CN101398092A - 按等边三角截面法结构的球阀座和球阀 - Google Patents

Abstract

任何球阀的关闭密封都有不可避免的球的偏心转动干扰，任何球阀座都是一个干扰脉冲放大器并拥有一个固有的抗干扰系数m。按本发明的等边三角截面法结构球阀座，可确保其有能力抵抗球的偏心转动干扰，使球阀靠球或座的浮动实现关闭密封，使球的极限转动阻力仅涉及单座与球间的极限介质浮动压力。现有技术阀座不能确保球对座或座对球有足够抗干扰的浮动压力，使球阀只能靠更大的座对球的安装夹持力或更大的弹簧对座及球的预压力实现关闭密封，因而球的极限转动阻力同时源自更大的双座与球的极限机械压力。所以，本发明的球阀是真正球浮动或座浮动的球阀，其操作转动力矩比现有技术的形式浮动的球阀的力矩至少分别小一半。

Description

按等边三角截面法结构的球阀座和球阀

技术领域

本发明属流体动力传递与介质输送工程领域，涉及用作流体开关与控制的球阀及其阀座。

背景技术

球阀，是一个中央有个通孔的球作开关的阀门，现时有浮动球阀和轴耳固定球阀两种。开关球，经阀座密封对接在阀体中转动，转动到通孔与通道口对准时为全通，转动到通孔与通道口成90°时为全闭。浮动球阀的开关球，通过槽与操作阀杆相连，在介质压力作用下，可相对阀杆或阀体浮动在下游阀座上实现关闭密封；轴耳固定球阀的开关球，通过包括阀杆作轴的轴耳固定在阀体上，在介质压力作用下，不可相对阀体浮动，只能通过上游阀座的浮动实现关闭密封；因此，浮动球阀的阀座可叫固定阀座，轴耳固定球阀的阀座可叫浮动阀座。

球阀座的任务是完成开关球与阀体的斜角对接和密封，因此，球阀座至少有也可只有三个互成角度的表面：一个对开关球的密封面、一个对阀体的密封面和一个求阀体的力平衡支承面。如果只有这三个表面，则意味着球阀座是无表面裸露的或封闭起来受压的以三角形为截面的。

等边三角截面球阀座，其三面相等受力和不等受力面积(因回转半径差异)正好理想地满足各面不等应力的需要：应力稍大的球密封面正好满足其对球的动密封，应力稍小的体密封面正好满足其对体的静密封，应力再稍小的支承面正好满足其在支承环上的滑动；再者，只有等边三角截面才能避免阀座出现小于60°的弱尖角；因此，如果球阀座以三角形为截面，则应以等边三角形为截面。

高分子聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)，是最常用的阀座材料，是典型的粘弹体，既有粘稠液体的粘性(其应变滞后应力变化)又有固体的弹性(其应变随应力成比例变化)。阀座材料的粘性，决定非密闭压缩状态下的阀座必然发生爬行变形(密封应力松弛)或慢慢地发生缝隙挤出流动变形，引起密封失效。因此，如果将阀座材料视着有最高粘稠度的液体，则将阀座封闭起来压缩，就象将液压油密闭在油缸中压缩一样，只要泄漏缝隙足够小，既难于发生压缩变形又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤“破”，还无爬行余地，乃至其实际承载能力远高于其材料的许用承载能力。

一般来说，用作阀座的高分子聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)，有着钢的10余倍的热胀冷缩温度系数。因此，阀座的用料越多或尺寸越大，阀座相对阀体的热胀冷缩变化越大，越易引起密封失效。也就是说，取球阀座的截面为等边三角形，可最大限度地减少阀座的用料或尺寸，进而可最大限度地降低温度变化对阀门可靠性的影响。

但是，迄今为止，人们既没有考虑采用等边三角截面的阀座，也没有考虑以等边三角形为截面要素地设计或决定阀座尺寸，更没有考虑将阀座尽可能地置于封闭腔中压缩。

普通球阀座有两处封闭不起来或有两处裸露于传输介质中，一处是裸露于介质通道中的通道裸露面——该裸露面直接接受通道中的介质压缩，另一处是裸露于阀体和球间空腔的中腔裸露面——该裸露面直接接受阀体中腔中的介质压缩。

为避免通道裸露面上的介质压力将处在快打开瞬间的上游阀座局部挤入开关球的通孔口中，US6948699专利提出，在阀座的安装孔壁增加止口或O形止环，以把阀座锁在其安装孔内。

为降低球阀座材料于中腔裸露面处的挤出流动变形，US3721425、US4410165和US6969047专利提出，在阀座的中腔裸露面上增加挤出阻尼挡环。

US2930576和US4385747专利证明，现有技术普遍在阀座外圆柱表面上开几条轴向通气槽，使一旦进入上游阀座端密封面的介质能沿柱面槽通阀体中腔，使端密封面与中腔同压，以解除浮动球阀通过上游阀座端密封面地对球和下游阀座附加压力而增加下游阀座的载荷和阀门操作力矩；但是，当球阀开至快打开而未打开时，阀座的水平部位正好面对球的中央通孔口而局部失去球的表面支承，如果此时有介质沿上游阀座端密封面和柱面槽流通，则势必将阀座局部冲入球口而致阀座损坏；为此，现有技术不得不增加阀座截面的尺寸或阀座的外径和厚度以增加阀座强度，结果导致现有技术更多的阀座表面裸露。

总之，现有技术一直没有意识到，阀座的裸露面对浮动球阀的开关球的自动浮动有影响，而一直以为，浮动球阀的开关球是无条件地随介质压力增加而自动浮向下游阀座地加强开关密封的。

对于浮动球阀，如图5所示，A_s是球的介质作用面积(直径D_s对应的圆面积)，p是介质压强，W_s＝A_sp是球的浮动密封力(介质对球的推力)，W₂是座对球的安装夹持力；可想而知，当W_s≤W₂时，下游阀座与开关球间的作用力是W₂(此时的W_s至多是全部取代上游阀座对球的安装夹持力W₂，并不增加开关球与下游阀座间的作用力)，当W_s>W₂时，下游阀座与开关球间的作用力是W_s而不是W₂(此时的W₂已被W_s全部取代)。也就是说，对于浮动球阀，开关球与阀座间的密封作用力不是W₂就是W_s，或者说，浮动球阀的开关密封不是靠阀座对球的安装夹持力W₂就是靠开关球的浮动密封力W_s实现，不可能靠二者同时起作用。但无论哪个起作用，根据美国《ASME锅炉与压力容器法规VIII卷1册附录2》的基本理念，二者都必须是m倍座的介质去密封力(介质对座的推力)，即W₂和W_s都必须等于m(A_e+A_c)p，浮动球阀才能实现可靠密封，其中A_e＝座的中腔裸露面积，A_c＝座的球覆盖面积，A_e+A_c＝A_u座的介质作用面积，m(座的密封维持系数)＝密封作用力/去密封作用力。可以说，浮动球阀的开关球的浮动密封工作是有条件的。

如果按自密封考虑浮动球阀的开关密封，则按美国《ASME锅炉与压力容器法规VIII卷1册附录2》的自密封理念，需要阀座的密封维持系数：

m＝[(W₂-H)/A_cp]≥0，即只要W₂≥H＝A_ep(参见图5)，

其中W₂＝座对球的安装夹持力

H＝座的中腔裸露面上介质作用力A_ep

A_cp＝座的球覆盖面上介质作用力

A_e＝座的中腔裸露面积

A_c＝座的球覆盖面积(包括接触面积和非接触面积A_ep)

p＝介质压强

也就是说，只要阀座对球的安装夹持力W₂不小于阀座中腔裸露面上的介质作用力A_ep，浮动球阀就能靠球的浮动密封力而始终维持开关密封。

但是，实际上，当W₂≥A_ep时，浮动球阀却不一定能靠球的浮动维持开关密封。例如，如图5所示，当W_s(介质对球的推力)＝W₂(座对球的安装夹持力)时，有W₂(＝W_s＝A_sp)>>A_ep——因为无论如何设计都有A_s(球的介质作用面积)>>A_e(座的中腔裸露面积)，已满足W₂＝A_sp>>A_ep；然而，此时刚好完全脱离上游阀座夹持的开关球，在受到不可避免和无力克服的偏心转动干扰时，将再失去同下游阀座的关闭密封：当脱离同上游阀座亲密接触的开关球遇到偏心转动干扰时，转动干扰力可部分或全部抵消球的浮动密封力W_s而致使开关球疏远下游阀座，使工作介质越来越不断浸入下游阀座的球覆盖环A_c而输出一干扰作用力A_cp地推开关球离开下游阀座；此时在中腔裸露环A_e上的作用力A_ep越大，越能阻止被W_s替代的阀座对球的安装夹持力W₂的复活，越有利干扰作用力A_cp瞬间将开关球再剥离下游阀座；当开关球一旦同时脱离同上下游阀座的亲密接触，无论介质压强p多高，介质在开关球上的作用力都是平衡的，乃至开关球只能在座间漂浮，再也无力恢复同座的亲密接触，甚至压强p越高，介质对座的推力(A_e+A_c)p越大，越有利为开关球提供更充足的座间漂浮空间。也就是说，浮动球阀，按开关自密封考虑(保证其阀座对球的安装夹持力W₂不小于其中腔裸露面上的介质作用力A_ep)，不能排除其固有的偏心转动干扰，不能保证其开关密封的可靠性，是行不通的。

由上述分析可知，座的中腔裸露面积A_e和球覆盖面积A_c明确涉及浮动球阀的开关球的偏心转动干扰的放大输出，但是，按开关自密封考虑又明确把球覆盖面上的介质干扰作用力A_cp从概念和关系式中抹去和甩掉了，因此，按开关自密封考虑浮动球阀，根本求不出抑制其偏心转动干扰与座的中腔裸露面积A_e和球覆盖面积A_c的关系。

如果不按自密封考虑浮动球阀的开关密封，则按美国《ASME锅炉与压力容器法规VIII卷1册附录2》的非自密封理念，需要阀座密封维持系数(参见图5)：

m＝W_s/W_u≥2

 ＝A_sp/(A_e+A_c)p≥2

 ＝A_s/(A_e+A_c)≥2

$m=\frac{{D_s}^2}{{D_o}^2-{D_i}^2}\≥2$

其中W_s＝A_sp球的浮动密封力(介质对球的推力)

W_u＝(A_e+A_c)p座的介质去密封力(介质对座的推力)

A_s＝球的介质作用面积

A_e＝座的中腔裸露面积

A_c＝座的球覆盖面积(包括接触面积和非接触面积A_ep)

A_e+A_c＝A_u座的介质作用面积

p＝介质压强，D_o＝座外径，D_s＝座的球作用直径，D_i＝座内径

即只要保证：

W_s≥2W_u(球的浮动密封力不小于2倍座的介质去密封力)，或

A_s≥2(A_e+A_c)(球的介质作用面积不小于2倍座的介质作用面积)，就可保证浮动球阀座在任何介质压力下受到冲击干扰时，特别是在受到球的偏心转动冲击时，都能维持关闭密封。

