三通球閥閥桿與球體連接結構設計

三通球閥閥桿與球體連接有多種結構，為適應煤化工高溫高壓、多相流等苛刻工況場合，在煤化工用硬密封三通球閥中，我們選用銷連接同心結構，以下為各種連接方式介紹。

1、方槽或矩形槽連接

采用這種連接結構，閥桿與球體在接觸面上的比壓分布是不均勻的，球體連接槽比壓分布見圖1。三通球閥經過一段時間啟閉運行后，球體與閥桿的連接接觸部位會有不同程度的磨損，原有的緊密配合變成間隙配合，這樣會使閥桿與球體接觸面擠壓應力極不均勻，局部擠壓面擠壓由彈性變形惡化到塑性變形。在球體連接面附近的涂層會龜裂和脫落，嚴重時涂層龜裂會擴展至密封面導致閥門密封失效，球體擠壓變形見圖2。

圖1 球體連接槽比壓分布

注：Lzy—擠壓長度；Bzy—擠壓應力

圖2 球體擠壓變形

2、鍵連接

鍵在軸槽中易松動，軸上鍵槽端部應力集中較大，并且鍵槽需在銑床上加工，加工工藝相較其他連接結構復雜。

3、銷連接

閥桿與球體銷連接同心結構，避免因間隙配合導致球體與閥桿的圓心中心不在一條直線上，加工工藝性也簡單。這種結構接觸面比壓分布均勻，閥桿聯接部分的近似擠壓應力和近似剪切應力較傳統矩形聯接小，球體與閥桿梢連接結構見圖3。此連接方式具有傳統鎖渣閥中連桿球（球體與閥桿一體連接）的優勢，操作力矩穩定，傳遞扭矩足夠大，同時又避免連桿球的固有缺陷，當球體和閥桿一體化設計時閥桿在介質力的作用下會有一個向上位移的趨勢，進而會造成球體與閥座接觸圓周上的分布比壓不均勻，在閥門開關過程中磨損也會不均勻，最終會導致閥門的泄漏。

圖3 球體與閥桿銷連接結構

1—閥座；2—球體；3—主閥體；4—閥桿；5—傳動銷；6—副閥體