撑拢式双向金属密封球阀

　　介绍了撑拢式双向金属密封球阀的工作原理、结构特点以及主要技术数据的选取与计算。

1、概述

　　撑拢式双向金属密封球阀综合了闸阀、截止阀、旋塞阀和球阀的优点，其流体阻力小，流向不受限制，启闭快速，结构高度不变，该产品已获得了国家发明专利( 专利号: 200910203542.8) 。

2、结构特点

　　撑拢式双向金属密封球阀主要由阀体、阀盖、支架、球体、阀杆、支撑轴、销轴、导向滚轮、衬套、手轮、保护罩和指杆等零部件组成( 图1) 。

　　逆时针转动手轮，带动阀杆螺母旋转，使阀杆上升。此时导向滚轮与支架上的螺旋槽直行程段限制阀杆只作上升运动。阀杆下部呈楔状锥体，与组合球体上端通过呈“井”字形结构的定位器相连，使球体先向中部偏移一角度β，密封副脱离。阀杆继续上升，导向滚轮与支架上的螺旋槽配合，使阀杆作90°转动。这时阀杆下部与销轴配合，带动球体作90°旋转后，阀门开启。反之，顺时针转动手轮，阀杆下降，此时导向滚轮与支架上的螺旋槽配合，使阀杆作90°转动，阀杆下部楔状锥体与销轴配合，带动球体作90°旋转后，球体密封面对正阀座密封面。阀杆继续下降，这时支架上的螺旋槽限制阀杆只作下降运动，阀杆的下部楔锥体与销轴配合，产生楔力，楔体将组合体撑开，夹合体中间的支撑轴同时发挥凸轮作用，同步将组合体的球体平行地向阀门的进、出口两端的密封座压紧形成密封，阀门关闭。阀杆可以继续下降，对密封面继续施加强制密封力。

图1 撑拢式双向金属密封球阀

3、工作性能

　　由于撑拢式双向金属密封球阀开启时先偏移一角度β，密封面脱离后才转动，启闭过程中密封副无摩擦，有效地解决了密封面磨损的问题，使用寿命长，启闭力矩小。阀座采用本体堆焊，实现金属密封，具有楔式闸阀的双向密封性能，不受介质流向限制，且可任意安装的优点。阀杆下端的楔状锥体提供了机械楔紧力，以保证持续可靠的密封，改变了不同球阀依靠介质力或弹簧预紧力实现密封的特点。支架上的螺旋槽与导向滚轮控制阀杆的升降与转动，进而控制球体的偏移与旋转，达到控制阀门开启与关闭的目的。球体表面根据需要堆焊硬质合金或碳化钨，满足苛刻工况下的阀门密封要求。阀门采用顶装式，在系统泄压后，可在线检查与维修，使维护简单化。减少装置停车，降低生产成本。

4、设计计算

　　4.1、阀体壁厚与球体移角

　　撑拢式双向金属密封球阀的阀体最小壁厚采用ASTM B16. 34 中壁厚公式计算，或按照BS 5351 规定的壳体壁厚数据选取。阀门开启时，球体先绕支撑轴偏移的角度一般取1° ～ 2°( 图2) 。

图2 球体受力分析

5、结语

　　撑拢式双向金属密封球阀是一种高参数高性能球阀，可替代传统闸阀、截止阀和球阀，是一种值得推广应用的更新换代产品。