Устройство для регулирования расхода текучей среды, имеющее фиксатор для кольца седла
Настоящее изобретение относится к устройствам для регулирования расхода текучей среды. Раскрыт регулирующий клапан, имеющий фиксатор для фиксации кольца седла в корпусе клапана устройства. Кольцо седла расположено в отверстии в проточном канале для текучей среды в корпусе регулирующего клапана, а фиксатор присоединен к внутренней поверхности корпуса клапана для удержания кольца седла в отверстии. Фиксатор имеет сквозные резьбовые отверстия для приема болтов, которые затягиваются вкручиванием в кольцо седла для прижима кольца седла к внутренней поверхности отверстия и/или прокладки для формирования непроницаемого уплотнения и предотвращения протечки, когда регулирующее устройство находится в закрытом положении. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к устройствам для регулирования расхода текучей среды и более конкретно к фиксатору для кольца седла для взаимодействия с кольцом седла для формирования уплотнения между кольцом седла и внутренней поверхностью корпуса клапана такого устройства для регулирования расхода текучей среды.
Уровень техники
Устройства для регулирования расхода текучей среды, такие как регулирующие клапаны и регуляторы, обычно используют для регулирования протекания текучей среды через трубу. Типичное устройство для регулирования расхода текучей среды, такое как регулирующий клапан, содержит корпус клапана, в котором образованы впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал для текучей среды, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием. С корпусом может быть соединено седло клапана, выполненное в кольце седла, для задания проходного отверстия и поверхности перекрытия в проточном канале. Дросселирующий элемент, такой как плунжер клапана, выполнен с возможностью перемещения относительно кольца седла для регулирования расхода текучей среды, протекающей через отверстие. В некоторых устройствах для регулирования расхода текучей среды использованы внутренние компоненты, такие как обойма, которая может направлять перемещающийся плунжер клапана в регулирующем клапане и может определять поток текучей среды, протекающий между впускным отверстием и выпускным отверстием. Обойма в общем определяет размер внутреннего отверстия для приема дросселирующего элемента и обычно содержит по меньшей мере один канал, через который проходит проточный канал для текучей среды. Дросселирующий элемент выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, во время которого дросселирующий элемент модулирует или управляет потоком текучей среды относительно кольца седла. В закрытом положении дросселирующий элемент взаимодействует с седлом клапана в кольце седла, обычно расположенного в дальнем конце обоймы, по существу для прекращения потока текучей среды через клапан. В общем подразумевается, что седло клапана и, таким образом, кольцо седла предпочтительно выровнены относительно дросселирующего элемента и расположены соосно с ним для обеспечения плотного перекрытия или выключения потока текучей среды.
В традиционных устройствах для регулирования расхода текучей среды используются различные способы удержания кольца седла в корпусе клапана и совмещения кольца седла с дросселирующим элементом. Согласно одному такому способу удержания кольца седла используют резьбовое взаимодействие между кольцом седла и корпусом клапана. Таким образом, внешняя поверхность кольца седла может быть резьбовой, так что кольцо седла может быть ввинчено в соответствующую резьбовую поверхность в корпусе клапана вдоль проточного канала. Для обеспечения уплотнения между кольцом седла и внутренней поверхностью корпуса клапана необходимо во время сборки приложить к кольцу седла значительный вращающий момент. Величина необходимого вращающего момента в общем растет по экспоненте с увеличением диаметра отверстия (т.е. диаметра проходного отверстия). Однако большой вращающий момент, приложенный к кольцу седла в такой конструкции, может привести к радиальной деформации кольца седла, в результате чего может быть нарушено уплотнение между корпусом клапана, кольцом седла и дросселирующим элементом и, таким образом, уменьшена или ухудшена запирающая способность клапана.
Кроме того, применение необходимого вращающего момента к ввинчивающемуся кольцу седла для обеспечения приемлемого уплотнения может быть сопряжено с трудностями. Иными словами, доступ к кольцу седла может быть затруднен из-за места расположения кольца седла относительно внутренних проточных каналов. Дополнительно, обычно для сборки ввинчивающегося кольца седла в корпусе клапана необходимы специальные инструменты. Эти трудности также относятся к удалению ввинчивающегося кольца седла для ремонта и/или замены. Ремонт и/или замена кольца седла могут быть дополнительно усложнены относительно высокими контактными напряжениями между ввинчивающимся кольцом седла и корпусом клапана, которые могут повредить резьбовое взаимодействие в корпусе клапана при установке кольца седла.
