Устройство седла клапана для применения в жидкостных клапанах

Устройство содержит седельное кольцо, содержащее центральный сквозной канал и внешнюю стенку, причем внешняя стенка содержит участок с резьбой для крепления клети жидкостного клапана, причем участок с резьбой имеет первый диаметр; участок уплотнения для фиксации узла уплотнения между участком уплотнения и поверхностью корпуса жидкостного клапана и для размещения удлинения клети, причем внешняя поверхность участка уплотнения прилегает к удлинению клети, причем участок уплотнения имеет второй диаметр, больший, чем первый диаметр, и скошенный конец, расположенный между внешней поверхностью и второй ступенью участка уплотнения; и участок с выступающей кромкой для фиксации узла уплотнения между клетью и участком с выступающей кромкой, при этом участок с выступающей кромкой доходит до поверхности корпуса, а участок уплотнения располагается между участком с выступающей кромкой и участком с резьбой, причем участок с выступающей кромкой имеет третий диаметр, больший, чем второй диаметр. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение, в основном, относится к клапанам и, в частности, к устройству седла клапана для применения в жидкостных клапанах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Клапана, как правило, используются в системах управления технологическими процессами для управления потоками технологических жидкостей. Клапана со скользящим штоком (например, шиберный клапан, шаровой клапан, мембранный клапан, запорный клапан и т.д.) обычно имеют запирающий элемент (например, затвор клапана), расположенный в канале прохождения потока. Шток клапана функционально соединяет запирающий элемент с приводом для передвижения запорного элемента между положением открыто и положением закрыто для разрешения или предотвращения протекания потока жидкости между входом и выходом клапана. Дополнительно, для обеспечения желаемых и/или для достижения определенных характеристик потока жидкости часто применяют клеть, устанавливаемую в канал потока жидкости между входом и выходом клапана. Клеть может быть применена для уменьшения мощности потока, уменьшения шума и/или уменьшения или устранения кавитации.

[0003] Как правило, размер клапана и производственные рабочие условия, такие как рабочие температуры (например, температуры между -100°F и 450°F (между -73,3°C и 232,2°C), температуры более чем 450°F (232,2°C) и т.д.) рабочих жидкостей, применяют для определения типа клапана и/или компонентов клапана, которые могут быть применены, таких как, например, типы уплотнителей, которые могут применять для обеспечения уплотнителя между клетью, седлом клапана, корпусом клапана и/или запирающим элементом. Дополнительно, применяемые уплотнители обычно определяют конфигурацию седла/уплотнения клапана. Например, для обеспечения уплотнителя между седлом клапана и корпусом клапана уплотнение, сделанное из, например, политетрафторэтилена (например, PTFE или Teflon®), как правило, располагают между седлом клапана и корпусом клапана для применения с рабочими жидкостями, имеющими температуры менее чем 450°F (232,2°C).

[0004] В некоторых известных клапанах, уплотнитель может располагаться в круговой канавке, сформированной вокруг внешней периферийной поверхности седла клапана. Седло клапана соединяется с клетью (например, при помощи резьбы), которая удерживает седло клапана в канале потока жидкости корпуса клапана при соединении клети с корпусом клапана. Уплотнитель предотвращает протекание жидкости между корпусом клапана и седлом клапана. Однако рабочие жидкости, имеющие температуры более чем 450°F (232,2°C), могут приводить к выдавливанию или выходу из строя уплотнителя (например, упругого уплотнителя) из политетрафторэтилена. В случае рабочих жидкостей, имеющих температуры более чем 450°F (232,2°C), конфигурация седла клапана/уплотнителя может включать корзину, расположенную между седлом клапана и корпусом клапана. Однако такая конфигурация седла клапана/уплотнителя требуют, чтобы седло клапана было прикреплено (например, прикручено) к корпусу клапана. Таким образом, в конфигурации седла клапана/уплотнителя клапана для применения с рабочими температурами более чем 450°F (232,2°C) применяют корпус клапана, отличающийся от корпуса клапана, имеющего конфигурация седла клапана/уплотнителя для применения с рабочей жидкостью, имеющей температуры менее чем 450°F (232,2°C).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Описанное в данном документе примерное устройство седла клапана содержит седельное кольцо с центральным сквозным отверстием и внешней стенкой. Внешняя стенка приведенного в качестве примера седла клапана содержит участок с резьбой для соединения с клетью жидкостного клапана, причем участок с резьбой имеет первый диаметр и участок уплотнения для фиксации узла уплотнения между уплотнительным участком и поверхностью корпуса жидкостного клапана. Участок уплотнения имеет второй диаметр больший, чем первый диаметр. Внешняя стенка приведенного в качестве примера седла клапана содержит участок с выступающей кромкой для фиксации узла уплотнения между клетью и участком с выступающей кромкой, при этом участок с выступающей кромкой доходит до поверхности корпуса, участок уплотнения располагается между участком с выступающей кромкой и участком с резьбой, причем участок с выступающей кромкой имеет третий диаметр больший, чем второй диаметр.

