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乐鱼App | 2011-12-13

摘要:球阀,从其特性上来说,具有一般阀体无法比拟的优势,从技术上看,球阀全通径、大流量、低流阻、开关方便,其技术指标逐步从低压、常温发展到高压、高温,逐步取代闸阀截止阀等一些功能受限的阀门。特别是气一固、液一固二相流介的增多,更促进球阀应用范围广泛的提升。最近 10 年,高温、高压、耐磨、耐冲刷球阀迅速发展,具有广泛的发展潜力,在目前阶段,已经充分显现。

“十一五”规划的进一步落实,国家一批大型工程项目的兴建,西气东输等工程项目带动了泵阀产业的快速发展,尤其推动了高端泵阀产品的国产化进程,这本身对于国内泵阀企业将是新的机遇和挑战。其中,金属密封球阀己经作为一个高端技术产品,涌入球阀热门市场领域。经过多年的持续发展,我国已经进入到工业化发展的加速期,并将继续在发展过程中进行产业结构的调整,以满足装备制造设备对相关配套产品的需求。本文重点介绍了球阀的基本原理,尤其提出直埋式全焊接球阀的产品优势,并阐述直埋式球阀与金属密封球阀良好的发展前景。

上篇球阀基本原理篇

一、球阀的技术特点

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。球阀是由旋塞阀演变而来,又称球形旋塞阀。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° 实现开启和关闭的目的。

球阀(fa)在管(guan)道(dao)上主要用(yong)(yong)于切断、分配和(he)(he)改变介质(zhi)(zhi)流(liu)动方向,设(she)计(ji)成(cheng) V 形开(kai)口的(de)球阀(fa)还具有良好的(de)流(liu)量(liang)调节功能(neng)。球阀(fa)只需(xu)要用(yong)(yong)旋转(zhuan) 90° 的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)和(he)(he)很小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)转(zhuan)动力(li)矩就能(neng)关(guan)闭(bi)严密(mi)。完(wan)全平(ping)等(deng)(deng)的(de)阀(fa)体(ti)内腔为介质(zhi)(zhi)提供了阻力(li)很小(xiao)(xiao)(xiao)、直通(tong)的(de)流(liu)道(dao)。球阀(fa)不(bu)仅(jin)结构简单、密(mi)封性能(neng)好,而且(qie)在一(yi)定的(de)公称(cheng)通(tong)经(jing)范围内体(ti)积较小(xiao)(xiao)(xiao)、重量(liang)轻、材(cai)料耗用(yong)(yong)少、安装(zhuang)尺(chi)寸小(xiao)(xiao)(xiao),并且(qie)驱动力(li)矩小(xiao)(xiao)(xiao),操(cao)作(zuo)(zuo)简便、易实现快(kuai)速启闭(bi),易于操(cao)作(zuo)(zuo)和(he)(he)维修,适用(yong)(yong)于水、溶剂(ji)、酸和(he)(he)天然(ran)气等(deng)(deng)一(yi)般工作(zuo)(zuo)介质(zhi)(zhi),而且(qie)还适用(yong)(yong)于工作(zuo)(zuo)条件恶(e)劣(lie)的(de)介质(zhi)(zhi),如氧气、过氧化氢、甲烷和(he)(he)乙烯等(deng)(deng)。球阀(fa)阀(fa)体(ti)可(ke)以(yi)是整体(ti)的(de),也可(ke)以(yi)是组合(he)式的(de)。

球(qiu)阀(fa)是(shi)本世(shi)纪 50 年代问世(shi)的(de)(de)(de)(de),在(zai)短短的(de)(de)(de)(de) 30 多年里(li),是(shi)近十几年来发展最(zui)快的(de)(de)(de)(de)阀(fa)门品(pin)种之(zhi)一(yi)。特别是(shi)在(zai)美、德、日、法(fa)、意、西(xi)、英等工(gong)业发达国家,球(qiu)阀(fa)的(de)(de)(de)(de)使用非常广泛,使用品(pin)种和(he)数量仍在(zai)继续扩大,并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命(ming)、优良的(de)(de)(de)(de)调节性能以(yi)及一(yi)阀(fa)多功能方向发展,其可靠(kao)性及其他性能指标均达到(dao)较(jiao)高水平(ping),并已部分取代闸阀(fa)、截止阀(fa)、节流阀(fa)。它(ta)在(zai)航(hang)天、石(shi)油化(hua)工(gong)、长输管线、轻工(gong)食(shi)品(pin)、建筑等许多方面(mian)都得到(dao)了广泛的(de)(de)(de)(de)应用。这是(shi)因为,球(qiu)阀(fa)与(yu)其它(ta)阀(fa)类相比,具有许多突出的(de)(de)(de)(de)优点(dian),主要(yao)特点(dian)如下:

