摘要：球閥，從其特性上來(lái)說(shuō)，具有一般閥體無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，從技術(shù)上看，球閥全通徑、大流量、低流阻、開(kāi)關(guān)方便，其技術(shù)指標(biāo)逐步從低壓、常溫發(fā)展到高壓、高溫，逐步取代閘閥、截止閥等一些功能受限的閥門。特別是氣一固、液一固二相流介的增多，更促進(jìn)球閥應(yīng)用范圍廣泛的提升。最近 10 年，高溫、高壓、耐磨、耐沖刷球閥迅速發(fā)展，具有廣泛的發(fā)展?jié)摿�，在目前階段，已經(jīng)充分顯現(xiàn)。
“十一五”規(guī)劃的進(jìn)一步落實(shí)，國(guó)家一批大型工程項(xiàng)目的興建，西氣東輸?shù)裙こ添?xiàng)目帶動(dòng)了泵閥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，尤其推動(dòng)了高端泵閥產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，這本身對(duì)于國(guó)內(nèi)泵閥企業(yè)將是新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中，金屬密封球閥己經(jīng)作為一個(gè)高端技術(shù)產(chǎn)品，涌入球閥熱門市場(chǎng)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到工業(yè)化發(fā)展的加速期，并將繼續(xù)在發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以滿足裝備制造設(shè)備對(duì)相關(guān)配套產(chǎn)品的需求。本文重點(diǎn)介紹了球閥的基本原理，尤其提出直埋式全焊接球閥的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，并闡述直埋式球閥與金屬密封球閥良好的發(fā)展前景。
上篇球閥基本原理篇
一、球閥的技術(shù)特點(diǎn)
球閥用帶圓形通孔的球體作啟閉件,球體隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作的閥門。球閥是由旋塞閥演變而來(lái)，又稱球形旋塞閥。球閥的啟閉件作為一個(gè)球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn) 90° 實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉的目的。
球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向，設(shè)計(jì)成 V 形開(kāi)口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。球閥只需要用旋轉(zhuǎn) 90° 的操作和很小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。完全平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。球閥不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)力矩小，操作簡(jiǎn)便、易實(shí)現(xiàn)快速啟閉，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過(guò)氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。
球閥是本世紀(jì) 50 年代問(wèn)世的，在短短的 30 多年里，是近十幾年來(lái)發(fā)展最快的閥門品種之一。特別是在美、德、日、法、意、西、英等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，球閥的使用非常廣泛，使用品種和數(shù)量仍在繼續(xù)擴(kuò)大，并向高溫、高壓、大口徑、高密封性、長(zhǎng)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(dá)到較高水平，并已部分取代閘閥、截止閥、節(jié)流閥。它在航天、石油化工、長(zhǎng)輸管線、輕工食品、建筑等許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。這是因?yàn)�，球閥與其它閥類相比，具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，主要特點(diǎn)如下：
1、球閥流體阻力小，具有最低的流阻（實(shí)際上為零）
球閥一般有縮徑和不縮徑通道兩種結(jié)構(gòu)。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，球閥的流阻系數(shù)都比較小。特別是所謂全流量型，即不縮徑的球閥，由于其通道直徑等于管道內(nèi)徑，局部阻力損失只有同等長(zhǎng)度管道的摩擦阻力，即在所有閥門中，這種球閥的流阻最小。在火箭發(fā)射及其試驗(yàn)系統(tǒng)中，要求輸送管道的阻力越小越好。
減少管路系統(tǒng)的阻力有兩個(gè)途徑：一是降低流體流速，為此需要增大管徑和閥門通徑，這對(duì)于管路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性往往會(huì)產(chǎn)生不利的影響，特別對(duì)低溫輸送系統(tǒng)（液氫）是極為不利的；一是減小閥門的局部阻力，因此，球閥自然就成了最佳選擇。
2、球閥啟閉開(kāi)關(guān)迅速、方便。
由于球閥在一般情況下只需手柄轉(zhuǎn)動(dòng) 90° 就完成了全開(kāi)或全關(guān)動(dòng)作，很容易實(shí)現(xiàn)快速啟閉。可實(shí)現(xiàn)的快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時(shí)間僅為 0.05～0.1s，以保證能用于試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)中。快速啟閉閥門時(shí)，操作無(wú)沖擊。
3、球閥密封性能好。
目前，絕大多數(shù)球閥的閥座都是用聚四氟乙烯等彈性材料制造，金屬與非金屬材料組成的密封副，通常稱為軟密封。一般說(shuō)來(lái)，軟密封的密封性容易保證，而且對(duì)密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不很高。
4、球閥使用壽命長(zhǎng)。
由于聚四氟乙烯有良好的自潤(rùn)滑性，與球體的磨擦磨損小，而且由于球體加工工藝的改進(jìn)，使粗糙度降低，從而提高了球閥的使用壽命。據(jù)報(bào)道，美國(guó) W-K-M 公司在試驗(yàn)室內(nèi)對(duì)球閥進(jìn)行壽命試驗(yàn)，開(kāi)關(guān)次數(shù)超過(guò) 10 萬(wàn)次。
5、球閥可靠性高主要是因?yàn)椋?/p>
①球體與閥座一對(duì)密封副不會(huì)發(fā)生擦傷、急劇磨損等故障，在工作時(shí)不會(huì)卡�。ㄔ跓o(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)），故能可靠地應(yīng)用腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中；
②內(nèi)裝式閥桿結(jié)構(gòu)，消除了閥桿在流體壓力作用下可能因填料壓蓋松開(kāi)而飛出的事故隱患；
③采用防靜電、耐火結(jié)構(gòu)的球閥，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線。
6、閥體內(nèi)通道平整光滑更適于輸送粘性流體．漿液，以及固體顆粒。
7、因在工作時(shí)不會(huì)卡�。ㄔ跓o(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)），故能可靠地應(yīng)用腐蝕性介質(zhì)和低沸點(diǎn)液體中。
8、球型關(guān)閉件能在位置上自動(dòng)定位，并能承受關(guān)閉時(shí)的高壓差。
9、在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)完全雙向密封。
10、在全開(kāi)和全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過(guò)閥門的介質(zhì)不會(huì)引起密封面的侵蝕。
11、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，可以認(rèn)為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)。
12、閥體對(duì)稱，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來(lái)自管道的應(yīng)力。
13、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，最高使用壽命可達(dá) 30 年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。