[0006] В другом примере приведенное в качестве примера устройство содержит жидкостной клапан с корпусом и клетью, расположенной в корпусе. Приведенное в качестве примера устройство содержит седло клапана, соединенное с клетью, и имеет форму для формирования сальника уплотнения, две стенки сальника уплотнения формируются седлом клапана, одна стенка сальника уплотнения формируется краем клети, а другая стенка сальника уплотнения формируется корпусом жидкостного клапана.

[0007] Другое описанное в данном документе приведенное в качестве примера устройство содержит корпус клапана, формирующий канал между входом и выходом, причем клеть располагается в канале и седло клапана содержит внешнюю стенку формирующую средство удержания узла уплотнения с клетью и корпусом клапана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0008] Фиг. 1 иллюстрирует поперечное сечение известного клапана, выполненного с известным узлом уплотнения.

[0009] Фиг. 2А иллюстрирует поперечное сечение другого известного клапана, выполненного с другим известным узлом уплотнения.

[0010] Фиг. 2Б иллюстрирует поперечное сечение другого известного клапана, выполненного с другим известным узлом уплотнения.

[ООН] Фиг. 3А иллюстрирует поперечное сечение клапана, выполненного с описанным в данном документе примерным устройством седла клапана.

[0012] Фиг. 3Б иллюстрирует увеличенное изображение приведенного в качестве примера устройства седла клапана по Фиг. 3А.

[0013] Фиг. 3В иллюстрирует дополнительное увеличенное изображение приведенного в качестве примера устройства седла клапана по Фиг. 3А и 3Б.

[0014] Фиг. 4 иллюстрирует увеличенное изображение приведенного в качестве примера устройства седла клапана по Фиг. 3А с альтернативным описанным в данном документе узлом уплотнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Некоторые примеры показаны в упомянутых выше фигурах и подробно описаны ниже. При описании этих примеров, подобные или идентичные номера используются для идентификации таких же или подобных элементов. Фигуры не обязательно соответствуют масштабу и некоторые детали и некоторые изображения фигур могут иллюстрироваться увеличенными в масштабе или схематически для ясности и/или выразительности. Кроме того, некоторые примеры описываются с помощью этого описания. Любые детали из любого примера могут быть включены, заменены или другим образом объединены с другими деталями из других примеров.

[0016] Описанное в данном документе приведенное в качестве примера устройство седла клапана разрешает применение различных узлов уплотнения с данным корпусом жидкостного клапана для предоставления возможности использования клапана в различных диапазонах рабочих температур. Таким же образом, примерное устройство седла клапана разрешает использование различных типов узлов уплотнения без необходимости изменения дополнительных составляющих клапана (например, клеть, седло клапана, корпус клапана, и т.д.).

[0017] Примерное устройство седла клапана, описанное в данном документе, могут применять с клапанами, содержащими скользящий стержень, такими как, например, регулирующие клапана, дроссельные клапана и т.д. В некоторых примерах устройство седла клапана соединено с клетью, которая подвешивает седло клапана, и узлом уплотнения внутри корпуса клапана при соединении клети с корпусом клапана. Примерное устройство седла клапана, описанное в данном документе, обеспечивает модульное седло клапана, которое обеспечивает взаимозаменяемость между различными типами узлов уплотнения для применения с рабочими жидкостями с температурами, изменяющимися в широком диапазоне (например, от -325°F до 1100°F (от -198,3°C до 593,3°С)). В результате взаимозаменяемости разрешаемой описанным в данном документе устройством седла клапана, для обеспечения большего разнообразия конфигураций уплотнений для жидкостных клапанов, которые могут использоваться с широким диапазоном температур рабочих жидкостей, необходимо меньшее количество всех составляющих. Другими словами, с описанным в данном документе приведенным в качестве примера устройством седла клапана нет необходимости в изготовлении и хранении каждой возможной комбинации конфигураций седла клапана, конфигураций клети и/или конфигураций корпуса клапана, что обычно требуется с известными конструкциями седел клапана. Таким образом, описанное в данном документе устройство седла клапана разрешает изготовление одного корпуса клапана, который может вмещать устройство седла клапана при использовании с различными узлами уплотнения или конфигураций.