1、球阀流体阻力小,具有最低的流阻(实际上为零)

球阀一般有(you)(you)缩径(jing)和(he)不缩径(jing)通(tong)道两种(zhong)结(jie)构(gou)。无论(lun)哪种(zhong)结(jie)构(gou),球阀的流(liu)阻(zu)系数都比较小。特别是所(suo)谓全流(liu)量型(xing),即(ji)不缩径(jing)的球阀,由于其通(tong)道直(zhi)径(jing)等(deng)于管(guan)道内径(jing),局部阻(zu)力(li)损失只(zhi)有(you)(you)同(tong)等(deng)长度管(guan)道的摩擦阻(zu)力(li),即(ji)在所(suo)有(you)(you)阀门中(zhong),这种(zhong)球阀的流(liu)阻(zu)最小。在火箭发射(she)及其试验(yan)系统中(zhong),要求(qiu)输送管(guan)道的阻(zu)力(li)越小越好。

减少(shao)管路系统(tong)的(de)(de)阻(zu)力(li)有两个途径(jing):一(yi)是降低(di)流体(ti)流速(su),为此(ci)需要增大管径(jing)和阀(fa)(fa)(fa)门通径(jing),这(zhei)对(dui)于管路系统(tong)的(de)(de)经济性往往会产生不利的(de)(de)影(ying)响,特别(bie)对(dui)低(di)温输送系统(tong)(液氢)是极为不利的(de)(de);一(yi)是减小阀(fa)(fa)(fa)门的(de)(de)局部阻(zu)力(li),因此(ci),球阀(fa)(fa)(fa)自然就成了最(zui)佳选择(ze)。

2、球阀启闭开关迅速、方便。

由于球阀(fa)在一般情况下只需手柄转动 90° 就完(wan)成了全开或全关动作(zuo)(zuo),很(hen)容易实(shi)现快速(su)启(qi)闭(bi)。可实(shi)现的快速(su)启(qi)闭(bi),某些结(jie)构的启(qi)闭(bi)时间(jian)仅为(wei) 0.05~0.1s,以保证能用于试验台的自(zi)动化系统中(zhong)。快速(su)启(qi)闭(bi)阀(fa)门时,操(cao)作(zuo)(zuo)无冲击。

3、球阀密封性能好。

目前,绝大(da)多(duo)数球阀的(de)阀座都是用聚(ju)四氟乙(yi)烯等弹(dan)性材料制(zhi)造,金属(shu)与非(fei)金属(shu)材料组成(cheng)的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)副,通常称为(wei)软(ruan)密(mi)封(feng)(feng)(feng)。一般说来,软(ruan)密(mi)封(feng)(feng)(feng)的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)性容(rong)易(yi)保(bao)证,而且(qie)对(dui)密(mi)封(feng)(feng)(feng)表面(mian)的(de)加工精度与表面(mian)粗糙(cao)度要求也不很高。

4、球阀使用寿命长。

由于聚四(si)氟乙烯有(you)良好的(de)自润(run)滑性,与球体的(de)磨(mo)擦磨(mo)损(sun)小,而(er)且由于球体加工工艺的(de)改进,使粗(cu)糙度降低,从而(er)提高(gao)了球阀(fa)的(de)使用寿(shou)命(ming)(ming)。据(ju)报道,美国 W-K-M 公(gong)司在试验室(shi)内(nei)对球阀(fa)进行寿(shou)命(ming)(ming)试验,开关次数超过 10 万次。

5、球阀可靠性高主要是因为:

①球体与阀座一对密(mi)封副不会发(fa)生擦伤、急剧磨损(sun)等故(gu)障,在工(gong)作时不会卡住(zhu)(在无润滑(hua)剂时),故(gu)能可靠地应用腐蚀性介(jie)质(zhi)和(he)低沸(fei)点(dian)液体中;

②内装式阀(fa)(fa)杆结构(gou),消除(chu)了阀(fa)(fa)杆在流体(ti)压力(li)作用下可(ke)能因填料(liao)压盖松开而(er)飞出的事故(gu)隐患;

③采用(yong)防静电、耐火结构的(de)球(qiu)阀,适用(yong)于输送(song)石油(you)、天然(ran)气(qi)、煤气(qi)的(de)管线(xian)。

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、在较大的压力和温度范围内,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,可以认为它是用于低温介质系统的最合理的阀门结构。

12、阀体对称,尤其是焊接阀体结构,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。


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