球阀

球阀（ball valve）是一种启闭件，球阀中（球体）由阀杆带动，并绕轴线进行旋转运动进行开关。历史上首个阀门设计应追溯到19世纪的John Wallen和John Charpmen的球形旋塞阀或球阀设计。球阀通常采用卧轴式，阀体一般采用铸钢制造，分为两半组成，活门与阀轴可以制成整体，也可以分别制造装配。根据驱动方式的不同，球阀可以分为气动球阀、电动球阀和手动球阀。

在远古时期，为了控制河流和小溪的水量，人们使用了大石块和树干来阻挡或改变水流的方向。在中国战国末年，秦蜀郡太守李冰采用了具有阀门功能的细竹筒来汲取卤水制盐，显示出阀门的早期应用。此外，在埃及和希腊的古代文明中，也可以找到几种原始阀门用于农业灌溉的证据。然而，古罗马人因其复杂的水系统而被广泛认为在农作物灌溉方面做出了突出贡献，他们使用了旋塞阀、柱塞阀和逆止阀。到了文艺复兴时期，著名的艺术家和发明家达·芬奇在其设计的大型水力项目中纳入了阀门的设计，其中许多技术方案至今仍然具有实际意义。随着欧洲锻造技术和水利机械的进步，对阀门的需求也随之增加，这催生了铜制和铝制旋塞阀的出现，标志着阀门进入了金属制造的时代。

阀门工业的现代历程与工业革命紧密相连，并随着其深化而不断进化。自1705年纽康曼发明首台工业蒸汽发动机起，对蒸汽机的控制需求应运而生。随着1769年瓦特发明蒸汽机，阀门正式踏入机械工业领域，其中旋塞阀、安全阀、止回阀和蝶阀被广泛采用。瓦特的这一创新标志着阀门在工业中的广泛应用开始。在18至19世纪，蒸汽机广泛应用于采矿、冶炼、纺织和机械制造等行业，推动了阀门在数量和质量上的快速增长，滑阀因此得以呈现。历史上首个阀门设计应追溯到19世纪的John Wallen和John Charpmen的球形旋塞阀或球阀设计，但当时并未投入生产。二战后，阀门技术得到了新的革新和突破，这主要归功于围绕阀门使用场景的一系列研发和尝试，以及美国海军在潜艇中使用James Bury阀门的早期倡议。在20世纪60年代，随着多个工业化国家的经济繁荣，阀门制造业逐渐成为机械工业的重要组成部分。从60年代末到80年代初，一系列全球事件，包括旧殖民地国家的独立、石油危机的出现以及各产油国对高利润石油工业的投资，都极大地推动了国际阀门生产和贸易的快速增长。相比之下，我国的阀门工业生产起步较晚。我们始于20世纪60年代的单座阀和双座阀的研制，主要仿制前苏联的产品。虽然由于当时机械工业的相对落后，产品存在一定的泄漏问题，但仍能满足基本的工业生产控制需求。自70年代开始，随着工业生产规模的扩大和对控制要求的提高，我国开始引进并仿制国外先进的控制阀产品，如带平衡阀芯的套筒阀和偏心旋转阀等。进入80年代，我国改革开放政策的实施进一步推动了阀门工业的发展。我们开始引进国外同类产品的先进设计和工艺技术，以及加工设备，例如，生产出各种类型的套筒阀、偏心旋转阀，开始研制精小型调节阀。随着大型电站等工业项目的进行，也研制了各种电液执行机构、长行程执行机构等执行机构，以适应大推力和大推力矩、长行程等控制要求。使我国的阀门制造技术和产品质量得到了迅速提升。90年代，随着对国外先进技术的不断引进和消化，我国的调节阀工业开始飞速发展，填补了一些特殊工业控制的空白，大大缩短了与国际水平的差距。已经能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等国际标准设计制造各种阀门。

球阀实际是旋塞阀的一种类型,因此它在工业中应用也很广,故通常单列一类。球阀是以阀瓣为一正圆球体而得名,中间有一通孔,它的密封是靠固定在阀体内的软密封环圈紧靠在光滑的阀瓣上而形成的,阀杆端部的扁方头插在阀瓣的长方槽内，扳动手柄使阀杆转动,带动阀瓣围绕与流体方向垂直轴转动,接通时流体从阀瓣中间通过,达到切断或接通介质流动的功能。

