定在偏心曲轴上的结构（如） ，通过偏心曲轴旋转90°实现阀门的开启和关闭。其偏心的原理如下：采用偏心曲轴，使得球冠中心线与阀门流道中心线偏离一个偏心距e。在阀门开启时，曲轴转过一个很小的角度，球冠就会离开阀座，球冠和阀座不再接触；反之，在阀门关闭过程中，只有在关闭瞬间，球冠才和阀座接触。这种结构使得球冠和阀座得到充分的保护，大限度地减少了磨损，延长了阀门的使用寿命。
（1）水头损失为零，流道完全畅通。在阀门开启时，金属球冠在曲轴的带动下被隐藏在阀体内流道的侧面，流道中没有任何阻碍，完全畅通，水头损失为零。
（2）具有良好的自密封性。由于采用了偏心曲轴，使得阀门具有良好的自密封性。由于偏心e的存在，在阀门关闭时，阀门中水的压力F使得球冠有一个围绕曲轴轴线的逆时针的力矩F 3 e ，使球冠紧紧压在阀座上，水压越大，关闭力也越大，即具有良好的自密封。（如）（3）耐泥砂磨损。在有泥沙存在的水系统中，闸阀的阀杆与阀板的铜螺母之间存在磨损，阀板的导向槽与阀体之间也存在磨损。蝶阀的阀板在流道中易被泥沙冲刷。而球阀在开启后，偏心轴及球冠藏于阀体内而不被冲刷；由于偏心作用，在关闭过程中，只有在后一刻球冠才靠向阀座，不形成磨损；且阀座用耐磨的镍合金制成，不易被冲刷而不易磨损。
（4）启闭迅速。偏心曲轴偏转90°即可实现启闭，时间极短。
（5）适合高流速偏心半球阀直通的流道和坚固的心曲轴使之适合高流速且无振动。
（6）寿命长。被覆于球冠外表的橡胶耐磨耐老化；偏心避免球冠与阀座的磨损，因而使用寿命长。
（7）安装高度小偏心半球阀地启闭是靠曲轴的旋转运动实现的，其安装高度只有同口径闸阀的一半左右。
（8）维修方便在维修时不需要把阀门从管道中取出，只需要打开阀盖即可进行维修。
（9）有切削作用。金属硬密封偏心半球阀的球冠和阀座都是金属材料制造，如果管道中有棍棒、编制袋等杂物，阀门在关闭过程中可把杂物切断后关闭。
由于偏心半球阀具有以上特点，它较合适应用与水质较差的环境中。
笔者主持设计的某一大型发电厂工程，其供水水质较差，在设计初期，部分采用了该种阀门，经过几年的运行，该阀门在运行中受到使用单位的好评。而应用于该系统的蝶阀，已有部分阀门无法关闭，进行了检修和更换。于上述原因，工程设计中因根据水质来选取适合该水质的阀门，使工程设计更加合理，以利于工程安全运行。
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