法兰固定式球阀优化改进方案

一、法兰固定式球阀优化改进方案固定球球阀密封原理

　　固定球球阀的启闭件是一个带两个支承轴的球体，中间有一个与管道通径相等通道，两侧有两个浮动的阀座，球体回转时不偏离球体上支承轴的轴线，支承轴由上下两滑动轴承支撑，阀座是浮动的，在介质力作用下，推向球体产生一个接触应力，以获得可靠的密封。同浮动球球阀一样，阀门从开启至关闭，或者从关闭至开启回转90°角行程。

固定球阀的球体是固定的，由两段与球体连接在一起的固定轴支撑。关闭时，在介质压力的作用下，球体不会产生位移，通常与球体连接在一起的上，下轴上装有滚动轴承，或滑动轴承。以减少启闭时轴颈的摩擦力。减小操作力矩。这种固定球阀适用于大口径球阀。Q47硬密封固定球阀的球体。采用上、下两根阀杆固定。工作时，流体压力不会使球体向阀座移动，阀座不会承受过大压力而变形。阀杆部分设有自润滑轴承，减少磨擦， 开关扭距小，两阀座均采用弹簧设预紧。密封采用聚四氟乙烯镶入钢固内，钢圈后部设有弹簧，保证阀座紧贴球体。当阀门中腔压力异常升高超过弹簧顶紧力，阀座 后退脱离球体，达到自动泄压效果，压后阀座自动复位。结构的先进性使固定球阀的密封性能稳定操作省力，使用寿命长，极适用于长输管线和一般管线。

法兰固定式球阀优化改进方案产品特点：

    1、采用固定球设计，相对运动部位均采用磨擦系数极小自润滑材料，因而操作扭矩小，此外密封润滑脂的长期密封，使得操作更加灵活。

    2、阀门采用高平台结构，ISO5211连接标准，能使安装电/气动执行器更为化。

    3、采用全通径或缩径设计，流通阻力小。

    4、金属硬密封O型固定式球阀采用双向金属可动密封结构，具有自动补偿及自洁功能，密封性能优越。

    5、采用固定球设计，并增加了预紧力弹簧，使得球阀具有自动泄压功能。

    6、每个球阀都有两个可动密封座，两个方向都能密封，因而安装时不须考虑介质的流向。

    7、具有防火防静电结构，在阀杆与阀体及阀杆与球体之间设置导电弹簧，避免静电打火点燃易燃介质。确保系统安全。

    8、耐火结构双重保护，当万一发生火灾而使密封圈烧损时，球阀的各个密封部位均能形成金属对金属的硬密封结构。

    9、自动泄压结构，当滞留在阀门中腔的液体介质由于温度升高而气化，从而中腔压力异常升高时，中腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门安全。

    10、可选气动、电动、液动、及气动调节型、电动调节型。

法兰固定式球阀优化改进方案结构特征

　　固定球球阀阀体由主阀体，左、右两个副阀体组成，球体是一个上端有轴颈，下端有一轴孔的球体，阀体上部有一个填料箱，与球体轴颈相接处有一个滑动轴承，球体下端有一个轴孔，装有滑动轴轴承套，阀体底部有一个轴承插入球体下端的轴孔内。这样球体被保持在回转中线上，转动时不会产生偏移。球体两侧对称地有两个浮动的阀座组件，这一阀座组件由金属座圈，镶嵌在座圈内PTFE密封环，外缘上的橡胶O形圈和背面螺旋弹簧等组成。当阀门关闭时，介质力作用在密封座的组件上，使阀座与球体接触，产生接触应力，获得有效的密封。阀杆与填料箱体由O形橡胶圈密封。

　　固定球球阀的结构比浮动球球阀复杂得多，其原理是介质压力推动阀座组件作用在球体上产生接触应力来获得密封，球体回转中心轴线不发生偏移，阀座的组件是浮动的，所以称之为固定球-浮动阀座结构。由于介质作用力是作用在一个环形面积上(图3-14)，其介质推力远小于浮动球球阀介质的作用力，所以固定球球阀结构适用于高压大口径，其适用的范围压力级为Class150～2500，阀门通径为NPS 2～60。对于采用PTFE、增强PTFE、尼龙、PEEK等高分子材料作密封环的结构，设计中仍然要满足密封比压q大于必需的密封比压qb，小于材料的许用比压[q]，即qb≤q≤[q]。