[0018] В частности, устройство седла клапана, описанное в данном документе, может располагать первый узел уплотнения для применения с рабочими жидкостями, имеющими первый диапазон температур, например, между около -100°F или ниже и 450°F (между около -73,3°C или ниже 232,2°C), и второй узел уплотнения для применения с рабочими жидкостями, имеющими второй диапазон температур, например, между около 450°F и 600°F (между около 232,2°C и 315,6°C), или третий узел уплотнения для применения с рабочими жидкостями, имеющими третий диапазон температур, например, между около 600°F и 1100°F (между около 315,6°C и 593,3°C) или выше. Например, первый узел уплотнения может содержать политетрафторэтилен (PTFE) или уплотнитель из полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом, второй узел уплотнения может содержать PTFE уплотнитель и антиэкструзионное кольцо, и третий узел уплотнения может содержать уплотнитель отверстия (например, металлический уплотнитель, такой как С-образный уплотнитель). Описанное в данном документе примерное устройство седла клапана способно размещать мягкие уплотнители (например, гибкие уплотнители) такие как например, PTFE или уплотнители из полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом и цилиндрические не деформируемые уплотнители, такие как, например, металлические уплотнители для работы с высокими температурами. Дополнительно, описанное в данном документе примерное устройство седла клапана не требует отдельного фиксатора для удержания узлов уплотнения и, таким образом, требует меньших производственных и коммерческих затрат. Описание седла клапана способного размещать различные узлы уплотнения с использованием фиксатора уплотнения может быть обнаружено в заявке на патент США No. 13/599762, названной "VALVE SEAT APPARATUS FOR USE WITH FLUID VALVES", которая включена в данный документ посредством ссылки во всем своем объеме.

[0019] До подробного обсуждения приведенного в качестве примера устройства седла клапана, ниже представлено краткое описание известного жидкостного клапана 100 в связи с Фиг. 1. Проиллюстрированный на Фиг. 1 жидкостной клапан 100 содержит корпус клапана 102, который формирует канал потока жидкости 104 между входом 106 и выходом 108. Запирающий элемент 110 расположен с возможностью скольжения в клети 112 и двигается между положением открыто и положением закрыто для управления потоком жидкости через жидкостной клапан 100. Шток клапана 114 соединяет запирающий элемент 110 с приводом (не показан), который двигает запирающий элемент 110 в направлении к и от седла клапана 116. Седло клапана 116 соединено с первым концом 118 клети 112 (например, с помощью резьбы), а второй конец 120 клети 112 содержит выступающую кромку 122 расположенную между корпусом клапана 102 и крышкой 124. В случае присоединения к корпусу клапана 102, клеть 112 поддерживает или удерживает седло клапана 116 в корпусе клапана 102.

[0020] Во время работы привод двигает запирающий элемент 110 от седла клапана 116 для разрешения протекания потока жидкости через жидкостной клапан 100 (например, в положении открыто) и в направлении седла клапана 116 для предотвращения протекания потока жидкости через жидкостной клапан 100. Запирающий элемент 110 герметически прилегает к седлу клапана 116 для предотвращения потока жидкости через жидкостной клапан 100 (например, положение закрыто). Запирающий узел уплотнения 126 предотвращает протекание жидкости между запирающим элементом 110 и клетью 112 в случае если жидкостной клапан 100 находится в закрытом положении (то есть, в случае если запирающий элемент 110 герметически прилегает к седлу клапана 116), как проиллюстрировано на Фиг. 1.

[0021] Уплотнение 128 собранное из эластичного материала, такого как политетрафторэтилен, располагается в канале или круговой канавке 130 сформированной на внешней периферийной поверхности 132 седла клапана 116. Седло клапана 116 содержит скошенный конец или поверхность 134 (например, усеченной или входной поверхностью, или концом) для обеспечения или улучшения уплотнения узла 128 с седлом клапана 116. Таким образом, уплотнение 128 в этом примере является гибким обеспечивая растягивание уплотнения 128 по и за поверхность 134 седла клапана 116 и в круговую канавку 130. Уплотнение 128 (например, О-кольцо) препятствует протеканию жидкости между седлом клапана 116 и корпусом клапана 102. Когда уплотнение 128 состоит из такого материала, как политетрафторэтилен, примерный жидкостной клапан 100 по Фиг. 1 могут применять с рабочими жидкостями, имеющими температуры между около -100°F и 450°F (между около -73,3°C и 232,2°C). Рабочие жидкости, имеющие температуры более чем около 450°F (около 232,2°C), могут вызывать выдавливание и/или разрушение уплотнения 128.

