固定球閥密(Mi)封面比壓計[Ji]算(Suan)的準[Zhun]确性對閥門結構設計、性能分析和材料選用(Yong)等方[Fang]面影響很大。本文通(Tong)過對固定球閥比壓[Ya]公式的分析，提出了新的(De)符合實際[Ji]球閥(Fa)條(Tiao)件的計算公式。

   1、密封原理

固定球(Qiu)閥球體為上下(Xia)軸固定，接觸部位安裝滑(Hua)動軸承。閥座安裝在具有活塞(Sai)效應的閥座支(Zhi)撐圈[Quan]内，閥座支[Zhi]撐圈上安裝O形圈與閥體密封（圖[Tu]1）。閥[Fa]座支撐圈後安裝彈簧提供預[Yu]緊力使閥座壓[Ya]緊球體。閥門關[Guan]閉，進口端介質[Zhi]力作用于閥座(Zuo)支撐(Cheng)圈外徑DJH與[Yu]閥座(Zuo)内徑DWN形成的環[Huan]狀面積上，使其壓緊(Jin)球體，達到(Dao)密封[Feng]。

圖1 球閥密[Mi]封結構

  2、密封比(Bi)壓計算

    球閥(Fa)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(Feng)面上的工作[Zuo]比壓(Ya)，MPa

    N———閥座密(Mi)封圈對球體(Ti)的法(Fa)向壓(Ya)力，N

    S———閥座與球體(Ti)接觸的球形環[Huan]帶面積，mm2

    F———進(Jin)口端閥(Fa)座對球(Qiu)體的總作用力，N

    φ———密封(Feng)面法向與[Yu]流道中心的夾[Jia]角(Jiao)，（°）

    R———球體半(Ban)徑，mm

    h———閥[Fa]座與(Yu)球體(Ti)接觸面軸向(Xiang)上的投影高度，mm

    F0———流體壓力在[Zai]閥座密封面(Mian)上(Shang)引起的作[Zuo]用力，N

    F1———彈簧預緊力，N

    P———閥門設計壓力（取[Qu]公稱壓力PN），MPa

    DJH———閥座[Zuo]支撐(Cheng)圈外(Wai)徑，mm

    DMT———閥座密封面[Mian]流體浸透[Tou]尺寸，mm

    DMW———閥座密封面外(Wai)徑，mm

    DMN———閥座密封面内徑[Jing]，mm

    FMY———閥座密封面對(Dui)球體(Ti)必須的預緊力，N

    FMC———閥座[Zuo]支撐圈上O形圈與閥體孔[Kong]間的摩擦[Ca]力，N

    R———球體半徑，mm

    h———閥座與[Yu]球體接觸面(Mian)軸向上的投(Tou)影高(Gao)度，mm

    qmin———閥座[Zuo]初始密封比(Bi)壓，MPa

    P1———初始壓(Ya)力（取[Qu]大氣壓P1=0．1），MPa

    則

        （10）

    b———O形圈與閥體内孔接觸寬度（取O形圈截面半徑的1/3），mm

    Z———O形圈數量（為(Wei)簡化計算取[Qu]Z=2）

    qMY———O形圈密封的必須(Xu)比壓，MPa

    f———橡膠O形圈的摩(Mo)擦系(Xi)數（f=0．4）

        （11）

    為簡化[Hua]計算，取O形[Xing]圈截面(Mian)直徑為5．3mm，O形圈密封[Feng]與壓力關系較小。取(Qu)P0=0，則qMY=1.35MPa，FMC=3DJH。計算各[Ge]式。

    整理後[Hou]得球閥密封比(Bi)壓計算公式

  3、計算數[Shu]據對[Dui]比

    以DN80－PN250C固定球(Qiu)閥為[Wei]例，按照計算(Suan)公式與本文計(Ji)算公[Gong]式的計算結[Jie]果進行對比（表1，表2）。

表1 計[Ji]算(Suan)結果

表[Biao]2 對比

        通過計算對[Dui]比，常用球閥密封比壓[Ya]計算公式在選(Xuan)擇非(Fei)金屬材料（如尼龍、德(De)威龍、钼龍、PEEK等）閥座時誤差[Cha]較大[Da]，其(Qi)主要原因是(Shi)閥門法向(Xiang)力計算上出現(Xian)錯誤(Wu)。本文通(Tong)過對閥座密[Mi]封面比壓(Ya)重[Zhong]新推理，得出(Chu)新的公式，其(Qi)計算結果可以(Yi)滿足非金屬閥座材料的選(Xuan)擇。