甲 浮球閥是球閥具有不受支持球-使得在閥腔中的球移動，以幫助密封該管線壓力-比兩個座位其擱置在其他。

無論閥座是由金屬，塑料還是其他材料制成，球閥性能的關鍵都是密封設計。球閥性能的另一個重要功能是閥桿密封設計。典型的浮球閥使用軟閥座（例如PTFE（一種稱為聚四氟乙烯的塑料，也稱為Teflon）或TFM（PTFE的改良版本，也稱為TFM 1600））來密封管路壓力。TFM與PTFE相比，在壓力/溫度方面略有優勢。PTFE和TFM均以其相當高的溫度和壓力性能而著稱，是閥座材料的理想選擇。但是，兩者都沒有很好的記憶力。一旦座椅被壓縮或變形，材料將無法恢復其原始形狀。

浮球閥如何工作

關閉的閥上的壓力不僅作用在球的上游側，而且作用在上游閥座的后側。該力的結果將球和上游閥座朝下游閥座的方向推動（見圖1）。該力可導致下游閥座的彈性變形和塑性變形。極端塑性變形的出現導致閥座的局限性。

圖1.壓力將球和上游閥座朝下游閥座的方向推動。

彈性變形是在閥座設計中設計的預期臨時變形，它利用設計中存儲的能量臨時改變其形狀，以在壓力和溫度波動時改善密封性能。

塑性變形是由于壓縮或極端壓力和溫度導致的座椅永久變形。這有時被稱為“冷流”。再次，這定義了座椅設計和材料的局限性。

閥座技術

浮球閥設計中使用了兩種不同類型的閥座技術：果醬閥座和柔性閥座，也稱為通電閥座。

許多早期的商用球閥設計以及今天使用的一些設計，都取決于果醬閥座的設計。這種密封是通過在閥座設計中使用過多的材料而產生的，從而將球（在組裝過程中）輕微“塞住”到閥座中，這導致閥座被壓向球和車身內壁（見圖2）。由于塑性變形，座椅的壓縮或預設由此損害了座椅。盡管這種塑性變形很小，但需要對閥座進行壓縮才能實現緊密密封。這樣可以在低壓應用中進行密封，并且隨著壓力的增加，球會被迫進入下游閥座，從而導致密封更加緊密。 

圖2.預設前后的卡紙座

同樣在這種類型的設計中，由于壓縮，閥座已經形成了一些輕微的塑性變形，因此，如果上游壓力大大增加，則由于球更硬地推入下游閥座，它將導致更多的塑性變形。只要壓力保持在較高水平，這就不成問題，但是如果壓力降低，則很可能會發生泄漏，因為閥座不會恢復到其原始形狀，這意味著它已經“冷流了”。卡紙座沒有壓力補償。 

與卡紙座椅有關的另一個問題是溫度波動。熱膨脹是材料在加熱時通常體積的增加。通常表示為每單位溫度變化的長度或體積的分數變化。將系數應用于給定材料，以比較從一種材料到另一種材料的熱膨脹率。該速率稱為材料的熱膨脹系數。通常，為固體給出線性膨脹系數，而為液體和氣體給出體積系數。

如果球閥中的溫度升高，則鋼體和球會膨脹；但是，PTFE或TFM閥座的膨脹速度要高得多-可能是其周圍金屬速度的八倍。如果溫度變化足夠高，則卡紙座將產生超出其原始形狀的更多塑性變形。如果閥門隨后被冷卻，則額外變形的閥座收縮很可能會導致泄漏。卡紙座也沒有熱補償。

當受到磨損時，球閥中的犧牲元素就是閥座。座位價格合理。但是，在高循環條件下，根據截止壓力和閥門尺寸，果醬閥座會很快磨損。卡紙座也沒有磨損補償。 

所有塑料都有一個彈性行為區和一個塑性行為區。目的是利用彈性行為區來使用存儲的能量，就像跳水板一樣。 

電動座椅有許多不同的設計。同樣，帶電座椅可以利用設計中設計的儲能，通過利用設計中內置的彈性變形來補償壓力，熱補償和磨損的變化。例如，一種用于在座椅中獲得內置能量的流行設計是對座椅的內徑進行整形，使其具有柔性。除此設計外，在閥體與閥座外邊緣之間還包括一個撓曲區（見圖3）。在閥的最終組裝期間發生的初始預設，或者是對閥座施加壓力，以使閥座彎曲到彎曲區域中，從而存儲彈性能量。此設計利用了設計中內置的彈性變形，因此減少了由于壓力，熱膨脹和磨損增加而引起的塑性變形的機會。只要在撓曲區域中閥座和閥體之間有一定的間隙，閥座就會彎曲而不是冷流。