Согласно другому способу установки традиционных колец седла в устройство для регулирования расхода текучей среды кольцо седла может быть непосредственно соединено болтами с корпусом клапана для фиксации кольца седла на месте. Таким образом, кольцо седла может быть снабжено сквозными отверстиями, расположенными по периферии кольца седла, для приема болтов, которые крепят кольцо к корпусу клапана. Для болтового крепления кольца седла обычно необходима многократная нарезка резьбы метчиком в отверстиях в корпусе клапана для приема болтов. Поскольку на болты, крепящие кольцо седла, действуют большие растягивающие нагрузки, для изготовления устройства для регулирования расхода текучей среды требуются высокопрочные материалы. В некоторых устройствах требования высокой прочности к болтовому соединению ограничивают выбор приемлемых материалов более дорогими материалами, такими как сплав на основе никеля Inconel 718, поставляемый компанией Specialty Metals в г.Кокомо, штат Индиана. Схожим образом с ввинчивающимися кольцами седла при болтовом соединении необходимы высокие вращающие моменты для удержания кольца седла в корпусе клапана, применение которых к болтам, расположенным в нижней части корпуса клапана, может быть затруднено. Высокий вращающий момент, приложенный к болту, также может увеличить возможность деформации кольца седла (т.е. существенного искривления плоскости и/или соосности кольца седла), что может привести к протечке между кольцом седла и корпусом клапана или между кольцом седла и дросселирующим элементом. Дополнительно, болты, на которые действуют постоянные растягивающие нагрузки, могут быть более восприимчивы к коррозионному растрескиванию при напряжении.
В других примерах кольцо седла может быть приварено к внутренней стенке корпуса клапана. Регулирующие клапаны с приваренными кольцами седел дороги в изготовлении и при установке. Во многих случаях корпус клапана приходится вращать на вертикально-токарном станке для механической обработки кольца седла, или необходимо применение специального набора инструментов для механической обработки седла в неподвижно закрепленном корпусе клапана. Любой способ изготовления дорог в осуществлении и очень дорог в ремонте.
Согласно другому способу удержания кольца седла в устройстве для регулирования расхода текучей среды обеспечивают фиксирующий элемент, такой как обойма или фиксатор кольца седла, для фиксации кольца седла на месте. Такие традиционные фиксирующие элементы могут увеличить и без того значительную стоимость таких устройств для регулирования расхода текучей среды по сравнению с другими устройствами для регулирования расхода текучей среды, в которых кольцо седла не крепится таким способом. Кроме того, в случае когда кольцо седла, фиксирующий элемент и/или корпус клапана изготовлены из различных материалов, разница теплового расширения между корпусом клапана и фиксирующим элементом может значительно ограничить диапазон рабочих температур устройства для регулирования расхода текучей среды. Дополнительно, различные температурные зоны в корпусе клапана, образованные за счет различной толщины материала корпуса клапана, могут дополнительно увеличивать разницу в тепловом расширении. Одно типичное решение, направленное на предотвращение протечки из-за разницы в тепловом расширении, состоит в изготовлении корпуса клапана, кольца седла и фиксирующего элемент из материалов с одинаковыми коэффициентами теплового расширения. Однако это может привести к значительному увеличению стоимости клапана.
Кроме того, зафиксированное кольцо седла обычно требует наличия прокладки между ним и корпусом клапана, обеспечивающей между ними уплотнение, не проницаемое для текучей среды. Сила, прижимающая прокладку, должна происходить из болтового соединения типа "крышка-корпус" и передаваться через "крышку" к обойме и кольцу седла для прижатия прокладки. Необходимое усилие для формирования уплотнения на прокладке может потребовать большего количества болтов для крепления типа "крышка-корпус", дополнительного материала в полке корпуса клапана и более толстых фланцев впускного и выпускного отверстий клапана - все это увеличивает стоимость регулирующего клапана.
В больших устройствах для регулирования расхода, например в регулирующем клапане, имеющем размер отверстия или площадь поперечного сечения кольца седла по меньшей мере шесть дюймов (15, 2 см) в диаметре, в общем подразумевается, что максимизация размера отверстия является критически важной для увеличения интенсивности расхода текучей среды (т.е. объем потока, проходящего через клапан, прямо пропорционален площади отверстия). При размещении больших колец седла для увеличенного объема потока для данного корпуса устройства потока текучей среды отверстие или головку устройства для потока текучей среды может потребоваться увеличить в диаметре для размещения большего кольца седла, что влечет за собой ужесточение требований к болтовому соединению, как описано выше.
Другой способ увеличения размера отверстия представляет собой максимизацию отверстия кольца седла. Для максимизации площади отверстия кольцо седла может быть выполнено "более тонким" путем удаления материала вокруг периферии кольца седла для обеспечения возможности прохода кольца седла в головку корпуса клапана данного типоразмера при одновременном удалении материала из внутренней части кольца седла для увеличения диаметра проходного отверстия. Поскольку кольцо седла становится более тонким, оно может стать более восприимчивым к деформации при его затяжке с вкручиванием в корпус клапана с использованием любого из способов, описанных выше. Деформация кольца седла представляет собой основную причину возникновения протечек в устройстве для регулирования расхода текучей среды, которая может привести к повреждению по месту приложения нагрузки (например, высокоскоростные потоки могут вызвать эрозию плунжера или седла в условиях высокого давления) в устройстве. Также затруднено обеспечение удовлетворительного уплотнения между большими кольцами седла и соответствующими/ принимающими корпусами.
