一、概述
　　Q41F球閥是一種高分子材料聚四氟乙烯(PTFE)塑料性，良好的自潤滑特性，以及優(yōu)良的耐蝕性能，十分適宜作為密封材料，可獲得十分可靠的密封效果。另一方面，由于車球機(jī)和磨球機(jī)的進(jìn)步，可以加工高圓度和表面光潔度的球體作為球閥啟閉件。這樣，一種全通徑，90°角行程回轉(zhuǎn)的閥門進(jìn)入閥門市場，引起廣泛的關(guān)注，逐步取代傳統(tǒng)的閥門產(chǎn)品截止閥、閘閥、旋塞閥和蝶閥，并不斷地擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，從小口徑到大口徑，從低壓到高壓，從常溫到高溫、到低溫。球閥向大口徑發(fā)展至1500mm，壓力等級為4500磅級，溫度可達(dá)液氫溫度-254℃,溫度可達(dá)850~900℃,適用于各種介質(zhì)及氣-固，液-固兩相流，成為發(fā)展前景的一種閥門類型。
　　球閥就結(jié)構(gòu)原理言，可以分為浮動球固定閥座球閥，簡稱浮動球球閥和固定球浮動閥座球閥，簡稱固定球球閥兩大類。Q41F為浮動球固定閥座球閥為浮動球球閥。
　　按閥體的結(jié)構(gòu)形式分，可以分為上裝式球閥和側(cè)裝式球閥。Q41F為側(cè)裝式球閥又可分為整體式、兩段式和三段式，Q41F為兩段式。閥體由主、副閥體組成的。
　　按閥門密封材料分，可以分為軟密封球閥和硬密封球閥。Q41F為軟密封球閥的密封材料為：聚四氟乙烯(PTFE)、增強(qiáng)聚四氟乙烯、尼龍等高分子材料和橡膠。
   按閥門的功能分，可以分為二通開關(guān)閥、三通和四通換向閥，以及調(diào)節(jié)型球閥。Q41F為二通開關(guān)閥。
　　按操作方式分，可心分為手動、蝸輪傳動、氣動、氣液聯(lián)動、電動、電液聯(lián)動、液動等。Q41F為手動式操作。
　　按閥門的連接方式，可以分為法蘭端連接、焊接端連接和螺紋端連接。焊接端雙可以分為承插焊和對焊焊接連接。Q41F為法蘭端連接方式。
　　另外，根據(jù)用戶的工況需要直接命名的特種球閥。
　　按照閥體材料，可以分為碳鋼球閥，不銹鋼球閥，鈦合金球閥，蒙乃爾球閥，塑料球閥，銅球閥，鋁合金球閥等。
二、浮動球閥的密封原理和結(jié)構(gòu)特征
　　(1)浮動球球閥密封原理
　　Q41F浮動球球閥的啟閉件是一個球體，中間有一個與管道通徑相等的通孔，進(jìn)口端和出口端各置一個用PTFE制造的密封座，并被包容在一個金屬的閥體內(nèi)，當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道重合時，閥門處于開啟狀態(tài)；當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道垂直時，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門從開啟至關(guān)閉，或者從關(guān)閉至開啟球體回轉(zhuǎn)90°角行程(圖3-1)。

　　當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時，進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用在球體上，產(chǎn)生一個推動球體的力，使球體緊壓出口端的密封座，在密封座的錐面上產(chǎn)生一個接角應(yīng)力，形成一個接觸帶，接觸帶單位面積上的作用力稱為閥門密封的工作比壓q,當(dāng)這一比壓大于密封所必需的比壓時，閥門就獲得了有效的密封。這種不是靠外力的密封方式，由介質(zhì)壓力密封的，稱為介質(zhì)自密封。在設(shè)計中，應(yīng)滿足:
　　應(yīng)該指出，傳統(tǒng)的閥門如截止閥、閘閥、中線蝶閥、旋塞閥是靠外部施加的力，作用在閥座上來獲得可靠的密封，這種借外力施加而獲得的密封，稱之為強(qiáng)制密封。外部施加的強(qiáng)制密封力帶有隨意性和不確定性，不利于閥門的長期使用。球閥的密封原理是作用在密封座上的力，由介質(zhì)的壓力產(chǎn)生的，這一作用力是穩(wěn)定的，是可以控制的，由設(shè)計時確定。
　　㈡應(yīng)該特別指出，早期的浮動球球閥(圖3-2)由于裝配進(jìn)過盈值難于控制，常常用墊片調(diào)整，很多制造商甚至在手冊中把這一墊片稱為調(diào)整墊。這樣，裝配時主、副閥體的連接平面之間存間隙，這一間隙的存在，由于使用中介質(zhì)壓力波動和溫度的波動，以及外部管線載荷作用，會使螺栓松弛，引起閥門外漏。

