固定式硬密封球阀

一.   概述

流体的运输方式是管线运输。硬密封球阀相对于软密封球阀除了具有流体阻力小、开关迅速方便、密封性好、寿命长、可靠性高、易于配电动、气动装置等特点外，还可适应更宽范围的温度和流体介质领域，因此被广泛应用在管线运输当中。

硬密封球阀的球体和阀座均是用金属材料制造，金属与金属材料组成的密封副，通常被称为硬密封。

二. 用途

硬密封球阀主要用于石油、天然气以及化学工业的管路中，相对于软密封球阀，硬密封球阀主要用在以下两种工况：

①高温场合（石墨填料密封结构）；

②常温，但是管路中为粉末或颗粒状介质（O形圈密封结构）。

三.硬密封固定球阀工作原理和结构说明

1． 工作原理

借助手柄或其他驱动装置在阀杆上端施加一定的转矩并传递给球体，使它旋转90度，球体的通孔则与阀

体通道中心线重合或垂直，使球阀完成开关的动作。顺时针关闭，逆时针开启。

2．结构说明

硬密封球阀的设计规范执行API6D。主要由阀体、阀座、球体、阀杆和驱动装置组成。分两种结构：填

料密封和O形圈密封。

                 填料密封（高温场合）                      O形圈密封（常温场合）

                                     图一   硬密封固定球阀的结构

① ＞100℃的场合，使用填料密封结构。球体与阀座采用硬密封。阀座静压面与阀杆处均采用石墨填料密封。取消阀杆与压盖法兰之间、球体与支撑板之间的推力垫。压盖法兰与支撑板渗氮。（该结构不受使用温度的限制，一般可使用到500℃左右）；

② ≤100℃的场合，使用O形圈密封结构。与常规固定球阀结构大体相同（阀座与阀杆处需要有注油装置），阀座静压面与阀杆处均采用O形圈密封，只是球体与阀座处采用硬密封。阀杆与压盖法兰之间、支撑板与球体之间用纯PTFE推力垫。

下面对填料密封的硬密封固定球阀的结构做一下具体介绍：

（1） 密封结构

采用弹性阀座，沿阀门通道横截面圆周布置一组弹簧，始终保持阀座压紧球体而达到预紧状态。阀座当其流体压力很底时，借弹簧的推力；而当流体压力较高时，借助流体压力在阀座上所产生的不平衡力保证密封。（见图二）阀座的受压面积A1大于阀座的反向受压面积A2，流体压力在弹性阀座上产生的不平衡力将阀前阀座推向球体，压紧并保持密封。流体压力越高越有利于这种结构的密封。

                                    图二  阀座密封原理

（2） 连接形式

阀门中腔连接采用法兰螺栓结构，中腔密封用石墨夹不锈钢丝缠绕垫。           

（3） 双阻塞泄放功能

由于采用阀座阀前密封，所以两个阀座均能独立切断进口端和出口端流体，如此实现双阻断功能。

当球体关闭时，即使阀门两端同时受压，阀门中腔和两端通道是被互相阻断的，中腔中的剩余压力可通过安装在阀体上的泄放阀（VENT）排出。

（4） 泄压与排放结构

① 球阀在关闭位置时，会将压力截留在阀体中腔内，当压力过高时，将影响球阀密封，因此，在阀体中腔尽量高的位置设置NPT泄压孔，装配时用泄放阀堵住。

② 在阀体的位置设置NPT螺塞，用以排放污物。

③ 当阀门≤4”时，泄压孔（VENT）和排放孔（DRAIN）可合并为一个，在阀门尽量低的位置装配一个泄放阀。

（5） 阀杆防吹出功能

    阀杆的底端设计有整体的台肩，以防阀杆吹出。

（6） ISO5211标准连接法兰设计

    方便用户选择合适的齿轮箱、电动、气动等驱动装置。

四.硬密封固定球阀主要零部件说明

1.  球体

           枢轴固定结构（≤4”）         支撑板固定结构（≥6”）

    球体为硬密封球阀的关键部件，硬密封球阀的球体除了需要具备较高的表面光洁度及圆度外，还需进行表面硬化处理。提高球体表面硬度的方法有许多钟，其各自都有不同的特点。

    ①球体表面堆焊司太立合金，硬度可达40HRC以上，但工艺复杂，生产效率低。

②球体表面镀硬铬，硬度60~65HRC，厚度0.07~0.10mm，其几何形状不容易保证，长期使用镀层容易脱落。

③向球体表面渗入氮原子形成氮化层，表面硬度60~65HRC，渗层深度0.12~0.15mm，几何形状不变，氮化层不脱落。渗氮分气体渗氮和液体渗氮，目前广泛应用气体渗氮。

④表面超音速喷涂（HVOF）碳化钨合金，硬度70~75HRC，结合强度高，厚度≥0.2mm，耐腐蚀性强。超音速喷涂是将燃料气在氧气中燃烧后产生高压高速气流，然后将合金粉末送入此气流中，喷涂工件表面。

2. 阀座      

    由于硬密封球阀球体需要承受很大载荷，为了补偿球体变形，在阀座与球体接触

处设弹性槽。另外，这种加大阀座弹性的结构在高温情况下也可防止阀座将球体“扼

死”的现象，减小球阀的扭矩。

    在阀座与球体接触处堆焊司太立合金，在阀门启闭过程中减小阀座和球体之间的

磨损，提高球阀的使用寿命。在阀门开关时也可自动清除球体表面污物。

    在阀座通道附近开一个工艺槽，工人在装配时可利用工装实现填料的预压缩，以

保证球阀具有良好的密封效果。

五.硬密封球阀的图号编制

   BTM-----两片式硬密封固定球阀

   BSM-----三片式硬密封固定球阀

   BEM-----上装式硬密封固定球阀

   BM------ 硬密封浮动球阀

硬密封球阀内件（由五位数组成）

硬密封固定球阀编制时应注意根据阀门使用温度区分是填料密封结构还是O形圈

密封结构，如果是O形圈密封结构应在整机物料中加“-O”以示区分。如：

“球阀,10BSM3R-SW70-O,A105/NO.22666-B7M/2HM”

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