球阀的构成,除阀体内无支承座外,其他和旋塞阀相同,,其阀体为球形,通常由两个半球壳组成,其中一个半球壳较大可引人阀杆,阀堵为中间有一圆柱形通道的圆球体,嵌人阀体球壳里,两半球壳用法兰固定,小型球阀也可用螺纹固定,检修时可以将球壳拆开,取出球形阀堵。闭合时球形阀堵的圆柱形通道与管轴线成90°垂直，阀杆的密封也采用填料函密封。

球阀结构剖面图

球阀结构剖面图

球阀结构剖面图

球阀接头结构剖面图

“球芯”“阀杆”结构图

“密封圈”“垫片”“螺纹压环”结构图

垫片扳手结构图

球阀是一种机械阀门，以球形密封体作为启闭件，通过绕轴线旋转实现开启和关闭。它不仅能改变管道内介质流动方向，还能有效调节介质流量。结构紧凑、密封性优良、开关轻便且寿命长，适用于多种场合。球阀的特点是结构简单,开关迅速,操作方便,体积小,重量轻,零部件少,流体阻力小，但调节性能差.适用于低温、高压及黏度大的介质。球阀的优点包括：

1. 结构简单、轻便、体积小，特别适用于低温介质传输。
2. 维修便利，密封圈可拆卸，更换容易。
3. 特殊形体结构，不易被卡住，适用于各种环境。
4. 启闭迅速，无冲击，可通过试验系统优化。
5. 关闭或全开时，阀体与球体不接触，高速介质不会对密封面造成冲蚀。
6. 良好的密封效果和承压能力，适用于地下或水下等极端环境，使用寿命长达30年。

然而，球阀也存在一些缺点：

1. 调节性能相对于截止阀较差，特别是在气动和电动版本中。
2. 使用范围有限，尽管其密封效果良好且密封圈材料（通常为聚四氟[fú]乙烯）成本低廉、易于更换，但由于材料本身的特性，使用范围受到一定限制。

电动球阀是由阀门电动装置和阀门组合成一体的管道附件。它可以接受运行人员或自动装置的命令，自动截断或调节管道中的介质流量。电动装置和阀门本身都是独立的部件。为了保证电动阀门的工作性能良好，除了必须有性能良好的阀门电动装置和阀门外，还应使二者能很好地协调工作。这里，我们从阀门操作特性入手，分析如何使电动装置和阀门协调工作，以组成性能良好的电动阀门。

电动球阀

典型的气动控制阀结构包括阀体、阀杆、阀芯、阀座、弹簧和膜片等。其工作原理在于，当有压缩空气作用于膜片时，膜片会产生下压动作，并通过弹簧的弹力实现平衡。这个过程中，膜片的位移通过传动杆等连接件，使阀杆产生相应的移动，从而改变开启面积的大小。一旦压缩空气进入阀门，阀杆会下移，导致阀门关闭，切断水路或液路通道。这种阀门被称为气动阀门。另外，气开式气动阀门的工作原理与气闭式相似，不同之处在于，当压缩空气进入阀体并作用于薄膜时，阀杆会下移，使阀芯和阀座分离，从而打开流体通道。因此，气动控制阀通过压缩空气的作用来实现对流体的控制，具有重要的工业应用价值。

气动球阀

手动阀门是常见的设备和装置用阀门，通过手柄或手轮操作。通常，顺时针旋转为关闭，逆时针为开启，但操作前需确认启闭标志。其设计基于正常人力，不允许使用杠杆或长扳手操作，以防损坏阀门或引发事故。对于大口径或高压阀门，需特别小心。损坏的手柄或手轮应及时更换，不能用活扳手替代。闸阀和截止阀在关闭或开启到头后需回转一圈，以利操作和检查。大口径蝶阀、闸阀和截止阀设有旁通阀，用于平衡进出口压差和减少开启力矩。操作时，应先开旁通阀，再开主阀门。

手动球阀

浮动球球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷，在受到较高压力冲击时，球体可能会发生偏移。这种结构，一般用于中低压球阀。

