一、概述
球體繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)而啟閉通道的閥門稱為球閥。在球閥的過流面上襯一層氟塑料，用來隔絕介質(zhì)與金屬殼體的接觸，這樣的閥門便稱為氟塑料襯 里球閥。由于氟塑料分子結(jié)構(gòu)中都有氟碳鍵及其屏蔽效應(yīng)，故具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐高(低)溫性、非黏附性、電絕緣性等，又由于它們彼此間的結(jié)構(gòu)上的差異 ，使其具有各自的特性，選用時要充分注意發(fā)揮不同品種氟塑料各自的優(yōu)點(diǎn)。由于氟塑料的品種很多，這里僅介紹產(chǎn)量，使用最多的聚四氟乙烯(PTFE)。
Q41F4襯氟球閥也是一種帶球形關(guān)閉件的旋塞閥。與球體相配的閥座為圓形，故在圓周上的密封應(yīng)力是相同的。Q41F4襯氟球閥球體與閥座密封面都襯有氟塑 料，為軟密封結(jié)構(gòu)，能很好地吻合。從密封的角度看，球閥的構(gòu)想是很優(yōu)異的。
為使Q41F4襯氟球閥結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)，大部分球閥帶縮口及約為3/4公稱尺寸的文丘里式流道?？s口球閥的壓力損失較波致通常沒有理由要去增加費(fèi)用來使用全通道 的氟塑料襯里球閥。但是，有些場合卻必須使用不縮口的球閥，例如，當(dāng)管道必須進(jìn)行清管掃線時，按API 6D《管線閥門》生產(chǎn)的球閥，必須是全通徑閥門。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理
Q41F4襯氟球閥主要由閥體、帶桿球體、閥座、及傳動裝置等組成。為了襯里工藝方便易行和保證產(chǎn)品質(zhì)量，殼體承壓件采用精密鑄造。閥體采用鑄鐵鑄 造而成。密封材料可采用聚四氟乙烯、增強(qiáng)聚四氟乙烯等高分子材料和橡膠材料。此閥為浮動球球閥結(jié)構(gòu)是雙向的，即兩個介質(zhì)流動方向均可密封；球體相接的 密封座是高分子材料制造的，球體轉(zhuǎn)動時，不會產(chǎn)生靜電，如無特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)--防靜電設(shè)計(jì)；對于由兩個密封座組成的閥門，閥腔可能積聚介質(zhì)，某些介質(zhì) 可能由于環(huán)境溫度和使用工況變化而異常升壓，引起閥門壓力邊界的破壞，應(yīng)予以注意。
直通式Q41F4襯氟球閥用于截?cái)喔g性介質(zhì)，應(yīng)用廣泛。多通球閥可改變介質(zhì)流動方向或進(jìn)行分配，Q41F4襯氟球閥廣泛應(yīng)用于防腐蝕工業(yè)管線。球閥的 介質(zhì)流動方向不受限制。球閥壓力、通徑使用范圍較寬，但使用溫度受氟塑料材料的限制和制約。
Q41F4襯氟球閥特別是大口徑球閥已經(jīng)脫出了傳統(tǒng)用于放流和斷流的使用概念，越來越多地用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)節(jié)流的截止閥。在流程工業(yè)的節(jié)流中，它已經(jīng)打破了 截止閥的“一統(tǒng)天下"的局面，成為控制閥的工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)展的一種閥門，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)90度啟閉的球閥在流量控制方面有比截止閥更大的優(yōu)點(diǎn)。
1、不像截止閥那樣啟閉時閥桿穿過填料易于拉傷填料和泄出介質(zhì)，易使閥桿在大氣中腐蝕。
2、由于驅(qū)動裝置和定位器技術(shù)發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)集成處理系統(tǒng)(CPTEM)的應(yīng)用，使包括球閥在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)90度啟閉閥門更適于應(yīng)用在控制系統(tǒng)中。
3、調(diào)節(jié)范圍大，同一尺寸的球閥比截止閥的流量調(diào)節(jié)范圍要10~20倍，球閥的可調(diào)比(即控制流量與最小控制流量之比)為100:1以上。
4、規(guī)格范圍大、系列多。
從浮動球與固定球方面來看，更傾向于使用固定球，即球帶取軸支撐。
當(dāng)口徑大于DN150時，最多的使用是固定球閥。這是考慮到這種口徑閥門其球體的質(zhì)量很大，約在50kg以上，如果采用浮動球，球體壓在密封座上，操作時就 會對密封座產(chǎn)生很大的磨損。相反固定球沿流道軸向密封，就不會對密封產(chǎn)生那樣大的磨損。
Q41F4襯氟球閥特點(diǎn)：
Q41F4襯氟球閥是在旋塞閥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種閥門，它具有旋塞閥的一些優(yōu)點(diǎn)。
1、中、小口徑球閥結(jié)構(gòu)較簡單，外形尺寸小，重量輕。
2、流體阻力小，各類閥門中球閥的流體阻力最小。這是因?yàn)槿_時閥體通道、球體通道和連接管道的截面積相等，并成直線相通。
3、啟閉迅速、方便，介質(zhì)流動方向不受限制。
4、啟閉力矩比旋塞閥小。這是因?yàn)榍蜷y密封面接觸面積較小，啟閉比旋塞閥省力。
5、密封性能較好，這是因?yàn)榍蜷y密封圈材料為氟塑料，摩擦因數(shù)較??；球閥全開時密封面不會受到介質(zhì)的沖蝕。
