球阀

球阀(Ball valve)是一种流体流量控制装置，使用中空、多孔且可摆动的球来控制流经它的流体。当球中央的孔与流入口对齐时，它处于打开状态，当它被阀手柄摆动90度时，封闭孔，使流体停止流动。在打开时，手柄与流动方向保持平齐，而在关闭时，手柄垂直于流动方向，便于视觉上确认阀的状态。关闭位置的1/4旋转可以是顺时针或逆时针方向。

球阀耐用，经过多次循环后性能良好，可靠，即使长时间不使用后仍能安全封闭。这些特点使其成为切断和控制应用的优秀选择，通常优于闸阀和截止阀，但在节流应用中它们缺乏细微的控制。

球阀的易操作性、维修和多功能性使其在广泛的工业应用中得到应用，支持最高达1,000 bar（100 MPa；15,000 psi）的压力和最高达750 °F（400 °C）的温度，具体取决于设计和使用的材料。尺寸通常范围从0.2到48英寸（5到1200毫米）。阀体由金属、塑料或金属与陶瓷制成；浮动球通常镀铬以提高耐用性。球阀的一个缺点是，当用于控制水流时，它们在关闭位置时会将水困在中央腔室中。在环境温度下降到冰点以下的情况下，侧面可能会因冰形成而破裂。在这种情况下，通常可以通过绝缘或加热带来一些措施来防止损坏。寒冷气候的另一个选择是“耐冻球阀”。这种风格的球阀在侧面设有一个冻结塞，以防冻结时，冻结塞破裂，充当“牺牲”故障点，使维修更容易。无需更换整个阀，只需安装新的冻结塞即可。

对于低温流体或可能在球内膨胀的产品，阀的上游侧设有一个通风孔。这被称为通风球。

球阀不应与“球检阀”混淆，后者是一种使用实心球防止不希望的回流的检阀类型。

其他类型的四分之一转阀包括蝶阀、插板阀和防冻球阀。

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## 类型

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球阀有五种一般的主体结构，以结构数目命名的有一片（体）式结构、二片（体）式结构、三片（体）式结构；以结合方式命名的为分体结构、顶入式结构和焊接结构。它们的区别基于阀的各个部分，尤其是包含球本身的外壳，是如何制造和组装的。每种情况下阀的操作原理都是相同的。

单体结构提供非常坚固的构造，在某些版本中球可以从阀中取出而不必将整个阀取出线路，然而多体结构提供更大的设计灵活性。

此外，还有与球机构本身的通孔相关的不同风格。根据工作压力的不同，球阀被分为低压球阀和高压球阀。在大多数行业中，工作压力超过3,000 psi（210 bar）的球阀被视为高压球阀。通常，高压球阀的最大工作压力为7,500 psi（520 bar），具体取决于结构、尺寸和密封材料。高压球阀的最大工作压力可达15,000 psi（1,000 bar）。高压球阀通常用于液压系统，因此也被称为液压球阀。

直径2英寸（51）以下的球阀通常有单体、二体或三体设计。单体球阀几乎总是缩小孔径，价格相对较低，通常是替换而不是修复。二体球阀通常具有稍微缩小（或标准）孔径，可以是一次性使用或可维修的。三体设计允许轻松地从管线中拆卸包含球、杆和密封的阀的中心部分。这有助于高效地清理沉积的沉淀物，更换密封和填料，磨掉球上的小刮痕，而无需将管道从阀体中取出。三体阀的设计理念是可维修的。每个阀都要被加热到一定程度，同时从主体上剪掉多余的材料。

### 一（或二、三）片式球阀

一片式球阀是小口径内螺纹连接的整体一段式阀体，常用于小尺寸阀门。二片式球阀，又称两片式球阀，小口径内螺纹连接，阀体分为两部分，对扣形式，通常用于一般阀门。三片式球阀，内螺纹连接，阀体分为三部分，常用于较大及重要的阀门。一体式球阀、二片式球阀和三片式球阀在阀体结构上大不相同。

- 一片式球阀通过一个塞头将球体固定，具有体积小、密封可靠、结构简单、维修方便的特点。阀球体部位是缩径的（缩口球阀），即比螺纹口径小一些。广式球阀是一种一片式球阀，只是外形上的区别在于广式球阀整体为圆柱状，切出了卡位。
- 二片式球阀之结构由两片阀体夹住球体固定而成，阀球体部位与接口处的内径相差不大（全通球阀）。此种阀维修较复杂，中间螺栓的松紧度关系到是否泄漏，不适用于高压情况。
- 三片式球阀（全通球阀）类似于二片式，但球体中间多了一个阀体，再由两边带颈法兰夹住。三片式球阀最易拆卸。

