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球阀是类型最为多样和复杂的一种阀门，主要技术参数涉及到顶装和侧装、软密封和硬密封、浮动球和固定球、单向密封和双向密封等，这些参数决定了一个球阀的内部构造，是球阀选型最为重要的参数。

3.4.1.1 顶装和侧装

焊接端球阀选用顶装结构（Top Entry），顶装式结构设计使阀门可以实现在线维修。

法兰连接端球阀选用侧装结构（End Entry 或Side Entry），阀门由于是法兰连接，可以从管线上拆下来维修。

相较于侧装球阀，顶装球阀体积大、重量大、价格高。

图3-10 侧装球球阀示意图

图3-11 顶装球球阀示意图

3.4.1.2 软密封和硬密封

此处密封指的是球和阀座之间的密封，分为软密封和硬密封。

软密封是通过弹性密封圈变形达到密封，阀座常见的软密封材料有PTFE、PCTFE、RPTFE、PEEK等。

图3-12 软密封原理示意图

图3-13 软密封球阀内部构造示意图

硬密封是金属对金属密封，球体和阀座密封面需要采用特殊工艺进行硬化，适用于高温、高压、高腐蚀性及含有颗粒介质等恶劣工况。

图3-14 硬密封原理示意图

图3-15 硬密封球阀内部结构示意图

软密封或硬密封除了可以独立使用之外，也可以将两者结合，形成双级密封，在金属密封的基础上，次级密封保证了零泄露，另外，金属初级密封的同时，过滤了块状物质进入次级密封区域，保护了软密封组织。

图3-16 初级硬密封、次级软密封原理示意图

3.4.1.3 浮动球和固定球

浮动球，球体移动，密封圈固定，球体不但可以旋转，在介质压力作用下，还可以向前浮动，使球体与密封圈紧密贴合，从而实现密封。

固定球，球体不移动，密封圈移动，球体只能绕枢轴转动，位置固定不变。

通常情况下，大球阀选用固定球，小球阀选用浮动球。在实际项目应用中，公称直径 ≤2” 的球阀选用浮动球，＞2” 的球阀选用固定球。

低温浮动球球阀的结构和常温浮动球球阀差异较大，低温浮动球球阀的阀座（密封圈）有一侧是靠柱簧顶着的，柱簧可以额外提供密封压紧力，而常温浮动球阀的阀体两侧是两个密封圈。

图3-17 常温球阀浮动球结构

图3-18 低温球阀浮动球结构

图3-19 低温浮动球球阀带柱簧的阀座

图3-20 固定球结构示意图

3.4.1.4 单向密封与双向密封（单活塞效应与双活塞效应）

单向密封和双向密封这两个叫法其实并不严谨，有的人会理解为阀门能否双向密封，也有的人会理解为单个阀座能否双向密封。

常温浮动球球阀是单向密封还是双向密封？常温浮动球球阀的2个阀座（密封件）是一样的，不论介质顺流还是逆流，都是依靠介质压力推动球体移动，是球体与阀座密封良好，因此，常温浮动球球阀是双向密封，但阀座（密封件）固定的，不存在方向性的说法。

低温浮动球球阀的结构与常温浮动球球阀差异较大，低温浮动球球阀是靠弹簧力和介质压力共同作用实现密封，介质顺流时可以实现密封，但逆流时则无法密封，如果阀门装反了，则会出现严重内漏，因此低温浮动球球阀是单向密封，上游阀座是单向密封，而下游阀座是固定的，不存在方向性的说法。

关于阀座密封方向性严谨的叫法是单活塞效应（Single Piston Effect，缩写SPE）与双活塞效应（Double Piston Effect，缩写DPE）。这里的活塞指的是可以移动的阀座（密封件），比如低温浮动球球阀的阀座、固定球球阀的阀座都是活塞型式。

当球阀使用单活塞密封效应的阀座时，球阀关闭后，两侧阀座依靠弹簧推力和介质压力使其压紧在球体上，不论介质顺流还是逆流都能实现良好密封。当阀腔内介质压力增加到一定程度时，介质压力会推动阀座远离球体，然后自动泄压到上下游管道。

