МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СЕДЕЛ ШАРОВОГО КЛАПАНА Российский патент 2001 года по МПК F16K5/20 

Изобретение относится к механизму, который благодаря объединению с корпусом клапана позволяет просто, быстро и надежно перемещать седла шарового клапана верхнего доступа, т.е. такого клапана, в котором клапанный элемент извлекается из верхней части посредством открывания крышки, что чрезвычайно упрощает техническое обслуживание.

Известно, что при существующем уровне техники в области шаровых клапанов с верхним доступом одна из наиболее важных проблем, нуждающихся в решении, заключается в перемещении седел клапана, т.е. в отведении и повторном позиционировании опорных колец или седел клапана для получения возможности извлечения и повторного введения клапанного элемента через верхнюю часть, через герметичную крышку клапана для технического обслуживания и ремонта клапана.

При современном уровне техники перемещение достигается различными инструментами, которые вводят в шаровой клапан верхнего доступа для раздвигания седел клапана, в результате чего становится возможным извлечение клапанного элемента через крышку клапана, что делает доступными все детали клапана (DE 2632397 A1, 20.01.1978).

Однако такие решения приводят к большим трудностям при осуществлении перемещения, особенно если оно должно быть сделано в неудобных условиях рабочей площадки, что не всегда возможно, и в любом случае требует значительного времени, а в дополнение к этому затруднительно, поскольку инструменты, которые должны быть в наличии, помимо прочего, сложны, громоздки и, следовательно, тяжелы для использования и переноски.

Задача настоящего изобретения заключается в устранении указанных недостатков путем создания механизма, который прост в использовании или переноске и, в частности, гарантирует простое, быстрое и надежное перемещение седел клапана и, следовательно, удаление клапанного элемента, особенно в условиях рабочей площадки, без изъятия клапана из линии, в которую он включен.

Задача решается тем, что в механизме для перемещения седел шарового клапана с верхним доступом, содержащим корпус клапана, снабженный впускным каналом, выпускным каналом и верхней герметичной крышкой, при этом каждый из впускных и выпускных каналов снабжен уплотнительным опорным кольцом или седлом клапана, выполненным с возможностью упругого прижатия группой пружин к сферическому клапанному элементу, корпус клапана включает две идентичные части по одной для каждого седла клапана и расположен между корпусом клапана и соответствующими седлами. Каждая часть механизма содержит установочное кольцо, жестко связанное с корпусом клапана и действующее как внешняя направляющая для осевого скольжения в условиях герметизации уплотнительными кольцами второго кольца указанной части, которое соосно и взаимодействует с соответствующим седлом клапана, или с уплотнительным опорным кольцом посредством по меньшей мере одного уплотнительного кольца и передвигается вместе с седлом клапана посредством сцепления в отведенное положение созданием давления в первой полости, ограниченной установочным кольцом и вторым кольцом, или в рабочее положение, или повторно позиционируется созданием давления во второй полости, ограниченной корпусом клапана и вторым кольцом части. В случае рабочего положения второе кольцо части фиксируется в этом положении вторым съемным фиксирующим средством.

Следовательно, механизм для перемещения седел шарового клапана верхнего доступа содержит корпус клапана, снабженный впускным каналом, выпускным каналом и верхней герметичной крышкой, каждый канал из впускного и выпускного каналов снабжен уплотнительным опорным кольцом или седлом клапана, которое упруго прижато группой пружин к сферическому клапанному элементу, отличающийся согласно настоящему изобретению тем, что в корпус клапана в качестве неотъемлемой части клапана постоянно введены две идентичные части, по одной для каждого седла клапана, которые расположены между корпусом клапана и соответствующими седлами клапана, каждая часть механизма образована установочным кольцом, которое жестко связано с корпусом клапана посредством первого фиксирующего средства, действующим как внешняя направляющая для осевого скольжения с уплотнением с помощью уплотнительного кольца, а также второе кольцо перемещения седла указанной части, которое выполнено соосным и взаимодействующим с соответствующих седлом клапана с помощью по меньшей мере одного уплотнительного кольца и передвигается за счет сцепления совместно с седлом клапана с помощью первого исполнительного средства в отведенное положение, что позволяет извлечь указанный клапанный элемент, а с помощью второго исполнительного средства - в рабочее положение или в положение повторного позиционирования седла клапана, при этом второе кольцо перемещения седла удерживается в рабочем положении вторым съемным фиксирующим средством.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения первое фиксирующее средство для образования жесткой связи установочного кольца с корпусом клапана состоит из двух секторов, которые введены с возможностью свободного скольжения в по существу круговые проточки, образованные из двух канавок, предусмотренных в противолежащих местах корпуса клапана и установочного кольца.

