球閥是近年來(lái)應(yīng)用的閥門(mén)，也是國(guó)內(nèi)閥門(mén)專(zhuān)家重點(diǎn)研究的閥門(mén)。球閥現(xiàn)已成為常用閥門(mén)，它在航天、石油、化工、長(zhǎng)輸管線(xiàn)、輕工、食品等方面得到廣泛的應(yīng)用，在高壓、小通徑方面優(yōu)勢(shì)更為突出。
但是高壓球閥的設(shè)計(jì)除了與其他閥門(mén)有共同的問(wèn)題以外，尚有二個(gè)難點(diǎn)需要解決：一個(gè)是保，高壓下閥座受到很大壓力的擠壓，很難保證長(zhǎng)壽命下的密封性能；高壓工作中開(kāi)啟閥門(mén)的操作扭矩大，操作人員開(kāi)關(guān)不方便，裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)成本也增加很多。
如何解決這些難題？首先，我們了解幾種常用閥門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
浮動(dòng)球球閥的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、工作可靠，但壓力較高時(shí)，操作轉(zhuǎn)矩很大。而固定球球閥工作時(shí)，閥前流體壓力在球體上所產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，閥座不會(huì)承受過(guò)大壓力。固定球球閥的轉(zhuǎn)矩小，閥座變形小，密封性能穩(wěn)定，適用于高壓、大通徑的場(chǎng)合。本裝配調(diào)試好后，密封面上的預(yù)緊力也就固定了，這樣當(dāng)閥座磨損以及塑性殘余變形后，密封比壓就會(huì)降低．彈性閥座除了與普通閥座一樣，在預(yù)緊力或流體壓力作用下，閥座產(chǎn)生彈塑性變形而達(dá)到密封外，還由于閥座本身的特殊結(jié)構(gòu)或借助于彈性元件如金屬?gòu)椥怨羌?、彈簧等，在預(yù)緊力或流體壓力下產(chǎn)生彈性變形，以補(bǔ)償溫差、壓力、磨損等變化。高壓情況下，介質(zhì)流速很快，特別是閥門(mén)剛開(kāi)啟或關(guān)閉瞬間，在高速?zèng)_擊下，如采用整體型彈性閥座很容易損壞，甚至閥座被切斷、沖掉．對(duì)于高壓球閥，閥座的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。
高壓球閥主要由上閥桿、右閥體、凸輪、球體、鍵、閥座、軟密封、下閥桿、板彈及左閥體等組成。該閥采用軟密封結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)檐浢芊獾拿芊庑匀菀妆ＷC，而且對(duì)密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不高。閥座密封部分采用碳纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯，其周?chē)慕饘匍y座用來(lái)固定聚四氟乙烯，設(shè)計(jì)時(shí)讓閥座密封部分高出周?chē)饘俨糠旨s0.5mm。這樣閥座使用比壓大大地超過(guò)四氟乙烯許用比壓時(shí)，球閥仍能正常使用，而且閥座密封部分暴露很少，不容易損壞和吹出。閥門(mén)采用板彈結(jié)構(gòu)，其工作原理與碟型彈簧閥座相似，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。板彈的制造比碟型彈簧簡(jiǎn)便，如果閥門(mén)有防腐要求，可以方便地采用不銹鋼材料制造。閥座與球體之間存在很大的密封比壓，閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)，很容易導(dǎo)致密封面損壞，使閥門(mén)泄漏或卡死。為了降低閥座與球體的磨損，本閥采用特殊的凸輪機(jī)構(gòu)。閥關(guān)閉時(shí)，閥座靠介質(zhì)壓力和板彈的預(yù)緊力緊壓在球體上，閥座上的軟密封部分起到密封作用。閥門(mén)由關(guān)至開(kāi)過(guò)程中（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），閥桿開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有凸輪、鍵隨閥桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)閥座在凸輪的作用下脫離球體后，閥桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鍵帶動(dòng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)使閥開(kāi)啟，從而避免開(kāi)啟過(guò)程中閥座上密封部分的磨損。
閥開(kāi)啟時(shí)，閥座在凸輪的作用下脫離球體，此時(shí)閥座的軟密封部分不起密封作用．閥門(mén)由開(kāi)至關(guān)過(guò)程中，球體轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，凸輪也隨球體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，到閥關(guān)閉時(shí)，閥座緊壓在球體上．這樣閥的使用壽命大大提高，也減小了操作力矩。
按照上述工藝設(shè)計(jì)的高壓球閥充分利用了軟密封閥座的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使閥座只在閥關(guān)閉狀態(tài)下與球體緊密接觸，而在開(kāi)和關(guān)過(guò)程中與球體不接觸。這樣大大地提高了軟密封閥座的壽命，并減小了啟閉球閥的力矩。
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