双向密封浮动式球阀工作原理

双向密封浮动式球阀工作原理本实用新型属于球阀技术领域，尤其涉及一种双向密封浮动式球阀。浮动球阀之所以称为浮动球阀，是因为这种阀门的关闭件是一个球体，并且球体除了被两个用来密封的密封圈支撑之外，不受其他任何部件的支撑（球体有一种悬浮在中间的感觉），故称为浮动球阀。
    浮动球阀的密封原理，由于浮动球阀的球体不受任何部件的限制，故当阀门处于关闭状态时，介质从阀门一端（上游）施压，球体能产生一定的位移并紧压在阀门出口端（下游）的密封面上，产生出口端密封。
浮动球阀的优点：阀门流阻小，结构简单，密封性好，在一定口径、一定压力范围内，性价比高。



双向密封浮动式球阀工作原理背景技术：
对处于高温工况且介质中含有固体颗粒的硬密封球阀来说，为了防止阀门在升温过程中卡涩或卡死，一般需要采用浮动球结构；但是传统的硬密封球阀由于结构存在局限性，无法实现含固物料条件下的双向密封。
现有硬密封球阀结构中，当上游压力高于下游压力时，由于压差的存在，球阀会受到一个推向下游的介质推力；此时下游阀座能与阀球紧密贴合，同时上游的碟簧能推动上游阀座往下游移动，进而上游阀座也能与阀球贴合，实现密封；若下游压力高于上游压力时，且推力高于上游碟簧力时，碟簧超出了承受的极限，上游碟簧会被压溃失效；由于下游端没有碟簧，阀球和下游阀座之间存在间隙，若介质中含固颗粒进入时，当再次有正向压差时，阀门就无法实现密封。
因此，传统的硬密封球阀可能会应为反向压力存在而产生介质倒流，无法密封，带来了巨大的安全隐患。



 双向密封浮动式球阀工作原理的缺点：

球体所承受工作介质的载荷将全部作用在下游密封圈上，同时，球体本身的重力也将直接由密封圈承受，故，如果阀门压力过高，或者口径过大，将会引起以下几种问题：


    1，由图2所示，球体所承受工作介质的载荷(F1) = 球阀流道面积(S) * 阀门公称压力(PN/MPA)
    由上面的公式可以看出，（1），当阀门口径不变时，阀门公称压力越大，球体所承受工作介质的载荷越大；当阀门公称压力不变时，阀门口径越大，球体所承受工作介质的载荷越大。故，同一口径的阀门，当公称压力大到一定程度后，就不适合用浮动球阀结构；同一公称压力的阀门，当口径大到一定程度后，就不适合用浮动球阀结构。
    2，由于球体本身的重力将直接由密封圈承受，当球体重力过大时，密封圈的不同位置受力将严重不均，造成密封圈不规则变形，影响阀门寿命或阀门密封。故，当口径大到一定程度后，不管压力多低，都不适合浮动式球阀结构。


    3，球阀的扭矩主要来自球体与密封圈的摩擦力。
    在机械基础里面有这样一个概念：两物体之间的摩擦力(M) = 正压力(F) * 摩擦系数（f）
    摩擦系数（f），由材料本身的性质决定，材料选定，摩擦系数不变。
    正压力(F)，与球体所承受工作介质的载荷(F1)成正比。
    因此，当球体所承受工作介质的载荷(F1)很大时，球体与密封圈的摩擦力也会很大，浮动球阀的扭矩也会随之增大。故，当阀门口径不变时，阀门公称压力越大，或阀门公称压力不变时，阀门口径越大，都会大大增加球阀的扭矩。
    通常情况下，浮动球阀的选型规格可以参考如下：
    PN≤2.5MPA（或150lb），DN≤200mm（或8”） 
    (DN≤200mm（或8”）为次品，采用固定式球阀)
    PN=4.0MPA （或300lb），DN≤150mm（或6”）
    DN≤150mm（或6”）为次品，采用固定式球阀)
    PN=10.0MPA（或600lb），DN≤100mm（或4”）  
    PN=16.0MPA（或900lb），DN≤50mm （或2”）
    PN=25.0MPA（或1500lb），DN≤40mm （或1.5”）
    PN=42.0MPA（或2500lb），DN≤25mm （或1”）
    如若实际有厂家超出以上规格范围，采用浮动式球阀结构，那么由于浮动球阀的结构特点，做出来的阀门也必将扭矩超过相同规格的固定球阀很高，同时，寿命也会减短，请谨慎使用。


双向密封浮动式球阀工作原理技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种双向密封浮动式球阀，从而实现阀球定量浮动，避免碟簧过载。为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：
双向密封浮动式球阀，包括阀体和阀帽，所述阀体和所述阀帽之间设有中空腔体，所述中空腔体内容置有阀球，所述阀球和所述阀帽之间依次设置有上游阀座、上游密封环、上游压环和上游碟簧，所述阀帽上设有上游阀座止位台阶，所述上游阀座止位台阶与所述上游阀座之间形成的腔体内容置有上游碟簧，所述阀球和所述阀体之间依次设置有下游阀座、下游密封环、下游压环和下游碟簧，所述阀体上设有下游阀座止位台阶，所述下游阀座止位台阶与所述下游阀座之间形成的腔体内容置有下游碟簧。


双向密封浮动式球阀工作原理具体的，所述上游密封环和所述上游压环套设于所述上游阀座。
具体的，所述下游密封环和所述下游压环套设于所述下游阀座。
与现有技术相比，本实用新型双向密封浮动式球阀的有益效果主要体现在：管道中无论是正向压力还是反向压力，上、下游阀座均能与阀球紧密贴合，固体颗粒无法进入阀座和阀球之间，进而实现双密封；同时，因为止位台阶的存在，能实现阀球定量浮动，避免碟簧过载，保证碟簧使用寿命。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。