其实，任何浮动球阀座都是一个干扰脉冲放大器，球的偏心转动作用力是干扰脉冲输入，介质在座的球覆盖面上的作用力A_cp是干扰脉冲输出，介质在座中腔裸露面上的作用力A_ep相当于脉冲放大器的直流输出——A_ep越大、越有利于脉冲信号的大幅输出——实际上，A_ep越大、到时候越能阻止被介质对球的推力W_s所替代的阀座对球的安装夹持力W₂的复活、越有利干扰作用力A_cp瞬间将开关球剥离阀座；介质对座的推力W_u＝(A_e+A_c)p为介质的去密封或密封干扰作用力——(A_e+A_c)p越大、越能撑大座间距离、越有利球在座间漂浮(不密封)；介质对球的推力W_s＝A_sp为介质的密封作用力——A_sp越大、越有利开关球抵抗球的偏心转动干扰(维持密封)；因此，m＝W_s/W_u＝A_s/(A_e+A_c)为阀座的固有特性指数(阀座的抗干扰系数或密封维持系数)——m值越大、座的抗干扰能力越强；如果阀座的抗干扰能力不足(抗干扰系数m值低)，则意味着球在下游阀座上的浮动压力无法克服球的偏心转动干扰，致使开关球只有靠两座的对夹安装力才能维持关闭密封。实际上，这种球被阀座对夹安装得不能浮动的结构似球浮动的球阀，应该叫阀座固定球阀或形式浮动球阀。如图5所示，形式浮动球阀的开关密封工作条件是：W₂>W_s＝A_sp＝m(A_e+A_c)p，真浮动球阀的开关密封工作条件是：W_s＝A_sp＝m(A_e+A_c)p>W₂。

由于现有技术远离上述球阀座的密封科学，不能保证浮动球阀靠介质对球的推力W_s而只能无奈地简单靠阀座对球的安装夹持力W₂>W_s实现开关密封，因此，在整个工作压力范围内，现有技术浮动球阀都是开关球被双阀座夹得不能浮动的形式浮动球阀。

对浮动球阀座而言，由于其座的抗干扰系数m＝A_s/(A_e+A_c)(＝球的介质作用面积/座的介质作用面积)，因此，至关重要的是，一定要在不超过材料的许用强度前提下，尽可能减少座的介质作用面积(A_e+A_c)、特别是减少其中无任何用处的裸露面积、降低对偏心转动干扰信号的放大输出以求获得更可靠的浮动关闭密封，而不是纠缠由经验确定的阀座的抗干扰系数m值是否还可稍小于2。

根据《ASME法规》的理念，浮动球阀座对球的安装夹持力，只负责提供无介质压力时的阀座所需的最小密封应力y(与材料和密封接触结构相关)；对于某种模式的密封接触结构而言，阀座的最小密封应力y就只与阀座材料的屈服强度(yield)有关，可以理解为材料因屈服流动而填平补齐凸凹不平的结合面时的应力，其理论大小应逼近材料的屈服强度，其实际大小只是材料屈服强度的一个较大百分数——因为实际接触面积仅仅是应力计算面积的一个较大百分数。根据本发明的研究，只要密封接触是“微观线后跟面中线接触”或微观锯齿接触，即线接触后紧跟面接触、面接触中始终有线接触，则密封接触始终是以线接触提供材料所必须的微观变形应力、以面接触保证材料所必须的宏观强度或许用应力、保护线接触永不消失。如果阀座密封按“微观线后跟面中线接触”结构设计，则无论什么非金属还是金属阀座，都相对要求小至可忽略不计的安装夹持力——因为对接触面积趋于零的线接触，任意小的接触压力就可产生趋于无穷大的接触应力。也就是说，如果不按自密封考虑和使用“微观线后跟面中线接触”密封结构，则浮动球阀可使用小至可忽略不计的安装夹持力，乃至介质对球的一个较小的推力就可替代上游阀座对球的安装夹持力，使开关球脱离上游阀座，使球的工作转动约束力和阀座的工作载荷均源自下游阀座上的介质对球的推力Ws，球的非工作转动约束力和阀座非工作载荷均源自阀座对球的安装夹持力(可小至忽略不计)。

如US7243900(CN2713240)、US20030111631、US6948699、US4658847、US4557461、US4502663、US4457491、US4236691、US4235418、US2963263、US2945666等专利所示，现有技术对浮动球阀还一直停留在按自密封思维基础上，既不考虑阀座的介质作用面积、特别是不考虑阀座裸露的介质作用面积对自密封的影响，也不考虑阀座对球的安装夹持力W₂与自密封的关系，导致现有技术浮动球阀座拥有相当的介质作用面积(A_e+A_c)，即拥有足够的偏心转动干扰放大条件，致使现有技术浮动球阀仅是结构似球浮动的形式浮动球阀，只能靠阀座对球的安装夹持力W₂而不能靠球的浮动密封力A_sp实现开关密封。由于形式浮动球阀的开关密封工作条件是W₂>W_s＝A_sp，因此，为了通过标准规定的1.1倍额定工作压力的关闭密封测试，现有技术浮动球阀必须保证座对球的安装夹持力W₂>1.1A_sp_w，其中A_s＝球的介质作用面积，p_w＝额定工作介质压强。所以，简单地说，迄今为止的浮动球阀的开关球的极限转动约束力矩至少是由双座力2*1.1A_sp_w产生的，不是由最大单座力1.1A_sp_w产生的。

综上所述，对于浮动球阀，通过运用ASME法规理念的分析可知，如果按开关自密封考虑，则无疑从理念到结构都不考虑其它因素对开关球的浮动影响，自然不能排除普遍存在的开关球的偏心转动干扰，结果开关密封远离自密封优势，无意识地完全废弃介质对球的自然推力而另用额外的阀座对球的安装夹持力；如果不按开关自密封考虑，则始终以减少阀座介质作用面或降低对偏心转动干扰信号的放大作用为前提，结果开关密封充分获得自密封优势，用介质对球的自然推力充分取缔多余的阀座对球的安装夹持力；无疑，对浮动球阀的开关密封行为的认识，从现有技术的“自密封”理念到本发明的“非自密封”理念，是180°的大转向，是一次思维革命，自然引起结构革命，当然，结果是令人难于置信的，但是，是可证实的：产生开关球的最大转动约束力的力和阀座的最大负载从至少2*1.1A_sp_w到至多A_sp_w，至少减少1.1倍。

浮动球阀，结构简单，制造成本低，易于维修；相对而言，轴耳固定球阀，结构复杂，制造成本高，难于维修。用轴耳固定球阀替代浮动球阀的初衷是，用轴承替代下游阀座去承担介质对球的推力，以使较软的材料可承担更高压力的开关密封任务，或使高压大规格球阀不受阀座材料强度限制。用轴耳固定球阀替代浮动球阀的附加效果是转动操作力矩小。由于本发明的阀座可以降低现有技术的浮动球阀的开关球的操作转矩一半以上，因此，如果本发明的阀座还能提高抗压能力，那岂不是可在更大的范围内，用廉价可靠的浮动球阀替代昂贵的轴耳固定球阀吗？

ISO 14313/API 6D规定，球阀(因开启或关闭而陷在阀体中腔内的介质会受热膨胀而滋生高压)应有自动卸压装置，保证陷在中腔内的介质压力不超过1.33倍额定工作压力；防火结构阀，应按ISO 10497(API 6FA)通过防火检测。为了满足标准规定的球阀中腔卸压要求，US4557461、US4385747、US4236691、US3488033、GB2023773等专利提出了一些复杂的卸压阀座结构；为了通过标准规定的球阀的防火测试要求，WO82/03898专利提出了复杂的防火阀座结构。如果本发明的封闭受压的三角截面阀座能够自然达到ISO 14313/API 6D规定的球阀中腔卸压要求和防火要求，那岂不是可省去这些专用结构阀吗？

金属阀座球阀，是高温应用不可缺少的阀门，但是如US4940208、US4502663、US4262688、US4235418、US4147327等专利所示，浮动球阀的金属阀座结构，与非金属阀座结构，有着完全不同的结构；如US7032880、US4601308、US4318420、US3752178、US3164362、US3269691等专利所示，轴耳固定球阀的浮动阀座总成中始终有一个难达高温要求的O型密封圈，几乎导致轴耳固定球阀与高温用金属阀座结构无缘。如果本发明的三角截面阀座，能够把浮动球阀的金属阀座阀和非金属阀座结构统一起来，又能够结构出不用O型密封圈的浮动阀座来，那岂不美哉！

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出球阀座结构原理和方法，并据之提出一系列理想球阀座。

本发明提出的球阀座结构原理和方法的要点是：

①球阀座，应尽可能是无表面裸露的并逼近以球密封玄为边长的等边三角形为截面。

②浮动球阀的开关球的浮动密封工作是有条件的，如图5所示，只有当W_s＝m(A_e+A_c)p>W₂而且m足够大时，浮动球阀才能靠开关球的浮动实现可靠的关闭密封，否则只能靠阀座对球的安装夹持力W₂，其中W_s＝球的浮动密封力(介质对球的推力)，W₂＝座对球的安装夹持力，A_e＝座的中腔裸露面积，A_c＝座的球覆盖面积(包括接触面积和非接触面积A_ep)，A_e+A_c＝A_u座的介质作用面积，p＝介质压强，m(座的密封维持系数或抗干扰系数)＝密封作用力/去密封作用力。

③任何球阀的关闭密封都有不可避免的球的偏心转动干扰，任何球阀座都是一个干扰脉冲放大器并拥有一个固有的抗干扰系数m；如图5所示，浮动球阀座的抗干扰系数m＝A_sp/(A_e+A_c)p＝D_s ²/(D_o ²-D_i ²)决定阀座密封的抗干扰能力，其中A_s＝球的介质作用面积，A_e＝座的中腔裸露面积，A_c＝座的球覆盖面积(包括接触面积和非接触面积A_ep)，A_e+A_c＝A_u座的介质作用面积，p＝介质压强，A_sp＝球的浮动密封力(介质对球的推力)，(A_e+A_c)p＝座的介质去密封力(介质对座的推力)，D_o＝座外径，D_s＝座的球作用直径，D_i＝座内径；阀座的密封维持系数m值越大，结构的抗干扰能力越强；也就是说，浮动球阀用固定阀座，一定要以不超过材料的许用强度为前提，尽可能减少介质作用面积(A_e+A_c)、特别是减少其中无任何用处的裸露面积、降低对偏心转动干扰信号的放大输出，才能使浮动球阀的开关密封更可靠。

④阀座抗干扰能力不足的浮动球阀，只能靠阀座对球的安装夹持力W₂而不能靠介质对球的推力W_s维持球的开关密封性，实际上，仅仅是结构似球浮动的形式浮动球阀。

⑤只要密封接触是“微观线后跟面中线接触”或微观锯齿接触，即线接触后紧跟面接触，面接触中始终有线接触，则密封接触始终是以线接触提供材料所必须的微观变形应力、以面接触保证材料所必须的宏观强度或许用应力、保护线接触永不消失；如果阀座密封按“微观线后跟面中线接触”结构设计，则无论什么非金属还是金属阀座，都相对要求小至可忽略不计的安装夹持力——因为对接触面积趋于零的线接触，任意小的接触压力就可产生趋于无穷大的接触应力；也就是说，为了降低球阀座对球的安装夹持力而更有效地利用浮动球或浮动座的浮动自密封性，对于高强度材料阀座，特别是金属阀座，应当使用“微观线后跟面中线接触”密封结构。