Указанные секторы рассчитаны на сопротивление напряжению сдвига, которому седло подвергается в условиях максимального перепада давления. Согласно предпочтительной реализации указанные секторы изготовлены из AISI 410, а уплотнительное кольцо и кольцо перемещения седла из ASTMA 105 (ASTM - Американское общество по испытанию материалов).

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения первое исполнительное средство для передвижения второго кольца перемещения седла и, следовательно, соответствующего седла клапана в отведенное положение, позволяющее извлекать клапанный элемент, образовано переменной полостью, ограниченной установочным кольцом и вторым кольцом перемещения седла, при этом указанная полость может подвергаться давлению через подающий и отводящий канал, предусмотренный внутри установочного кольца.

Следовательно, согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения второе исполнительное средство для передвижения второго кольца перемещения седла и, следовательно, соответствующего седла клапана в рабочее положение или повторного позиционирования седла клапана образовано второй переменной полостью, ограниченной корпусом клапана и вторым кольцом перемещения седла, при этом вторая полость может подвергаться воздействию давления через подающий и отводящий канал, предусмотренный внутри корпуса клапана.

Наконец, согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения второе съемное фиксирующее средство для удержания второго кольца перемещения седла в рабочем положении состоит из двух секторов, которые введены с возможностью свободного скольжения в по существу круговые проточки, образованные двумя канавках, предусмотренными на противоположных местах корпуса клапана и второго кольца перемещения седла.

Далее изобретение описывается подробно со ссылками на сопутствующие чертежи, которые поясняют предпочтительный вариант осуществления изобретения с помощью неограничивающего примера, в котором возможны технические и конструктивные модификации, но без отступления от объема настоящего изобретения. Например, установочное кольцо моет быть прикреплено к корпусу клапана или его функция может выполняться самим корпусом клапана. Или вместо первого и второго подающих каналов первой и второй полостей в установочном кольце и в корпусе клапана соответственно можно предусмотреть каналы во втором кольце перемещения седла, а первый канал может быть предусмотрен даже в самом корпусе клапана.

На указанных чертежах:
Фигура 1 - вид с частичным разрезом шарового клапана верхнего доступа с использованием механизма перемещения седла согласно настоящему изобретению;
Фигура 2 - значительно увеличенный вид части вертикального сечения клапана, показанного на фигуре 1;
Фигура 3 - сечение фигуры 2, взятое сверху.

На фигурах ссылочный номер 1 означает корпус шарового клапана верхнего доступа, который снабжен впускным каналом 2 и выпускным каналом 3, расположенными соосно на противоположных концах корпуса 1 клапана. Сверху корпус 1 клапана также снабжен открываемой герметичной крышкой 4, после открывания которой можно извлечь сферический клапанный элемент 5, последний, помещенный внутри корпуса 1 клапана, взаимодействует с двумя противолежащими уплотнительными опорными кольцами или седлами 6 клапана, расположенными соответственно при впускном и выпускном каналах 2 и 3 (на фигурах показано только седло 6 клапана на той же стороне, что и выпускной канал 3).