С учетом существующих способов удержания колец седла в устройствах для регулирования расхода текучей среды, а также эксплуатационных требований и диапазонов использования устройств, существует потребность в улучшенном механизме удержания кольца седла и способе, которые обеспечивают возможность более простого изготовления устройств для регулирования расхода текучей среды с потенциально уменьшенной стоимостью и без необходимости в специальных инструментах или процессах механической обработки и которые облегчают ремонт и замену колец седла в случае необходимости. Дополнительно, существует потребность в улучшенном механизме удержания кольца седла, который надежно удерживает кольцо седла в корпусе устройства, не вызывая деформации кольца седла и сопутствующих ей проблем протечек даже в больших устройствах для регулирования расхода текучей среды.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает вид сбоку в разрезе устройства для регулирования расхода текучей среды, содержащего резьбовой фиксатор, крепящий кольцо седла в корпусе устройства.
Фиг.2 показывает увеличенный частичный вид в разрезе устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.3А показывает вид сверху дополнительного варианта выполнения фиксатора кольца седла, имеющего выступающие наружу лапки для крепления фиксатора к корпусу клапана устройства для регулирования расхода текучей среды.
Фиг.3В показывает вид сверху фиксатора кольца седла, показанного на фиг.3А, размещенного в корпусе устройства для регулирования расхода текучей среды, выполненного с возможностью приема лапок фиксатора кольца седла.
Осуществление изобретения
Хотя следующий текст представляет подробное описание различных вариантов реализации настоящего изобретения, следует подразумевать, что юридический объем изобретения определяется формулой, приложенной в конце этого описания. Это подробное описание должно рассматриваться исключительно как примерное; оно не описывает каждый возможный вариант реализации настоящего изобретения, поскольку описание каждого возможного варианта реализации изобретения было бы непрактичным, если не невозможным. Различные дополнительные варианты реализации изобретения могут быть осуществлены с использованием современной технологии или с использованием технологии, которая будет создана после даты подачи этой заявки, которые, тем не менее, будут оставаться в пределах объема формулы, определяющей настоящее изобретение. Например, настоящее изобретение может быть описано в контексте устройства для регулирования расхода текучей среды, такого как регулирующий клапан, но для специалиста очевидно, что любое устройство для регулирования расхода текучей среды использует кольца седла и дросселирующий элемент, такой как регулятор.
Также следует подразумевать, что если термин не определен явно в этом патенте использованием выражения: "Использованный здесь, термин "__" означает…", или подобным выражением, нет оснований для явного или косвенного ограничения значения этого термина помимо его прямого или обычного значения, и такой термин не должен быть интерпретирован как ограничение объема на основании любой формулировки, сделанной в любом разделе этой заявки (за исключением формулы). В тех случаях, когда какой-либо термин, присутствующий в формуле, приложенной в конце этой заявки, упомянут в описании способом, соответствующим одному значению, которое использовано лишь ради простоты и чтобы не вводить в заблуждение читателя, такое использование этого термина вовсе не означает косвенного или иного ограничения лишь этим единственным значением. Наконец, если элемент формулы не определен словом "средство" и функция указана без подробного описания какой-либо конструкции, это не означает, что объем любого элемента формулы должен быть интерпретирован на основе применения Раздела 35 Свода Законов США, Параграфа 112, Пункта 6.
Далее раскрыто устройство для регулирования расхода текучей среды, имеющее фиксатор для фиксации кольца седла в корпусе устройства. Кольцо седла расположено в отверстии в проточном канале для текучей среды в корпусе устройства для регулирования расхода текучей среды, а фиксатор прикреплен к внутренней поверхности корпуса для удержания кольца седла в отверстии. Фиксатор имеет сквозные резьбовые отверстия для приема болтов, которые ввинчены с затяжкой в кольцо седла для прижима кольца седла к внутренней поверхности отверстия и/или прокладки для формирования непроницаемого уплотнения и предотвращения протечки, когда указанное регулировочное устройство находится в закрытом положении. В одном варианте выполнения соединительного механизма для соединения фиксатора с корпусом клапана устройства для регулирования расхода текучей среды фиксатор имеет снабженную резьбой внешнюю поверхность, а отверстие корпуса клапана также имеет соответствующую резьбовую внутреннюю поверхность, так что фиксатор ввинчен в отверстие после вставки кольца седла. В другом варианте выполнения соединительного механизма между фиксатором и корпусом клапана предусмотрено соединение байонетного типа, в котором использованы выступающие наружу лапки фиксатора и соответствующие Г-образные выемки во внутренней поверхности корпуса клапана. Лапки вставляются в выемки, и фиксатор частично поворачивают, так что лапки взаимодействуют с нависающими частями выемок для закрепления фиксатора в необходимом положении. Эти и другие варианты выполнения фиксатора дополнительно описаны далее и/или рассматриваются заявителями как использующиеся в устройстве для регулирования расхода текучей среды в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1 и 2 проиллюстрирован первый вариант выполнения устройства для регулирования расхода текучей среды в форме регулирующего клапана 10 с кольцом 12 седла клапана, которое удерживается на месте резьбовым фиксатором 14. Регулирующий клапан 10 содержит корпус 16, имеющий впускное отверстие 20, выпускное отверстие 18 и проточный канал 22 для текучей среды, проходящий от впускного отверстия 20 до выпускного отверстия 18. Кольцо 12 расположено внутри отверстия 24 в корпусе 16 и ограничивает проходное отверстие 26, через которое проходит проточный канал 22. Кольцо 12 имеет проходящий наружу фланец 28, нижняя поверхность которого опирается на заплечик 30 в отверстии 24. Между фланцем 28 и заплечиком 30 может быть расположена прокладка 32 для формирования уплотнения, предотвращающего протечку по периферии кольца 12, когда регулирующий клапан 10 находится в запирающем или закрытом положении. В другом варианте реализации изобретения фланец 28 может формировать плотный контакт типа "поверхность-поверхность" с корпусом 16.