　　㈢當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時，進(jìn)口端的介質(zhì)力作用在球體上，會使球體的幾何中心產(chǎn)生一個微小的位移，與出口端閥座緊密接觸，增加密封帶上的接角應(yīng)力，從而獲得可靠的密封；而進(jìn)口端閥座與球體相接觸的預(yù)緊力將減小，影響進(jìn)口密封座的密封性能。這種球閥結(jié)構(gòu)，就是在工作狀態(tài)下，球體幾何中心有微小位移的球閥，稱之為浮動球球閥。浮動球球閥是出口端密封座密封，進(jìn)口端閥座是否有密封功能是不確定的。
　?、韪忧蚯蜷y結(jié)構(gòu)是雙向的，即兩個介質(zhì)流動方向均可密封。
　?、榍蝮w相接的密封座是高分子材料制造的，球體轉(zhuǎn)動時，可能產(chǎn)生靜電，如無特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計——防靜電設(shè)計，則靜電可能在球體上積聚。
　?、陮τ谟蓛蓚€密封座組成的閥門，閥腔可能積聚介質(zhì)，某些介質(zhì)可能由于環(huán)境溫度和使用工況變化而異常升壓，引起閥門壓力邊界的破壞，應(yīng)予以注意。
　　(2)浮動球球閥結(jié)構(gòu)特征
　　進(jìn)一步分析球閥的結(jié)構(gòu)，并與傳統(tǒng)閥門做一個簡明的比較。
　?、迦◤?，就是與管線的流道直徑相等，具有的流通能力，的流量系數(shù)Cv值，或者說流阻最小。主害工程上應(yīng)用具有十分重要的意義，特別是從節(jié)能環(huán)保的角度而言，球閥是一個節(jié)能產(chǎn)品。對于一個DN50的閥門，球閥與其他結(jié)構(gòu)形式的閥門，如閘閥、截止閥、蝶閥、旋塞閥，其流量系數(shù)比較如表3-1所示。

　　如果用等效的管子長度來表示閥門的局部阻力，在管網(wǎng)的水力計算中，氣體加工和供就工程數(shù)據(jù)手冊中給出這一等效長(表3-2)。數(shù)據(jù)表明，閥門的阻力系數(shù)截止閥和止回閥，其次是旋塞閥、閘閥，球閥的局部阻力最小。

　　DN15~500mm全通徑與標(biāo)準(zhǔn)通徑(縮徑)球閥的流量系數(shù)列于表3-3中，流量系數(shù)Cv值是表示60°F的水，在0.07bar的壓差下，流徑閥門每分鐘的加侖數(shù)。
　　至于球閥的流量特性，即開度與流量系數(shù)的關(guān)系為等百分比特性(圖3-3)。球閥的開度為50%時，其流量系數(shù)僅為額定值的10%，開度為80%時，僅為額定值的40%。球閥作為調(diào)節(jié)閥使用具有近似于等百分比流量特性。