[0022] Фиг. 2А иллюстрирует другой известный клапан 200, который могут применять с рабочими жидкостями, имеющими температуры между около 450°F и 600°F (между около 232,2°C и 315,6°C). Проиллюстрированный на Фиг. 2А жидкостной клапан 200 содержит корпус клапана 202, который формирует канал потока жидкости 204 между входом 206 и выходом 208. Запирающий элемент 210 расположен с возможностью скольжения в клети 212 и двигается между положением открыто и положением закрыто для управления потоком жидкости через жидкостной клапан 200. Запирающий элемент 210 содержит узел уплотнения 214 для обеспечения уплотнения между запирающим элементом 210 и клетью 212. Шток клапана 216 соединяет запирающий элемент 210 с приводом (не показан), который двигает запирающий элемент 210 в направлении к и от седла клапана 218. Седло клапана 218 содержит выступающую кромку 220 (например, круговую выступающую кромку) содержащую множество фиксаторов 222 (например, болтов) для соединения седла клапана 218 с корпусом клапана 202. Корзина 224 располагается между седлом клапана 218 и корпусом клапана 202 для уменьшения или предотвращения протечки между седлом клапана 218 и корпусом клапана 202.

[0023] Конфигурацию седла клапана 218 и корпуса клапана 202, проиллюстрированная на Фиг. 2А, как правило, применяют с рабочей жидкостью, температуры которой составляют между около 450°F и 600°F (между около 232,2°C и 315,6°C). В таком температурном диапазоне уплотнитель, сделанный из эластичного материала (например, политетрафторэтилена), обычно не применяют для обеспечения уплотнения между седлом клапана 218 и корпусом клапана 202, поскольку он может выдавливаться или разрушаться из-за температуры рабочей жидкости. Кроме того, в вариантах применения, в которых температуры рабочих жидкостей составляют между -325°F и -100°F (между -198,3°C и -73,3°C), уплотнитель, сделанный из эластичного материала, как правило, не применяют для обеспечения уплотнения между седлом клапана 218 и корпусом клапана 202, поскольку данный уплотнитель слишком жесткий (например, хрупкий, негибкий). Также седло клапана 218 и корпус клапана 202 жидкостного клапана 200 сконструированы по-другому, чем седло капана 116 и корпус клапана 102 жидкостного клапана 100 по Фиг. 1.

[0024] Фиг. 2Б иллюстрирует клапан 200 по Фиг. 2А, который выполнен с запирающим элементом 230, имеющим узел уплотнения 232 для применения с рабочими жидкостями, имеющими диапазон температур между около 600°F и 1100°F (между около 315,6°C и 593,3°C). В этом примере узел уплотнения 232 запирающего элемента 230 содержит стопор 234 (для удержания графитового поршневого кольца) и уплотнитель отверстия 236 (например, С-образный уплотнитель), выполненный из металла или любого другого материала для обеспечения относительно высокой сопротивляемости к протеканию рабочей жидкости вокруг или мимо запирающего элемента 230 между запирающим элементом 230 и клетью 212 (или корпусом клапана 202) в случае рабочих жидкостей, имеющих относительно высокие температуры (например, температуры более чем около 600°F (около 315,6°C)).

[0025] Таким образом, использование устройств с различными конструкциями корпуса клапана и седла клапана, предназначенных для эксплуатации с рабочими жидкостями различных температурных диапазонов, в результате приводит к необходимости большего запаса деталей и увеличению производственных затрат.

[0026] Фиг. 3А иллюстрирует приведенный в качестве примера жидкостной клапан 300 выполненный с приведенным в качестве примера устройством седла клапана 302. Фиг. 3Б и 3В иллюстрируют увеличенное изображение приведенного в качестве примера жидкостного клапана 300 по Фиг. 3А. Примерный жидкостной клапан 300 может располагать узлы уплотнений, которые могут применять в вариантах применения, температуры рабочих жидкостей в которых находятся между около -325°F и 1100°F (между около -198,3°C и 593,3°C) или выше.

[0027] Обратимся к Фиг. 3А, жидкостной клапан 300 содержит корпус клапана 304 формирующий канал потока жидкости 306 между входом 308 и выходом 310. Отсечной узел клапана 312 размещается в канале потока жидкости 306 для управления потоком жидкости между входом 308 и выходом 310. Отсечной узел клапана 312 содержит внутренние компоненты жидкостного клапана 300 такие как, например, клеть 314, запирающий элемент 316 (например, запирающий элемент, элемент управления потоком, поршень), седло клапана 302 и шток клапана 318.