С корпусом 16 соединена обойма 34, взаимодействующая с кольцом 12. Обойма 34 имеет внутреннее отверстие 36 и по меньшей мере один канал 38, проходящий через обойму 34, через который проходит проточный канал 22. Как подробно показано на фиг.2, дросселирующий элемент 40 имеет внешнюю поверхность 42, размер которой подходит для вставки с возможностью перемещения в отверстие 36 внутри обоймы. С дросселирующим элементом 40 соединен шток 44, дополнительно соединенный с приводом (не показан). Привод перемещает вперед и назад шток 44 и прикрепленный к нему дросселирующий элемент 40 вдоль оси 46. Дросселирующий элемент 40 показан с опорной поверхностью 48, ориентированной для взаимодействия с контактной поверхностью или седлом 50 кольца 12, когда дросселирующий элемент 40 находится в закрытом положении. Во время эксплуатации, когда регулирующий клапан 10 находится в закрытом положении, показанном на фиг.1 и 2, опорная поверхность 48 дросселирующего элемента 40 взаимодействуют с образованием уплотнения с седлом 50 кольца 12 для предотвращения потока текучей среды через отверстие 26 кольца 12 и, следовательно, для закрытия проточного канала 22. В то же время уплотнение, сформированное прокладкой 32, препятствует протечке текучей среды вокруг внешней части кольца 12 и ее просачиванию к выпускному отверстию 18. При необходимости открытия регулирующего клапана 10 привод перемещает вверх шток 44 и дросселирующий элемент 40. При перемещении внешней поверхности 42 дросселирующего элемента 40 мимо каналов 38 в обойме 34 текучая среда протекает от впускного отверстия 20 через каналы 38, через отверстие 26 кольца 12 к выпускному отверстию 18. Специалистам понятно, что интенсивность расхода текучей среды через регулирующий клапан 10 регулируется положением дросселирующего элемента 40 и количеством каналов 38, через которые может протекать текучая среда.
Как описано выше, кольцо 12 удерживается на месте в отверстии 24 корпуса 16 резьбовым фиксатором 14. Резьбовой фиксатор 14 является круглым и выполнен с возможностью размещения вокруг кольца 12 над внешним фланцем 28 и приема в отверстие 24 корпуса 16. Верхняя часть резьбового фиксатора 14, которая представляет собой выступающий наружу кольцевой фланец 60, обеспечивает поверхность для захвата резьбового фиксатора 14 во время сборки регулирующего клапана 10, как подробно описано далее. Резьбовой фиксатор 14 дополнительно содержит проходящее внутрь кольцо 62, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра кольца 12 над внешним фланцем 28, так что резьбовой фиксатор 14 может быть расположен вокруг кольца 12, как проиллюстрировано на чертеже.
Для крепления резьбового фиксатора 14 к корпусу 16 предусмотрен соединительный механизм в виде отверстия 24 корпуса 16 с резьбой на внутренней поверхности 64 и резьбового фиксатора 14 с соответствующей резьбой на внешней поверхности 66. Благодаря резьбовым поверхностям 64, 66 резьбовой фиксатор 14 может быть ввинчен в отверстие 24 корпуса 16, и взаимодействие между резьбовыми поверхностями 64, 66 предотвращает перемещение резьбового фиксатора 14 в направлении, параллельном оси 46, и в ответ на перемещение дросселирующего элемента 40 и штока 44. Резьбовые поверхности 64, 66 сформированы так, что резьбовой фиксатор 14 может быть ввинчен в отверстие 24 и удержан там без обязательного взаимодействия нижней поверхности резьбового фиксатора 14 с верхней поверхностью внешнего фланца 28 кольца 12.
Кольцо 62 является частью механизма взаимодействия, взаимодействующего с кольцом 12 для формирования уплотнения между кольцом 12 и отверстием 24 для предотвращения протечки текучей среды мимо внешней части кольца 12 к отверстию 26. Для нагружения кольца 12 вниз с достаточным усилием для формирования уплотнения с внутренней поверхностью отверстия 24 осуществляется размещение в радиально расположенных резьбовых отверстиях 68 в кольце 62 болтов 70, которые ввинчивают вниз с обеспечением взаимодействия с верхней поверхностью внешнего фланца 28 кольца 12. Затяжка болтов 70 создает действующее в нижнем направлении сжимающее усилие для нагружения прокладки 32 и формирования уплотнения, препятствующего просачиванию текучей среды между кольцом 12 и внутренней поверхностью отверстия 24. Размер болтов 70, материалы, из которых изготовлены болты 70, и количество и места расположения отверстий 68 и болтов 70 зависит от конструкции конкретного регулирующего клапана 10, в котором установлено кольцо 12, и эксплуатационных требований системы, в которой установлен регулирующий клапан 10.
