上篇球閥基本原理篇

一、球閥的技術特點

球閥用帶圓形通孔的球體作啟閉件,球體隨閥桿轉動,以實現啟閉動作的閥門。球閥是由旋塞閥演變而來，又稱球形旋塞閥。球閥的啟閉件作為一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉 90° 實現開啟和關閉的目的。

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質流動方向，設計成 V 形開口的球閥還具有良好的流量調節功能。球閥只需要用旋轉 90° 的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。完全平等的閥體內腔為介質提供了阻力很小、直通的流道。球閥不僅結構簡單、密封性能好，而且在一定的公稱通經范圍內體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，并且驅動力矩小，操作簡便、易實現快速啟閉，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質，而且還適用于工作條件惡劣的介質，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。

球閥是本世紀 50 年代問世的，在短短的 30 多年里，是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業發達國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數量仍在繼續擴大，并向高溫、高壓、大口徑、高密封性、長壽命、優良的調節性能以及一閥多功能方向發展，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、節流閥。它在航天、石油化工、長輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應用。這是因為，球閥與其它閥類相比，具有許多突出的優點，主要特點如下：

1、球閥流體阻力小，具有最低的流阻（實際上為零）

球閥一般有縮徑和不縮徑通道兩種結構。無論哪種結構，球閥的流阻系數都比較小。特別是所謂全流量型，即不縮徑的球閥，由于其通道直徑等于管道內徑，局部阻力損失只有同等長度管道的摩擦阻力，即在所有閥門中，這種球閥的流阻最小。在火箭發射及其試驗系統中，要求輸送管道的阻力越小越好。

減少管路系統的阻力有兩個途徑：一是降低流體流速，為此需要增大管徑和閥門通徑，這對于管路系統的經濟性往往會產生不利的影響，特別對低溫輸送系統（液氫）是極為不利的；一是減小閥門的局部阻力，因此，球閥自然就成了最佳選擇。

2、球閥啟閉開關迅速、方便。

由于球閥在一般情況下只需手柄轉動 90° 就完成了全開或全關動作，很容易實現快速啟閉。可實現的快速啟閉，某些結構的啟閉時間僅為 0.05～0.1s，以保證能用于試驗臺的自動化系統中。快速啟閉閥門時，操作無沖擊。

3、球閥密封性能好。

目前，絕大多數球閥的閥座都是用聚四氟乙烯等彈性材料制造，金屬與非金屬材料組成的密封副，通常稱為軟密封。一般說來，軟密封的密封性容易保證，而且對密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不很高。

4、球閥使用壽命長。

由于聚四氟乙烯有良好的自潤滑性，與球體的磨擦磨損小，而且由于球體加工工藝的改進，使粗糙度降低，從而提高了球閥的使用壽命。據報道，美國 W-K-M 公司在試驗室內對球閥進行壽命試驗，開關次數超過 10 萬次。

5、球閥可靠性高主要是因為：

①球體與閥座一對密封副不會發生擦傷、急劇磨損等故障，在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應用腐蝕性介質和低沸點液體中；

②內裝式閥桿結構，消除了閥桿在流體壓力作用下可能因填料壓蓋松開而飛出的事故隱患；

③采用防靜電、耐火結構的球閥，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線。

6、閥體內通道平整光滑更適于輸送粘性流體．漿液，以及固體顆粒。

7、因在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應用腐蝕性介質和低沸點液體中。

8、球型關閉件能在位置上自動定位，并能承受關閉時的高壓差。

9、在較大的壓力和溫度范圍內，能實現完全雙向密封。

10、在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，因此高速通過閥門的介質不會引起密封面的侵蝕。

11、結構緊湊、重量輕，可以認為它是用于低溫介質系統的最合理的閥門結構。

12、閥體對稱，尤其是焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力。

13、全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。