球閥是一種流量控制裝置，它使用空心、穿孔和樞轉的球來控制流經其中的流體。當球體中間的孔與流體入口對齊時，閥門打開；當通過閥手柄將其旋轉 90 度時，閥門關閉，從而阻止流體流動。[1]手柄在打開時平放，與流量對齊，在關閉時垂直于流量，從而可以輕松目視確認閥門的狀態。[2]關閉位置 1/4 圈可以是順時針方向或逆時針方向。

 

球閥經久耐用，多次循環后性能良好，而且可靠，即使在長期不使用后也能安全關閉。這些品質使它們成為關閉和控制應用的絕佳選擇，在這些應用中它們通常優于閘閥和截止閥，但在節流應用中它們缺乏這些替代品的精細控制。

 

該球閥易于操作、維修和多功能性，使其具有廣泛的工業用途，支持高達 1,000  bar (100  MPa ; 15,000  psi )的壓力和高達 750 °F (400 °C) 的溫度，具體取決于所使用的設計和材料。尺寸通常為 0.2 至 48 英寸（5 至 1200 毫米）。閥體由金屬、塑料或金屬加陶瓷制成；浮球通常鍍鉻以提高耐用性。球閥的一個缺點是，當用于控制水流時，球閥在關閉位置時會將水困在中心腔中。如果環境溫度低于冰點，側面可能會由于結冰引起的膨脹而破裂。[3]在這種情況下，某些絕緣方法或加熱帶通常可以防止損壞。寒冷氣候的另一個選擇是“耐凍球閥”。這種類型的球閥在側面裝有防凍塞，因此在發生凍結時，防凍塞會破裂，充當“犧牲”故障點，從而更容易修復。無需更換整個閥門，只需安裝新的防凍塞即可。[4]

 

對于低溫流體或可能在球內部膨脹的產品，閥門上游側鉆有一個通風口。這被稱為通風球。

 

球閥不應與“球形止回閥”混淆，“球形止回閥”是一種使用實心球來防止意外回流的止回閥。

 

其他類型的直角回轉閥門包括蝶閥、旋塞閥和防凍球閥。

球閥一般有五種閥體形式：單體式、三片式、分體式、上裝式和焊接式。差異取決于閥門部件（尤其是包含球本身的外殼）的制造和組裝方式。每種情況下閥門的操作都是相同的。[5]

 

一體式閥體提供了非常堅固的結構，在某些版本中，球可以從閥門上拆卸下來，而無需將整個閥門從管路中取出，但是多件式閥體為巧妙的設計提供了更大的范圍。

 

此外，還存在與滾珠機構本身的孔有關的不同樣式。根據工作壓力的不同，球閥又分為低壓球閥和高壓球閥。在大多數行業中，工作壓力高于 3,000 psi (210 bar) 的球閥被視為高壓球閥。通常高壓球閥的最大工作壓力為 7,500 psi (520 bar)，具體取決于結構、尺寸和密封材料。高壓球閥的最大工作壓力可達 15,000 psi (1,000 bar)。高壓球閥常用于液壓系統中，故又稱液壓球閥。[6]

 

尺寸最大 2 英寸（51 毫米）的球閥通常采用單件式、兩件式或三件式設計。一件式球閥幾乎都是縮徑的，相對便宜，并且通常需要更換而不是修理。兩片式球閥通常具有稍微縮小（或標準）的孔徑，并且可以是一次性的或可維修的。三件式設計使得包含球體、閥桿和閥座的閥門中心部分可以輕松地從管道上拆卸下來。這有助于有效地清潔沉積物、更換閥座和壓蓋填料、拋光球上的小劃痕，所有這些都無需從閥體上拆下管道。三片式閥門的設計理念是可修復的。每個閥門都被加熱到一定程度，同時從閥體上修剪掉多余的材料。[7]

全通徑（有時是全通徑）球閥具有超大尺寸的球，因此球上的孔與管道的尺寸相同，從而降低了摩擦損失。流量不受限制，但閥門更大且更昂貴，因此僅在需要自由流動的情況下使用，例如在需要清管的管道中。

在縮徑（有時是縮口）球閥中，流過閥門的管道尺寸比閥門的管道尺寸小一圈，導致流通面積比管道小。由于流量保持恒定并且等于流量面積 (A) 乘以速度 (V)，

速度隨著流動面積的減小而增加。

V 形端口球閥具有“V”形球或“V”形閥座。這允許線性甚至等百分比流量特性。[8]當閥門處于關閉位置并開始打開時，“V”的小端首先打開，從而在此階段實現穩定的流量控制。由于流體速度較高，這種類型的設計通常需要更堅固的結構，這可能會損壞標準閥門。如果加工正確，這些都是出色的控制閥，具有卓越的泄漏性能。

許多行業都會遇到球閥殘留物的問題。當流體供人類消耗時，殘留物也可能對健康造成危害，并且當流體不時變化時，可能會發生一種流體與另一種流體的污染。殘留物的產生是因為在球閥的半開位置，球孔和閥體之間產生了間隙，流體可能被截留在其中。為了避免流體進入該空腔，必須堵塞該空腔，這可以通過以始終與球接觸的方式延伸閥座來完成。這種類型的球閥稱為腔體填充球閥。

 

與球體的連接和橫向運動相關的球閥有幾種類型：

耳軸球閥在頂部和底部對球進行了額外的機械錨定，適用于更大和更高壓力的閥門（通常高于 3.9 英寸（10 厘米）和 580 磅/平方英寸（40 巴））。

 

浮動球閥是一種球體不通過耳軸固定到位的閥。在正常操作中，這將導致球稍微向下游漂浮。這會導致底座機構在壓在其上的球下方壓縮。此外，在某些類型中，如果某些力導致閥座機構消散（例如閥門外部火災產生的極高熱量），球將一直漂浮到金屬體上，該金屬體旨在密封球，從而提供有點故障安全的設計。[9]

 

手動操作的球閥可以快速關閉，因此存在水錘的危險。一些球閥配備有氣動、液壓或電機操作的執行器。這些閥門可用于開/關或流量控制。氣動流量控制閥還配備了定位器，可將控制信號相應地轉換為執行器位置和閥門開度。

三通和四通中間有一個 L 形或 T 形孔。不同的流量組合如圖所示。很容易看出，T 閥可以將任意一對端口或所有三個端口連接在一起，但 45 度位置可能會斷開所有三個端口，因此沒有任何誤差余地。L 閥可以將中心端口連接到任一側端口，或斷開所有三個端口，但它不能將側端口連接在一起。

具有 4 個或更多通道的多端口球閥也可在市場上買到，入口通道通常與出口平面正交。對于特殊應用，例如驅動氣動馬達從前進到后退，通過旋轉單桿四通閥來執行操作。四通球閥的球體上有兩個不互連的 L 形端口，有時稱為“ × ”端口。

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