如何计算球阀密封面密封比压
2015-01-27 12:48阅读：
1 概述
球阀密封面比压计算的准确性对阀门结构设计、性能分析和材料选用等方面影响很大。本文通过对常用
球阀比压公式的分析，提出了新的符合实际阀门条件的计算公式。
2 密封原理
球阀球体为上下轴固定，接触部位安装滑动轴承。阀座安装在具有活塞效应的阀座支撑圈内，阀座支撑圈上安装O形圈与阀体密封（图1）。阀座支撑圈后安装弹簧提供预紧力使阀座压紧球体。阀门关闭，进口端介质力作用于阀座支撑圈外径D
JH与阀座内径D
WN形成的环状面积上，使其压紧球体，达到密封。
图1 球阀密封结构
3 密封比压计算
阀座密封面上的工作比压q为
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
式中
q———阀座密封面上的工作比压，MPa
N———阀座密封圈对球体的法向压力，N
S———阀座与球体接触的球形环带面积，mm
2
F———进口端阀座对球体的总作用力，N
φ———密封面法向与流道中心的夹角，（°）
R———球体半径，mm
h———阀座与球体接触面轴向上的投影高度，mm
F
0———流体压力在阀座密封面上引起的作用力，N
F
1———弹簧预紧力，N
P———阀门设计压力（取公称压力PN），MPa
D
JH———阀座支撑圈外径，mm
D
MT———阀座密封面流体浸透尺寸，mm
D
MW———阀座密封面外径，mm
D
MN———阀座密封面内径，mm
F
MY———阀座密封面对球体必须的预紧力，N
F
MC———阀座支撑圈上O形圈与阀体孔间的摩擦力，N
R———球体半径，mm
h———阀座与球体接触面轴向上的投影高度，mm
q
min———阀座初始密封比压，MPa
P
1———初始压力（取大气压P
1=0．1），MPa
则
（10）
b———O形圈与阀体内孔接触宽度（取O形圈截面半径的1/3），mm
Z———O形圈数量（为简化计算取Z=2）
q
MY———O形圈密封的必须比压，MPa
f———橡胶O形圈的摩擦系数（f=0．4）
（11）
为简化计算，取O形圈截面直径为5．3mm，O形圈密封与压力关系较小。取P
0=0，则q
MY=1.35MPa，F
MC=3D
JH。计算各式。
整理后得球阀密封比压计算公式
4 计算数据对比
以DN80－PN250C固定式球阀为例，按照计算公式与本文计算公式的计算结果进行对比（表1，表2）。
表1 计算结果
表2 对比
5 结语
通过计算对比，常用
球阀密封比压计算公式在选择非金属材料（如尼龙、德威龙、钼龙、PEEK等）阀座时误差较大，其主要原因是阀门法向力计算上出现错误。本文通过对阀座密封面比压重新推理，得出新的公式，其计算结果可以满足非金属阀座材料的选择。
原文地址：
http://www.klevalve.com/jsxw/485.htm
