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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹固定式球閥設(shè)計(jì)原理通徑和壓力級(jí)的限 制，這樣就促進(jìn)固定球球閥結(jié)構(gòu)的發(fā)明。“固定球球 閥” 一詞的翻譯是不十分確切的，英文“trunnionmounted ball valve”準(zhǔn)確的譯文應(yīng)是“支軸球球閥”， 球體上帶有兩個(gè)支承軸的球閥。這一結(jié)構(gòu)的球閥，大大拓展了球閥的壓力等級(jí)和通徑。下面討論其結(jié)構(gòu)原理。支撐，閥座是浮動(dòng) 的，在介質(zhì)力作用下，推向球體產(chǎn)生一個(gè)接觸應(yīng)力， 以獲得可靠的密封。同浮動(dòng)球球閥一樣，閥門(mén)從開(kāi)啟至關(guān)閉，或者從關(guān)閉至開(kāi)啟回轉(zhuǎn)90°角行程。

(2)固定式球閥設(shè)計(jì)原理固定球球閥結(jié)構(gòu)特征

固定球球閥閥體由主閥體，左、右兩個(gè)副閥體組 成，球體是一個(gè)上端有軸頸，下端有一軸孔的球體， 閥體上部有一個(gè)填料箱，與球體軸頸相接處有一個(gè)滑 動(dòng)軸承，球體下端有一個(gè)軸孔，裝有滑動(dòng)軸軸承套， 閥體底部有一個(gè)軸承插入球體下端的軸孔內(nèi)。這樣球 體被保持在回轉(zhuǎn)中線(xiàn)上，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生偏移。球體 兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地有兩個(gè)浮動(dòng)的閥座組件，這一閥座組件由 金屬座圈，鑲嵌在座圈內(nèi)PTFE密封環(huán)，外緣上的橡 膠0形圈和背面螺旋彈簧等組成。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)， 介質(zhì)力作用在密封座的組件上，使閥座與球體接觸， 產(chǎn)生接觸應(yīng)力，獲得有效的密封。閥桿與填料箱體由 〇形橡膠圈密封。

固定球球閥的結(jié)構(gòu)比浮動(dòng)球球閥復(fù)雜得多，其原 理是介質(zhì)壓力推動(dòng)閥座組件作用在球體上產(chǎn)生接觸應(yīng) 力來(lái)獲得密封，球體回轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)不發(fā)生偏移，閥座 的組件是浮動(dòng)的，所以稱(chēng)之為固定球-浮動(dòng)閥座結(jié)構(gòu)。 由于介質(zhì)作用力是作用在一個(gè)環(huán)形面積上（圖3-14)， 其介質(zhì)推力遠(yuǎn)小于浮動(dòng)球球閥介質(zhì)的作用力，所以固 定球球閥結(jié)構(gòu)適用于高壓大口徑，其適用的范圍壓力 級(jí)為Classl50?2500，閥門(mén)通徑為NPS 2?60。對(duì)于采用PTFE、增強(qiáng)PTFE、尼龍、PEEK等高分子材 料作密封環(huán)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)中仍然要滿(mǎn)足密封比壓q大于必需的密封比壓qb，小于材料的許用比壓[q]，即qb<=q<=[q]。

固定式球閥設(shè)計(jì)原理由此可見(jiàn)，與浮動(dòng)球球閥比較，固定球球閥特征如下：

①球體和閥座組合后的尺寸是一個(gè)自由尺寸， 并不像浮動(dòng)球球閥結(jié)構(gòu)形成一個(gè)封閉尺寸鏈。因此， 其密封性能在結(jié)構(gòu)上不受溫度和壓力波動(dòng)的影響；

②同樣是介質(zhì)自密封的原理，但固定球球閥的 介質(zhì)力是作用在閥座的環(huán)形面積上，比浮動(dòng)球球閥介 質(zhì)力作用在整個(gè)通道截面顯然要小得多，而且可以通 過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)予以控制，所以這種結(jié)構(gòu)適用于 NPS 60以下，壓力等級(jí)適用于Class2500以下的所

