球阀vs蝴蝶阀是行业中使用最广泛的四分之一阀之一. 两者都提供快速操作和紧凑的装置, 但是他们满足了不同的需求:

• 球阀 提供出色的紧密关闭, 完全打开时低压下降, 坚固性和一般较高的密封性能 - 非常适合隔离, 压力更高的服务 / 温度和泄漏无法容忍的地方.
• 蝴蝶阀 提供更轻的, 在大直径下出色的低成本替代方案, 低的- 到空间的中等压力系统和应用, 体重和成本至关重要 (例如。, HVAC, 水分布).
  高性能设计狭窄的性能差距, 但是权衡仍然存在.

本文比较了设计的两个阀门家庭, 液压, 机械的, 材料和生命周期的观点，因此您可以为给定的应用选择正确的阀门.

1. 球阀与蝴蝶阀的结构原理和分类

球阀

一个 球阀 使用一个空心, 旋转球 (“球”) 带有整个孔 (无聊) 与管道对齐以允许流动或旋转90°以阻止它.

操作是四分之一 (90°) 在完全开放和完全关闭之间. 变体包括浮球和安装式球设计; 端口样式包括全端口, 减少港口, 和V-port (用于节流).

分类

1. 按身体建设:

• • 一件式球阀 - 袖珍的, 经济, 最小的泄漏路径, 不可维修.
  • 两件式球阀 - 更容易维护, 在工业管道中常见.
  • 三件式球阀 - 可移动的中心部分用于在线维修; 在高纯度和卫生过程中受到青睐.

2. 按球支撑类型:

• • 浮球阀 - 球漂浮在下游座椅上以密封; 典型的中小型.
  • Trunnion安装的球阀 - 固定在曲折的球, 减少座椅负载和操作扭矩; 适用于大直径和高压.

3. 按端口设计:

• • 全端口球阀 - 孔直径等于管道ID, 最小压力下降.
  • 减少端口球阀 - 较小的孔, 节省成本, 压降略高.
  • V-port球阀 - 在球中的V形缺口以进行精确的流量控制.

4. 通过特殊功能:

• • 低温球阀, 金属座的球阀, 防火球阀, 腔填充球阀 用于浆料服务.

蝴蝶阀

一个 蝴蝶阀 使用公寓, 圆盘安装在轴上. 旋转轴90°将圆盘与平行旋转 (打开) 垂直 (关闭) 流动.

配置包括同心 (零偏移), 双重新生 (高性能), 和三重出现 (金属座, 高压/温度密封).

分类

1. 按身体类型:

• • 晶圆型蝴蝶阀 - 适合法兰之间, 由螺栓持有; 紧凑而轻巧.
  • 凸耳式蝴蝶阀 - 独立法兰连接的螺纹插入物.
  • 法兰蝴蝶阀 - 用于高压服务的集成法兰.

2. 通过圆盘偏移:

• • 同心蝴蝶瓣 - 茎轴与圆盘中心一致; 低压职责.
  • 双重偏移蝴蝶阀 - 茎与圆盘和身体中心的偏移, 减少座椅磨损; 较高的压力能力.
  • 三重偏移蝴蝶阀 - 增加金属对金属密封的第三个偏移; 高温服务高达〜600°C.

3. 通过座椅设计:

• • 韧性蝴蝶阀 - 橡胶/弹性体座椅, VI类关闭, 最多〜150°C.
  • PTFE衬里的蝴蝶阀 - 极佳的腐蚀介质的耐化学性能.
  • 金属座的蝴蝶阀 - 用于磨料或极端温度应用.

2. 材料选择对球和蝴蝶阀的性能的影响

材料选择直接影响密封可靠性的阀门性能, 服务寿命, 耐腐蚀性, 以及对特定媒体和运营条件的适用性.

两个都 球阀 和 蝴蝶阀 需要仔细匹配身体, 修剪, 和座位材料到预期的应用环境.

球阀的材料选择

阀体材料

• 碳钢 (WCB / A216) - 高强度和成本效益; 适用于油中的非腐蚀性液 & 煤气管道. 温度限制: 〜425°C.
• 不锈钢 (CF8 / CF8M) - 耐腐蚀性; CF8M (316) 承受氯化物和海水.
• 双工 & 超级双工不锈钢 - 极好的抵抗力和缝隙腐蚀; 海水和近海平台的理想.
• 黄铜 / 青铜 - 适合饮用水, HVAC, 和低压工业系统; 中等腐蚀性.
• 合金钢 & 镍合金 (inconel, 莫内尔) - 选择用于极端耐化学性, 高温, 或酸气服务.

