一、球閥通道截面直徑的選擇和球體直徑的確定
1、球閥通道截面直徑的選擇
在設計計算球閥時，首先要確定球體的通道直徑，以便作為其他部分計算的基礎。球體通道的最小直徑要符合相應標準的規(guī)定。設計國標球閥時，全通徑球閥的最小通徑應符合GB/T19672—2005《管線閥門一技術條件》或GB/T 20173—2006((石油、天然氣工業(yè)一管線輸送系統(tǒng)一管線閥門》標準規(guī)定。設計美標球閥時，全通徑球閥的最小通徑應符合APl6D一2008/ISO14313—2007《石油、天然氣工業(yè)一管道輸送系統(tǒng)管道閥門》標準規(guī)定。對縮徑球標準規(guī)定，對于公稱尺寸DN≤300mm(NPS 12 in)的閥門，閥門公稱尺寸的孔徑縮一個規(guī)格，按標準規(guī)定的內徑，對于公稱尺寸DN350mm(NPS 14 in)至DN600mm(NPS 24 in)的閥門，閥門公稱尺寸的孔徑縮兩個規(guī)格，按標準規(guī)定的內徑，對于公稱尺寸DN>600mm(NPS 24 in)的閥門，和用戶商定。對于沒有標準規(guī)定的球閥，通常球體通道的截面積應不小于管道額定截面積的60％，設計成縮徑形式，這樣可以減小閥門的結構，減輕重量，減小閥座密封面上的作用力和啟閉轉矩。一般采用閥門公稱尺寸DN與球體通道直徑d之比等于0.78。此時，球閥的阻力不會過大。
2、球體半徑的確定
設計球閥首先應根據(jù)球體通道直徑和介質工作壓力P來確定球體外圓半徑R。如果按此式確定球體半徑，則公稱尺寸DN，和球體長度L相等，即DN=L。當球閥關閉時，A點實際上仍在密封環(huán)的邊緣，而不能起到密封作用。因此L尺寸必須增大，而使L>DN，使A點移動到密封環(huán)的面上起到密封作用。所以，必須對上式進行修改。
球閥在達到密封時，所需的密封面寬度如圖3所示。
首先依據(jù)密封圈材料的許用比壓，按密封面必須比壓的公式，初步算出密封圈的寬度：
若閥座密封圈的材料為聚四氟乙烯，則許用比壓為[q]=17.5MPa；C為密封面材料有關的系數(shù)，對于聚四氟乙烯，C=1.8；K為給定密封面條件下，考慮介質，壓力對比壓值的影響系數(shù)，對于聚四氟乙烯，K=0.9。
把以上數(shù)值代入式1，經過運算，得：
上式中P為設計壓力，通常取公稱壓力PN(MPa)。
對于閥座密封圈用金屬圈加固時，許用擠壓應力可適當加大。
所以不管球閥處于開啟狀態(tài)還是處于關閉狀態(tài)，密封面與球體接觸面的寬度，都不應小于bM。L應增加兩倍密封面的投影寬度，球體半徑也應增大如圖4所示。
因為tga=bM/2a=1
所以2a=bM
因此球體的直徑應增加bM
此值為達到密封時的球體最小直徑。如球體強度需加大，可適當加大球體直徑。
二、固定球球閥的設計與計算
根據(jù)GB/T 19672—2005、GB/T 20173—2006和美國石油學會標準APl6D — 2008、國際標準化組織標準ISO14313：2007標準規(guī)定，固定球球閥為雙閥座閥門，對于雙閥座閥門分：單向密封、雙向密封、雙閥座雙向密封、雙閥座一個閥座單向密封一個閥座雙向密封，雙截斷排放閥。如圖5所示。
單向密封 — 設計在一個方向密封的閥門；
雙向密封閥門 — 設計在兩個方向都能密封的閥門；
雙隔離 — 泄放閥DIB一1(雙閥座雙向密封) — 雙閥座，每一個閥座均能達到雙向密封；
雙隔離 — 泄放閥DIB—2(雙閥座一個閥座單向密封一個閥座雙向密封) — 雙閥座，一個為單方向密封閥座，一個為兩個方向都能密封的閥座；
雙截斷 — 泄放閥DBB — 在關閉位置時，具有雙密封副的閥門，當兩密封副問的體腔通大氣或排空時，閥門體腔兩端的介質流動應被切斷。
標準還要求密封試驗時，應為進口端閥座密封。
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