雙向密封浮動式球閥工作原理

雙向密封浮動式球閥工作原理本實用新型屬于球閥技術領域，尤其涉及一種雙向密封浮動式球閥。浮動球閥之所以稱為浮動球閥，是因為這種閥門的關閉件是一個球體，并且球體除了被兩個用來密封的密封圈支撐之外，不受其他任何部件的支撐（球體有一種懸浮在中間的感覺），故稱為浮動球閥。
    浮動球閥的密封原理，由于浮動球閥的球體不受任何部件的限制，故當閥門處于關閉狀態時，介質從閥門一端（上游）施壓，球體能產生一定的位移并緊壓在閥門出口端（下游）的密封面上，產生出口端密封。
浮動球閥的優點：閥門流阻小，結構簡單，密封性好，在一定口徑、一定壓力范圍內，性價比高。



雙向密封浮動式球閥工作原理背景技術：
對處于高溫工況且介質中含有固體顆粒的硬密封球閥來說，為了防止閥門在升溫過程中卡澀或卡死，一般需要采用浮動球結構；但是傳統的硬密封球閥由于結構存在局限性，無法實現含固物料條件下的雙向密封。
現有硬密封球閥結構中，當上游壓力高于下游壓力時，由于壓差的存在，球閥會受到一個推向下游的介質推力；此時下游閥座能與閥球緊密貼合，同時上游的碟簧能推動上游閥座往下游移動，進而上游閥座也能與閥球貼合，實現密封；若下游壓力高于上游壓力時，且推力高于上游碟簧力時，碟簧超出了承受的極限，上游碟簧會被壓潰失效；由于下游端沒有碟簧，閥球和下游閥座之間存在間隙，若介質中含固顆粒進入時，當再次有正向壓差時，閥門就無法實現密封。
因此，傳統的硬密封球閥可能會應為反向壓力存在而產生介質倒流，無法密封，帶來了巨大的安全隱患。



 雙向密封浮動式球閥工作原理的缺點：

球體所承受工作介質的載荷將全部作用在下游密封圈上，同時，球體本身的重力也將直接由密封圈承受，故，如果閥門壓力過高，或者口徑過大，將會引起以下幾種問題：


    1，由圖2所示，球體所承受工作介質的載荷(F1) = 球閥流道面積(S) * 閥門公稱壓力(PN/MPA)
    由上面的公式可以看出，（1），當閥門口徑不變時，閥門公稱壓力越大，球體所承受工作介質的載荷越大；當閥門公稱壓力不變時，閥門口徑越大，球體所承受工作介質的載荷越大。故，同一口徑的閥門，當公稱壓力大到一定程度后，就不適合用浮動球閥結構；同一公稱壓力的閥門，當口徑大到一定程度后，就不適合用浮動球閥結構。
    2，由于球體本身的重力將直接由密封圈承受，當球體重力過大時，密封圈的不同位置受力將嚴重不均，造成密封圈不規則變形，影響閥門壽命或閥門密封。故，當口徑大到一定程度后，不管壓力多低，都不適合浮動式球閥結構。


    3，球閥的扭矩主要來自球體與密封圈的摩擦力。
    在機械基礎里面有這樣一個概念：兩物體之間的摩擦力(M) = 正壓力(F) * 摩擦系數（f）
    摩擦系數（f），由材料本身的性質決定，材料選定，摩擦系數不變。
    正壓力(F)，與球體所承受工作介質的載荷(F1)成正比。
    因此，當球體所承受工作介質的載荷(F1)很大時，球體與密封圈的摩擦力也會很大，浮動球閥的扭矩也會隨之增大。故，當閥門口徑不變時，閥門公稱壓力越大，或閥門公稱壓力不變時，閥門口徑越大，都會大大增加球閥的扭矩。
    通常情況下，浮動球閥的選型規格可以參考如下：
    PN≤2.5MPA（或150lb），DN≤200mm（或8”） 
    (DN≤200mm（或8”）為次品，采用固定式球閥)
    PN=4.0MPA （或300lb），DN≤150mm（或6”）
    DN≤150mm（或6”）為次品，采用固定式球閥)
    PN=10.0MPA（或600lb），DN≤100mm（或4”）  
    PN=16.0MPA（或900lb），DN≤50mm （或2”）
    PN=25.0MPA（或1500lb），DN≤40mm （或1.5”）
    PN=42.0MPA（或2500lb），DN≤25mm （或1”）
    如若實際有廠家超出以上規格范圍，采用浮動式球閥結構，那么由于浮動球閥的結構特點，做出來的閥門也必將扭矩超過相同規格的固定球閥很高，同時，壽命也會減短，請謹慎使用。


雙向密封浮動式球閥工作原理技術實現要素：
本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，而提供一種雙向密封浮動式球閥，從而實現閥球定量浮動，避免碟簧過載。為了達到上述目的，本實用新型技術方案如下：
雙向密封浮動式球閥，包括閥體和閥帽，所述閥體和所述閥帽之間設有中空腔體，所述中空腔體內容置有閥球，所述閥球和所述閥帽之間依次設置有上游閥座、上游密封環、上游壓環和上游碟簧，所述閥帽上設有上游閥座止位臺階，所述上游閥座止位臺階與所述上游閥座之間形成的腔體內容置有上游碟簧，所述閥球和所述閥體之間依次設置有下游閥座、下游密封環、下游壓環和下游碟簧，所述閥體上設有下游閥座止位臺階，所述下游閥座止位臺階與所述下游閥座之間形成的腔體內容置有下游碟簧。


雙向密封浮動式球閥工作原理具體的，所述上游密封環和所述上游壓環套設于所述上游閥座。
具體的，所述下游密封環和所述下游壓環套設于所述下游閥座。
與現有技術相比，本實用新型雙向密封浮動式球閥的有益效果主要體現在：管道中無論是正向壓力還是反向壓力，上、下游閥座均能與閥球緊密貼合，固體顆粒無法進入閥座和閥球之間，進而實現雙密封；同時，因為止位臺階的存在，能實現閥球定量浮動，避免碟簧過載，保證碟簧使用壽命。
以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。