[0028] Клеть 314 располагается между входом 308 и выходом 310 для обеспечения определенных характеристик потока жидкости через корпус клапана 304 (например, уменьшение шума и/или кавитации генерируемой потоком жидкости через жидкостной клапан 300). Клеть 314 содержит отверстие 320 для размещения (например, размещения с возможностью скольжения) запирающего элемента 316 и по меньшей мере одного отверстия 322 через которое жидкость может протекать в случае, если жидкостной клапан 300 находится в положении открыто (то есть в случае, если запирающий элемент 316 удален от седла клапана 302). Клеть 314 может быть настроена по-разному (например, отверстия 322 имеют различную форму, размеры или удаления) для обеспечения конкретных, желаемых характеристик потока жидкости таких как, например, управление потоком, уменьшение шума и/или кавитации, для способствования уменьшению давления рабочей жидкости и т.д.

[0029] В проиллюстрированном примере, клеть 314 является, по существу, унитарной структурой. Первый конец 324 клети 314 содержит выступающую кромку 326, которая прилегает к поверхности 328 корпуса клапана 304. Крышка (например, крышка 124 по Фиг. 1) прилегает к выступающей кромке 326 для удержания клети 314 в корпусе клапана 304. В случае присоединения к корпусу клапана 304, клеть 314 поддерживает или удерживает седло клапана 302 в корпусе клапана 304. Таким образом, клеть 314 также способствует обслуживанию, удалению и/или замене других компонентов отсечного узла клапана 312.

[0030] Клеть 314 направляет запирающий элемент 316 и предоставляет поперечную устойчивость, баланс и выравнивание при движении запирающего элемента 316 между положением открыто и положением закрыто, таким образом уменьшая вибрации и другие механические нагрузки. Запирающий элемент 316 близко помещается в отверстии 320 и предназначен для перемещения внутри клети 314 между положением закрыто, в котором запирающий элемент 316 перекрывает отверстия 322 клети 314, и положением открыто, в котором запирающий элемент 316 не перекрывает (то есть не блокирует) по меньшей мере часть отверстий 322.

[0031] В проиллюстрированном примере, запирающий элемент 316 изображен как запирающий элемент с цилиндрическим корпусом 330 и уплотняющей поверхностью 332. Однако, в других примерах, запирающий элемент 316 может быть диском или любой другой структурой, изменяющей поток жидкости через жидкостной клапан 300. Шток клапана 318 функционально соединяет запирающий элемент 316 с приводом (не показан). В этом примере, запирающий элемент 316 содержит каналы или протоки 334 для балансировки или уравнивания сил, прилагаемых к запирающему элементу 316 давлениями рабочих жидкостей, взаимодействующих с запирающим элементом 316. В результате, для передвижения запирающего элемента 316 между положениями открыто и закрыто может прилагаться меньшая сила воздействия. Запирающий элемент 316 также содержит участок с углублением 336 для размещения узла уплотнения запирающего элемента 338. Узел уплотнения запирающего элемента 338 прилегает к внутренней стороне 340 клети 314 для предотвращения протекания жидкости между клетью 314 и внешней поверхностью 342 запирающего элемента 316. Узел уплотнения запирающего элемента 338 содержит уплотняющий элемент 344 (например, О-кольцо) выполненное из эластичного материала и антиэкструзионного кольца 346. В некоторых примерах антиэкструзионное кольцо 346 не дает уплотняющему элементу 344 выступать между внешней поверхностью 342 запирающего элемента 316 и внутренней поверхностью 340 клети 314, когда температура рабочей жидкости составляет между около 450°F и 600°F (между около 232,2°C и 315,6°C). Узел уплотнения запирающего элемента 338 может также содержать вспомогательное или стопорное кольцо 348.

[0032] Как наиболее четко проиллюстрировано на Фиг. 3Б и 3В, седло клапана 302 является седельным кольцом с внутренней поверхностью 350 и внешней поверхностью (например, внешний периферийный край, внешняя стенка) состоящей из трех участков (например, поверхностей, секций, стенок и т.д.): первый участок 352; второй участок 354; и третий участок 356. В показанном примере первый участок 352 является участком с выступающей кромкой и внешней стенкой 358 с первым диаметром, второй участок 354 является участком уплотнения с внешней стенкой 360 с вторым диаметром, и третий участок 356 является соединительным участком с внешней стенкой 362 с третьим диаметром. В примере показано, что первый диаметр больше второго диаметра и третьего диаметра, и второй диаметр больше, чем третий диаметр, то есть три участка 352, 354, 356 имеет ступенеобразный профиль поперечного сечения. В примере показано, что внешние стенки 358, 360, 362 трех участков 358, 360, 362 являются, по существу, параллельными друг другу. Однако, в других примерах, внешние стенки 358, 360, 362 могут не являться, по существу, параллельными друг другу.