球和座椅材料

• 球:

• • 镀铬碳钢 - 良好的硬度和耐磨性用于一般职责.
  • 316 不锈钢 - 化学和食品级应用的耐腐蚀性.
  • 陶瓷涂覆的球 - 对于磨料媒体的出色耐磨性.

• 座位:

• • ptfe (特氟龙) - 广泛的化学兼容性, 最多约200°C.
  • 增强PTFE (r-ptfe) - 增强耐磨性, 更高的压力处理.
  • 金属座椅 (星际, 碳化钨) - 适用于高温蒸汽和磨擦, 最多约600°C.

蝴蝶阀的材料选择

阀体材料

• 铸铁 / 延性铁 - 供水和HVAC常见; 延性铁提供更高的强度.
• 碳钢 - 用于油 & 气体, 发电, 和中等压力蒸汽服务.
• 不锈钢 (304, 316) - 食品加工的理想, 化学, 和腐蚀性环境.
• 铝青铜 - 对海水和海洋生物污染的极好抵抗力.

光盘和座椅材料

• 光盘:

• • 不锈钢 (316) - 激进媒体中极好的耐腐蚀性.
  • 双工不锈钢 - 高强度和氯化物耐药性.
  • 涂层光盘 (环氧树脂, 尼龙, 或PTFE) - 为市政和化学服务中的磨损或耐化学性.

• 座位:

• • EPDM - 适合水和温和的化学物质; 温度范围〜–40°C至 +120°C.
  • nbr (硝酸橡胶) - 耐油和燃料; –30°C至 +100°C.
  • PTFE衬里 - 非常适合腐蚀酸和溶剂.
  • 金属座椅 - 对于高温或磨料条件; 用于三重偏移设计.

3. 球阀与蝴蝶阀的密封性能的比较

密封能力是阀门选择中最关键的参数之一, 因为它直接影响泄漏率, 操作安全, 和维护间隔.

行业标准，例如 ANSI/FCI 70-2 和 ISO 5208 定义泄漏类, 一级范围 (最高允许的泄漏) 到VI级 (泡泡密度关闭).

4. 球阀与蝴蝶阀的流量控制性能

流动性能是阀门选择的关键决定因素, 影响泵的尺寸, 系统效率, 和能耗.

这里的两个最重要的参数是 流量系数 (简历) 和 压降 (ΔP), 两者都由标准（例如 一个S75.02 和 IEC 60534.

流量系数 (简历)

简历是水流 (GPM) 在60°F下导致 1 PSI压力下降阀. 阀简历取决于尺寸和设计.

• 球阀: 全端口球阀通常具有较高的CV，其标称大小，并且在完全打开时产生非常低的压力下降，因为孔几乎与管道ID匹配.
  减少端口球阀较低的简历. 具有V端口的球阀旨在提供更多线性节流特性.
• 蝴蝶阀: 对于给定的名义直径, 蝴蝶阀的简历通常比减少的球阀高，因为圆盘开放区域很大;
  然而, 因为光盘即使打开时也会阻碍流量轮廓 (特别是在偏心设计中), 压降和流量轮廓不同.
  实践, 蝴蝶阀倾向于与标准球阀相比，流量系数与角度更逐渐变化 (除v球).

节流/控制行为

• 球阀: 除非专门设计，否则不理想 (V端口或特征的装饰).
  小开口周围的突然变化; 座椅损坏/侵蚀的风险如果用于长期调制的颗粒浆液.
• 蝴蝶阀: 通常，对于较大管道中的粗糙节流，最好的双重扣和专门介绍的光盘可用于控制.
  与同心弹性蝴蝶阀相比.

流量性能摘要表

5. 压力/温度等级, 尺寸范围和典型的职责信封

球阀

• 典型的压力等级: ANSI课 150 (〜285 psi), 班级 300 (〜740 psi), 上课 600/900 用于锻造/曲折设计.
  Trunnion球阀在〜6–8英寸和/或 > 班级 300.
• 温度: 取决于座椅材料 (PTFE座椅通常限制为〜200°C; 高温的金属座椅).
• 尺寸: 在Trunnion Designs中，通常从1/4英寸到24英寸+.

蝴蝶阀

• 典型的压力等级: 晶圆/凸耳同心至〜pn10/pn16 (150–230 psi); 特殊设计的拖延和双重/三重偏移量达到PN25 – PN40及更高.
  高性能三出现单元可用于150-600类等效压力.
• 温度: 弹性体座椅有限公司 (–40°C至〜150°C); PTFE座椅更高 (〜200°C); 适合的金属座椅 >200°C.
• 尺寸: 从2英寸到48英寸+很常见; 成本/重量优势在较大的直径下显着.

6. 球阀与蝴蝶阀的媒体适应性

阀对各种媒体类型的适用性取决于其流道几何形状, 密封设计, 和材料兼容性.

