一、概述

QH44F球閥止回閥是全通徑，就是與管線的流道直徑相等，具有最大的流通能力，或者說(shuō)流阻大于普通球閥。 這在工程上應(yīng)用具有十分重要的意義，特別是從節(jié)能環(huán)保的角度而言，球閥是一個(gè)節(jié)能產(chǎn)品；球閥的啟閉閥桿 做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和蝶閥、旋塞閥一樣，不同于做直線運(yùn)動(dòng)的閘閥和截止閥?；剞D(zhuǎn)的角度是90度角行程，與直線運(yùn) 動(dòng)的閥門(mén)比較，啟閉方便，便于實(shí)現(xiàn)閥門(mén)操作的自動(dòng)化,球體內(nèi)設(shè)置旋啟式閥瓣，防止水擊。如果選用電動(dòng)裝置 ，直線行程的閥門(mén)選用的是多回轉(zhuǎn)電動(dòng)裝置，做90度角行程的閥門(mén)選用的是部分回轉(zhuǎn)角行程回轉(zhuǎn)的電動(dòng)裝置； 球閥的兩大特點(diǎn)是球閥的發(fā)展以及在工業(yè)領(lǐng)域中不斷替代傳統(tǒng)閥門(mén)的動(dòng)力。因此，在球閥問(wèn)世之后其市場(chǎng)的占 有量每年以20%的速度遞增，是發(fā)展最為迅速的一個(gè)新品種。但在球閥的發(fā)展中，對(duì)于閥門(mén)高的密封要求和低的 操作力矩要求始終是產(chǎn)品追求的兩個(gè)目標(biāo)，而這兩個(gè)目標(biāo)是一對(duì)矛盾，這一矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一，進(jìn)一步促進(jìn)球 閥的發(fā)展。其中最重要的發(fā)展是密封座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。此閥廣泛的應(yīng)用在石油煉制、長(zhǎng)輸管線、化工、造紙、制 藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)。按操作方式分，可以分為手動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、氣液聯(lián)運(yùn)、電動(dòng)、電 液聯(lián)動(dòng)、液動(dòng)等。

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

QH44F球閥止回閥主要由主、副閥體組成、球體、密封圈、閥桿、手柄等零件組成。閥體采用碳鋼鑄造而成。密 封材料可采用聚四氟乙烯、增強(qiáng)聚四氟乙烯、尼龍等高分子材料和橡膠或硬密封金屬材料。此閥為浮動(dòng)球球閥 結(jié)構(gòu)是雙向的，即兩個(gè)介質(zhì)流動(dòng)方向均可密封；球體相接的密封座是高分子材料制造的，球體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生靜電，如無(wú)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)－－防靜電設(shè)計(jì)， 則靜電可能在球體上積聚；對(duì)于由兩個(gè)密封座組成的閥門(mén)，閥腔可能積聚介質(zhì)，某些介質(zhì)可能由于環(huán)境溫度和 使用工況變化而異常升壓，引起閥門(mén)壓力邊界的破壞，應(yīng)予以注意。就要設(shè)計(jì)一種密封座的形狀，克服PTFE的 “冷流”和熱膨脹特性的缺陷來(lái)改善其記憶特性。這種密封結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為具有撓性的唇式密封技術(shù)(lip-seal)。

有許多種的撓性設(shè)計(jì)可以來(lái)解決這一問(wèn)題，從而出各種各樣的密封結(jié)構(gòu)被早請(qǐng)了專(zhuān)利，這已是20世紀(jì) 60~70年代的事。而它的設(shè)計(jì)技巧和原理并未被工程師們認(rèn)識(shí)。唇式密封座與止回閥瓣的一種結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)特別的形狀， 有兩個(gè)密封接觸點(diǎn)，一點(diǎn)與球面接觸，另一點(diǎn)與閥座接觸,并且球體內(nèi)部有旋啟閥瓣可以當(dāng)止回閥使用，防止流體回流。在介質(zhì)力水平方向作用下，密封座的形狀發(fā)生變化 ，產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)原始形狀的撓曲力。當(dāng)介質(zhì)力消失后，恢復(fù)原來(lái)的形狀，獲得了“記憶特性”，這種密封座稱(chēng) 為撓性唇式密封座。

球閥止回閥是一種一閥多用的設(shè)計(jì)，兼具球閥隔離進(jìn)口和出口流體的功能及瞬間控制閥門(mén)流向的功能。其 結(jié)構(gòu)是一個(gè)普通浮動(dòng)球閥，在球體的通道內(nèi)設(shè)置一個(gè)旋啟式的閥瓣。這樣，球閥可關(guān)閉，隔離進(jìn)口和出口的介 質(zhì)。