[0033] Соединительный участок 356 прилегает к первому концу 364 седла клапана 302 для размещения участка или второго конца 366 клети 314. Седло клапана 302 содержит второй конец 368 противоположный первому концу 364. Как показано, участок уплотнения 354 расположен между соединительным участком 356 и участком выступающей кромки 352 седла клапана 302. Участок уплотнения 354 предназначен для размещения удлинения 370 второго участка 366 клети 314. Участок выступающей кромки 352 содержит первую ступень 372 (например, уступ, выступ, кромка, стенка, поверхность) сформированную (например, машиной обработкой) во внешней поверхности седла клапана 302 между участком выступающей кромки 352 и участком уплотнения 354 (например, между внешней стенкой 358 участка с выступающей кромкой 352 и внешней стенкой 360 участка уплотнения 354). Участок уплотнения 354 содержит вторую ступень 374 сформированную во внешней поверхности седла клапана 302 между участком уплотнения 354 и соединительным участком 356 (например, между внешней стенкой 360 участка уплотнения 354 и внешней стенкой 362 соединительного участка 356). В примере показано, что первая ступень 372 и вторая ступень 374 являются, по существу, перпендикулярными внешним стенкам 358, 360, 362 соответствующих участков 352, 354, 356. В примере показано, что первая ступень 372 и вторая ступень 374 являются, по существу, параллельными друг другу. Однако, в других примерах, первая ступень 372 и вторая ступень 374 могут не являться собственно параллельными. В примере показано, что уступ 376 (например, выступ, кромка, стенка, поверхность) сформирован в клети 314 между вторым концом 366 клети 314 и удлинением 370. В этом примере первый конец 364 седла клапана 302 соединен с вторым концом 366 клети 314 с помощью резьбы 378, которая расположена на внешней стенке 362 соединительного участка 356 и внутри клети 314.

[0034] В случае, если седло клапана 302 соединено с клетью 314 (например, с помощью резьбы 378), полость 380 (например, сальник, кольцевой сальник, паз, уплотняющий сальник и т.д.) формируется первой ступенью 372 седла клапана 302, нижней поверхностью 382 (например, конец) удлинения 370 и внешней стенкой 360 участка уплотнения 354. Уплотнитель или узел уплотнения 384 (например, первый узел уплотнения) расположен в полости 380. Как показано в этом примере, узел уплотнения 384 содержит уплотнитель 386 (например, ненаправленный уплотнитель, О-кольцевой и т.д.) и антиэкструзионные кольца 388. Уплотнитель 386 может быть выполнен из эластичного материала или фторполимера, такого как, например, PTFE. Антиэкструзионное кольцо 388 (например, жесткое пластиковое кольцо) обеспечивает дополнительное уплотнение, которое не дает уплотнению 386 выступать между седлом клапана 302 и корпусом клапана 304, когда жидкостной клапан 300 применяют с рабочими жидкостями, температуры которых составляют между около 450°F и 600°F (между около 232,2°C и 315,6°C). В некоторых примерах в рабочих жидкостях, температуры которых составляют менее чем около 450°F (около 232,2°C), антиэкструзионное кольцо 388 могут не применять. Как проиллюстрировано, антиэкструзионное кольцо 388 располагается между первой ступенью 372 и уплотнителем 386, и уплотнитель 386 располагается между антиэкструзионным кольцом 388 и нижней поверхностью 382 удлинения 370. Узел уплотнения 384 прилегает к поверхности 390 (Фиг. 3В) корпуса клапана 304 при соединении седла клапана 302 (и клети 314) с корпусом клапана 304. В примере показано, что часть поверхности 390 корпуса клапана 304 может быть скошена для обеспечения плавной передачи и уменьшения острых краев для сборки клети 314 и седла клапана 302.

[0035] Как проиллюстрировано более четко на Фиг. 3В, седло клапана 302 также содержит скошенный конец 392 между внешней стенкой 360 и второй ступенью 374 участка уплотнения 354. В примере показано, что скошенный конец 392 обеспечивает входной угол для облегчения сборки узла уплотнения 384. В некоторых примерах во время сборки седла клапана 302, антиэкструзионного кольца 388 и уплотнителя 386 проскальзывают через скошенный конец 392 и в узел уплотнения 354 седла клапана 302. Седло клапана 302 может затем соединяться (например, с помощью резьбы 378) с вторым концом 366 клети 314. По мере закручивания седла клапана 302 в клеть 314, удлинение 370 клети 314 скользяще прилегает к внешней стенке 360 участка уплотнения 354. В примере показано, что седло клапана 302 закручивается в клеть 314 до тех пор, пока вторая ступень 374 седла клапана 302 вступит в контакт с уступом 376 клети 314. Тем не менее, ширина (например, длинна) полости 380 может контролироваться размещением второй ступени 374 в седле клапана 302 и уступа 376 в клети 314. Таким образом, расположение этих двух поверхностей может быть использовано для управления шириной полости 380.