选择合适的阀类型对于避免过早磨损至关重要, 堵塞, 或在苛刻的服务条件下泄漏.

球阀

球阀是 高度适应 并可以处理广泛的媒体, 包括:

• 清洁液体 & 气体: 水, 油, 天然气, 压缩空气.
• 腐蚀性液体: 酸, 碱, 和海水 (使用适当的耐腐蚀材料，例如CF8M不锈钢或Hastelloy®).
• 高粘度媒体: 沥青, 糖浆, 和重油 - 毫无疑问的钻孔可最大程度地减少压力下降.
• 充满粒子的介质: 泥, 矿石浆, 和污泥. 金属座的设计抵抗从磨料颗粒刮擦, 球形闭合使媒体保留量最小.
• 高温 & 蒸汽: 带金属座椅, 球阀可以在工业服务中处理饱和或过热的蒸汽.

他们的 低湍流路径 和 强大的密封接口 使它们特别有效地在采矿中运输泥浆, 废水植物排放污泥, 和涉及混合相流体的化学加工.

蝴蝶阀

蝴蝶阀有 适度的适应性, 在密封类型的强烈影响下性能:

• 软密封设计: 最适合清洁媒体，例如饮用水, 压缩空气, 和低压蒸汽.
  它们可能被大颗粒或纤维损坏, 导致泄漏或密封降解.
• 硬密封设计: 对细颗粒的耐受性更大, 但是，随着时间的推移，磨料或高固体服务仍然可以降低密封寿命.
• 腐蚀性或特殊媒体: PTFE衬里或橡胶衬里的蝴蝶阀可以处理海水, 温和的化学物质, 还有一些湿润, 尽管高粘度或高射击媒体可能仍然更适合球阀.

全面的, 蝴蝶阀在 清洁或轻微污染的液体 空间节省的地方, 减轻体重, 快速关闭是优先事项, 例如市政供水, HVAC冷水循环, 和低压蒸汽分布.

7. 球阀与蝴蝶阀的尺寸和重量

阀的物理足迹直接影响 安装空间, 支持结构设计, 和处理要求.

球阀和蝴蝶阀的尺寸和质量在等效标称直径方面有显着差异 (Dn) 和压力等级.

球阀

• 方面: 由于球的外壳和座椅支撑结构，通常在面对面长度更长. 全孔设计需要更大的阀体以保持无限制的流动.
• 重量: 由于墙壁较厚, 较大的住房, 和密集的内部组件.
• 例子 (DN300, 班级 150):

• • 面对面: 〜457毫米 (法兰)
  • 重量: 180–250公斤 (取决于身体材料和孔设计)

• 影响: 增加重量和长度可能需要额外的管道支撑和更多的安装清除率, 特别是在狭窄的空间中.

蝴蝶阀

• 方面: 苗条的, 紧凑的设计，短面对面的长度 (通常符合ISO 5752 / API 609 简短的图案尺寸). 光盘仅占据流道空间, 减少住房体积.
• 重量: 相同尺寸和班级的比球阀明显轻, 减少安装人工和支持要求.
• 例子 (DN300, 班级 150):

• • 面对面: 〜127毫米 (晶圆类型)
  • 重量: 35–50公斤 (取决于光盘和身体材料)

• 影响: 减轻重量至关重要的应用的理想选择 - 例如, 悬挂管道, 船上系统, 和高大的工业结构.

方面 & 体重比较表

基于典型的碳钢结构的数据, ANSI B16.10面对面维度, 和API 6D/API 609 设计.

8. 安装, 维护, 和成本比较

在选择工业或市政系统的阀时, 安装复杂性, 维护要求, 和总持有成本 是关键的考虑.

在这些维度上，球和蝴蝶阀有显着差异.

安装要求

球阀:

• 要求 更多空间 由于较长的面对面尺寸和重量较重.
• 法兰, 焊接, 或螺纹连接很常见; 仔细的对准对于防止阀体的压力至关重要.
• 执行器安装 (手动的, 电的, 或气动) 可能需要额外的间隙才能旋转手轮或茎.

蝴蝶阀:

• 极其 紧凑而轻巧, 紧密管道空间的理想.
• 通常安装为 晶圆或凸耳类型, 夹在法兰之间, 减少安装时间.
• 由于扭矩要求较低和圆盘较轻，执行器更容易安装.

安装摘要: 蝴蝶阀通常更容易安装, 特别是在大直径系统或改装中.

维护成本

球阀:

• 维护涉及 座位和密封替换, 茎的润滑, 并检查球和身体.
• 满安装的设计更为复杂, 通常需要 系统关闭 用于维修.
• 长期维护成本由于较重而更高, 多组件组件.

