CN202188054U - 一种碟形弹簧及金属硬密封球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碟形弹簧及金属硬密封球阀，所述碟形弹簧包括圆碟形状的主体，在所述主体的中心部形成有圆孔，沿着所述主体的圆周方向，所述碟形弹簧的主体上的至少一部分外周部上开有多个轴向延伸的通孔或者多个均匀分布于外周部边缘上的径向延伸的凹槽。目的是更好地控制阀门启闭扭矩。该实用新型克服了球阀启闭过程中球座之间摩擦力矩不等的问题。该实用新型通过在碟形弹簧上开小凹槽，降低了阀门关闭过程中球座摩擦力矩，保证阀门启闭过程中摩擦力矩基本相等，同时提高了相关部件的使用寿命。其特别适合球阀阀座处的碟形弹簧设计。

Description

一种碟形弹簧及金属硬密封球阀

技术领域

本实用新型涉及一种碟形弹簧及金属硬密封球阀。

背景技术

弹簧的预紧力，很大程度上影响着金属硬密封球阀的开关扭矩，计算弹簧的预紧力对于阀门的开关扭矩有着极为重要的意义，尤其是采用碟形弹簧时更为突出。碟形弹簧压缩量的微小变化都会影响阀门开关扭矩。我们在计算阀门碟形弹簧预紧力时，理论上认为普通球阀在无压状态下开启过程与关闭过程中其产生的扭矩应该是等同的。

然而在通过科学严谨的实验后发现实际情况却恰恰不同，阀门的开启扭矩与关闭扭矩并不一致，而且相差比较大。开启过程中扭矩波动不大，但关闭过程中出现扭矩先是最大突然变小然后再逐渐增大的现象。

通过研究发现，产生上述现象的原因是：球体在阀门关闭的过程中，由于阀座的侧斜造成起始位置与关闭位置的碟形弹簧变形量不一致，从而导致空压下碟形弹簧提供的预紧力不同，相应的球与座之间产生的摩擦力就不同，所以才会在阀门开关过程中产生扭矩不一致的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中阀门的开关扭矩不一致的现象，降低整台阀门的开关扭矩。硬密封金属球阀在关闭过程中，由于阀座的侧斜造成起始位置与关闭位置的碟形弹簧预紧力不同，相应的球座之间产生的摩擦力就不同，所需的扭矩也不同。

本实用新型涉及一种碟形弹簧，包括圆碟形状的主体，在所述主体的中心部形成有圆孔，沿着所述主体的圆周方向，所述碟形弹簧的主体上的至少一部分外周部上开有多个轴向延伸的通孔或者多个均匀分布于外周部边缘上的径向延伸的凹槽。

带有通孔或凹槽的外周部占整个主体的圆周的1/6-1/3。

所述通孔的横截面为圆形。

所述凹槽的横截面为长方形，三角形或U形。

所述凹槽具有径向向外的开口。

带有通孔或凹槽的外周部占整个主体的圆周的1/4。

所述凹槽在径向上凹陷的深度为所述主体的径向宽度的25％～35％。

所述凹槽在径向上凹陷的深度为所述主体的径向宽度的30％。

本实用新型还涉及一种金属硬密封球阀，包括前面所述的碟形弹簧。

本实用新型的金属硬密封球阀进一步包括压环20，密封环30，阀座40和球体50，其中，阀座40紧邻于球体50，阀座40上依次套有密封环30和压环20，压环20与碟形弹簧紧密配合。

本实用新型在碟形弹簧上60°～120°弧长范围内开有小凹槽，阀门球体在关闭的过程中，由于阀座的侧斜造成起始位置与关闭位置的碟形弹簧预紧力不同，相应的球座之间产生的摩擦力就不同，采用开口碟形弹簧可以很好地解决这一点，从而有效地降低了整台阀门的开关扭矩，同时可以保证较平稳的开关扭矩。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.在碟形弹簧60°～120°弧长上开有凹槽，避免了阀门关闭时由于阀座倾斜而引起的弹簧预紧力的增加；2.开有凹槽的碟形弹簧可以保证阀门的开关扭矩基本相等。

附图说明

参考随后的作为本实用新型的典型实施例示出的附图，该说明将更容易理解，但不应理解为对本实用新型范围的限制。

图1是本实用新型的碟形弹簧的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例的碟形弹簧的结构示意图；

图3是本实用新型的碟形弹簧的又一结构示意图；

图4是本实用新型的又一优选实施例的碟形弹簧的示意图；

图5是本实用新型的金属硬密封球阀的剖面图；

图6是本实用新型的金属硬密封球阀阀门开关的状态示意图。

图中主要附图标记含义：

1、主体2、圆孔3、凹槽4、通孔10、碟形弹簧20、压环30、密封环40、阀座50、球体

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

根据本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，碟形弹簧包括圆碟形状的主体1，在主体1的中心部形成有圆孔2。沿着所述主体1的圆周方向，在主体1的至少一部分外周部上开有多个均匀分布于外周部边缘上的径向延伸的凹槽3，该凹槽3具有径向向外的开口。优选的，带有凹槽3的外周部占整个主体1的圆周弧长范围的1/6-1/3，即该外周部对应的圆心角α为60°-120°。

