一、概述
球阀是由旋塞演变而来的，它的启闭件为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管线上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，是近十几年来发展较快的阀门品种之一，特别是在美、日、德、法、意、西、英等发达地区，球阀的使用非常广泛，使用品种和数量仍在继续扩大，并向高温、高压大口径、高密封性、长寿命、优良的调节性能以及一阀多功能方向发展，其可靠性及其它性能指标均达到较高水平，并已部分取代闸阀、截止阀、节流阀。随着技术进步，再可以预见的短时间内，特别是石油天然气管线上，炼油裂解装置上以及核工业上将有更广泛的应用。此外，再其他工业中的大中型口径、中低压力领域，球阀也将会成为主导的阀门类型之一，其优点是：
（1）具有低的流阻（实际上为零）。
（2）因在工作时不会卡住（再无润滑剂时），故能可靠的应用于腐蚀性介质和低沸点液体中。
（3）在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封。
（4）可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s,以保障能用于实验台的自动化系统中。快速启闭阀门时，操作无冲击。
（5）球形关闭件能在边界位置上自动定位。
（6）工作介质再双面上密封可靠。
（7）在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀。
（8）结构紧凑、重量轻，可以认为它是用于低温介质系统的比较合理的阀门结构。
（9）阀体对称，尤其是焊接阀体结构，能很好的承受来自管道的应力。
（10）关闭件能承受关闭时的高压差。
（11）全焊接阀体的球阀，可以直接埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，高使用寿命可达三十年，是石油、天然气管线理想的阀门。
二、球阀的结构
球阀按球体在阀体内是否可以自由浮动，球阀分为浮动球球阀和固定球球阀两大类。
1、浮动球球阀
该类阀的球体可以在阀体内自由浮动，球体不与阀杆做成一体，其结构如图4－3所示。
1.左阀体
2.右阀体
3.密封圈
4.球体
5.阀杆
6.填料
7.填料压盖
8.手柄
图4－3浮动球球阀
在阀体内装有两个氟塑料制成的密封圈，两圈之间夹紧一个钢制球体，球体上开有圆孔通道，其直径与阀体通道的直径一致。球体用手柄经阀杆驱动，可以在密封圈中自由旋转，阀门全开时，球体通道与阀体通道中心线重合，使介质通过阀门时流动阻力较小。当阀杆转动90°时，球体孔中心线垂直阀体通道中心线，靠介质压力将球体压在出口端密封圈上，从而保障阀门关闭时的密封，此时进口端密封圈不起密封作用。但当介质反向流动把阀门关闭时，尽管原不起密封作用的密封圈改为起密封作用的密封圈，原起密封作用的密封圈改为不起作用密封的密封圈，但从流向上看，仍为出口端起密封作用。
浮动球球阀在球阀中结构简单，能按不同流向密封，但密封圈磨损后或温度变化时，无法自动补偿，关闭阀门后填料及阀体均受介质作用，开关阀门较费力。因此，当压力高时用于小口径管路上，当压力低时才可以用于较大口径的管路上。
2、固定球球阀
该类球阀的球体与阀杆之间不是活动连接结构，而是采用配合或制成一体的结构，因而球体可绕阀杆轴线转动，密封作用力传递到阀杆轴承上，相对浮动球球阀减小了开关阀门时所需的扭矩。球体与阀杆配合连接的固定球球阀如图4－4所示。
带有球体的阀杆在阀体轴承中转动，密封圈装在活动套筒内，两个套筒分别装在阀体内左右两端，套筒与阀体间设有O形橡胶圈，由弹簧通过套筒将左右两阀座密封圈预先压紧在球体上。当左侧为进口端，关闭球阀时，靠作用在套筒端面上的介质压力进一步把左端密封圈压紧在球体上，起到密封作用，右端，即出口端的阀座密封圈不起密封作用。如果介质反向流动时，则是右端阀座密封圈起密封作用，而左端阀座密封圈不起密封作用，仍为进口端密封。