图1和图2所示的是一个分别处在全开和全闭状态的普通浮动球阀，由阀座02负责提供开关球03在阀体01中的安装对接、转动支承和关闭密封，由体端盖05与阀体的螺纹连接负责提供开关球和阀座在阀体中的安装紧固，由体密封垫04负责提供阀体连接的密封，由阀杆06负责提供开关球的转动操作，由一套阀杆密封总成负责提供阀杆的密封。由于本发明仅涉及用不同截面的阀座实现开关球在阀体中的安装对接、转动支承及关闭密封，因此，只需用一些与图1和图2相对应的仅涉及阀体01、阀座02和开关球03的局部视图或局部放大视图，就可足以对普通业内技术人员清楚表达本发明的各种技术方案，包括清楚表达轴耳固定球阀中的浮动阀座方案。在文字表达中，所用到的“固定阀座”是指浮动球阀常用球阀座，实际上是可微微浮动的；所用到的“浮动阀座”是指固定球阀常用球阀座，实际上其开关球也可微微浮动；所用到的“投影”是指在以开关球中央通孔轴线为X轴定义的相关坐标系面或相关坐标系轴上的投影；所用到的“按(等边)三角截面法”、“以(等边)三角形为截面要素、为截面成分和为截面轮廓”和“逼近以(等边)三角形为截面轮廓”有时意义相同。

如图7a(图1a中的X放大图)所示，在普通固定阀座02的截面中都包括一个固有的截面结构等边三角形ABC，其边AB是座的球密封面决定边(即AB是密封弧所对的玄或是座的球密封玄)，其边BC可是座的端密封面决定边(即可取BC的投影CF′为截面的端密封边)，其边CA可是座的圆柱支承面决定边(即可取CA的投影CD为座的柱面母线)，其球密封玄长决定选用材料阀座的许用载荷，其轮廓线交点C决定阀座表面裸露程度，其三个顶点的回转直径D_s(为座的球作用直径)、D_i(为座内径)和D_o(为座外径)决定阀座的抗干扰系数m＝D_s ²/(D_o ²-D_i ²)或浮动球阀的可靠性。其实，一切球阀座，无论它们的截面形状或结构细节如何不同，都可用一个等边三角形为截面基础来结构和发展，并控制阀门的基本性能，所以，本发明提出按等边三角截面法设计球阀座。

如图6(图1a中的开关球03及其座截面结构三角形)所示，球阀座的截面密封弧或结构三角形ABC的球密封玄AB，应对称地在位置相差90°的开关球端面和端面球小圆d′限定的基准边图A′B′内，以确保开关球在全开和全关位置时，阀座的球密封面AB都能全压在开关球表面地维持密封形态；当密封玄端A超出端面球小圆d′的切线B″A′时，处在全闭位置的开关球的端面(图2b中的虚线端面)就会进入座的球密封面内而戳致阀座变形地入球的通孔口内；当密封玄端B超出球端面限制时，就可导致阀座内径缩小，或是导致介质对上游阀座的有害冲刷或挤压变形，或是导致增加下游阀座的球覆盖面积A_ep(如图5b所示)而降低阀座的抗干扰能力。由于无论球直径d和端面球小圆d′取大或取小，始终都有：B″O′＝B″O＝r′，因此，球阀座截面结构三角形ABC的球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角。所以，本发明提出一种以等边三角形为截面要素的浮动球阀用固定阀座(参见图7a)，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB是座的球密封玄，边BC的投影边或投影延长边回转形成面是座的端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的柱支承面，点C是座轮廓线交点；所述球密封玄AB，即阀座截面密封弧所对的玄，与所述球的中央通孔轴线成45°角，或阀座的球密封面可以预制成与阀座同轴的并与所述球相截的90°锥面或预制成所述90°锥面截出来的所述球的弧面；所述球密封玄长和轮廓线交点位置由阀座材料许用强度及需要的阀座抗干扰系数m确定。

上述仅以等边三角形为截面要素而不以等边三角形为截面轮廓的普通固定阀座，主要控制的是阀座结构三角形ABC的球密封玄AB的方位和长短以及阀座的表面裸露程度或阀座的抗干扰系数m，旨在提高普通固定阀座开关的密封性，降低普通固定阀座开关的转动操作力矩，有结构简单、制造成本低等特点，但未解决阀座材料的裸露问题或经裸露面的爬行变形或挤出流动变形问题，无法满足某些特殊应用要求，如满足API 6D的防火要求。防火球阀是指正常环境下靠开关球与阀座间的金属-非金属接触实施开关密封、火灾环境下靠开关球与阀体间的金属-金属接触实施开关密封的球阀，也就是说，防火球阀需要一个正常工作中紧逼而又不紧贴开关球表面的阀体密封唇口，以便非金属阀座材料烧毁后立即进入开关球与阀体间的金属-金属密封。所以，为了满足API 6D的防火要求，本发明提出一种以等边三角形为截面成分的浮动球阀用固定阀座(参见图8a)，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB是座的球密封玄，边BC回转形成面是座的端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的柱支承面，点C是座轮廓线交点；所述球密封玄AB，即阀座截面密封弧所对的玄，与所述球的中央通孔轴线成45°角，或阀座的球密封面可以预制成与阀座同轴的并与所述球相截的90°锥面或预制成所述90°锥面截出来的所述球的弧面；所述球密封玄长和轮廓线交点位置由阀座材料许用强度及需要的阀座抗干扰系数m确定。

上述以等边三角形为截面成分的固定阀座仅仅避免了阀座的通道裸露，并未避免阀座的中腔裸露。为同时避免球阀座的通道裸露和中腔裸露，本发明提出一种以等边三角形为截面轮廓的浮动球阀用固定阀座(参见图9a)，其特征是所述固定阀座由有配合的内密封环(简称内环)和外支承环(简称外环)两件组合而成，所述内环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB是固定阀座的球密封玄，其边BC的回转形成面是固定阀座的端密封面，其边CA的回转形成面是内环的受支承面；所述外环的截面为梯形，以梯形高为母线的柱面是固定阀座的柱面并与阀体上的阀座接纳孔为间隙配合，以梯形斜腰为母线的锥面是对所述内环的支承面；开关球，在介质压力的作用下，同时压在相互支承的所述内环和外环上，使其相互争抢相互保护地受压；所述内环材料强度低于外环材料强度。如图9b所示，介质对开关球的推力(nD_s ²p/4＝)F_s＝Fcosα+Fsinβ(由内环承担Fcosα，由外环承担Fsinβ，其中F是内环面上受到的正压力，α＝45°，β＝15°，p是介质压强，D_s是座的球作用直径)，而内环和外环径向受到的总正压力为F_s/cosα，内环径向受到的正压力仅为F，因此，以等边三角形为截面轮廓的双环固定阀座的密封材料的承载能力是单环阀座材料的：

(F_s/cosα)/F＝1+sinβ/cosα＝1.366倍。

实际上，本发明的内环用两面、而单环阀座只用一面承受开关球的压力，因此，不难理解，以等边三角形为截面轮廓的固定阀座的承载能力是单环阀座的1.366倍。加之，内密封环，几乎在封闭腔中受压，就象密闭在油缸中的液压油一样，既难于发生压缩变形又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤“破”，还无爬行变形，拥有比材料本身的许用承载能力更高的承载能力，所以，本发明的复合阀座可确保使用密封性能优异的软材料于很高压力极限，并获得更长寿命和更高可靠性。

高压应用，要求高强度非金属和金属材料阀座；高温应用，要求金属材料阀座。为了提高高强度材料阀座、特别是金属材料阀座对开关球的密封性和降低开关球的转动操作力矩，特提出一种以等边三角形为截面要素的浮动球阀用硬固定阀座(参见图7a和7c)，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB的回转形成面是座的球密封锥面，边BC的投影边或投影延长边回转形成面是座的原始端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的原始柱支承面；在所述回转形成的原始阀座基础上，根据赋予所述阀座的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始柱支承面和端密封面地使所述原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。锯齿环的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近球面或平面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。齿高Z_t决定线接触的变形量，齿距X_s/齿高Z_t决定线后跟面的速度或决定对线接触的提供和保护程度。对同一个密封面而言，如果取较小的齿距X_s/齿高Z_t值，则分摊力的齿数多，单齿线后跟面的速度慢；如果取较大值，则分摊力的齿数少，单齿线后跟面的速度快；虽然齿多齿少的单齿线后跟面的速度不一样，但总的线后跟面的速度有可能还是大体一样，或总的密封效果有可能还是大体一样；如果线后跟面的速度不一样，则速度快的，密封接触面积大，接触应力小，致转动阻力和密封性同时下降，反之亦然。

还提出一种以等边三角形为截面成分的浮动球阀用硬固定阀座(参见图8a和8c)，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB的回转形成面是座的球密封锥面，边BC的回转形成面是座的原始端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的原始柱支承面；在所述回转形成的原始阀座基础上，根据赋予所述阀座的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始柱支承面和端密封面地使所述原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。锯齿环的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近球面或平面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。齿高Z_t决定线接触的变形量，齿距X_s/齿高Z_t决定线后跟面的速度或决定对线接触的提供和保护程度。对同一个密封面而言，如果取较小的齿距X_s/齿高Z_t值，则分摊力的齿数多，单齿线后跟面的速度慢；如果取较大值，则分摊力的齿数少，单齿线后跟面的速度快；虽然齿多齿少的单齿线后跟面的速度不一样，但总的线后跟面的速度有可能还是大体一样，或总的密封效果有可能还是大体一样；如果线后跟面的速度不一样，则速度快的，密封接触面积大，接触应力小，致转动阻力和密封性同时下降，反之亦然。

还提出一种以等边三角形为截面轮廓的浮动球阀用硬固定阀座(参见图9a和9e)，其特征是所述固定阀座由有配合的内密封环(简称内环)和外支承环(简称外环)两件组合而成，所述内环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB的回转形成面是固定阀座的球密封锥面，边BC的回转形成面是固定阀座的原始端密封面，边CA的回转形成面是内环的原始受支承面；所述外环的截面为梯形，以梯形高为母线的柱面是固定阀座的柱面并与阀体上的阀座接纳孔为间隙配合，以梯形斜腰为母线的锥面是对所述内环的支承面；开关球，在介质压力的作用下，同时压在相互支承的所述内环和外环上，使其相互争抢相互保护地受压；所述内环材料强度低于外环材料强度；在所述回转形成的原始内环基础上，根据赋予所述内环的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始受支承面和端密封面地形成一柱面和一端面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。锯齿环的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近球面或平面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。齿高Z_t决定线接触的变形量，齿距X_s/齿高Z_t决定线后跟面的速度或决定对线接触的提供和保护程度。对同一个密封面而言，如果取较小的齿距X_s/齿高Z_t值，则分摊力的齿数多，单齿线后跟面的速度慢；如果取较大值，则分摊力的齿数少，单齿线后跟面的速度快；虽然齿多齿少的单齿线后跟面的速度不一样，但总的线后跟面的速度有可能还是大体一样，或总的密封效果有可能还是大体一样；如果线后跟面的速度不一样，则速度快的，密封接触面积大，接触应力小，致转动阻力和密封性同时下降，反之亦然。

