КОЛЬЦО СЕДЛА КЛАПАНА, ОГРАНИЧИВАЮЩЕЕ ПОТОК В РЕГУЛЯТОРАХ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F16K1/42 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к регулирующим устройствам для регулирования текучей среды и, более конкретно, к кольцам седла клапана указанных механизмов.

Уровень техники

К устройствам для регулирования текучей среды относятся различные категории оборудования, представляющего собой регулирующие клапаны и регуляторы. Указанные устройства выполняются с возможностью использования в составе систем управления процессом, связанным с текучей средой. Имеются в виду, например, системы химической обработки, системы доставки природного газа и другие подобные системы, предназначенные для регулирования проходящего через них потока текучей среды. Каждое регулирующее устройство задает канал (путь прохождения) для текучей среды и содержит регулирующий элемент, изменяющий размерный параметр указанного канала. Например, известный узел 10 регулятора, представленный на фиг.1, состоит из корпуса 12 клапана и из исполнительного механизма 14. Корпус 12 формирует канал 16 и имеет горловину 18. Показанному на данном чертеже регулирующему узлу 10 придана конфигурация, обеспечивающая движение потока вверх. Исполнительный механизм 14 содержит верхнюю часть 20 кожуха, нижнюю часть 22 кожуха и помещенный между ними регулирующий компонент 24, который выполнен с возможностью перемещения в двух направлениях в ответ на изменения давления, приложенного к узлу 10 регулятора. При такой конфигурации компонент 24 регулирует поток текучей среды, проходящий через горловину 18. Кроме того, как показано на чертеже, узел 10 содержит кольцо 26 седла клапана, расположенное в горловине 18 корпуса 12. В случае высокого давления на выходе корпуса 12 уплотнительная поверхность 28 регулирующего компонента 24 имеет возможность войти в герметичный контакт с кольцом 26 седла и перекрыть горловину 18. В результате поток текучей среды через узел 10 регулятора прерывается.

В изображенном на фиг.1 узле 10 регулятора использовано кольцо 26 седла клапана, относящееся к известному типу. Обычно оно представляет собой кольцевую деталь, закрепленную в горловине 18. Указанное кольцо 26 имеет посадочную поверхность 30 и отверстие 32. Как упоминалось выше, поверхность 30 выполнена с возможностью входить в контакт с уплотнительной поверхностью 28 регулирующего компонента 24, когда он находится в положении запирания, т.е. предотвращает протекание текучей среды через корпус 12 клапана. Показанное на фиг.1 кольцо 26 седла дополнительно имеет закругленную или сходящуюся на конус поверхность 34, облегчающую течение потока текучей среды, проходящего через отверстие 32. В дополнение к сказанному, как можно видеть на фиг.1, диаметр уплотнительной поверхности 30, по существу, равен как диаметру отверстия 32 кольца 26 седла, так и диаметру уплотнительной поверхности 28 регулирующего компонента 24. Поэтому при прохождении текучей среды через корпус 12 клапана она движется с левой стороны указанного корпуса, как показано на фиг.1, и далее вверх через горловину 18 и отверстие 32 кольца 26 седла. Затем текучая среда у нижней поверхности регулирующего компонента 24, имеющего уплотнительную поверхность 28, изменяет свое направление и уходит к правой стороне корпуса 12 клапана (см. фиг.1).

Одним из недостатков регулирующего узла 10, описанного выше, является близость размеров диаметров отверстия 32 и уплотнительной поверхности 28 регулирующего компонента 24. Часто такие узлы вводятся в систему доставки текучей среды, работающую с природным газом, для которого характерно содержание инородных частиц или дисперсного вещества. Указанные включения, проходя через узел 10 регулятора, могут его повредить. Например, при прохождении инородных частиц или дисперсного вещества под высоким давлением через отверстие 32 кольца 26 седла они соударяются с уплотнительной поверхностью 28 регулирующего компонента 24. В типичном варианте поверхность 28 выполнена из резины, которая вследствие указанных воздействий может получить повреждения, способные изменить рабочие характеристики регулятора.

Раскрытие изобретения

В одном своем аспекте настоящее изобретение представляет седло клапана, выполненное с возможностью герметичного контакта с регулирующим компонентом. Указанное седло регулирует поток текучей среды, проходящий через канал регулирующего устройства, и имеет посадочную поверхность, а также, по меньшей мере, одно отверстие. Уплотнительная поверхность выполнена с возможностью герметичного контакта с герметизирующим диском. В указанном канале имеется, по меньшей мере, одно отверстие, контур которого выбран из условия предотвращения прямого соударения, по меньшей мере, части текучей среды, протекающей через указанный участок, по меньшей мере, с участком регулирующего компонента.

Согласно другому аспекту окружность посадочной поверхности имеет первый диаметр, а, по меньшей мере, одно отверстие - второй диаметр, который существенно меньше первого.

