近年来,
球阀在很多油田已经取代了闸阀和旋塞阀。它具有结构紧凑,操作时只转动四分之一圈和价格合理等特点,因而为广大用户所接受。就它的设计概念和外表来说,它与旋塞阀十分类似,主要差别在于其启闭元件,球阀用的是球而不是塞子。主要受限制的因素是阀座对泥浆的敏感性。这种球阀只能用于开和关,而不能用于节流。球阀分为两种不同类型:浮动球阀和旋转支撑球阀。
浮动球阀,阀体内包含阀座、球(启闭元件)和阀杆。全部零件用一个压帽压在阀体内。使用中,当球阀处在关闭位置时,进口液流压力把球推到液流出口处的阀座上有效地进行关闭。压力将球“浮动”到两阀座中的哪一个阀座上取决于液流的方向——压差越大,推向阀座的力越大。阀座常用硬弹性材料制造,例如尼龙(如Ryton型尼龙),必须具有低的摩擦系数和刚性以克服变形。
当阀处于关闭状态下时,进口压力作用于阀心部,在阀座上产生载荷,载荷的大小用下式表达:
(P1一P2)πR²=载荷(磅)
式中P1——液流进口压力,磅/平方英寸,
P2——液流出口压力,磅/平方英寸,
R——球同阀座接触处的圆球半径,英寸,
π——圆周率3.1416。
由公式可看出作用力是压力与半径平方的乘积。对于4英寸的全孔阀来说,其作用力是2英寸全孔阀的四倍。因为这个理由,多数制造商都把大尺寸阀的工作压力等级降低了。浮动球阀通常有缩径孔。2英寸的阀有1/2英寸的孔,3英寸的阀有2英寸的孔,4英寸的阀有3英寸的孔。
这样的阀通常在钻机上用于将泥浆导向泥浆抢去搅拌泥浆。通常在2英寸的管线上用一个2X1(1/2)人英寸的缩孔阀可得到2000磅/英寸。的额定压力值。