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PISTER球閥作用及工作原理

更新時間:2017-03-20      瀏覽次數(shù):1689

PISTER球閥作用及工作原理

1 球閥結(jié)構(gòu)

球閥是由旋塞閥演變而來的,它的啟閉件作為一個球體,利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn) 90 度實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。

2 球閥作用

球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向,設(shè)計成 V 形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。

球閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好,而且在一定的公稱通經(jīng)范圍內(nèi)體積較小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小,并且驅(qū)動力矩小,操作簡便、易實現(xiàn)快速啟閉,是近十幾年來發(fā)展zui快的閥門品種之一。特別是在美、日、德、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達國家,球閥的使用非常廣泛,使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴大,并向高溫、高壓、大口經(jīng)、高密封性、長壽命、優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能以及一閥多功能方向發(fā)展,其可靠性及其他性能指標(biāo)均達到較高水平,并已部分取代閘閥、截止閥調(diào)節(jié)閥。

隨著球閥的技術(shù)進步,在可以預(yù)見的短時見內(nèi),特別是在石油天然氣管線上、煉油裂解裝置上以及核工業(yè)上將有更廣泛的應(yīng)用。此外,在其他工業(yè)中的大中型口徑、中低壓力領(lǐng)域,球閥也將會成為主導(dǎo)的閥門類型之一。

PISTER球閥作用及工作原理

3 球閥的優(yōu)點

  1. 具有zui低的流阻(實際上為零)。
  2. 因在工作時不會卡住(在無潤滑劑時),故能可靠地應(yīng)用與腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中。
  3. 在較大地壓力和溫度范圍內(nèi),能實現(xiàn)*密封。
  4. 可實現(xiàn)快速啟閉,某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為 0.05~0.1s,以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中??焖賳㈤]閥門時,操作無沖擊。
  5. 球型關(guān)閉件能在位置上自動定位。
  6. 工作介質(zhì)在雙面上密封可靠。
  7. 在全開和全閉時,球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離,因此高速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕。
  8. 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,可以認(rèn)為它時用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的zui合理的閥門結(jié)構(gòu)。
  9. 閥體對稱,尤其時焊接閥體結(jié)構(gòu),能很好地承受來自管道的應(yīng)力。
  10. 關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。
  11. 全焊接閥體的球閥,可以直埋于地下,使閥門內(nèi)件不受侵蝕,zui高使用壽命可達 30 年,是石油、天然氣管線的閥門。

由于球閥有上述優(yōu)點,所以適用范圍很廣,球閥可適用于:

  1. 公稱通經(jīng)從 8mm 到 1200mm。
  2. 公稱壓力從真空到 42MPa。
  3. 工作溫度從 -204℃~815℃。

4 球閥密封性

球閥zui主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯(PTFE),它對幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都是惰性的,且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性,包括較高的膨脹系數(shù),對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性,要求閥座密封的設(shè)計必須圍繞這些特性進行。閥座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龍和其他許多材料。但是,當(dāng)密封材料變硬時,密封的可靠性就要受到破壞,特別是在低壓差的情況下。此外,像丁青橡膠這樣的合成橡膠也可用作閥座密封材料,但它所適用的介質(zhì)和使用的溫度范圍藥受到限制。另外,如果介質(zhì)不潤滑,使用合成橡膠容易卡住球體。

為了滿足高溫、高壓、強沖蝕、長壽命等工業(yè)應(yīng)用的使用要求,近十幾年來,金屬密封球閥得到了很大的發(fā)展。尤其在工業(yè)發(fā)達的國家,如美國、意大利、德國、西班牙、荷蘭等,對球閥的結(jié)構(gòu)不斷改進,出現(xiàn)全焊接閥體直埋式球閥、升降式球閥、使球閥在長輸管線、煉油裝置等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,出現(xiàn)了大口徑(3050mm)、高壓力(70MPa)、寬溫度范圍(-196~815℃)的球閥,從而使球閥的技術(shù)達到一個全新的水平。

