固定球閥密封面比壓計算的準确性對閥門結構(gòu)設計、性能分析和(hé)材料選用等方面(miàn)影響很大。本文通(tōng)過對固定(dìng)球閥(fá)比壓公式的(de)分析，提出了新的符合實際(jì)球閥條件的計算(suàn)公(gōng)式。

   1、密封(fēng)原理

固定球閥球體為上下軸固定，接觸部位安裝滑動軸承(chéng)。閥座安裝在具(jù)有活塞效應的閥座支(zhī)撐圈(quān)内，閥座支(zhī)撐(chēng)圈上安裝O形圈與閥體密封（圖1）。閥座支撐圈後安裝彈簧提供預緊力使閥(fá)座壓緊球體。閥門關閉(bì)，進口端介質力作用于閥座支撐(chēng)圈外徑DJH與(yǔ)閥座内徑DWN形成的環(huán)狀面積上，使其壓緊(jǐn)球體(tǐ)，達到密封。

圖1 球閥密封結構

  2、密封比壓計算

    球閥閥座密封面上的工作比壓q為

        （1）

        （2）

        （3）

        （4）

        （5）

        （6）

        （7）

        （8）

        （9）

    式中  q———閥座密封面上的(de)工作(zuò)比壓，MPa

    N———閥座密封圈對球體的(de)法(fǎ)向壓(yā)力，N

    S———閥座與球體(tǐ)接觸的球形環帶面(miàn)積，mm2

    F———進(jìn)口端閥座對球(qiú)體的總作用力，N

    φ———密封面法向與(yǔ)流道中心的夾(jiá)角，（°）

    R———球體半(bàn)徑，mm

    h———閥座與球體接觸面(miàn)軸向上的投影高(gāo)度，mm

    F0———流體壓(yā)力在閥座密封面上引起的作用力，N

    F1———彈(dàn)簧預緊力，N

    P———閥門設計壓(yā)力（取公稱壓力PN），MPa

    DJH———閥座支撐圈外徑，mm

    DMT———閥座(zuò)密封面流體浸透尺寸，mm

    DMW———閥座密封面外徑(jìng)，mm

    DMN———閥座密封面内徑(jìng)，mm

    FMY———閥座密封面對球體必須的預(yù)緊力(lì)，N

    FMC———閥座(zuò)支撐圈上O形圈與閥體孔(kǒng)間的(de)摩擦力，N

    R———球體半徑，mm

    h———閥座與(yǔ)球體接觸面軸向上的投影高度(dù)，mm

    qmin———閥座初始密(mì)封比(bǐ)壓，MPa

    P1———初始壓力（取大氣(qì)壓P1=0．1），MPa

    則

        （10）

    b———O形圈與閥體内孔接觸寬度（取O形圈(quān)截面半徑(jìng)的1/3），mm

    Z———O形圈數量（為簡化計算取Z=2）

    qMY———O形圈(quān)密(mì)封的必須比壓，MPa

    f———橡膠O形圈的摩擦系數（f=0．4）

        （11）

    為(wéi)簡化計算，取O形圈截面直徑為5．3mm，O形圈(quān)密封與壓力關系較小。取(qǔ)P0=0，則qMY=1.35MPa，FMC=3DJH。計算各式。

    整理後(hòu)得球閥密封比(bǐ)壓計算公式

  3、計(jì)算數(shù)據對比

    以DN80－PN250C固定球閥為例，按照(zhào)計算公式(shì)與本文計算公式的計算結果進行對比（表1，表2）。

表1 計算結果

表2 對比

        通過計算對比，常用球閥密封比壓(yā)計算公式在選擇非金屬材料（如尼龍、德威龍、钼龍、PEEK等）閥(fá)座時誤差較大，其主要(yào)原因是閥門法向(xiàng)力計算上出現錯誤。本文通過對閥座密封面比壓(yā)重新推理，得出新的公式，其計(jì)算結果可以滿足非(fēi)金屬閥座材料(liào)的選擇。