【不锈钢阀门球体】球体与阀杆之间的优化分析

不锈钢阀门球体系列中针对普通浮动球阀阀杆跟球体连接处因间隙配合导致应力分布不均匀，且容易导致硬化层剥落等缺点，设计了球杆一体化固定式球阀。主要在球杆跟球体的连接工艺上作了详细分析和改进，使阀杆与球体焊接在一起，然后在阀杆和球体连接件上喷焊Ni60。在应力、安全性能和适应环境方面也进行了相应的分析，发现球杆一体化球阀比普通浮动球阀开关时所用的扭矩小;而且阀杆跟球体焊接成一个整体，防止了阀杆冲出体外的可能;另外，此种设计开启精度高、寿命长。这些优良性优化了阀门的控制和安全性能，解决了阀门容易密封失效难题，从而推动了阀门行业的进一步的发展，为阀门行业提供了一个很好的研发方向。

1、连接处应力分析

因为是间隙配合，所以在接触面上的比压分布是不均匀的。挤压应力δzy应小于材料的许用挤压应力值[δzy]，为满足要求，只能加大阀杆与球体接触部位的尺寸。但加大阀杆与球体接触部位的尺寸将减弱球体的强度，而且会使阀杆与球体接触部位应力过大，很容易引起硬化层的局部剥落，并逐步扩展到了整个球的表面，导致密封失效。

对于球杆一体化固定球阀来说就避免了这些问题，它与普通的球阀相比较有以下优点。

(1)阀前流体压力在球体上产生的作用力全部传递给轴承，消c了由于进口压力推动球体与密封座形成的巨大密封负荷而造成过大的扭矩，不会使球体向阀座移动从而使阀座不会承受过大的压力，所以固定球阀的转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长，适用于高压、大口径场合。

(2)又因为球体与阀杆焊接为一个整体，球体与驱动装置开启的角度大小完全一致，使开启、闭合更加准确无误，避免了像普通浮动球阀那样，球体跟阀杆随着使用时间的延长，其间隙配合带来的转动不准确，甚到出现“假转”现象的弊端。

2、安全性能

对普通的球阀，特别对于老式上装式阀杆的球阀，用它来输送液化气时，当球阀处于关闭状态时，积存在阀座之间的阀体体腔内的液化气会因吸收外界热量而大量气化，造成体腔内压力异常升高。这种异常升压现象可能会使阀杆冲出体外，造成严重的事故，导致人员伤亡。而球体一体化阀门，因为球体跟阀杆焊接成一个整体，就从根本上避免了这种阀杆冲出体外的可能性，这样就保证了工作环境的安全性和阀门的可靠性。

3、适应环境

煤制油(用煤液化法制油)是重点发展的一项新技术，国家已批准在内蒙古建设一套年产500万吨煤直接液化项目。煤直接液化装置工艺条件十分苛刻，对阀门提出的要求非常高。此种球杆一体化硬密封球阀耐磨，且抗冲击能力强，并且能够在介质温度420~500℃、工作压力17~30MPa的工况下工作。满足了这种煤化工项目的要求，从而促进了煤制油工艺发展。

球杆一体化固定式球阀的这些优良性优化了阀门的控制和安全性能，解决了阀门容易密封失效的难题。从而推动了阀门行业的进一步的发展，为阀门行业提供了一个很好的研发方向。