一、概述
Q41F鋼制球閥是全通徑，就是與管線的流道直徑相等，具有的流通能力，或者說流阻最小。這在工程上應用具有十分重要的意義，特別是從節能環保的角度而言，球閥是一個節能產品；球閥的啟閉閥桿做回轉運動，和蝶閥、旋塞閥一樣，不同于做直線運動的閘閥和截止閥。回轉的角度是90度角行程，與直線運動的閥門比較，啟閉方便，便于實現閥門操作的自動化。如果選用電動裝置，直線行程的閥門選用的是多回轉電動裝置，做90度角行程的閥門選用的是部分回轉角行程回轉的電動裝置；球閥的兩大特點是球閥的發展以及在工業領域中不斷替代傳統閥門的動力。因此，在球閥問世之后其市場的占有量每年以20%的速度遞增，是發展迅速的一個閥門品種。但在球閥的發展中，對于閥門高的密封要求和低的操作力矩要求始終是產品追求的兩個目標，而這兩個目標是一對矛盾，這一矛盾的對立與統一，進一步促進球閥的發展。其中最重要的發展是密封座結構的改進。此閥廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業。按操作方式分，可以分為手動、蝸輪傳動、氣動、氣液聯運、電動、電液聯動、液動等。
二、結構特點及工作原理
Q41F鋼制球閥主要由主、副閥體組成、球體、密封圈、閥桿、手柄等零件組成。閥體采用碳鋼鑄造而成。密封材料可采用聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、尼龍等高分子材料和橡膠或硬密封金屬材料。此閥為浮動球球閥結構是雙向的，即兩個介質流動方向均可密封；球體相接的密封座是高分子材料制造的，球體轉動時，可能產生靜電，如無特殊的結構設計--防靜電設計，則靜電可能在球體上積聚；對于由兩個密封座組成的閥門，閥腔可能積聚介質，某些介質可能由于環境溫度和使用工況變化而異常升壓，引起閥門壓力邊界的破壞，應予以注意。就要設計一種密封座的形狀，克服PTFE的“冷流"和熱膨脹特性的缺陷來改善其記憶特性。這種密封結構稱之為具有撓性的唇式密封技術(lip-seal)。
有許多種的撓性設計可以來解決這一問題，從而出各種各樣的密封結構被早請了，這已是20世紀60~70年代的事。而它的設計技巧和原理并未被工程師們認識。唇式密封座的一種結構，它有一個特別的形狀，有兩個密封接觸點，一點與球面接觸，另一點與閥座接觸。在介質力水平方向作用下，密封座的形狀發生變化，產生一個恢復原始形狀的撓曲力。當介質力消失后，恢復原來的形狀，獲得了“記憶特性"，這種密封座稱為撓性唇式密封座。
(1)、球體保持在閥腔中心，球體浮動是微小的；
(2)、裝配后，唇部發生變形，能儲存彈性變形能，實現低壓下的密封；
(3)、密封座上有一支撐點，當壓力升高，溫度升高時，平衡部分作用在密封座上的介質力；
(4)、防止材料可能產生的“冷流"。
裝配前后唇緣的形狀變化，儲存了材料的彈性變形能，像彈簧一樣。而且當溫度或壓力升高時，進一步吸收彈性變形能，當溫度或壓力下降時，泄放彈性變形能來獲得記憶特性。
在某些情況下，一些雙密封座的閥門結構可能會同時對中腔至相鄰管線的壓力差造成隔離，當中腔充滿液體或部分充滿液體，并受到溫度升高的影響，就會造成中腔壓力的異常升高，從而導致壓力邊界的失效。
解決這一問題可以在球體上鉆一個孔，當球閥關閉時，腔體與進口端管道相通，夾持在腔體中的液體可以向進口端排出，但球閥失去雙向流動的優點，在某些工程中不能被接受。也可以在殼體上裝一只安全泄放閥，將增加麻煩，因此希望密封座具備自泄放功能。當腔體壓力升高時，自動向進口側或出口側排放。
(一)、工作原理
Q41F鋼制球閥的啟閉件是一個球體,中間有一個與管道通徑相等的通孔,進口端和出口端各置一個用PTFE制造的密封座,并被包容在一個金屬的閥體內,當球體內的通孔與管線通道重合時,閥門處于開啟狀態;當球體內的通孔與管線通道垂直時,閥門處于關閉狀態。閥門從開啟至關閉，或者從關閉至開啟球體回轉90度角行程。
當球閥處于關閉位置時，進口端的介質壓力作用在球體上，產生一個推動球體的力，使球體緊壓出口端的密封座，在密封座的錐面上產生一個接觸應力，形成一個接觸帶，接觸帶單位面積上的作用力稱為閥門密封的工作比壓，當這一比壓大于密封所必需的比壓時，閥門就獲得了有效的密封。這種不是靠外力的密封方式，由介質壓力密封的，稱為介質自密封。
球閥的密封原理是作用在密封座上的力,由介質的壓力產生的。這一作用為力是穩定的,是可以控制的,設計時確定。
1、為了保證球體在關閉位置時，球體必須緊巾密封座，而且需要過盈，產生一個預緊比壓，這個預緊比壓為0.1倍工作壓力且不小于2MPa。這個預緊比壓的獲得，靠設計的幾何尺寸來保證。如果設球體和進口、出口密封座組合后的自由高度為A；左、右閥體組合后內腔容納球體、密封座的寬度為B，則裝配后產生必需的預緊比壓所需的過盈為C，必滿足：A-B=C。這個C值必須由零件加工的幾何尺寸來保證。可以設想這個過盈C是很難確定和保證的。過盈值的大小直接決定閥門的密封性能和操作力矩。
2、應該特別指出，早期國產的浮動球球閥，由于裝配時過盈值難于控制，常常用墊片調整，很多制造商甚至在手冊中把這一墊片稱為調整墊。這樣，裝配時主、副閥體的連接平面之間存在間隙，這一間隙的存在，由于使用中介質壓力波動和溫度的波動，以及外部管線載荷作用，會使螺栓松弛，引起閥門外漏。
3、當閥門處于關閉位置時，進口端的介質力作用在球體上，會使球體的幾何中心產生一個微小的位移，與出口端閥座緊密接觸，增加密封帶上的接觸應力，從而獲得可靠的密封；而進口端閥座與球體相接種球閥結構，就是在工作狀態下，球體幾何中心有微小位移的球閥，稱之為浮動球球閥。浮動球球閥是出口端密封座密封，進口端閥座是否有密封功能是不確定的。
