球阀的结构类型

球阀的结构型式和品种规格极其繁多，而且新产品、新结构仍在不断涌现。根据球阀的特点和用途，它可以分为若干种类型。

第一节按结构形式分类

按球体和阀体的不同结构形式，球阀可以分成以下几大类。

一、按球体的支撑方式分类

球体的支撑方式如何，将引起球阀结构的重大变化，从而影响性能和用途。设计球阀时，通常是根据使用要求、通径大小、流体压力及工作温度等条件.确定球体的支撑方式，然后选择合适的密封结构。按球体的支撑方式.球阀可分为浮动球球阀和固定球球阀两大类。

电动O型切断球阀：/

1.浮动球球阀其主要特点是球体无支撑轴，球体系籍阀门进、出口两端的阀座予以支撑(见图2-1)。阀杆与球体为活动连接(见图2-2),因此，这种球阀的球体被两阀座夹持其中而呈“浮动”状态。球体通过阀杆借助于手柄或其它驱动装置可以自由地在两阀座之间旋转。当球体的流道孔与阀门通道孔对准时，球阀呈开启状态，流体畅通，阀门的流体阻.力最小;当将球体转动90°时，球体的流道孔与阀门通道孔相垂直.球阀呈关闭状态.球体在流体压力的作用下.被推向阀门出口端(简称阀后)阀座.使之压紧并保证密封。

浮动球球阀的主要优点是结构简单、制造方便、成本低廉、工作可靠，因此得到广泛地应用。

浮动球球阀的密封性能与流体压力有关。在其它条件相同的情况下，.六般说来，压力愈高，愈容易密封，反之亦然。但应考虑阀座材料能否经受得住球体传递给它的载荷，因为流体压力在球体上所产生的作用力(其值近似等于阀门通道面积与流体压力之积，详见第4章)将全部传递给阀后阀座。此外，对于较大通径的浮动球球阀，当压力较高时，操作转矩增大，而且球体自重也较大。自重在阀座密封面上所产生的压力分布是不均匀的，一般说来.沿通道直径水平面上半圈小，下半圈大，导致阀座磨损不均而发生渗漏。因此.浮动球球阀一般适用于PN<10MPa,DN<100mm的阀门，当球体采用铝合金、钦合金等轻质材料或空心夹层金属球，阀座采用弹性阀座，并在球体下方增设如图2-3所示调节支撑螺钉.流体压力较低时，浮动球球阀的通径范围可以适当扩大，目前已成功地用于DN≤400mm.PN≤1.6MPa 的场合。电动球阀：/

对于小通径的浮动球球阀，只要阀座材料允许，在几十兆帕压力下亦能很好工作。但随着通径的加大，工作压力应相应降低。

为了使浮动球球阀在较低的工作压力下具有良好的密封性能，球体与低座之间必须施加一定的预紧力。预紧力不足，不能保证密封，而过大的预紧力又会使球体与阀座之间的摩擦转矩增加，还可能导致阀座材料产生塑性变形而破坏密封性能。

为保证浮动球球阀工作时的密封性和可靠性，设计时必须满足以下要求:，

(1)在球体和阀座的接触面上应具有足够的密封比压，但不得超过阀座.防料的许用比压对于低压球淘，可通过调整中法兰之间的密封垫片(即调整垫片少的厚度来限制其预紧力。对于高压球阀，因阀座材料本身的弹性和抗压强度是有限的，所以设计时，不同的阀座材料，其工作压力和阀门通径范围是有限制的(见图2-4，图2-5。图中P为流体压力，DN为公称通径，D为阀座外径)。

上述限制密封面比压的办法都不太理想，待别是当球阀处于流体温度、压力波动较大的情况下，往往出现密封比压不足(当工作温度远远低于球阀装配时的环境温度或工作压力较低时)而渗漏;或者密封比压过高而加大操作转矩，甚至出现两个阀座将球体“扼死”，或者损坏阀座等现象。目前比较理想的是采用弹性阀座的球阀。弹性阀座能大大增加阀座本身的弹性变形范围，使之在低压或高压下都能保持其良好的密封性能。在低压下.靠安装预紧力达到密封;在高压下，由流体压力在球体上所产生的作用力将球体推向阀后阀座而保持密封。只要在弹性阀座的弹性变形范围之内工作，就能基本保持其密封比压恒定，使阀座不至因过载而损坏。弹性阀座的工作原理及其结构将在第3章叙述。

自力式温度调节阀:/

(2)阀座与阀体凹槽底面的密封比压应与球体接触面上的密封比压相当否则即使阀座与球体之间达到密封，工作流体也会沿着阀体凹槽与阀座底边之间的缝隙渗漏。为此，设计球阀时，除了计算球体与阀座之间的密封比压外，还必须核算阀体凹槽与阀座底面的密封比压。如密封比压不足，可减小阀座底面外径或加大内径，也可在底面开几条顶角为600°，深为l~2mm的三角.形同心圆槽，以减小接触面积，提高密封比压。与阀座和球体之间的密封比压相比较，一般说来。因此处没有相对运动，属于静密封，不会产生磨损，所以比较容易达到密封，其密封比压值与前者相等或者稍低即可。

(3)球体应有正确的几何形状及合适的表面粗糙度球体的圆度公差按CB1184-80的规定，一般取10级.粗糙度一般为RdO.4~RdO.2。

(4)合理选择密封材料如前所述，浮动球球阀的密封是靠球体与阀后阀座压紧而达到密封的，特别是在压力较高、通径较大时更是如此。在此情况下，靠阀前阀座密封一般是不适宜的.因为它将引起以下不良后果:

1)工作时，在流体压力作用下阀后阀座的密封比压将远远大于阀前阀座的密封比压，甚至有可能超过阀座材料的许用比压。

2)球阀刚开启时.球体在流道A处(见图2-6)与阀座脱离接触.使这一部分阀座失去支撑，在流体压差JP作用下产生弯曲.以致损坏阀座。因此，浮动球球阀都采用阀后阀座密封。

电动v型调节球阀：/

2.固定球球阀如图2-7所示，球体与上、下阀杆连成一体，或制成整体连轴式球，即将球体与上、下阀连成一体.或制成整体连轴式球，即将球体与上、下阀杆锻(焊)成一体装在轴承上，球体可沿与阀门通道相垂直的轴线自由转动，但不能沿通道轴线移动。因此，固定球球阀工作时，阀前流体压力在球体上所产生的作用力全部传递给轴承，不会使球体向阀后阀座移动，因而阀座不会承受过大的压力，所以固定球球阀的转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长，、适用于高压、大通径的场合。图2-8为浮动球球阀与固定球球阀所适用的流体压力和通径范围，供设计参考。

固定球球阀韵密封关键在于正确选用弹性密封阀座的结构形式，合理设计阀座的各部分尺寸，巧妙地藉助于流体压力或弹簧作用丈来达到密封要求(详见第3章)。