РЕГУЛИРУЮЩИЙ УЗЕЛ КЛАПАНА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, СПОСОБ ПРИКРЕПЛЕНИЯ ЗАГЛУШКИ КЛАПАНА К ШТОКУ КЛАПАНА Российский патент 2008 года по МПК F16K1/48 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №60/410496, поданной 13 сентября 2002 г.

Область техники

Настоящее изобретение в общем относится к клапанам, в частности к двухпозиционным клапанам, дроссельным клапанам и регулирующим клапанам.

Описание предшествующего уровня техники

Дроссельные клапаны, двухпозиционные клапаны и регулирующие клапаны разнообразно используются в системах управления технологическим процессом для регулирования некоторых параметров технологической текучей среды. Система управления технологическим процессом использует клапаны упомянутого вида для конечного регулирования давления, уровня, рН и прочих нужных параметров текучей среды, и клапан в основном регулирует расход текучей среды.

Обычно двухпозиционный клапан, дроссельный клапан или регулирующий клапан имеют входной канал текучей среды, связанный, через пропускное отверстие, с выходным каналом текучей среды; и расположенный в пропускном отверстии запорный элемент, который регулирует количество проходящего через него потока текучей среды. Запорный элемент может содержать заглушку вентиля, поверхность которой опирается на расположенное в пропускном отверстии кольцо седла. В работе: система управления перемещает заглушку клапана к и от поверхности кольца седла для обеспечения прохождения через отверстие и, поэтому, через клапан нужного потока текучей среды.

Желательно безотказное фиксирование регулирующих компонентов клапана в корпусе регулирующего клапана, чтобы свести к минимуму возможность попадания незакрепленных деталей в поток и обусловленное этим повреждение такого другого технологического оборудования как, например, компрессоры, насосы или турбодетандеры. Например, в некоторых регулирующих клапанах заглушку клапана можно закрепить на штоке клапана резьбой и предотвратить ее поворот по отношению к штоку клапана стопорным штифтом, который можно установить внутри отверстия, проходящего через заглушку клапана, и через шток клапана. Стопорный штифт можно установить в отверстии с помощью прессовой посадки, либо вместо стопорного штифта можно использовать болт, вставленный по резьбе внутрь отверстия, проходящего через заглушку клапана и через шток клапана.

Чтобы предотвратить выход стопорного штифта или стопорного болта из отверстия: путем подбора надлежащего материала штифта, материала штока и размера отверстия можно применить такой штифт плотной посадки, как пазовый штифт, чтобы они надежно оставались на месте без жесткого механического фиксирования. Но для его удаления, во время текущего ремонта клапана, стопорный штифт нужно будет высверлить. Помимо этого, конструкция некоторых клапанов предусматривает корректирующую клетку, расположенную между седлом клапана и крышкой клапана и не дающую стопорному штифту или стопорному болту выходить из отверстия во время работы клапана. Но если клапан разбирается путем отделения крышки клапана от корпуса клапана, то, при необходимости, обеспечивается доступ к стопорному штифту или стопорному болту и возможности их замены.

Помимо этого, в некоторых случаях применение клетки клапана может быть нежелательным. Например, если есть вероятность того, что регулируемая текучая среда засорит клетку клапана (например, технологическая текучая среда, содержащая мелкие твердые частицы, или липкая текучая среда), тогда может быть желательной другая конфигурация для фиксирования стопорного штифта или стопорного болта - без применения клетки.

Сущность изобретения

Обеспечен регулирующий узел клапана для технологического регулирующего клапана, имеющего корпус клапана и крышку клапана. Регулирующий узел клапана содержит заглушку клапана, выполненную с возможностью ее перемещения в одно из множества рабочих положений по отношению к корпусу клапана. Заглушка клапана содержит отверстие заглушки, и подвижный шток клапана прикреплен к заглушке клапана. Подвижный шток клапана имеет выполненное в нем отверстие штока, по существу соосное с отверстием заглушки. Стопорный элемент установлен в отверстии штока и в отверстии заглушки, и фиксирующий элемент может быть прикреплен к крышке. Фиксирующий элемент по существу окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана.

Краткое описание чертежей

Преимущества данного изобретения будут очевидны при изучении приводимого ниже описания в совокупности с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 - сечение регулирующего клапана, содержащего механически фиксируемый стопорный штифт согласно настоящему изобретению; и

фиг.2 - увеличенное подробное изображение части регулирующего клапана, показываемого на фиг.1.

Подробное описание

Обращаясь к фиг.1: технологический регулирующий клапан 20 содержит корпус 22 клапана, содержащий выходной канал 24, входной канал 26, пропускное отверстие 27, расположенное между выходным каналом 24 и входным каналом 26; и крышку 28. (В альтернативном примере: входной канал 26 и выходной канал можно поменять местами, и тогда входной канал текучей среды становится выходным каналом текучей среды, и выходной канал текучей среды становится входным каналом текучей среды; при этом канал течения вверх изменяется на канал течения вниз). Кожух 30 исполнительного механизма прикреплен к крышке 28.

