本文阐述了目前
球阀普遍存在的问题和改进设计。
球阀由于密封可靠, 启闭迅速, 以及便于气控和电控的特点, 在各行各业的管道上被广泛采用, 笔者鉴于球阀普遍存在的一些问题,对球阀进行了改进设计。
二、球阀的改进设计 2.1弹性密封座 普通球阀启闭力矩大, 密封面容易划伤,因此将传统的密封阀座改为弹性密封阀座。图1 适用于DN6～50mm 球阀, 图2 适用于DN ≥65mm球阀。弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小, 只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/ 5～1/ 4 , 操作轻便, 省力省时。当介质压力比较高时, 球体在介质压力的作用下, 获得了所需要的密封比压。当介质压力比较低时, 则球体在介质压力和弹簧预压缩所产生的弹力的双重作用下, 同样获得了密封所需要的密封比压, 因此不管介质压力是高或低, 还是大幅度波动,都能确保密封。而普通浮动球阀, 当介质压力比较低时, 往往无法实现密封, 产生渗漏。
2.2、耐高温结构
球阀聚四氟乙烯密封阀座一般使用温度≤150 ℃, 导致球阀不耐高温。改进的方案是将密封阀座的材质由聚四氟乙烯改为对位聚苯,则球阀的允许使用温度将达到250 ℃。也可将球阀改为撑开式
金属密封球阀(图3) , 则球阀允许的使用温度将达到350 ℃。
2.3、耐腐蚀结构
国内各企业生产的各种不锈钢浮动球阀,当用于氢氟酸、盐酸和浓硝酸等强腐蚀性介质时, 往往不耐介质腐蚀。改进方案是将
调节阀设计为衬氟球阀或陶瓷球阀。
衬氟球阀(图4) 主要零件材料见表1 ,即碳钢或不锈钢阀体的内腔全衬聚四氟乙烯。碳钢或不锈钢球体(带阀杆) 外表面全部包覆聚四氟乙烯, 密封座和填料也采用聚四氟乙烯, 这样避免了碳钢或不锈钢基体与强腐蚀性介质的接触, 与强腐蚀性介质接触的是耐腐蚀的聚四氟乙烯。因此衬氟球阀适用于强腐蚀性介质, 允许使用温度≤180 ℃。
表1 衬氟球阀主要零件材料
| 型号 |
阀体 |
球体 |
密封阀座 |
填料 |
| Q41F-10CF |
WCB内衬聚四氟乙烯 |
WCB外包覆聚四氟乙烯 |
聚四氟乙烯 |
聚四氟乙烯 |
| Q41F-16CF |
| Q41F-10PF |
304内衬聚四氟乙烯 |
304外包覆聚四氟乙烯 |
聚四氟乙烯 |
聚四氟乙烯 |
| Q41F-16PF |
陶瓷球阀(图5) 也具有优良的耐腐蚀性, 其主要零件材料见表2 , 碳钢或不锈钢中阀体和左右阀体的内腔加套陶瓷衬套, 球体和阀杆是陶瓷材料, 密封圈是聚四氟乙烯, 这样同样避免了碳钢和不锈钢基体与强腐蚀性介质的接触, 与强腐蚀性介质接触的是耐腐蚀的陶瓷和聚四氟乙烯, 因此陶瓷球阀适用于强腐蚀性介质, 允许使用温度≤180 ℃。
表2 陶瓷球阀主要零部件材料
| 型号 |
阀体 |
球体 |
阀杆 |
阀座 |
衬套 |
密封阀座 |
| Q41W-10Tc |
WCB+陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
聚四氟乙烯 |
| Q41W-16Tc |
| Q41W-10Tp |
WCB+陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
陶瓷 |
聚四氟乙烯 |
| Q41W-16Tp |
三、结论
为适应我国国民经济的快速发展, 适应各行各业不同介质和管路提出的新要求, 在
阀门行业广大科技人员的努力下, 球阀结构不断地被改进, 除了弹性密封球阀、撑开式金属密封球阀、衬氟球阀和陶瓷球阀, 还有保温球阀、防火球阀、防静电球阀、V 型球阀、斜面球阀、轨道球阀、弓形偏心球阀及电液球阀等。
参考文献
(1)章华友, 等. 球阀设计与选用〔M〕. 北京: 科学技术出版社, 1994.
(2)杨源泉. 阀门设计手册〔M〕. 北京: 机械工业出版社, 1992.
