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球閥知識
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電動(dòng)球閥的發(fā)展概況與展望
[ 2016-11-28 ]
早在19世紀80年代美國就開(kāi)始設計球閥,但是當時(shí)缺乏適當的密封圈材料,限制了球閥的發(fā)展,使它未能成為一種正式工業(yè)產(chǎn)品。直到上世紀50年代，聚四氟乙烯等彈性密封材料的出現才使球閥的產(chǎn)生與發(fā)展出現了轉機；同時(shí),也由于機床工業(yè)的發(fā)展，使球體加工技術(shù)提高,能夠實(shí)現球體所要求的尺寸精度與表面粗糙度。
目前，電動(dòng)球閥最大公稱(chēng)通徑已達3050mm,這是美國EscherWyss公司為田納西州的一個(gè)泵站所提供的4臺球閥,用作透平機出口的切斷閥,設計壓力為4.8MPa。球閥的最高工作壓力已達72MPa,其相應溫度高達1000℃。
由于球閥的以下特點(diǎn)：
(1)流體阻力小球閥一般有縮徑和全通徑兩種結構。無(wú)論哪種結構,球閥的流阻系數都比較小。特別是所謂全通道型球閥,由于其通道直徑等于管道內徑,局部阻力損失只有同等長(cháng)度管道的摩擦阻力,即在所有閥門(mén)中,這種球閥的流阻最小。在火箭發(fā)射及其試驗系統中,要求輸送管道的阻力越小越好。減少管路系統的阻力有兩個(gè)途徑:一是降低流體流速,為此需要增大管徑和閥門(mén)通徑,這對于管路系統的經(jīng)濟性往在會(huì )產(chǎn)生不利的影響，特別對低溫輸送系統(液氫等)是極為不利的；一是減小閥門(mén)的局部阻力,因此,球閥自然就成了最佳選擇。
(2)開(kāi)關(guān)迅速、方便由于電動(dòng)球閥在一般情況下只需轉動(dòng)90°就完成了全開(kāi)或全關(guān)動(dòng)作,很容易實(shí)現快速啟閉。
(3)密封性好目前,絕大多數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(chēng)為軟密封。一般說(shuō)來(lái),軟密封的密封性容易保證,而且對密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不很高。
(4)壽命長(cháng)由于聚四氟乙烯(PTFE)有良好的自潤滑性,與球體的摩擦磨損小,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。據報道,美國W-K-M公司在試驗室內對球閥進(jìn)行壽命試驗,開(kāi)關(guān)次數超過(guò)l0萬(wàn)次。
(5)可靠性高球閥的可靠性高主要是因為:①球體與閥座一對密封副不會(huì )發(fā)生擦傷、急劇磨損等故障;②閥桿設計為內裝式后,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、耐火結構的球閥,適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線(xiàn)。
(6)閥體內通道平整光滑更適于輸送粘性流體,漿液,以及固體顆粒。
使球閥不僅在一般工業(yè)管道得到了廣泛應用,而且在核工業(yè)、宇航工業(yè)的液氧與液氫輸送管線(xiàn)上也普遍采用。
全塑料電動(dòng)球閥近年來(lái)發(fā)展較快。其耐腐蝕,重量輕,成本低的特點(diǎn)，使其在水道、化學(xué)管道上應用越來(lái)越廣。大口徑輸油(或天然氣)管線(xiàn)是球閥應用的一個(gè)重要方面。公稱(chēng)通徑范圍：600~1400mm,工作壓力通常為8.OMPa。為了確保安全,一些制造廠(chǎng)商都按管線(xiàn)球閥的使用特點(diǎn)和它所受外界自然條件的影響,進(jìn)行抗地震的彎曲試驗、防止火災蔓延的試驗、耐氣候條件的綜合試驗、緊急切斷試驗等。為了適應高溫工況的需要,近年來(lái)還發(fā)展了高溫球閥,它的閥座材料不再是聚四氟乙烯,而是金屬、石墨或碳素纖維等。
我們可以預料球閥今后將在以下幾個(gè)方面得到更大的發(fā)展：
(1)密封面材料聚四氟乙烯(F-4)作為球閥密封面材料已有多年歷史,但它必定還會(huì )在生產(chǎn)工藝、物理性能(主要是克服冷流性、提高耐壓強度)、耐溫性能方面進(jìn)一步改善,以提高球閥的性能和適用范圍。耐高溫、耐磨、耐腐蝕的低摩擦系數的金屬或非金屬密封材料將會(huì )不斷被研制出來(lái)。
(2)新型結構球閥將會(huì )不斷涌現其目的主要在于提高壽命、密封可靠性和改善加工工藝性。各種彈性閥座的球閥將會(huì )進(jìn)一步發(fā)展。
(3)全塑料電動(dòng)球閥會(huì )有很大的發(fā)展在新型塑料的應用、結構與注塑工藝性等方面的發(fā)展將會(huì )使塑料球閥的通徑、適用工作溫度與壓力范圍進(jìn)一步擴大。
