摘要：球閥，從其特性上來說，具有一般閥體無法比擬的優(yōu)勢，從技術(shù)上看，球閥全通徑、大流量、低流阻、開關(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Γ谀壳半A段，已經(jīng)充分顯現(xiàn)。
“十一五”規(guī)劃的進(jìn)一步落實(shí)，國家一批大型工程項(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)品的國產(chǎn)化進(jìn)程，這本身對(duì)于國內(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，涌入球閥熱門市場領(lǐng)域。經(jīng)過多年的持續(xù)發(fā)展，我國已經(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，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，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 年代問世的，在短短的 30 多年里，是近十幾年來發(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)椋蜷y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。一般說來，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。
由于聚四氟乙烯有良好的自潤滑性，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 W-K-M 公司在試驗(yàn)室內(nèi)對(duì)球閥進(jìn)行壽命試驗(yàn)，開關(guān)次數(shù)超過 10 萬次。
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)卡住（在無潤滑劑時(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)卡住（在無潤滑劑時(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。