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、截止閥等一些功能受限的閥(fa)門。特(te)別是氣一固(gu)、液一固(gu)二相(xiang)流(liu)介的增多，更(geng)促進(jin)球(qiu)(qiu)閥(fa)應用范圍廣泛的提升。最近(jin) 10 年，高溫(wen)、高壓、耐(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)沖刷球(qiu)(qiu)閥(fa)迅(xun)速(su)發展，具有廣泛的發展潛(qian)力，在目前階段，已經充(chong)分顯(xian)現。
“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(yi)個高(gao)端技術產品，涌入球閥(fa)(fa)(fa)熱門市場領域(yu)。經(jing)過(guo)多年的(de)(de)(de)持續(xu)發(fa)展(zhan)，我國(guo)已經(jing)進入到工業化發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)加速期，并將繼續(xu)在發(fa)展(zhan)過(guo)程中進行產業結構的(de)(de)(de)調(diao)整，以滿(man)足裝備(bei)制(zhi)造設備(bei)對(dui)相(xiang)關配套產品的(de)(de)(de)需求(qiu)。本文(wen)重點介紹了球閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)基本原(yuan)理，尤其提出直埋式全(quan)焊接球閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)產品優勢，并闡述(shu)直埋式球閥(fa)(fa)(fa)與(yu)金屬密封球閥(fa)(fa)(fa)良好的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)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(de)啟閉件作為一個球(qiu)體，利用球(qiu)體繞閥(fa)桿的(de)軸(zhou)線旋轉 90° 實現開啟和關閉的(de)目的(de)。
球閥(fa)(fa)(fa)在管道上(shang)主要(yao)用于(yu)切斷、分配和(he)(he)(he)改變介質流(liu)動方向，設計成 V 形開口的(de)(de)球閥(fa)(fa)(fa)還具(ju)有良好的(de)(de)流(liu)量(liang)調(diao)節功能(neng)。球閥(fa)(fa)(fa)只需要(yao)用旋轉(zhuan)(zhuan) 90° 的(de)(de)操作和(he)(he)(he)很小的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)動力矩(ju)就能(neng)關閉嚴密。完全(quan)平等的(de)(de)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)內腔為介質提供了阻(zu)力很小、直通(tong)的(de)(de)流(liu)道。球閥(fa)(fa)(fa)不僅結(jie)構簡單、密封性能(neng)好，而(er)且在一定的(de)(de)公(gong)稱(cheng)通(tong)經范圍內體(ti)積較小、重量(liang)輕、材料耗(hao)用少、安(an)裝尺寸小，并且驅動力矩(ju)小，操作簡便、易實(shi)現快速啟閉，易于(yu)操作和(he)(he)(he)維(wei)修，適用于(yu)水、溶劑、酸和(he)(he)(he)天然氣等一般工作介質，而(er)且還適用于(yu)工作條件惡劣的(de)(de)介質，如氧氣、過(guo)氧化(hua)氫、甲烷和(he)(he)(he)乙烯等。球閥(fa)(fa)(fa)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)可(ke)以(yi)是整體(ti)的(de)(de)，也(ye)可(ke)以(yi)是組合式的(de)(de)。
球(qiu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)(shi)本世(shi)紀(ji) 50 年代問世(shi)的，在短短的 30 多(duo)(duo)年里(li)，是(shi)(shi)近(jin)十(shi)幾年來發(fa)展(zhan)最(zui)快的閥(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)品種之一。特別是(shi)(shi)在美、德(de)、日、法、意、西、英等(deng)工(gong)業發(fa)達國家，球(qiu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)的使用非常廣(guang)泛(fan)(fan)，使用品種和(he)數量仍在繼(ji)續擴大，并(bing)向(xiang)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)、大口徑、高(gao)密封(feng)性(xing)、長壽命、優良的調節性(xing)能(neng)以及一閥(fa)(fa)(fa)(fa)多(duo)(duo)功能(neng)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，其可靠性(xing)及其他性(xing)能(neng)指(zhi)標均達到較高(gao)水(shui)平，并(bing)已部分取代閘閥(fa)(fa)(fa)(fa)、截止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、節流閥(fa)(fa)(fa)(fa)。它在航天、石油化(hua)工(gong)、長輸(shu)管線、輕(qing)工(gong)食(shi)品、建筑等(deng)許多(duo)(duo)方(fang)面(mian)都得到了廣(guang)泛(fan)(fan)的應用。這是(shi)(shi)因為，球(qiu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)與(yu)其它閥(fa)(fa)(fa)(fa)類(lei)相(xiang)比，具有許多(duo)(duo)突出的優點，主要(yao)特點如下(xia)：
