球閥

球閥

球閥(ball valve),標準GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為:啟閉件(球體)由閥桿帶動,並繞球閥軸線作鏇轉運動的閥門。球閥亦可用於流體的調節與控制,其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質合金的金屬閥座之間具有很強的剪下力,特別適用於含纖維、微小固體顆料等的介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換,同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。球閥在管道中一般應當水平安裝。球閥分類:氣動球閥,電動球閥,手動球閥。

基本信息

基本信息

球閥電動球閥

球閥的主要特點是本身結構緊湊,易於操作和維修,適用於水、溶劑、和天然氣等一般工作介質,而且還適用於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。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向。球閥是近年來被廣泛採用的一種新型閥門,流體阻力小,其阻力係數與同長度的管段相等。

球閥結構簡單、體積小、重量輕。緊密可靠,目前球閥的密封面材料廣泛使用塑膠,密封性好,在真空系統中也已廣泛使用。操作方便,開閉迅速,從全開到全關只要鏇轉90°,便於遠距離的控制。維修方便,球閥結構簡單,密封圈一般都是活動的,拆卸更換都比較方便。在全開或全閉時,球體和閥座的密封面與介質隔離,介質通過時,不會引起閥門密封面的侵蝕。適用範圍廣,通徑從小到幾毫米,大到幾米,從高真空至高壓力都可套用。球閥的結構與鏇塞閥相似,也有人稱它為球形鏇塞閥。它由一個球體和兩個閥座(密封圈)組成密封副。閥座最常用的材料為聚四氟乙烯塑膠。在各種閥門中球閥的流體阻力最小,它又具有開關迅速、密封性好的優點,因而已成為發展最快的一類閥門。它的適用範圍很廣:工作壓力從高真空到高壓(壓力已達40兆帕),工作溫度為-253~+150℃,最大口徑已達3000毫米。球閥的主要缺點是工作溫度不高。人們正在研製石墨等密封圈材料,以提高球閥的使用溫度。

機械原理

球閥是由鏇塞閥演變而來。球閥具有相同的鏇轉90度提動作,不同的是球閥密封件是球體,有圓形通孔或通道通過其軸線。

機械原理及結構機械原理及結構

球面和通道口的比例應該是這樣的,即當球鏇轉90度時,在進、出口處應全部呈現球面,從而截斷流動。球閥只需要用鏇轉90度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。
球閥的工作原理是靠鏇轉閥戀來使閥門暢通或閉塞。球閥開關輕便,體積小,可以做成很大口徑,密封可靠,結構簡單,維修方便,密封面與球面常在閉合狀態,不易被介質沖蝕,在各行業得到廣泛的套用。球閥兩邊有聚四氟乙烯的密封件,與球體接觸部分為圓弧面,通過閥體上的螺栓或壓母壓緊產生密封作用,球體的頂部開一個直槽,用於傳遞手柄的扭力。球閥打開時,球體上的孔與閥門的軸心線平行,形成一個通道;閥門關閉時,通過手柄將球體鏇轉90°,將通道阻斷。

機械分類

球閥一片式帶鎖球閥
按密封結構原理,球閥分為浮動球球閥固定球球閥。前者主要靠流體壓力將球體壓緊在出口端的閥座上,形成浮動狀的密封,因而使用的壓力和口徑受到限制。而後者的球體由安裝在閥體上的上下兩個軸承支持,球體的位置固定,密封作用是靠彈簧和流體壓力使閥座壓向球體而實現的,因而啟閉力矩比浮動球球閥小得多,適用於高壓和大口徑場合。普通的直通式球閥主要用於截斷流體,不宜用於調節流量,以免密封圈被沖蝕。三通式和四通式球閥用於流體換向。

浮動球球閥

球閥的球體是浮動的,在介質壓力作用下,球體能產生一定的位移並緊壓在出口端的密封面上,保證出口端密封。浮動球球閥的結構簡單,密封性好,但球體承受工作介質的載荷全部傳給了出口密封圈,因此要考慮密封圈材料能否經受得住球體介質的工作載荷。這種結構,廣泛用於中低壓球閥。

固定球球閥

球閥的球體是固定的,受壓後不產生移動。固定球球閥都帶有浮動閥座,受介質壓力後,閥座產生移動,使密封圈緊壓在球體上,以保證密封。通常在與球體的上、下軸上裝有軸承,操作扭距小,適用於高壓和大口徑的閥門。為了減少球閥的操作扭矩和增加密封的可靠程度,近年來又出現了油封球閥,既在密封面間壓注特製的潤滑油,以形成一層油膜,即增強了密封性,又減少了操作扭矩,更適用高壓大口徑的球閥。

