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球閥,GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為:啟閉件(球體)由閥桿帶動,并繞閥桿的軸線作旋轉運動的閥門。主要用于截斷或接通管路中的介質,亦可用于流體的調節與控制,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切力,特別適用于含纖維、微小固體顆料等介質。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。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。
定 義
球閥問世于20世紀50年代,隨著科學技術的飛速發展,生產工藝及產品結構的不斷改進,在短短的40年時間里,已迅速發展成為一種主要的閥類。在西方工業發達的國家,球閥的使用正在逐年不斷的上升,在我國,球閥被廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業,在國民經濟中占有舉足輕重的地位。
工作原理
球閥它具有旋轉90度的動作,旋塞體為球體,有圓形通孔或通道通過其軸線。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,它只需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最適宜做開關、切斷閥使用,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,如V型球閥。
主要特點
球閥的主要特點是本身結構緊湊,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,易于操作和維修,適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質,而且還適用于工作條件惡劣的介質,如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等,在各行業得到廣泛的應用。球閥閥體可以是整體的,也可以是組合式的。
優 點
1.流體阻力小,全通徑的球閥基本沒有流阻。
2.結構簡單、體積小、重量輕。
3.緊密可靠。它有兩個密封面,而且目前球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料,密封性好,能實現完全密封。在真空系統中也已廣泛使用。
4.操作方便,開閉迅速,從全開到全關只要旋轉90°,便于遠距離的控制。
5.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。
6.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。
7.適用范圍廣,通徑從小到幾毫米,大到幾米,從高真空至高壓力都可應用。
8.由于球閥在啟閉過程中有擦拭性,所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質中。
分類及特點
球閥分有:浮動球球閥、固定球球閥、軌道球閥、V型球閥、三通球閥、不銹鋼球閥、鍛鋼球閥、卸灰球閥、抗硫球閥、三通球閥、氣動球閥、電動球閥、卡套球閥、焊接球閥。
按殼體/主體材料分類,球閥可分為:
1. 金屬材料閥門:如碳鋼閥門、合金鋼閥門、不銹鋼閥門、鑄鐵閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾閥門、銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門等。
2. 金屬閥體襯里閥門:如襯膠閥門、襯氟閥門、襯鉛閥門、襯塑閥門、襯搪瓷閥門。
3. 非金屬材料閥門:如陶瓷閥門、玻璃閥門、塑料閥門。
國內生產球閥的廠家比較多,連接尺寸也大多不統一。主要分以下幾個大類:以JB/T2203-1999《球閥結構長度》為主的通用類。目前國內大多數球閥生產廠家均按本標準設計生產。、海安閥門廠等。但本標準也不盡完美,規格不全,浮動式球閥最大公稱通徑為DN1200,固定式球閥最大公稱通徑DN2000。根據廠所生產的閥門規格及掌握的資料來看,目前浮動式球閥公稱通徑最小為DN6,固定式球閥公稱通徑最小為DN50。經考證,各廠家連接尺寸也不盡統一,為了有一個統一的標準,用戶在選用及安裝時同一規格能夠互換,建議國家通用機械研究所對JB/T2203-1999《球閥結構長度》進行修訂。建議設計院及用戶按標準選用,球閥生產廠家按標準設計制造。
1、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并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,在受到較高壓力沖擊時,球體可能會發生偏移。這種結構,一般用于中低壓球閥。
2、固定球球閥
球閥的球體是固定的,受壓后不產生移動。固定球球閥都帶有浮動閥座,受介質壓力后,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,適用于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制的潤滑油,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。
3、彈性球球閥(即軌道球閥)
球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都采用金屬材料制造,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。這種閥門適用于高溫高壓介質。 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。在轉動球體之前先松開楔形頭,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。
4、V型球閥
這種球閥屬于固定球閥,也是單閥座密封球閥,調節性能是球閥中最佳的,流量特性是等百分比的,可調比達100:1。它的V型切口與金屬閥座之間具有剪切作用,特別適合含纖維、微小固體顆粒、料漿等介質。
5、三通球閥
三通球閥有T型和L型。T型能使三條正交的管道相互聯通和切斷第三條通道,起分流、合流作用。L型只能連接相互正交的兩條管道,不能同時保持第三條管道的相互連通,只起分配作用。
產品特點:
1、三通球閥在結構上采用一體化結構,四面閥座的密封型式,法蘭連接少,可靠性高,設計實現了輕量化
2、三通球芯分T型和L型,使用壽命長,流通能力大,阻力小
3、球閥按作用式分單作用和雙作用兩種型式,單作用式的特點是一旦動力源發生故障時,球閥將處于控制系統要求的狀態。
安 裝
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(電或氣)進行整機測試(防止因運輸產生振動影響使用性能),合格后方可上線安裝(接線按電動執行機構線路圖)。
3)準備與管道連接前,須沖洗和清除干凈管道中殘存的雜質(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件。
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)與管道連接后,請用規定的扭矩交叉鎖緊法蘭連接螺栓。
球閥安裝與維護應注意以下事項
浮動球閥、固定球閥、彈性球閥和油封球閥;按通道可分為直通式球閥、角式球閥和三通式球閥等,三通式又可分為T形球閥和L形球閥兩種。按連接方工可分為螺紋式連接球閥、法蘭連接球閥和焊接式球閥三種。球閥安裝與維護應注意以下事項:
1、要留有閥柄旋轉的位置。
2、不能用作節流。
3、帶傳動機構的球閥應直立安裝。公稱壓力或壓力級:PN1.0-32.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公稱通徑或口徑:DN6~900、NPS 1/4 ~36 連接方式:法蘭、對焊、螺紋、承插焊等適用溫度:-196℃~540℃ 驅動方式:手動、蝸輪蝸桿傳動、氣動、電動、液動、氣液聯動、電液聯動閥體材料:WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。選用不同的材質,可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質、尿素等多種介質。
適用場合
由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料,因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質的作用下,于塑料閥座之間相互壓緊來完成的(浮動球球閥)。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下,局部地區發生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度,保證球閥的密封性能。
又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成,故在選擇球閥的結構和性能上,要考慮球閥的耐火和防火,特別是在石油、化工、冶金等部門,在易燃、易爆介質的設備和管路系統中使用球閥,更應注意耐火和防火。
通常,在雙位調節、密封性能嚴格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速(1/4轉啟閉)、高壓截止(壓差大)、低噪聲、有氣穴和氣化現象、向大氣少量滲漏,操作力矩小、流體阻力小的管路系統中,推薦使用球閥。
球閥也適用于輕型結構、低壓截止(壓差小)、腐蝕性介質的管路系統中。在低溫(深冷)裝置和管路系統中也可選用球閥。在冶金行業的氧氣管路系統中,需使用經過嚴格脫脂處理的球閥。在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設在地下時,需使用全通徑焊接式球閥。在要求具有調節性能時,需選用帶V形開口的專用結構的球閥。在石油、石油化工、化工、電力、城市建設中,工作溫度在200度以上的管路系統可選用金屬對金屬密封的球閥。
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