球閥
球閥(Ball valve)是一種流体流量控制裝置,使用中空、多孔且可擺動的球來控制流經它的流體。當球中央的孔與流入口對齊時,它處於打開狀態,當它被閥手柄擺動90度時,封閉孔,使流體停止流動[1]。在打開時,手柄與流動方向保持平齊,而在關閉時,手柄垂直於流動方向,便於視覺上確認閥的狀態[2]。關閉位置的1/4旋轉可以是順時針或逆時針方向。
球閥耐用,經過多次循環後性能良好,可靠,即使長時間不使用後仍能安全封閉。這些特點使其成為切斷和控制應用的優秀選擇,通常優於閘閥和截止閥,但在節流應用中它們缺乏細微的控制。
球閥的易操作性、維修和多功能性使其在廣泛的工業應用中得到應用,支持最高達1,000 bar(100 MPa;15,000 psi)的壓力和最高達750 °F(400 °C)的溫度,具體取決於設計和使用的材料。尺寸通常範圍從0.2到48英寸(5到1200毫米)。閥體由金屬、塑料或金屬與陶瓷製成;浮動球通常鍍鉻以提高耐用性。球閥的一個缺點是,當用於控制水流時,它們在關閉位置時會將水困在中央腔室中。在環境溫度下降到冰點以下的情況下,側面可能會因冰形成而破裂[3]。在這種情況下,通常可以通過絕緣或加熱帶來一些措施來防止損壞。寒冷氣候的另一個選擇是“耐凍球閥”。這種風格的球閥在側面設有一個凍結塞,以防凍結時,凍結塞破裂,充當“犧牲”故障點,使維修更容易。無需更換整個閥,只需安裝新的凍結塞即可。[4]
對於低溫流體或可能在球內膨脹的產品,閥的上游側設有一個通風孔。這被稱為通風球。
球閥不應與“球檢閥”混淆,後者是一種使用實心球防止不希望的回流的檢閥類型。
其他類型的四分之一轉閥包括蝶閥、插板閥和防凍球閥。
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/Automated_ball_valve.jpg/220px-Automated_ball_valve.jpg)
類型
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球閥有五種一般的主體結構,以結構數目命名的有一片(體)式結構、二片(體)式結構、三片(體)式結構;以結合方式命名的為分體結構、頂入式結構和焊接結構。它們的區別基於閥的各個部分,尤其是包含球本身的外殼,是如何製造和組裝的。每種情況下閥的操作原理都是相同的。[5]
單體結構提供非常堅固的構造,在某些版本中球可以從閥中取出而不必將整個閥取出線路,然而多體結構提供更大的設計靈活性。
此外,還有與球機構本身的通孔相關的不同風格。根據工作壓力的不同,球閥被分為低壓球閥和高壓球閥。在大多數行業中,工作壓力超過3,000 psi(210 bar)的球閥被視為高壓球閥。通常,高壓球閥的最大工作壓力為7,500 psi(520 bar),具體取決於結構、尺寸和密封材料。高壓球閥的最大工作壓力可達15,000 psi(1,000 bar)。高壓球閥通常用於液壓系統,因此也被稱為液壓球閥。[6]
直徑2英寸(51)以下的球閥通常有單體、二體或三體設計。單體球閥幾乎總是縮小孔徑,價格相對較低,通常是替換而不是修復。二體球閥通常具有稍微縮小(或標準)孔徑,可以是一次性使用或可維修的。三體設計允許輕松地從管線中拆卸包含球、桿和密封的閥的中心部分。這有助於高效地清理沉積的沉澱物,更換密封和填料,磨掉球上的小刮痕,而無需將管道從閥體中取出。三體閥的設計理念是可維修的。每個閥都要被加熱到一定程度,同時從主體上剪掉多余的材料。[7]
一(或二、三)片式球閥
一片式球阀是小口径内螺纹连接的整体一段式阀体,常用于小尺寸阀门。二片式球阀,又称两片式球阀,小口径内螺纹连接,阀体分为两部分,对扣形式,通常用于一般阀门。三片式球阀,内螺纹连接,阀体分为三部分,常用于较大及重要的阀门。 一体式球阀、二片式球阀和三片式球阀在阀体结构上大不相同。
- 一片式球阀通过一个塞头将球体固定,具有体积小、密封可靠、结构简单、维修方便的特点。阀球体部位是缩径的(缩口球阀),即比螺纹口径小一些。广式球阀是一种一片式球阀,只是外形上的区别在于广式球阀整体为圆柱状,切出了卡位。
- 二片式球阀之结构由两片阀体夹住球体固定而成,阀球体部位与接口处的内径相差不大(全通球阀)。此种阀维修较复杂,中间螺栓的松紧度关系到是否泄漏,不适用于高压情况。
- 三片式球阀(全通球阀)类似于二片式,但球体中间多了一个阀体,再由两边带颈法兰夹住。三片式球阀最易拆卸。
全通球閥
全通球閥(Full bore)具有超大的球體,使得球體中的孔與管道相同大小,減小摩擦損失。流體通過時無阻礙,但由於閥門較大且成本較高,因此僅在需要自由流動的情況下使用,例如需要清管的管道中。
縮口球閥(縮徑球閥)
縮口球閥(Reduced bore, or reduced port)中,流體通過閥門的管徑比閥門的管徑小一個管徑,導致流通面積小於管道。由於流體的流出保持恆定,等於流通面積(A)乘以速度(V),即,隨著流通面積的減小,速度增加。
V口球閥
V口球閥具有'v'形球體或'v'形座椅。這使得流動特性呈線性和均等百分比。當閥門處於閉合位置並開始打開時,'v'形的小端首先打開,這在此階段保持穩定的流量控制。這種設計通常需要更堅固的結構,因為流體的速度較高,可能損壞標準閥門。如果加工正確,這些是優秀的控制閥,提供優越的密封性能。
空腔球閥
球閥解決了一些行業在使用球閥時遇到的殘留物的問題。為了避免流體進入缺口,必須堵塞缺口,可以通過將座椅延伸以始終與球體接觸的方式來實現。這種球閥稱為空腔填充球阀(Cavity Filler Ball Valve)。
轴式(支承式)閥門, 浮動閥和電動閥
