摘要：球閥，從其特性上來說，具有一般閥體無法比擬的優勢，從技術上看，球閥全通徑、大流量、低流阻、開關方便，其技術指標逐步從低壓、常溫發展到高壓、高溫，逐步取代閘閥、截止閥等一些(xie)功能(neng)受(shou)限的(de)閥門。特別是氣一固、液一固二相流(liu)介(jie)的(de)增多，更(geng)促進球閥應(ying)用范圍廣泛(fan)的(de)提升。最(zui)近 10 年(nian)，高(gao)溫(wen)、高(gao)壓(ya)、耐磨、耐沖刷球閥迅(xun)速發展，具(ju)有(you)廣泛(fan)的(de)發展潛力(li)，在(zai)目(mu)前階段，已經充分顯(xian)現(xian)。
“十一五”規劃的進一步落實，國家一批大型工程項目的興建，西氣東輸等工程項目帶動了泵閥產業的快速發展，尤其推動了高端泵閥產品的國產化進程，這本身對于國內泵閥企業將是新的機遇和挑戰。其中，金屬密封球閥己經(jing)作為一個(ge)高端技術(shu)產品，涌入(ru)球閥(fa)熱門(men)市場領域。經(jing)過多年(nian)的持續發展，我國已經(jing)進(jin)入(ru)到工業化發展的加速(su)期(qi)，并將繼續在發展過程(cheng)中進(jin)行產業結構(gou)的調整，以(yi)滿(man)足(zu)裝備(bei)制造(zao)設(she)備(bei)對相關配套產品的需求。本文重點介紹(shao)了球閥(fa)的基本原理，尤(you)其(qi)提出直埋(mai)式(shi)全焊接球閥(fa)的產品優勢，并闡述直埋(mai)式(shi)球閥(fa)與金屬密封(feng)球閥(fa)良(liang)好的發展前景。
上篇球閥基本原理篇
一、球閥的技術特點
球閥用帶圓形通孔的球體作啟閉件,球體隨閥桿轉動,以實現啟閉動作的閥門。球閥是由旋塞閥演變而來，又稱球形旋塞閥。球(qiu)閥(fa)的啟(qi)閉件(jian)作為一(yi)個球(qiu)體(ti)，利用(yong)球(qiu)體(ti)繞閥(fa)桿的軸線旋轉 90° 實(shi)現開(kai)啟(qi)和關閉的目的。
球(qiu)閥(fa)(fa)在管道上(shang)主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于切斷(duan)、分配和(he)改變介(jie)質流動(dong)(dong)方向，設(she)計成 V 形開(kai)口的(de)(de)球(qiu)閥(fa)(fa)還具有(you)良好的(de)(de)流量調節功能。球(qiu)閥(fa)(fa)只需要(yao)用(yong)(yong)旋(xuan)轉 90° 的(de)(de)操作和(he)很小(xiao)的(de)(de)轉動(dong)(dong)力矩就能關閉嚴密。完全平等的(de)(de)閥(fa)(fa)體(ti)內腔為介(jie)質提供了(le)阻力很小(xiao)、直通的(de)(de)流道。球(qiu)閥(fa)(fa)不僅(jin)結構簡(jian)單、密封性能好，而且在一定的(de)(de)公稱(cheng)通經范圍內體(ti)積(ji)較小(xiao)、重量輕、材料耗用(yong)(yong)少、安裝尺寸小(xiao)，并且驅動(dong)(dong)力矩小(xiao)，操作簡(jian)便、易(yi)實現(xian)快速(su)啟閉，易(yi)于操作和(he)維修，適用(yong)(yong)于水、溶劑、酸和(he)天然氣等一般工作介(jie)質，而且還適用(yong)(yong)于工作條件惡(e)劣(lie)的(de)(de)介(jie)質，如氧氣、過氧化氫、甲(jia)烷(wan)和(he)乙烯等。球(qiu)閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)體(ti)可以是整體(ti)的(de)(de)，也可以是組合(he)式(shi)的(de)(de)。