如图10所示，现有技术的浮动阀座，由密封环02a、支承环02b、O型密封环02c和预载弹簧02d组成，始终有一个难达高温要求的O型密封圈，几乎导致轴耳固定球阀与高温用金属阀座结构无缘。对现有技术浮动阀座，当介质压力大到一定程度时，预载弹簧02d将失去对支承环02b的作用；在预载弹簧失去作用的介质压力下，由于阀座的介质密封作用面积始终等于阀座的介质去密封作用面积A_u＝nD_o ²/4-nD_i ²/4，即阀座的前后介质作用面积相等(后介质作用面积为介质密封作用面积，前介质作用面积为介质去密封作用面积)，亦即阀座的抗干扰系数m始终为1，因此，上游阀座在受到干扰而脱离同开关球的密封接触后，又可被预载弹簧再推向开关球，乃至导致浮动阀座和开关球在转动操作时产生来回振动。为避免操作振动，只能使阀座的弹簧预载力大于极限介质密封作用力(等于提高阀座的抗干扰系数)，结果导致密封环和开关球始终受极限压力，致使密封材料的爬行变形最大化，致使开关球的转动阻力始终最大化。

为改善球阀用浮动阀座的性能，特提出一种以等边三角形为截面轮廓的固定球阀用浮动阀座(参见图11)，其特征是所述阀座由密封环、支承环、压紧环、密封垫和预载弹簧组成；所述密封环是阀座的浮动密封元，以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB所对的弧回转形成面是阀座的球密封面，其边BC的回转形成面是所述密封环的受压紧面，其边CA的回转形成面是所述密封环的受支承面；所述支承环通过螺纹和所述密封垫完成同阀体端盖的紧固和密封连接后，负责对所述受支承面提供密封支承；所述预载弹簧，通过所述压紧环，对所述密封环施加初始密封压紧力；介质压力，可通过也可不通过所述压紧环，对所述密封环施加密封压紧力。如果受压紧面与压紧面间有密封性，则介质只能通过压紧环地间接压密封环；如果受压紧面与压紧面间无密封性，则介质可自由进入接触面而直接压密封环。介质直接压密封环，无摩擦损失，介质作用力效率更高。

为进一步突破轴耳固定球阀的高温和高压应用限制，特再提出一种以等边三角形为截面轮廓的固定球阀用硬浮动阀座(参见图11a和11h)，其特征是所述阀座由密封环、支承环、压紧环、密封垫和预载弹簧组成；所述密封环是阀座的浮动密封元，以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB的回转形成面是阀座的球密封锥面，其边BC的回转形成面是所述密封环的原始受压紧面，其边CA的回转形成面是所述密封环的原始受支承面；在所述回转形成的原始密封环的基础上，根据赋予所述密封环的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始受压紧面和受支承面地形成一柱面和一端面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终受支承面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。锯齿环的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Zt约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距Xs/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近球面或平面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。齿高Z_t决定线接触的变形量，齿距X_s/齿高Z_t决定线后跟面的速度或决定对线接触的提供和保护程度。对同一个密封面而言，如果取较小的齿距X_s/齿高Z_t值，则分摊力的齿数多，单齿线后跟面的速度慢；如果取较大值，则分摊力的齿数少，单齿线后跟面的速度快；虽然齿多齿少的单齿线后跟面的速度不一样，但总的线后跟面的速度有可能还是大体一样，或总的密封效果有可能还是大体一样；如果线后跟面的速度不一样，则速度快的，密封接触面积大，接触应力小，致转动阻力和密封性同时下降，反之亦然。所述支承环通过螺纹和所述密封垫完成同阀体端盖的紧固和密封连接后，负责对所述受支承面提供密封支承；所述预载弹簧，通过所述压紧环，对所述密封环施加初始密封压紧力；介质压力，可通过也可不通过所述压紧环，对所述密封环施加密封压紧力。如果受压紧面与压紧面间有密封性，则介质只能通过压紧环地间接压密封环；如果受压紧面与压紧面间无密封性，则介质可自由进入接触面而直接压密封环。介质直接压密封环，无摩擦损失，介质作用力效率更高。

如图11a所示，以等边三角形为截面轮廓的浮动阀座，由于其介质密封作用面积A_s＝nD_o ²/4-nD_i ²/4，其介质去密封作用面积A_u＝nD_u ²/4-nD_i ²/4，即其阀座的抗干扰系数m＝A_s/A_u＝(D_o ²-D_i ²)/(D_u ²-D_i ²)>1(因为D_o>D_u)，因此，比图10所示的现有技术的浮动阀座，不仅避免了O形密封环的使用，而且因有更高的抗干扰能力而可用较低的弹簧压紧力，既能降低开关球的操作转动力矩又不致引发操作振动。

以等边三角形为截面轮廓的浮动阀座，其支承环既方便选用适合金属-金属密封的材料制造又方便安装调整到同开关球达到似接触非接触的状态，因此，其对应的开关球，除可通过包括阀杆作轴的轴耳来固定外，还可通过其支承环来固定。如果浮动阀座对应的开关球通过阀座的支承环来固定，则开关球也需要微微浮动——开关球微微浮向下游阀座的支承环口实现一次密封，上游阀座浮向开关球实现二次密封。这样的阀座和开关球同时浮动的球阀，既可提供更可靠的开关密封性又可达到双断又泄(DBB)要求。这样的座和球都浮动的球阀最适合提供金属阀座球阀。

由于球阀座的任务是要完成开关球与阀体的对接和密封，而球阀座对开关球的密封锥面或密封基面又与阀座和阀体的安装加工方向成45°，因此，球阀座至少有也可只有三个互成角度的表面：一个对开关球的密封面、一个对阀体的密封面和一个求阀体的力平衡支承面；如果只有这三个表面，则意味着球阀座是无表面裸露的并以三角形为截面；而如果无表面裸露，则密封性能优异的软阀座，可象密闭在油缸中压缩的液压油一样，既难于发生压缩变形又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤“破”，还无爬行，拥有比材料本身的许用承载能力更高的承载能力，可达到很高压力应用极限、更长寿命和更高可靠性；而如果以等边三角为截面，则三面相等受力和不等受力面积(因回转半径差异)正好理想地满足各面不等应力的需要：应力稍大的球密封面正好满足其对球的动密封，应力稍小的体密封面正好满足其对体的静密封，应力再稍小的支承面正好满足其在支承环上的滑动；再者，只有等边三角截面才能避免阀座出现薄弱尖角；因此，理论上，球阀座应尽可能是无表面裸露的并以等边三角形为截面；所以，本发明的以等边三角形为截面轮廓的球阀座是按等边三角截面法结构的最理想的球阀座，以等边三角形为截面成分的球阀座是按等边三角截面法结构的逼近等边三角截面的次廉价理想球阀座，以等边三角形为截面要素的球阀座是按等边三角截面法结构的次逼近等边三角截面的最廉价理想球阀座。

由于可用不同强度的密封材料满足不同压力级别阀座的需要，可用不同齿距的微观锯齿密封结构调整不同强度材料阀座的安装力，还可保持阀座外径不变地微调截面结构三角形边长地调整不同强度材料阀座的安装压缩量，还可部分切除阀座后部地赋予高强度阀座材料的弹性和安装压缩量，因此，无论是非金属还是金属阀座，无论是浮动球阀用固定阀座还是固定球阀用浮动阀座，对于同尺寸规格和不同压力级别的各种阀座，都可用同一个结构三角形来结构。所以，按本发明的等边三角截面法结构球阀座，可统一同尺寸规格的各种阀座的体上安装结构尺寸和相关开关球的结构尺寸，有效促进球阀的标准化生产。例如，对于用等边三角截面法结构的抗干扰系数m＝2的单环球阀座，10MPa级的阀门可用33MPa强度的聚四氟乙烯(PTFE)，15MPa级的阀门可用45MPa强度的聚甲醛(POM)，25MPa级的阀门可用90MPa强度的聚醚醚酮(PEEK)，42MPa级的阀门可用207MPa强度的聚对苯(PPP)。

特别指出，对于抗干扰系数m＝1的浮动阀座，在干扰消除后介质不能自动恢复阀座同球的密封，但可靠预载弹簧自动恢复阀座同球的密封；对于抗干扰系数m>1的浮动阀座，只要预载弹簧能为密封环的受支承面提供一点所需的初始密封，则在干扰消除后介质就可自动恢复阀座同球的密封；对于固定阀座，因干扰而剥离同阀座亲密接触的浮动球无力自动恢复同固定阀座的密封(只能永远漂浮在阀座间)，因此，固定阀座需要比浮动阀座具有更大的抗干扰系数；理论计算证实，现有技术浮动阀座的抗干扰系数m只能是1；实际计算证实，用抗干扰系数m＝2的固定阀座密封环作浮动阀座密封环，其抗干扰系数m只能是

然而，固定阀座的抗干扰系数是可按需指定的，而介质通过开关球对固定阀座产生的密封作用力又大于介质通过浮动座对开关球产生的密封作用力，因此，许用应力和抗干扰系数满足固定阀座要求的三角密封环，也能满足浮动阀座的要求。所以，可用固定阀座的结构三角形，结构同规格的浮动阀座，统一浮动阀座和固定阀座的基本结构。

由于浮动球阀的开关密封不是靠阀座对球的安装夹持力就是靠开关球的浮动压紧力维持，不可能靠二者同时起作用，甚至抗干扰系数还决定其不能一先一后起作用；而如果靠阀座对球的安装夹持力维持，则阀座材料磨损后或经裸露面爬行变形和挤出流动变形后，阀门的关闭密封将立即失效；而如果靠开关球的浮动压紧力维持，则阀座材料的磨损或经裸露面的爬行变形和挤出流动变形将不影响阀门的关闭密封；再由于本发明的等边三角截面结构法可确保开关球靠其浮动推力维持关闭密封，因此，按等边三角截面法结构球阀座，可使浮动球阀座的使用寿命从“有限”到“无限”。浮动球阀座的使用寿命理应是“无限”的，而现有技术的浮动球阀座的使用寿命，如US20030111631(典型的形式浮动球阀)所示，是十分有限的，因此，可以说，现有技术的浮动球阀不是真浮动球阀。

由于按等边三角截面法结构固定阀座，可确保浮动球阀靠介质对球的推力而不靠阀座对球的安装夹持力实现开关密封，因此，座对球的安装夹持力可小至忽略不计，乃至关闭状态中的球始终浮压在下游阀座上，球的转动阻力仅来自下游阀座单座，最大值为极限压力时的球在下游座上的压力对应的转动摩擦阻力；如果按现有技术设计，则浮动球阀只能靠比介质对球的极限推力还大的阀座对球的安装夹持力实现开关密封，因此，最大操作转矩由更大的双座对球的安装夹持力偶的摩擦阻力产生；所以，简单地说，按等边三角截面法结构浮动球阀，开关球的最大操作力矩，可至少比现有技术的最大操作力矩降低一半。

由于以等边三角形为截面要素和截面成分设计的球阀座，可以避免不必要的表面裸露，最大限度地避免阀座材料的爬行变形(密封应力松弛)(蠕变)或挤出流动变形；以等边三角形为截面轮廓的球阀座，可将阀座封闭到相当程度地压缩，就象将液压油密闭在油缸中压缩一样，既难于发生压缩变形又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤“破”，还无爬行变形，拥有比材料本身的许用承载能力更高的承载能力；因此，按等边三角截面法结构的球阀座可确保使用密封性能优异的软材料于很高压力极限，并获得更长寿命和更高可靠性。

由于按等边三角截面法结构固定阀座，可以大幅降低浮动球阀的极限操作力矩和大幅提高阀座材料的许用强度，因此，可在更大的范围内，用廉价可靠的浮动球阀替代昂贵的轴耳固定球阀。

