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固定式球阀密封原理和结构特征

(1)固定式球阀密封原理
固定球球阀(如下图所示)的启闭件是一个带两个支承轴的球体,中间有一个与管道通径相等通道,两侧有两个浮动的阀座,球体回转时不偏离球体上支承轴的轴线,支承轴由上下两滑动轴承支撑,阀座是浮动的,在介质力作用下,推向球体产生一个接触应力,以获得可靠的密封。同浮动球球阀一样,阀门从开启至关闭,或者从关闭至开启回转90°角行程。

固定式球阀结构图

(2)固定式球阀结构特征
固定球球阀阀体由主阀体,左、右两个副阀体组成,球体是一个上端有轴颈,下端有一轴孔的球体,阀体上部有一个填料箱,与球体轴颈相接处有一个滑动轴承,球体下端有一个轴孔,装有滑动轴轴承套,阀体底部有一个轴承插入球体下端的轴孔内。这样球体被保持在回转中线上,转动时不会产生偏移。球体两侧对称地有两个浮动的阀座组件,这一阀座组件由金属座圈,镶嵌在座圈内PTFE密封环,外缘上的橡胶O形圈和背面螺旋弹簧等组成。当阀门关闭时,介质力作用在密封座的组件上,使阀座与球体接触,产生接触应力,获得有效的密封。阀杆与填料箱体由O形橡胶圈密封。
固定球球阀的结构比浮动球球阀复杂得多,其原理是介质压力推动阀座组件作用在球体上产生接触应力来获得密封,球体回转中心轴线不发生偏移,阀座的组件是浮动的,所以称之为固定球-浮动阀座结构。
由于介质作用力是作用在一个环形面积上,其介质推力远小于浮动球球阀介质的作用力,所以固定球球阀结构适用于高压大口径,其适用的范围压力级为Class150~2500,阀门通径为NPS2~60。对于采用PTFE、增强PTFE、尼龙、PEEK等高分子材料作密封环的结构,设计中仍然要满足密封比压q大于必需的密封比压qb,小于材料的许用比压【g】,即qL≤g≤【g】。

电动固定式球阀

由此可见,与浮动球球阀比较,固定球球阀特征如下:
①球体和阀座组合后的尺寸是一个自由尺寸,并不像浮动球球阀结构形成一个封闭尺寸链。因此,其密封性能在结构上不受温度和压力波动的影响;
②同样是介质自密封的原理,但固定球球阀的介质力是作用在阀座的环形面积上,比浮动球球阀介质力作用在整个通道截面显然要小得多,而且可以通过合理的设计来予以控制,所以这种结构适用于NPS60以下,压力等级适用于Class2500以下的所有球阀规格,成为球阀发展中重要的一个结构形式;
③基于上述的同样理由,球阀的操作力矩亦远比浮动球球阀小;
④其结构比浮动球球阀复杂,重量大,价格也比同规格浮动球球阀贵;
⑤可以设计成全通径、标准通径和缩径,具有较大的流通能力和较低的流阻系数。

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