(1)、球體保持在閥腔中心，球體浮動(dòng)是微小的；

(2)、裝配后，唇部發(fā)生變形，能儲(chǔ)存彈性變形能，實(shí)現(xiàn)低壓下的密封；

(3)、密封座上有一支撐點(diǎn)，當(dāng)壓力升高，溫度升高時(shí)，平衡部分作用在密封座上的介質(zhì)力；

(4)、防止材料可能產(chǎn)生的“冷流”。

裝配前后唇緣的形狀變化，儲(chǔ)存了材料的彈性變形能，像彈簧一樣。而且當(dāng)溫度或壓力升高時(shí)，進(jìn)一步吸

收彈性變形能，當(dāng)溫度或壓力下降時(shí)，泄放彈性變形能來(lái)獲得記憶特性。

在某些情況下，一些雙密封座的閥門(mén)結(jié)構(gòu)可能會(huì)同時(shí)對(duì)中腔至相鄰管線的壓力差造成隔離，當(dāng)中腔充滿液 體或部分充滿液體，并受到溫度升高的影響，就會(huì)造成中腔壓力的異常升高，從而導(dǎo)致壓力邊界的失效。 解決這一問(wèn)題可以在球體上鉆一個(gè)孔，當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，腔體與進(jìn)口端管道相通，夾持在腔體中的液體可以 向進(jìn)口端排出，但球閥失去雙向流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，在某些工程中不能被接受。也可以在殼體上裝一只安全泄放閥， 將增加麻煩，因此希望密封座具備自泄放功能。當(dāng)腔體壓力升高時(shí)，自動(dòng)向進(jìn)口側(cè)或出口側(cè)排放。

(一)、工作原理

QH44F球閥止回閥的啟閉件是一個(gè)球體,中間有一個(gè)與管道通徑相等的通孔,進(jìn)口端和出口端各置一個(gè)用PTFE 制造的密封座,并被包容在一個(gè)金屬的閥體內(nèi),當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道重合時(shí),閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，是一個(gè)止 回閥，流體只能單向流動(dòng)。當(dāng)出口端壓力高于進(jìn)口端時(shí)，流體被自動(dòng)切斷，特別對(duì)于防止管道水擊，這種閥就 可替代兩個(gè)閥門(mén)的功能，節(jié)省工程投資;當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道垂直時(shí),閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門(mén)從開(kāi)啟至 關(guān)閉，或者從關(guān)閉至開(kāi)啟球體回轉(zhuǎn)90度角行程。

當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時(shí)，進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用在球體上，產(chǎn)生一個(gè)推動(dòng)球體的力，使球體緊壓出口端的 密封座，在密封座的錐面上產(chǎn)生一個(gè)接觸應(yīng)力，形成一個(gè)接觸帶，接觸帶單位面積上的作用力稱(chēng)為閥門(mén)密封的 工作比壓，當(dāng)這一比壓大于密封所必需的比壓時(shí)，閥門(mén)就獲得了有效的密封。這種不是靠外力的密封方式，由 介質(zhì)壓力密封的，稱(chēng)為介質(zhì)自密封。 球閥的密封原理是作用在密封座上的力,由介質(zhì)的壓力產(chǎn)生的。這一作用為力是穩(wěn)定的,是可以控制的,設(shè) 計(jì)時(shí)確定。

1、為了保證球體在關(guān)閉位置時(shí)，球體必須緊巾密封座，而且需要過(guò)盈，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)緊比壓，這個(gè)預(yù)緊比壓 為0.1倍工作壓力且不小于2MPa。這個(gè)預(yù)緊比壓的獲得，完全靠設(shè)計(jì)的幾何尺寸來(lái)保證。如果設(shè)球體和進(jìn)口、出 口密封座組合后的自由高度為A；左、右閥體組合后內(nèi)腔容納球體、密封座的寬度為B，則裝配后產(chǎn)生必需的預(yù) 緊比壓所需的過(guò)盈為C，必滿足：A-B=C。這個(gè)C值必須由零件加工的幾何尺寸來(lái)保證?？梢栽O(shè)想這個(gè)過(guò)盈C是很 難確定和保證的。過(guò)盈值的大小直接決定閥門(mén)的密封性能和操作力矩。

2、應(yīng)該特別指出，早期國(guó)產(chǎn)的浮動(dòng)球球閥，由于裝配時(shí)過(guò)盈值難于控制，常常用墊片調(diào)整，很多制造商甚 至在手冊(cè)中把這一墊片稱(chēng)為調(diào)整墊。這樣，裝配時(shí)主、副閥體的連接平面之間存在間隙，這一間隙的存在，由 于使用中介質(zhì)壓力波動(dòng)和溫度的波動(dòng)，以及外部管線載荷作用，會(huì)使螺栓松弛，引起閥門(mén)外漏。