球閥(fa)(fa)是(shi)(shi)本世(shi)紀 50 年代問世(shi)的(de)，在(zai)短短的(de) 30 多年里，是(shi)(shi)近十幾年來發展最快(kuai)的(de)閥(fa)(fa)門品(pin)(pin)種(zhong)之(zhi)一。特別是(shi)(shi)在(zai)美、德、日(ri)、法、意(yi)、西、英等(deng)(deng)工業發達國(guo)家，球閥(fa)(fa)的(de)使用非常廣泛，使用品(pin)(pin)種(zhong)和數量仍在(zai)繼續(xu)擴大，并向高(gao)溫、高(gao)壓、大口(kou)徑、高(gao)密封性(xing)、長(chang)壽命、優(you)良的(de)調節性(xing)能(neng)以及一閥(fa)(fa)多功能(neng)方(fang)向發展，其可靠(kao)性(xing)及其他性(xing)能(neng)指標均達到(dao)較高(gao)水平，并已部(bu)分取(qu)代閘閥(fa)(fa)、截止閥(fa)(fa)、節流閥(fa)(fa)。它在(zai)航(hang)天(tian)、石油(you)化工、長(chang)輸管線、輕工食(shi)品(pin)(pin)、建筑等(deng)(deng)許(xu)多方(fang)面都(dou)得到(dao)了(le)廣泛的(de)應(ying)用。這是(shi)(shi)因為，球閥(fa)(fa)與其它閥(fa)(fa)類相比(bi)，具有許(xu)多突(tu)出的(de)優(you)點，主要特點如下：
1、球閥流體阻力(li)小，具有(you)最低的(de)流阻（實際上為零(ling)）
球閥(fa)(fa)(fa)一般有(you)縮(suo)徑(jing)和不縮(suo)徑(jing)通(tong)道(dao)(dao)(dao)兩種結構。無論哪種結構，球閥(fa)(fa)(fa)的流阻(zu)(zu)系數都比較小(xiao)。特別是所謂全流量型，即不縮(suo)徑(jing)的球閥(fa)(fa)(fa)，由于(yu)其(qi)(qi)通(tong)道(dao)(dao)(dao)直徑(jing)等(deng)于(yu)管(guan)道(dao)(dao)(dao)內徑(jing)，局部阻(zu)(zu)力損失只有(you)同等(deng)長度(du)管(guan)道(dao)(dao)(dao)的摩擦阻(zu)(zu)力，即在(zai)所有(you)閥(fa)(fa)(fa)門中，這種球閥(fa)(fa)(fa)的流阻(zu)(zu)最(zui)小(xiao)。在(zai)火(huo)箭發(fa)射及其(qi)(qi)試驗系統(tong)中，要(yao)求(qiu)輸送管(guan)道(dao)(dao)(dao)的阻(zu)(zu)力越(yue)小(xiao)越(yue)好。
減(jian)少管路(lu)系統(tong)的(de)阻(zu)力有兩個(ge)途徑(jing)：一(yi)是降低(di)(di)流體(ti)流速，為(wei)此(ci)需要(yao)增大管徑(jing)和閥(fa)(fa)門通徑(jing)，這(zhe)對于(yu)管路(lu)系統(tong)的(de)經濟(ji)性往往會產生不(bu)(bu)利(li)的(de)影響，特別(bie)對低(di)(di)溫輸(shu)送系統(tong)（液氫）是極為(wei)不(bu)(bu)利(li)的(de)；一(yi)是減(jian)小閥(fa)(fa)門的(de)局部阻(zu)力，因(yin)此(ci)，球閥(fa)(fa)自(zi)然就成了最(zui)佳選擇。
2、球閥(fa)啟(qi)閉開關迅速(su)、方便。
