球閥的密封原理-固定球球閥的密封原理更新日期：2014-02-19
固定球球閥主要使用于高壓大口徑的球閥中。此外，支承作用力從閥座密封圈傳遞到球體的半軸上，將大大減少操縱閥門所需的轉(zhuǎn)矩。
在正確選擇密封元件的條件下，這種形式的球閥還能保證在兩個方向上完全密封，根據(jù)閥座密封圈的安裝不同，這種球閥可以有兩種結(jié)構(gòu)：球體前密封的閥座；球體后密封的閥座。
(1)球體前密封的閥座。這種球閥的密封原理如下：和閥桿成為一個整體的球體可以在上下滑動軸承或滾動軸承中自由轉(zhuǎn)動，閥座密封圈被安裝在活動的套筒內(nèi)，套筒在閥體中用0形圈密封。閥座密封圈由一組安裝在套筒中的彈簧預(yù)先壓緊。進(jìn)口端的閥座，在球閥關(guān)閉時，靠作用在進(jìn)口端直徑d和與閥體配合的套筒直徑以的圓周所限定的環(huán)形表面上的介質(zhì)壓力把閥座壓向球體，從而起到進(jìn)口密封作用，出口端的閥座不起密封作用。反向加壓時，閥座的作用將起變化。
球閥工作的可靠性在很大程度上取決于閥座密封面的平均直徑Dcp和套筒直徑D1,的比例，如果D1值對Dcp值相比不夠大時，球閥將不能保證可靠的密封。相反，D1值過大將引起密封座和密封圈過載，從而使轉(zhuǎn)動閥門所的轉(zhuǎn)矩增加。
這種球閥的***點是：
1)關(guān)閉時，填料和大部分閥體不受內(nèi)壓。
2)關(guān)閉時，在加壓一側(cè)不形成積液區(qū)。這個特點對腐蝕性和低溫液體的工作系統(tǒng)尤其重要。
這種球閥的缺點是：球體轉(zhuǎn)動時所需要的轉(zhuǎn)矩大。另外，由于壓力作用的有效面積增加，從而使固定軸承上的載荷變大。
(2)球體后密封閥座。如圖3-149所示為球體后密封閥座球閥的結(jié)構(gòu)圖。這種球閥關(guān)閉件的根本特點在于，在關(guān)閉時密封是由安裝在介質(zhì)運動方向的球體后閥座來實現(xiàn)的。這種結(jié)構(gòu)可以減少球體的支承軸承的載荷。
與球體前密封相比，結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于它有浮動的套筒，套筒上的密封直徑D2小于閥座的平均直徑Dcp為了保證這個條件，閥座的內(nèi)徑應(yīng)大于球體的通孔直徑d。
當(dāng)在關(guān)閉狀態(tài)加壓時，因為介質(zhì)壓力使前閥座離開球體，故前閥座不起密封作用。相反，由于介質(zhì)壓力，球后閥座把球體壓緊，則保證了球體完全密封。
密封閥座與球接觸表面上的工作介質(zhì)壓力和比壓的分布見圖3-149。接觸面是垂直于圖示平面的投影面，直線0-0表示這個平面的跡線。研究指出，在密封縫隙中，介質(zhì)壓力通常想按直線A-B表示的線性規(guī)律變化的。
為了保證球體可靠地工作，力求使長方形CDEF的面積大于三角形ABC的面積。如果在結(jié)構(gòu)中能保持直徑d1和D2相等，那么這個條件就能被保證，計算證明：
在小口徑（DN<lOOmm)的球閥中，要保證d1 =D2是困難的，因為這將引起通道截面的大大縮小，在這種結(jié)構(gòu)中，可假設(shè)d1=(0.9-0.95) D2這樣，密封座上的壓力也減少不多。
然而在這種情況下，保持同時，應(yīng)考慮到閥座球體的線接觸寬度越小，則球體工作就越可靠。
球體后密封的球閥有以下***點：
1)大大地減少固定軸上的載荷；
2)減少球閥中的總摩擦力矩。
這種球閥的缺點在于，為了保證D2＜Dcp,減少它的通道截面。此外，在球閥處于關(guān)閉狀態(tài)時，填料和閥體內(nèi)腔都處于工作介質(zhì)壓力的作用下。
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