　　由此可见，与浮动球球阀比较，法兰固定式球阀优化改进方案特征如下：

　　①球体和阀座组合后的尺寸是一个自由尺寸，并不像浮动球球阀结构形成一个封闭尺寸链。因此，其密封性能在结构上不受温度和压力波动的影响；

　　②同样是介质自密封的原理，但固定球球阀的介质力是作用在阀座的环形面积上，比浮动球球阀介质力作用在整个通道截面显然要小得多，而且可以通过合理的设计来予以控制，所以这种结构适用于NPS 60以下，压力等级适用于Class2500以下的所有球阀规格，成为球阀发展中重要的一个结构形式；

　　③基于上述的同样理由，球阀的操作力矩亦远比浮动球球阀小；

　　④其结构比浮动球球阀复杂，重量大，价格也比同规格浮动球球阀贵；

　　⑤可以设计成全通径、标准通径和缩径，具有较大的流通能力和较低的流阻系数。

一、法兰固定式球阀优化改进方案球体

　　介绍了密封座的各种结构形式没计之后，冉来观察同定球球阀的球体结构。同定球球阀的*重要特征是球体存开关过程中不偏离球体的回转巾心，球体I：支轴的设计有三种结构形式：

　　①如图1所示，球体上部有一个轴柄，下部是一个轴孔，供一个固定轴插入，球体的结构是一个轴，一个孔的结构。

　　②如图1(a)和(b)所示，球体上是两个上下的轴孔，分别由上轴和下轴插入，图(a)所示的结构适用于小口径，在球体上轴孔的插入深度短，只能承受较小的介质力，图(b)所示的结构，适用于大口径，可承受较大的介质力，而且支承轴颈和驱动轴分离。驱动轴只承受转矩的作用。

　　③如图1(c)所示，球体上是两个外伸的轴，垂直上下两块支撑板，介质力通过轴颈和支撑板传递到阀体上，同样，驱动轴只承受单一的转矩作用，分离了介质力和操作力矩。

二、法兰固定式球阀优化改进方案阀体

　　由于阀体是一个锻造的筒体，没有通常的阀颈，阀颈被一个填料箱替代，填料箱体通过螺栓固定在阀体的平台上，轴封则是采用O形橡胶圈，外部与执行器的连接支板，也是通过填料箱体上的通孔，固定在阀体上，可知，这种圆筒状结构阀体，在轴颈部分，阀体的强度被大大地削弱了。

　　至于阀体的结构，与浮动球球阀一样，有侧装式和上装式两种。

　　侧装式可以分为两段式，一个主阀体和一个副阀体结构，也可以是三段式，一个主阀体和两个副阀体结构。

　　上装式阀体是一个整体结构，上部阀盖用螺栓与阀体组成一个完整的压力边界，球体是一个带有上下支轴的球，下支承轴承嵌入阀体内，上支承轴承置于阀盖内，上轴端加工一凹槽与轴头部的凸缘相连接，用来传递转矩，介质力作用在轴承上，驱动轴只传递转矩，并设计成防吹出的结构，阀座的设计存在装配或拆卸的困难，就是球体装入阀腔时阀座要向两侧移动，这样就设计一个可以滑动的背阀座，事先阀座缩入左右通道内，待球体装入后，通过背阀上的凸缘，将阀座推向球体中心，然后用一个卡环，卡入背阀座的凹槽内，拆卸时，则先取出卡环，然后将阀座推入阀腔的左、右通道内，球体即可从上部取出。因此，上装式结构球存在可在线维修的优点。

固定式球阀是新一代高性能球阀，适用于长输管线和一般工业管线，其强度、安全性、耐恶劣环境性等在设计时进行了特殊考虑，适用于各种腐蚀性和非腐蚀性介质。它与浮动球阀相比，工作时，阀前流体压力在球体上产生的作用力全部传递给轴承，不会使球体向阀座移动，因而阀座不会承受过大的压力，所以固定式球阀的 转矩小、阀座变形小，密封性能稳定、使用寿命长，适用于高压、大口径场合。先进的弹簧预阀座组件，具有自紧特性，实现上游密封。每阀有两个阀座，每个方向都能密封，因而安装没有流向限制。