通过变换结构形式、主体材料等等,球阀不仅能够很好地执行当初设计时的管道启闭件的功能,并且在节流、控制流量等方面也表现不俗。迄今为止,全球口径最大的球阀是美国的Escher Wyss公司设计的一款球阀,其供应对象是田纳西州的一个泵站,这种球阀的口径已经达到了3050mm。而我国也已经研制出了口径达2750mm的球阀,并且如1000mm、1200mm等大口径球阀已经广泛应用于“西气东输”工程中。结构形式的变换不仅仅体现在口径上,直角球阀,三通四通球阀的问世,也使得球阀在控制流量方面获得了很大的发展。如美国的Fisher公司研发的V形缺口球阀,能够以极高的精度调节流体介质的流量,从而受到了化纤行业和造纸行业的青睐。
全塑料球阀是球阀改变主体材料的一个很好的例子。利用塑料来源广泛,质量轻,摩擦系数小等优点,使得球阀在保证其基本功能的基础上更为轻便,并为球阀的精确化微型化提供了可能。如德国一家公司就以研制出口径为6″的球阀。而美国加州的一个科研小组,甚至已经研制出一种纳米级的阀门,以人工轮烷作为启闭件,约500nm2的多孔硅物质作为阀体及支撑结构。这种阀门可以控制分子流的通断,而这样的功能可以实现药物的靶向给药,甚至可以用作癌症的治疗。而这样的阀门,其设计蓝本也是球阀。
1.2.3    球阀的发展
纵观球阀的历史和现状,不难看出球阀的发展正像向着 “更专、更广、更智能”的道路前进。
“更专”:提升球阀某一项功能,令其在该功能方面做到极致。如口径极大或极小的球阀,耐受压力极高的球阀,耐受温度极高或极低的球阀等等。
“更广”:更加拓宽球阀的应用领域,不仅仅局限于球阀在传统工业中的功能。球阀还可以应用在如医学、生物学、电子工程等多个领域。
“更智能”:这里主要强调的是球阀与其他现代高科技产品的结合,通过其他产品对球阀的驱动机构,密封机构等加以控制和监测,使得球阀更加智能化,精确化,并且能够对阀体内部的情况进行实时监控,从而规避运输过程中的事故,提高球阀的安全性。
中国目前虽然球阀的种类多,数量大,但是加工工艺仍然在世界上处于较为落后的地位。特种功能的球阀无法加工,长期依赖进口,而普通球阀的加工工艺不够先进,在质量上相对于世界工业强国仍落在下风。中国球阀行业应该尽力促成球阀的国产化,多吸收国外先进的设计理念和经验,提升自身加工工艺水平,最终实现中低端球阀自产自足,质量过硬可以出口,高端特种球阀不完全依赖进口的目标。
1.3    选题的目的和意义
1.    了解国内外球阀行业的起源、基本现状和发展
2.    熟识球阀的功能和适用范围,掌握其基本结构和工作原理
3.    掌握球阀的设计过程,能够通过参考相关设计文献,选择相应的零部件,组成满足设计要求的球阀
4.    掌握球阀各部分的强度校核计算过程,能够按照使用要求正确选用每一个零部件的材料
5.    能够根据现有的问题和缺点,自行设计相应的零部件,从而一定程度上解决问题,培养创新能力
6.    掌握机械行业基本绘图软件的基本操作
1.4    本文的主要研究内容
根据所给出的设计数据,选用浮动式球阀作为本次设计的原型。
浮动球阀,顾名思义其球体是浮动的。因此在受到流体压力后,球体会被压在出口端的阀座上,从而保证了出口端的密封。
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