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高压球阀的原理

高压球阀原理及特点台臣/TAICHEN

高压球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V 形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。 高压球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。球阀不仅结构简单、密封性能好,而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小,并且驱动力矩小,操作简便、易实现快速启闭,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。高压球阀阀体可以是整体的,也可以是组合式的。

高压球阀用带圆形通孔的球体作启闭件,球体随阀杆转动,以实现启闭动作的阀门。高压球阀是由旋塞阀演变而来,又称球形旋塞阀。高压球阀的启闭件作为一个球体,利用球体绕阀杆的轴线旋转90度实现开启和关闭的目的。

高压球阀介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。高压球阀阀体可以是整体的,也可以是组合式的。高压球阀是本世纪50年代问世的一种新型阀门。在短短的30多年里,是近十几年来发展最快的阀门品种之一。特别是在美、德、日、法、意、西、英等工业发达国家,球阀的使用非常广泛,使用品种和数量仍在继续扩大,并向高温、高压、大口经、高密封性、长寿命、优良的调节性能以及一阀多功能方向发展,其可靠性及其他性能指标均达到较高水平,并已部分取代闸阀、截止阀、节流阀。它在航天、石油化工、长输管线、轻工食品、建筑等许多方面都得到了广泛的应用。这是因为,高压球阀与其它阀类相比,具有许多突出的优点。

高压球阀的主要特点如下:台臣/TAICHEN

1) 球阀流体阻力小,具有最低的流阻(实际上为零)。

高压球阀一般有缩径和不缩径通道两种结构。无论那种结构,高压球阀的流阻系数都比较小。特别是所谓全流量型,即不缩径的球阀,由于其通道直径等于管道内径,局部阻力损失只有同等长度管道的摩擦阻力,即在所有阀门中,这种球阀的流阻最小。在火箭发射及其试验系统中,要求输送管道的阻力越小越好。减少管路系统的阻力有两个途径:一是降低流体流速,为此需要增大管径和阀门通径,这对于管路系统的经济性往往会产生不利的影响,特别对低温输送系统(液氢)是极为不利的;一是减小阀门的局部阻力,因此,高压球阀自然就成了最佳选择。

(2) 高压球阀启闭开关迅速、方便。由于球阀在一般情况下只需手柄转动90°就完成了全开或全关动作,很容易实现快速启闭。可实现快速启闭,某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s,以保证能用于试验台的自动化系统中。快速启闭阀门时,操作无冲击。

(3) 高压球阀密封性能好。目前,绝大多数球阀的阀座都是用聚四氟乙烯等弹性材料制造,金属与非金属材料组成的密封副,通常称为软密封。一般说来,软密封的密封性容易保证,而且对密封表面的加工精度与表面粗糙度要求也不很高。

4) 高压球阀使用寿命长。由于聚四氟乙烯有良好的自润滑性,与球体的摩擦磨损小,而且由于球体加工工艺的改进,使粗糙度降低,从而提高了球阀的使用寿命。据报道,台臣公司在试验室内对高压球阀进行寿命试验,开关次数超过10万次。

(5) 高压球阀可靠性高主要是因为:①球体与阀座一对密封副不会发生擦伤、急剧磨损等故障,在工作时不会卡住(在无润滑剂时),故能可靠地应用与腐蚀性介质和低沸点液体中。②内装式阀杆结构,消除了阀杆在流体压力作用下可能因填料压盖松开而飞出的事故隐患;③采用防静电、耐火结构的球阀,适用于输送石油、天然气、煤气的管线。

(6) 阀体内通道平整光滑更适于输送粘性流体.浆液,以及固体颗粒。

(7) 因在工作时不会卡住(在无润滑剂时),故能可靠地应用与腐蚀性介质和低沸点液体中。

(8) 球型关闭件能在位置上自动定位,并能承受关闭时的高压差。

(9) 在较大地压力和温度范围内,能实现完全双向密封。

(10) 在全开和全闭时,球体和阀座的密封面与介质隔离,因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀。

(11) 结构紧凑、重量轻,可以认为它时用于低温介质系统的最合理的阀门结构。

(12) 阀体对称,尤其时焊接阀体结构,能很好地承受来自管道的应力。

(13) 全焊接阀体的球阀,可以直埋于地下,使阀门内件不受侵蚀,最高使用寿命可达30 年,是石油、天然气管线最理想的阀门。

高压球阀按结构形式可分:

一、浮动球高压球阀:台臣/TAICHEN

高压球阀的球体是浮动的,在介质压力作用下,球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上,保证出口端密封。浮动球球阀的结构简单,密封性好,但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈,因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构,广泛用于中低压球阀。

二、固定球高压球阀:台臣/TAICHEN

高压球阀的球体是固定的,受压后不产生移动。固定球高压球阀都带有浮动阀座,受介质压力后,阀座产生移动,使密封圈紧压在球体上,以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承,操作扭距小,适用于高压和大口径的阀门。为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度,近年来又出现了油封球阀,既在密封面间压注特制的润滑油,以形成一层油膜,即增强了密封性,又减少了操作扭矩,更适用高压大口径的球阀。

三、弹性球高压球阀:台臣/TAICHEN

     高压球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造,密封比压很大,依靠介质本身的压力已达不到密封的要求,必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。

     造,密封比压很大,依靠介质本身的压力已达不到密封的要求,必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽,而获得弹性。当关闭通道时,用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头,球体随之恢复原原形,使球体与阀座之间出现很小的间隙,可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。

   高压球阀按其通道位置可分为直通式,三通式和直角式。后两种球阀用于分配介质与改变介质的流向。

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