如图2所示，凹槽3的横截面示出为长方形(如图2a所示)，三角形(如图2b所示)，或者U形(未示出)。

凹槽3在径向上凹陷的深度如图3所示，此处示出为横截面为长方形的凹槽。主体1在径向上的宽度为L，凹槽3在径向上凹陷的深度为L1，优选的，凹槽3在径向上凹陷的深度L1为所述碟形弹簧的主体1的径向宽度的25％～35％，即L1/L＝0.25-0.35，如小于0.25，碟形弹簧的主体1上的凹槽3将过长，使碟形弹簧边缘强度下降过多，容易造成碟形弹簧的主体1变形。

根据本实用新型的一个优选实施例，如图4所示，沿着所述主体1的圆周方向，在主体1上的至少一部分外周部上，开有多个轴向延伸的圆筒状的通孔4，该主体的外周部边缘不具有开口，优选的，带有通孔4的外周部占整个圆周弧长范围的1/6-1/3，即该外周部对应的圆心角为60°-120°。

优选的，通孔4在径向上分布的宽度为所述碟形弹簧的主体1的径向宽度的25％～35％。

根据本实用新型的一个优选实施例，碟形弹簧为1/4悬臂梁结构碟形弹簧，碟形弹簧的主体1上占整个圆周弧长范围的1/4的外周部上开有凹槽3或通孔4。

根据本实用新型的一个优选实施例，凹槽3在径向上凹陷的深度(或者通孔4在径向上分布的宽度)优选为所述碟形弹簧的主体1的径向宽度的30％。

根据本实用新型的又一优选实施例，如图5所示：一种金属硬密封球阀，包括碟形弹簧10，压环20，密封环30，阀座40，球体50，阀座40挤压在球体50上，密封环30和压环20套在阀座40上，其中压环20在碟形弹簧10的挤压下压紧密封环30，同时也压紧阀座40和球体50。

沿着碟形弹簧10的主体1的圆周方向，所述主体1上的至少一部分外周部上，开有若干个均匀分布的径向延伸的凹槽3或者若干个轴向延伸的圆筒状的通孔4，带有凹槽3或通孔4的外周部占整个圆周弧长范围的1/6-1/3。

在装配前，碟形弹簧10处于自然状态。

在装配后，碟形弹簧10处于压缩状态，产生变形。碟形弹簧10的变形产生的力作用于压环20上，并通过密封环30将作用力传递给阀座40，从而使阀座40的作用面紧贴在球体50上，从而达到密封的作用。

在阀门开关过程中，即球体旋转过程中由于球体要克服摩擦力按照逆时针开，顺时针关的要求进行运动，球体从图6a位置运动到图6b位置时，阀座40与球体50的配合面从整体接触变成部分接触，阀座40上承受的摩擦力由均衡变成不均衡，所以在受力不均衡的情况下阀座40会发生倾斜，倾斜方向如图6c中A和B所示箭头方向。阀门开关过程中，阀座40发生微小的倾斜，从而导致阀门在开关过程中开启扭矩较小而关闭扭矩较大，使开启与关闭扭矩产生差异。

本实用新型通过在碟形弹簧上开小凹槽，降低了阀门关闭过程中球座摩擦力矩，保证阀门启闭过程中摩擦力矩基本相等，同时提高了相关部件的使用寿命。其特别适合球阀阀座处的碟形弹簧设计。

Claims (10)

1.一种碟形弹簧，包括圆碟形状的主体，在所述主体的中心部形成有圆孔，其特征在于，沿着所述主体的圆周方向，所述碟形弹簧的主体上的至少一部分外周部上开有多个轴向延伸的通孔或者多个均匀分布于外周部边缘上的径向延伸的凹槽。

2.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，带有通孔或凹槽的外周部占整个主体的圆周的1/6-1/3。

3.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，所述通孔的横截面为圆形。

4.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，所述凹槽的横截面为长方形，三角形或U形。

5.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，所述凹槽具有径向向外的开口。

6.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，带有通孔或凹槽的外周部占整个主体的圆周的1/4。

7.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，所述凹槽在径向上凹陷的深度为所述主体的径向宽度的25％～35％。

8.如权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，所述凹槽在径向上凹陷的深度为所述主体的径向宽度的30％。

9.一种金属硬密封球阀，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的碟形弹簧。

10.如权利要求9所述的金属硬密封球阀，其特征在于，进一步包括压环(20)，密封环(30)，阀座(40)和球体(50)，其中，阀座(40)紧邻于球体(50)，阀座(40)上依次套有密封环(30)和压环(20)，压环(20)与碟形弹簧紧密配合。

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