由于(yu)球閥在一(yi)般情況下(xia)只(zhi)需(xu)手柄轉動 90° 就完成了全開或全關(guan)動作(zuo)，很容易實現(xian)快速(su)啟(qi)(qi)閉。可實現(xian)的快速(su)啟(qi)(qi)閉，某些結構的啟(qi)(qi)閉時間僅為 0.05～0.1s，以保證能用于(yu)試驗(yan)臺的自動化系統中(zhong)。快速(su)啟(qi)(qi)閉閥門(men)時，操(cao)作(zuo)無(wu)沖擊。
3、球閥密封性能好。
目前，絕大多數球(qiu)閥的(de)閥座都是用聚四氟(fu)乙烯等彈(dan)性材料制造，金屬與(yu)非金屬材料組(zu)成的(de)密(mi)封(feng)(feng)副，通常稱(cheng)為軟密(mi)封(feng)(feng)。一(yi)般說來，軟密(mi)封(feng)(feng)的(de)密(mi)封(feng)(feng)性容易保(bao)證，而且對密(mi)封(feng)(feng)表面(mian)的(de)加工精度與(yu)表面(mian)粗糙度要求也不很高。
4、球閥使用壽命長。
由于(yu)聚四氟乙烯有(you)良好的(de)自潤滑性，與球(qiu)(qiu)體的(de)磨(mo)(mo)擦磨(mo)(mo)損小(xiao)，而(er)且由于(yu)球(qiu)(qiu)體加工工藝的(de)改(gai)進，使(shi)粗糙度降低，從而(er)提(ti)高(gao)了球(qiu)(qiu)閥(fa)的(de)使(shi)用壽(shou)命。據(ju)報道，美國 W-K-M 公司(si)在(zai)試驗室(shi)內對球(qiu)(qiu)閥(fa)進行壽(shou)命試驗，開(kai)關次數超過(guo) 10 萬次。
5、球閥可靠性高(gao)主(zhu)要(yao)是(shi)因為(wei)：
①球(qiu)體(ti)與閥座(zuo)一對密封副不會(hui)發生擦傷、急劇磨損(sun)等故障(zhang)，在(zai)(zai)工(gong)作時(shi)不會(hui)卡住(zhu)（在(zai)(zai)無潤滑劑時(shi)），故能可靠地應用腐蝕(shi)性介質和低(di)沸點液體(ti)中；
②內裝式閥(fa)桿(gan)結(jie)構，消除了閥(fa)桿(gan)在流體(ti)壓(ya)(ya)力作用下(xia)可能因(yin)填料壓(ya)(ya)蓋松開而(er)飛出的事故隱患(huan)；
③采(cai)用防靜電、耐火結構的球閥(fa)，適用于輸送石油、天然氣、煤(mei)氣的管線。
6、閥(fa)體內通(tong)道平整光滑更適于輸送粘性流體．漿液，以及(ji)固體顆粒。
7、因在工作(zuo)時不(bu)會卡住（在無潤滑(hua)劑時），故能可靠地(di)應(ying)用腐蝕性介質和低沸點(dian)液體中。
8、球型關閉(bi)件能在位置上(shang)自(zi)動定(ding)位，并能承受(shou)關閉(bi)時的高壓差。
9、在較大的壓(ya)力和(he)溫度范圍內，能(neng)實現(xian)完全雙(shuang)向(xiang)密(mi)封。
10、在全開和(he)全閉時，球體和(he)閥(fa)座的密(mi)封(feng)面(mian)與介質隔離(li)，因(yin)此高速通(tong)過閥(fa)門(men)的介質不會引起密(mi)封(feng)面(mian)的侵蝕(shi)。
11、結構緊湊、重量輕，可以認為它是用于低溫介(jie)質(zhi)系統(tong)的(de)最(zui)合理的(de)閥門(men)結構。
12、閥體對稱，尤(you)其是焊接閥體結構，能(neng)很(hen)好地(di)承受來(lai)自管道的應(ying)力。
13、全焊(han)接閥體的球閥，可以直埋于(yu)地(di)下，使閥門內件不受(shou)侵蝕，最高(gao)使用壽命可達(da) 30 年，是石油、天然氣管線最理(li)想的閥門。