三通球阀阀杆与球体连接结构设计

三通球阀阀杆与球体连接有多种结构，为适应煤化工高温高压、多相流等苛刻工况场合，在煤化工用硬密封三通球阀中，我们选用销连接同心结构，以下为各种连接方式介绍。

1、方槽或矩形槽连接

采用这种连接结构，阀杆与球体在接触面上的比压分布是不均匀的，球体连接槽比压分布见图1。三通球阀经过一段时间启闭运行后，球体与阀杆的连接接触部位会有不同程度的磨损，原有的紧密配合变成间隙配合，这样会使阀杆与球体接触面挤压应力极不均匀，局部挤压面挤压由弹性变形恶化到塑性变形。在球体连接面附近的涂层会龟裂和脱落，严重时涂层龟裂会扩展至密封面导致阀门密封失效，球体挤压变形见图2。

图1 球体连接槽比压分布

注：Lzy—挤压长度；Bzy—挤压应力

图2 球体挤压变形

2、键连接

键在轴槽中易松动，轴上键槽端部应力集中较大，并且键槽需在铣床上加工，加工工艺相较其他连接结构复杂。

3、销连接

阀杆与球体销连接同心结构，避免因间隙配合导致球体与阀杆的圆心中心不在一条直线上，加工工艺性也简单。这种结构接触面比压分布均匀，阀杆联接部分的近似挤压应力和近似剪切应力较传统矩形联接小，球体与阀杆梢连接结构见图3。此连接方式具有传统锁渣阀中连杆球（球体与阀杆一体连接）的优势，操作力矩稳定，传递扭矩足够大，同时又避免连杆球的固有缺陷，当球体和阀杆一体化设计时阀杆在介质力的作用下会有一个向上位移的趋势，进而会造成球体与阀座接触圆周上的分布比压不均匀，在阀门开关过程中磨损也会不均匀，最终会导致阀门的泄漏。

图3 球体与阀杆销连接结构

1—阀座；2—球体；3—主阀体；4—阀杆；5—传动销；6—副阀体