Согласно еще одному аспекту вместо, по меньшей мере, одного отверстия выполнена группа отверстий, направляющих текучую среду через канал регулирующего устройства.

Согласно следующему аспекту седло дополнительно имеет, по существу, цилиндрическую внутреннюю поверхность. Внутренняя поверхность формирует, по меньшей мере, одно отверстие, продольная ось которого ориентирована, по существу, перпендикулярно плоскости, в которой находится посадочная поверхность.

Согласно другому аспекту, по существу, цилиндрическая внутренняя поверхность седла формирует, по меньшей мере, одно отверстие, продольная ось которого ориентирована под углом к плоскости, в которой находится посадочная поверхность. В одном из вариантов указанный угол составляет величину менее 90°.

Согласно еще одному аспекту седло дополнительно имеет внутреннюю поверхность, по существу, в виде усеченного конуса, которая формирует, по меньшей мере, одно отверстие.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 в разрезе, на виде сбоку представляет узел регулятора, содержащий известное кольцо седла клапана.

Фиг.2 в разрезе, на виде сбоку представляет узел регулятора, в который введен один из вариантов кольца седла, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.3 в разрезе, на виде сбоку представляет фрагмент узла регулятора, показанного на фиг.2, обведенный на указанном чертеже кружком 3.

Фиг.4 в перспективном изображении представляет кольцо седла, показанного на фиг.2 и 3.

Фиг.5А в перспективном изображении представляет другой вариант кольца седла, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.5В на виде сбоку представляет кольцо седла, показанное на фиг.5А, в разрезе плоскостью 5В-5В (см. фиг.5А).

Фиг.6А в перспективном изображении представляет еще один вариант кольца седла, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.6В на виде сбоку представляет кольцо седла, показанное на фиг.6А, в разрезе плоскостью 6В-6В (см. фиг.6А).

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.2-4, регулирующее устройство согласно принципам настоящего изобретения представляет собой регулятор 100 давления, клапан которого в общем случае состоит из корпуса 102, кольца 104 седла и исполнительного механизма 106. Корпусом 102 задается канал 108, проходящий от входа 110 до выхода 112. Исполнительный механизм 106 снабжен регулирующим узлом 114, выполненным с возможностью перемещаться между открытым положением, показанным на фиг.1, и положением запирания, в котором регулирующий узел 114 входит в контакт с кольцом 104 седла. Перемещение регулирующего узла 114 происходит в ответ на колебания давления текучей среды, проходящей через канал 108. При этом позиция узла 114 относительно кольца 104 седла определяет пропускную способность регулятора 100 давления.

Как видно из фиг.2 и 3, в корпусе 102 клапана, кроме того, выполнена горловина 116, расположенная между входом 110 и выходом 112. Она имеет ступенчатый участок 118, являющийся опорой для кольца 104 седла и согласованный с указанным кольцом по размерам. В одном из вариантов между кольцом 104 и ступенчатым участком 118 горловины 116 предусмотрена возможность поместить уплотнительное кольцо, которое обеспечивает в этом месте уплотнение, герметичное для текучей среды.

На фиг.2 показано, что, как упоминалось выше, исполнительный механизм 106 имеет регулирующий узел 114 и, дополнительно, верхнюю часть 122 кожуха, нижнюю часть 124 кожуха и несколько штифтов 126, более детально показанных на фиг.3. Между собой части 122 и 124 кожуха скреплены, по меньшей мере, одной резьбовой крепежной деталью 119 и соответствующей гайкой 121. В верхней части 122 кожуха выполнены вспомогательный выход 123, первый управляющий вход 125 (показан пунктиром) и камера 127 для контроля перемещения, снабженная соответствующим индикатором 131, который указывает положение регулирующего узла 114 внутри исполнительного механизма 106. В нижней части 124 кожуха выполнен второй управляющий вход 129.

В своей совокупности верхняя и нижняя части 122, 124 кожуха исполнительного механизма образуют полость 135 с полым тубусом 128. Указанный тубус 128 имеет нижний участок 128а, который расположен внутри прохода 115, выполненного в корпусе 102 клапана для введения исполнительного механизма. Как видно из фиг.3, первые концы 126а штифтов 126 зафиксированы на нижнем участке 128а полого тубуса 128, а вторые их концы 126b расположены относительно участка 128а дистальным образом. В проиллюстрированном варианте первые концы 126а штифтов ввинчены в отверстия, выполненные в тубусе 128, а вторые концы 126b приведены в контакт с кольцом 104 седла. Таким образом, штифты 126 и ступенчатый участок 118 горловины 116 позиционируют в осевом направлении и закрепляют кольцо 104 седла в корпусе 102 клапана. Хотя в данном случае описан регулятор 100, который содержит несколько штифтов 126, задающих положение кольца 104 седла относительно корпуса 102 клапана, альтернативная конструкция регулятора 100 может иметь для этой же цели клетку, помещенную в горловину 116. В другом варианте кольцо 104 можно зафиксировать относительно корпуса 102 клапана посредством резьбы, клея или каким-то другим образом.