彈性球球閥

球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都採用金屬材料製造,密封比壓很大,依靠介質本身的壓力已達不到密封的要求,必須施加外力。這種閥門適用於高溫高壓介質。彈性球體是在球體內壁的下端開一條彈性槽,而獲得彈性。當關閉通道時,用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達到密封。在轉動球體之前先鬆開楔形頭,球體隨之恢復原原形,使球體與閥座之間出現很小的間隙,可以減少密封面的摩擦和操作扭矩。

球閥按其通道位置可分為直通式,三通式和直角式。後兩種球閥用於分配介質與改變介質的流向。球閥溫度和壓力限制。使用PTFE或RTFE材質的閥座和密封件,操作溫度應在-290C到 2000C之間。其他類型的閥座和密封件的操作溫度,應受到KI工廠的檢核。閥的公稱壓力等級 (PN),可表明閥在正常溫度狀態下的最大工作壓力。(例如:PN40,表明其操作溫度在-290C~380C時的最大工作壓力為40 Bar)。

電動V型調節球閥

它是一種芯閥座採用金屬,或金屬對聚四氟乙烯密封配合的鏇轉球閥,它將球閥和蝶閥的最佳控制特性結合成一體,既可用作控制調節閥,又可作關斷切斷閥。不帶任何管接頭的整體式閥體,因此不受管道或螺栓應力影響,並且由於閥體無任何管接頭,故耐壓殼體不會受壓力“突變”的影響;具有一個V型閥體,即使在小流量或高粘度介質的情況下,也可在整個量程範圍內,保證控制的精確性;防漏耐用的閥座在其外徑處襯有帶不鏽鋼內芯PTFE杯形或是O型密封圈,閥座用截面較大的鎢鈷硬質合金製成,通過一個合金的波紋彈簧進一步增強了閥座的結構;當閥門關閉時,V型缺口與閥座之間產生楔形剪下作用,並既具有自潔功能又可防止球芯卡死,特別適用於管線結垢凍結或含有纖維和顆粒固體場合。

氣動球閥

是一種直角迴轉結構,它與閥門定位器配套使用,可實現比例調節;V型閥芯最適用於各種調節場合,具有額定流量係數大,可調比大,密封效果好,調節性能零敏,體積小,可豎臥安裝。適用於控制氣體、蒸汽、液體等介質。由V型閥體、氣動執行機構、定位器及其他附屬檔案組成;有一個近似等百比的固有流量特性;採用雙軸承結構,啟動扭矩小,具有極好的靈敏度和感應速度;超強的剪下能力。氣動活塞執行機構採用壓縮空氣作動力源,通過活塞的運動帶動曲臂進行90度迴轉,達到使閥門自動啟閉。它的組成部分為:調節螺栓、執行機構箱體、曲臂、氣缸體、氣缸軸、活塞、連桿、萬向軸。氣動調節閥由執行機構和調節機構組成。執行機構是調節閥的推力部件,它按控制信號壓力的大小產生相應的推力,推動調節機構動作。閥體是氣動調節閥的調節部件,它直接與調節介質接觸,調節該流體的流量。

機械安裝

氣動不鏽鋼球閥氣動不鏽鋼球閥
1.取掉法蘭端兩邊的保護蓋,在閥完全打開的狀態下進行沖洗清潔。
2.安裝前應按規定的信號(或氣)進行整機測試(防止因運輸產生振動影響使用性能),合格後方可上線安裝(接線按電動執行機構線路圖)。
3.準備與管道連線前,須沖洗和清除乾淨管道中殘存的雜質(這些物質可能會損壞閥座和球)。
4.在安裝期間,請不要用閥的執行機構部分作為起重的吊裝點,以避免損壞執行機構及附屬檔案。.
5.本類閥應安裝在管道的水平方向或垂直方向。
6.安裝點附近的管道不可有低垂或者承受外力的現象,可以用管道支架或者支撐物來消除管線的偏離。
7.與管道連線後,請用規定的扭矩交叉鎖緊法蘭連線螺栓

操作和使用

1.操作前須確認管路和閥已被沖洗過。
2.閥的操作按執行機構輸入信號大小帶動閥桿鏇轉完成:正向鏇轉1/4圈(900)時,閥關斷。反向鏇轉1/4圈(900)時,閥開啟。
3.當執行機構方向指示箭頭與管線平行時,閥門為開啟狀態;指示箭頭與管線垂直時,閥門為關閉狀態。

