雙向密封浮動式球閥工作原理

雙向密封浮動式球閥工作原理本實用新型屬于球閥技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向密封浮動式球閥。浮動球閥之所以稱為浮動球閥，是因為這種閥門的關(guān)閉件是一個球體，并且球體除了被兩個用來密封的密封圈支撐之外，不受其他任何部件的支撐（球體有一種懸浮在中間的感覺），故稱為浮動球閥。
    浮動球閥的密封原理，由于浮動球閥的球體不受任何部件的限制，故當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時，介質(zhì)從閥門一端（上游）施壓，球體能產(chǎn)生一定的位移并緊壓在閥門出口端（下游）的密封面上，產(chǎn)生出口端密封。
浮動球閥的優(yōu)點：閥門流阻小，結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，在一定口徑、一定壓力范圍內(nèi)，性價比高。



雙向密封浮動式球閥工作原理背景技術(shù)：
對處于高溫工況且介質(zhì)中含有固體顆粒的硬密封球閥來說，為了防止閥門在升溫過程中卡澀或卡死，一般需要采用浮動球結(jié)構(gòu)；但是傳統(tǒng)的硬密封球閥由于結(jié)構(gòu)存在局限性，無法實現(xiàn)含固物料條件下的雙向密封。
現(xiàn)有硬密封球閥結(jié)構(gòu)中，當(dāng)上游壓力高于下游壓力時，由于壓差的存在，球閥會受到一個推向下游的介質(zhì)推力；此時下游閥座能與閥球緊密貼合，同時上游的碟簧能推動上游閥座往下游移動，進而上游閥座也能與閥球貼合，實現(xiàn)密封；若下游壓力高于上游壓力時，且推力高于上游碟簧力時，碟簧超出了承受的極限，上游碟簧會被壓潰失效；由于下游端沒有碟簧，閥球和下游閥座之間存在間隙，若介質(zhì)中含固顆粒進入時，當(dāng)再次有正向壓差時，閥門就無法實現(xiàn)密封。
因此，傳統(tǒng)的硬密封球閥可能會應(yīng)為反向壓力存在而產(chǎn)生介質(zhì)倒流，無法密封，帶來了巨大的安全隱患。



 雙向密封浮動式球閥工作原理的缺點：

球體所承受工作介質(zhì)的載荷將全部作用在下游密封圈上，同時，球體本身的重力也將直接由密封圈承受，故，如果閥門壓力過高，或者口徑過大，將會引起以下幾種問題：


    1，由圖2所示，球體所承受工作介質(zhì)的載荷(F1) = 球閥流道面積(S) * 閥門公稱壓力(PN/MPA)
    由上面的公式可以看出，（1），當(dāng)閥門口徑不變時，閥門公稱壓力越大，球體所承受工作介質(zhì)的載荷越大；當(dāng)閥門公稱壓力不變時，閥門口徑越大，球體所承受工作介質(zhì)的載荷越大。故，同一口徑的閥門，當(dāng)公稱壓力大到一定程度后，就不適合用浮動球閥結(jié)構(gòu)；同一公稱壓力的閥門，當(dāng)口徑大到一定程度后，就不適合用浮動球閥結(jié)構(gòu)。
    2，由于球體本身的重力將直接由密封圈承受，當(dāng)球體重力過大時，密封圈的不同位置受力將嚴(yán)重不均，造成密封圈不規(guī)則變形，影響閥門壽命或閥門密封。故，當(dāng)口徑大到一定程度后，不管壓力多低，都不適合浮動式球閥結(jié)構(gòu)。


    3，球閥的扭矩主要來自球體與密封圈的摩擦力。
    在機械基礎(chǔ)里面有這樣一個概念：兩物體之間的摩擦力(M) = 正壓力(F) * 摩擦系數(shù)（f）
    摩擦系數(shù)（f），由材料本身的性質(zhì)決定，材料選定，摩擦系數(shù)不變。
    正壓力(F)，與球體所承受工作介質(zhì)的載荷(F1)成正比。
    因此，當(dāng)球體所承受工作介質(zhì)的載荷(F1)很大時，球體與密封圈的摩擦力也會很大，浮動球閥的扭矩也會隨之增大。故，當(dāng)閥門口徑不變時，閥門公稱壓力越大，或閥門公稱壓力不變時，閥門口徑越大，都會大大增加球閥的扭矩。
    通常情況下，浮動球閥的選型規(guī)格可以參考如下：
    PN≤2.5MPA（或150lb），DN≤200mm（或8”） 
    (DN≤200mm（或8”）為次品，采用固定式球閥)
    PN=4.0MPA （或300lb），DN≤150mm（或6”）
    DN≤150mm（或6”）為次品，采用固定式球閥)
    PN=10.0MPA（或600lb），DN≤100mm（或4”）  
    PN=16.0MPA（或900lb），DN≤50mm （或2”）
    PN=25.0MPA（或1500lb），DN≤40mm （或1.5”）
    PN=42.0MPA（或2500lb），DN≤25mm （或1”）
    如若實際有廠家超出以上規(guī)格范圍，采用浮動式球閥結(jié)構(gòu)，那么由于浮動球閥的結(jié)構(gòu)特點，做出來的閥門也必將扭矩超過相同規(guī)格的固定球閥很高，同時，壽命也會減短，請謹慎使用。


雙向密封浮動式球閥工作原理技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種雙向密封浮動式球閥，從而實現(xiàn)閥球定量浮動，避免碟簧過載。為了達到上述目的，本實用新型技術(shù)方案如下：
雙向密封浮動式球閥，包括閥體和閥帽，所述閥體和所述閥帽之間設(shè)有中空腔體，所述中空腔體內(nèi)容置有閥球，所述閥球和所述閥帽之間依次設(shè)置有上游閥座、上游密封環(huán)、上游壓環(huán)和上游碟簧，所述閥帽上設(shè)有上游閥座止位臺階，所述上游閥座止位臺階與所述上游閥座之間形成的腔體內(nèi)容置有上游碟簧，所述閥球和所述閥體之間依次設(shè)置有下游閥座、下游密封環(huán)、下游壓環(huán)和下游碟簧，所述閥體上設(shè)有下游閥座止位臺階，所述下游閥座止位臺階與所述下游閥座之間形成的腔體內(nèi)容置有下游碟簧。


雙向密封浮動式球閥工作原理具體的，所述上游密封環(huán)和所述上游壓環(huán)套設(shè)于所述上游閥座。
具體的，所述下游密封環(huán)和所述下游壓環(huán)套設(shè)于所述下游閥座。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型雙向密封浮動式球閥的有益效果主要體現(xiàn)在：管道中無論是正向壓力還是反向壓力，上、下游閥座均能與閥球緊密貼合，固體顆粒無法進入閥座和閥球之間，進而實現(xiàn)雙密封；同時，因為止位臺階的存在，能實現(xiàn)閥球定量浮動，避免碟簧過載，保證碟簧使用壽命。
以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。