Как показано на фиг.2, регулирующий узел 114 содержит трубчатый элемент 130, установочный подузел 132 и реагирующий подузел 133. Элемент 130 имеет верхний конец 130а, расположенный в полости 135, и нижний конец 130b, введенный в полый тубус 128. Верхний конец 130а открыт и снабжен кольцевым фланцем 140. Нижний конец 130b также открыт и согласован по размерам с установочным подузлом 132.

Как видно из фиг.3, установочный подузел 132 содержит установочный элемент 142, ограничитель 144 диска, держатель 146 диска и герметизирующий диск 148. В данном варианте установочный элемент 142 в общем случае имеет цилиндрическое тело, ввинченное в открытый нижний конец 130b трубчатого элемента 130, причем в указанном теле выполнено сквозное отверстие 150, в общем случае соосное с элементом 130. Ограничитель 144 диска, имеющий, по существу, цилиндрическую форму, прикреплен к установочному элементу 142 крепежной деталью 152. В проиллюстрированном варианте деталь 152 представляет собой резьбовой крепежный элемент. Как и в установочном элементе 142, в ограничителе 144 диска выполнено сквозное отверстие 154, диаметр которого, по существу, равен диаметру сквозного отверстия 150 элемента 142, причем отверстия 154 и 150 соосны.

В дополнение к сказанному, как показано на фиг.3, ограничитель 144 диска имеет центральный цилиндрический участок 144а и периферийный участок 144b, выступающий от участка 144а радиально наружу. Указанные участки 144а и 144b образуют, по существу, плоскую нижнюю поверхность 145. У периферийного участка 144b имеется закругленная поверхность 144с, предназначенная для сопряжения с кольцом 104 седла. Участок 144b позиционирует и фиксирует держатель 146 диска и герметизирующий диск 148 относительно трубчатого элемента 130. В общем случае держатель 146 представляет собой пластину в виде кольца, изготовленную из жесткого материала, такого как сталь. Герметизирующий диск 148 представляет собой диск, как правило, в виде кольца, изготовленный из упругого материала и прикрепленный к держателю 146 диска. В одном из вариантов указанное прикрепление проведено с помощью клея. Согласно приведенному варианту конфигурация ограничителя 144 диска ограничивает радиальную деформацию герметизирующего диска 148, когда регулирующий узел 114 находится в положении запирания, т.е. прижимает диск 148 к кольцу 104 седла.

Реагирующий подузел 133, находящийся в верхней части представленного на фиг.2 регулятора 100, снабжен диафрагмой 134, верхней пластиной 136а диафрагмы, нижней пластиной 136b диафрагмы и пружиной 138. Пластины 136а и 136b сжаты одна с другой у кольцевого фланца 140 трубчатого элемента 130. Они скреплены крепежными деталями 156, тем самым образуя с элементом 130 единое целое.

При этом между пластинами 136а и 136b зажат выступающий радиально внутрь участок диафрагмы 134. Наружный в радиальном направлении участок диафрагмы 134 зафиксирован между верхней и нижней частями 122, 124 кожуха исполнительного механизма. В полость 135, образованную указанными частями 122, 124, введена пружина 138, помещенная между верхней частью 122 кожуха и верхней пластиной 136а диафрагмы. В описанном варианте пружина 138 представляет собой спиральную пружину, смещающую весь регулирующий узел 114 (т.е. пластины 136а, 136b, трубчатый элемент 130 и установочный подузел 132) к предварительно заданному положению относительно частей 122, 124 кожуха исполнительного механизма