5 球閥設(shè)計與制造

由于計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)以及柔性制造系統(tǒng)(FMS)在閥門行業(yè)的應(yīng)用,使球閥的設(shè)計和制造達到一個全新的水平。不但全面革新了閥門的設(shè)計計算方式,減輕了專業(yè)技術(shù)人員繁重的重復(fù)性常規(guī)設(shè)計工作,使技術(shù)人員有更多的精力用于改進、提高產(chǎn)品性能和新產(chǎn)品開發(fā),縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期、全面提高勞動生產(chǎn)率,而且在升降桿式金屬密封球閥的研制開發(fā)過程中,由于 CAD/CAM 的應(yīng)用,出現(xiàn)了由計算機輔助設(shè)計、由計算機輔助數(shù)控機床加工制造的閥桿螺旋扁,使金屬密封球閥在啟閉過程中無任何擦傷和磨損,從而使球閥的密封性和使用壽命大大提高。球閥在*開啟時,流阻很小,幾乎等于零,因此等徑球閥廣泛應(yīng)用于石油天然氣管線中,因為容易清掃管線。由于球閥的球體在啟閉過程中帶有擦拭性,故大多數(shù)球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中,依據(jù)密封圈的材料也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì)。

6 球閥適用場合

由于球閥通常用橡膠、尼龍和聚四氟乙烯作為閥座密封圈材料,因此它的使用溫度受到閥座密封圈材料的限制。球閥的截止作用是靠金屬球體在介質(zhì)的作用下,于塑料閥座之間相互壓緊來完成的(浮動球球閥)。閥座密封圈在一定的接觸壓力作用下,局部地區(qū)發(fā)生彈塑變形。這一變形可以補償球體的制造精度和表面粗糙度,保證球閥的密封性能。

又由于球閥的閥座密封圈通常采用塑料制成,故在選擇球閥的結(jié)構(gòu)和性能上,要考慮球閥的耐火和防火,特別是在石油、化工、冶金等部門,在易燃、易爆介質(zhì)的設(shè)備和管路系統(tǒng)中使用球閥,更應(yīng)注意耐火和防火。

通常,在雙位調(diào)節(jié)、密封性能嚴(yán)格、泥漿、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速(1/4 轉(zhuǎn)啟閉)、高壓截止(壓差大)、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象、向大氣少量滲漏,操作力矩小、流體阻力小的管路系統(tǒng)中,推薦使用球閥。

球閥也適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止(壓差?。?、腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中。

在低溫(深冷)裝置和管路系統(tǒng)中也可選用球閥。

在冶金行業(yè)的氧氣管路系統(tǒng)中,需使用經(jīng)過嚴(yán)格脫脂處理的球閥。

在輸油管線和輸氣管線中的主管線需埋設(shè)在地下時,需使用全通徑焊接式球閥。

在要求具有調(diào)節(jié)性能時,需選用帶V形開口的結(jié)構(gòu)的球閥。

在石油、石油化工、化工、電力、城市建設(shè)中,工作溫度在 200℃ 以上的管路系統(tǒng)可選用金屬對金屬密封的球閥。

7 球閥適用原則

  1. 石油、天然氣的輸送主管線、需要清掃管線的,又需埋設(shè)在地下的,選用全通經(jīng)、全焊接結(jié)構(gòu)的球閥;埋設(shè)在地上的,選擇全通經(jīng)焊接連接或法蘭連接的球閥;支管,選用法蘭連接、焊接連接,全通經(jīng)或縮徑的球閥。
  2. 成品油的輸送管線和貯存設(shè)備,選用法蘭連接的球閥。
  3. 城市煤氣和天然氣的管路上,選用法蘭連接和內(nèi)螺紋連接的浮動球閥。
  4. 冶金系統(tǒng)中的氧氣管路系統(tǒng)中,宜選用經(jīng)過嚴(yán)格脫脂處理,法蘭連接的固定球球閥。
  5. 低溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)和裝置上,宜選用加上閥蓋的低溫球閥。
  6. 煉油裝置的催化裂化裝置的管路系統(tǒng)上,可選用升降桿式球閥。
  7. 化工系統(tǒng)的酸堿等腐蝕性介質(zhì)的裝置和管路系統(tǒng)中,宜選用奧氏體不銹鋼制造的、聚四氟乙烯為閥座密封圈的全不銹鋼球閥。
  8. 冶金系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、石化裝置、城市供熱系統(tǒng)中的高溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)或裝置上,可選用金屬對金屬密封球閥。
  9. 需要進行流量調(diào)節(jié)時,可選用蝸輪蝸桿傳動的、氣動或電動的帶 V 形開口的調(diào)節(jié)球閥。

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