管线球阀的发展与结构形式

德国Borsig的阀门的发展中，除了一般的常规试验之外，还进行了球体应力、应变测试，阀体弯曲试验和应力分析，焊接残余应力测定，环境舱内低温下压力与功能试验，扭矩测试等强度分析和附加形式试验，产品的规格：通径NPS2〜60，压力等级 Classl50 〜900。

（3）日本公司全焊接球状管线球阀

日本KITZ公司、久保田铁工（株）和TIX公司亦积极从事球状阀体全焊接结构的研究和开发工作， 并且卓有成效和创新，可以以TIX公司产品作为代表来说明日本管线球阀的发展（图3-25），其产品特征如下：

①阀体由对称的两个左、右锻造半球体组成，焊缝在中间，采用TIG焊，轴颈的填料箱体与阀体球壳焊接是一纵向焊缝，不同于德国的Borsig公司的横向焊缝，焊缝处的应力状态更为合理；

②上、下轴颈填料箱体与球体之间增加一道密封，旨在防止固体颗粒进入驱动轴系统；

③驱动轴与球体采用一个圆柱销作为驱动轴的键，来传递转矩；

④组合密封座的密封环采用PTFE或尼龙，并

用一个可动内环来固定（图3-26）。

日本的产品（包括KITZ和Tubota）都经过严格的形式试验，这些试验除了耐压强度、气密性和动作试验之外尚有砂粒磨损试验，异物嵌入试验，吹风试验，外载荷弯曲，拉伸、压缩试验，密封脂紧急注射泄漏量测定试验，长期介质浸渍试验，配管焊接时温度分布的测定等。例如，久保田铁工（株），Kubaba 公司对于一个ClaSS150, NPS8的阀门，提供弯曲试验时，在不同内压和不同外部弯曲载荷下的扭矩变化曲线（图3-27）。产品在外载荷条件下，阀门的操作力矩没有发生突变，开关是安全的。

（4）俄罗斯公司全焊接球状管线球阀

俄罗斯Tyazhpromarmatuva公司亦是一家生产全焊接球形阀体管线球阀的工厂，其产品的外貌如图3-28 所7K。

（5）意大利Grove公司筒状阀体管线球阀

在石油、天然气长输管线的集输与分输站，以及 天然气加工工业中需要分体式阀体的管线球阀。意大利Gmve公司zui早发展了这一产品。按结构可以分为两段式（two pieces）和三段式（three pieces）阀体结构，如图3-29和图3-30所示。

型两段式阀体主要是用在NPS4以下，压力等级Classl50〜1500级。固定球结构，浮动阀座， 前级进口侧密封，后级出口侧阀腔压力超压泄放，球体表面镜面抛光，驱动轴与阀体接触处有一减摩的推力垫，以降低启闭转矩。轴颈处两道〇形橡胶密封， 有一个外部的限位机构来限定阀门的“开”和“关” 位置，有一个外部执行器的连接平台可供蜗轮箱或其他动力装置的安装。这种固定球的结构，在球体上有两个轴孔，两个固定轴地插入球孔中，有一对滑动轴承来支撑作用在球体上的介质力，保持球的回转中心。由于采用浮动阀座，减少并可控密封环的密封比压，可以使产品服务于更高的压力等级至 Classl500级。两个独立的对置的浮动阀座，背面各有一个碟形弹簧加载，提供密封必需的初始密封比压，保证在低压差条件下的密封性能。两个阀座可以 沿着流道的轴线方向做微小移动。进口端介质压力作用在阀座上，使用增强特氟龙材料制造的密封环紧贴球体表面，达到气泡级无可见泄漏，并满足DBB功能要求。

B-5型三段式阀体由主阀体和两个副阀体组成， 用一组螺栓将其连接起来，在主阀体的上部有一个孔，插人填料箱体，并由螺栓连接在阀体上，一块用以连接执行机构的支板，通过填料箱上预留的通孔， 也用螺栓连接在主阀体上。这种阀体的结构设计，很大程度上削弱了主阀体的强度，版本昀样本，参照中国管线球阀的结构设计，采用焊接阀颈。球体上下有两个支轴，并有两块带有PTFE塑料轴承的支板支撑，使轴回转中心不变。两块支板则夹持在左右副阀体的中间，这样主阀体、副阀体，支板形成一个封座设计的概念一样。

另外，同样由于采用弹性体橡胶密封的原因，背部加载的弹簧力，很容易使阀座在很低压差条件下， 并可获得可靠的密封。

由于球体上的轴颈被很好地固定在球体的回转中心，而且采用低摩擦因数的PTFE塑料轴承，从而获得低的操作力矩。

主阀体与副阀体之间的防火结构，驱动轴处的防火结构如图3-33所示，是一个石墨垫。防静电结构和轴防吹出结构，如图3-33所示。

为了与全焊接阀体球状结构相竞争；在这一分体式筒状阀体的基础上，将阀体连接螺栓代之以环向焊缝，就变为一只全焊接筒形阀体管线球阀，它的内部零件球体、阀座、轴都是和分体式筒状阀体管线球阀通用的。这样，在管线球阀的发展中形成两大流派， 一派是球状全焊接阀体管线球，如美国Cameron，德 国Bosig和Schuck，日本TIX和Tubota。另一派是筒状阀体管线球阀，有全焊接阀体和分体式阀体两种形式。除了意大利Grove公司之外，尚有Parer， Nuovo Pignone,美国Velan，捷克MSA等，结构几乎类同，仅在驱动轴与球体相连接部分，有的采用扁身，有采用方身来传递转矩，筒状阀体管线球阀的通径为NPS2〜60，压力等级为Classic〜2500。

在管道工业中，某些场合需要可以在线维修的上 装式管线球阀，它的结构如图3-34所示。一个铸造的整体阀体，中间一个带有两个轴颈的球体，下轴颈与阀体相配合，中间有一个塑料减摩滑动轴承支撑， 上轴颈与阀门顶部端盖相配合，中间亦有一个塑料滑动轴承，这样将球体固定在回转中心上，驱动轴与球体通过一个扁身来传递转矩，阀座的结构类同于分体式管线球阀阀座，主要是需要考虑装配时和在线维修 时能向水平方向两侧移动，以便球体在开启位置时， 从阀座中取出或者装入。上装式管线球阀的通径为 NPS2〜40，压力等级为Classl50〜2500级。

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