### 全通球阀

全通球阀（Full bore）具有超大的球体，使得球体中的孔与管道相同大小，减小摩擦损失。流体通过时无阻碍，但由于阀门较大且成本较高，因此仅在需要自由流动的情况下使用，例如需要清管的管道中。

### 缩口球阀（缩径球阀）

缩口球阀（Reduced bore, or reduced port）中，流体通过阀门的管径比阀门的管径小一个管径，导致流通面积小于管道。由于流体的流出保持恒定，等于流通面积(A)乘以速度(V)，即$A_1 V_1 = A_2 V_2$，随着流通面积的减小，速度增加。

### V口球阀

V口球阀具有'v'形球体或'v'形座椅。这使得流动特性呈线性和均等百分比。当阀门处于闭合位置并开始打开时，'v'形的小端首先打开，这在此阶段保持稳定的流量控制。这种设计通常需要更坚固的结构，因为流体的速度较高，可能损坏标准阀门。如果加工正确，这些是优秀的控制阀，提供优越的密封性能。

### 空腔球阀

球阀解决了一些行业在使用球阀时遇到的残留物的问题。为了避免流体进入缺口，必须堵塞缺口，可以通过将座椅延伸以始终与球体接触的方式来实现。这种球阀称为空腔填充球阀（Cavity Filler Ball Valve）。

### 轴式（支承式）阀门, 浮动阀和电动阀

轴座式球阀在顶部和底部都有额外的球体机械锚定，适用于更大和更高压力的阀门（一般在3.9 psi(10英寸)和580 psi (40bar)以上）。

浮动球阀是指球不被耳轴固定在适当位置的球阀。在正常操作中，这将导致球向下游微微漂浮。这会导致阀座机构在压在其上的球的作用下压缩。此外，在某些类型中，在某些力导致阀座机构消散的情况下(例如阀门外部的火焰产生的极高热量)，球会一直漂浮到金属阀体上，金属阀体设计用于密封球体，从而提供某种程度的故障保护设计。

手动操作的球阀可以快速关闭，因此存在水锤危险。有些球阀配备了一个执行器，可以是气动的、液压的或电动的。这些阀门既可以用于开启/关闭，也可以用于流量控制。气动流量控制阀还配备了定位器，该定位器将控制信号相应地转换为执行器位置和阀门开度。

### 多口球阀

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- 三通和四通中间有一个L或T形孔。流的不同组合如图所示。很容易看出，T形阀可以将任何一对端口或所有三个端口连接在一起，但45度的位置可能会断开所有三个端口，这不会留下任何出错的余地。L阀可以将中心端口连接到两侧端口，也可以将三个端口全部断开，但不能将侧端口连接在一起。
- 市面上也有4口或更多通道的多口球阀，入口通道通常与排气口平面垂直。对于特殊应用，例如驱动气动马达从正向到反向，通过旋转单杆四通阀来执行操作。四通球阀在球体上有两个L形状的端口，它们不相互连接，有时被称为“×”端口。

## 结构材质

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阀体材质可以包括但不限于以下任何材质：

- 不锈钢
- 黄铜
- 青铜
- 铬（镀层）
- 钛
- PVC
- 氯化聚氯乙烯
- 可溶性聚四氟乙烯（内衬）

球阀中也有许多不同类型的阀座和密封件。阀门通常使用不同的材料制造，由于其化学兼容性、压力和温度，每种材料都有它们适合的特定应用。一些常用的材料包括黄铜、不锈钢、青铜等。这些材料的选择确保阀门适合各自的功能，在不同的行业和应用中提供高效和可靠的性能。

- TMF (valve seat)
- Delrin
- Reinforced PTFE (RTFE)
- 聚三氟氯乙烯 (PCTFE; Kel F)
- 金属
- 尼龙
- PEEK
- 50/50 (valve seat)
- 原始(未填充)聚四氟乙烯
- 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)
- Graphoil
- FKM

## 外部链接

- Valveman brand Kompact Series Wafer Type Ball Valve
- 球阀