球阀密封面设计探讨

球阀的关闭密封不可避免存在球的偏心转动干扰，而球阀座则是一个干扰放大器并拥有固有的抗干扰系数m。按等边三角截面法设计球阀座，可确保其拥有足够的抗干扰能力，使球阀完全靠球浮动或座浮动实现关闭密封，使球阀操作转动力矩至少降低一半。

球阀是中央有个通孔的球作开关的阀门，传统上分为浮动球阀和轴耳固定球阀两种。浮动球阀结构见图1。浮动球阀的开关球经阀座密封对接在阀体中转动，转动到通孔与通道口对准时为全通，转动到通孔与通道口成90°时为全闭。浮动球阀的开关球通过槽与操作阀杆相连，在介质压力作用下，可相对阀杆或阀体浮动在下游阀座上，从而实现关闭密封。轴耳固定球阀的开关球通过以阀杆作轴的轴耳固定在阀体上，在介质压力作用下，不可相对阀体浮动，只能通过上游阀座的浮动实现关闭密封。因此，浮动球阀的阀座可以是固定阀座，轴耳固定球阀的阀座是浮动阀座。

球阀座的作用是完成开关球与阀体的斜角对接和密封，因此，球阀座至少有(当然也可只有)3个互成角度的表面：对开关球的密封面、对阀体的密封面和对阀体的力平衡支承面。如果只有这3个表面，则意味着球阀座是无表面裸露并以三角形为截面的。如果无表面裸露，则密封性能优异的软阀座，可象液压缸中的液压油一样，既难于发生压缩变形，又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤破，拥有比材料本身许用承载能力更高的承载能力，可达到很高的压力应用极限，寿命更长且可靠性更高。

1.体帽 2.体密封 3.阀座 4.开关球 5.阀体 6.阀杆 图1 浮动球阀结构图	图2 以等边三角形为截面轮廓的复合球阀座

对应图1关闭状态时的A-A剖面图见图2，等边三角截面密封环的三面相等受力F和不等受力面积(因回转半径存在差异)正好满足各面不等应力的需要，应力稍大的球密封面AB正好满足其对球的动密封，应力稍小的体密封面BC正好满足其对体的静密封，应力再稍小的支承面CA正好满足其在支承环上的滑动。再者，只有等边三角截面才能避免阀座出现小于60˚的薄弱角。因此，如果球阀座以三角形为截面，则应以等边三角形为截面。

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