　?、媲蜷y的啟閉閥桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，和蝶閥、旋塞閥一樣，不同于做直線運(yùn)動的閘閥和截止閥。回轉(zhuǎn)的角度是90°角行程，與直線運(yùn)動的閥門比較，啟閉方便，便于實現(xiàn)閥門操作的自動化。如果選用電動裝置，直線行程的閥門選用的是多回轉(zhuǎn)電動裝置，做90°角行程的閥門選用的是部分回轉(zhuǎn)角行程回轉(zhuǎn)的電動裝置。
　　三、浮動球球閥安裝、維修與使用指南　
　　(1)注意事項
　　為了安全，在閥門從管線上拆下或分解之前必須注意下述事項：
　?、逶诓鹦堕y門時，手不能接觸閥門內(nèi)腔。遙控操作的閃隨時都會關(guān)閉而傷害操作人員。
　　㈡應(yīng)了解管道內(nèi)的介質(zhì)，如果有疑問，可向有關(guān)人員核實。
　?、缃佑|介質(zhì)時應(yīng)按照常規(guī)要求穿上防護(hù)衣或佩戴相應(yīng)裝備。
　?、栝y門和管道泄壓時，在閥門從管道上取下來之前打開閥門，把可能留在閥門內(nèi)的壓力排空，使閥門處于開啟位置。取下閥門后和分解之前，將閥門垂直放置，反復(fù)地開閉閥門，把殘余介質(zhì)排出。
　?、槊芊庾烷y體額定值——安全和正確地使用該類閥門主要取決于密封座和閥體的額定值。應(yīng)了解銘牌上的額定值。該類閥門有許多密封座材料供選擇，有些密封座材料的額定值小于閥體額定值。閥體和密封座的整體額定值還有賴于閥門的類型、規(guī)格、密封座材料、螺栓材料和穩(wěn)定，使用閥門的工況條件不能超過這些額定值。
　　(2)安裝
　?、彘y門處于開啟位置。
　?、骈y門允許流體從任一側(cè)流入。為確保安裝良好，要按照標(biāo)準(zhǔn)的管路傳輸實際情況安裝。
　　㈢使用相應(yīng)規(guī)格的法蘭螺栓，擰緊法蘭螺栓時應(yīng)按照墊片生產(chǎn)商的要求。
　?、璋惭b時如發(fā)現(xiàn)閥桿密封處有滲漏，這是因為在閥門運(yùn)輸中受到較大溫度變化，按照“維修”部分中所述對填料進(jìn)行簡單調(diào)整即可恢復(fù)密封。
　　(3)維修
　?、宄Ｒ?guī)維修保養(yǎng)　　要求定期檢查確保閥門運(yùn)行良好。日常維修保養(yǎng)包括定期擰緊壓蓋螺栓，使閥桿密封的磨損得到補(bǔ)償。
　?、娲笮蕖　“ǜ鼡Q密封座和填料等?？少徺I維修包，并參考下面“拆卸”和“裝配”方法進(jìn)行更換。
　?、缇S修備件包　　標(biāo)準(zhǔn)的維修備件包，包括密封座、閥桿密封以及PTFE密封墊。
　　(4)拆卸
　?、鍖⑶蜷y右閥體法蘭朝下固定在工作臺上，轉(zhuǎn)動閥桿使球閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
　　㈡旋下連接法蘭螺母，取下左閥體。
　　㈢從右閥體內(nèi)腔取出球體(注意球體勿碰傷)。
　?、鑿淖箝y體和右閥體中取出密封座。
　　㈤卸下閥桿擋圈和扳手。
　　㈥旋下壓蓋與兩螺栓，卸下定位塊和壓蓋。
　?、雽㈤y桿從右閥體內(nèi)腔取出。
　?、鞆闹锌趨热〕?只填料(上填料1只，中填料2只，下填料1只)。
　　㈨從右閥體取下密封墊。
　　㈩從閥桿上卸下止推墊片，從壓蓋里取下上襯套。
　　檢查所有零件是否損壞、碰傷和腐蝕，調(diào)換密封墊及損壞、磨損或腐蝕零件，修光碰傷零件。
　　(5)裝配(圖3-13)
　?、逅薪饘倭慵脽o油清洗衣劑清洗干凈。
　?、嫜b配右閥體和右閥體上的密封座。
　?、鐚⒅雇茐|片放入閥桿上。
　?、鑼⒂议y體法蘭朝下固定在工作臺上，把閥桿從右閥體內(nèi)腔裝入填料孔內(nèi)，然后裝入一組填料(共4只)。
　　㈤將上襯套裝入壓蓋內(nèi)，把壓蓋裝入中口，預(yù)緊兩螺栓。
　?、贽D(zhuǎn)動閥桿，使閥桿端部扁身同通道一致，然后把球體上凹槽對準(zhǔn)閥桿扁身，將球體放入右閥體內(nèi)。
　　㈦將密封墊裝入右閥體上，裝上右閥體，轉(zhuǎn)動直使球體處于開啟位置，然后預(yù)緊接法蘭上相對的螺母。轉(zhuǎn)動閥桿啟閉球閥數(shù)次，使球體于開啟位置，擰緊連接法蘭全部相對而言螺母，然后啟閉球閥數(shù)次在啟閉過程中感覺應(yīng)靈活，無卡阻現(xiàn)象。將閥桿裝上定位塊，卡上軸用擋圈，并將球閥處于全開或全閉狀態(tài)。