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浮动球阀的工作原理及优缺点
日期:2020-05-06

浮动球阀之所以称为浮动球阀,是因为这种阀门的关闭件是一个球体,并且球体除了被两个用来密封的密封圈支撑之外,不受其他任何部件的支撑(球体有一种悬浮在中间的感觉),故称为浮动球阀。


浮动球阀的密封原理,由于浮动球阀的球体不受任何部件的限制,故当阀门处于关闭状态时,介质从阀门一端(上游)施压,球体能产生一定的位移并紧压在阀门出口端(下游)的密封面上,产生出口端密封。


浮动球阀的优点:阀门流阻小,结构简单,密封性好,在一定口径、一定压力范围内,性价比高。


浮动球阀的缺点:球体所承受工作介质的载荷将全部作用在下游密封圈上,同时,球体本身的重力也将直接由密封圈承受,故,如果阀门压力过高,或者口径过大,将会引起以下几种问题:


1,由图2所示,球体所承受工作介质的载荷(F1) = 球阀流道面积(S) * 阀门公称压力(PN/MPA)

由上面的公式可以看出,(1),当阀门口径不变时,阀门公称压力越大,球体所承受工作介质的载荷越大;当阀门公称压力不变时,阀门口径越大,球体所承受工作介质的载荷越大。故,同一口径的阀门,当公称压力大到一定程度后,就不适合用浮动球阀结构;同一公称压力的阀门,当口径大到一定程度后,就不适合用浮动球阀结构。


2,由于球体本身的重力将直接由密封圈承受,当球体重力过大时,密封圈的不同位置受力将严重不均,造成密封圈不规则变形,影响阀门寿命或阀门密封。故,当口径大到一定程度后,不管压力多低,都不适合浮动式球阀结构。


3,球阀的扭矩主要来自球体与密封圈的摩擦力。

在机械基础里面有这样一个概念:两物体之间的摩擦力(M) = 正压力(F) * 摩擦系数(f)

摩擦系数(f),由材料本身的性质决定,材料选定,摩擦系数不变。

正压力(F),与球体所承受工作介质的载荷(F1)成正比。

因此,当球体所承受工作介质的载荷(F1)很大时,球体与密封圈的摩擦力也会很大,浮动球阀的扭矩也会随之增大。故,当阀门口径不变时,阀门公称压力越大,或阀门公称压力不变时,阀门口径越大,都会大大增加球阀的扭矩。

通常情况下,浮动球阀的选型规格可以参考如下:

PN≤2.5MPA(或150lb),DN≤200mm(或8”) 

(DN≤200mm(或8”)为次品,最好采用固定式球阀)

PN=4.0MPA (或300lb),DN≤150mm(或6”)

DN≤150mm(或6”)为次品,最好采用固定式球阀)

PN=10.0MPA(或600lb),DN≤100mm(或4”)  

PN=16.0MPA(或900lb),DN≤50mm (或2”)

PN=25.0MPA(或1500lb),DN≤40mm (或1.5”)

PN=42.0MPA(或2500lb),DN≤25mm (或1”)

如若实际有厂家超出以上规格范围,采用浮动式球阀结构,那么由于浮动球阀的结构特点,做出来的阀门也必将扭矩超过相同规格的固定球阀很高,同时,寿命也会减短,请谨慎使用。




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