旋塞阀是用带通孔的塞体做为启闭件，通过塞体与阀杆的转动实现启闭动作的阀门。旋塞阀结构简单，启闭迅速，流体阻力小。本文对钻井中使用的旋塞阀出现的问题进行了一些改进和强度计算。 
    旋塞阀的启闭件是一个有孔的圆柱体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。旋塞阀主要供开启和关闭管道和设备介质之用。旋塞阀主要优点有：适用于经常操作，启闭迅速、轻便。流体阻力小。结构简单，相对体积小，重量轻，便于维修。密封性能好不受安装方向的限制，介质的流向可任意。无振动，噪声小。但钻井中使用的旋塞阀往往出现关闭后不容易打开的问题，本文就此问题进行了一系列的探讨和改进。 

旋塞阀的结构改进： 

    采用在阀体下部开通道的方法使两侧压力基本平衡，使阀门开启和关闭都很方便，解决了原有旋塞阀的问题。

 

改进后旋塞阀强度计算如下： 

1 壳体基准应力计算 

A、球阀孔中心截面3-3 

a、拉伸 

应力集中分析 

A、球阀截面3-3 

a、拉伸 

2..由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计，查得圆柱壳开孔的*大应力发生在径向孔边沿切向方向与周向平行的点上，应力集中系数=2.5，即单独受拉伸时的应力集中系数取2.5。 



在应力集中点附近要发生屈服。但小于2, 故安定。 

b、扭转 

    由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计中开孔附近的应力分析可知，具有小孔的受扭转作用的薄壁圆柱壳，*大拉应力出现在孔边与轴成的截面上，小孔的受扭转作用的圆柱壳其应力集中系数取4。 



不会发生屈服。 

c、内压p=105MPa作用 

由《应力集中系数手册》查得筒壁开有小孔的厚壁圆筒承受内压时，可得应力集中系数A=3.03 




在应力集中点要发生屈服, 但安定。 

B、卡环截面2-2处 

a、拉伸 

由《应力集中》书中诺谟图查得A= 2. 8 



在应力集中点(在圆角与内壁交接点) 附近要发生屈服。但是安定的。 

b、扭转 

由《应力集中》书中诺谟图查得A= 1. 8 



不会发生屈服。 

c、内压p= 105M Pa 作用 

根据《化工容器》，不同壁厚圆筒对接处局部应力计算方法，在薄壁侧*大应力（为经向应力） 



C、锥阀孔截面4-4处 

a、拉伸 

由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计，查得圆柱壳开孔的*大应力发生在径向截面上，应力集中系数A=2。5即单独受拉伸时的应力集中系数取2.5。 



在应力集中点附近要发生屈服。但安定 

b、扭转 

由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计中开孔附近的应力分析可知，具有小孔的受扭转作用的薄壁圆柱壳的应力集中情况，*大拉应力出现在与轴成45°的截面上，有小孔的受扭转作用的圆柱壳其应力集中系数取4。 



不会发生屈服。 

截面1- 1 

a、拉伸 

由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计，查得圆柱壳开孔的*大应力发生在径向孔边沿切向方向与周向平行的点上，应力集中系数A=2.5，即单独受拉伸时的应力集中系数取2.5。 



在应力集中点附近要发生屈服。安定。 



b、扭转 

由《化工设备设计手册》*5章压力容器设计中开孔附近的应力分析可知，具有小孔的受扭转作用的薄壁圆柱壳，*大拉应力出现在孔边与轴成的截面上，小孔的受扭转作用的圆柱壳其应力集中系数取4。 



不会发生屈服。 

3、1 内压105MPa作用 

由《应力集中系数手册》查得筒壁开有小孔的厚壁圆筒承受内压时，可得应力集中系数A= 3. 03 



4 结论 

不会发生屈服。 

从以上应力分析，可以得出以下几点结论： 

4.1 在三种给定载荷作用下，拉伸载荷作用下的应力*高，安全系数*小。因此，拉伸载荷下的强度条件是主要矛盾。 

4.2 拉伸以常用旋塞阀材料40CrMnMo计算，安全系数为1.71>1.5，能够满足强度要求。 

4.3 拉伸载荷下旋钮孔口处的应力集中较大，在应力集中点都达到了材料的屈服极限，按照新的强度准则，应力集中点的*大值935.75MPa<2MPa，满足安定条件。 

4.4 在拉伸时内沟槽出的基准应力和应力也较大，但能够满足强度要求。在设计时应注意减小此处的应力集中。 

4.5 在给定扭转和内压载荷作用下，各危险截面的安全系数都很大，可以不考虑其强度问题。