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      球閥具有不受支持球、使得在閥腔中的球移動(dòng)，以幫助密封該管線壓力，使兩個(gè)座位其擱置在其他。無論座椅是由金屬，塑料還是其他材料制成，球閥性能的關(guān)鍵在于密封設(shè)計(jì)。球閥性能的另一個(gè)重要功能是閥桿密封設(shè)計(jì)。典型的浮動(dòng)球閥使用軟座（如PTFE：一種稱為聚四氟乙烯的塑料材料，也稱為Teflon）或TFM（PTFE的改良版，也稱為TFM 1600）來密封管線壓力。與PTFE相比，TFM具有輕微的壓力/溫度優(yōu)勢(shì)。兩者都以其相當(dāng)高的溫度和壓力能力而著稱，PTFE和TFM是座椅材料的理想選擇。然而，它們都沒有良好的記憶力；一旦座椅以任何方式壓縮或變形，材料將不會(huì)恢復(fù)其原始形狀。
球閥的工作原理：
      關(guān)閉的閥門上的壓力不僅作用于球的上游側(cè)，而且作用于上游座椅的后側(cè)。該力的結(jié)果將球和上游座椅推向下游座椅的方向（見圖1）。該力可導(dǎo)致下游座椅的彈性變形和塑性變形。極端塑性變形的開始導(dǎo)致閥座的局限。
 

      彈性變形：是在座椅設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的臨時(shí)變形，其使用設(shè)計(jì)中存儲(chǔ)的能量來臨時(shí)改變其形狀以在壓力和溫度波動(dòng)下改善密封性能。
      塑性變形：是由于壓縮或極端壓力和溫度導(dǎo)致的座椅的永久變形。這有時(shí)被稱為“冷流”。這又定義了座椅設(shè)計(jì)和材料的局限性。
座椅技術(shù)
      球閥設(shè)計(jì)中使用兩種不同類型的座椅技術(shù)：果醬座椅和柔性座椅，其也被稱為帶電座椅。
      許多早期商用球閥設(shè)計(jì)以及今天使用的一些設(shè)計(jì)取決于卡紙座椅設(shè)計(jì)。這種類型的密封是通過在座椅設(shè)計(jì)中使用多余材料而產(chǎn)生的，從而將球（在組裝期間）輕微地“卡住”到座椅中，這使得座椅被壓靠在球體內(nèi)和體壁內(nèi)部（參照?qǐng)D2）。因此，座椅的壓縮或預(yù)設(shè)由于塑性變形而損害座椅。雖然這種塑性變形很小，但需要壓緊閥座以實(shí)現(xiàn)緊密密封。這允許在低壓應(yīng)用中密封，并且隨著壓力增加，球被迫進(jìn)入下游座椅，從而導(dǎo)致更緊密的密封。
 

      同樣采用這種類型的設(shè)計(jì)，由于壓縮，座椅已經(jīng)形成一些輕微的塑性變形，因此如果上游壓力顯著增加，則由于球更硬地推入下游座椅，將導(dǎo)致更多的塑性變形。只要壓力保持在高水平，這不是問題，但如果壓力降低，則很可能發(fā)生泄漏，因?yàn)樽尾粫?huì)恢復(fù)其原始形狀，這意味著它已經(jīng)“冷流”。果醬座沒有壓力補(bǔ)償。
      與卡紙座椅相關(guān)的另一個(gè)問題是溫度波動(dòng)。熱膨脹是材料在加熱時(shí)體積的一般增加。它通常表示為每單位溫度變化的長(zhǎng)度或體積的分?jǐn)?shù)變化。將系數(shù)應(yīng)用于給定材料以比較從一種材料到另一種材料的熱膨脹率。該速率稱為材料的熱膨脹系數(shù)。通常，給出固體的線性膨脹系數(shù)，而給出液體和氣體的體積系數(shù)。
      在球閥溫度升高的情況下，鋼體和球膨脹；然而，PTFE或TFM座椅的膨脹率要高得多。可能是圍繞它們的金屬的八倍。如果溫度變化足夠高，卡紙座將產(chǎn)生超出其原始形狀的更多塑性變形。如果閥門隨后變冷，則額外變形的閥座的收縮最可能導(dǎo)致泄漏。果醬座也沒有熱補(bǔ)償。
      當(dāng)磨損時(shí)，球閥中的犧牲元件是座椅。座位是價(jià)格合理的替代品; 但是，在高循環(huán)條件下，根據(jù)關(guān)閉壓力和閥門尺寸，堵塞座會(huì)相當(dāng)快地磨損。卡紙座椅也沒有磨損補(bǔ)償。
      所有塑料都具有彈性行為區(qū)和塑性行為區(qū)。目標(biāo)是利用彈性行為區(qū)來使用儲(chǔ)存的能量，就像潛水板一樣。
      通電座椅有許多不同的設(shè)計(jì)。同樣，通電座椅有一種方法可以利用設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能，通過利用設(shè)計(jì)中的彈性變形來補(bǔ)償壓力，熱補(bǔ)償和磨損的變化。例如，用于在座椅中實(shí)現(xiàn)內(nèi)置能量的流行設(shè)計(jì)是形成座椅的內(nèi)徑，使其具有柔性。除了這種設(shè)計(jì)外，閥體和閥座外邊緣之間還包括一個(gè)彎曲區(qū)域（見圖3）。在閥的最終組裝期間發(fā)生初始預(yù)設(shè)，或者對(duì)座椅施加壓力以使座椅彎曲到彎曲區(qū)域中，從而存儲(chǔ)彈性能量。這種設(shè)計(jì)充分利用了設(shè)計(jì)中的彈性變形，因此，由于壓力，熱膨脹和磨損的增加，減少了塑性變形的可能性。只要在彎曲區(qū)域中座椅和主體之間存在一些間隙，座椅就會(huì)彎曲而不是冷流。
 