Каждое седло 6 клапана упруго прижимается к сферическому клапанному элементу 5 группой расположенных по окружности пружин 7 (только одна пружина видна на фигурах). Введенный постоянно между седлом 6 клапана и корпусом 1 клапана механизм перемещения седла клапана разделен на две идентичные части 8, по одной для каждого седла клапана (фигуры отражают только часть механизма, относящуюся к седлу клапана, расположенному на той же стороне, что и выпускной канал 3). Каждая часть 8 содержит установочное кольцо 9, концентрическое и внешнее по отношению к кольцу 10 перемещения седла, которое взаимодействует с соответствующим седлом 6 клапана. Более конкретно, установочное кольцо 9 жестко связано с возможностью удаления с корпусом 1 клапана двумя секторами 11 (см. именно фигуру 3, на которой показан один сектор), введенными с возможностью свободного скольжения в по существу круговую проточку (она отсутствует на крышке 4), образованную двумя по существу кольцевыми канавками 12 и 13, предусмотренными в находящихся напротив местах корпуса 1 клапана и установочного кольца 9 соответственно. Последнее действует как внешняя направляющая для осевого скольжения второго кольца 10 перемещения седла из рабочего положения или положения повторного позиционирования (см. положения на фигурах 2 и 3) в отведенное положение для извлечения клапанного элемента 5 и, наоборот, совместно со вторым кольцом 10 задает первую переменную полость 14, которая может находиться под давлением через подающий и отводящий канал 15, предусмотренный внутри установочного кольца 9 (см. именно фигуру 2). Первая переменная полость герметизирована одним уплотнительным кольцом 16 и двумя уплотнительными кольцами 17 и 18. Второе кольцо 10 перемещения седла содержит круговой выступающий зуб 19 для седла 6 клапана, с которым он связан посредством уплотнительного кольца 19' и который действует как опора для группы расположенных по окружности пружин 7 седла клапана. Совместно с корпусом 1 клапана оно (кольцо) также образует вторую переменную полость 20, которая может находиться под давлением через второй подающий/отводящий канал 21, предусмотренный в корпусе 1 канала. При нахождении в рабочем положении или в положении повторного позиционирования второе кольцо 10 перемещения седла фиксируется в заданном положении двумя секторами 22 (см. фигуру 3, на которой показан только один сектор), которые введены с возможностью свободного скольжения в пределах по существу круговой проточки (которая отсутствует соответственно на крышке 4), образованной двумя канавками 23 и 24, предусмотренными в противолежащих местах корпуса 1 клапана и второго кольца 10 перемещения седла.

Принцип действия такого механизма уже очевиден. Для извлечения клапанного элемента 5 следует просто открыть крышку 4 шарового клапана верхнего доступа в каждой части 8 механизма, извлечь два сектора 22 из канавок 23 и 24, чтобы освободить второе кольцо 10 перемещения седла, а затем подвести давление через первый подающий/отводящий канал 15 в первую переменную полость 14. Таким образом, два вторых кольца 10 механизма отводятся, т.е. кольцо 10 на фигурах 2 и 3 перемещается налево до торможения под действием трения уплотнительного скользящего кольца 19 и, следовательно, седло 6 клапана отводится от клапанного элемента 5. После технического обслуживания или ремонта и повторного введения клапанного элемента 5 создают давление во второй переменной полости 20 для возврата второго кольца 10 и соответствующего седла 6 клапана в рабочую зону, затем вставляют секторы 22 в канавки 23 и 24 и закрывают крышку 4, после чего шаровой клапан с верхним доступом готов к работе.