特别指出，“微观线后跟面中线接触”或微观锯齿接触密封结构，可有效以刃线接触提供材料所必须的密封应力，以刃后面接触保证材料所必须的许用应力，既能始终提供密封所需的足够变形又能始终确保刃线不至于被压坏，既能提高阀座对开关球的密封性又能降低阀座对球的安装夹持力或预压力、降低操作转动力矩，不仅适合做高强度材料的密封结构也适合做低强度材料的密封结构，例如，将阀座的开关球用密封面预制成90°锥面而不预制成球面，则可以线接触开始地满足低压密封要求、以自动变形球面接触随后地满足高压密封要求，避免阀座无谓受压蠕变；但是，只有按等边三角截面法结构球阀座，才能确保其对球的安装夹持力和预压力可小到有线接触生存余地；所以，可以说，球阀座的等边三角截面结构法与“微观线后跟面中线接触”结构法，是相互支承和依赖的。

在球阀的阀体中腔内，因开启或关闭会陷入介质，而陷在阀体中腔内的介质会受热膨胀而滋生高压，因此，ISO 14313/API 6D规定，球阀中腔应有自动卸压装置，保证中腔相对大气的陷压强度不超过1.33倍额定工作压力强度。如图5a所示，浮动球阀中腔相对大气(即W_s＝0时)的陷压强度是由阀座对球的安装夹持力W₂的强度决定的，如图10和11a所示，固定球阀中腔相对大气(即端口通大气时)的陷压强度是由阀座对球的弹簧压紧力强度决定的；座对球的安装夹持力或弹簧压紧力强度越大，球阀中腔相对大气的陷压能力就越强，或者说，球阀中腔的陷压高低是座对球的安装夹紧程度标志；因此，降低阀座对球的安装夹持力或弹簧压紧力是解决球阀中腔陷压的根本手段。

为维持现有技术浮动球阀的关闭密封，如图5所示，需要W₂(阀座对球的安装夹持力)＝m(A_e+A_c)p(m倍座的介质去密封力)，即需要W₂的强度等于m倍介质压力强度p，而标准规定球阀的关闭密封必须通过1.1倍额定工作压力强度测试，因此，为通过测试，现有技术的固定阀座对球的安装夹持力W₂的强度至少需要1.1m倍额定介质压力强度；同样，现有技术浮动阀座对球的弹簧压紧力强度也至少需要1.1m倍额定介质压力强度；所以，不难理解，现有技术球阀都是中腔至少可陷1.1倍额定工作压力强度的球阀，ISO 14313/API 6D也就有富余地规定球阀中腔相对大气的陷压强度极限为1.33倍额定工作压力强度。

由于本发明的球阀座是按等边三角截面法设计的，无论是固定阀座还是浮动阀座，都可确保开关密封不靠阀座对球的安装夹持或弹簧压紧维持，而“微观线后跟面中线接触”密封结构又能确保无论什么材料质的阀座都可用较小的安装夹持力或弹簧压紧力提供所必需的初始密封应力，因此，固定阀座对球的安装夹持力强度和浮动阀座对球的弹簧压紧力强度可以很低——实验证实，几乎不会超出数巴(Bar)或不超出阀门额定工作压力强度的1/15；也就是说，按本发明的球阀，其中腔相对大气的陷压不会超出阀门额定工作压力强度的1/15，根本无需考虑球阀中腔的陷压问题。

所以，按照本发明，ISO 14313/API 6D关于球阀中腔的泄压要求是多余的；根据ISO14313/API 6D关于球阀中腔的泄压规定可断定，现有技术的浮动球阀只不过是一种结构似球浮动的形式浮动球阀；可以说，凡是中腔陷1.1倍额定工作压力强度不泄的球阀都是现有技术的球阀，凡是中腔陷显著低于额定工作压力强度的球阀都是本发明的球阀。

附图说明

图1a和图2a是同一个分别处在全开和全闭状态的普通浮动球阀，由阀座02负责提供开关球03在阀体01中的安装对接、转动支承和关闭密封，由体端盖05与阀体的螺纹连接负责提供开关球和阀座在阀体中的安装紧固，由体密封垫04负责提供阀体连接的密封，由阀杆06负责提供开关球的转动操作，由一套阀杆密封总成负责提供阀杆的密封。其中阀座02是符合本发明的以等边三角形为截面要素的固定阀座。

由于本发明仅涉及用不同截面的阀座实现开关球在阀体中的安装对接、转动支承及关闭密封，因此，只需用一些与图1a和图2a相对应的仅涉及阀体01、阀座02和开关球03的局部视图或局部放大视图，就可足以对普通业内技术人员清楚表达本发明的各种技术方案，包括清楚表达轴耳固定球阀中的浮动阀座方案。为便于各视图的理解，特在相关视图中加注“中腔”作方位标志。

图1b是图1a的A-A局部剖面视图，图2b是图2a的B-B局部剖面视图，用于结合图1a和图2a充分展示球阀的全开和全闭，以备用局部视图披露不同截面的阀座结构。图2b的虚线不是图2a中的隐藏结构线，是指阀座尺寸超出图6a所示的A′B″界限时会出现的不理想情况。

图3与图2b对应，图2b所示为阀门全闭时的座02与球03，图3所示为阀门快打开瞬间的座02与球03，图4a和4b是图3的Y′局部放大视图，图4a中的阀座端密封面和阀座内径是由截面结构等边三角形ABC的点B决定的，图4b中的阀座端密封面和阀座内径是由截面结构等边三角形ABC的AB延长点E决定的。相对而言，图4a的阀座02无延长段BE，在阀快打开瞬间，介质就有可能进入未充分压紧的阀座端密封面而将阀座材料挤入开关球的通孔口内地致阀座损坏；图4b阀座02有延长段BE，在阀快打开瞬间的延长段BE上的介质压力就会阻止介质进入阀座端密封面而不致挤阀座入开关球的通孔口内。

图5a是从图2a中取出来的阀座02和开关球03，图5b是图5a的Z局部放大视图，图中p＝阀中介质压强，W₂＝座对球的安装夹持力(代表图2a中的阀体01)，W_s＝球的浮动密封力(介质对球的推力)A_sp，A_s＝球的介质作用面积(直径D_s对应圆面积)，A_e＝座的中腔裸露面积(裸露环的流通面积)，A_c＝座的球覆盖面积(覆盖环的流通面积)，D_s＝座的球作用直径，D_o＝座外径，D_i＝座内径，D_e＝座的通道裸露环流通面积A_ep对应直径；其中，被球覆盖的阀座流通面积A_c是干扰拾起面积，包括与球接触和不接触两部分，与球接触部分承担密封载荷但拾扰，与球不接触部分A_ep既不承担密封载荷还拾扰，应严格控制。

按照本发明，如图5b所示，阀座直径D_s、D_o和D_i及相关流通面积A_s、A_e和A_c随截面结构等边三角形的大小和方位而定，并决定阀座对球的密封性或抗干扰系数：

m＝A_sp/(A_e+A_c)p    (m＝介质对球的推力/介质对座的推力)

＝A_s/(A_e+A_c)

＝D_s ²/(D_o ²-D_i ²)。

如图5a所示，当W_s≤W₂时，下游阀座与开关球间的作用力是W₂(此时的W_s至多是全部取代上游阀座对球的安装夹持力W₂，并不增加开关球与下游阀座间的作用力)，当W_s>W₂时，下游阀座与开关球间的作用力是W_s而不是W₂(此时的W₂已被W_s全部取代)。也就是说，对于浮动球阀，开关球与阀座间的密封作用力不是W₂就是W_s，或者说，浮动球阀的开关密封不是靠阀座对球的安装夹持力W₂就是靠开关球的浮动密封力Ws实现，不可能靠二者同时起作用。但无论哪个起作用，根据美国《ASME锅炉与压力容器法规VIII卷1册附录2》的基本理念，二者都必须是m倍座的介质去密封力(介质对座的推力)，即W₂和W_s都必须等于m(A_e+A_c)p，浮动球阀才能实现可靠密封。所以，球阀座的设计在于对阀座截面结构等边三角形设计。

图6a和6b是本发明的阀座截面结构等边三角形ABC的设计说明图，图6b是图6a的X′局部放大视图。开关球03的中央通孔直径D_n是由相关阀门标准给定的，开关球端面球小圆直径d′是根据球孔口强度参数“孔口壁厚/孔口直径”由设计给定的，可按d′＝1.04Dn给定；在已知d′后，根据设计需要m值的对应角α₀，按d＝d′/sinα₀给定开关球大圆直径d——理论上α₀准确对应m，实际计算证明，m＝2对应α₀＝38°，m＝1.8对应α₀＝37°，m＝1.5对应α₀＝35.5°；然后，按线段d′、圆d′和圆d画图确定截面结构等边三角形ABC的基准边图A′B′；最后，根据图A′B′，画图确定截面结构等边三角形ABC的边图AB(使AB与A′B′平行对称地在d圆上，对应边长a＝0.9a′)。不难看出，截面结构等边三角形ABC的方位角α＝45°是由直径为d′的圆切线段r′和圆半径r′确定的。

图7a(图1a的X局部放大视图)，是按本发明的以等边三角形为截面要素的固定阀座02与开关球03和阀体01的局部对接视图，图7b是从图7a中取出的固定阀座02的截面局部视图，图7c是图7b示阀座的替代阀座的截面局部视图，图7d是图7c的端密封面上的锯齿环m和F的夸大画视图，图7e是图7c的球密封锥面AB上的锯齿环刃a′及b′的局部放大视图。图7b示截面适合于低强度材料，图7c示截面适合于高强度材料。

图8a(对应图1a的X局部放大视图)，是按本发明的以等边三角形为截面成分的固定阀座02与开关球03和阀体01的局部对接视图，图8b是从图8a中取出的固定阀座02的截面局部视图，图8c是图8b示阀座的替代阀座的截面局部视图，图8c的端密封面上的锯齿环见图7d的夸大画m和F，图8c的球密封锥面AB上的锯齿环刃a′及b′见图7e的局部放大视图。图8b示截面适合于低强度材料，图8c示截面适合于高强度材料。

图9a(对应图1a的X局部放大视图)和图9b(对应图2b的Y局部放大视图)，是按本发明的以等边三角形为截面轮廓的固定阀座02(由有配合的内密封环02a和外支承环02b组合而成)与开关球03和阀体01的局部对接视图，图9c是从图9a和图9b中取出的内密封环02a的截面局部视图，图9d是从图9a和图9b中取出的外支承环02b的截面局部视图，图9e是图9c示内密封环的替代环的截面局部视图，图9e的端密封面上的锯齿环见图7d的夸大画m和F，图9e的球密封锥面AB上的锯齿环刃a′及b′见图7e的局部放大视图。图9c示截面适合于低强度材料，图9e示截面适合于高强度材料。由图9b可知，介质对开关球的推力F_s＝Fcosα+Fsinβ(由内环承担Fcosα，由外环承担Fsinβ，其中F是内环面上受到的正压力，α＝45°，β＝15°)，而内环和外环径向受到的总正压力为F_s/cosα，内环径向受到的正压力仅为F，因此，相当于双环结构阀座的密封材料的承载能力是单环阀座材料的(F_s/cosα)/F＝1.366倍。

