頂裝式球閥的研究與設(shè)計(jì)

摘 要：球閥是流體管道系統(tǒng)中常用的截?cái)囝愌b置，通過控制啟閉件的開關(guān)來接通或截?cái)喙艿乐械慕橘|(zhì)。文章介紹了一種頂裝式球閥，分析了該閥門的結(jié)構(gòu)和工作原理。

關(guān)鍵詞：頂裝式球閥；結(jié)構(gòu)；工作原理

1 概述

球閥是流體管道系統(tǒng)中常用的截?cái)囝愌b置，通過控制啟閉件的開關(guān)來接通或截?cái)喙艿乐械慕橘|(zhì)。球閥的啟閉件是個(gè)球體，球體繞閥桿軸線作90度旋轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟閉迅速、操作方便、流阻小，所以成為工業(yè)和民用管道系統(tǒng)里最常用的閥種之一。由于球閥的廣泛應(yīng)用，其檢修操作也就成了管道系統(tǒng)的日常保養(yǎng)和維護(hù)工作之一。目前管道上使用的球閥大多是球體側(cè)裝入閥體的結(jié)構(gòu)，這種側(cè)裝球閥的球體被兩邊的閥座緊緊抱住，使球體在閥桿軸線方向的運(yùn)動(dòng)被約束，所以必須要把整個(gè)閥門從管道上拆下來才能拿出球體和其他的閥門內(nèi)部零件?，F(xiàn)在很多施工現(xiàn)場(chǎng)要求在線對(duì)球閥進(jìn)行檢修操作，即不必把整個(gè)球閥從管道上拆下來，就能對(duì)其內(nèi)部零件進(jìn)行維修和更換。這就要求球閥有在線維修的功能，頂裝式球閥就具有該功能。

2 工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該頂裝式球閥能夠?qū)崿F(xiàn)在管線上更換閥門的內(nèi)部零件。其內(nèi)部零件裝配示意圖見圖1。

下面介紹一下該閥門閥內(nèi)零件的安裝、拆卸原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。首先把螺紋套、彈簧、閥座、螺釘和彈簧墊片組裝在一起，成為一個(gè)閥座組件，螺釘穿過螺紋套卡在閥座上的螺釘環(huán)槽里，使用工具順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋套，螺紋套就帶動(dòng)閥座組件沿閥體通道軸線方向靠近或遠(yuǎn)離球體，這樣就為拆裝球體等閥內(nèi)零件提供了可能，可以實(shí)現(xiàn)球閥的在線維護(hù)。該閥座組件除了要滿足所有零件的強(qiáng)度要求外，還需注意兩點(diǎn)：（1）不論選擇何種形式的彈簧

（蝶形彈簧、圓柱彈簧等），彈簧力必須滿足閥座密封所需的預(yù)緊力要求；（2）閥座上的環(huán)槽寬度一定要大于螺釘尾部直徑，這樣可以防止螺釘干涉閥座與球體的貼合，而影響閥座密封效果。

下面對(duì)球體的拆裝過程進(jìn)行詳細(xì)討論。

安裝內(nèi)件的過程見示意圖4：首先把彈簧、螺紋套、螺釘、彈簧墊片、閥座裝配到一起，組成閥座組件，見示意圖2，該過程需要注意的是先把彈簧裝配在閥座上，再安裝螺紋套，擰入螺釘和彈簧墊片，螺釘擰到閥座剛好能自由轉(zhuǎn)動(dòng)為止，螺釘末端不要頂緊閥座，否則會(huì)阻礙螺紋套與閥座的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；閥座組件的彈簧應(yīng)處于預(yù)緊狀態(tài)。使用專用工具（如圖3）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥座組件，把閥座組件擰進(jìn)閥體，直到可以裝入球體為止，取下專用工具。兩個(gè)閥座的安裝過程都如上所述，這樣就完成了閥座的初步安裝。然后把球體吊裝入閥體，再次用工具逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥座組件，使閥座組件逐漸靠近球體，當(dāng)球面與閥座密封面接觸后，再使閥座組件轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，這樣做有兩點(diǎn)好處：（1）使螺釘不與閥座的環(huán)槽接觸，這樣閥座在通道軸線方向的運(yùn)動(dòng)就不受約束，有利于密封；（2）適度增加了彈簧的變形量，確保供足夠的彈簧力，有利于閥座的密封效果。

上述操作的反向過程即為拆卸內(nèi)件的過程，見示意圖4。轉(zhuǎn)動(dòng)閥座組件，分別讓兩邊的閥座組件遠(yuǎn)離球體，當(dāng)球體可以順利的移出閥體時(shí)取出球體，反向轉(zhuǎn)動(dòng)閥座組件，讓兩邊的閥座組件分別旋出閥體，然后取出兩邊的閥座組件等閥門內(nèi)部零件，這樣就實(shí)現(xiàn)了在線維修。

該結(jié)構(gòu)緊湊可靠，閥座可以選擇軟密封或者硬密封結(jié)構(gòu)，適合大口徑管道、高溫度、高壓力介質(zhì)工況。

3 結(jié)束語

該上裝球閥是把彈簧、閥座等零件整合在了一起，在閥座裝入閥體之前就完成了壓縮彈簧的過程，這樣方便了后續(xù)安裝和拆卸的操作，該結(jié)構(gòu)閥門已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利[2]，該頂裝球閥閥內(nèi)零件在線拆裝方便，為球閥的在線維修提供了一種可靠的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]API 6D-2014.石油和天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)管線閥門[S].

[2]蘇州道森閥門有限公司.螺紋套彈性組合閥座頂裝式球閥：中國(guó)，ZL2015 2 0002694.2[P].2015.

作者簡(jiǎn)介：吳浩（1982-），男，江蘇蘇州，2005年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，本科學(xué)歷，長(zhǎng)期從事閥門產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。