图3-21 单向密封阀座

如果将单活塞效应的阀座上的弹簧力加大，使之能抵抗阀腔内介质最大压力，此时阀腔中的介质无法排放到上下游管道中，这就是双活塞效应的阀座。简而言之，单活塞效应的阀座只能在一个方向实现密封，而双活塞效应的阀座两个方向都能实现密封。

图3-22 双向密封阀座

单活塞效应的阀座（SPE）和双活塞效应的阀座（DPE）两者搭配就会出现4种组合型式，具体见下表：

DBB与DIB型固定球阀各项性能对比

SPE 活塞使用→│ 符号标示，DPE 使用→│←符号来标示，则上面的四种形式的阀门类型可以用下图所示标识来表示。

在实际项目应用中，SPE+DPE的阀座密封型式最常见，上游SPE阀座可以实现单边密以及上游泄压，下游DPE双线阀座双向密封。

表3-1 4种类型阀座优缺点对比

DIB-2（SPE+DPE）固定球阀座密封及阀腔泄压示意图

图3-23 一边单向密封阀座、另一边双向密封阀座（DIB-2 阀座）

API Spec 6D 对DBB双截流与泄放阀（Double Block and Bleed Valve）的定义如下：

A valve with two or more seating surfaces that, in the closed position, provides a seal against pressure from both ends of the valve with a means of venting/bleeding the cavity between the seating surfaces.

API Spec 6D 对DIB双隔离与泄放阀（Double Isolation and Bleed Valve）的定义如下：

A valve with two or more seating surfaces, each of which, in the closed position, provide a seal against pressure from a single source, with a means of venting/bleeding the cavity between the seating surfaces.

扩展阅读：

1. 球阀和截止阀的区别以及选用准则：https://www.cad2d3d.com/post-1682.html
2. 各种类型的阀门英文翻译：https://www.cad2d3d.com/post-1681.html
3. 低温球阀技术规范及技术要求：https://www.cad2d3d.com/post-1206.html
4. 球阀 TRN/FB/FS 代表什么意思？https://www.cad2d3d.com/post-1749.html
5. 球阀参数说明 https://www.cad2d3d.com/post-1752.html
6. DBB、DIB、DIB-1、DIB-2 球阀内部构造和原理，密封结构与泄压方向说明：https://www.cad2d3d.com/post-1761.html
7. 艾默生KTM金属密封浮动球阀内部结构及原理：https://www.cad2d3d.com/post-1918.html
8. 一片式球阀、两片式球阀、三片式球阀和广式球阀的内部构造和区别：https://www.cad2d3d.com/post-1920.html
9. 侧装浮动球金属硬密封球阀内部构造及组成：https://www.cad2d3d.com/post-1951.html
10. 两片式侧装浮动球全通径球阀内部结构详解：https://www.cad2d3d.com/post-1976.html
11. 金属硬密封球阀内部结构详解 https://www.cad2d3d.com/post-1977.html
12. 侧装固定球球阀内部结构详解，阀座密封类型软密封、硬密封和软硬结合：https://www.cad2d3d.com/post-1979.html
13. Flowserve固定球球阀产品规格书下载，固定球球阀内部结构、软密封和硬密封、单向密封双向密封（SPE、DPE、DIB）详细介绍：https://www.cad2d3d.com/post-1982.html
14. 顶装（上装）球阀、侧装球阀的区别，顶装、侧装球阀选型原则：https://www.cad2d3d.com/post-1997.html
15. 球阀球体安装方式：顶装式TOP ENTRY、侧装式END ENTRY（Side Entry）和底装式BOTTOM ENTRY：https://www.cad2d3d.com/post-2010.html
16. 球阀规格参数英文缩写具体含义，FP、SEY、TEY、TRUB、TRN、FB、EB FOR LTS：https://www.cad2d3d.com/post-2018.html
17. 低温浮动球球阀阀座结构详解，含图纸及实物，浮动球单向密封有方向性：https://www.cad2d3d.com/post-2169.html

来源：《装车橇设计大师》/ 3 装车橇组成件 / 3.4.1 球阀。

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