В общем случае, когда регулятор 100 установлен внутри системы управления процессом, использующим текучую среду, регулирующий узел 114 получает возможность возвратно-поступательно смещаться в полости 135 и в полом тубусе 128 исполнительного механизма 106 в соответствии с давлением текучей среды, проходящей через корпус 102 клапана от входа 110 указанного корпуса и далее через горловину 116. Сразу же после прохождения горловины 116 основная часть текучей среды поступает к выходу 112, в то время как остальная ее часть проходит через сквозные отверстия 150, 154, выполненные в установочном элементе 142 и в ограничителе 144 диска. Далее эта часть протекает через трубчатый элемент 130 и выходит наружу из вспомогательного выхода 123. В одном из вариантов предусмотрена возможность текучую среду, вытекающую из указанного выхода 123, направить обратно в указанную систему управления процессом, чтобы через соответствующий трубопровод (не показан) осуществить, например, питание модуля управления. Часть текучей среды, которая проходит через корпус 102 клапана и далее к выходу 112, также возвращается обратно в указанную систему. Таким образом, в данном варианте часть давления текучей среды на выходе 112 сбрасывается в другой трубопровод (не показан) и прикладывается к первому управляющему входу 125, выполненному в верхней части 122 кожуха исполнительного механизма. В результате давление на выходе 112 корпуса 102 клапана равно давлению на первом управляющем входе 125, которое, в конечном счете, подается на верхнюю пластину 136а диафрагмы. Поэтому при высоком давлении в условиях низкого расхода текучей среды давление на выходе 112 корпуса 102 клапана прикладывает к пластинам 136а, 136b диафрагмы и к регулирующему узлу 114 усилие, направленное вниз и сопровождающееся смещением (растяжением) пружины 138. Альтернативно, при высоком давлении в условиях низкого расхода текучей среды пружина 138 прилагает к пластинам 136а, 136b диафрагмы и регулирующему узлу 114 усилие, направленное вниз, при давлении на выходе 112 корпуса 102 клапана, направленном в сторону открытого положения, показанного на фиг.2. Суммарное воздействие направленных вниз усилий, которому противостоит регулирующее давление, действующее через управляющий вход 129, приводит клапан в положение, которое соответствует расходу потока, удовлетворяющему требованиям к потоку ниже по течению.

Далее со ссылками на фиг.3 и 4 будет описано кольцо 104 седла клапана согласно одному из вариантов настоящего изобретения. В общем случае указанное кольцо 104 имеет кольцевой корпус с фиксирующим участком 158 и перекрывающим участком 162, между которыми в радиальном направлении расположен посадочный участок 160. Фиксирующий участок 158 имеет установочный фланец 164. Как показано на фиг.3, данный фланец 164 входит в контакт со ступенчатым участком 118 горловины 116, поддерживая тем самым кольцо 104 седла. В описанном варианте указанный контакт фланца 164 и кольца 104 седла локализует кольцо 104 относительно корпуса 102 клапана в осевом и радиальном направлениях.

Посадочный участок 160 выступает радиально внутрь относительно фиксирующего участка 158 и имеет посадочный буртик 170, образованный посадочной поверхностью 172 (наиболее наглядно эта часть конструкции показана на фиг.4). Буртик 170 представляет собой, по существу, цилиндрический выступ, отходящий вверх от кольца 104 клапана, так что посадочная поверхность 172 оказывается напротив герметизирующего диска 148, как это представлено на фиг.2 и 3. Соответственно, при перемещении регулирующего узла 114 к положению запирания герметизирующий диск 148 входит в осевом направлении в контакт с посадочной поверхностью 172 и образует уплотнение.

Перекрывающий участок 162 кольца 104 седла отходит радиально внутрь от посадочного участка 160 и имеет переходную часть 174 и контактирующую часть 176. Переходная часть 174 представляет собой полый элемент, как правило, в виде усеченного конуса, расположенного соосно с установочным участком 160 и смещенного относительно него радиально внутрь и вниз. В общем случае контактирующая часть 176 представляет собой элемент в форме кольца, имеющий внутреннюю поверхность 178, которая образует отверстие 180 кольца 104 седла. Наличие отверстия 180 позволяет текучей среде проходить через корпус 102 клапана, когда регулирующий узел 114 находится в открытом положении, и через установочный подузел 132 в трубчатый элемент 130 как в открытом положении, так и в положении запирания указанного узла (как это обсуждалось выше в связи с фиг.2). Внутренняя поверхность 178 контактирующей части 176 представляет собой, по существу, усеченный конус, имеющий входной периметр 182 и выходной периметр 184. У входного периметра диаметр меньше, чем у выходного, в результате чего отверстие 180 имеет, по существу, форму усеченного конуса. В дополнение к сказанному, диаметр каждого из периметров 182, 184 существенно меньше диаметров как посадочного буртика 170, так и герметизирующего диска 148. Соответственно, средний диаметр отверстия 180 также существенно меньше диаметров указанных буртика 170 и диска 148.

Таким образом, при прохождении текучей среды через отверстие 180 внутренняя поверхность 178, ограниченная входным и выходным периметрами 182, 184, направляет поток через кольцо 104 седла и далее к нижней поверхности 145 ограничителя 144 диска. Как упоминалось выше, часть текучей среды проходит через сквозные отверстия 150, 154, выполненные соответственно в ограничителе 144 диска и в установочном элементе 142, и далее в трубчатый элемент 130. Остальная часть текучей среды вступает в контакт с нижней поверхностью 145 ограничителя 144 диска и поворачивает от нее, по существу, перпендикулярно в сторону выхода 112 корпуса 102 клапана. В результате текучая среда проходит, по существу, параллельно герметизирующему диску 148. Данный вариант кольца 104 седла предотвращает соударение текучей среды и/или содержащихся в ней инородных частиц или дисперсного вещества с герметизирующим диском 148 перпендикулярно его поверхности.

