新型单阀座双偏心固定球阀结构设计

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- 前言传统球阀由于球体与阀座密封面始终接触，启闭过程中易造成球体与阀座密封面的磨损，从而导致阀门产生内漏。为克服这-缺陷，将双偏心蝶阀的设计理念融入到球阀的设计中来，研制出-种新型的球阀结构--单阀座双偏心固定球阀。

本系列球阀隶属阀后密封结构，主要用于水力发电站水轮机入口端，介质为常温水，用于发电机组检修或机组调节系统失灵时的断流保护。本产品也可以用于城市供水及油品输送等其他系统。阀门的操作方式可采用液压重锤、蜗杆传动、电动、液动及气动等形式。

第-个偏心：阀杆的旋转中心 (中心1)与球体几何中心在旋转平面内，方向上设置-个偏心距a；第二C，M Manufacture图1 偏心结构l-阈体 2.左阀盖 3.左法兰 4.球体 5.右阀盖 6.右法兰 7阀座外圈8.密封圈 9.阀座内圈 lO.球体密封圈 11.限位块 12.弹簧个偏心：阀杆的旋转中心 (中心1)与球体几何中心在旋转平面内x方向上设置-个偏心距 。

在阀门开启位置时，阀座密封面和球体密封圈不接触。现以DN600、PN5.OMPa球阀为例简要说明。设计上，取偏心距a为12mm，偏心距b为12mm，阀门在全开位置，阀座密封面和球体密封圈间距 为lOmm。

球体在操作机构的带动下，以中心1顺时针旋转，由于采用偏心的结构设计，阀座密封面和球体密封圈间的距离逐渐减小，当旋转83。时，两者开始接触，继续旋转，球体密封圈逐渐挤压阀座密封面，阀座产生轴向2013 CO FI1 i 85 第1期ww.e确x. U， GM 通用机械制造I GM Mamfacmre位移与弹簧产生压缩力建立球体与阀座的密封，直至球体旋转90。，限位结构起作用，球体停止转动，此时依靠弹簧的弹性势能及介质压力作用，将阀座密封面紧贴于球体密封圈上，实现密封。

三 主要结构设计1.阀座设计本球阀在设计时考虑到主要用于单向截断介质，因此在结构上采用单阀座设计，即密封阀座设置在阀门出I：1端，进I：1端无阀座。阀门中腔开放，介质的流动对中腔的沉积物可以自动进行清洗。

传统的球阀多采用双阀座的结构，在关闭位置，阀门中腔被两个阀座隔离，当阀门输送介质中含有泥沙等杂质时，容易造成淤积。在阀门的启闭过程中，淤积的杂质倡密封圈刮伤，造成阀门内漏。本新型结构的球阀由于采用单阀座设计，中腔与进口端直接相通，随着阀门的逐渐关闭，过流面积不断减小，介质流速逐渐增大，淤积的杂质被高速流动的流体冲刷带走。

2.球体密封圈设计球体密封圈与球体本体采用分体结构，如图2所示，螺栓联接、球体密封圈的密封部位球面半径比球体本体半径大2～4mm，这样加工时只需要研磨出球体密封圈密封部位的球面即可，球体的其他部位表面粗糙度及其材料可不作较高的要求。

2图2 分体结构1.球体密封座 2 0形圈 3.球体这种结构在很大程度上减少了球体的加工时间，提高了加工效率。而且可根据具体的使用工况条件选择铸造球体、半球体等结构，节约生产制造成本。为防止介质从连接的间隙处泄漏，在球体与密封圈连接处设置- 道O形圈密封结构，确保球体本体与密封圈的密封。

为方便以后维修更换零部件，在球体本体与球体密封圈之间打定位销，以防止更换零部件后装配错位，影响密封性。

I1 11l2013蚴 期3.密封圈设计密封圈采用矩形截面结构的聚氯酯或聚四氟乙烯等无毒材质，整体成型，无须机加工，更换方便，如图3所示。也可将阀座内、外圈加工成沟槽，用0形圈代替矩形密封圈 (此结构对加工精度的要求较高)。

2图3 密封圈设计1.密封圈 2阀座外圈 3.0形圈 4.阀座内圈4.球体固定结构设计球体采用上下支撑板固定式结构设计，具体结构如图4所示。球体上下端分别加工有-圆形台阶，通过轴套 I和自润滑轴套Ⅱ与球体支撑板配合，球体支撑板两端及左右阀盖相对应位置各精确加工-组销钉孔，支撑板通过销钉分别固定在左右阀盖上。采用支撑板固定球体的结构，介质力作用于球体后通过支撑板被传递到阀体上，不会像传统固定球阀那样将介质力传递到阀杆上。

因此 ，采用支撑板固定球体的结构在设计阀杆时，只需要计算操作阀门的力矩，而不必计算阀杆承受的剪切力，相对来说，阀杆直径比传统固定式球阀要校图4 球体固定结构1.阀体 2圆柱销 3球体支撑板 4.球体 5轴套 I 6自润滑轴套 Ⅱ5.阀杆密封结构设计阀杆密封处结构设计属动密封类，对于频繁动作的阀门，若阀杆密封设计不合理，阀门启闭-段时间后常会造成密封件的失效，产生泄漏。本球阀阀杆密封结构如图5所示，采用0形圈和Y形密封圈组合的密封结构设计，阀杆座中间采用自润滑结构的复合衬套，可明显