固定球閥密封面比壓計算的準确性對閥門結構設計、性能分析和材料選用等方面(miàn)影響很大。本文通(tōng)過對固定球閥(fá)比壓公式的分析，提出了新的(de)符合實際(jì)球閥條件的計算公式。

   1、密封原理

固定球(qiú)閥球體為上下(xià)軸(zhóu)固定，接觸部位安裝滑(huá)動軸承。閥座安裝在具有活塞(sāi)效應的閥座支撐圈(quān)内，閥座支撐圈上安裝O形圈與閥體(tǐ)密封（圖(tú)1）。閥座支撐圈後安(ān)裝彈簧提供預緊力使閥座壓緊球體。閥門關閉，進口(kǒu)端介質力作(zuò)用于閥座支撐圈外徑DJH與(yǔ)閥座(zuò)内(nèi)徑DWN形成的環狀面積上，使其壓緊球體，達到密封。

圖1 球(qiú)閥密封結構

  2、密封比壓計算

    球閥閥座密封面上的工作比壓q為

        （1）

        （2）

        （3）

        （4）

        （5）

        （6）

        （7）

        （8）

        （9）

    式中  q———閥座密封面(miàn)上的(de)工作比壓，MPa

    N———閥座密封圈對球體的法向壓(yā)力，N

    S———閥座與球體接觸的球形環帶面積，mm2

    F———進口端閥座對球體的總作(zuò)用力，N

    φ———密封面(miàn)法(fǎ)向與流(liú)道中心的夾(jiá)角，（°）

    R———球體半(bàn)徑，mm

    h———閥座(zuò)與球體(tǐ)接觸面軸(zhóu)向上(shàng)的投(tóu)影高度，mm

    F0———流體壓力在閥座密封(fēng)面上(shàng)引起的作用力，N

    F1———彈簧預緊力，N

    P———閥門設計壓力（取公稱壓力PN），MPa

    DJH———閥座支撐(chēng)圈外徑，mm

    DMT———閥座(zuò)密封面(miàn)流體浸透尺寸(cùn)，mm

    DMW———閥座密封面(miàn)外徑，mm

    DMN———閥(fá)座密封面内徑，mm

    FMY———閥座密封(fēng)面對球體必須的(de)預緊力，N

    FMC———閥座支撐圈上(shàng)O形(xíng)圈與閥體(tǐ)孔間的(de)摩擦(cā)力，N

    R———球體半徑，mm

    h———閥座與球體接觸面軸向上的投影高(gāo)度，mm

    qmin———閥座初始(shǐ)密封比壓，MPa

    P1———初始壓力（取大氣壓P1=0．1），MPa

    則

        （10）

    b———O形圈與閥體内孔接觸寬度（取O形圈截面半徑的1/3），mm

    Z———O形圈數量（為(wéi)簡化計算取Z=2）

    qMY———O形圈密封的必須比壓，MPa

    f———橡膠O形圈(quān)的摩擦系數（f=0．4）

        （11）

    為簡化計算，取O形(xíng)圈截面直徑為5．3mm，O形圈密封與壓(yā)力關系較小。取P0=0，則qMY=1.35MPa，FMC=3DJH。計算各式。

    整理後得球閥密封比壓(yā)計算公式

  3、計算數(shù)據對比

    以DN80－PN250C固定球閥為例，按照(zhào)計算(suàn)公式與本文計算公式的計算結果進(jìn)行(háng)對比（表1，表2）。

表1 計算結果

表(biǎo)2 對比

        通(tōng)過計算對比(bǐ)，常用球閥密封(fēng)比壓(yā)計算公式在選擇(zé)非金屬材料（如尼龍、德威龍、钼龍、PEEK等）閥(fá)座時誤差(chà)較大，其主要原因是閥門法向力計(jì)算上出現錯(cuò)誤。本文通(tōng)過對閥座密封面比壓重新推理(lǐ)，得出新的公式，其計算結果可以滿足非金屬閥座(zuò)材料的選擇。