На фиг.5А и 5В представлен альтернативный вариант кольца 204 седла клапана, сконструированный согласно принципам настоящего изобретения. Как и в случае кольца 104 седла, описанного выше со ссылками на фиг.3 и 4, в данном случае кольцо 204 имеет фиксирующий участок 258, посадочный участок 260 и перекрывающий участок 262. Участки 258 и 260 идентичны описанным выше и поэтому далее детально обсуждаться не будут. Однако перекрывающий участок 262 дополнительно имеет часть в виде пластинки 264. Пластинка 264 в общем случае плоская и лежит в показанной на фиг.5В плоскости 266, т.е., по существу, перпендикулярно потоку текучей среды, протекающему через горловину 116 корпуса 102 клапана. В пластинке 264 имеется группа цилиндрических поверхностей 268, проходящих через нее насквозь и образующих группу отверстий 270, которые позволяют текучей среде проходить через кольцо 204 седла. Продольная ось 272 каждой цилиндрической поверхности 268, по существу, перпендикулярна плоскости 266, в которой лежит пластинка 264. В дополнение к сказанному, каждое отверстие 270 расположено внутри зоны, ограниченной в радиальном направлении посадочным буртиком кольца 204 седла и герметизирующим диском 148 регулирующего узла 114.

Таким образом, при прохождении текучей среды через кольцо 204 седла отверстия 270 направляют поток к нижней поверхности 145 ограничителя 144 диска. Как упоминалось выше, часть текучей среды проходит через сквозные отверстия 150, 154, выполненные соответственно в ограничителе 144 диска и в установочном элементе 142, и далее в трубчатый элемент 130. Остальная часть текучей среды вступает в контакт с нижней поверхностью 145 ограничителя 144 диска и поворачивается от нее, по существу, перпендикулярно в сторону выхода 112 корпуса 102 клапана. В результате текучая среда проходит, по существу, параллельно герметизирующему диску 148. Аналогично описанному выше кольцу 104 седла данный вариант кольца 204 предотвращает соударения текучей среды и/или содержащихся в ней инородных частиц или дисперсного вещества с герметизирующим диском 148 перпендикулярно его поверхности.

На фиг.6А и 6В показано кольцо 304 седла, представляющее собой модификацию кольца 204 по фиг.5А и 5В. В частности, в данном случае кольцу 304 придана форма, подобная конфигурации кольца 204, описанного выше, причем оно имеет аналогичные участки 358, 360, 362 и часть в виде пластинки 364, лежащей в показанной на фиг.6В плоскости 366. Плоскость 366, по существу, перпендикулярна потоку текучей среды, протекающему через горловину 116 корпуса 102 клапана. В пластинке 364 имеется группа цилиндрических поверхностей 368, образующих группу отверстий 370. Каждое отверстие 370 расположено внутри зоны, ограниченной в радиальном направлении посадочным буртиком кольца 304 седла и герметизирующим диском 148 регулирующего узла 114. Каждая цилиндрическая поверхность 368 имеет входной периметр 368а и выходной периметр 368b, причем в данном варианте диаметры указанных периметров, по существу, равны между собой. Входные периметры 368а смещены относительно соответствующих выходных периметров 368b, т.е. продольная ось 372 каждого из отверстий 370, показанных на фиг.6, расположена под углом к плоскости 366. Для каждой из продольных осей 372 отверстий 370 указанный угол составляет менее 90°.

Соответственно, при установке кольца 304 седла в регулятор 100 указанное кольцо ориентируют таким образом, чтобы входные периметры 368а и выходные периметры 368b были обращены соответственно к входу 110 и к выходу 112 корпуса 102 клапана. При такой конфигурации отверстия 370 направляют поток текучей среды через кольцо 304 под углом. Как указывалось выше при описании кольца 204, представленного на фиг.5А и 5В, часть текучей среды направляется к нижней поверхности 145 ограничителя 144 диска. Однако, в отличие от колец 104, 204 (см. фиг.2-5), кольцо 304, изображенное на фиг.6А и 6В, направляет поток текучей среды к указанному ограничителю 144 под углом. Поэтому при столкновении с нижней поверхностью 145 ограничителя 144 диска текучая среда, в силу своих естественных свойств, поворачивает к выходу 112 корпуса 102 клапана, т.е. проходит, по существу, параллельно герметизирующему диску 148.

Как следует из описания представленных вариантов изобретения, кольцо 104, 204, 304 направляет поток текучей среды через корпус 102 клапана, по существу, параллельно резиновому герметизирующему диску 148, тем самым обеспечивая оптимальный срок службы указанного диска. В добавление к сказанному следует подчеркнуть, что настоящее изобретение охватывает различные варианты кольца седла клапана с различающимися конфигурациями, задающими различающиеся между собой каналы для текучей среды. По существу, для удовлетворения требований, предъявляемых в различных прикладных задачах к регулятору давления или каким-либо другим регулирующим устройствам, в которые введено кольцо седла клапана, настоящее изобретение предлагает регулирующее поток кольцо седла клапана, которое можно заменить другим кольцом такого же назначения, сконструированным согласно принципам изобретения.

