球阀基础知识

球阀基础知识——《阀门技术》课程系列教材

球阀基础知识

主要内容：

·球阀定义与术语

以及

图9—1

二、球阀分类

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然在不断涌现。根据球阀的特点和

用途，球阀可分为若干种类型。

（一）按球体的支撑方式分类：可分为浮动球球阀和固定球球阀

1、浮动球球阀：其主要特点是球体无支撑轴，球体系藉阀门进、出口两端的阀座予以支撑，阀杆与球体为活动连接，见图9—1。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他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，球阀处于关闭状态，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。

浮动球阀的主要优点：结构简单、制造方便、成本低廉、工作可靠。浮动球阀的密封性能与流体压力有关。在其他条件相同的情况下，一般来说压力越高越容易密封。但是应考虑到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将全部传递给阀后阀座。此外，对于较大尺寸的浮动球阀，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，一般来说沿通道直径水平面上半圈压力较小，下半圈压

2、固定球球阀：球体与上、下阀杆连成一体，或制成整体连轴式球，即球体与上、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9—3

固定球球阀的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份尺寸，巧妙地借助于流体压力或弹簧作用力来达到密封要求。

（二）按球体安装方式分类

可分为顶装式(上装式)、侧装式、斜装式等。对于侧装式球阀，根据使用场合的不同以及通径的大小，阀体有整体式与分体式两种，分体式又分为二分体（两片式）与三分体（三片式）。

1、上装式球阀

上装式球阀的结构特点是阀体做成整体，其上部设有阀盖，球体、密封圈、阀座均从阀体上部装入。上装式球阀的优点：检修或更换阀座时，不必将球阀从管线上拆下来，仅打开阀盖，将球体吊出即可，这给地下管线，特别是原子能工业用球阀带来很大方便。对于三通、四通及多通球阀，因其球体较大，从任何一端通道装入或取出都不方便，而且多通球阀的阀体中腔本身就很大，采用

制

对于公称尺寸较大的球阀，为方便加工制造及装配，常采用侧装三分体式结构，即将阀体在两阀座部位沿与通道轴线相垂直的截面分为三部分，整台阀门沿阀杆中心轴线左右对称，线条流畅，外形美观，制造方便，适宜于用小设备制造大阀门。这种结构的缺点是增加了一对大法兰，阀体总

重量有所增加。具体结构见图9—7。

图9—7侧装三分体式球阀

（三）按球体结构分类

1、整体球球阀

整体球球阀是球阀启、闭件最常用的结构形式。所谓整体球，即是在一只完整的球体上加工出直通、三通及多通圆孔流道。此外，整体球的流道还可加工成圆锥形孔或其他形状的流通截面，这

种特殊截面形状的球阀一般作为节流阀用。

●直通式球阀

流体通过阀门后不改变流动方向，通过驱动装置操纵球体，使之截断或接通管道中的流体。直通式球阀是最基本、最普通，也是使用最广泛的一种球阀。图9—1、9—2均为直通式球阀。

●直角式球阀

其特点是进、出口通道成90℃相交，球体的流道呈L形。流体通过直角式球阀后，要产生90℃

、C相垂T9所示。

V

球体上的V

广泛用来调节流体流量。

图9-10V形球阀

（四）按球阀用途分

上述介绍了按结构形式分类的各种普通用途球阀。在特殊工况下使用的球阀，按球阀用途可分为真空球阀、低温及超低温球阀、高温球阀、保温球阀、耐腐蚀衬里球阀、耐磨球阀、收发球球阀、

全塑球阀以及多功能球阀等。

1、真空球阀

在真空场合使用的球阀即真空球阀。在结构上，真空球阀与一般球阀并无特殊之处，只是在选材、加工及试验要求上必须满足真空技术要求。作为真空球阀，零件材质必须致密，阀体内表面需经机械加工或抛光，零件装配前需经严格清洗，装配好的阀门必须严格保持清洁，以保证抽真空和

保持真空度。

由于在真空下作业，球阀不能靠流体压力推动球体压紧阀座或流体压力推动阀座压紧球体来达到密封，而只能靠预紧力达到密封。为补偿阀座的磨损、保持密封力恒定，真空球阀宜采用弹性阀

座的密封结构。

真空阀门的设计和性能测试按ZBJ78005《真空阀门技术条件》和ZBJ78006《真空阀门性能测

流

℃以上，

当球阀阀座采用聚四氟乙烯或尼龙材料制造，其使用温度为≤200℃。对于高温球阀（通常指温度

高于250℃），其设计的关键是：

①正确选用适合于高温下使用的密封材料；

②如何补偿阀座在使用过程中的磨损以及协调阀体、阀座和球体三者之间由于装配温度与使用

温度不同的温差变形。

一般情况下，高温球阀采用金属对金属的密封副即金属密封球阀，其特点是球体和阀体都是用耐高温的金属材料制造，阀座为金属或耐热合金（如钴铬钨硬质合金等）制造。

金属对金属密封副高温球阀的优点是：适用温度范围广，各种金属材料的热膨胀系数相差不大，只要选用得当，可以达到基本一致，有利于协调温差变形。缺点是金属材料硬度高，达到密封所必须的比压亦高，在通径较小和压力较低场合，难以靠流体压力达到密封，即使是采用预紧力达到密封，但因密封比压大，阀座和球体之间的磨损必须很大，而且金属与金属的摩擦系数比较大，球阀

的启、闭转矩亦大。

4、保温球阀

对于输送如尿素等易于结晶的物料或者粘稠流体（如含蜡质和沥清较高的石油等）场合，常采用加热保温的办法，以防止物料结晶或降低流体粘度，增加流动性，避免阀门被堵塞和减小工程的

紧。

近年来，又出现了一种喷涂塑料球阀，即在上述衬塑料部位采用喷涂聚苯硫醚等耐腐蚀塑料的

办法达到上述要求，其制造成本更低。

6、耐磨球阀

对于输送高硬度的颗粒性介质的场合，如氧化铝、煤粉等介质，其硬度往往达到HRC60以上，采用通用的金属密封球阀，其密封副经受不了介质的长时间冲刷。这种耐磨球阀一般情况下可采用

对球阀及阀座喷涂WC/Co等超硬材料进行处理。

7、收发球球阀