一、阀门概述
1. 产品定义与用途
偏心半球阀是一种通过偏心曲轴旋转驱动半球体启闭的阀门,其核心特点在于:
偏心结构设计:半球体(阀芯)的旋转中心与阀座中心存在偏心距,确保阀门在开启或关闭过程中阀座与半球密封面无摩擦,显著降低磨损并延长使用寿命。
高效密封机制:关闭时,偏心曲轴推动半球逐渐楔入阀座,形成金属对金属硬密封或弹性软密封(视工况选择),尤其适用于含颗粒、纤维、浆料等易结垢或磨损介质的严苛环境。
应用场景:
工业废水处理、纸浆造纸、氧化铝输送、电厂水力除渣、城市供暖系统、矿山泥浆管路等;
适用于截断或调节两相流(固液/气固混合)、高流速、高磨损性流体,传统球阀难以胜任的场合。
2. 型号含义解析
以典型型号 Q347F 为例:
Q:球阀类型;
3:传动方式(蜗轮驱动);
4:连接形式(法兰连接);
7:结构形式(偏心半球阀);
F:密封面材料(PTFE 或氟塑料密封,可选金属密封如 Y 型)。
类型区分:
上装式:偏心轴组件从阀体顶部拆装(维修无需拆卸管道,适合埋地或空间受限场景);
侧装式:阀体结构紧凑,双向流通设计,适合对空间有严格要求的管道系统。
二、主要技术参数
1. 压力与试验标准
公称压力(PN):PN10(1.0MPa)、PN16(1.6MPa)、PN25(2.5MPa)、PN40(4.0MPa)、Class 150~Class 2500(美标);
强度试验压力:公称压力的 1.5 倍(保压≥15分钟无变形或泄漏);
密封试验压力:公称压力的 1.1 倍(保压≥15分钟无渗漏),特殊低压密封试验(如 0.6MPa 适用气固混合介质)。
2. 适用工况范围
工作温度:
PTFE 阀座:-29℃ ~ +180℃(短时≤200℃);
金属密封或特殊改性材料(如 PEEK):-29℃ ~ +425℃(高温蒸汽 / 耐磨工况);
适用介质:水、污水、蒸汽、油品、天然气、泥浆、纸浆、煤灰、氧化铝、酸碱类弱腐蚀性液体及其他含颗粒 / 纤维的混合流体;
阀体/阀盖材质:铸钢(WCB)、不锈钢(CF8/CF8M)、球墨铸铁(QT450)、抗硫钢(NACE MR0175);
偏心轴/半球体材质:硬化合金钢(渗氮/镀铬处理)、耐磨不锈钢(2Cr13/316),抗冲刷磨损;
阀座材料:
软密封:PTFE、增强 PTFE(适用于清洁流体及低压系统);
硬密封:合金渗氮钢、碳化钨堆焊、双金属密封(耐磨耐温,适用于高磨损或高温工况)。
3. 结构尺寸
通径DN40~DN1600 对应法兰尺寸(GB/T 9113/ASME B16.5)或焊接端(ASME B16.25),结构长度符合 GB/T 12221(直通式)或 API 6D 标准。全流道设计(半球通道直径与管道一致),水头损失趋近于零。
三、结构与工作原理
1. 关键部件解析
阀体与阀盖:整体铸造或焊接结构,中法兰连接(O 形圈 / 柔性石墨密封),上装式可顶部拆装维修组件;
偏心曲轴组件:偏心轴通过轴承固定于阀体,一端连接半球,另一端由手轮 /蜗轮驱动;
半球体(阀芯):实心或空心半球,通道与管道同轴(开启时),球面密封面精密研磨或堆焊耐磨合金;
阀座组件:金属阀座浮动安装(轴向/径向补偿磨损),弹簧加载或介质压力自紧密封(双偏心结构自动定心密封);
密封系统:软密封(PTFE 等)或硬密封(金属对金属),配合防火防静电设计(燃气工况)。
2. 工作机制
开启过程:逆时针旋转手轮驱动偏心曲轴转动微小角度,半球体脱离阀座并隐藏于阀腔一侧,介质流通无阻碍(全通径流道);
关闭过程:顺时针旋转手轮使偏心曲轴推动半球沿阀座渐进贴合,仅在关闭瞬间密封面接触,避免启闭全程摩擦磨损;
偏心楔紧密封:曲轴偏心距放大楔入力,关闭时半球与阀座越关越紧,补偿磨损并确保双向可靠密封(尤其适应压力波动工况)。
优势原理:
无摩擦启闭设计解决传统球阀密封面长期磨损问题;
半球体隐藏于阀腔减少介质直接冲刷密封面,自清洁流道防止杂物沉积。
四、标准与认证
设计规范:GB/T 12237(钢制球阀)、API 6D(石油天然气管线)、ASME B16.34(压力温度额定值);
试验标准:GB/T 13927(通用压力试验)、JB/T 9092(软密封可靠性)、API 598(防火试验);
连接标准:GB/T 12221(结构长度)、ASME B16.25(对焊端);
特殊认证:API 607/6FA(防火设计)、ISO 15156(抗硫性)、EN 1797-1(氧气介质适用性)。
五、选型建议
1.材质
水/蒸汽/油品:碳钢(WCB)+PTFE 阀座(经济适用);
污水/纸浆/颗粒:不锈钢(CF8M)+ 硬化合金阀座(耐磨抗蚀);
燃气/深冷:低温钢(LCB)+ 防火防静电结构(PEEK 阀座可选);
2.上装式vs侧装式
上装式:维修无需拆管道,适合埋地或频繁检修场景;
侧装式:结构紧凑双向密封,适合空间受限或两相流高压系统。
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