圖3.預設之前的靈活座椅

卡紙座設計也使用預設，但是在這種情況下，設計中沒有彎曲區域，僅使用塑性變形進行密封。

浮動球閥內的密封

對于果醬閥座設計和彈性閥座設計，在新閥中，只要上游壓力不會使球超過有效預設值，就會發生上游密封。隨著上游壓力的增加，它會迫使球和上游閥座沿下游閥座的方向移動，從而使球更緊地壓向下游閥座，從而使閥緊密關閉。發生這種情況時，閥體與上游閥座后部之間將形成間隙。這允許上游壓力準確地進入閥腔（請參見圖4）。 

圖4.出于說明目的，放大了上面所示的球/座運動距離（與所示座椅的尺寸相比）。根據閥的大小和上游壓力的大小，移動實際上很小。

使上游壓力與空腔中的壓力相等具有多個優點。它減少了摩擦，最大程度地減少了座椅損壞，并提供了更低的工作扭矩。如果閥門是自動化的，則將導致執行機構更小，成本更低。 

浮動球閥是下游的密封裝置。該閥具有兩個閥座，只是為了使其雙向。這意味著，無論以哪種方式將其安裝在管道中，兩側的工作原理都相同。但是，如前所述，只要上游壓力不會使球移動超過新閥上的有效預設值，上游密封就會發生。但是，隨著閥的磨損，設計的有效預設值會降低，因此，即使在較低壓力下，上游壓力也更容易進入閥腔。

為了幫助并確保上游壓力進入模腔以平衡壓力，在閥座的外邊緣開有徑向凹槽（請參見圖5）。徑向凹槽僅影響上游閥座的密封，因為下游閥座被球壓入內部閥體內，在下游閥座的背面發生密封。徑向凹槽不會使閥門單向。由于兩個閥座相同，因此閥保持雙向。閥門內部產生的力也相同，使閥門保持雙向。

圖5.徑向凹槽以確保壓力平衡

熱流體膨脹

在浮球閥中，兩個閥座之間形成的腔是用于壓力增加的絕對理想的安全殼。出人意料的是，由于熱膨脹，與被困的不可壓縮物的溫度升高相關的壓力升高幅度很大。在沒有華氏度的情況下，普通水的溫度每升高1華氏度，壓力就會升高約100 psi。例如，10?F將使壓力升高約1000 psi。并且，最常見的液體的壓力/溫度關系為每華氏度約90至110 psi。實際上，ANSI B16.34第2.3.3節“熱流體膨脹”指出：“用戶有責任提供或要求提供設計手段，

球閥制造商有幾種解決熱流體膨脹引起的模腔壓力增加的問題的方法。當閥處于打開位置時，可以通過在閥桿槽的頂部到球的流路鉆一個小孔，輕松地釋放球，閥座和閥體在腔中產生的任何壓力。腔體壓力很容易通過閥桿槽中的孔從腔體中逸出并推出閥的下游側。然而，當球處于關閉位置時，要使腔室排氣要困難得多。實現此目的的一種方法是在球上鉆另一個孔，以便當閥處于關閉位置時，排氣孔指向上游，從而向上游排放捕獲的介質，同時防止閥向下游泄漏（請參見圖6）。雖然排氣孔無疑是防止腔體壓力增大的合適方法，但它也使閥門成為單向閥。這是采用果醬閥座設計的閥能夠排出腔體壓力的唯一方法。

圖6.為了防止腔體壓力增加，當閥門處于關閉位置時，在上游放置一個排氣孔。然而，這使得閥是單向的。

使用通電閥座設計的閥具有閥座前后彎曲的能力。腔體泄壓將采用阻力最小的路徑。現在增加的模腔壓力大于上游壓力，將迫使上游閥座移離球體并向上游壓力側彎曲或彎曲并向上游排氣。腔體壓力恢復到正常狀態僅需要少量的壓力釋放。一些制造商將其稱為上游閥座的“打””效果，而另一些制造商將其稱為“滲漏”釋放。無論如何，這些都是自卸式座椅（請參見圖7）。

圖7.自卸式閥座

話雖如此，即使是設計有自卸式閥座的閥門制造商也建議，對于高揮發性負荷（例如液氯或低溫服務），已知流體或氣體具有快速的熱膨脹特性，建議使用使用上游放空球可提供直接泄壓功能。

結論

在當今不斷增長的浮球閥市場上有許多制造商，因此不應將浮球閥視為商品。應該認真考慮確定哪個閥門最適合該應用