1、球閥流體阻(zu)力小，具有最低的流阻(zu)（實際(ji)上為零(ling)）
球(qiu)閥(fa)一般有縮(suo)徑(jing)和不縮(suo)徑(jing)通道(dao)兩種(zhong)結(jie)構。無論哪種(zhong)結(jie)構，球(qiu)閥(fa)的(de)流(liu)(liu)阻(zu)系數都比(bi)較小(xiao)。特(te)別是所謂全(quan)流(liu)(liu)量(liang)型，即(ji)不縮(suo)徑(jing)的(de)球(qiu)閥(fa)，由于其通道(dao)直徑(jing)等于管(guan)道(dao)內徑(jing)，局部阻(zu)力損失只有同等長度管(guan)道(dao)的(de)摩擦阻(zu)力，即(ji)在(zai)所有閥(fa)門中(zhong)，這(zhe)種(zhong)球(qiu)閥(fa)的(de)流(liu)(liu)阻(zu)最小(xiao)。在(zai)火(huo)箭發射及其試驗系統中(zhong)，要求輸送管(guan)道(dao)的(de)阻(zu)力越(yue)(yue)小(xiao)越(yue)(yue)好。
減(jian)少(shao)管路(lu)系(xi)統的(de)阻(zu)(zu)力有兩個(ge)途徑(jing)(jing)：一(yi)是降低流(liu)體流(liu)速，為此需(xu)要增大管徑(jing)(jing)和閥門(men)通徑(jing)(jing)，這對(dui)于(yu)管路(lu)系(xi)統的(de)經濟(ji)性往(wang)往(wang)會(hui)產生不(bu)利的(de)影響(xiang)，特別對(dui)低溫輸送系(xi)統（液氫）是極為不(bu)利的(de)；一(yi)是減(jian)小閥門(men)的(de)局部阻(zu)(zu)力，因(yin)此，球(qiu)閥自然就成(cheng)了(le)最佳選擇。
2、球閥啟閉(bi)開關迅速、方便(bian)。
由于(yu)球閥在一般情況下只需手柄(bing)轉動 90° 就(jiu)完(wan)成了全開或全關動作，很容易(yi)實現(xian)快(kuai)速啟閉。可(ke)實現(xian)的快(kuai)速啟閉，某些結構的啟閉時(shi)間(jian)僅為 0.05～0.1s，以保(bao)證能用于(yu)試驗臺(tai)的自(zi)動化系統中。快(kuai)速啟閉閥門時(shi)，操作無(wu)沖擊(ji)。
3、球閥密封性能好。
目前，絕(jue)大多數球閥的(de)閥座都是(shi)用聚四氟乙烯等彈性(xing)材料制造，金屬與非金屬材料組(zu)成的(de)密(mi)封(feng)(feng)副，通常(chang)稱為(wei)軟(ruan)密(mi)封(feng)(feng)。一般說來，軟(ruan)密(mi)封(feng)(feng)的(de)密(mi)封(feng)(feng)性(xing)容易(yi)保證，而且對密(mi)封(feng)(feng)表面(mian)的(de)加工精(jing)度(du)與表面(mian)粗糙度(du)要求也不很(hen)高。
4、球閥使用壽命長。
由于(yu)聚四氟乙烯(xi)有良好的(de)(de)(de)自潤滑性，與球(qiu)(qiu)體的(de)(de)(de)磨(mo)擦磨(mo)損(sun)小，而且由于(yu)球(qiu)(qiu)體加工工藝(yi)的(de)(de)(de)改進(jin)，使(shi)粗糙度降低(di)，從(cong)而提高了球(qiu)(qiu)閥的(de)(de)(de)使(shi)用壽命。據(ju)報道，美國 W-K-M 公(gong)司在試驗(yan)室內對球(qiu)(qiu)閥進(jin)行壽命試驗(yan)，開(kai)關次數超過 10 萬次。
5、球閥可靠性高(gao)主要是因(yin)為：
①球體與閥(fa)座一對密(mi)封副不(bu)(bu)會發生(sheng)擦(ca)傷、急劇(ju)磨損等故(gu)障，在工作時不(bu)(bu)會卡住（在無潤滑(hua)劑時），故(gu)能可靠地應用腐蝕性介質和低(di)沸(fei)點液體中；
②內裝(zhuang)式閥桿(gan)結構，消(xiao)除了閥桿(gan)在流體壓(ya)力(li)作用下可能因填料壓(ya)蓋松開而飛出的事故隱患；
③采用防(fang)靜電、耐火結構的(de)(de)球閥，適用于輸送石油(you)、天然氣(qi)、煤氣(qi)的(de)(de)管線。
6、閥體內(nei)通(tong)道平整(zheng)光滑更適于(yu)輸送(song)粘性流體．漿液，以及固體顆粒。
7、因在工作時(shi)(shi)不會(hui)卡住（在無潤滑劑時(shi)(shi)），故能可靠地(di)應用(yong)腐蝕(shi)性(xing)介質和低沸點液體中。
8、球型關(guan)(guan)閉件(jian)能在位置上(shang)自動定位，并能承受(shou)關(guan)(guan)閉時的高(gao)壓(ya)差。
9、在較(jiao)大的(de)壓力和溫度范圍(wei)內，能實現完全雙向密(mi)封。
10、在全開和(he)全閉時，球體和(he)閥(fa)座的(de)(de)密封面(mian)與介質(zhi)隔離(li)，因此高速通過閥(fa)門的(de)(de)介質(zhi)不會引起密封面(mian)的(de)(de)侵蝕。
11、結構緊湊、重量輕，可以(yi)認為它(ta)是用于低溫(wen)介質系統的(de)最合理的(de)閥門結構。
12、閥體對稱，尤(you)其是焊接閥體結構，能很好(hao)地承(cheng)受來自管道的應力。
13、全焊接閥體的(de)球閥，可以直埋于(yu)地下，使閥門內件不受侵蝕，最高使用壽命可達 30 年，是(shi)石油、天(tian)然氣管線最理想的(de)閥門。