[0036] Во время работы привод (например, пневматический привод) двигает шток клапана 318 и, таким образом, запирающий элемент 316 между положением закрыто в котором запирающий элемент 316 герметически прилегает к седлу клапана 302 для ограничения или предотвращения потока жидкости через жидкостной клапан 300 и полностью открытым положением или положении максимального уровня потока в котором запирающий элемент 316 удален от седла клапана 302 и отверстий 322 клети 314 разрешая проток жидкости через жидкостной клапан 300. В открытом положении, поток протекает между входом 308 через отверстия 322 клети и через выход 310. В закрытом положении, запирающий элемент 316 преграждает отверстия 322 клети 314 и уплотняющей поверхности 332 герметически прилегая к седлу клапана 302 для предотвращения потока жидкости между входом 308 и выходом 310.

[0037] Узел уплотнения 384 обеспечивает уплотнение между корпусом клапана 304 и седлом клапана 302. Протекание между корпусом клапана 304 и седлом клапана 302 (и между запирающим элементом 316 и клетью 314) может повлиять на отсечную классификацию жидкостного клапана 300. Узел уплотнения 384 располагается между седлом клапана 302 и корпусом клапана 304 для предотвращения протекания между входом 308 и выходом 310 жидкостного клапана 300 в случае, если запирающий элемент 316 находится в закрытом положении для улучшения отсекающей классификации жидкостного клапана 300.

[0038] Фиг. 4 иллюстрирует седло клапана 302 по Фиг. 3А-3В с другими примерными узлами уплотнения 402 (например, второй узел уплотнения). Как проиллюстрировано, полость 380 формируется первой ступенью 372 седла клапана 302, нижней поверхностью 382 удлинения 370 и внешней стенкой 360 участка уплотнения 354. Узел уплотнения 402 расположен в полости 380 седла клапана 302. В этом примере узел уплотнения 402 содержит круговой уплотнитель 404 (например, С-образный уплотнитель), который сделан из металла или любого другого материала с высокой устойчивостью к температурам, превышающим около 600°F (около 315,6°C). Круговой уплотнитель 404 может сопротивляться таким высоким температурам и обеспечивать уплотнение между седлом клапана 302 и корпусом клапана 304. В зависимости от направления потока жидкости, протекающей через канал 306, круговой уплотнитель 404 может быть расположен в полости 380 с отверстием кругового уплотнителя 404 лицевой стороной в направлении потока жидкости.

[0039] Примерное седло клапана 302, описанное в данном документе, обеспечивает модулярные седла клапана, которые принимают или располагают первый узел уплотнения (например, узел 386 и антиэкструзионное кольцо 388) для применения с рабочими жидкостями, имеющими первый диапазон температур (например, около -100°F или ниже и 600°F (около -73,3°C или ниже 315,6°C)), который взаимозаменяем со вторым узлом уплотнения (например, уплотнитель 404) для применения с рабочими жидкостями, имеющими второй диапазон температур (например, между около 600°F и 1100°F (между около 315,6°C и 593,3°C) или выше). В результате, описанное в данном документе примерное устройство седла клапана значительно снижает производственные затраты и затраты на хранение связанные с, например, жидкостными клапанами 100 и 200 по Фиг. 1 и 2 соответственно. Таким образом, описанное в данном документе примерное устройство седла клапана позволяет использование различных узлов уплотнения с одинаковыми конфигурациями седла/корпуса клапана.

[0040] Хотя в данном документе описаны лишь несколько типов уплотнений, примерное седло клапана 302 выполнено с возможностью расположения других уплотнений и компонентов узлов уплотнений, включая гибкие уплотнители и негибкие уплотнители (например, цилиндрические уплотнители), такие как, например, всевозможные уплотнители, подпружиненные уплотнители, седельные веб-уплотнители типа кольцо в корпусе, С-образные уплотнители, криогенные уплотнители, антиэкструзионные кольца, плоские корзины, защитные кольца и т.д. Например, седло клапана 302 может включать криогенный уплотнитель (например, цилиндрический уплотнитель) для применения в рабочих жидкостях, температура которых находится в диапазоне около -350 и -100°F (около -212,2°C и -73,3°C). Описанное в данном документе примерное устройство седла клапана разрешает вход различных типов уплотнителей и/или узлов уплотнения в уплотняемое отверстие.

[0041] Хотя в данном документе описаны некоторые примеры реализации изобретения, область действия данного патента ими не ограничивается. Напротив, данная заявка распространяется на все варианты реализации изобретения, очевидно попадающие в объем пунктов приложенной формулы изобретения, как в буквальном смысле, так и с учетом доктрины эквивалентов.