      卡紙座椅設(shè)計(jì)也使用預(yù)設(shè)，但在這種情況下，設(shè)計(jì)中沒有內(nèi)置彎曲區(qū)域，僅使用塑性變形來密封。
在浮動(dòng)球閥內(nèi)密封：
      通過果醬座椅設(shè)計(jì)和靈活的座椅設(shè)計(jì)，在新的閥門中，只要上游壓力不會(huì)使球超過有效預(yù)設(shè)，就會(huì)發(fā)生上游密封。隨著上游壓力增加，它迫使球和上游座椅在下游座椅的方向上移動(dòng)，使得球更緊地壓在下游座椅上，這使得閥門緊密關(guān)閉。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，閥體與上游閥座的后部之間會(huì)形成間隙。這允許上游壓力進(jìn)入閥腔，這正是預(yù)期的（參見圖4）。
 

      使上游壓力與腔內(nèi)的壓力相等有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)；它可以減少摩擦，減少閥座損壞并提供更低的操作扭矩。如果閥門是自動(dòng)化的，則會(huì)導(dǎo)致更小的執(zhí)行器和更低的成本。
      球閥是下游密封裝置。閥門有兩個(gè)座位，只是為了使它雙向。這意味著，無論哪種方式安裝在管道中，兩側(cè)的工作方式都相同。然而，如前所述，只要上游壓力不使球移過新閥門上的有效預(yù)設(shè)，就會(huì)發(fā)生上游密封。但是，隨著閥門磨損，設(shè)計(jì)的有效預(yù)設(shè)值降低，因此即使在較低壓力下，上游壓力也更容易進(jìn)入閥腔。
      為了幫助確保上游壓力進(jìn)入腔體以平衡壓力，徑向凹槽開槽到座椅的外邊緣（見圖5）。徑向槽僅影響上游座的密封，因?yàn)橄掠巫磺蛲迫雰?nèi)部閥體，在下部閥座的后側(cè)發(fā)生密封。徑向凹槽不會(huì)使閥門單向。閥門保持雙向，因?yàn)閮蓚€(gè)座椅都是相同的；閥門內(nèi)部產(chǎn)生的力也相同，使閥門保持雙向。
 

熱流體膨脹：
      在球閥中，在兩個(gè)座之間產(chǎn)生的空腔是用于增加壓力的絕對(duì)理想的安全殼。令人驚訝的是，由于熱膨脹，存在與被捕獲的不可壓縮物的溫度升高相關(guān)的壓力升高幅度。在沒有任何空氣的情況下捕獲的普通水將在華氏溫度升高的每個(gè)程度上增加約100psi的壓力。例如，10°F將壓力提高約1000 psi。并且，大多數(shù)常見液體的壓力/溫度關(guān)系約為每華氏度90至110磅/平方英寸。事實(shí)上，ANSI B16.34第2.3.3段“熱流體膨脹”規(guī)定：“用戶有責(zé)任提供或要求提供，設(shè)計(jì)中的手段。
      球閥制造商有幾種方式解決由于熱流體膨脹導(dǎo)致的腔壓增加的問題。當(dāng)閥門處于打開位置時(shí)，球閥，閥座和閥體產(chǎn)生的空腔中的任何壓力都可以通過從閥桿槽頂部到球流路徑鉆一個(gè)小孔而輕松排出。腔體壓力很容易通過閥槽中的孔從腔體中逸出，并推出閥門的下游側(cè)。然而，當(dāng)球處于關(guān)閉位置時(shí)，更難以排空空腔。實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法是在球中鉆出另一個(gè)孔，以便當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時(shí)，通氣孔指向上游，從而將捕獲的介質(zhì)向上游排出，同時(shí)防止閥門向下游泄漏（見圖6）。雖然通風(fēng)孔當(dāng)然是防止腔體壓力建立的合適方式，但它也使閥門單向。這是使用卡紙座設(shè)計(jì)的閥門能夠排空腔體壓力的唯一方法。
 

      使用通電座椅設(shè)計(jì)的閥門具有座椅前后彎曲的能力。腔體壓力釋放將采取阻力最小的路徑。現(xiàn)在增加的腔壓力大于上游壓力將迫使上游座椅遠(yuǎn)離球并且朝向上游壓力側(cè)彎曲或彎曲并且向上游排氣。只需要少量的壓力釋放來使腔體壓力恢復(fù)正常。一些制造商稱這是上游座椅的“打嗝”效應(yīng)，有些人將其稱為“滲透”緩解。無論如何，這些都是自我緩解的座位（見圖7）。
 

      有了這個(gè)說法，即使是那些設(shè)計(jì)自卸式閥門的制造商，也建議對(duì)于高揮發(fā)性的工作，如液氯或低溫服務(wù)，已知流體或氣體具有快速的熱膨脹特性，建議使用上游通風(fēng)球提供直接排放減輕。
結(jié)論：
      隨著許多制造商在當(dāng)今不斷增長(zhǎng)的球閥市場(chǎng)中，球閥不應(yīng)被視為商品。應(yīng)認(rèn)真考慮確定哪種閥門最適合應(yīng)用。