蝴蝶阀:

• 维护更简单; 经常, 座位和光盘更换 可以在不完全拆卸阀的情况下在原位上完成 (用于拖曳设计).
• 较少的运动部件和较轻的重量降低了轴承和茎密封的磨损.
• 处理磨料媒体时，软密封蝴蝶阀可能需要更频繁的座椅更换, 但是总体维护仍然低于球阀.

成本比较

关键要点:

• 球阀提供优越 密封可靠性和媒体多功能性, 但重量很高, 安装, 和长期维护.
• 蝴蝶阀提供 成本效益, 节省空间的解决方案, 特别适合大直径, 干净的媒体, 以及减轻体重有益的应用.

9. 发展趋势和技术创新

现代阀工程强调 智能技术, 高级材料, 和优化的设计 满足日益复杂的工业需求.

球阀趋势

智能和IOT启用阀:

• 发展 传感器集成的智能球阀 实现对阀位置的实时监控, 压力, 温度, 和泄漏.
• 数据传输通过 物联网平台 允许预测性维护和远程诊断, 提高安全性并减少停机时间 - 例如, 检测天然气管道中的泄漏并触发自动关闭.

高级材料:

• 使用 复合材料 (例如。, 陶瓷增强聚合物) 对于球和座椅的改善 戴阻力, 耐腐蚀性, 并减轻体重, 使阀适合极端条件.

结构优化:

• 专门 超高压和低温球阀 (例如。, 液化天然气服务在-196°C) 功能优化的密封结构和材料以在严重条件下保持性能.

蝴蝶阀趋势

高性能密封:

• 三下降蝴蝶阀 正在精炼以实现 金属对金属硬密封, 即使在高压条件下，也可以使零泄漏.
• 这将蝴蝶阀的适用性扩展到先前由球阀主导的区域.

节能驱动:

• 发展 低功率电动执行器 使用伺服电动机和精密变速箱可以减少能耗, 与 绿色和可持续工程要求.

大直径解决方案:

• 扩展到 超大直径 (DN4000+) 允许蝴蝶阀提供主要的液压, 市政, 和工业管道系统有效.

横切趋势

• 数字化和预测性维护: 两种阀类型都越来越兼容 行业 4.0 框架, 使用嵌入式传感器监测压力, 扭矩, 和温度.
• 增强的生命周期性能: 高级材料, 优化的设计, 和明智的驱动 降低维护成本, 提高安全性, 并提高能源效率.

10. 关键差异: 球阀vs蝴蝶阀

11. 结论

球阀vs蝴蝶阀, 每个人都在流体控制系统中占有不同的利基市场, 其优势和局限性由结构设计塑造, 材料选择, 和运营要求.

• 球阀 出色 紧密关闭, 媒体多功能性, 和高压应用, 使它们非常适合油 & 气体, 化学处理, 和蒸汽系统.
  他们坚固的密封, 耐用性, 新兴的智能技术使它们可靠地对关键和极端条件操作可靠.
• 蝴蝶阀 提供 紧凑的尺寸, 轻量级设计, 和成本效率, 特别适合 大直径管道, 干净的媒体, 和中等压力系统.
  三重偏移设计和节能驱动的进步正在将其适用性扩展到更高的压力和工业环境.

选择注意事项:

• 选择 球阀 对于需要精确的申请, 完全关闭, 和含有颗粒或高粘度的培养基.
• 选择 蝴蝶阀 为了 空间约束系统, 大流量, 或成本敏感的项目.

最终, 对 工作条件, 媒体特征, 压力/温度要求, 和生命周期成本 对于确保最佳阀门性能和长期可靠性至关重要.

通过了解他们的比较优势, 工程师可以做出明智的决定，以平衡效率, 安全, 和成本效益.

常见问题解答

我可以使用蝴蝶阀进行汽油服务吗?

是的 - 载体座蝴蝶阀可用于低压气体, 但是，请确保座位是气体评级的，并且可以接受泄漏类.

用于管道气体隔离, 通常优选金属座位或球阀.

是适合节流的球阀吗?

标准球阀不是为精细节流设计的 - V球或特定特征的球阀可用于粗制控制.

用于精确调制, 使用控制阀 (地球) 或带定位器的V球.

哪个阀门更适合浆料?

没有特定的设计，也不是理想的. 使用硬化的装饰, 牺牲衬里或浆液特异性阀.

蝴蝶阀带有坚固的碟片和与生物兼容的涂料在大浆液中很常见; 金属座的球阀可以在小孔浆中工作.

球阀有多大?

球阀的尺寸非常大 (>24''及更高) 使用Trunnion设计, 但是成本和体重大大增加. 蝴蝶阀变得越来越经济，高于〜10–12”.