1. Устройство, содержащее:

седельное кольцо, содержащее центральный сквозной канал и внешнюю стенку, причем внешняя стенка содержит:

участок с резьбой для крепления клети жидкостного клапана, причем участок с резьбой имеет первый диаметр;

участок уплотнения для фиксации узла уплотнения между участком уплотнения и поверхностью корпуса жидкостного клапана и для размещения удлинения клети, причем внешняя поверхность участка уплотнения прилегает к удлинению клети, причем участок уплотнения имеет второй диаметр, больший, чем первый диаметр, и скошенный конец, расположенный между внешней поверхностью и второй ступенью участка уплотнения; и

участок с выступающей кромкой для фиксации узла уплотнения между клетью и участком с выступающей кромкой, при этом участок с выступающей кромкой доходит до поверхности корпуса, а участок уплотнения располагается между участком с выступающей кромкой и участком с резьбой, причем участок с выступающей кромкой имеет третий диаметр, больший, чем второй диаметр.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что седельное кольцо содержит первую ступень во внешней стенке между участком с выступающей кромкой и участком уплотнения и вторую ступень между участком уплотнения и участком с резьбой.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что при соединении седельного кольца с клетью первая ступень, участок уплотнения и нижняя поверхность клети формируют кольцевой сальник.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что клеть содержит выступ для зацепления со второй ступенью при соединении седельного кольца с клетью.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что участок уплотнения предназначен для размещения первого узла уплотнения, взаимозаменяемого со вторым узлом уплотнения, отличающимся от первого узла уплотнения.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что первый узел уплотнения содержит уплотнитель из политетрафторэтилена.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что второй узел уплотнения содержит металлический уплотнитель.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что металлический уплотнитель предназначен для применения с рабочей жидкостью, температура которой составляет более чем около 600°F (315,6°С).

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что узел уплотнения содержит один или более из криогенного уплотнителя, уплотнителя из политетрафторэтилена, антиэкструзионного кольца, ненаправленного уплотнителя, плоской корзины, подпружиненного уплотнителя или C-образного уплотнителя.

10. Устройство, содержащее:

жидкостной клапан, имеющий корпус;

клеть, расположенную в корпусе; и

седло клапана, соединенное с клетью и имеющее форму для формирования сальника уплотнения, причем две стенки сальника уплотнения формируются седлом клапана, одна стенка сальника уплотнения формируется краем клети, и еще одна стенка сальника уплотнения формируется корпусом жидкостного клапана,

причем седло клапана имеет участок уплотнения для размещения удлинения клети, причем внешняя поверхность участка уплотнения прилегает к удлинению клети, и

причем участок уплотнения имеет скошенный конец, расположенный между внешней поверхностью и второй ступенью участка уплотнения.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что сальник уплотнения предназначен для размещения первого узла уплотнения, взаимозаменяемого со вторым узлом уплотнения, отличающимся от первого узла уплотнения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый узел уплотнения предназначен для применения с рабочими жидкостями, температура которых составляет менее чем около 600°F (315,6°С), а второй узел уплотнения предназначен для применения с рабочими жидкостями, температура которых составляет более чем около 600°F (315,6°С).

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что второй узел уплотнения содержит цилиндрический уплотнитель.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что цилиндрический уплотнитель содержит металлический уплотнитель с С-образным поперечным сечением.

15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый узел уплотнения содержит уплотнитель из политетрафторэтилена для применения с рабочими жидкостями, температуры которых составляют между около -100°F (-73,3°С) и 450°F (232,2°С).

16. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый узел уплотнения содержит уплотнитель из политетрафторэтилена и антиэкструзионное кольцо для применения с рабочими жидкостями, температуры которых составляют между около 450°F (232,2°С) и 600°F (315,6°С).

17. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый узел уплотнения дополнительно взаимозаменяем с третьим узлом уплотнения, причем третий узел уплотнения предназначен для применения с рабочими жидкостями, температуры которых составляют более чем около -325°F (-198,3°С).

18. Устройство по любому из пп. 10-17, отличающееся тем, что седло клапана соединено с клетью с помощью резьбы.

19. Устройство, содержащее:

корпус жидкостного клапана, формирующий канал между входом и выходом;

клеть, расположенную в канале; и

седло клапана, имеющее внешнюю стенку, формирующую приспособление для удержания узла уплотнения с клетью и корпусом клапана,

причем седло клапана имеет участок уплотнения для размещения удлинения клети, причем внешняя поверхность участка уплотнения прилегает к удлинению клети, и

причем участок уплотнения имеет скошенный конец, расположенный между внешней поверхностью и второй ступенью участка уплотнения.