轴座式球阀在顶部和底部都有额外的球体机械锚定,适用于更大和更高压力的阀门(一般在3.9 psi(10英寸)和580 psi (40bar)以上)。 浮动球阀是指球不被耳轴固定在适当位置的球阀。在正常操作中,这将导致球向下游微微漂浮。这会导致阀座机构在压在其上的球的作用下压缩。此外,在某些类型中,在某些力导致阀座机构消散的情况下(例如阀门外部的火焰产生的极高热量),球会一直漂浮到金属阀体上,金属阀体设计用于密封球体,从而提供某种程度的故障保护设计。[8] 手动操作的球阀可以快速关闭,因此存在水錘危险。有些球阀配备了一个执行器,可以是气动的、液压的或电动的。这些阀门既可以用于开启/关闭,也可以用于流量控制。气动流量控制阀还配备了定位器,该定位器将控制信号相应地转换为执行器位置和阀门开度。
多口球閥
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/3-way.svg/220px-3-way.svg.png)
- 三通和四通中间有一个L或T形孔。流的不同组合如图所示。很容易看出,T形阀可以将任何一对端口或所有三个端口连接在一起,但45度的位置可能会断开所有三个端口,这不会留下任何出错的余地。L阀可以将中心端口连接到两侧端口,也可以将三个端口全部断开,但不能将侧端口连接在一起。
- 市面上也有4口或更多通道的多口球阀,入口通道通常与排气口平面垂直。对于特殊应用,例如驱动气动马达从正向到反向,通过旋转单杆四通阀来执行操作。四通球阀在球体上有两个L形状的端口,它们不相互连接,有时被称为“×”端口。
結構材質
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Ball-valve-ball-The-Alloy-Valve-Stockist.jpg/220px-Ball-valve-ball-The-Alloy-Valve-Stockist.jpg)
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/35/Valve-balls-The-Alloy-Valve-Stockist.jpg/220px-Valve-balls-The-Alloy-Valve-Stockist.jpg)
閥體材质可以包括但不限于以下任何材质:
球阀中也有许多不同类型的阀座和密封件。阀门通常使用不同的材料制造,由于其化学兼容性、压力和温度,每种材料都有它们适合的特定应用。一些常用的材料包括黄铜、不锈钢、青铜等。这些材料的选择确保阀门适合各自的功能,在不同的行业和应用中提供高效和可靠的性能。[9]
- TMF (valve seat)[10]
- Delrin
- Reinforced PTFE (RTFE)
- Polychlorotrifluoroethene (PCTFE; Kel F)
- Metal
- Nylon
- PEEK
- 50/50 (valve seat)
- 原始(未填充)聚四氟乙烯
- 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)
- Graphoil
- Viton
參見
外部連結
參考
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- ^ ball valve. Dictionary.com. [16 December 2023]. (原始内容存档于2016-01-14).
- ^ Aikhuele, Daniel Osezua. Ball Valves, Issues and Material Selections for Manufacturing. Academia.edu. [24 June 2015]. (原始内容存档于2024-01-17).
- ^ What is Ball Valve. Linquip. [2021-11-17]. (原始内容存档于2021-11-17).
- ^ Freeze Tolerant Ball Valves | Backflow Parts USA. www.backflowpartsusa.com. [2021-11-17]. (原始内容存档于2024-01-17) (英语).
- ^ Learn about 6 Types of Ball Valve - Floating, Trunnion Mounted & more. HardHat Engineer. 6 July 2018 [2021-11-17]. (原始内容存档于2023-11-30) (英国英语).
- ^ Ball Valve - How They Work. Tameson.com. [2023-08-31]. (原始内容存档于2024-01-03) (英语).
- ^ Anix Valve USA - Industrial Wholesale Valve Manufacturer and Supplier. ANIX Valve USA - Stainless Steel and Carbon/Cast Steel Valves. anixusa.com. [2022-06-13]. (原始内容存档于2023-11-28).
- ^ Types of Ball Valves (Floating, Trunnion). Projectmaterials. 2017-09-20 [2021-11-17]. (原始内容存档于2024-01-18) (美国英语).
- ^ sshaik. Leading Ball Valve Manufacturer in India 2023 - Quality Solutions for Flow Control. Cair Euromatic Automation. 2023-06-19 [2023-06-19]. (原始内容存档于2023-09-27) (美国英语).
- ^ TFM™ Technical Data Sheets. www.matweb.com. [2024-01-17]. (原始内容存档于2024-01-17).