Сборка кольца 12 и резьбового фиксатора 14 относительно проста и в общем не требует использования специальных инструментов или механической обработки. Прокладку 32 и кольцо 12 размещают в отверстии 24 корпуса 16, при этом прокладка 32 опирается на заплечик 30 отверстия 24, а внешний фланец 28 кольца 12 опирается на прокладку 32. Затем резьбовой фиксатор 14 вставляют в корпус 16, при этом резьбовая внешняя поверхность 66 фиксатора 14 взаимодействует с резьбовой внутренней поверхностью 64 отверстия 24. Резьбовой фиксатор 14 может быть установлен вручную, если трение между поверхностями 64, 66 не требует использования завертывающего инструмента. В любом случае резьбовой фиксатор 14 должен ввинчиваться в корпус 16 с минимальным вращающим моментом. После того как фиксатор 14 будет ввинчен на место, во внешний фланец 28 кольца 12 ввинчивают болты 70 с затяжкой, используя обычные инструменты, такие как отвертки или универсальные ключи, в зависимости от формы головок болтов 70.
На фиг.3А и 3В проиллюстрирован другой примерный вариант выполнения фиксатора 80, который может быть зафиксирован в отверстии в корпусе 82 клапана соединительным механизмом в форме соединения байонетного типа. Фиксатор 80 может иметь ту же общую конфигурацию, что и резьбовой фиксатор 14, описанный выше, и может содержать проходящее внутрь круглое кольцо 84, имеющее сквозные отверстия 86 для приема болтов 70, которые затягивают вкручиванием в верхний фланец 28 кольца 12. Однако вместо кольцевого фланца 60 и резьбовой внешней поверхности 66, как у резьбового фиксатора 14, фиксатор 80 может иметь радиально распложенные выступающие наружу лапки 88, сформированные с возможностью размещения и удержания внутри соответствующих Г-образных выемок 90 во внутренней поверхности корпуса 82 рядом с отверстием в корпусе 82. Выемки 90 содержат пазы, через которые лапки 88 вставляются в выемки 90, и нависающие выступы, которые фиксируют лапки 88 в выемках 90 после частичного вращения фиксатора 80.
Регулирующий клапан с фиксатором 80 собирают подобным способом, как и регулирующий клапан 10, описанный выше. Прокладку 32 и кольцо 12 размещают в отверстии 24 корпуса 82, при этом прокладка 32 опирается на заплечик 30 отверстия 24, а внешний фланец 28 кольца 12 опирается на прокладку 32. Затем фиксатор 80 вставляют в корпус 82 и совмещают лапки 88 с пазами соответствующих Г-образных выемок 90 в корпусе 82. После размещения лапок 88 в пазах выемок 90 фиксатор 80 вращают по часовой стрелке, как показано на фиг.3В, для размещения лапок 88 под выступами выемок 90 для удержания лапок 88 в выемках 90 и предотвращения по существу перемещения фиксатора 80 в направлении, параллельном оси 46. В случае необходимости лапки 80 и/или выемки 90 дополнительно могут содержать стопоры или другие механизмы обеспечения взаимодействия (не показаны), сформированные для удержания лапок 88 в выемках 90 во время работы регулирующего клапана. Как и в случае с резьбовым фиксатором 14, для размещения фиксатора 80 в корпусе 82 требуется минимальный вращающий момент. После поворота фиксатора 80 в заданное положение болты 70 затягивают вкручиванием в внешний фланец 28 кольца 12 с использованием обычных инструментов, таких как отвертки или универсальные ключи, в зависимости от формы головок болтов 70. Затем в/на корпус 82 устанавливают обойму 34, дросселирующий элемент 40 и крышку регулирующего клапана.
Механизмы фиксации кольца седла, такие как описанные выше, обеспечивают преимущества по сравнению с известными механизмами, такими как описанные выше. По сравнению с ввинчиваемыми кольцами седел для фиксаторов 14, 80 кольца седла требуется более низкий вращающий момент во время сборки и удаления фиксаторов 14, 80 и кольца 12, чем требуется для установки и удаления ввинчиваемых колец седел, поскольку фиксаторы 14, 80 непосредственно не затягиваются вниз для формирования уплотнения между кольцом седла и отверстием в корпусе клапана. Вместо этого фиксаторам 14, 80 требуется только вращающий момент, достаточный для преодоления трения, возникающего при их вращении в надлежащие положения. Больший вращающий момент прикладывает к болтам 70, затягиваемых вкручиванием в кольцо 12, но необходимый вращающий момент может быть обеспечен применением стандартных инструментов, прикладывающих указанный вращающий момент при затяжке болтов. Болты 70 также обеспечивают равномерное распределение усилия по периметру кольца 12 и нагрузку непосредственно на прокладку, которая может минимизировать радиальную и/или плоскостную деформацию кольца 12.
