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)的流動方向，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，保護管路設(shè)備的正常運行。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，閥門需求量不斷增長。一幢現(xiàn)代高樓需要大量的閥門，一個現(xiàn)代化的石油化工裝置就需要上萬只各式各樣的閥門。

  球閥、全焊接球閥是20世紀(jì)50年代問世的一種新型閥門，具有外型尺寸小、質(zhì)量較輕、密封性好、流體阻力小、開關(guān)迅速方便、便于氣控和電控、使用壽命長、安全可靠性高、維修方便等優(yōu)點而受到廣泛的歡迎，因此在各行各業(yè)的管道上被廣泛采用。很多單位和機構(gòu)開始研究高質(zhì)量的球閥，無論從閥體、球體、閥桿、球座、密封元件、驅(qū)動裝置等，都得到了很大程度的發(fā)展。隨著球閥的廣泛使用，對其設(shè)計提出了更高的要求，本文就球體與閥桿一體化方面進行合理的設(shè)計與分析，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獨立的零件。通過連接處的間隙配合，使之達到開啟閉合的效果，這樣的連接形式，使用時間久了就會轉(zhuǎn)動不準(zhǔn)確，帶來很大的危害。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動作一次，5～10s/次），在這種情況下閥門的轉(zhuǎn)動必須準(zhǔn)確，否則會對密封性、使用壽命、流量和流速有嚴(yán)重的影響。

  對球閥、全焊接球閥來說，閥桿與球體接觸部位應(yīng)力過大，很容易引起硬化層的剝落，從而使轉(zhuǎn)動精度降低。例如，本來是閥桿旋轉(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°，這樣會帶來一定的阻力，會使閥門的壽命大大縮短，而且硬化層的脫落會導(dǎo)致密封失效。

 

當(dāng)啟閉閥門時，閥桿與球體的作用部位就會形成比壓，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)力會相應(yīng)減少。

 

 

由于存在應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象，會對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)動不能帶動球體的轉(zhuǎn)動，這樣就不能使球閥進行正常的工作，嚴(yán)重時會造成重大事故。對于上述這些情況，把球體與閥桿做成一個整體，使閥桿球體一體化，就會避免這種因間隙配合引起的種種失效，同時也不會使閥桿沖出體外。