Регулирующий узел клапана под общим обозначением 31 содержит шток 32 клапана и заглушку 34 клапана, которую можно прикрепить к нижнему концу 36 штока 32 клапана - согласно ориентации на фиг.1. Шток 32 клапана может проходить через кожух 30 исполнительного механизма, крышку 28 и частично в корпус 22 клапана.

Размер и форма заглушки 34 клапана подобраны такими, чтобы обеспечивать плотный контакт с кольцом 38 седла клапана, расположенным внутри пропускного отверстия 27 в корпусе 22 клапана, когда технологический регулирующий клапан 20 находится в запирающем положении. Шток 22 клапана можно перемещать вертикально известным образом по отношению к крышке 28, кожуху 30 исполнительного механизма и корпусу 22 клапана. Например, диафрагму 40 в кожухе 30 исполнительного механизма можно использовать для содействия вертикальному перемещению штока 32 клапана. Диафрагма 40 может быть прикреплена к штоку 32 клапана гайками 41 и верхней и нижней шайбами 43 и 45 диафрагмы соответственно. Кожух исполнительного механизма можно прикрепить к крышке 28 с помощью винтов 47 с головкой.

Заглушку 34 клапана можно с помощью резьбы соединить с нижним концом 36 штока 32 клапана согласно фиг.2. Стопорный элемент, например стопорный штифт 42, можно расположить в отверстии 44 штока в штоке 32 клапана, соосном с соответствующим отверстием 46 заглушки в заглушке 34 клапана. Стопорный штифт 42 может иметь размер, подходящий для того, чтобы первый конец 48 и второй конец 50 стопорного штифта 42 оба располагались внутри отверстия 46 заглушки.

Согласно известному уровню техники перемещение диафрагмы 40 обусловливает перемещение заглушки 34 клапана в одно из множества рабочих положений по отношению к корпусу 22 клапана. Соответственно, путем регулирования давления в верхней и/или нижней камерах кожуха 30 исполнительного механизма можно регулировать положение заглушки 34 клапана. Согласно фиг.1 технологический регулирующий клапан 20 может содержать предварительно сжатую пружину 49 и регулировочный винт 51 для регулирования величины усилия, создаваемого предварительно сжатой пружиной 49. Нужно отметить, что в рамках данного изобретения можно использовать и другие типы исполнительных механизмов помимо показываемого на фиг.1 диафрагмного исполнительного механизма.

Для обеспечения надлежащего уплотнения: между штоком 32 клапана и крышкой 28 можно предусмотреть уплотнение 52. Крышку 28 можно прикрепить посредством резьбы к корпусу 22 клапана с помощью молотковой гайки 54. Уплотнение 52 можно закрепить на месте фиксатором 56 уплотнения, который можно прикрепить с помощью резьбы к крышке 28 и потом закрепить на месте стопорной гайкой 58. Стопорная гайка 58 может быть выполнена согласно описанию в переуступленной этому же заявителю и находящейся на совместном рассмотрении предварительной заявке США №60/410620 на "Retainer Lock Nut for Fluid Pressure Control Device".

Фиксатор 56 уплотнения содержит нижнюю часть 60, которая проходит вниз согласно изображению на фиг.1 и 2. Нижняя часть 60 может иметь форму цилиндра и действовать в качестве фиксирующего элемента, окружающего стопорный штифт 42 во время работы технологического регулирующего клапана 20. В частности, когда клапан работает, то по причине присутствия нижней части 60 фиксатора 56 уплотнения предотвращается выход и первого конца 48, и второго конца 50 стопорного штифта 42 за пределы поверхности заглушки 34 клапана. Местоположение стопорного штифта 42 можно выбрать таким образом, чтобы кольцо 38 седла клапана не позволяло заглушке 34 клапана перемещаться вниз достаточно далеко, чтобы вскрылся стопорный штифт 42 под нижней частью 60 фиксатора 56 уплотнения. То есть, на всем протяжении своего хода между первым, или верхним, пределом хода и вторым, или нижним, пределом хода заглушка 34 клапана будет всегда оставаться в таком положении, в котором первый конец 48 и второй конец 50 стопорного штифта 42 будут ограничены нижней частью 60 фиксатора 56 уплотнения.