По сравнению с ввинчиваемыми кольцами седел фиксаторы 14, 80 также облегчают удаление и ремонт кольца 12 с уменьшением риска повреждения корпуса 16 регулирующего клапана 10. Контактные напряжения между фиксаторами 14, 80 и корпусом 16 уменьшены, поскольку фиксаторами 14, 80 не сжаты в корпусе 16 на величину сжатия ввинчиваемых колец седел. После вывинчивания болтов 70 из кольца 12 и уменьшения соответствующих напряжений между фиксаторами 14, 80 и корпусом 16 фиксаторы 14, 80 могут быть повернуты с преодолением остаточного трения между элементами и извлечены из корпуса 16. В случае если контактные напряжения препятствуют вывинчиванию болтов 70, части фиксаторов 14, 80 могут быть срезаны без повреждения корпуса 16, и фиксаторы 14, 80 могут быть заменены без необходимости восстановления всего корпуса 16.
В отличие от присоединенных болтами колец седел, описанных выше, для которых требуется точная механическая обработка небольших обработанных метчиком резьбовых отверстий в полке клапана, резьбовой фиксатор 14 устраняет необходимость в механической обработке таких отверстий заменой механической обработкой резьбовой внутренней поверхности 64 отверстия 24 корпуса 16, которое имеет значительно больший диаметр. Резьба большого диаметра может быть выполнена на внутренней поверхности корпуса большого клапана со значительной экономией. Там, где необходимо, болты 70 небольшого диаметра могут быть близко расположены по окружности колец 62, 84 для обеспечения равномерной нагрузки на кольцо седла и, таким образом, минимизации деформации кольца седла и связанных с этим протечек между дросселирующим элементом и кольцом седла, а также между кольцом седла и внутренней поверхностью отверстия, которые могут возникнуть в результате широкого распределения болтов. Выполнение дополнительных отверстий 68, 86 в кольцах 62, 84 может быть произведено с меньшими затратами по сравнению с выполнением подобного количества отверстий такого же размера в полках корпусов 16, 82.
Хотя варианты реализации изобретения, раскрытые здесь, описаны как имеющие конкретные впускные и выпускные отверстия, задающие конкретный проточный канал, следует понимать, что впускное отверстие и выпускное отверстие могут соответственно изменить свое назначение на противоположное без отступления от объема настоящего изобретения. Фиксаторы, раскрытые здесь, обеспечивают те же самые преимущества, описанные выше, независимо от верхнего или нижнего направления потока через кольцо седла. Кроме того, кольца седел и фиксаторы, раскрытые здесь, могут быть применены в регулирующем клапане любого типа или в другом регулирующем клапане. Фиксатор и болты особенно пригодны для использования в больших регулирующих клапанах, в которых уплотнение кольца седла и его фиксация исторически проблематичны, в таких как большие клапаны с перемещающимся штоком, как описано выше, шаровые клапаны и дроссельные клапаны.
Хотя предыдущий текст содержит подробное описание различных вариантов реализации настоящего изобретения, следует понимать, что юридический объем изобретения определяется формулой, приложенной в конце этого описания. Подробное описание следует рассматривать лишь как примерное, которое не описывает все возможные варианты реализации настоящего изобретения, поскольку описание каждого возможного варианта реализации настоящего изобретения было бы непрактичным, если не невозможным. Различные дополнительные варианты реализации настоящего изобретения могут быть осуществлены с использованием современной технологии или с использованием технологии, которая будет разработана после даты подачи этой заявки, при этом все такие варианты, тем не менее, находятся в пределах объема формулы, определяющей настоящее изобретение.
1. Регулирующий клапан, содержащий:
корпус, задающий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал для текучей среды, проходящий от впускного отверстия к выпускному отверстию;
кольцо седла клапана, расположенное в корпусе клапана и имеющее проходное отверстие, через которое проходит проточный канал для текучей среды;
дросселирующий элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с кольцом седла клапана для регулирования расхода текучей среды через регулирующий клапан; и
фиксатор, соединенный с корпусом клапана и взаимодействующий с кольцом седла клапана для удержания кольца седла клапана на месте в корпусе клапана, так что между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана сформировано уплотнение для предотвращения протекания потока мимо внешней части кольца седла клапана к проходному отверстию кольца седла клапана.
2. Регулирующий клапан по п.1, в котором фиксатор выполнен с возможностью расположения вокруг кольца седла клапана и содержит проходящее внутрь кольцо, содержащее сквозные отверстия, и болты, каждый из которых размещен в соответствующем одном из указанных отверстий и взаимодействует с кольцом седла клапана для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
3. Регулирующий клапан по п.1, в котором корпус клапана содержит резьбовую внутреннюю поверхность, а фиксатор содержит резьбовую внешнюю поверхность, взаимодействующую с резьбовой внутренней поверхностью корпуса клапана, так что фиксатор ввинчен в корпус клапана для удержания кольца седла клапана в корпусе клапана.