低溫球閥低溫球閥

機械維修

球閥不鏽鋼快裝球閥

球閥擁有較長的使用壽命和免維修期,將依賴以下幾個因素,正常的工作條件、保持和諧的溫度/壓力比,以及合理的腐蝕數據。

球閥在關閉狀態下,閥體內部依舊存在受壓流體。維修前,解除管線壓力並使閥門處於打開位置;維修前,斷開電源或氣源;維修前,將執行機構與支架脫離。填料處得再鎖緊,若填料涵處有微泄發生,須再鎖緊閥桿螺母。注意不要鎖太緊,通常再鎖1/4圈~1圈,泄露即會停止。更換閥座和密封件。使閥處於半開位置,沖洗、清除閥體內外可能存在的危險物質。關閉球閥,拆掉兩邊法蘭上的連線螺栓和螺母,然後將閥由管線上完全移除。依序拆卸驅動裝置-執行機構、連線支架、防松墊圈、閥桿螺母、蝶形彈片、格南、耐磨片、閥桿填料,拆卸體蓋連線螺栓和螺母,將閥蓋與閥體分離,並拿掉閥蓋墊圈。確認閥球在“關斷”位置,這可以將其較容易的從閥體拿出,隨後取出閥座。由閥體中孔向下輕推閥桿直到完全取出,然後取出O型圈及閥桿下填料。注意,請謹慎操作,以避免擦傷閥桿表面及閥體填料函密封部位。

清洗和檢查拆下零件,強烈推薦用備用零件包更換其閥座及閥蓋墊圈等密封件。按拆卸的相反順序進行組裝。用規定的扭矩,交叉鎖緊法蘭連線螺栓。用規定的扭矩,鎖緊閥桿螺母,安裝執行機構後,輸入相應的信號通過鏇轉閥桿帶動閥芯鏇轉,使閥門至打開和關閉位置。如有可能,請在回裝管道前,按相關標準對閥進行壓力密封測試和性能測試。

套用

通常認為球閥最適宜直接做開閉使用,但近來的發展已將球閥設計成使它具有節流和控制流量之用。球閥的主要特點是本身結構緊湊,易於操作和維修,適用於水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質,而且還適用於工作條件惡劣的介質,如氧氣過氧化氫甲烷乙烯等。球閥閥體可以是整體的,也可以是組合式的。

球閥已廣泛套用於石油化工發電造紙原子能航空火箭等各部門,以及人們日常生活中。球閥在灌溉系統中套用較廣泛,主要用在支管進口處。球閥結構簡單,體積小,對水流的阻力也小,缺點是開啟或關閉太快,會在管道中產生水錘(管道內水流速度突然變化時壓力會升高)。因此在主幹管上不宜採用球閥,可用在在乾、支管上或其末端作沖冼之用,沖洗排污效果好。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

優點與缺點

優點:①具有最低的流阻(實際為0);②因在工作時不會卡住(在無潤滑劑時),故能可靠地套用於腐蝕性介質和低沸點液體中;③在較大的壓力和溫度範圍內,能實現完全密封;④可實現快速啟閉,某些結構的啟閉時間僅為0.05~0.1s,以保證能用於試驗台的自動化系統中。快速啟閉閥門時,操作無衝擊。⑤球形關閉件能在邊界位置上自動定位;⑥工作介質在雙面上密封可靠;⑦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;⑧結構緊湊、重量輕,可以認為它是用於低溫介質系統的最合理的閥門結構;⑨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;⑩關閉件能承受關閉時的高壓差。⑾全焊接閥體的球閥,可以直埋於地下,使閥門內件不受浸蝕,最高使用壽命可達30年,是石油、天然氣管線最理想的閥門。

缺點:①因為球閥最主要的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯,它對幾乎所有的化學物質都有是惰性的,且具有摩擦係數小、性能穩定、不易老化、溫度適用範圍廣和密封性能優良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性,包括較高的膨脹係數,對冷流的敏感性和不良的熱傳導性,要求閥座密封的設計必須圍繞這些特性進行。所以,當密封材料變硬時,密封的可靠性就受到破壞。而且,聚四氟乙烯的耐溫等級較低,只能在小於180℃情況下使用。超過此溫度,密封材料就會老化。而考慮長期使用的情況下,一般只會在120℃不使用。②它的調節性能相對於截止閥要差一些,尤其是氣動閥(或電動閥)。

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