固定球閥密[Mi]封面比壓計算的準(Zhun)确性[Xing]對閥門結構設計、性能分析和材料選用(Yong)等方面(Mian)影響很大。本文通[Tong]過對固[Gu]定球閥比壓[Ya]公[Gong]式的分析，提出了新的[De]符合實際球閥(Fa)條件的計算公式。

   1、密封原理

固定球閥球體為上下[Xia]軸固定，接觸部位[Wei]安裝滑動軸承。閥座安裝在具有活塞效應的閥座支撐圈内，閥座支(Zhi)撐[Cheng]圈上安裝O形[Xing]圈與閥(Fa)體[Ti]密封（圖1）。閥(Fa)座支撐圈後安(An)裝彈(Dan)簧提供預緊力(Li)使閥座壓緊球體。閥門[Men]關閉，進口端介質力作用(Yong)于閥座[Zuo]支撐[Cheng]圈外徑DJH與閥座[Zuo]内徑DWN形成的環[Huan]狀面積上，使其壓緊球[Qiu]體，達到[Dao]密封。

圖1 球閥[Fa]密封結(Jie)構

  2、密封比(Bi)壓計算

    球閥閥座密(Mi)封面(Mian)上的工作比壓(Ya)q為

        （1）

        （2）

        （3）

        （4）

        （5）

        （6）

        （7）

        （8）

        （9）

    式中  q———閥座密封面(Mian)上的工作比壓，MPa

    N———閥座密封圈對球(Qiu)體(Ti)的法(Fa)向壓[Ya]力，N

    S———閥座與球體接觸的(De)球形環[Huan]帶面(Mian)積，mm2

    F———進(Jin)口端閥座對球體的總作用力，N

    φ———密封面法向與流道中心的夾角，（°）

    R———球體半徑，mm

    h———閥座與球體[Ti]接(Jie)觸面軸向上[Shang]的投影高度，mm

    F0———流體壓力在閥座密封面(Mian)上引起的作[Zuo]用力，N

    F1———彈簧預緊力，N

    P———閥門設計壓力（取(Qu)公稱壓力PN），MPa

    DJH———閥座支撐圈外徑[Jing]，mm

    DMT———閥座密封面流體浸透(Tou)尺寸，mm

    DMW———閥座密封面外徑，mm

    DMN———閥座密封面内徑，mm

    FMY———閥座(Zuo)密封面[Mian]對球體必須的預(Yu)緊力(Li)，N

    FMC———閥座[Zuo]支撐圈上O形圈與閥體孔間的[De]摩擦力，N

    R———球[Qiu]體半徑，mm

    h———閥座(Zuo)與球體接觸面軸[Zhou]向上的投影高度，mm

    qmin———閥[Fa]座初始密封比(Bi)壓，MPa

    P1———初始壓[Ya]力（取大氣壓P1=0．1），MPa

    則

        （10）

    b———O形圈與閥(Fa)體内[Nei]孔接觸寬度（取[Qu]O形圈截面半徑[Jing]的1/3），mm

    Z———O形圈數(Shu)量（為[Wei]簡化計算取[Qu]Z=2）

    qMY———O形圈[Quan]密封的必須比壓，MPa

    f———橡膠O形圈的摩擦系數（f=0．4）

        （11）

    為[Wei]簡[Jian]化計算，取O形圈截面直徑為5．3mm，O形[Xing]圈密封與壓(Ya)力關系較小[Xiao]。取[Qu]P0=0，則qMY=1.35MPa，FMC=3DJH。計算各[Ge]式。

    整理後得球閥密封比[Bi]壓[Ya]計算公式

  3、計算數據對比

    以DN80－PN250C固定球閥(Fa)為例，按照計算[Suan]公式[Shi]與本文計算公[Gong]式的計算結果進行[Hang]對比（表1，表2）。

表1 計算(Suan)結果

表2 對比

        通過計算對比[Bi]，常[Chang]用[Yong]球閥密封比壓[Ya]計(Ji)算公式在選(Xuan)擇非金屬材[Cai]料（如尼(Ni)龍、德威龍、钼龍、PEEK等）閥座時誤差較大，其主要原因是閥門法向力[Li]計(Ji)算上出現(Xian)錯誤(Wu)。本[Ben]文通過對閥[Fa]座密封面比壓重新推理，得出(Chu)新的公式，其計算結果可以[Yi]滿(Man)足非金屬閥座[Zuo]材料的選擇。