Кроме того, важно иметь в виду, что, хотя в приведенном выше описании со ссылками на фиг.3 и 4 рассматривается вариант кольца 104 седла, содержащий внутреннюю поверхность 178 в виде усеченного конуса, образующую единичное отверстие 180 такой же конфигурации, в альтернативном варианте кольца 104 предусмотрена возможность использовать, по существу, цилиндрическую внутреннюю поверхность 178, образующую единичное цилиндрическое отверстие 180. В одном из вариантов продольная ось такого отверстия может проходить, по существу, перпендикулярно плоскости, в которой лежит контактирующая часть 176 кольца 104 седла. В другом варианте цилиндрическое отверстие 180 может иметь продольную ось, расположенную под углом менее 90° относительно плоскости указанной контактирующей части 176. Далее, несмотря на то, что на чертежах и в приведенном выше описании было представлено кольцо 104 с внутренней поверхностью 178 в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении вниз, в альтернативном варианте указанное кольцо 104 может иметь внутреннюю поверхность 178 в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении вверх (в обоих случаях указанные направления рассматриваются относительно ориентации регулятора 100 давления, показанной на чертежах).

Кроме того, следует иметь в виду, что, хотя на чертежах и в описании со ссылками на фиг.5 и 6 были представлены кольца 204 и 304 седла клапана, которые имеют цилиндрические поверхности 268, 368, образующие отверстия 270, 370 такой же конфигурации, в альтернативных вариантах указанные кольца 204 и 304 могут содержать поверхности 268, 368 в виде усеченного конуса, подобные поверхности, изображенной на фиг.2, 3, и образующие отверстия 270, 370 такой же конфигурации. В одном из вариантов поверхности 268, 368 в виде усеченного конуса могут сужаться в направлении вниз по отношению к представленной ориентации регулятора 100 давления. В другом варианте указанные поверхности 268, 368 по отношению к ориентации регулятора 100 давления могут сужаться в направлении вверх. В дополнение к сказанному, хотя отверстия в виде усеченного конуса, относящиеся к любому из описанных вариантов, изображались на чертежах и описывались как имеющие оси, по существу, перпендикулярные кольцам 104, 204, 304 седла, в которых они были выполнены, альтернативный вариант указанных колец может содержать отверстия в виде усеченного конуса, оси которых расположены под углом к кольцу по аналогии с отверстиями 370, изображенными на фиг.6А и 6В. Далее, хотя каждое из группы отверстий 370 описывалось и изображалось на фиг.6А и 6В с расположением под одинаковым углом к кольцу 304 седла, в альтернативном варианте кольца 304 указанные углы могут отличаться друг от друга, причем для некоторых или всех таких углов предусмотрена возможность направлять или не направлять текучую среду через кольцо 304 седла по направлению к выходу 112 корпуса 102 клапана. Кроме того, в другом альтернативном варианте кольца 304 седла каждое из группы отверстий 370 может располагаться под углом, направляющим поток текучей среды к центру сквозных отверстий 150, 154, выполненных в установочном подузле 132. Далее, хотя каждое из отверстий 180, 270, 370, выполненное, соответственно, в кольцах 104, 204, 304 седла, представлено на чертежах или описано в общем случае в виде цилиндра или усеченного конуса (т.е. все они должны иметь, в общем, круглое поперечное сечение), в альтернативных вариантах настоящего изобретения возможны поперечные сечения указанных отверстий, отличающиеся от круга. Например, альтернативные конфигурации поперечных сечений отверстий могут иметь многоугольную или какую-то другую форму, в том числе и неправильную. Наконец, хотя изобретение описывалось в контексте регулятора давления, его можно с успехом использовать и в других устройствах управления процессом, связанным с текучей средой, в том числе в управляющих клапанах, исполнительных механизмах и в любом другом возможном устройстве подобного назначения.

С учетом приведенных положений настоящее описание следует трактовать только как иллюстрацию примеров изобретения. Таким образом, модификации, не изменяющие сущность изобретения, должны считаться лежащими в его границах.

