Q41F鋼制球閥是全通徑，就是與管線的流道直徑相等，具有的流通能力，或者說流阻最小。這在工程上應(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(gè)節(jié)能產(chǎn)品；球閥的啟閉閥桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和蝶閥、旋塞閥一樣，不同于做直線運(yùn)動(dòng)的閘閥和截止閥。回轉(zhuǎn)的角度是90度角行程，與直線運(yùn)動(dòng)的閥門比較，啟閉方便，便于實(shí)現(xiàn)閥門操作的自動(dòng)化。如果選用電動(dòng)裝置，直線行程的閥門選用的是多回轉(zhuǎn)電動(dòng)裝置，做90度角行程的閥門選用的是部分回轉(zhuǎn)角行程回轉(zhuǎn)的電動(dòng)裝置；球閥的兩大特點(diǎn)是球閥的發(fā)展以及在工業(yè)領(lǐng)域中不斷替代傳統(tǒng)閥門的動(dòng)力。因此，在球閥問世之后其市場(chǎng)的占有量每年以20%的速度遞增，是發(fā)展迅速的一個(gè)閥門品種。但在球閥的發(fā)展中，對(duì)于閥門高的密封要求和低的操作力矩要求始終是產(chǎn)品追求的兩個(gè)目標(biāo)，而這兩個(gè)目標(biāo)是一對(duì)矛盾，這一矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一，進(jìn)一步促進(jìn)球閥的發(fā)展。其中最重要的發(fā)展是密封座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。此閥廣泛的應(yīng)用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)。按操作方式分，可以分為手動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、氣液聯(lián)運(yùn)、電動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)、液動(dòng)等。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理
Q41F鋼制球閥主要由主、副閥體組成、球體、密封圈、閥桿、手柄等零件組成。閥體采用碳鋼鑄造而成。密封材料可采用聚四氟乙烯、增強(qiáng)聚四氟乙烯、尼龍等高分子材料和橡膠或硬密封金屬材料。此閥為浮動(dòng)球球閥結(jié)構(gòu)是雙向的，即兩個(gè)介質(zhì)流動(dòng)方向均可密封；球體相接的密封座是高分子材料制造的，球體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生靜電，如無特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)--防靜電設(shè)計(jì)，則靜電可能在球體上積聚；對(duì)于由兩個(gè)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。就要設(shè)計(jì)一種密封座的形狀，克服PTFE的“冷流”和熱膨脹特性的缺陷來改善其記憶特性。這種密封結(jié)構(gòu)稱之為具有撓性的唇式密封技術(shù)(lip-seal)。
有許多種的撓性設(shè)計(jì)可以來解決這一問題，從而出各種各樣的密封結(jié)構(gòu)被早請(qǐng)了，這已是20世紀(jì)60~70年代的事。而它的設(shè)計(jì)技巧和原理并未被工程師們認(rèn)識(shí)。唇式密封座的一種結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)特別的形狀，有兩個(gè)密封接觸點(diǎn)，一點(diǎn)與球面接觸，另一點(diǎn)與閥座接觸。在介質(zhì)力水平方向作用下，密封座的形狀發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)原始形狀的撓曲力。當(dāng)介質(zhì)力消失后，恢復(fù)原來的形狀，獲得了“記憶特性”，這種密封座稱為撓性唇式密封座。
(1)、球體保持在閥腔中心，球體浮動(dòng)是微小的；
(2)、裝配后，唇部發(fā)生變形，能儲(chǔ)存彈性變形能，實(shí)現(xiàn)低壓下的密封；
(3)、密封座上有一支撐點(diǎn)，當(dāng)壓力升高，溫度升高時(shí)，平衡部分作用在密封座上的介質(zhì)力；
(4)、防止材料可能產(chǎn)生的“冷流”。
裝配前后唇緣的形狀變化，儲(chǔ)存了材料的彈性變形能，像彈簧一樣。而且當(dāng)溫度或壓力升高時(shí)，進(jìn)一步吸收彈性變形能，當(dāng)溫度或壓力下降時(shí)，泄放彈性變形能來獲得記憶特性。
在某些情況下，一些雙密封座的閥門結(jié)構(gòu)可能會(huì)同時(shí)對(duì)中腔至相鄰管線的壓力差造成隔離，當(dāng)中腔充滿液體或部分充滿液體，并受到溫度升高的影響，就會(huì)造成中腔壓力的異常升高，從而導(dǎo)致壓力邊界的失效。
解決這一問題可以在球體上鉆一個(gè)孔，當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，腔體與進(jìn)口端管道相通，夾持在腔體中的液體可以向進(jìn)口端排出，但球閥失去雙向流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，在某些工程中不能被接受。也可以在殼體上裝一只安全泄放閥，將增加麻煩，因此希望密封座具備自泄放功能。當(dāng)腔體壓力升高時(shí)，自動(dòng)向進(jìn)口側(cè)或出口側(cè)排放。
(一)、工作原理
Q41F鋼制球閥的啟閉件是一個(gè)球體,中間有一個(gè)與管道通徑相等的通孔,進(jìn)口端和出口端各置一個(gè)用PTFE制造的密封座,并被包容在一個(gè)金屬的閥體內(nèi),當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道重合時(shí),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(shí),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度角行程。
當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時(shí)，進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用在球體上，產(chǎn)生一個(gè)推動(dòng)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(gè)接觸應(yīng)力，形成一個(gè)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，當(dāng)這一比壓大于密封所必需的比壓時(shí)，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。
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。這一作用為力是穩(wěn)定的,是可以控制的,設(shè)計(jì)時(shí)確定。
1、為了保證球體在關(guān)閉位置時(shí)，球體必須緊巾密封座，而且需要過盈，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)緊比壓，這個(gè)預(yù)緊比壓為0.1倍工作壓力且不小于2MPa。這個(gè)預(yù)緊比壓的獲得，靠設(shè)計(jì)的幾何尺寸來保證。如果設(shè)球體和進(jìn)口、出口密封座組合后的自由高度為A；左、右閥體組合后內(nèi)腔容納球體、密封座的寬度為B，則裝配后產(chǎn)生必需的預(yù)緊比壓所需的過盈為C，必滿足：A-B=C。這個(gè)C值必須由零件加工的幾何尺寸來保證。可以設(shè)想這個(gè)過盈C是很難確定和保證的。過盈值的大小直接決定閥門的密封性能和操作力矩。
2、應(yīng)該特別指出，早期國產(chǎn)的浮動(dòng)球球閥，由于裝配時(shí)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(cè)中把這一墊片稱為調(diào)整墊。這樣，裝配時(shí)主、副閥體的連接平面之間存在間隙，這一間隙的存在，由于使用中介質(zhì)壓力波動(dòng)和溫度的波動(dòng)，以及外部管線載荷作用，會(huì)使螺栓松弛，引起閥門外漏。
3、當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時(shí)，進(jìn)口端的介質(zhì)力作用在球體上，會(huì)使球體的幾何中心產(chǎn)生一個(gè)微小的位移，與出口端閥座緊密接觸，增加密封帶上的接觸應(yīng)力，從而獲得可靠的密封；而進(jìn)口端閥座與球體相接種球閥結(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(dòng)球球閥。浮動(dòng)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。
