s,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。 5)球形關(guān)閉件能在邊界位置上自動定位。 6)工作介質(zhì)在進口密封座處就能保證密封可靠。 7)在全開和全閉時,球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離,因此髙速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕。 8)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,可以認為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)。 9)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力。 10)關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。 11)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30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,球閥可適用于: 1)公稱尺寸從8mm到1500mm。 2)公稱壓力從真空到42MPa。 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(PTFF),它對幾乎所有的化學物質(zhì)都是惰性的,且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性,包括較高的膨脹系數(shù),對冷流的敏感性和不良的熱傳導性,要求閥座密封的設(shè)計必須圍繞這些特性進行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍、PEEK和其他許多材料。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Q此外,像丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、硅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(zhì)和使用的溫度范圍要受到限制。另外,如果介質(zhì)不潤滑,使用合成橡膠容易卡住球體。 為了滿足高溫、高壓、強沖蝕、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。尤其在工業(yè)發(fā)達國家,如美國、意大利、德國、西班牙、荷蘭等,對球閥的結(jié)構(gòu)不斷改進,出現(xiàn)全焊接閥體直埋式球閥、升降桿式球閥,使球閥在長輸管線、煉油裝置等工業(yè)領(lǐng)域的應用越來越廣泛,出現(xiàn)了大口徑(3050mm)、高壓力(70MPa)、寬溫度范圍(-196~815℃)的球閥,從而使球閥的技術(shù)達到一個全新的水平。 由于計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)以及柔性制造系統(tǒng)(FMS)在閥門行業(yè)的應用,使球閥的設(shè)計和制造達到一個全新的水平。不但全面創(chuàng)新了閥門的設(shè)計計算方式,減輕了專業(yè)技術(shù)人員繁重的重復性常規(guī)設(shè)計工作,使技術(shù)人員有更多的精力用于改進、提高產(chǎn)品性能和新產(chǎn)品開發(fā),縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期、全面提高勞動生產(chǎn)率,而且在升降桿式金屬密封球閥的研制開發(fā)過程中,由于CAD/CAM的應用,出現(xiàn)了由計算機輔助設(shè)計、由計算機輔助數(shù)控機床加工制造的閥桿螺旋扁,使金屬密封球閥在啟閉過程中無任何擦傷和磨損,從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。 球閥在完全開啟時,流阻很小,幾乎等于零,因此全徑固定球閥廣泛應用于石油天然氣管線中,因為容易清掃管線。 由于球閥的球體在啟閉過程中帶有擦拭性,故大多數(shù)球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中,依據(jù)密封圈的材料也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。 |