一 前言
傳統(tǒng)球閥由于球體與閥座密封面始終接觸，啟閉 過(guò)程中易造成球體與閥座密封面的磨損，從而導(dǎo)致閥門
產(chǎn)生內(nèi)漏。為克服這一缺陷，將雙偏心蝶閥的設(shè)計(jì)理 念融入到球閥的設(shè)計(jì)中來(lái)，研制出一種新型的球閥結(jié) 構(gòu)——單閥座雙偏心固定球閥。 本系列球閥隸屬閥后密封結(jié)構(gòu)，主要用于水力發(fā)電站水輪機(jī)入口端，介質(zhì)為常溫水，用于發(fā)電機(jī)組檢修或機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈時(shí)的斷流保護(hù)。本產(chǎn)品也可以用于城市供水及油品輸送等其他系統(tǒng)。閥門的操作方式可采用液壓重錘、蝸桿傳動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)及氣動(dòng)等形式。
二、工作原理
本固定球設(shè)置兩個(gè)偏心結(jié)構(gòu)，如圖l所示。*個(gè)偏心：閥桿的旋轉(zhuǎn)中心（中心1）與球體幾何中心在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)】，方向上設(shè)置一個(gè)偏心距a；第二個(gè)偏心：閥桿的旋轉(zhuǎn)中心（中心1）與球體幾何中心在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)x方向上設(shè)置一個(gè)偏心距 。在閥門開(kāi)啟位置時(shí)，閥座密封面和球體密封圈不接觸。現(xiàn)以DN600、PN5．OMPa球閥為例簡(jiǎn)要說(shuō)明。設(shè)計(jì)上，取偏心距a為12mm，偏心距b為12mm，閥門在全開(kāi)位置，閥座密封面和球體密封圈間距 為lOmm。球體在操作機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，以中心1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由于采用偏心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥座密封面和球體密封圈間的距離逐漸減小，當(dāng)旋轉(zhuǎn)83。時(shí)，兩者開(kāi)始接觸，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，球體密封圈逐漸擠壓閥座密封面，閥座產(chǎn)生軸向位移與彈簧產(chǎn)生壓縮力建立球體與閥座的密封，直至球體旋轉(zhuǎn)90。，限位結(jié)構(gòu)起作用，球體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)依靠彈簧的彈性勢(shì)能及介質(zhì)壓力作用，將閥座密封面緊貼于球體密封圈上，實(shí)現(xiàn)密封。
三 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1．閥座設(shè)計(jì)
本球閥在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到主要用于單向截?cái)嘟橘|(zhì)， 因此在結(jié)構(gòu)上采用單閥座設(shè)計(jì)，即密封閥座設(shè)置在閥門
出I：1端，進(jìn)I：1端無(wú)閥座。閥門中腔開(kāi)放，介質(zhì)的流動(dòng)對(duì)中腔的沉積物可以自動(dòng)進(jìn)行清洗。傳統(tǒng)的球閥多采用雙閥座的結(jié)構(gòu)，在關(guān)閉位置，閥門中腔被兩個(gè)閥座隔離，當(dāng)閥門輸送介質(zhì)中含有泥沙等雜質(zhì)時(shí)，容易造成淤積。在閥門的啟閉過(guò)程中，淤積的雜質(zhì)常將密封圈刮傷，造成閥門內(nèi)漏。本新型結(jié)構(gòu)的球閥由于采用單閥座設(shè)計(jì)，中腔與進(jìn)口端直接相通，隨著閥門的逐漸關(guān)閉，過(guò)流面積不斷減小，介質(zhì)流速逐漸
增大，淤積的雜質(zhì)被高速流動(dòng)的流體沖刷帶走。
2．球體密封圈設(shè)計(jì)
球體密封圈與球體本體采用分體結(jié)構(gòu)，螺栓聯(lián)接、球體密封圈的密封部位球面半徑比球體本體半徑大2～4mm，這樣加工時(shí)只需要研磨出球體密封圈密封部位的球面即可，球體的其他部位表面粗糙度及其材料可不作較高的要求。這種結(jié)構(gòu)在很大程度上減少了球體的加工時(shí)間，提高了加工效率。而且可根據(jù)具體的使用工況條件選擇鑄造球體、半球體等結(jié)構(gòu)，節(jié)約生產(chǎn)制造成本。為防止介質(zhì)從連接的間隙處泄漏，在球體與密封圈連接處設(shè)置一道O形圈密封結(jié)構(gòu)，確保球體本體與密封圈的密封。為方便以后維修更換零部件，在球體本體與球體密封圈之間打定位銷，以防止更換零部件后裝配錯(cuò)位，影響密封性。
3．密封圈設(shè)計(jì)
密封圈采用矩形截面結(jié)構(gòu)的聚氯酯或聚四氟乙烯等無(wú)毒材質(zhì)，整體成型，無(wú)須機(jī)加工，更換方便，也可將閥座內(nèi)、外圈加工成溝槽，用0形圈代替矩形密封圈（此結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的要求較高）。
4．球體固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
球體采用上下支撐板固定式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。球體上下端分別加工有一圓形臺(tái)階，通過(guò)軸套I和自潤(rùn)滑軸套Ⅱ與球體支撐板配合，球體支撐板兩端及左右閥蓋相對(duì)應(yīng)位置各加工一組銷釘孔，支撐板通過(guò)銷釘分別固定在左右閥蓋上。采用支撐板固定球體的結(jié)構(gòu)，介質(zhì)力作用于球體后通過(guò)支撐板被傳遞到閥體上，不會(huì)像傳統(tǒng)固定球閥那樣將介質(zhì)力傳遞到閥桿上。因此，采用支撐板固定球體的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)閥桿時(shí)，只需要計(jì)算操作閥門的力矩，而不必計(jì)算閥桿承受的剪切力，相對(duì)來(lái)說(shuō)，閥桿直徑比傳統(tǒng)固定式球閥要小。
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