Для текущего ремонта клапана может оказаться очень желательным доступ к стопорному штифту 42 (например, для замены или для повторной чистовой обработки заглушки 34 клапана) без разборки кожуха 30 исполнительного механизма или без нарушения положения регулировочного винта 51. Соответственно, конструкция технологического регулирующего клапана 20 может предусматривать ход штока, достаточный, чтобы стопорный штифт 42 вскрывался и не закрывался нижней частью 60 фиксатора 56 уплотнения при разборке технологического регулирующего клапана 20 путем снятия молотковой гайки 54 с корпуса 22 клапана. Величину хода исполнительного механизма можно регулировать расстоянием между нижней диафрагмной шайбой 45 и винтами 47 с головкой. Молотковая гайка 54 имеет достаточное резьбовое зацепление с корпусом 22, чтобы обеспечивать надежный и удобный способ регулирования положения штока во время разборки штока, при этом без нарушения положения регулировочного винта 51.

За счет безотказного фиксирования стопорного штифта 42 механическими средствами материал стопорного штифта, материал штока и величина натяга между стопорным штифтом 42 и отверстиями 44 и 46 в штоке 32 и заглушке 34 клапана соответственно могут быть такими, чтобы обеспечивать удобное удаление стопорного штифта молотком и пробойником при выполнении процедур текущего ремонта клапана. Например, материалом стопорного штифта может быть UNS S17400, и материалом штока может быть UNS S20910. Величину натяга в поясняемом осуществлении можно определить пазовым штифтом типа Е размером в 5/32 дюйма (0,397 см) согласно стандарту В18.8.2 Американского общества инженеров-механиков, с соответствующими диаметрами 44 и 46 расточенного отверстия в пределах от 0,158 дюйма (0,401 см) до 0,160 дюйма (0,406 см), приблизительно, каждый. Это условие иногда называется «неплотным» штифтовым соединением и исключает ситуации, в которых стопорный штифт нужно высверливать для его удаления, как это может потребоваться, если посадка с натягом используется при отсутствии этого механического ограничения.

Поскольку фиксатор 56 уплотнения соединен с крышкой 28 резьбой, поэтому фиксатор 56 уплотнения не будет застревать внутри корпуса 22 клапана при удалении крышки 28. Центрирование и фиксирование заглушки 34 на штоке 32 клапана можно обеспечить без обязательного использования клетки, и это может быть целесообразным решением, в определенных применениях, например - если технологическая текучая среда имеет мелкие твердые частицы или липкая, и поэтому клетка может обусловить засорение клапана или заедание заглушки 34 клапана.

Если конфигурация технологического регулирующего клапана 20 выполнена в соответствии с этим описанием, то его разборка не потребует разборки уплотнения 52. Соответственно, уровень напряжения или предварительной нагрузки уплотнения можно будет сохранить, обеспечивая этим соответствие уплотняющей характеристики уплотнения рабочим показателям, имевшимся до данного текущего ремонта. Эта конфигурация упрощает текущий ремонт клапана для узлов, регулирующие детали которых просто износились или повреждены, и для нее не требуется корректировка уплотнения или замена уплотнения. Помимо этого, поскольку нет необходимости в удалении уплотнения или снятия штока, то можно исключить повреждение уплотнения и, поэтому, исключить ее замену во время текущего ремонта. Эта конфигурация также имеет то преимущество, что устраняется необходимость разборки кожуха 30 исполнительного механизма во время текущего ремонта, тем самым сохраняя надлежащую регулировку пружины.

Излагаемое выше подробное описание приводится только для пояснения, и оно не предполагает каких-либо ограничений, поскольку возможные модификации будут очевидны специалистам в данной области техники. Например, данное изобретение применимо для многих типов клапанов помимо двухпозиционных клапанов, дроссельных клапанов и регулирующих клапанов; и оно также применимо для клапанов, содержащих разные типы стопорных элементов, таких как стопорный болт вместо стопорного штифта для прикрепления штока клапана к заглушке клапана.

