球閥的啟閉件為球體。按球體與閥體的連接結構分,有浮動球及固定球兩類。按閥內的通道形式,又有直通、四通和三通三種。其結構分類如下:
1. 浮動式球閥
浮動式球閥(見圖4-16)的球體是浮動的,在介質壓力作用下,球體被壓緊到出口側的密封圈上,從而保證密封。其特點是結構簡單,單側密封,密封性能較好,但由于球面與密封圈之間的壓緊力較大,所以啟閉力矩也大,一般只適用于較小口徑和較低壓力的閥。三通、四通球閥有流體通道切換功能。
2. 固定式球閥
固定式球閥(見圖4-17)的球體由上下兩端的軸承固定,只能轉動,不能水平和上下移動。在閥體與閥座之間設置彈簧,使閥座與密封圈能壓緊球體,達到密封要求,嵌在閥座上的密封圈是由彈性材料制造的,以保證其密封性能。由于介質對球體的壓力是由軸承承受的,使密封圈與球體間的摩擦力減小,啟閉省力,不易磨損,使用壽命長,但結構復雜。因此適用于大口徑及較高壓力的閥。
3. 密封結構
閥座上的密封圈是球閥的重要密封件。密封圈的常見結構如下。
①. 浮動式球閥的密封 其結構如圖4-18所示。
圖4-18(a)為球體與彈性密封圈形成球面吻合結構,依靠介質壓力在出口側形成密封面。由于密封面的彈性較小,介質壓力較低時,密封性較差。
圖4-18(b)為將彈性密封圈與球體接觸部分加工出兩個凸緣。安裝時球體就將密封圈的凸緣部分壓緊。運行時介質壓力可在出口側造成更大的壓力,使球體與密封圈吻合得更加緊密,密封性能較好。
圖4-18(c)為一種彈性更好的密封圈結構,由于密封圈本身具有彈性,介質壓力較低時,在進口側就能實現密封,介質壓力較高時,將在出口側實現更好的密封。
圖4-18(d)為用于高溫球閥的密封結構,球體和密封圈都用不銹鋼制造,再在密封圈上堆焊硬質合金,經精密加工而成。
圖4-18(e)為用于對密封性能要求較高的浮動球閥的密封結構。采用帶有彈簧的浮動閥座,靠彈簧力預緊,當介質壓力上升后,進出口側均能密封。
②. 固定式球閥的密封結構 如圖4-19所示。
圖4-19(a)為進口側的密封結構,由于d1>dm,介質作用于d1和dm環面上的力,可把閥座上的密封圈壓緊在球體表面而實現密封。關閉后閥內腔不存在介質壓力,使軸承受力較大。
圖4-19(b)的密封結構,由于d2<dm,使進口側不能密封,介質進入閥內腔,依靠介質壓力作用于dm和d2間的環面,可在出口側實現密封,關閉后閥內腔仍和進口連通,存在介質壓力,故軸承受力較小,適用于高壓球閥。
圖4-19(c)的密封結構,由于d1>dm,dm>d2,pj>p0,p0>pc,不管介質壓力高低,均能保證進出口兩側的密封,適用于對密封性能要求較高的球閥。
圖4-19(d)為固定球閥的一種防火密封結構。當火災發生或異常升溫,使密封閥座燒損時,借彈簧的作用,閥座支承就可以和球體接觸起臨時密封作用,防止火災擴大[見圖4-19(e)]。