在阀门领域，球阀以其紧凑、耐用的设计和可靠、快速的开/关控制而闻名。球阀利用中心钻有孔（称为端口）的球来控制介质的流动。球旋转 90 度，使端口与阀体对齐，并允许介质流过阀门。要关闭阀门，将球旋转 90 度回到关闭位置。所有球阀均依靠两个阀座（通常由聚四氟乙烯 (PTFE) 制成）将球固定到位并形成紧密密封，以防止介质通过阀门泄漏。

浮动式和耳轴式是球阀设计的两种基本类型。浮动球阀是工业管道系统中最常用的阀门类型。这些阀门的设计使得当阀座开始磨损时，流经阀门的介质产生的压力将迫使球抵住下游阀座以保持紧密密封。

在耳轴球阀中，球通过轴承固定到位，防止其向下游浮动。弹簧加载的阀座机构可确保阀门在阀座不可避免地开始磨损时保持密封。

浮动球阀设计

在我们深入研究浮动球阀设计的细节之前，让我们先定义一下球阀的关键部件：

• 阀体——装有阀门机构的腔室。球阀通常由钢、铁、黄铜、青铜或 PVC 制成。
• 球 – 具有穿过中心的流路的旋转球体，通过阀杆或轴连接到阀体
• 孔或端口 – 球中心空心
• 填料 – 安装在阀杆周围的柔性密封件，以防止介质从阀体中逸出
• 阀座 – 环形圆盘，在阀体和球体之间形成密封
• 阀杆 – 固定球并将其连接到外部操作杆或执行器的轴
• 执行器——设计用于旋转阀杆的外部装置。这可以是杠杆、齿轮、电动齿轮（电动执行器）或气动/液压执行器。

大多数球阀都是浮动式的。浮动球阀由杯形阀座支撑，在阀体和球之间形成紧密密封。球本身悬挂在它所调节的介质中，并通过杯状底座保持在适当的位置，杯状底座通常由热塑性塑料制成。这些阀座在球和阀体之间形成紧密密封。

浮动球阀能够提供双向密封，这意味着球可以自由移动以阻止介质在任一方向流动。这种类型的阀门重量轻、经济且用途广泛，广泛应用于石油、天然气、水、蒸汽和石化产品等领域。

浮动球阀如何工作？

浮动球阀由连接在球顶部的轴或阀杆操作，可将球旋转 90 度（四分之一圈）。当球旋转时，端口被阀体壁覆盖或露出，从而释放或停止介质的流动。阀杆与球的连接足够松，当球绕其轴旋转时，水流的压力将球推向下游阀座，形成紧密的密封。因此，在阀座发生一定程度的磨损后，浮动球阀在极低压应用中可能无法有效密封。这是因为可能没有足够的介质压力来迫使球抵靠下游阀座以形成紧密密封。然而，在大多数应用中，下游压力足以在阀座开始磨损后很长时间内保持紧密密封。

什么是固定球阀？

耳轴安装球阀的工作原理与浮动球阀大致相同，但在这种情况下，球由与操作杆相对的第二个杆固定。第二个杆和轴承称为耳轴。

与浮动球阀设计不同，耳轴球阀的阀杆牢固地固定在球上，这可以防止球在除其轴线上以外的任何位置移动。由于球不会在介质压力的作用下向下游“浮动”，因此耳轴球阀可以同时在两侧保持适当的密封。这对于多端口阀门和极低压应用中的阀门尤其重要，在这些应用中，介质流不足以将球推向其下游阀座。

耳轴阀在低压和高压应用中均有效，并且比浮动球阀需要更少的扭矩来转动。然而，管道系统设计者应注意，耳轴球设计通常比浮球设计更昂贵。

耳轴阀常见于以下行业：

• 化学
• 电气
• 油和气
• 管道
• 烃

在浮动球阀和耳轴球阀中，阀杆与外部环境之间的密封随着时间的推移会受到最大程度的磨损，因此阀门填料是防止介质通过阀门逸出管道系统的关键组件。还建议管道系统设计人员选择弹簧加载填料设计，以补偿不可避免的磨损并防止阀杆密封泄漏。