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摘要：双向偏心金属硬密封球阀是普通球阀的改进型之一，它受温度限制小，操作轻便，磨损较小，很好地解决了普通球阀的一些缺点。
关键词：球阀 双向 偏心
1.双向偏心金属硬密封球阀的结构
1.1.球阀是带圆型通孔的球体作为启闭件，球体随阀杆转动，以实现阀门启闭动作的阀门。球阀以结构紧凑、尺寸小、流通面积大、直通式、中间无阻碍、流阻小、启闭迅速等优点，广泛应用于管路系统，是目前工业上常用的阀门。双向偏心金属硬密封球阀（图1所示）是在球阀的基础上，引进半球阀原理，使启闭件（球）与密封球座，在关闭时保持双面密封，应用偏心楔紧原理，每面都与相应的阀座形成楔紧状态，达到密封楔紧所需要的比压。在开启时偏心球向外旋动，使球形密封面与阀座脱离开，不接触，球体自由地在两支撑轴上空转，减少了摩擦。
1.2.密封原理：
双向密封球阀是将阀芯（球体）如图2所示的几何形状做成对称双偏心式的两个球半径相等，偏心距e=e的球面。使球形阀芯与其相对应的阀座形成楔型的结构。阀芯在支撑半轴上转动，开启时偏心球体逆时针转动，球体密封面与阀座脱开，互相不接触，阀芯在两半轴上空转。关闭时球体顺时针旋转，应用圆偏心楔紧原理，每个球面都与其相对应的阀座形成楔紧状态，达到楔紧所需要的密封比压。
关键零件是球形阀芯的几何形状，作成对称双偏心式球面，使其球型閥芯与两端阀座形成楔型结构。若一个密封面是液体迎着球面的密封副工作，另一个密封副则成为顺流正向的工作密封副。由于作用在球面阀芯上的压力方向不同，密封正压力总值也就不同。流向压力大，承载密封能力越大。
双向偏心金属硬密封球阀的最大特点是：既可逆向承载（ ）的密封压力；更能顺向承载（ ）的密封压力。而且，一旦逆向的密封压力失效时，又一道顺流方向的承载力发挥作用，其承载能力可增加30～60%，承载能力使阀体组件保证可靠的工作状态。
2.偏心球的设计原理及其计算公式
2.1.自锁条件：如图3所示圆偏心及其升角变化
斜面机构的自锁条件是斜面螺旋升角α小于偏心体与底面、偏心轴与孔壁间的摩擦角 、 之和，即螺旋升角小于摩擦角
2.2.图中自锁条件的力矩平衡方程式：
令摩擦系数μ1=0.1，且忽略偏心园盘轴与孔壁间的摩擦力矩，取μ2=0，上述公式简化为：
实际应用中，考虑到系统中各部位的摩擦及阀座环口的非平面因素，取μ1=0.15，可以满足：
即自锁条件为：偏心球体直径D，偏心量e，满足上述条件，就能在相关尺寸设计时保证阀门自锁条件，即阀门在使用过程中不会自行松开，保证安全可靠。
3.双向偏心球阀的优点
3.1.开启阀过程中，阀芯能够迅速脱离阀座，实现阀芯与阀座在无接触情况下回转，开启迅速、省力、操作扭矩小。
3.2.密封副经过热处理，表面硬度高，耐磨、耐高温、抗冲蚀。
3.3.开启闭时摩擦力小，减少密封副的磨损，使用寿命长。
3.4.楔紧工作副能够刮掉密封面上的沉淀物和结垢，并能排除流体中的故障。
3.5.该阀在安装时不分方向，密封性能好，安全可靠，并且磨损后有自动补偿功能。
双偏心金属硬密封球阀给球阀的发展增加了一个新的品种，它可广泛应用在硬密封要求最严格的地方实现零泄漏；特别是中高压球阀用于耐高温、高压的热力管网系统和石油、天然气、管网系统中效果显著，是一种比较理想的、并且有经济前景和发展前途的新型球阀。
参考文献：
[1] 章华友.球阀的设计与选用[M]. 北京：北京科学技术出版社，1994.
[2] 陆培文.阀门设计手册[S].北京：机械工业出版社，2004.