图10(对应图1a的X局部放大视图)，是现有技术的轴耳固定球阀用浮动阀座，其中件05a是类似于图1a件05的另一种阀体端盖。如图10所示，现有技术的浮动阀座，由密封环02a、支承环02b、O型密封环02c和预载弹簧02d组成，始终有一个难达高温要求的O型密封圈，几乎导致轴耳固定球阀与高温用金属阀座结构无缘；阀座的介质密封作用面积始终等于阀座的介质去密封作用面积A_u＝nD_o ²/4-nD_i ²/4，即阀座的抗干扰系数m＝1，导致预载弹簧的预载力必须大于极限压力的介质密封作用力才能避免操作引发的密封环振动。

图11a(对应图1a的X局部放大视图)，是按本发明的以等边三角形为截面轮廓的浮动阀座02(由密封环02a、支承环02b、压紧环02c、密封垫02d和预载弹簧02e组成)与开关球03和阀体端盖05a的局部对接视图，其中阀体端盖05a(如图11b所示)是类似于图1a件05的另一种阀体端盖，通过螺纹和密封垫完成同浮动阀座组件的紧固和密封连接，通过另外的螺栓组完成同阀体的连接；图11c、图11d、图11e、图11f和图11g分别是从图11a中取出的支承环02b、密封垫02d、预载弹簧02e、压紧环02c和密封环02a的截面局部视图；图11h是图11g示密封环的替代环的截面局部视图，图11h的受支承面上的锯齿环见图7d的夸大画m和F，图11h的球密封锥面AB上的锯齿环刃a′及b′见图7e的局部放大视图。与图10的现有技术相比，本发明的浮动阀座，不仅结构避免使用O形密封圈，而且还有大于1的抗干扰系数而可用较低的弹簧压紧力，既能降低开关球的操作转动力矩又不致引发操作振动；获得大于1的抗干扰系数的原因在于结构上，现有技术的拾扰面积A_u中包括有只拾扰而不承担密封载荷的多余的中腔裸露面积A_ec(对应直径D_e)。

具体实施方式

图7a和7b所示的是以等边三角形为截面要素的固定阀座02，其球密封面是截面结构等边三角形ABC的边AB所对的弧回转形成的，其柱支承面是截面结构等边三角形ABC的边CA的投影边CD回转形成的，其端密封面，本来应当是截面结构等边三角形的边BC的投影边CF′回转形成的，但是考虑到上游阀座在阀快打开瞬间的特别需要，特用投影边CF′的延长边CF回转形成，点F是AB的延长点E的投影；如果不延长，则如图3的Y′局部放大视图4a所示，在阀快打开瞬间，介质就有可能进入未充分压紧的座的端密封面而将阀座材料挤入开关球的通孔口内地致阀座损坏；如果延长，则如图3的Y′局部放大视图4b所示，在阀快打开瞬间的BE段上的介质压力就会阻止介质进入座的端密封面而不致挤阀座入开关球的通孔口内——此时的介质只能经点B处的缝隙挤入中腔而将阀座紧紧地永远地压在阀体上，因此，可叫BE段为座的压力中继面；如图4所示，如果在靠近点B的开关球03的端面球小圆缘上增加一道提前泄漏小口，则在阀快打开瞬间的介质就可提前通过该泄漏小口进入中腔而一直维持阀座端密封，此时甚至可以不用压力中继面BE。阀座的球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角，阀座的球密封面可以预制成以AB为母线的90°锥面、然后在工作中自动变形为球面，阀座的安装压缩余量可保持阀座外径不变地微增等边三角形ABC的边长获得。为避免介质将阀座密封端面冲离阀体而将处在阀快打开瞬间的阀座挤入开关球的通孔口内，第一，阀座的内径应稍大于阀门通道直径，即图7中的EF不得超出GH；第二，可通过适当平行移动座密封端面(即适当平行移动图7b中端面形成边CF至虚线位置)地增加弱质材料阀座的厚度。座的压力中继面(AB的延长段BE)的增加，将增加阀座的通道裸露拾扰面积A_ep和减少阀座内径，但受极限限制，对阀座的密封性能或抗干扰系数影响甚微；阀座通过端密封面平行移动(CF段的平行移动)的厚度增加，也未改变阀座的密封性能或抗干扰系数；因此，虽然阀座压力中继面和厚度的增加，表面改变了结构三角形的等边性，但并未改变原始结构等边三角形决定的阀座的基本性能，但却改善了阀座的加工性和安装维护性。

图7c所示的是以等边三角形为截面要素的硬固定阀座02，其材料强度高，但其原始结构尺寸与对应图7b不加厚的低强度材料的阀座相同。对于高强度材料阀座，如聚对苯(PPP)或金属材料阀座，为了赋予其弹性和装配压缩量，需要切短原始柱支承面CD至qD或部分切小原始柱支承面Cq至ms，或切短原始端密封面CF至mF或部分切低原始端密封面Cm至qs，使原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面ms和端面qs的相贯圆s随车切量加大而沿截面结构三角形ABC的高离开其顶点C，必要时再车切一个底面与相贯圆相切并平行于球密封锥面AB的环形凹槽k。在球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面a″b″形成的锯齿环，凹切锥面a″b″平行球密封锥面AB、并差Z_t才与通过锯齿环刃a′及b′的开关球面03相切(参见图7e)，即相对开关球面，锯齿环刃a′及b′高Zt(凹切锥面a″b″与球密封锥面AB间的直线距离仅仅是锯齿环的形式齿高)。在车切小和车切短的最终端密封面mF上可至少有两个以其轮廓缘m和F为齿刃的锯齿环，也可无锯齿环；如果无锯齿环，则需要一个与切除部分Cmsq相当的软密封垫；如果多于两个锯齿环，则其齿刃与齿刃m及F一样，都在最终端密封面mF上。如图7c、7d和7e所示，端密封锯齿环m和F以及开关球密封锯齿环a′和b′的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近平面或球面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。阀座切除部分Cmsq的多少由阀座端密封面和柱支承面的强度许用富余量决定，环形凹槽的宽度k由所需的弹性决定，k值常为零。阀座的弹性及柱支承面与其孔的配合间隙适度时，阀座截面的弯曲将有效抑制阀座端密封面的径向滑动。阀座后部的切除，相当于减少阀座的外径D_o，增加阀座的抗干扰系数m值。

图8a和8b所示的是以等边三角形为截面成分的固定阀座02，其球密封面是截面结构等边三角形ABC的边AB所对的弧回转形成的，其端密封面是截面结构等边三角形ABC的边BC回转形成的，其柱支承面是截面结构等边三角形ABC的边CA的投影边CD回转形成的，其球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角，其球密封面可以预制成以AB为母线的90°锥面、然后在工作中自动变形为球面，其安装压缩量可保持阀座外径不变地微增等边三角形ABC的边长获得。

图8c所示的是以等边三角形为截面成分的硬固定阀座02，其材料强度高，但其原始结构尺寸与对应图8b的低强度材料的阀座相同。对于高强度材料阀座，如聚对苯(PPP)或金属材料阀座，为了赋予其弹性和装配压缩量，需要切短原始柱支承面CD至qD或部分切小原始柱支承面Cq至ns，或切短原始端密封面CB或部分切低原始端密封面Cm至qs，使原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面ns和端面qs的相贯圆s随车切量加大而沿截面结构三角形ABC的高离开其顶点C，必要时再车切一个底面与相贯圆相切并平行于球密封锥面AB的环形凹槽k。在球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面a″b″形成的锯齿环，凹切锥面a″b″平行球密封锥面AB、并差Z_t才与通过锯齿环刃a′及b′的开关球面03相切(参见图7e)，即相对开关球面，锯齿环刃a′及b′高Z_t(凹切锥面a″b″与球密封锥面AB间的直线距离仅仅是锯齿环的形式齿高)。在车切小和车切短的最终端密封面上可至少有两个以其轮廓缘为齿刃的锯齿环，也可无锯齿环；如果无锯齿环，则需要一个与切除部分Cmsq相当的软密封垫；如果多于两个锯齿环，则其齿刃与轮廓缘齿一样，都在最终端密封面上。如图8c、7d和7e所示，端密封锯齿环m和F以及开关球密封锯齿环a′和b′的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近平面或球面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。阀座切除部分Cmsq的多少由阀座端密封面和柱支承面的强度许用富余量决定，环形凹槽的宽度k由所需的弹性决定，k值常为零。阀座的弹性及柱支承面与其孔的配合间隙适度时，阀座截面的弯曲将有效抑制阀座端密封面的滑动。阀座后部的切除，相当于减少阀座的外径D_o，增加阀座的抗干扰系数m值。

图9a～9d所示的是以等边三角形为截面轮廓的固定阀座02，由有配合的内密封环(简称内环)02a和外支承环(简称外环)02b两件组合而成；内环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB所对的弧回转形成面是阀座的球密封面，其边BC的回转形成面是阀座的端密封面，边CA的回转形成面是内环的受支承面；外环的截面为梯形，以梯形高D′E′为母线的柱面是阀座的柱面并与阀体上的阀座接纳孔DE为间隙配合，以梯形斜腰CA为母线的锥面是对内环的支承面。内环负责密封，外环负责支承，内环材料强度低于外环材料强度，内环材料强度按球密封负荷确定，外环材料和壁厚按承受以内环材料极限强度为介质压力的管道设计。外环柱面与阀体上的阀座接纳孔的间隙配合，一使外环内、外端面介质相通而压力相等地减少阀座的中腔裸露作用，二使外环相对内环可自由滑动地相互压紧和支承。球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角，球密封面可以预制成以AB为母线的90°锥面、然后在工作中自动变形为球面，安装压缩量可保持内环外缘直径不变地微增等边三角形ABC的边长获得。开关球03，在介质压力的作用下，同时压在相互支承的内环和外环上，使其相互争抢相互保护地受压，即介质对开关球的推力F_s＝Fcosα+Fsinβ(由内环承担Fcosα，由外环承担Fsinβ，其中F是内环面上受到的正压力，α＝45°，β＝15°)，于是内环和外环径向受到的总正压力为F_s/cosα，内环径向受到的正压力仅为F，因此，双环阀座的密封材料的承载能力是单环阀座材料的(F_s/cosα)/F＝1.366倍。实际上，本发明的内环用两面、而单环阀座只用一面承受开关球的压力，因此，不难理解，本发明的双环阀座的密封材料的承载能力是单环阀座的1.366倍。加之，内密封环，几乎在封闭腔中受压，就象密闭在油缸中的液压油一样，既难于发生压缩变形又难于发生缝隙挤出流动变形或被挤“破”，还无爬行变形，拥有比材料本身的许用承载能力更高的承载能力，所以，以等边三角形为截面轮廓的固定阀座可确保使用密封性能优异的软材料于很高压力极限，并获得更长寿命和更高可靠性。

图9e所示的是以等边三角形为截面轮廓的硬固定阀座(图9a)的内环02a，其材料强度高，但其原始结构尺寸与对应图9c的低强度材料的内环相同。对于高强度材料内环，如聚对苯(PPP)或金属材料内环，为了赋予其弹性和装配压缩量，需要切短原始受支承面CA至qA或部分切小原始受支承面Cq形成一柱面ns，或切短原始端密封面CB或部分切低原始端密封面Cm形成一端面qs，并使新车出的柱面ns和端面qs的相贯圆s随车切量加大而沿截面结构三角形ABC的高离开其顶点C，必要时再车切一个底面与相贯圆相切并平行于球密封锥面AB的环形凹槽k。在球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面a″b″形成的锯齿环，凹切锥面a″b″平行球密封锥面AB、并差Z_t才与通过锯齿环刃a′及b′的开关球面03相切(参见图7e)，即相对开关球面，锯齿环刃a′及b′高Z_t(凹切锥面a″b″与球密封锥面AB间的直线距离仅仅是锯齿环的形式齿高)。在车切小和车切短的最终端密封面上可至少有两个以其轮廓缘为齿刃的锯齿环，也可无锯齿环；如果无锯齿环，则需要一个与切除部分Cmsq相当的软密封垫；如果多于两个锯齿环，则其齿刃与轮廓缘齿一样，都在最终端密封面上。如图9e、7d和7e所示，端密封锯齿环m和F以及开关球密封锯齿环a′和b′的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Zt约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近平面或球面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。内环切除部分Cmsq的多少由其端密封面和柱支承面的强度许用富余量决定，环形凹槽的宽度k由所需的弹性决定，k值常为零。内环后部的切除，相当于减少阀座的外径D_o，增加阀座的抗干扰系数m值。

