球阀密封面比压计算的准确性对阀门结构设计、性能分析和材料选用等方面影响很大。本文通过对常用球阀比压公式的分析，提出了新的符合实际阀门条件的计算公式。
2 密封原理
球阀球体为上下轴固定，接触部位安装滑动轴承。阀座安装在具有活塞效应的阀座支撑圈内，阀座支撑圈上安装O形圈与阀体密封（图1）。阀座支撑圈后安装弹簧提供预紧力使阀座压紧球体。阀门关闭，进口端介质力作用于阀座支撑圈外径DJH与阀座内径DWN形成的环状面积上，使其压紧球体，达到密封。
图1 球阀密封结构
3 密封比压计算
阀座密封面上的工作比压q为
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
式中 q———阀座密封面上的工作比压，MPa
N———阀座密封圈对球体的法向压力，N
S———阀座与球体接触的球形环带面积，mm2
F———进口端阀座对球体的总作用力，N
φ———密封面法向与流道中心的夹角，（°）
R———球体半径，mm
h———阀座与球体接触面轴向上的投影高度，mm
F0———流体压力在阀座密封面上引起的作用力，N
F1———弹簧预紧力，N
P———阀门设计压力（取公称压力PN），MPa
DJH———阀座支撑圈外径，mm
DMT———阀座密封面流体浸透尺寸，mm
DMW———阀座密封面外径，mm
DMN———阀座密封面内径，mm
FMY———阀座密封面对球体必须的预紧力，N
FMC———阀座支撑圈上O形圈与阀体孔间的摩擦力，N
R———球体半径，mm
h———阀座与球体接触面轴向上的投影高度，mm
qmin———阀座初始密封比压，MPa
P1———初始压力（取大气压P1=0．1），MPa
则
（10）
b———O形圈与阀体内孔接触宽度（取O形圈截面半径的1/3），mm
Z———O形圈数量（为简化计算取Z=2）
qMY———O形圈密封的必须比压，MPa
f———橡胶O形圈的摩擦系数（f=0．4）
（11）
为简化计算，取O形圈截面直径为5．3mm，O形圈密封与压力关系较小。取P0=0，则qMY=1.35MPa，FMC=3DJH。计算各式。
整理后得球阀密封比压计算公式
4 计算数据对比
以DN80－PN250C固定式球阀为例，按照计算公式与本文计算公式的计算结果进行对比（表1，表2）。
表1 计算结果
表2 对比
5 结语
通过计算对比，常用球阀密封比压计算公式在选择非金属材料（如尼龙、德威龙、钼龙、PEEK等）阀座时误差较大，其主要原因是阀门法向力计算上出现错误。本文通过对阀座密封面比压重新推理，得出新的公式，其计算结果可以满足非金属阀座材料的选择。