有球閥規(guī)格，成為球閥發(fā)展中重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)形式；

③基于上述的同樣理由，球閥的操作力矩亦遠(yuǎn)比浮動(dòng)球球閥??；

④其結(jié)構(gòu)比浮動(dòng)球球閥復(fù)雜，重量大，價(jià)格也 比同規(guī)格浮動(dòng)球球閥貴；

⑤可以設(shè)計(jì)成全通徑、標(biāo)準(zhǔn)通徑和縮徑，具有較大的流通能力和較低的流阻系數(shù)。座在閥腔中的壓力大于出口端壓力時(shí)， 作用在出口端閥座上的介質(zhì)壓力形成一個(gè)壓力差A(yù)p， 這一壓差乘以環(huán)形面積JF=0.785(名一4)即為作用于出口端閥座上的力，其方向推開(kāi)出口閥座，使腔體壓力泄放。

典型的自泄放閥座由閥座、密封環(huán)、彈簧、〇形密封圈等組成。彈簧可以選用一組螺旋彈簧或一只碟形彈簧，可以設(shè)置在管線(xiàn)側(cè)閥座的底部，也可以設(shè)置在閥腔側(cè)閥座的背部。閥座與閥體側(cè)的密封，可以是〇形橡膠密封圈，也可以用由PTFE制成的V形碗。

(2)固定式球閥設(shè)計(jì)原理雙重密封閥座

圖3-16所示為雙重密封閥座的設(shè)計(jì)，只要調(diào)整密封環(huán)與0形橡膠密封圈的相對(duì)位置，或改變密封座尾部尺寸（圖3-16的辦）就可達(dá)到雙重密封功能， 又稱(chēng)之為“雙活塞效應(yīng)”。

進(jìn)口端閥座在進(jìn)口端壓力高于閥腔中壓力時(shí)，作用在進(jìn)口端閥座上的介質(zhì)壓力形成一個(gè)壓力差該壓差乘以環(huán)形面積F=0.785(必2—山2)即為閥座的密封力，該力推動(dòng)閥座使球閥密封，截?cái)噙M(jìn)口端介質(zhì)。

出口端閥座在閥腔中的壓力大于出口端壓力時(shí)， 作用在出口端閥座上的介質(zhì)壓力形成一個(gè)壓力差A(yù)f， 該壓差乘以環(huán)形面積F=0.785(*2—A2)即為作用于出口端閥座上的力，該力也推動(dòng)閥座使球閥密封， 截?cái)嗲惑w壓力向出口端流動(dòng)，即前級(jí)密封后級(jí)也密封。

雙重密封閥座的兩個(gè)閥座都具備正和反兩個(gè)方向切斷流體的功能，稱(chēng)之為隔離型閥座，而自泄放型閥座設(shè)計(jì)，就閥座本身而言是單向密封。

3. 3.3固定式球閥設(shè)計(jì)原理固定球球閥的結(jié)構(gòu)

(1)    球體

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥介紹了密封座的各種結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)之后，再來(lái)觀察固定球球閥的球體結(jié)構(gòu)。固定球球閥的重要特征是球體在開(kāi)關(guān)過(guò)程中不偏離球體的回轉(zhuǎn)中心，球體上支軸的設(shè)計(jì)有三種結(jié)構(gòu)形式：

①如圖3-14所示，球體上部有一個(gè)軸柄，下部 是一個(gè)軸孔，供一個(gè)固定軸插入，球體的結(jié)構(gòu)是一個(gè)軸，一個(gè)孔的結(jié)構(gòu)。

②如圖3-17    (a)和（b)所示，球體上是兩個(gè)上下的軸孔，分別由上軸和下軸插入，圖（a)所示 的結(jié)構(gòu)適用于小口徑，在球體上軸孔的插人深度短， 只能承受較小的介質(zhì)力，圖（b)所示的結(jié)構(gòu)，適用于大口徑，可承受較大的介質(zhì)力，而且支承軸頸和驅(qū) 動(dòng)軸分離，驅(qū)動(dòng)軸只承受轉(zhuǎn)矩的作用。