Хотя настоящее изобретение изложено со ссылкой на определенные примеры, являющиеся только пояснительными и не ограничивающими настоящее изобретение, но специалистам в данной области техники будут очевидны изменения, дополнения или исключения, возможные в отношении раскрываемых осуществлений - в рамках идеи и объема настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена для использования в системах управления технологическим процессом для регулирования некоторых параметров, особенно расхода текучей среды. Регулирующий узел клапана для технологического регулирующего клапана имеет корпус и крышку клапана. Упомянутый регулирующий узел содержит заглушку (34) клапана. Заглушка (34) выполнена с возможностью ее перемещения в одно из множества рабочих положений по отношению к корпусу клапана. Заглушка клапана содержит отверстие заглушки. Подвижный шток клапана прикреплен к заглушке клапана. Подвижный шток клапана имеет выполненное в нем отверстие штока. Это отверстие соосно с отверстием заглушки. Стопорный элемент (42) расположен в отверстии штока и в отверстии заглушки. Фиксирующий элемент (56) имеет цилиндрическую часть и прикреплен к крышке. Упомянутая цилиндрическая часть по существу окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана. Имеется технологический регулирующий клапан, оснащенный упомянутым выше регулирующим узлом клапана. Имеется способ прикрепления заглушки клапана к штоку клапана в упомянутом технологическом регулирующем клапане. Технический результат заключается в повышении надежности работы регулирующего клапана и в упрощении его текущего ремонта. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулирующий узел клапана для технологического регулирующего клапана, имеющего корпус и крышку клапана, причем упомянутый регулирующий узел содержит: заглушку клапана, выполненную с возможностью ее перемещения в одно из множества рабочих положений по отношению к корпусу клапана, при этом заглушка клапана содержит отверстие заглушки; подвижный шток клапана, прикрепленный к заглушке клапана, при этом подвижный шток клапана имеет выполненное в нем отверстие штока, которое по существу соосно с отверстием заглушки; стопорный элемент, расположенный в отверстии штока и в отверстии заглушки; и фиксатор уплотнения, имеющий цилиндрическую часть и прикрепленный к крышке, причем цилиндрическая часть фиксатора уплотнения по существу окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана.2. Регулирующий узел клапана по п.1, отличающийся тем, что стопорный элемент содержит стопорный штифт, расположенный в отверстии заглушки и в отверстии штока, при этом стопорный штифт имеет первый конец и второй конец.3. Регулирующий узел клапана по п.2, отличающийся тем, что фиксатор уплотнения по существу окружает первый и второй концы стопорного штифта во всех рабочих положениях заглушки клапана.4. Регулирующий узел клапана по п.1, отличающийся тем, что фиксатор уплотнения прикреплен к крышке с помощью резьбы.5. Регулирующий узел клапана по п.1, отличающийся тем, что заглушка с помощью резьбы прикреплена к подвижному штоку клапана.6. Технологический регулирующий клапан, содержащий: корпус клапана, имеющий входной канал для текучей среды и выходной канал для текучей среды, и пропускное отверстие между входным каналом для текучей среды и выходным каналом для текучей среды; крышку, прикрепленную к корпусу клапана; заглушку клапана, выполненную с возможностью ее перемещения в одно из множества рабочих положений по отношению к корпусу клапана, при этом заглушка клапана имеет отверстие заглушки; подвижный шток клапана, прикрепленный к заглушке клапана, при этом подвижный шток клапана имеет выполненное в нем отверстие штока, которое по существу соосно с отверстием заглушки; стопорный элемент, расположенный в отверстии штока и в отверстии заглушки; и элемент, фиксирующий уплотнение, прикрепленный к крышке, причем элемент, фиксирующий уплотнение, имеет цилиндрическую нижнюю часть, которая по существу окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана.7. Клапан по п.6, отличающийся тем, что стопорный элемент содержит стопорный штифт, расположенный в отверстии заглушки и в отверстии штока, при этом стопорный штифт имеет первый конец и второй конец.8. Клапан по п.7, отличающийся тем, что элемент, фиксирующий уплотнение, по существу окружает первый и второй концы стопорного штифта во всех рабочих положениях заглушки клапана.9. Клапан по п.6, отличающийся тем, что фиксатор уплотнения прикреплен к крышке с помощью резьбы.10. Клапан по п.6, отличающийся тем, что заглушка с помощью резьбы прикреплена к подвижному штоку клапана.11. Способ прикрепления заглушки клапана к штоку клапана в технологическом регулирующем клапане, содержащем корпус клапана и крышку, согласно которому: обеспечивают отверстие штока в штоке клапана; обеспечивают отверстие заглушки в заглушке клапана; навинчивают заглушку клапана на шток клапана; выравнивают отверстие заглушки соосно с отверстием штока; вставляют стопорный элемент в соосное отверстие заглушки и отверстие штока; и предотвращают прохождение стопорного элемента из соосных отверстия заглушки и отверстия штока путем прикрепления фиксирующего элемента к крышке, в результате чего фиксирующий элемент по существу окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что стопорным элементом является стопорный штифт, и причем фиксирующий элемент содержит фиксатор уплотнения, включающий нижнюю цилиндрическую часть, при этом нижняя цилиндрическая часть содержит часть фиксирующего элемента, которая окружает стопорный элемент во всех рабочих положениях заглушки клапана.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что стопорный штифт неплотно посажен в отверстии заглушки и в отверстии штока.14. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап прикрепления заглушки клапана к штоку клапана включает в себя этап прикрепления заглушки клапана к штоку клапана.15. Способ по п.11, отличающийся тем, что фиксирующий элемент содержит имеющую цилиндрическую форму часть, являющуюся фиксатором уплотнения.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что фиксатор уплотнения прикреплен к крышке резьбой.