4. Регулирующий клапан по п.1, в котором кольцо седла клапана содержит полый цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, ограничивающую проходное отверстие, и выступающий наружу кольцевой фланец, а фиксатор содержит полый цилиндр, имеющий проходящее внутрь кольцо, имеющее сквозные отверстия и расположенное рядом с кольцевым фланцем, когда кольцо седла клапана расположено в корпусе клапана, а фиксатор взаимодействует с корпусом клапана, причем регулирующий клапан содержит болты, каждый из которых расположен в соответствующем одном из указанных отверстий и взаимодействует с поверхностью кольцевого фланца для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
5. Регулирующий клапан по п.4, в котором внутренняя поверхность корпуса клапана имеет кольцевой заплечик, а кольцевой фланец расположен между кольцевым заплечиком корпуса клапана и круглым кольцом фиксатора.
6. Регулирующий клапан по п.1, содержащий прокладку, расположенную между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования указанного уплотнения.
7. Регулирующий клапан по п.1, в котором фиксатор содержит выступающие наружу лапки, а корпус клапана содержит Г-образные выемки, выполненные с возможностью приема лапок фиксатора и удержания фиксатора в корпусе клапана от осевого перемещения при повороте фиксатора, так что лапки расположены под выступами соответствующих Г-образных выемок, в которых лапки расположены.
8. Фиксатор для регулирующего клапана, имеющего корпус, в котором образованы впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал для текучей среды, проходящий от впускного отверстия к выпускному отверстию, кольцо седла клапана, расположенное в корпусе клапана и ограничивающее проходное отверстие, через которое проходит проточный канал для текучей среды, и дросселирующий элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с кольцом седла клапана для предотвращения потока текучей среды через указанное отверстие, когда дросселирующий элемент расположен в закрытом положении, и перемещения между открытым положением и закрытым положением, содержащий:
соединительный механизм, соединяющий фиксатор с корпусом регулирующего клапана; и
механизм для обеспечения взаимодействия, взаимодействующий с кольцом седла клапана для удержания кольца седла клапана на месте в корпусе клапана, так что между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана сформировано уплотнение для предотвращения протекания потока мимо внешней части кольца седла клапана к проходному отверстию кольца седла клапана.
9. Фиксатор по п.8, в котором корпус клапана содержит резьбовую внутреннюю поверхность, а соединительный механизм фиксатора содержит резьбовую внешнюю поверхность, взаимодействующую с резьбовой внутренней поверхностью корпуса клапана, так что фиксатор ввинчен в корпус клапана для соединения фиксатора с корпусом клапана.
10. Фиксатор по п.8, в котором фиксатор выполнен с возможностью расположения вокруг кольца седла клапана, а механизм для обеспечения взаимодействия фиксатора содержит проходящее внутрь кольцо, содержащее сквозные отверстия, и болты, каждый из которых расположен в соответствующем одном из указанных отверстий и взаимодействует с кольцом седла клапана для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
11. Фиксатор по п.8, в котором кольцо седла клапана содержит полый цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, ограничивающую проходное отверстие, и выступающий наружу кольцевой фланец, а механизм для обеспечения взаимодействия фиксатора содержит полый цилиндр, имеющий проходящее внутрь кольцо, имеющее сквозные отверстия, при этом указанное круговое кольцо расположено рядом с кольцевым фланцем, когда кольцо седла клапана расположено в корпусе клапана, соединительный механизм соединяет фиксатор с корпусом клапана, а болты, каждый из которых расположен в соответствующем одном из указанных отверстий, взаимодействуют с поверхностью кольцевого фланца для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
12. Фиксатор по п.8, в котором корпус клапана содержит Г-образные выемки, а соединительный механизм фиксатора содержит выступающие наружу лапки, выполненные с возможностью размещения в соответствующих Г-образных выемках в корпусе клапана, причем фиксатор удерживается в корпусе клапана от осевого перемещения при повороте фиксатора, так что лапки располагаются под выступами соответствующих Г-образных выемок, в которых лапки расположены.
13. Регулирующий клапан, содержащий:
корпус, в котором образованы впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал для текучей среды, проходящий от впускного отверстия к выпускному отверстию;
кольцо седла клапана, расположенное в корпусе клапана и ограничивающее проходное отверстие, через которое проходит проточный канал для текучей среды;
дросселирующий элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с кольцом седла клапана для предотвращения потока текучей среды через проходное отверстие, когда дросселирующий элемент расположен в закрытом положении, и перемещения между открытым положением и закрытым положением; и
фиксатор, содержащий:
соединительный механизм, соединяющий фиксатор с корпусом клапана; и
механизм для обеспечения взаимодействия, взаимодействующий с кольцом седла клапана для удержания кольца седла клапана на месте в корпусе клапана, так что между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана сформировано уплотнение для предотвращения протекания потока мимо внешней части кольца седла клапана к проходному отверстию кольца седла клапана.
14. Регулирующий клапан по п.13, в котором корпус клапана содержит резьбовую внутреннюю поверхность, а соединительный механизм фиксатора содержит резьбовую внешнюю поверхность, взаимодействующую с резьбовой внутренней поверхностью корпуса клапана, так что фиксатор ввинчен в корпус клапана для удержания кольца седла клапана в корпусе клапана.