Механизм может быть использован в клапанах, применяемых в трубопроводных системах. В каждом из впускных и выпускных каналов корпуса клапана установлены опорное кольцо и седло. Седло прижимается к сферическому клапанному элементу группой пружин. Механизм перемещения седел состоит из двух идентичных частей, по одной для каждого седла клапана. Каждая часть постоянно расположена между корпусом клапана и соответствующим седлом. Каждая часть включает установочное кольцо и второе кольцо. Установочное кольцо жестко связано с корпусом с помощью первого фиксирующего средства. Второе кольцо перемещения седла взаимодействует с седлом и способно передвигаться в осевом направлении с помощью исполнительного средства в отведенное положение для обеспечения возможности извлечения клапанного элемента или в рабочее положение. В рабочем положении второе кольцо фиксируется вторым фиксирующим средством. Первое фиксирующее средство состоит из двух секторов, свободно скользящих в круговых проточках. Первое исполнительное средство для передвижения второго кольца и седла в отведенное положение содержит переменную полость, ограниченную установочным и вторым кольцами и соединенную с давлением подающим и отводящим каналами, выполненными в установочном кольце. Второе исполнительное средство для передвижения второго кольца и седла в рабочее положение включает вторую переменную полость. Вторая полость ограничена корпусом и вторым кольцом и связана с давлением через подающий и отводящий каналы, выполненные внутри корпуса клапана. Второе фиксирующее средство выполнено из двух секторов, свободно скользящих в круговых проточках. Проточки выполнены в противолежащих местах корпуса и второго кольца. Технический результат - упрощение технического обслуживания. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Механизм для перемещения седел шарового клапана с верхним доступом, содержащий корпус (1) клапана, снабженный впускным каналом (2), выпускным каналом (3) и верхней герметичной крышкой (4), при этом каждый из впускного и выпускного каналов снабжен уплотнительным опорным кольцом или седлом (6) клапана, выполненным с возможностью упругого прижатия группой пружин (7) к сферическому клапанному элементу (5), отличающийся тем, что корпус клапана включает две идентичные части (8), по одной для каждого седла клапана, которые расположены между корпусом клапана и соответствующими седлами клапана, при этом каждая часть механизма образована установочным кольцом (9), которое жестко связано с корпусом клапана посредством первого фиксирующего средства (11), действующим как внешняя направляющая для осевого скольжения с помощью уплотнительного кольца (17), второе кольцо (10) перемещения седла указанной части, которое выполнено соосным и взаимодействующим с соответствующим седлом клапана с помощью по меньшей мере одного уплотнительного кольца (19') и перемещается за счет сцепления совместно с седлом клапана с помощью первого исполнительного средства (15) в отведенное положение для обеспечения возможности извлечения клапанного элемента, а с помощью второго исполнительного средства (21) - в рабочее положение или в положение повторного позиционирования седла клапана, при этом второе кольцо перемещения седла удерживается в рабочем положении вторым съемным фиксирующим средством (22). 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что первое фиксирующее средство (11) для обеспечения жесткой связи установочного кольца с корпусом клапана состоит из двух секторов, которые введены с возможностью свободного скольжения в, по существу, круговые проточки, выполненные из двух канавок (12, 13), предусмотренных в противолежащих местах корпуса клапана и установочного кольца. 3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что первое исполнительное средство (15) для передвижения второго кольца перемещения седла и соответствующего седла клапана в отведенное положение, обеспечивающее извлечение клапанного элемента, образовано переменной полостью (14), ограниченной установочным кольцом (9) и вторым кольцом (10) перемещения седла, при этом полость выполнена с обеспечением воздействия давления через подающий и отводящий канал, предусмотренный внутри установочного кольца. 4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что второе исполнительное средство (21) для передвижения второго кольца перемещения седла и соответствующего седла клапана в рабочее положение или в положение повторного позиционирования седла клапана включает вторую переменную полость (20), ограниченную корпусом (1) клапана и вторым кольцом (10) перемещения седла, при этом вторая полость выполнена с обеспечением воздействия давления через подающий и отводящий канал, предусмотренный внутри корпуса клапана. 5. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что второе съемное фиксирующее средство (22) для удержания второго кольца перемещения седла в рабочем положении выполнено из двух секторов, которые введены с возможностью свободного скольжения в, по существу, круговые проточки, выполненные из двух канавок (23, 24), предусмотренных в противолежащих местах корпуса клапана и второго кольца перемещения седла.