(4)長(cháng)輸管線(xiàn)球閥會(huì )在遙控、自控、工作可靠性、壽命諸方面得到提高,它們的需要量也會(huì )增加。還會(huì )從輸油(氣)管線(xiàn)用的球閥發(fā)展到輸送漿液、固體介質(zhì)的長(cháng)輸管線(xiàn)用的球閥。
我們相信隨著(zhù)材料和加工工藝的不斷發(fā)展，電動(dòng)球閥將具有更多突出的優(yōu)點(diǎn),而更加廣泛的應用和受到人們的歡迎。
目前，電動(dòng)球閥最大公稱(chēng)通徑已達3050mm,這是美國EscherWyss公司為田納西州的一個(gè)泵站所提供的4臺球閥,用作透平機出口的切斷閥,設計壓力為4.8MPa。球閥的最高工作壓力已達72MPa,其相應溫度高達1000℃。
由于球閥的以下特點(diǎn)：
(1)流體阻力小球閥一般有縮徑和全通徑兩種結構。無(wú)論哪種結構,球閥的流阻系數都比較小。特別是所謂全通道型球閥,由于其通道直徑等于管道內徑,局部阻力損失只有同等長(cháng)度管道的摩擦阻力,即在所有閥門(mén)中,這種球閥的流阻最小。在火箭發(fā)射及其試驗系統中,要求輸送管道的阻力越小越好。減少管路系統的阻力有兩個(gè)途徑:一是降低流體流速,為此需要增大管徑和閥門(mén)通徑,這對于管路系統的經(jīng)濟性往在會(huì )產(chǎn)生不利的影響，特別對低溫輸送系統(液氫等)是極為不利的；一是減小閥門(mén)的局部阻力,因此,球閥自然就成了最佳選擇。
(2)開(kāi)關(guān)迅速、方便由于電動(dòng)球閥在一般情況下只需轉動(dòng)90°就完成了全開(kāi)或全關(guān)動(dòng)作,很容易實(shí)現快速啟閉。
(3)密封性好目前,絕大多數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(chēng)為軟密封。一般說(shuō)來(lái),軟密封的密封性容易保證,而且對密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不很高。
(4)壽命長(cháng)由于聚四氟乙烯(PTFE)有良好的自潤滑性,與球體的摩擦磨損小,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。據報道,美國W-K-M公司在試驗室內對球閥進(jìn)行壽命試驗,開(kāi)關(guān)次數超過(guò)l0萬(wàn)次。
(5)可靠性高球閥的可靠性高主要是因為:①球體與閥座一對密封副不會(huì )發(fā)生擦傷、急劇磨損等故障;②閥桿設計為內裝式后,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、耐火結構的球閥,適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線(xiàn)。
(6)閥體內通道平整光滑更適于輸送粘性流體,漿液,以及固體顆粒。
使球閥不僅在一般工業(yè)管道得到了廣泛應用,而且在核工業(yè)、宇航工業(yè)的液氧與液氫輸送管線(xiàn)上也普遍采用。
全塑料電動(dòng)球閥近年來(lái)發(fā)展較快。其耐腐蝕,重量輕,成本低的特點(diǎn)，使其在水道、化學(xué)管道上應用越來(lái)越廣。大口徑輸油(或天然氣)管線(xiàn)是球閥應用的一個(gè)重要方面。公稱(chēng)通徑范圍：600~1400mm,工作壓力通常為8.OMPa。為了確保安全,一些制造廠(chǎng)商都按管線(xiàn)球閥的使用特點(diǎn)和它所受外界自然條件的影響,進(jìn)行抗地震的彎曲試驗、防止火災蔓延的試驗、耐氣候條件的綜合試驗、緊急切斷試驗等。為了適應高溫工況的需要,近年來(lái)還發(fā)展了高溫球閥,它的閥座材料不再是聚四氟乙烯,而是金屬、石墨或碳素纖維等。
我們可以預料球閥今后將在以下幾個(gè)方面得到更大的發(fā)展：
(1)密封面材料聚四氟乙烯(F-4)作為球閥密封面材料已有多年歷史,但它必定還會(huì )在生產(chǎn)工藝、物理性能(主要是克服冷流性、提高耐壓強度)、耐溫性能方面進(jìn)一步改善,以提高球閥的性能和適用范圍。耐高溫、耐磨、耐腐蝕的低摩擦系數的金屬或非金屬密封材料將會(huì )不斷被研制出來(lái)。
(2)新型結構球閥將會(huì )不斷涌現其目的主要在于提高壽命、密封可靠性和改善加工工藝性。各種彈性閥座的球閥將會(huì )進(jìn)一步發(fā)展。
(3)全塑料電動(dòng)球閥會(huì )有很大的發(fā)展在新型塑料的應用、結構與注塑工藝性等方面的發(fā)展將會(huì )使塑料球閥的通徑、適用工作溫度與壓力范圍進(jìn)一步擴大。
(4)長(cháng)輸管線(xiàn)球閥會(huì )在遙控、自控、工作可靠性、壽命諸方面得到提高,它們的需要量也會(huì )增加。還會(huì )從輸油(氣)管線(xiàn)用的球閥發(fā)展到輸送漿液、固體介質(zhì)的長(cháng)輸管線(xiàn)用的球閥。
我們相信隨著(zhù)材料和加工工藝的不斷發(fā)展，電動(dòng)球閥將具有更多突出的優(yōu)點(diǎn),而更加廣泛的應用和受到人們的歡迎。
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