2， 结构缺点。V形球阀结构存在以下几方面的缺陷：

                               图1 V形球阀结构示意

a) 高压工况。V形球阀的轴与轴承之间存在间隙和刚度的问题，容易导致高压介质推开阀球，使其远离阀座。V形球阀阀座底端面与阀体的端面存在阀座限位间隙(O形球阀无需间隙设计)，因此可能会导致阀球被高压介质推开后无法与阀座密封的情况发生，因此管线口径一旦大于DN300或压力较高时，很难保证V级及以上等级的泄漏标准，但如果增大阀座阀体间隙，则会增加阀座动作时的浮动量，使用寿命会变短。

b) 常温工况。常温结构的V形球阀的O形圈提供预紧比压力，但是由于高压介质推开阀球，使其远离阀座，阀座在O形圈的作用下向阀球的方向运行，则O形圈回弹导致压缩量降低，从而导致O形圈对阀座的预紧比压降低，可能会导致低压密封测试时无法密封的问题，严重时无预紧力的情况导致高压时也无法密封。

c) 高温工况。高温结构的V形球阀的O形圈换成石墨密封环，也存在同样的问题。阀座在介质力的作用下向阀球的方向运行，导致石墨密封环的右端面与阀座有间隙产生，也会产生泄漏的风险。

d) 卡涩问题。高温结构的V形球阀在开关过程中，随着阀门的打开，阀球与阀座接触面积的减少，阀座会有部分浮动现象，此时阀座浮动时，不仅压缩石墨密封环，而且还要克服密封环与阀体之间的摩擦力。一般情况下阀体为高温铬钼钢或碳钢，阀座为不锈钢，在温度高的情况下，很容易出现摩擦阻力变大导致阀座浮动困难的情况发生，造成摩擦扭矩变大动作卡涩甚至卡死。

e) V形球阀的流量特性为固有流量特性，不能满足现场对高精度流量调节的需求。

f) 介质为高压差时无法满足调节的目的。由于高压差作用在阀球和阀座上，因此需要很大的调节不平衡扭矩，这一方面需要更大的执行机构，另一方面也无法降低介质的流速和噪音，不能满足现场的使用要求，因此降低了阀内件的使用寿命。

通过对图1的阀结构分析可以得出，当前的V形球阀结构无法满足大口径管线高压工况下低泄漏、高压差调节、耐高温、流量特性可调的基本特性，对于纯金属密封的高温场合下，泄漏等级也只能达到Ⅳ级，无法满足现场工况的实际需要。因此必须对现有的V形球阀结构进行改造，克服现存的缺点，以满足现场使用的目的，从而在大口径高压场合替代球形阀，降低成本。
改进后的V形球阀结构如图2所示。

 2 改进后的V形球阀结构分析

             图2 改进后的V形球阀结构示意


1) 结构简介。改进后的V形球阀最主要是流向和密封结构的改变：常温结构为图2a)的软密封结构，高温结构为图2b)的硬密封结构；流向从之前的压圈侧流入的方式改为从阀杆侧流入的方式。

2) 结构优点。改进后的V形球阀结构有以下几方面优点：

a) 更加适合大口径高压控制阀的切断。由于流向的改变，在大口径高压介质的推动作用下，阀球向着阀座密封面的方向移动，此时介质压力不会推开阀球和阀座产生间隙，反而增强了密封的容易度。

b) 常温工况。常温结构的V形球阀中，O形圈仅起到径向密封作用，通过弹簧提供预紧比压，介质压力从右侧进入阀座支撑环的背面，作用在活塞面A上产生密封比压，活塞面可以根据实际压力进行有针对性的设计。

c) 高温工况。高温结构的V形球阀中，石墨密封环仅起到径向密封作用，石墨密封环的压紧是通过弹簧和介质的压力实现的。介质进入阀座背面后，一方面向右侧推动阀座产生密封效果，另一方面向左侧压紧石墨密封环产生石墨密封环的径向密封效果，这样介质压力分别起到压紧阀座和压紧密封环的目的，而且互相不干涉。

d) 克服卡涩问题。高温时，阀座的左右浮动仅仅克服阀座和密封环之间的摩擦力即可，而且和阀体隔开，阀内件为不锈钢设计，不会产生碳钢或铬钼钢的生锈卡涩问题，更不会由于阀座阀体热膨胀不一致导致的运动卡涩问题，更加适合在高温高压苛刻工况下使用。

e) 为了满足高压差的调节以及降低噪音、减少调节扭矩的目的，设计成孔板压圈的型式如图3所示。该设计型式可更好地满足高压差调节的目的，而且孔板可以根据实际压差的大小设计成单层孔板或多层孔板的型式。由于流向是从密封面流向孔板的，因此对于大压差的气体来说，流速高的区域全部集中在孔板处，从而保护了阀球和阀座的密封面，延长了内件的使用寿命。孔板多孔的布置方式可以任意设计，以得到理想的流量曲线，使流量曲线可调达到满足实际工况的目的，扩大了流量调节范围和可调比。

f) 对于压差不高的调节使用场合，也可以设计成可调曲线压圈，如图4所示。该种型式的流量曲线可以任意设计，而传统结构的V形球阀的流量曲线基本上是固定不变的。

                                图3 高压差孔板压圈设计示意

                       

              图4 可调曲线压圈示意
                                                3 其他改进措施

除以上密封结构外，V形球阀结构上还做了其他相应的改进，如：阀杆与阀球采用键槽连接、底盖采用碟簧支撑球体且补偿高温热膨胀、填料处动态密封设计等，以满足高温下的热膨胀要求。
4 结束语
经过对传统的V形球阀结构进行改进，针对大口径高压调节工况应用的V形球阀，产品性能已经完全满足了实际需求，完全可以替代价格昂贵的球形套筒控制阀，已经多次成功应用在实际现场中，受到了客户的好评。