一種新型自密封結構的設計方法及數據

       高壓球閥的設計除了與其他有共同的問題以外，尚有二個難點需要解決：一個是保證長壽命下的密封性能；另一個是盡可能減小操作力矩。介紹了一種新型自密封結構的設計方法及數據．該閥密封性能好，操作力矩小。

       按球體的支撐方式，球閥可分為浮動球球閥和固定球閥．浮動球球閥的主要優點是結構簡單、制造方便、成本低廉、工作可靠，但壓力較高時，操作轉矩很大．而固定球球閥工作時，閥前流體壓力在球體上所產生的作用力全部傳遞給軸承，閥座不會承受過大壓力．固定球球閥的轉矩小，閥座變形小，密封性能穩定，適用于高壓、大通徑的場合。

       高壓情況下，介質流速很快，特別是閥門剛開啟或關閉瞬間，在高速沖擊下，如采用整體型彈性閥座很容易損壞，甚至閥座被切斷、沖掉．對于高壓球閥，閥座的設計非常關鍵。

       高壓球閥主要由上閥桿、右閥體、凸輪、球體、鍵、閥座、軟密封、下閥桿、板彈及左閥體等組成．該閥采用軟密封結構，這是因為軟密封的密封性容易保證，而且對密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不高．閥座密封部分采用碳纖維增強聚四氟乙烯，其周圍的金屬閥座用來固定聚四氟乙烯，設計時讓閥座密封部分高出周圍金屬部分約0.5mm．這樣閥座使用比壓大大地超過四氟乙烯許用比壓時，球閥仍能正常使用，而且閥座密封部分暴露很少，不容易損壞和吹出。

       采用板彈結構，其工作原理與碟型彈簧閥座相似，特點是結構簡單、緊湊．板彈的制造比碟型彈簧簡便，如果閥門有防腐要求，可以方便地采用不銹鋼材料制造。

       閥座與球體之間存在很大的密封比壓，閥門開關時，很容易導致密封面損壞，使閥門泄漏或卡死．為了降低閥座與球體的磨損，本閥采用特殊的凸輪機構。閥關閉時，閥座、球體、鍵與凸輪的位置關系閥座靠介質壓力和板彈的預緊力緊壓在球體上，閥座上的軟密封部分起到密封作用。閥門由關至開過程中（逆時針旋轉），閥桿開始轉動時，只有凸輪、鍵隨閥桿一起轉動，當閥座在凸輪的作用下脫離球體后，閥桿繼續轉動，靠鍵帶動球體轉動使閥開，從而避免開啟過程中閥座上密封部分的磨損。

        閥開啟時，閥座、球體、鍵與凸輪的位置關系，閥座在凸輪的作用下脫離球體，此時閥座的軟密封部分不起密封作用。閥門由開至關過程中，球體轉動的同時，凸輪也隨球體一起轉動，到閥關閉時，閥座緊壓在球體上．這樣閥的使用壽命大大提高，也減小了操作力矩。

        該高壓球閥充分利用了軟密封閥座的優點，同時通過巧妙的結構設計，使閥座只在閥關閉狀態下與球體緊密接觸，而在開和關過程中與球體不接觸．這樣大大地提高了軟密封閥座的壽命，并減小了啟閉球閥的力矩。