[3] 吴宗泽. 机械零件设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
关键词：球阀 双向 偏心
1.双向偏心金属硬密封球阀的结构
1.1.球阀是带圆型通孔的球体作为启闭件，球体随阀杆转动，以实现阀门启闭动作的阀门。球阀以结构紧凑、尺寸小、流通面积大、直通式、中间无阻碍、流阻小、启闭迅速等优点，广泛应用于管路系统，是目前工业上常用的阀门。双向偏心金属硬密封球阀（图1所示）是在球阀的基础上，引进半球阀原理，使启闭件（球）与密封球座，在关闭时保持双面密封，应用偏心楔紧原理，每面都与相应的阀座形成楔紧状态，达到密封楔紧所需要的比压。在开启时偏心球向外旋动，使球形密封面与阀座脱离开，不接触，球体自由地在两支撑轴上空转，减少了摩擦。
1.2.密封原理：
双向密封球阀是将阀芯（球体）如图2所示的几何形状做成对称双偏心式的两个球半径相等，偏心距e=e的球面。使球形阀芯与其相对应的阀座形成楔型的结构。阀芯在支撑半轴上转动，开启时偏心球体逆时针转动，球体密封面与阀座脱开，互相不接触，阀芯在两半轴上空转。关闭时球体顺时针旋转，应用圆偏心楔紧原理，每个球面都与其相对应的阀座形成楔紧状态，达到楔紧所需要的密封比压。
关键零件是球形阀芯的几何形状，作成对称双偏心式球面，使其球型閥芯与两端阀座形成楔型结构。若一个密封面是液体迎着球面的密封副工作，另一个密封副则成为顺流正向的工作密封副。由于作用在球面阀芯上的压力方向不同，密封正压力总值也就不同。流向压力大，承载密封能力越大。
双向偏心金属硬密封球阀的最大特点是：既可逆向承载（ ）的密封压力；更能顺向承载（ ）的密封压力。而且，一旦逆向的密封压力失效时，又一道顺流方向的承载力发挥作用，其承载能力可增加30～60%，承载能力使阀体组件保证可靠的工作状态。
2.偏心球的设计原理及其计算公式
2.1.自锁条件：如图3所示圆偏心及其升角变化
斜面机构的自锁条件是斜面螺旋升角α小于偏心体与底面、偏心轴与孔壁间的摩擦角 、 之和，即螺旋升角小于摩擦角
2.2.图中自锁条件的力矩平衡方程式：
令摩擦系数μ1=0.1，且忽略偏心园盘轴与孔壁间的摩擦力矩，取μ2=0，上述公式简化为：
实际应用中，考虑到系统中各部位的摩擦及阀座环口的非平面因素，取μ1=0.15，可以满足：
即自锁条件为：偏心球体直径D，偏心量e，满足上述条件，就能在相关尺寸设计时保证阀门自锁条件，即阀门在使用过程中不会自行松开，保证安全可靠。
3.双向偏心球阀的优点
3.1.开启阀过程中，阀芯能够迅速脱离阀座，实现阀芯与阀座在无接触情况下回转，开启迅速、省力、操作扭矩小。
3.2.密封副经过热处理，表面硬度高，耐磨、耐高温、抗冲蚀。
3.3.开启闭时摩擦力小，减少密封副的磨损，使用寿命长。
3.4.楔紧工作副能够刮掉密封面上的沉淀物和结垢，并能排除流体中的故障。
3.5.该阀在安装时不分方向，密封性能好，安全可靠，并且磨损后有自动补偿功能。
双偏心金属硬密封球阀给球阀的发展增加了一个新的品种，它可广泛应用在硬密封要求最严格的地方实现零泄漏；特别是中高压球阀用于耐高温、高压的热力管网系统和石油、天然气、管网系统中效果显著，是一种比较理想的、并且有经济前景和发展前途的新型球阀。
参考文献：
[1] 章华友.球阀的设计与选用[M]. 北京：北京科学技术出版社，1994.
[2] 陆培文.阀门设计手册[S].北京：机械工业出版社，2004.
[3] 吴宗泽. 机械零件设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2004.