球閥是近年來應(yīng)用的閥門，也是國內(nèi)閥門專家重點研究的閥門。球閥現(xiàn)已成為常用閥門，它在航天、石油、化工、長輸管線、輕工、食品等方面得到廣泛的應(yīng)用，在高壓、小通徑方面優(yōu)勢更為突出。
但是高壓球閥的設(shè)計除了與其他閥門有共同的問題以外，尚有二個難點需要解決：一個是保，高壓下閥座受到很大壓力的擠壓，很難保證長壽命下的密封性能；高壓工作中開啟閥門的操作扭矩大，操作人員開關(guān)不方便，裝執(zhí)行機構(gòu)成本也增加很多。
如何解決這些難題？首先，我們了解幾種常用閥門的結(jié)構(gòu)特點：
浮動球球閥的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、工作可靠，但壓力較高時，操作轉(zhuǎn)矩很大。而固定球球閥工作時，閥前流體壓力在球體上所產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，閥座不會承受過大壓力。固定球球閥的轉(zhuǎn)矩小，閥座變形小，密封性能穩(wěn)定，適用于高壓、大通徑的場合。本裝配調(diào)試好后，密封面上的預(yù)緊力也就固定了，這樣當(dāng)閥座磨損以及塑性殘余變形后，密封比壓就會降低．彈性閥座除了與普通閥座一樣，在預(yù)緊力或流體壓力作用下，閥座產(chǎn)生彈塑性變形而達(dá)到密封外，還由于閥座本身的特殊結(jié)構(gòu)或借助于彈性元件如金屬彈性骨架、彈簧等，在預(yù)緊力或流體壓力下產(chǎn)生彈性變形，以補償溫差、壓力、磨損等變化。高壓情況下，介質(zhì)流速很快，特別是閥門剛開啟或關(guān)閉瞬間，在高速沖擊下，如采用整體型彈性閥座很容易損壞，甚至閥座被切斷、沖掉．對于高壓球閥，閥座的設(shè)計非常關(guān)鍵。
高壓球閥主要由上閥桿、右閥體、凸輪、球體、鍵、閥座、軟密封、下閥桿、板彈及左閥體等組成。該閥采用軟密封結(jié)構(gòu)，這是因為軟密封的密封性容易保證，而且對密封表面的加工精度與表面粗糙度要求也不高。閥座密封部分采用碳纖維增強聚四氟乙烯，其周圍的金屬閥座用來固定聚四氟乙烯，設(shè)計時讓閥座密封部分高出周圍金屬部分約0.5mm。這樣閥座使用比壓大大地超過四氟乙烯許用比壓時，球閥仍能正常使用，而且閥座密封部分暴露很少，不容易損壞和吹出。閥門采用板彈結(jié)構(gòu)，其工作原理與碟型彈簧閥座相似，特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。板彈的制造比碟型彈簧簡便，如果閥門有防腐要求，可以方便地采用不銹鋼材料制造。閥座與球體之間存在很大的密封比壓，閥門開關(guān)時，很容易導(dǎo)致密封面損壞，使閥門泄漏或卡死。為了降低閥座與球體的磨損，本閥采用特殊的凸輪機構(gòu)。閥關(guān)閉時，閥座靠介質(zhì)壓力和板彈的預(yù)緊力緊壓在球體上，閥座上的軟密封部分起到密封作用。閥門由關(guān)至開過程中（逆時針旋轉(zhuǎn)），閥桿開始轉(zhuǎn)動時，只有凸輪、鍵隨閥桿一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)閥座在凸輪的作用下脫離球體后，閥桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，靠鍵帶動球體轉(zhuǎn)動使閥開啟，從而避免開啟過程中閥座上密封部分的磨損。
閥開啟時，閥座在凸輪的作用下脫離球體，此時閥座的軟密封部分不起密封作用．閥門由開至關(guān)過程中，球體轉(zhuǎn)動的同時，凸輪也隨球體一起轉(zhuǎn)動，到閥關(guān)閉時，閥座緊壓在球體上．這樣閥的使用壽命大大提高，也減小了操作力矩。
按照上述工藝設(shè)計的高壓球閥充分利用了軟密封閥座的優(yōu)點，同時通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使閥座只在閥關(guān)閉狀態(tài)下與球體緊密接觸，而在開和關(guān)過程中與球體不接觸。這樣大大地提高了軟密封閥座的壽命，并減小了啟閉球閥的力矩。