15. Регулирующий клапан по п.13, в котором фиксатор выполнен с возможностью расположения вокруг кольца седла клапана, а механизм для обеспечения взаимодействия фиксатора содержит проходящее внутрь кольцо, имеющее сквозные отверстия и болты, каждый из которых расположен в одном из соответствующих отверстий и взаимодействует с кольцом седла клапана для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
16. Регулирующий клапан по п.13, в котором кольцо седла клапана содержит полый цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, ограничивающую проходное отверстие, и выступающий наружу кольцевой фланец, а механизм для обеспечения взаимодействия фиксатора содержит полый цилиндр, имеющий проходящее внутрь круговое кольцо, имеющее сквозные отверстия и расположенное рядом с кольцевым фланцем, когда кольцо седла клапана расположено в корпусе клапана, а фиксатор взаимодействует с корпусом клапана, и болты, каждый из которых расположен в одном из соответствующих отверстий, взаимодействуют с поверхностью кольцевого фланца для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
17. Регулирующий клапан по п.16, в котором внутренняя поверхность корпуса клапана имеет кольцевой заплечик, а кольцевой фланец расположен между кольцевым заплечиком корпуса клапана и круговым кольцом механизма для обеспечения взаимодействия.
18. Регулирующий клапан по п.13, содержащий прокладку, расположенную между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
19. Регулирующий клапан по п.1, в котором соединительный механизм фиксатора содержит выступающие наружу лапки, а корпус клапана содержит Г-образные выемки, выполненные с возможностью приема лапок фиксатора и удержания фиксатора в корпусе клапана от осевого перемещения при повороте фиксатора, так что лапки расположены под выступами соответствующих Г-образных выемок, в которых лапки расположены.
20. Способ сборки регулирующего клапана, имеющего корпус, в котором образованы впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал для текучей среды, проходящий от впускного отверстия к выпускному отверстию, кольцо седла клапана, ограничивающее проходное отверстие, дросселирующий элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с кольцом седла клапана для предотвращения потока текучей среды через проходное отверстие, и фиксатор кольца седла клапана, согласно которому:
вставляют кольцо седла клапана в некоторое отверстие корпуса клапана вдоль проточного канала для текучей среды,
вставляют фиксатор в корпус клапана и соединяют фиксатор с корпусом клапана посредством соединительного механизма фиксатора рядом с кольцом седла клапана и
обеспечивают взаимодействие кольца седла клапана с механизмом для обеспечения взаимодействия фиксатора для формирования уплотнения между поверхностью кольца седла клапана и соответствующей поверхностью корпуса клапана для предотвращения протекания потока мимо внешней части кольца седла клапана к проходному отверстию кольца седла клапана.
21. Способ по п.20, согласно которому корпус клапана содержит резьбовую внутреннюю поверхность, а соединительный механизм фиксатора содержит резьбовую внешнюю поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с резьбовой внутренней поверхностью корпуса клапана, причем при соединении фиксатора с корпусом клапана ввинчивают фиксатор в корпус клапана с обеспечением взаимодействия резьбовой внешней поверхности с резьбовой внутренней поверхностью.
22. Способ по п.20, согласно которому механизм для обеспечения взаимодействия фиксатора содержит проходящее внутрь кольцо, имеющее сквозные отверстия, и болты, каждый из которых расположен в одном из соответствующих отверстий, согласно которому:
размещают фиксатор вокруг кольца седла клапана и
ввинчивают болты в кольцо седла клапана для обеспечения взаимодействия поверхности кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
23. Способ по п.20, согласно которому кольцо седла клапана содержит полый цилиндр, имеющий внутреннюю поверхность, ограничивающую проходное отверстие, и выступающий наружу кольцевой фланец, а фиксатор содержит полый цилиндр, имеющий проходящее внутрь круговое кольцо, имеющее сквозные отверстия, и болты, каждый из которых расположен в одном из соответствующих отверстий, согласно которому:
размещают фиксатор вокруг кольца седла клапана, причем круговое кольцо фиксатора оказывается расположено рядом с кольцевым фланцем кольца седла клапана, и
ввинчивают болты в кольцевой фланец кольца седла клапана для обеспечения взаимодействия поверхности кольцевого фланца кольца седла клапана с соответствующей поверхностью корпуса клапана для формирования уплотнения.
24. Способ по п.23, согласно которому внутренняя поверхность корпуса клапана имеет кольцевой заплечик, а кольцевой фланец расположен между кольцевым заплечиком корпуса клапана и круговым кольцом фиксатора.
25. Способ по п.20, согласно которому соединительный механизм фиксатора содержит выступающие наружу лапки, а корпус клапана содержит Г-образные выемки, выполненные с возможностью приема лапок фиксатора, причем при соединении фиксатора:
вставляют лапки фиксатора в соответствующие Г-образные выемки корпуса клапана и
вращают фиксатор, так что лапки располагаются под выступами соответствующих Г-образных выемок, в которых лапки расположены.
