新型单阀座双偏心固定球阀结构设计

一 前言
传统球阀由于球体与阀座密封面始终接触，启闭 过程中易造成球体与阀座密封面的磨损，从而导致阀门
产生内漏。为克服这一缺陷，将双偏心蝶阀的设计理 念融入到球阀的设计中来，研制出一种新型的球阀结 构——单阀座双偏心固定球阀。 本系列球阀隶属阀后密封结构，主要用于水力发电站水轮机入口端，介质为常温水，用于发电机组检修或机组调节系统失灵时的断流保护。本产品也可以用于城市供水及油品输送等其他系统。阀门的操作方式可采用液压重锤、蜗杆传动、电动、液动及气动等形式。
二、工作原理
本固定球设置两个偏心结构，如图l所示。*个偏心：阀杆的旋转中心（中心1）与球体几何中心在旋转平面内】，方向上设置一个偏心距a；第二个偏心：阀杆的旋转中心（中心1）与球体几何中心在旋转平面内x方向上设置一个偏心距 。在阀门开启位置时，阀座密封面和球体密封圈不接触。现以dn600、pn5．ompa球阀为例简要说明。设计上，取偏心距a为12mm，偏心距b为12mm，阀门在全开位置，阀座密封面和球体密封圈间距 为lomm。球体在操作机构的带动下，以中心1顺时针旋转，由于采用偏心的结构设计，阀座密封面和球体密封圈间的距离逐渐减小，当旋转83。时，两者开始接触，继续旋转，球体密封圈逐渐挤压阀座密封面，阀座产生轴向位移与弹簧产生压缩力建立球体与阀座的密封，直至球体旋转90。，限位结构起作用，球体停止转动，此时依靠弹簧的弹性势能及介质压力作用，将阀座密封面紧贴于球体密封圈上，实现密封。
三 主要结构设计
1．阀座设计
本球阀在设计时考虑到主要用于单向截断介质， 因此在结构上采用单阀座设计，即密封阀座设置在阀门
出i：1端，进i：1端无阀座。阀门中腔开放，介质的流动对中腔的沉积物可以自动进行清洗。传统的球阀多采用双阀座的结构，在关闭位置，阀门中腔被两个阀座隔离，当阀门输送介质中含有泥沙等杂质时，容易造成淤积。在阀门的启闭过程中，淤积的杂质常将密封圈刮伤，造成阀门内漏。本新型结构的球阀由于采用单阀座设计，中腔与进口端直接相通，随着阀门的逐渐关闭，过流面积不断减小，介质流速逐渐
增大，淤积的杂质被高速流动的流体冲刷带走。
2．球体密封圈设计
球体密封圈与球体本体采用分体结构，螺栓联接、球体密封圈的密封部位球面半径比球体本体半径大2～4mm，这样加工时只需要研磨出球体密封圈密封部位的球面即可，球体的其他部位表面粗糙度及其材料可不作较高的要求。这种结构在很大程度上减少了球体的加工时间，提高了加工效率。而且可根据具体的使用工况条件选择铸造球体、半球体等结构，节约生产制造成本。为防止介质从连接的间隙处泄漏，在球体与密封圈连接处设置一道o形圈密封结构，确保球体本体与密封圈的密封。为方便以后维修更换零部件，在球体本体与球体密封圈之间打定位销，以防止更换零部件后装配错位，影响密封性。
3．密封圈设计
密封圈采用矩形截面结构的聚氯酯或聚四氟乙烯等无毒材质，整体成型，无须机加工，更换方便，也可将阀座内、外圈加工成沟槽，用0形圈代替矩形密封圈（此结构对加工精度的要求较高）。
4．球体固定结构设计
球体采用上下支撑板固定式结构设计。球体上下端分别加工有一圆形台阶，通过轴套i和自润滑轴套ⅱ与球体支撑板配合，球体支撑板两端及左右阀盖相对应位置各加工一组销钉孔，支撑板通过销钉分别固定在左右阀盖上。采用支撑板固定球体的结构，介质力作用于球体后通过支撑板被传递到阀体上，不会像传统固定球阀那样将介质力传递到阀杆上。因此，采用支撑板固定球体的结构在设计阀杆时，只需要计算操作阀门的力矩，而不必计算阀杆承受的剪切力，相对来说，阀杆直径比传统固定式球阀要小。


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