1．球閥通道截面直徑的選擇

在設(shè)計(jì)計(jì)算球閥時(shí)，首先要確定球體的通道直徑，以便作為其他部分計(jì)算的基礎(chǔ)。球體通道的最小直徑要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。設(shè)計(jì)國(guó)標(biāo)球閥時(shí)，全通徑球閥的最小通徑應(yīng)符合GB／T

19672—2005《管線閥門(mén)技術(shù)條件》或GB／T 20173—2006《石油、天然氣工業(yè)一管線輸送系統(tǒng)一管線閥門(mén)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。設(shè)計(jì)美標(biāo)球閥時(shí)，全通徑球閥的最小通徑應(yīng)符合APl6D—2008／IS014313：2007《石油、天然氣工業(yè)一管道輸送系統(tǒng)一管道閥門(mén)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)縮徑球閥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于公稱尺寸DN≤300mm(NPSl2in)的閥門(mén)，閥門(mén)公稱尺寸的孔徑縮小一個(gè)規(guī)格，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)徑；對(duì)于公稱尺寸DN350(NPSl4)～DN600(NPS24)的閥門(mén)，閥門(mén)公稱尺寸的孔徑縮小兩個(gè)規(guī)格，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)徑；對(duì)于公稱尺寸DN>600mm(NPS24in)的閥門(mén)，和用戶商定。對(duì)于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的球閥，通常球體通道的截面積應(yīng)不小于管道額定截面積的60％，設(shè)計(jì)成縮徑形式，這樣可以減小閥門(mén)的結(jié)構(gòu)，減輕重量，減小閥座密封面上的作用力和啟、閉轉(zhuǎn)矩。一般采用閥門(mén)公稱尺寸DN與球體通道直徑d之比等于0.78。此時(shí)，球閥的阻力不會(huì)過(guò)大。如圖9-32所示。

圖9-32 縮徑球閥

2．球體半徑的確定

設(shè)計(jì)球閥首先應(yīng)根據(jù)球體通道直徑和介質(zhì)工作壓力p來(lái)確定球體外圓半徑R。如圖9—33所示。

如果按此式確定球體半徑，則公稱尺寸DN和球體長(zhǎng)度L相等，即DN=L。當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，A點(diǎn)實(shí)際上仍在密封環(huán)的邊緣，而不能起到密封作用。因此，L尺寸必須增大，而使L>DN，使A點(diǎn)移到密封環(huán)的面上起到密封作用。所以，必須對(duì)上式進(jìn)行修改。

球閥在達(dá)到密封時(shí)，所需的密封面寬度，如圖9-34所示。

首先依據(jù)密封圈材料的許用比壓，按密封面必須比壓的公式，初步算出密封圈的寬度b_M (mm)：

(9-105)

若閥座密封圈的材料為聚四氟乙烯，則許用比壓為[q]=17.5MPa；c為與密封面材料有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于聚四氟乙烯，C=1.8；K為在給定密封面條件下，考慮介質(zhì)壓力對(duì)比壓值的影響系數(shù)，對(duì)于聚四氟乙烯，K=0.9。

把以上數(shù)值代入式(9-105)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，得

上式中p為設(shè)計(jì)壓力，通常取公稱壓力PN(MPa)。

對(duì)于閥座密封圈用金屬圈加固時(shí)，許用擠壓應(yīng)力可適當(dāng)加大。

所以不管球閥處于開(kāi)啟狀態(tài)還是處于關(guān)閉狀態(tài)，密封面與球體接觸面的寬度，都不應(yīng)小于b_M，L應(yīng)增加兩倍密封面的投影寬度，球體半徑也應(yīng)增大a，如圖9-35所示。

(9-105)

因?yàn)閠anα=b_M/2a=1，所以：2a=b_M，因此球體的直徑應(yīng)增加b_M，則球體半徑，此值為達(dá)到密封時(shí)的球體最小直徑。如球體強(qiáng)度需加大，可適當(dāng)加大球體直徑。

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