球閥是球體由閥桿帶動(dòng)并繞閥桿的軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥門。
球閥也可看作是一種帶球形關(guān)閉件的旋塞閥。與球體相配的閥座為圓形,故而在圓周上的密封應(yīng)力是相同的。大多數(shù)球閥也使用與球體表面能較好地吻合的軟閥座。如聚四氟乙烯、尼龍等,因此,從密封的角度看,球閥的構(gòu)造是比較好的。
運(yùn)動(dòng)于圓形閥座間的圓形通口和兩閥座的雙重壓降所產(chǎn)生的流量控制特性較好。如果在球體兩端高壓降的條件下閥門部分開啟一個(gè)持續(xù)的時(shí)間,那么在沿著球體孔邊緣的軟密封就可能滑移,并可能把球體卡在這一位置上。因此手動(dòng)控制的球閥合適用于接通和截?cái)嗔黧w介質(zhì)和進(jìn)行適度的節(jié)流。如果流量控制是自動(dòng)的,球體是在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的,上述缺點(diǎn)通常及可避免。
由于球閥球體在閥座之間的運(yùn)動(dòng)帶有擦拭作用,故球閥可使用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。但是,帶腐蝕性的固體顆粒會(huì)損壞閥座和球體表面,對(duì)于帶有較長(zhǎng)和韌性較大的纖維材料的介質(zhì)使用普通球閥也會(huì)出現(xiàn)纖維纏繞在球體上的現(xiàn)象,這時(shí)可選擇帶有切斷作用的球芯為V型的球閥。
直通球閥用于截?cái)嘟橘|(zhì),應(yīng)用較廣。多通球閥可改變介質(zhì)流動(dòng)方向或進(jìn)行分配,球閥在長(zhǎng)輸線管線上的運(yùn)用也是較多的。球閥的介質(zhì)流動(dòng)方向不受限制。球閥壓力、通徑使用范圍較寬,但使用溫度受密封圈材料的限制和制約。
硬密封球閥的出現(xiàn),使得球閥的適用壓力和適用溫度有了較大的提高,適用溫度由-50~200℃,提高到-200~450℃,還有的能做得承受更高的溫度。適用壓力由4.0Mpa,提高到32.0Mpa甚至更高。隨著襯里球閥的出現(xiàn),如:襯氟球閥、襯膠球閥,使得球閥的適用介質(zhì)得到進(jìn)一步拓展。
旋轉(zhuǎn)90°啟閉的球閥在流量控制方面比截止閥好。球閥不像截止閥那樣啟閉時(shí)閥桿穿過填料易于拉傷填料和泄出介質(zhì),容易使閥桿在大氣中腐蝕。由于驅(qū)動(dòng)裝置和定位器的使用,使包括球閥在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)90°啟閉閥門適用于應(yīng)用在控制系統(tǒng)中。球閥對(duì)比同一尺寸的截止閥,流量調(diào)節(jié)范圍較大。球閥規(guī)格范圍大,系列多,可用于包括泥漿、顆粒介質(zhì)在內(nèi)的,以及其他介質(zhì)的控制。
另一種具有代表性的控制閥就是扇形球閥,或稱V型球閥。它是用球圓周體的一部分來對(duì)流體進(jìn)行控制。閥體通常為整體式,閥桿與球體可為一體,也可采用花鍵連接式,再用固定銷固定,以使啟閉的穩(wěn)定性。采用金屬密封,密封座邊緣鋒利,對(duì)纖維性材料具有切割作用,加上密封座與球體扇面一直保持接觸,就可防止顆粒介質(zhì)黏附在扇面上,因此,這種V型球閥也適用于泥漿和帶顆粒的介質(zhì),適用于造紙廠的紙漿介質(zhì),可以切斷紙漿里的纖維。
對(duì)用于調(diào)節(jié)用的球閥,用戶多喜歡分體結(jié)構(gòu)。因此在作調(diào)節(jié)閥的工況下,球閥各部件處在繁重的操作條件下,因此可能需要進(jìn)行頻繁的保養(yǎng)和維修,閥桿與閥座最好成一體,這樣就可避免由于較高分壓的介質(zhì)造成的動(dòng)態(tài)負(fù)荷使其結(jié)合部收到磨損。
對(duì)于作為切斷用的球閥,使用整體焊接式結(jié)構(gòu)較為經(jīng)濟(jì)。因?yàn)樗墓r不像調(diào)節(jié)時(shí)那樣繁重,零部件的維修也較小,閥桿與球體經(jīng)受的動(dòng)態(tài)負(fù)荷也較少,因此,即使連接采取松散形式,磨損也不會(huì)太大,而對(duì)密封卻有好處。
從浮動(dòng)球與固定球方面來看,較傾向于使用固定球,即球帶耳軸支撐。一般來說,在壓力低于PN40的情況下,從經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上考慮,使用浮動(dòng)球較為合適,因?yàn)樵谶@種情況下球體被推向出口端在不大的壓降下課保持好的密封。當(dāng)口徑大于DN150時(shí),使用固定球閥較多。這是考慮到這種口徑閥門其球芯的質(zhì)量較大,如果采用浮動(dòng)球,球體壓在密封座上,操作時(shí)就會(huì)對(duì)密封座產(chǎn)生很大的磨損。相反固定球沿流道軸向密封,就不會(huì)對(duì)密封座產(chǎn)生那樣大的磨損。在壓力為PN50和通徑DN50以上的球閥也多采用固定球,因?yàn)槿绻捎酶?dòng)球,這時(shí)介質(zhì)通過球體施加在出口密封座上的力是以流道直徑所構(gòu)成面積上的介質(zhì)壓力來計(jì)算的。如果使用固定球,介質(zhì)的壓力是作用在密封座的端面上,由該力產(chǎn)生的球體與密封座的壓緊力要比前者減小很多。這樣就減小了摩擦力,降低了球芯與閥桿連接面上的法向分力從而減小了轉(zhuǎn)矩,提高使用性能及時(shí)間。
(按結(jié)構(gòu)形式劃分)
球閥——浮動(dòng)球——直通式、三通式(Y型、L型、T型)
球閥——固定球——直通式、四通式
球閥是在旋塞閥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種閥門,它具有旋塞閥的一些優(yōu)點(diǎn)。
1、中、小口徑球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外形尺寸小,重量輕。
2、流體阻力小,各類閥門中球閥的流體阻力最小。這是因?yàn)槿_時(shí)閥體通道、球體通道和連接管道的截面積相等,并成直線相通。
3、啟閉迅速、方便、介質(zhì)流動(dòng)方向不受限制。
4、啟閉力矩比旋塞閥小。這是因?yàn)榍蜷y密封面接觸面積較小,啟閉比旋塞閥省力。
5、密封性能較好,這是因?yàn)榍蜷y密封圈材料多采用塑料,摩擦因數(shù)較小;球閥全開時(shí)密封面不會(huì)受到介質(zhì)的沖蝕。
根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行選擇,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道連接方式、使用介質(zhì)性質(zhì)、使用介質(zhì)壓力、使用介質(zhì)溫度、閥體材質(zhì)、密封材質(zhì)、需實(shí)現(xiàn)的功能、操作方式等方面進(jìn)行球閥選型。