1、概述

由于球閥具有流阻小、啟閉速度快和操作簡單等特點,因此使用非常廣泛,如石油、化工、電站和石油、天燃氣長輸管線等。球閥的密封是通過在球體和閥座之間預(yù)先設(shè)定的預(yù)緊力加上流體壓力在閥座密封面上引起的作用力形成的,一般球閥的預(yù)緊力采用在閥座與閥體配合部位之間設(shè)置彈性元件,如碟形彈簧和柱狀彈簧等來形成。硬密封球閥在啟閉過程中,預(yù)緊力始終作用在密封副的表面上,致使球閥的啟閉力矩大于其他類型閥門。同時預(yù)緊力也加大了密封件的磨損,影響了球閥的使用壽命。為了克服上述缺點,在球體與閥座之間設(shè)計了螺旋傳動機構(gòu)。

2、工作原理

球閥由閥體、閥蓋、球體、閥座和閥桿等組成 。

閥座在閥體內(nèi)沿軸線移動是由螺線傳動機構(gòu)完成的。具體是在球體上下各安裝一個圓形傳動盤,在傳動盤上設(shè)有螺線槽,傳動盤隨球體一起轉(zhuǎn)動。在閥座上下各設(shè)置傳動銷,傳動銷與傳動盤上的螺線槽相嚙合。當啟閉閥門時,球體轉(zhuǎn)動并帶動傳動盤一起轉(zhuǎn)動。當閥門關(guān)閉時,傳動盤上的螺線槽通過閥座上的傳動銷拉動閥座向球體運動,在關(guān)閉瞬間與球體緊密接觸,實現(xiàn)密封。在開啟瞬間,螺線槽通過閥座上的傳動銷推動閥座脫離球體,實現(xiàn)無摩擦操作。根據(jù)固定球閥的閥桿力矩計算式

MF =MQC +MFT +MZC (1)

式中MF ———球閥的閥桿力矩,N·mm

MQC ———固定球球閥的球體與閥座密封面間的摩擦力矩,N·mm

MFT ———填料與閥桿間摩擦力矩,N·mm

MZC ———軸承產(chǎn)生的摩擦力矩,N·mm

由于閥座的沿軸線移動是采用螺線傳動機構(gòu),閥門在啟閉過程中,閥座與球體間不受力,因此式(1)簡化為

MF =MFT +MZC (2)

從式(2)的計算可以得出,閥桿力矩大大的減小。

3、螺線傳動機構(gòu)設(shè)計

閥座上下各設(shè)有2個傳動銷與傳動盤上的4條螺線槽相嚙合,螺線槽的螺距為1mm。螺線槽的位置,在閥門開位時閥座上傳動銷的位置為起始點,逆時針轉(zhuǎn)動90°為螺線槽終點 。傳動盤通過鍵與閥桿聯(lián)在一起并隨球體轉(zhuǎn)動。在啟閉閥門時,球體和傳動盤轉(zhuǎn)動,通過傳動盤上的螺線槽將動力傳到閥座上,使閥座沿軸線產(chǎn)生往復(fù)運動。