上海滬工閥門廠（集團）有限公司
1 球閥結(jié)構(gòu)
球閥是由旋塞閥演變而來的，它的啟閉件作為一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn) 90 度實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。
2 球閥作用
球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向，設(shè)計成 V 形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。
球閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，而且在一定的公稱通經(jīng)范圍內(nèi)體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，并且驅(qū)動力矩小，操作簡便、易實現(xiàn)快速啟閉，是近十幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達國家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴大，并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展，其可靠性及其他性能指標(biāo)均達到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、調(diào)節(jié)閥。
隨著球閥的技術(shù)進步，在可以預(yù)見的短時見內(nèi)，特別是在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上以及核工業(yè)上將有更廣泛的應(yīng)用。此外，在其他工業(yè)中的大中型口徑、中低壓力領(lǐng)域，球閥也將會成為主導(dǎo)的閥門類型之一。
3 球閥的優(yōu)點
- 具有最低的流阻（實際上為零）。
- 因在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應(yīng)用與腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中。
- 在較大地壓力和溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)完全密封。
- 可實現(xiàn)快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為 0.05~0.1s，以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中。快速啟閉閥門時，操作無沖擊。
- 球型關(guān)閉件能在位置上自動定位。
- 工作介質(zhì)在雙面上密封可靠。
- 在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕。
- 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，可以認為它時用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)。
- 閥體對稱，尤其時焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(yīng)力。
- 關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。
- 全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內(nèi)件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。
由于球閥有上述優(yōu)點，所以適用范圍很廣，球閥可適用于：
- 公稱通經(jīng)從 8mm 到 1200mm。
- 公稱壓力從真空到 42MPa。
- 工作溫度從 -204℃~815℃。
4 球閥密封性
球閥最主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯（PTFE），它對幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數(shù)，對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座密封的設(shè)計必須圍繞這些特性進行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍和其他許多材料。但是，當(dāng)密封材料變硬時，密封的可靠性就要受到破壞，特別是在低壓差的情況下。此外，像丁青橡膠這樣的合成橡膠也可用作閥座密封材料，但它所適用的介質(zhì)和使用的溫度范圍藥受到限制。另外，如果介質(zhì)不潤滑，使用合成橡膠容易卡住球體。
為了滿足高溫、高壓、強沖蝕、長壽命等工業(yè)應(yīng)用的使用要求，近十幾年來，金屬密封球閥得到了很大的發(fā)展。尤其在工業(yè)發(fā)達的國家，如美國、意大利、德國、西班牙、荷蘭等，對球閥的結(jié)構(gòu)不斷改進，出現(xiàn)全焊接閥體直埋式球閥、升降式球閥、使球閥在長輸管線、煉油裝置等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，出現(xiàn)了大口徑（3050mm）、高壓力（70MPa）、寬溫度范圍（-196~815℃）的球閥，從而使球閥的技術(shù)達到一個全新的水平。
5 球閥設(shè)計與制造
由于計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）以及柔性制造系統(tǒng)（FMS）在閥門行業(yè)的應(yīng)用，使球閥的設(shè)計和制造達到一個全新的水平。不但全面革新了閥門的設(shè)計計算方式，減輕了專業(yè)技術(shù)人員繁重的重復(fù)性常規(guī)設(shè)計工作，使技術(shù)人員有更多的精力用于改進、提高產(chǎn)品性能和新產(chǎn)品開發(fā)，縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期、全面提高勞動生產(chǎn)率，而且在升降桿式金屬密封球閥的研制開發(fā)過程中，由于 CAD/CAM 的應(yīng)用，出現(xiàn)了由計算機輔助設(shè)計、由計算機輔助數(shù)控機床加工制造的閥桿螺旋扁，使金屬密封球閥在啟閉過程中無任何擦傷和磨損，從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。球閥在完全開啟時，流阻很小，幾乎等于零，因此等徑球閥廣泛應(yīng)用于石油天然氣管線中，因為容易清掃管線。由于球閥的球體在啟閉過程中帶有擦拭性，故大多數(shù)球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中，依據(jù)密封圈的材料也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。
6 球閥適用場合
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(zhì)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(qū)發(fā)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(jié)構(gòu)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(zhì)的設(shè)備和管路系統(tǒng)中使用球閥，更應(yīng)注意耐火和防火。
通常，在雙位調(diào)節(jié)、密封性能嚴(yán)格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速（1/4 轉(zhuǎn)啟閉）、高壓截止（壓差大）、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象、向大氣少量滲漏，操作力矩小、流體阻力小的管路系統(tǒng)中，推薦使用球閥。
球閥也適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止（壓差小）、腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。
在低溫（深冷）裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥。
在冶金行業(yè)的氧氣管路系統(tǒng)中，需使用經(jīng)過嚴(yán)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(shè)在地下時，需使用全通徑焊接式球閥。
在要求具有調(diào)節(jié)性能時，需選用帶Ｖ形開口的專用結(jié)構(gòu)的球閥。
在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中，工作溫度在 200℃ 以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對金屬密封的球閥。
7 球閥適用原則
- 石油、天然氣的輸送主管線、需要清掃管線的，又需埋設(shè)在地下的，選用全通經(jīng)、全焊接結(jié)構(gòu)的球閥；埋設(shè)在地上的，選擇全通經(jīng)焊接連接或法蘭連接的球閥；支管，選用法蘭連接、焊接連接，全通經(jīng)或縮徑的球閥。
- 成品油的輸送管線和貯存設(shè)備，選用法蘭連接的球閥。
- 城市煤氣和天然氣的管路上，選用法蘭連接和內(nèi)螺紋連接的浮動球閥。
- 冶金系統(tǒng)中的氧氣管路系統(tǒng)中，宜選用經(jīng)過嚴(yán)格脫脂處理，法蘭連接的固定球球閥。
- 低溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)和裝置上，宜選用加上閥蓋的低溫球閥。
- 煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統(tǒng)上，可選用升降桿式球閥。
- 化工系統(tǒng)的酸堿等腐蝕性介質(zhì)的裝置和管路系統(tǒng)中，宜選用奧氏體不銹鋼制造的、聚四氟乙烯為閥座密封圈的全不銹鋼球閥。
- 冶金系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、石化裝置、城市供熱系統(tǒng)中的高溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)或裝置上，可選用金屬對金屬密封球閥。
- 需要進行流量調(diào)節(jié)時，可選用蝸輪蝸桿傳動的、氣動或電動的帶 V 形開口的調(diào)節(jié)球閥。