图11a～11g所示的是以等边三角形为截面轮廓的浮动阀座02，由密封环02a、支承环02b、压紧环02c、密封垫02d和预载弹簧02e组成；密封环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB所对的弧回转形成面是阀座的球密封面，其边BC的回转形成面是密封环的受压紧面，其边CA的回转形成面是密封环的受支承面；支承环通过螺纹和密封垫完成同阀体端盖05a的紧固和密封连接后，负责对受支承面提供密封支承；预载弹簧，通过压紧环，对密封环施加初始密封压紧力；介质压力，可通过也可不通过压紧环，对密封环施加密封压紧力。如果受压紧面与压紧面间有密封性，则介质只能通过压紧环地间接压密封环；如果受压紧面与压紧面间无密封性，则介质可自由进入接触面而直接压密封环。介质直接压密封环，无摩擦损失，介质作用力效率更高。密封环负责密封，材料强度低，并按球密封负荷确定。球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角，球密封面可以预制成以AB为母线的90°锥面、然后在工作中自动变形为球面，安装压缩量可保持密封环外缘直径不变地微增等边三角形ABC的边长获得。在支承环端面有扳手孔。

图11h所示的是以等边三角形为截面轮廓的硬浮动阀座(图11a)的密封环02a，其材料强度高，但其原始结构尺寸与对应图11g的低强度材料的密封环相同。对于高强度材料密封环，如聚对苯(PPP)或金属材料密封环，为了赋予其弹性和装配压缩量，需要切短原始受支承面CA至mA或部分切小原始受支承面Cm形成一柱面qs，或切短原始受压紧面CB或部分切低原始受压紧面Cq形成一端面ns，并使新车出的柱面qs和端面ns的相贯圆s随车切量加大而沿截面结构三角形ABC的高离开其顶点C，必要时再车切一个底面与相贯圆相切并平行于球密封锥面AB的环形凹槽k。在球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面a″b″形成的锯齿环，凹切锥面a″b″平行球密封锥面AB、并差Z_t才与通过锯齿环刃a′及b′的开关球面03相切(参见图7e)，即相对开关球面，锯齿环刃a′及b′高Z_t(凹切锥面a″b″与球密封锥面AB间的直线距离仅仅是锯齿环的形式齿高)。在车切小和车切短的最终受支承面上可至少有两个以其轮廓缘为齿刃的锯齿环，也可无锯齿环；如果无锯齿环，则需要一个与切除部分Cmsq相当的软密封垫；如果多于两个锯齿环，则其齿刃与轮廓缘齿一样，都在最终受支承面上。如图11h、7d和7e所示，受支承锯齿环m和F以及开关球密封锯齿环a′和b′的齿顶皆为刃，刃尖角或齿顶角约为90°～120°，齿高Z_t约为10～20倍密封表面粗糙度R_a值，齿距X_s/齿高Z_t约为20～500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波纹度的轮廓元宽度X_s/高度Z_t)，确保变形密封刃后面紧跟一个逼近平面或球面的受力保护面，保护密封接触面中始终有线接触，因此，可轻松实现对精加工表面的密封，无需任何研磨加工。密封环切除部分Cmsq的多少由其受支承面和受压紧面的强度许用富余量决定，环形凹槽的宽度k由所需的弹性决定，k值常为零。密封环的弹性适度时，密封环截面的弯曲将有效补偿密封环的浮动性。密封环后部的切除，虽然相当于减少密封环外径D_o而减少阀座的介质密封作用面积或降低阀座的抗干扰系数m值，但阀座的抗干扰系数m值还是永远大于1，因为切出点m永远不与点A重合。

总起来说，所有球阀座，无论是固定阀座还是浮动阀座，无论是非金属阀座还是金属阀座，无论什么截面形状，都可用一个截面结构等边三角形来设计，使其尽可能是无表面裸露的并逼近以球密封玄为边长的等边三角形为截面。

抗干扰系数m＝2的(DN25为例)的球阀座的截面结构等边ΔABC的设计(参见图6)：

1 已知开关球的通孔直径D_n(＝25mm)，决定开关球的端面球小圆直径d′＝1.04D_n(＝26mm)

开关球的通孔直径是标准规定的，如DN25的开关球的中央通孔直径D_n＝25mm。开关球的孔口强度，与“孔口壁厚/孔口直径”成正比，因此，根据实践经验，可统一取“孔口壁厚/孔口直径”＝0.02，这样，DN25的开关球的端面球小圆直径d′＝1.04D_n＝26mm。

2 根据d′(＝26mm)，决定开关球直径d＝d′/sin38°(＝42mm)

如图6a所示，知道开关球的端面球小圆直径d′＝26mm后，再知道α₀就可依次确定开关球直径d＝d′/sinα₀、阀座的截面结构等边ΔABC和抗干扰系数m。由于m准确对应α₀，而相关取舍影响又可相互补偿，因此，确定的α₀实质是确定m。实际计算证实(理论计算也可证实)，取阀座结构等边ΔABC的边长a＝0.9a′时，m＝2对应α₀＝38°，m＝1.8对应α₀＝37°，m＝1.5对应α₀＝35.5°。因此，m＝2对应d＝26/sin38°＝42mm(舍0.23)，a′＝4.94mm，a＝4.5mm(进0.054)；m＝1.8对应d＝26/sin37°＝43mm(舍0.2)，a′＝5.83mm，a＝5.3mm(进0.053)，m＝1.5对应d＝26/sin35.5°＝45mm(进0.23)，a′＝7.59mm，a＝6.8mm(舍0.031)。

3 根据d′(＝26mm)和d＝(＝42mm)，CAD画图确定截面结构等边ΔABC的基准边图A′B′

如图6a所示，球密封玄AB，应对称地在位置相差90°的开关球端面和端面球小圆d′限定的图A′B′内，以确保开关球在全开和全关位置时，阀座的球密封面AB都能全压在开关球表面地维持密封形态；当密封玄端A超出端面球小圆d′切线时，处在全闭位置的开关球的端面(图2b中的虚线端面)就会进入座的球密封面内而戳致阀座变形地入球的通孔口内；当密封玄端B超出球端面限制时，就可导致阀座内径缩小，或是导致介质对上游阀座的有害冲刷或挤压变形，或是导致增加下游阀座的球覆盖面积A_ep(如图5b所示)而降低阀座的抗干扰能力；也就是说，截面结构等边ΔABC的基准边图A′B′是由开关球端面球小圆d′的投影线段和投影圆以及开关球直径d共同决定的，可简单由CAD画图确定。由于下面接着需要的以及最终需要的都是以图A′B′为基础，因此，没必要追求复杂的公式推导。由于无论球直径d和端面球小圆d′取大或取小，始终都有：B″O′＝B″O=r′，因此，球阀座截面结构等边ΔABC的球密封玄AB与开关球的中央通孔轴线成45°角。

4 根据图A′B′，CAD画图确定截面结构等边ΔABC的边图AB

为了确保截面结构等边ΔABC的边长a^±δ都能在其界限A′B′内，因此，需要相对A′B′对称地确定截面结构等边ΔABC的边AB：首先在A′B′线上对称画a＝0.9a′＝4.5mm，然后将其平行移到开关球直径d圆上。

5 CAD画截面结构等边ΔABC，并依据其三点回转直径计算验证m＝D_s ²/(D_o ²-D_i ²)＝2

如果m>2，则微增ΔABC的边长a；如果m<2，则微缩ΔABC的边长a。若要一次保证m逼近2，就需要注意取值技巧：如果取d＝d′/sin38°是舍，则取a＝0.9a′时应适当进，反之亦然。

由于固定阀座的抗干扰系数m＝球的介质作用面积A_s/座的介质作用面积(A_e+A_c)(参见图9)，即A_s＝m(A_e+A_c)，A_sp＝mp(A_e+A_c)，而实际面积计算证明，因此， $A_{s}p\&ap;\sqrt{2}\mathrm{mp}{A}_c,$ 即固定阀座的载荷强度＝固定阀座材料许用强度 $\mathrm{\&sigma;}\&ap;\sqrt{2}\mathrm{mp}.$ 根据介质压力强度p通过球对座产生的径向载荷[(F_s/cosα)＝(nD_s ²p/4cosα)]等于阀座材料的许用载荷(nD_aaσ)条件(参见图6)：

$\frac{{{\mathrm{nS}}_s}^{2}p}{4\cos \mathrm{\&alpha;}}={\mathrm{nD}}_a\mathrm{a\&sigma;}$

可精确求出固定阀座材料的许可强度：

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{{D_s}^{2}p}{4\cos \mathrm{\&alpha;}{D}_{a}a}=\frac{{D_s}^{2}p}{4\cos \mathrm{\&alpha;}[(D_s+D_i)/2][(D_s-D_i)/\left(2\cos \mathrm{\&alpha;}\right)]}=\frac{{D_s}^{2}p}{(D_s+D_i)(D_s-D_i)}=\frac{p}{1-{D_i}^2/{D_s}^2}=\mathrm{kp}$

实际许可强度计算证明， $k\&ap;\sqrt{2}m.$ 所以，对于按本发明的等边三角截面法设计的固定阀座，可简单由阀座的抗干扰系数m和极限介质压力强度p，按 $\mathrm{\&sigma;}=\sqrt{2}\mathrm{mp}$ 计算阀座材料的许可强度。

设计实践证实，按本发明的等边三角截面法结构的固定阀座，是以充分避免不必要的表面裸露为前提的，因此，其抗干扰系数m值越小，除可提高低强度阀座材料的适用压力外，所伴随的是越大的开关球、越大的阀座、越大的阀体和越大的开关操作力矩，乃至取m<1.5时已显得十分不经济；而试验证实，m＝1.8的固定阀座还能使浮动球阀靠球的浮动实现关闭密封，m＝2的双环固定阀座还能保证聚四氟乙烯(PTFE)阀座材料用于15MPa级压力时有富余，所以，固定阀座取m＝2既经济又可靠。由于浮动阀座的载荷低于同规格的固定阀座的载荷，因此，按同一个截面结构等边三角形结构的密封环既可用于固定阀座，也可用于浮动阀座；只不过m＝2的密封环，用于浮动阀座时， $m=\sqrt{2},$ 但浮动阀座本身也只需m>1。

