球閥、全焊接球閥閥門是流體管路的控制裝置，其基本功能是接通或切斷管路介質(zhì)的流通，改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，保護(hù)管路設(shè)備的正常運(yùn)行。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，閥門需求量不斷增長(zhǎng)。一幢現(xiàn)代高樓需要大量的閥門，一個(gè)現(xiàn)代化的石油化工裝置就需要上萬(wàn)只各式各樣的閥門。

  球閥、全焊接球閥是20世紀(jì)50年代問(wèn)世的一種新型閥門，具有外型尺寸小、質(zhì)量較輕、密封性好、流體阻力小、開(kāi)關(guān)迅速方便、便于氣控和電控、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的歡迎，因此在各行各業(yè)的管道上被廣泛采用。很多單位和機(jī)構(gòu)開(kāi)始研究高質(zhì)量的球閥，無(wú)論從閥體、球體、閥桿、球座、密封元件、驅(qū)動(dòng)裝置等，都得到了很大程度的發(fā)展。隨著球閥的廣泛使用，對(duì)其設(shè)計(jì)提出了更高的要求，本文就球體與閥桿一體化方面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與分析，使球閥的部分性能得到了優(yōu)化，使之能更加安全，穩(wěn)定的工作。

 

球閥、全焊接球閥存在問(wèn)題

 

  現(xiàn)在普遍使用的球閥、全焊接球閥大都是球體與閥桿是兩個(gè)獨(dú)立的零件。通過(guò)連接處的間隙配合，使之達(dá)到開(kāi)啟閉合的效果，這樣的連接形式，使用時(shí)間久了就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)不準(zhǔn)確，帶來(lái)很大的危害。例如在煤制油、油改煤以及煤氣化等煤化工系統(tǒng)處于介質(zhì)（煤渣）高硬度、高壓力及高溫度的工況下，閥門應(yīng)具有耐磨、耐沖刷及快速切斷等功能。閥門啟閉頻繁且速度快（30min動(dòng)作一次，5～10s/次），在這種情況下閥門的轉(zhuǎn)動(dòng)必須準(zhǔn)確，否則會(huì)對(duì)密封性、使用壽命、流量和流速有嚴(yán)重的影響。

  對(duì)球閥、全焊接球閥來(lái)說(shuō)，閥桿與球體接觸部位應(yīng)力過(guò)大，很容易引起硬化層的剝落，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)精度降低。例如，本來(lái)是閥桿旋轉(zhuǎn)90°而終止，由于硬化層的脫落，結(jié)果球體有可能旋轉(zhuǎn)了88°，這樣會(huì)帶來(lái)一定的阻力，會(huì)使閥門的壽命大大縮短，而且硬化層的脫落會(huì)導(dǎo)致密封失效。

 

當(dāng)啟閉閥門時(shí)，閥桿與球體的作用部位就會(huì)形成比壓，由于閥桿與球體之間的連接是間隙配合，導(dǎo)致在接觸面上的比壓分布也是不均勻的（圖2），越靠近閥桿的邊緣部分?jǐn)D壓應(yīng)力δzy越大，這樣造成邊緣部分因應(yīng)力過(guò)大而提前使表面層脫落。相比之下，中間部分所受到的應(yīng)力會(huì)相應(yīng)減少。

 

 

由于存在應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象，會(huì)對(duì)閥門的使用壽命造成一定的影響。

 

在特定的環(huán)境中，閥桿有沖出體外的可能。閥桿沖出體外，導(dǎo)致閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)不能帶動(dòng)球體的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就不能使球閥進(jìn)行正常的工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成重大事故。對(duì)于上述這些情況，把球體與閥桿做成一個(gè)整體，使閥桿球體一體化，就會(huì)避免這種因間隙配合引起的種種失效，同時(shí)也不會(huì)使閥桿沖出體外。