图4－4固定球球阀
1. 左阀体 2. 右阀体 3. 弹簧 4. 套筒
5. 密封圈 6. O形橡胶圈 7. 球体 8. 阀杆
9. 填料 10. 填料压盖
固定球球阀改善了密封圈的受力情况，常用于高压力的场合，但结构比浮动球球阀复杂。
球阀上有全开和全关的限位结构，手轮或手柄以顺时针方向为关，并有表示开关方向的标志；球阀有表示球体通道位置的指示牌或在阀杆顶部开槽；带扳手的球阀，在开启位置时，扳手与球体通道平行。
三、球阀适用的场合
由于球阀常用尼龙和聚四氟乙烯作为阀座密封圈材料，因此它的使用温度受到限制。球阀的截止作用是靠金属球体在介质压力的作用，与阀座密封圈之间相互压紧来完成的（浮动球球阀）。阀座密封圈在一定的接触压力作用下，局部发生弹塑变形。这一变形可以补偿球体的制造精度和表面粗糙度，保障球阀的密封性能。
又由于球阀的阀座密封圈通常采用塑料制成，故在选择球阀的结构和性能上，要考虑球阀的耐火和防火，特别是在石油、化工、冶金等部门，在易燃、易爆介质的设备和管路系统中使用球阀，更应注意耐火和防火。
通常，在双位调节、密封性能严格、泥浆、磨损、缩口通道、启闭动作迅速、高压截止、低噪声、有气穴和气化现象，操作力矩小、流体阻力小的管路系统中，推荐使用球阀。
球阀也适用于轻型结构、低压截止、腐蚀性介质的管路系统中。
在低温装置和管路系统中也可选用球阀。
在冶金行业的氧气管路系统中，需使用经过严格脱脂处理的球阀。
在输油管线和输气管线中的主管线需要埋设在地下时，需使用全通经焊接式球阀。
在要求具有调节性能时，需选用带V形开口的专用结构的球阀。
在石油、石油化工、化工、电力、城市建设中，工作温度在200℃以上的管路系统可选用金属对金属密封的球阀。
四、球阀的选用原则
1. 石油、天然气的输送主管线，需要清扫管线的，有需要埋设在地下的，选用全通经、全焊接结构的球阀；埋设在地上的，选择全通经焊接连接或法兰连接的球阀；支管，选用法兰连接、焊接连接，全通经或缩径的球阀。
2. 成品油的输送管线和贮存设备，选用法兰连接的球阀。
3. 城市煤气和天然气的管路上，选用法兰连接和内螺纹连接的浮动球球阀。
4. 冶金系统中的氧气管路系统上，宜选用经过严格脱脂处理，法兰连接的固定球球阀。
5. 低温介质的管路系统和装置上，宜选用加上阀盖的低温球阀。
6. 炼油装置的催化裂化装置的管路系统上，可选用升降杆式球阀。
7. 化工系统的酸碱等腐蚀性介质的装置和管路系统中，宜选用奥氏体不锈钢制造的、以聚四氟乙烯作为阀座密封圈的不锈钢球阀。
8. 冶金系统、电力系统、石化装置、城市供热中的高温介质的管路系统或装置上，可选用金属对金属密封的球阀。
9. 需要进行流量调节时，可选用蜗轮传动的、气动的或电动的带V形开口的调节球阀。
五、球阀常见故障及排除
球阀在使用中的常见故障是填料磨损造成外部泄漏或阀座密封圈损坏造成内部泄漏。
由于填料磨损，填料压盖相对松动而出现泄漏时，可再紧一紧填料压盖。如用压紧填料压盖的方法不能消除泄漏，说明填料失去弹性，无补偿能力，应将填料全部更换。
压紧填料时，应对称上紧压盖螺栓，避免压盖倾斜，并留有供压紧用的间隙。在压紧填料的同时应转动阀杆，以使阀杆周围填料均匀，并防止压得太死，以免影响阀杆转动，增加对填料的磨损，缩短使用寿命。
阀座密封圈的损坏，对于采用塑料阀座的密封圈损坏时应更换；金属对金属密封的密封面损坏时，密封面损伤深度小于0.05mm时，可直接对之研磨；大于此深度时，应先对其加工，之后再研磨，也可将其更换。与金属阀座一起使用的球体有时也需要研磨，研磨球体可用研磨套，也可用有凹球面的磨具进行研磨。