Предложено регулирующее устройство, содержащее корпус клапана, кольцо седла клапана и исполнительный механизм. Указанный корпус образует канал для текучей среды, в котором расположено кольцо седла. Исполнительный механизм связан с корпусом клапана и снабжен регулирующим компонентом, выполненным с возможностью смещения относительно кольца седла для регулировки потока текучей среды, проходящего через указанный канал. Регулирующий компонент содержит герметизирующий диск, выполненный с возможностью входить в герметичный контакт с кольцом седла и перекрывать канал. Кольцо седла снабжено отверстием, расположенным в указанном канале таким образом, чтобы оно предотвращало, по существу, перпендикулярное соударение, по меньшей мере, части потока текучей среды с герметизирующим диском. Изобретение направлено на повышение долговечности регулирующего устройства за счет предотвращения прямого соударения текучей среды с посадочной поверхностью регулирующего компонента. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Седло клапана, выполненное с возможностью герметичного контакта с регулирующим компонентом и регулирования потока текучей среды, проходящего через канал корпуса клапана регулирующего устройства, при этом указанное кольцо имеет:
фиксирующий участок, локализующий кольцо относительно корпуса клапана в осевом и радиальном направлениях,
посадочный участок, выступающий радиально внутрь относительно фиксирующего участка и имеющий посадочный буртик, представляющий собой, по существу, цилиндрический выступ, отходящий вверх от кольца клапана,
посадочную поверхность, образующую посадочный буртик и выполненную с возможностью герметичного контакта с регулирующим компонентом,
перекрывающий участок кольца седла, отходящий радиально внутрь от посадочного участка и имеющий переходную часть, которая представляет собой полый элемент в виде усеченного конуса, расположенного соосно с посадочным участком и смещенного относительно него радиально внутрь и вниз, и контактирующую часть, выступающую радиально внутрь от посадочной поверхности и имеющую внутреннюю поверхность, и
по меньшей мере, одно отверстие, образованное внутренней поверхностью указанной контактирующей части, расположенное в указанном канале и имеющее конфигурацию, предотвращающую прямое соударение, по меньшей мере, части текучей среды, протекающей через указанный канал, по меньшей мере, с участком регулирующего компонента.

2. Седло клапана по п.1, отличающееся тем, что посадочная поверхность имеет первый диаметр, а, по меньшей мере, одно отверстие имеет второй диаметр, который существенно меньше, чем первый диаметр.

3. Седло клапана по п.1, отличающееся тем, что снабжено группой отверстий, каждое из которых смещено радиально внутрь относительно посадочной поверхности.

4. Седло клапана по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность контактирующей части является, по существу, цилиндрической внутренней поверхностью, формирующей, по меньшей мере, одно отверстие, имеющее продольную ось, расположенную, по существу, перпендикулярно плоскости, в которой находится посадочная поверхность.

5. Седло клапана по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность контактирующей части является, по существу, цилиндрической внутренней поверхностью, формирующей, по меньшей мере, одно отверстие, имеющее продольную ось, расположенную под углом менее 90° относительно плоскости, в которой находится посадочная поверхность.

6. Седло клапана по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность контактирующей части выполнена, по существу, в виде усеченного конуса, формирующую, по меньшей мере, одно отверстие.

7. Седло клапана, выполненное с возможностью герметичного контакта с регулирующим компонентом и регулирования потока текучей среды, проходящего через канал, образованный корпусом клапана регулирующего устройства, при этом седло содержит:
фиксирующий участок для локализации кольца клапана относительно корпуса клапана в осевом и радиальном направлениях;
посадочный участок, который выступает радиально внутрь относительно фиксирующего участка и имеет посадочный буртик, представляющий собой цилиндрический выступ, отходящий вверх от кольца клапана.
посадочную поверхность, образующую посадочный буртик посадочного участка и выполненную с возможностью герметичного контакта с регулирующим компонентом, причем посадочная поверхность имеет первый диаметр,
перекрывающий участок, отходящий радиально внутрь от посадочного участка и имеющий переходную часть и контактирующую часть, причем переходная часть представляет собой полый элемент в виде усеченного конуса, расположенного соосно с посадочным участком и смещенного относительно него радиально внутрь и вниз, а контактирующая часть, предназначенная для направления потока текучей среды через указанный канал и от, по меньшей мере, участка регулирующего компонента, выступает радиально внутрь от посадочной поверхности и имеет внутреннюю поверхность, которая образует, по меньшей мере, одно отверстие, расположенное в указанном канале и имеющее второй размер, который меньше, чем первый размер.

8. Седло клапана по п.7, отличающееся тем, что внутренняя поверхность контактирующей части является, по существу, цилиндрической внутренней поверхностью, формирующей, по меньшей мере, одно отверстие.

9. Седло клапана по п.7, отличающееся тем, что внутренняя поверхность контактирующей части является, по существу, цилиндрической внутренней поверхностью, формирующей, по меньшей мере, одно отверстие.

10. Седло клапана по п.7, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно отверстие расположено в плоскости, которая, по существу, перпендикулярна направлению канала через отверстие.

11. Седло клапана по п.7, отличающееся тем, что дополнительно содержит группу внутренних поверхностей, формирующих группу отверстий.

12. Седло клапана по п.11, отличающееся тем, что каждое из группы отверстий смещено радиально внутрь относительно посадочной поверхности.