從聚四氟乙烯分子結(jié)構(gòu)看，C-C主要鏈的周圍對稱排列著氟原子，形成了一個氧原子組成的外罩保護(hù)著主鏈。C-F鍵極其牢固，使聚四氟乙烯具有很高的耐化 學(xué)腐蝕性能，其耐腐蝕性超過了現(xiàn)有的所有塑料，故有“塑料王"之稱。聚四氟乙烯幾乎耐任何濃度的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和溶劑的腐蝕，即使在高溫下對它 也不發(fā)生作用。只有熔融的堿金屬或它們的氨溶液、氟化氯及元素氟會對它發(fā)生作用，而且也只有在高溫下才明顯地發(fā)生作用。
聚四氟乙烯(PTFE)的商品名為“鐵氟龍"、“泰氟龍"、“F4"等，是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一種全氟聚合物，它具有--CF2--CF2--重復(fù)單 元線性分子結(jié)構(gòu)，是結(jié)晶性聚合物，熔點(diǎn)大約為631度，密度為2.13~2.19g/cm3。PTFE具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，其介電常數(shù)為2.1左右，捉耗因數(shù)低，在很寬的溫 度和頻率范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，力學(xué)性能都很好。
PTFE抗沖擊強(qiáng)度高，但拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性比其他工程塑料差。有時加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來改善其特殊的力學(xué)性能。它的摩擦因數(shù)幾乎 比任何其他材料都低，具有很高的氧指數(shù)。
PTFE可制成粒料、凝結(jié)的細(xì)粉(0.2um)和水分散液。粒狀樹脂用于壓塑和柱塞擠塑；細(xì)粉可以糊狀擠塑成薄壁材料；分散液可用作涂料和浸漬多孔材料。 PTFE具有非常高的熔體黏度，這妨礙了慣用的熔融擠塑或模塑技術(shù)的采用。粒狀PTFE的模塑和擠塑方法與粉狀金屬和陶瓷用的方法相似--先壓縮再高溫?zé)?結(jié)；細(xì)粉需與加工輔料混合(如石腦油)形成糊狀，然后在高壓下擠成薄壁材料，再加熱除掉揮屬性珠加工助劑，最后燒結(jié)。
(一)、工作原理
Q41F4襯氟球閥的啟閉件是一個球體,中間有一個與管道通徑相等的通孔,進(jìn)口端和出口端各置一個用PTFE制造的密封座,并被包容在一個氟塑料襯里的閥體內(nèi), 當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道重合時,閥門處于開啟狀態(tài);當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道垂直時,閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門從開啟至關(guān)閉，或者從關(guān)閉至開啟球體回轉(zhuǎn)90 度角行程。
當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時，進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用在球體上，產(chǎn)生一個推動球體的力，使球體緊壓出口端的密封座，在密封座的錐面上產(chǎn)生一個接觸應(yīng)力，形 成一個接觸帶，接觸帶單位面積上的作用力稱為閥門密封的工作比壓，當(dāng)這一比壓大于密封所必需的比壓時，閥門就獲得了有效的密封。這種不是靠外力的密封 方式，由介質(zhì)壓力密封的，稱為介質(zhì)自密封。
球閥的密封原理是作用在密封座上的力,由介質(zhì)的壓力產(chǎn)生的。這一作用為力是穩(wěn)定的,是可以控制的,設(shè)計(jì)時確定。
1、為了保證球體在關(guān)閉位置時，球體必須緊巾密封座，而且需要過盈，產(chǎn)生一個預(yù)緊比壓，這個預(yù)緊比壓為0.1倍工作壓力且不小于2MPa。這個預(yù)緊比壓的獲 得，靠設(shè)計(jì)的幾何尺寸來保證。如果設(shè)球體和進(jìn)口、出口密封座組合后的自由高度為A；左、右閥體組合后內(nèi)腔容納球體、密封座的寬度為B，則裝配后產(chǎn)生 必需的預(yù)緊比壓所需的過盈為C，必滿足：A-B=C。這個C值必須由零件加工的幾何尺寸來保證?？梢栽O(shè)想這個過盈C是很難確定和保證的。過盈值的大小直接決定 閥門的密封性能和操作力矩。
2、應(yīng)該特別指出，早期國產(chǎn)的浮動球球閥，由于裝配時過盈值難于控制，常常用墊片調(diào)整，很多制造商甚至在手冊中把這一墊片稱為調(diào)整墊。這樣，裝配時 主、副閥體的連接平面之間存在間隙，這一間隙的存在，由于使用中介質(zhì)壓力波動和溫度的波動，以及外部管線載荷作用，會使螺栓松弛，引起閥門外漏。
3、當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時，進(jìn)口端的介質(zhì)力作用在球體上，會使球體的幾何中心產(chǎn)生一個微小的位移，與出口端閥座緊密接觸，增加密封帶上的接觸應(yīng)力， 從而獲得可靠的密封；而進(jìn)口端閥座與球體相接種球閥結(jié)構(gòu)，就是在工作狀態(tài)下，球體幾何中心有微小位移的球閥，稱之為浮動球球閥。浮動球球閥是出口端密
封座密封，進(jìn)口端閥座是否有密封功能是不確定的。
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