1、概述

由于球閥具有流阻小、啟閉速度快和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),因此使用非常廣泛,如石油、化工、電站和石油、天燃?xì)忾L(zhǎng)輸管線(xiàn)等。球閥的密封是通過(guò)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(lái)形成。硬密封球閥在啟閉過(guò)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(lèi)型閥門(mén)。同時(shí)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(diǎn),在球體與閥座之間設(shè)計(jì)了螺旋傳動(dòng)機(jī)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(xiàn)移動(dòng)是由螺線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成的。具體是在球體上下各安裝一個(gè)圓形傳動(dòng)盤(pán),在傳動(dòng)盤(pán)上設(shè)有螺線(xiàn)槽,傳動(dòng)盤(pán)隨球體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在閥座上下各設(shè)置傳動(dòng)銷(xiāo),傳動(dòng)銷(xiāo)與傳動(dòng)盤(pán)上的螺線(xiàn)槽相嚙合。當(dāng)啟閉閥門(mén)時(shí),球體轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)傳動(dòng)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí),傳動(dòng)盤(pán)上的螺線(xiàn)槽通過(guò)閥座上的傳動(dòng)銷(xiāo)拉動(dòng)閥座向球體運(yùn)動(dòng),在關(guān)閉瞬間與球體緊密接觸,實(shí)現(xiàn)密封。在開(kāi)啟瞬間,螺線(xiàn)槽通過(guò)閥座上的傳動(dòng)銷(xiāo)推動(dòng)閥座脫離球體,實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦操作。根據(jù)固定球閥的閥桿力矩計(jì)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(xiàn)移動(dòng)是采用螺線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),閥門(mén)在啟閉過(guò)程中,閥座與球體間不受力,因此式(1)簡(jiǎn)化為

MF =MFT +MZC (2)

從式(2)的計(jì)算可以得出,閥桿力矩大大的減小。

3、螺線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

閥座上下各設(shè)有2個(gè)傳動(dòng)銷(xiāo)與傳動(dòng)盤(pán)上的4條螺線(xiàn)槽相嚙合,螺線(xiàn)槽的螺距為1mm。螺線(xiàn)槽的位置,在閥門(mén)開(kāi)位時(shí)閥座上傳動(dòng)銷(xiāo)的位置為起始點(diǎn),逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°為螺線(xiàn)槽終點(diǎn) 。傳動(dòng)盤(pán)通過(guò)鍵與閥桿聯(lián)在一起并隨球體轉(zhuǎn)動(dòng)。在啟閉閥門(mén)時(shí),球體和傳動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)傳動(dòng)盤(pán)上的螺線(xiàn)槽將動(dòng)力傳到閥座上,使閥座沿軸線(xiàn)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。