浮动球球阀

固定球球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，即在密封面间压注特制的润滑油，形成一层油膜，既增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用于高压大口径的球阀。

固定球球阀

弹性球球阀即轨道球阀，球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽而获得弹性，当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前，先松开楔形头，球体随之恢复原形球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。

弹性球球阀

这种球阀属于固定球阀，也是单阀座密封球阀，调节性能是球阀中最佳的，流量特性是等百分比的，可调比达100:1。它的V形切口与金属阀座之间具有切作用，特别适用于含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

V形球阀

三通球阀有T形和L形。T形能使三条正交的管道相联通和切断第三条通道，起分流、合流作用。L形只能连接相互正交的两条管道，不能同时保持第三条管道的相互连通，只起分配作用。

三通球阀

球阀广泛用于核岛系统中如反应堆冷却剂系统、反应堆硼和水补给系统、反应堆堆腔换料和乏燃料水池处理和冷却系统、硼回收系统和废液处理系统等。按驱动形式上分，有手动球阀(如:大亚湾核电厂阀门RCP391/392/393VP),也有电动球阀(如大亚湾核电厂阀门EAS126/145/146VR)和气动球阀(如大亚湾核电厂阀门TEPO25/026VP)。

LNG主要成分为甲烷、乙烷、丙烷[wán]以及少量氮气，它是一种无色、无味和无腐蚀性的低温液体，密度比空气小，安全性比较高，燃烧后二氧化硫和粉尘排放量几乎为零，因此作为一种清洁能源被广泛使用。由于它分子量小、黏度低、渗透性强等性质，易于泄漏和扩散，因此在LNG的生产、运输以及接收过程中，用于切断、止回和调节的阀门对系统的安全可靠运行具有至关重要的作用。目前，用于LNG关键设备中关断的阀门有闸阀、截止阀、蝶阀和球阀四类。由于球阀的结构简单、可靠性高、寿命长而且开关迅速，尤其是相比于其他类型的阀门具有流动阻力小的优点，因此被广泛应用。由于LNG的球阀在低温环境下工作，对其密封性能有较高的要求。球阀密封性能是决定其质量优劣的重要指标，因此对低温球阀密封结构研究一直是本领域的重点和热点。

多功能球阀是一种理想的装置，用于低压管道灌溉系统中，具有调压、给水、排气等多种功能。它利用力原理，通过水的上下升降来漂浮充气橡塑球，实现管道自动排气、自动止水、调压及制动给水。该阀实现了多项自动功能，有效解决了管道运用中的多种不利因素，如空气排出、水锤现象及限制管道极限压力等。其局部阻力系数为3.3~3.6，限制管道压力为111.5kg/cm。与压力水池相比，每个应用球阀可节约投资200元左右，与调压、给水、排气等装置单设相比，每个系统可节约投资近300元，单井系统总计可节约投资近500元。

食品加工业是球阀的主要应用之一，因为产品灌装等操作需要在整个过程中保持调节流量。

例如更高压力、更高温度或极低温度以及耐磨损、耐冲刷、耐腐蚀的方向发展，以及在特殊的工业领域中的应用。例如，随着油气工业的发展急需LNG球阀与海底球阀。

阀门集成化处理亦是大势所趋，以满足特定流程的需求。例如，HIPPS系统、高压水泵出口的最小流量阀等，均是止回阀与旁通调节阀的组合，控制阀集成系统，以及海底阀门撬装等。

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艾默生（EMERSON）艾默生于1890年在美国密苏里州圣路易斯市成立，当时是一家电机和风扇制造商。经过100多年的努力，艾默生已经由一个地区制造商发展成为一个强大的全球技术解决方案提供商。

弗洛控制有限公司成立于2009年，提供液体循环加热阀门和管道产品，这些产品可提供优越的室内气候，同时减少供暖和制冷系统的资本、安装、调试和运行成本以及建筑物的碳足迹。FloControl拥有超过13年成功为英国最负盛名的建筑服务项目提供精心设计的液体循环加热阀门解决方案的经验，现已将其范围扩展到专用应用和支持服务，为液体循环加热系统提供集成方法。

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