以上披露的都是因不需要表面裸露而尽可能避免表面裸露的球阀座，以下格外单独披露需要一定表面裸露的阀座固定球阀座，既不难理解，也不易混淆。

固定球阀是指开关球固定在阀体上转动而不能浮动的球阀，而现有技术的固定球阀都是靠开关球上的包括阀杆作轴的两个同轴耳固定在阀体上的，因而叫轴耳固定球阀。双断又泄阀(double block & bleed valves)(DBB valves)是指处在关闭位的开关元的两侧关闭密封面可相对中腔同时关断地允许中腔经排泄口外泄的阀门(外泄的目的是对管道内介质取样或特别加注)，而现有技术的双断又泄球阀都是大规格的轴耳固定球阀。既然抗干扰能力不足的形式浮动球阀无法靠介质对球的浮动、只能靠两阀座对球的安装对夹实现开关密封，那么，显而易见，这种结构似球浮动的形式浮动球阀，实际就是一种阀座固定球阀，一种可用作双断又泄阀的阀座固定球阀，其特征是所述球阀的开关球不是由轴耳而是由阀座固定在阀体上的，结构上似所述球可浮动，但在整个压力工作范围内，所述球被夹在所述座中只能转动而不能浮动；所述座，如图7a和8a所示，在按等边三角截面法结构好后，可在维持所述球的介质作用面积A_s(直径D_s对应的圆面积)和所述座的球覆盖面积A_c不变的基础上，加大所述座外径D_o地加大所述座的中腔裸露面积A_e，使所述座的抗干扰系数m＝A_s/(A_e+A_c)<1.33。如图5a所示，阀座固定球阀的关闭密封工作条件是W₂(座对球的安装对夹力)>A_sp(介质对球的推力)＝m(A_e+A_c)p，因此，如果在m＝2的基准等边三角截面的基础上，保持

不变，增大座外径地使座中腔裸露面积0.40A_s<A_e<0.65A_s，则有座的抗干扰系数1.33>m＝A_s/(A_e+A_c)＝1/(0.75～1)>1或有座对球的安装夹持力强度1.33p>mp>1p，既能保证关闭密封通过1.1倍额定压力强度p测试又能确保座中腔的陷压强度不超出标准规定的1.33倍额定压力强度。所以，加大阀座中腔裸露面积A_e的实质，是降低阀座的抗干扰系数、降低座中腔泄压力(A_e+A_c)p与座对球的安装夹持力m(A_e+A_c)p间的大小差、保证阀座中腔的陷压强度不超过1.33倍阀门额定工作压力，同时相对减少球的介质浮动密封力、降低其对开关球两侧阀座的同时“双断”密封影响。由于本发明的阀座固定球阀的极限操作转动力矩是本发明的浮动球阀的操作转动力矩的2倍，因此，本发明的阀座固定球阀只适合提供做小尺寸规格的双断又泄阀，而现有技术正好没有这档用作双断又泄阀的球阀，有结构简单、可靠、使用方便、成本低等特点。

需要特别指出，由于靠浮动在下游阀座上实现关闭密封的开关球，在受到干扰而剥离同阀座亲密接触后，无力自动恢复同阀座的密封(只能永远在阀座间漂浮)；而靠座的安装对夹力实现关闭密封的开关球，在受到干扰而剥离同座亲密接触后，其对面座可在干扰消逝后使其立即恢复同原座的亲密接触；因此，相比之下，靠介质对球的浮动实现关闭密封的浮动球阀座需要较大的阀座抗干扰系数，靠两阀座对球的安装对夹实现开关密封的阀座固定球阀座需要较小的阀座抗干扰系数；所以，达到相同的关闭密封效果时，阀座固定球阀座的抗干扰系数m₂＝W₂(座对球的安装夹持力)/(A_e2+A_c)p(座的介质去密封力)可以小于浮动球阀座的m_s＝W_s(球的浮动密封力)/(A_es+A_c)p(座的介质去密封力)；或者说，当阀座固定球阀的抗干扰系数m₂较小时，不仅不影响其开关可靠性，反而可缩小座中腔泄压力(A_e+A_c)p与座对球的安装夹持力m(A_e+A_c)p间的大小差、有效保证阀座既能满足关闭密封要求又能满足中腔的陷压要求。还需进一步指出，因为在W₂＝m₂(A_e2+A_c)p和W_s＝m_s(A_es+A_c)p中，虽然m₂<m_s，但A_e2>A_es、(A_e2+A_c)>(A_es+A_c)，所以，虽然形式浮动球阀中的W₂>W_s、真浮动球阀中的W₂<W_s，但形式浮动球阀中的W₂和真浮动球阀中的W_s还是相差无几的；或者说，如果简单笼统地说，则形式浮动球阀的座对球的对夹安装力大于真浮动球阀的球对座的浮动压力，如果确切地说，则形式浮动球阀的座对球的对夹安装力至少不小于真浮动球阀的球对座的浮动压力，可以毫无疑问地说，现有技术的形式浮动球阀的球的极限操作转动力矩至少是本发明的真浮动球阀的2倍。

可以说，本发明的阀座固定球阀，以实例证明，现有技术的浮动球阀往往都是结构似球浮动的形式浮动球阀。虽然本发明的阀座固定球阀是现时大量客观存在的，但是，正如US4940208和US4815700专利所说，现有技术浮动球阀的开关球或多或少都是随压力沿通道轴线浮动至下游阀座实现关闭密封的，根本没有意识到有可能会被阀座固定得不可浮动，因此，现有技术浮动球阀没有被增加中腔排泄口地用作双断又泄阀。

综上所述，从浮动球阀到轴耳固定球阀和阀座固定球阀的阀座，无论是以等边三角形为截面要素、为截面成分或为截面轮廓，都可用等边三角截面法来结构或发展实际截面，并以座参数m(阀座的抗干扰系数)逼近或脱离基准等边三角截面座参数m的程度来控制和衡量阀门的基本性能。

Claims (9)

1一种以等边三角形为截面要素的浮动球阀用固定阀座，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB是座的球密封玄，边BC的投影边或投影延长边回转形成面是座的端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的柱支承面，点C是座轮廓线交点；所述球密封玄AB，即阀座截面密封弧所对的玄，与所述球的中央通孔轴线成45°角，或阀座的球密封面可以预制成与阀座同轴的并与所述球相截的90°锥面或预制成所述90°锥面截出来的所述球的弧面；所述球密封玄长和轮廓线交点位置由阀座材料许用强度及需要的阀座抗干扰系数m确定。

2一种以等边三角形为截面成分的浮动球阀用固定阀座，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB是座的球密封玄，边BC回转形成面是座的端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的柱支承面，点C是座轮廓线交点；所述球密封玄AB，即阀座截面密封弧所对的玄，与所述球的中央通孔轴线成45°角，或阀座的球密封面可以预制成与阀座同轴的并与所述球相截的90°锥面或预制成所述90°锥面截出来的所述球的弧面；所述球密封玄长和轮廓线交点位置由阀座材料许用强度及需要的阀座抗干扰系数m确定。

3一种以等边三角形为截面轮廓的浮动球阀用固定阀座，其特征是所述固定阀座由有配合的内密封环(简称内环)和外支承环(简称外环)两件组合而成，所述内环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB是固定阀座的球密封玄，其边BC的回转形成面是固定阀座的端密封面，其边CA的回转形成面是内环的受支承面；所述外环的截面为梯形，以梯形高为母线的柱面是固定阀座的柱面并与阀体上的阀座接纳孔为间隙配合，以梯形斜腰为母线的锥面是对所述内环的支承面；开关球，在介质压力的作用下，同时压在相互支承的所述内环和外环上，使其相互争抢相互保护地受压；所述内环材料强度低于外环材料强度。

4一种以等边三角形为截面要素的浮动球阀用硬固定阀座，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB的回转形成面是座的球密封锥面，边BC的投影边或投影延长边回转形成面是座的原始端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的原始柱支承面；在所述回转形成的原始阀座基础上，根据赋予所述阀座的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始柱支承面和端密封面地使所述原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。

5一种以等边三角形为截面成分的浮动球阀用硬固定阀座，其特征是阀座截面结构等边三角形ABC的边AB的回转形成面是座的球密封锥面，边BC的回转形成面是座的原始端密封面，边CA的投影边回转形成面是座的原始柱支承面；在所述回转形成的原始阀座基础上，根据赋予所述阀座的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始柱支承面和端密封面地使所述原始柱支承面变成一台阶柱面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。

6一种以等边三角形为截面轮廓的浮动球阀用硬固定阀座，其特征是所述固定阀座由有配合的内密封环(简称内环)和外支承环(简称外环)两件组合而成，所述内环以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB的回转形成面是固定阀座的球密封锥面，边BC的回转形成面是固定阀座的原始端密封面，边CA的回转形成面是内环的原始受支承面；所述外环的截面为梯形，以梯形高为母线的柱面是固定阀座的柱面并与阀体上的阀座接纳孔为间隙配合，以梯形斜腰为母线的锥面是对所述内环的支承面；开关球，在介质压力的作用下，同时压在相互支承的所述内环和外环上，使其相互争抢相互保护地受压；所述内环材料强度低于外环材料强度；在所述回转形成的原始内环基础上，根据赋予所述内环的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始受支承面和端密封面地形成一柱面和一端面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终端密封面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。

7一种以等边三角形为截面轮廓的固定球阀用浮动阀座，其特征是所述阀座由密封环、支承环、压紧环、密封垫和预载弹簧组成；所述密封环是阀座的浮动密封元，以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB所对的弧回转形成面是阀座的球密封面，其边BC的回转形成面是所述密封环的受压紧面，其边CA的回转形成面是所述密封环的受支承面；所述支承环通过螺纹和所述密封垫完成同阀体端盖的紧固和密封连接后，负责对所述受支承面提供密封支承；所述预载弹簧，通过所述压紧环，对所述密封环施加初始密封压紧力；介质压力，可通过也可不通过所述压紧环，对所述密封环施加密封压紧力。

8一种以等边三角形为截面轮廓的固定球阀用硬浮动阀座，其特征是所述阀座由密封环、支承环、压紧环、密封垫和预载弹簧组成；所述密封环是阀座的浮动密封元，以等边三角形ABC为截面轮廓，其边AB的回转形成面是阀座的球密封锥面，其边BC的回转形成面是所述密封环的原始受压紧面，其边CA的回转形成面是所述密封环的原始受支承面；在所述回转形成的原始密封环的基础上，根据赋予所述密封环的弹性变形需要，同时部分车切小和车切短所述原始受压紧面和受支承面地形成一柱面和一端面，并使新车出的柱面和端面相贯圆随车切量加大而沿所述三角形的高离开所述三角形的顶点C，必要时再车切一个底面与所述相贯圆相切并平行于所述球密封锥面的环形凹槽；在所述球密封锥面上有两个相对其AB部分对称的由凹切锥面形成的锯齿环，所述凹切锥面平行所述球密封锥面、并差Z_t才与通过所述锯齿环顶的开关球面相切，即相对开关球面所述锯齿环高Z_t；在所述车切小和车切短的最终受支承面上可制至少两个齿高为Z_t的锯齿环也可不制，如果不制，则需要一个与切除部分形状和体积相当的软密封垫。

9一种可用作双断又泄阀(DBB valves)的阀座固定球阀，其特征是所述球阀的开关球不是由轴耳而是由阀座固定在阀体上的，结构上似所述球可浮动，但在整个压力工作范围内，所述球被夹在所述座中只能转动而不能浮动；所述座，在按等边三角截面法结构好后，可在维持所述球的介质作用面积A_s和所述座的球覆盖面积A_c不变的基础上，加大所述座外径D_o地加大所述座的中腔裸露面积A_e，使所述座的抗干扰系数m＝A_s/(A_e+A_c)<1.33。

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