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／T

19672—2005《管線閥門技術條件》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—2008／IS014313：2007《石油、天然氣工業(yè)一管道輸送系統(tǒng)一管道閥門》標準規(guī)定。對縮徑球閥標準規(guī)定，對于公稱尺寸DN≤300mm(NPSl2in)的閥門，閥門公稱尺寸的孔徑縮小一個規(guī)格，按標準規(guī)定的內(nèi)徑；對于公稱尺寸DN350(NPSl4)～DN600(NPS24)的閥門，閥門公稱尺寸的孔徑縮小兩個規(guī)格，按標準規(guī)定的內(nèi)徑；對于公稱尺寸DN>600mm(NPS24in)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(jié)構，減輕重量，減小閥座密封面上的作用力和啟、閉轉(zhuǎn)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。如圖9-32所示。

圖9-32 縮徑球閥

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(zhì)工作壓力p來確定球體外圓半徑R。如圖9—33所示。

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9-34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b_M (mm)：

(9-105)

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為與密封面材料有關的系數(shù)，對于聚四氟乙烯，C=1.8；K為在給定密封面條件下，考慮介質(zhì)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(9-105)，經(jīng)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b_M，L應增加兩倍密封面的投影寬度，球體半徑也應增大a，如圖9-35所示。

(9-105)

因為tanα=b_M/2a=1，所以：2a=b_M，因此球體的直徑應增加b_M，則球體半徑，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。

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