③如圖3-17    (c)所示，球體上是兩個(gè)外伸的 軸，垂直上下兩塊支撐板，介質(zhì)力通過(guò)軸頸和支撐板傳遞到閥體上，同樣，驅(qū)動(dòng)軸只承受單一的轉(zhuǎn)矩作用，分離了介質(zhì)力和操作力矩。

(2)    閥體

由于閥體是一個(gè)鍛造的筒體，沒(méi)有通常的閥頸， 閥頸被一個(gè)填料箱替代，填料箱體通過(guò)螺栓固定在閥體的平臺(tái)上，軸封則是采用0形橡膠圈，外部與執(zhí)行器的連接支板，也是通過(guò)填料箱體上的通孔，固定在閥體上，可知，這種圓筒狀結(jié)構(gòu)閥體，在軸頸部 分，閥體的強(qiáng)度被大大地削弱了。

至于閥體的結(jié)構(gòu)，與浮動(dòng)球球閥一樣，有側(cè)裝式和上裝式兩種。

側(cè)裝式可以分為兩段式，一個(gè)主閥體和一個(gè)副閥體結(jié)構(gòu)，也可以是三段式，一個(gè)主閥體和兩個(gè)副閥體結(jié)構(gòu)。

固定式球閥設(shè)計(jì)原理
上裝式閥體是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，上部閥蓋用螺栓與 閥體組成一個(gè)完整的壓力邊界，球體是一個(gè)帶有上下支軸的球，下支承軸承嵌入閥體內(nèi)，上支承軸承置于閥蓋內(nèi)，上軸端加工一凹槽與軸頭部的凸緣相連接， 用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，介質(zhì)力作用在軸承上，驅(qū)動(dòng)軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，并設(shè)計(jì)成防吹出的結(jié)構(gòu)，閥座的設(shè)計(jì)存在裝配 或拆卸的困難，就是球體裝入閥腔時(shí)閥座要向兩側(cè)移動(dòng)，這樣就設(shè)計(jì)一個(gè)可以滑動(dòng)的背閥座，事先閥座縮人左右通道內(nèi)，待球體裝入后，通過(guò)背閥上的凸緣， 將閥座推向球體中心，然后用一個(gè)卡環(huán)，卡人背閥座的凹槽內(nèi)，拆卸時(shí)，則先取出卡環(huán)，然后將閥座推人 閥腔的左、右通道內(nèi)，球體即可從上部取出。因此， 上裝式結(jié)構(gòu)球存在可在線(xiàn)維修的優(yōu)點(diǎn)。

3.3.4閥體與密封座的壓力-溫度額定值

與浮動(dòng)球球閥一樣，閥體材料在使用中有一個(gè)壓力-溫度額定值，這一數(shù)值由標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16. 34給出。 另外，不同密封材料，鑲嵌在金屬閥座中，也有一個(gè)壓力-溫度額定值。因?yàn)?，密封材料在使用中的壓? 溫度額定值除了與壓力、溫度有關(guān)，而且與通徑和密 封材料的鑲嵌或結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。所以這一數(shù)值和浮動(dòng)球球閥不同，各個(gè)制造廠提供的數(shù)據(jù)也不盡相同。應(yīng)由閥門(mén)制造廠提供。圖3-18所示是閥體和密封材料的壓力-溫度額定值。

3.3.5固定球球閥的適用范圍與引用標(biāo)準(zhǔn)

浮動(dòng)球球閥適用范圍在Class 600級(jí)以下，通徑在NPS8以下。固定球球閥的適用范圍就沒(méi)有這個(gè)限制，這是由于設(shè)計(jì)中閥座上密封材料的比值能夠予以控制，因此，它適用于Class2500級(jí)以下，通徑 NPS60以下所有規(guī)格。

固定式球閥設(shè)計(jì)原理供參考的相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是API 6D-2008《管線(xiàn)閥門(mén)》等同的標(biāo)準(zhǔn)ISO14313—2007《石油天然氣工業(yè)一管線(xiàn)輸送系統(tǒng)一管線(xiàn)閥門(mén)》。其他的引用標(biāo)準(zhǔn)可參見(jiàn)3. 4. 8管線(xiàn)球閥的引用標(biāo)準(zhǔn)。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