13. Регулирующее устройство, содержащее:
корпус клапана, образующий канал для текучей среды, кольцо седла клапана, расположенное в указанном канале и содержащее:
фиксирующий участок для локализации кольца клапана относительно корпуса клапана в осевом и радиальном направлениях;
посадочный участок, который выступает радиально внутрь относительно фиксирующего участка и имеет посадочный буртик, представляющий собой цилиндрический выступ, отходящий вверх от кольца клапана.
посадочную поверхность, образующую посадочный буртик посадочного участка и имеющую первый диаметр,
перекрывающий участок, отходящий радиально внутрь от посадочного участка и имеющий переходную часть и контактирующую часть, причем переходная часть представляет собой полый элемент в виде усеченного конуса, расположенного соосно с посадочным участком и смещенного относительно него радиально внутрь и вниз, а контактирующая часть выступает радиально внутрь от посадочной поверхности и имеет внутреннюю поверхность,
исполнительный механизм, связанный с корпусом клапана и содержащий регулирующий компонент, выполненный с возможностью смещения относительно кольца седла клапана для регулировки потока текучей среды, проходящего через указанный канал, при этом регулирующий компонент содержит герметизирующий диск, выполненный с возможностью входить в герметичный контакт с кольцом седла, и
отверстие, образованное внутренней поверхностью контактирующей части перекрывающего участка и расположенное в указанном канале таким образом, что кольцо седла предотвращает соударение с герметизирующим диском, по меньшей мере, части потока текучей среды.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что герметизирующий диск имеет первый диаметр, а отверстие в кольце седла имеет второй диаметр, который существенно меньше, чем первый диаметр.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что снабжено группой отверстий.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что каждое из группы отверстий смещено радиально внутрь относительно герметизирующего диска.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что контактирующая часть имеет, по существу, цилиндрическую боковую стенку, формирующую отверстие, при этом указанная боковая стенка имеет продольную ось, расположенную, по существу, перпендикулярно плоскости, в которой находится кольцо седла.

18. Устройство по п.13, отличающееся тем, что контактирующая часть седла имеет, по существу, цилиндрическую боковую стенку, формирующую отверстие, при этом указанная боковая стенка имеет продольную ось, расположенную под углом менее 90° относительно плоскости, в которой находится кольцо седла.

19. Устройство по п.13, отличающееся тем, что контактирующая часть седла имеет формирующую отверстие боковую стенку, по существу, в виде усеченного конуса.

20. Регулирующее устройство, содержащее:
корпус клапана, образующий канал для текучей среды,
исполнительный механизм, связанный с корпусом клапана и содержащий регулирующий компонент с уплотнительной поверхностью, при этом регулирующий компонент выполнен с возможностью смещения относительно корпуса клапана для регулировки расхода текучей среды, проходящей через указанный канал, и
кольцо седла клапана, расположенное в указанном канале и прикрепленное к корпусу клапана, при этом кольцо седла имеет:
фиксирующий участок для локализации кольца клапана относительно корпуса клапана в осевом и радиальном направлениях;
посадочный участок, который выступает радиально внутрь относительно фиксирующего участка и имеет посадочный буртик, представляющий собой цилиндрический выступ, отходящий вверх от кольца клапана,
посадочную поверхность, выполненную с возможностью селективного контакта с уплотнительной поверхностью регулирующего компонента и образующую посадочный буртик посадочного участка,
перекрывающий участок, отходящий радиально внутрь от посадочного участка и имеющий переходную часть и контактирующую часть, причем переходная часть представляет собой полый элемент в виде усеченного конуса, расположенного соосно с посадочным участком и смещенного относительно него радиально внутрь и вниз, а контактирующая часть выступает радиально внутрь от посадочной поверхности и формирует, по меньшей мере, одно отверстие, проходящее через кольцо седла, для пропускания текучей среды, проходящей через указанный канал.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что уплотнительная поверхность и, по меньшей мере, одно отверстие расположены соосно.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что оси уплотнительной поверхности и, по меньшей мере, одного отверстия не совпадают по направлению.

23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что снабжено группой отверстий.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что каждое из группы отверстий смещено радиально внутрь относительно уплотнительной поверхности.

25. Устройство по п.20, отличающееся тем, что контактирующая часть имеет, по существу, цилиндрическую боковую стенку, формирующую, по меньшей мере, одно отверстие и имеющую продольную ось, расположенную, по существу, перпендикулярно плоскости, в которой находится кольцо седла.

26. Устройство по п.20, отличающееся тем, что контактирующая часть имеет, по существу, цилиндрическую боковую стенку, формирующую, по меньшей мере, одно отверстие и имеющую продольную ось, расположенную под углом менее 90° относительно плоскости, в которой находится кольцо седла.

27. Устройство по п.20, отличающееся тем, что контактирующая часть имеет боковую стенку, по существу, в виде усеченного конуса, формирующую, по меньшей мере, одно отверстие.