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一种新型自密封结构的设计方法及数据

       高压球阀的设计除了与其他阀门有共同的问题以外，尚有二个难点需要解决：一个是保证长寿命下的密封性能；另一个是尽可能减小操作力矩。介绍了一种新型自密封结构的设计方法及数据．该阀密封性能好，操作力矩小。

       按球体的支撑方式，球阀可分为浮动球球阀和固定球阀．浮动球球阀的主要优点是结构简单、制造方便、成本低廉、工作可靠，但压力较高时，操作转矩很大．而固定球球阀工作时，阀前流体压力在球体上所产生的作用力全部传递给轴承，阀座不会承受过大压力．固定球球阀的转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，适用于高压、大通径的场合。

       高压情况下，介质流速很快，特别是阀门刚开启或关闭瞬间，在高速冲击下，如采用整体型弹性阀座很容易损坏，甚至阀座被切断、冲掉．对于高压球阀，阀座的设计非常关键。

       高压球阀主要由上阀杆、右阀体、凸轮、球体、键、阀座、软密封、下阀杆、板弹及左阀体等组成．该阀采用软密封结构，这是因为软密封的密封性容易保证，而且对密封表面的加工精度与表面粗糙度要求也不高．阀座密封部分采用碳纤维增强聚四氟乙烯，其周围的金属阀座用来固定聚四氟乙烯，设计时让阀座密封部分高出周围金属部分约0.5mm．这样阀座使用比压大大地超过四氟乙烯许用比压时，球阀仍能正常使用，而且阀座密封部分暴露很少，不容易损坏和吹出。

       采用板弹结构，其工作原理与碟型弹簧阀座相似，特点是结构简单、紧凑．板弹的制造比碟型弹簧简便，如果阀门有防腐要求，可以方便地采用不锈钢材料制造。

       阀座与球体之间存在很大的密封比压，阀门开关时，很容易导致密封面损坏，使阀门泄漏或卡死．为了降低阀座与球体的磨损，本阀采用特殊的凸轮机构。阀关闭时，阀座、球体、键与凸轮的位置关系阀座靠介质压力和板弹的预紧力紧压在球体上，阀座上的软密封部分起到密封作用。阀门由关至开过程中（逆时针旋转），阀杆开始转动时，只有凸轮、键随阀杆一起转动，当阀座在凸轮的作用下脱离球体后，阀杆继续转动，靠键带动球体转动使阀开，从而避免开启过程中阀座上密封部分的磨损。

        阀开启时，阀座、球体、键与凸轮的位置关系，阀座在凸轮的作用下脱离球体，此时阀座的软密封部分不起密封作用。阀门由开至关过程中，球体转动的同时，凸轮也随球体一起转动，到阀关闭时，阀座紧压在球体上．这样阀的使用寿命大大提高，也减小了操作力矩。

        该高压球阀充分利用了软密封阀座的优点，同时通过巧妙的结构设计，使阀座只在阀关闭状态下与球体紧密接触，而在开和关过程中与球体不接触．这样大大地提高了软密封阀座的寿命，并减小了启闭球阀的力矩。