什么是球閥？球閥的應用及原理

什么是球閥？

球閥是閥體呈球形（球形），中心有孔，夾在閥體（閥箱）內的閥座之間的閥門。

通過將閥球旋轉90度，阻擋液體或氣體等流體并關閉流路。 JIS B0100閥門術語表中對球閥的定義是“球形閥體在閥體內繞閥桿旋轉的閥門的總稱。閥體有全球體和半球體兩種類型" 。"規定

由于閥門開啟時閥體的球體不留在流道中，因此壓力損失小，不用于流量調節，而是在全開或全關時使用。

球閥的應用

圖 1. 球閥使用示例

球閥操作方便、結構簡單、緊湊，因此廣泛應用于家庭和一般工業應用。一般情況下，使用球體處于中間開啟位置的球閥時，流體會積聚在閥體（閥瓣）和球體（閥瓣）之間，因此應全開或全閉使用。因此，它是一種作為截止閥用于隔離目的的閥門。

球閥的球體（閥體）可通過將安裝在閥桿（閥軸）上的手柄旋轉90度來打開和關閉，因此具有操作性優良、操作時間短的優點。此外，由于閥門打開時流路中沒有球殘留，因此壓力損失也減少了。

流路臺階少，因此可用于輸送含有漿料或固體的流體。泥漿是固體和液體的混合物，與水和細磨的煤或礦石混合形成用于運輸的泥漿。

球閥原理

圖2 球閥開閉狀態及流體流量

球閥通過閥體（閥箱）內的球（閥瓣）和閥座（閥座）之間的表面接觸來關閉流體。在這種狀態下，球孔的中心位于與主體開口的中心成90度的位置。當球旋轉 90 度時，球孔的中心與閥體開口的中心同心，從而允許流體流動。

這種打開/關閉操作所需的力與球體球面和閥座之間的摩擦阻力成正比。隨著閥門公稱直徑的增加，打開和關閉閥門所需的力也會增加。因此，公稱通徑較大的閥門均采用裝有齒輪操作裝置（減速器）的旋轉手柄。

球閥多為全通徑閥門，閥體內部與進、出口管道之間的流路面積相差不大，流路幾乎是直的，因此全開時的壓力損失極小。

球閥結構

圖3 球閥結構

球閥主要由閥體（閥箱）、閥瓣（閥體）、閥桿（閥軸）、手柄等組成。球閥由手柄或執行器操作。

手柄連接在閥桿上，其作用是將旋轉傳遞給閥桿。當閥門打開時，旋轉手柄，球體旋轉90度，關閉閥門時，球體沿相反方向旋轉。

球閥的類型

1.按開閉操作方式分類

圖 4. 球閥操作/驅動方法

球閥主要有以下三種啟閉操作及驅動方式。

• 用手柄等手動
  旋轉閥桿。

• 氣動
  氣動執行器旋轉閥桿

• 電動操作：
  用電動執行器旋轉閥桿

2.按孔形狀分類

球閥有以下三種孔徑形狀。孔徑是體內流路的內徑。

• 標準孔徑
  孔徑比閥門公稱直徑（管道內徑）小一號。

• 縮徑
  孔徑至少比閥門的公稱直徑（管道內徑）小一號。

• 全通徑
  閥門公稱直徑（管道內徑）與孔徑幾乎相同

3、按球支撐方式分類

圖 5. 如何支撐球

球閥對于旋轉球體的支撐方式有兩種：

浮動式（浮球式）
浮動式的結構是，球體被安裝在閥體內的閥座夾住并支撐。閥桿的方形端裝入球的凹槽中，使球旋轉。

全關閉時，球槽與流體流動方向平行，球體輕微滑動并靠流體壓力壓向密封件，保證密封嚴密。一般用于低壓（~JIS20K、CL300）和小口徑（~DN200）。

耳軸型（固定球型）
耳軸型具有旋轉結構，球的上部由閥桿（閥軸）支撐，下部由耳軸（旋轉軸）支撐。球的頂部和底部由旋轉軸支撐，使其不易受到流體壓力的影響，閥座由閥座支架內置的彈簧推動，與球接觸并將其密封。一般用于高壓（JIS30K、CL600以上）、大口徑（DN250以上）。

4、按本體材質分類

• 灰鑄鐵 JIS G5501 FC200

• 球墨鑄鐵 JIS G5502 FCD400

• 圧力容器用炭素鋼鍛鋼品JIS G3202 SFVC 2A

• 高溫高壓鑄鋼制品JIS G5151 SCPH2、SCPH21

• 不銹鋼鑄件 JIS G5121 SCS13A、SCS14A

• 銅及銅合金鑄件 JIS H5120 CAC401 青銅鑄件 1 級

• 銅及銅合金棒 JIS H3250 C3771 鍛造黃銅

本體材料根據以下要求進行選擇。詳情請參閱各制造商的目錄。

• 流體類型、壓力、溫度、流量、是否存在雜質

• 耐腐蝕的必要性

• 適用法律和標準

5、按板材材質分類

球閥閥座一般包括樹脂或碳纖維制成的軟密封件和金屬閥座。

有軟密封
聚四氟乙烯（聚四氟乙烯）和填充碳基劑的聚四氟乙烯。單獨PTFE的最高工作溫度約為150℃，填充碳基劑的PTFE約為300℃。

PTFE閥座具有耐化學性、低摩擦阻力和優異的可操作性的特點。另外，還有一種由碳纖維制成的板材，最高工作溫度約為500℃。

金屬閥座
在碳鋼或不銹鋼材質的閥座球接觸面上熱噴涂高硬度鎳合金。在這種情況下，對球進行相同的熱噴涂。

金屬板的最高工作溫度約為500℃，適用于軟板難以處理的高溫流體、粉末、漿料和粘性流體。