КЛАПАН Российский патент 2012 года по МПК F16K15/04 F16N23/00 

Настоящее изобретение относится к клапанам, таким, как обратный клапан, и, в частности, хотя и не исключительно, относится к смазочной арматуре для использования в смазке сосудов или полостей, находящихся под избыточным давлением.

В настоящее время имеется множество различных типов смазочной арматуры, обеспечивающих средства для нагнетания смазочного материала в сосуды, находящиеся под избыточным давлением, обеспечивающих также в то же самое время средства для удерживания смазочного материала в сосуде, о котором идет речь. Например, смазочная арматура, устанавливаемая на сосудах, подлежащих внутренней смазке, может функционировать как простой обратный клапан, обеспечивающий возможность течения смазочного материала из внешнего отверстия клапана к сосуду для открывания внутреннего отверстия клапана к сосуду, обеспечивая в соответствии с этим возможность нагнетания смазки в сосуд путем побуждения прохождения смазочного материала из внешнего отверстия к внутреннему отверстию и после этого в сам сосуд. Многие такие клапаны содержат простой однопутевой механизм обратного клапана, обеспечивающий возможность течения смазочного материала в сосуд, предотвращая в то же самое время вытекание смазочного материала из сосуда через арматуру.

Например, на фиг.1 иллюстрируется простая такая смазочная арматура, включающая в себя однопутевой механизм обратного клапана. Смазочная арматура содержит корпус 1 клапана, через который проходит канал 2 клапана из внешнего отверстия 3 клапана, служащего в качестве впускного отверстия для смазочного материала, к внутреннему отверстию 4 клапана, служащего в качестве выпускного отверстия для смазочного материала. Цилиндрическая винтовая пружина 5 размещена в канале клапана и расположена для побуждения установления сферической шаровой опоры 6 против седла 7 клапана, смежного первому отверстию клапана так, чтобы сферическая шаровая опора закрывала клапан, когда опирается на седло. При использовании арматуру соединяют с сосудом или полостью, находящейся при избыточном давлении, так, чтобы внутреннее отверстие клапана находилось в гидродинамическом сообщении с внутренним объемом сосуда, тогда как внешнее отверстие находится в гидродинамическом сообщении с областями вне сосуда. Действие цилиндрической винтовой пружины, направленное на побуждение сферической шаровой опоры приходить в опорное положение (относительно седла клапана), закрывает клапан, предотвращая просачивание текучей среды, находящейся под избыточным давлением (например, смазочного материала), из внутренней области сосуда, находящегося при избыточном давлении, через канал клапана.

Смазочный материал может нагнетаться в сосуд, находящийся под избыточным давлением, путем подъема сферической шаровой опоры с седла клапана (то есть путем смещения сферической шаровой опоры к внутреннему отверстию клапана), для открывания в соответствии с этим клапана и направления прохождения смазочного материала, находящегося под избыточным давлением, из внешнего отверстия клапана к внутреннему отверстию клапана через посредство канала клапана и затем в сосуд или полость, подлежащие смазке. Подъем сферической опоры с седла клапана может быть достигнут путем введения конца штыря или стержня во внешнее отверстие клапана и в контактное взаимодействие с обнаженной внешней поверхностью сферической шаровой опоры. Толкание введенного конца стержня или штыря против шаровой опоры с достаточным усилием поднимет шаровую опору с седла клапана. Этот технологический процесс подъема шаровой опоры с седла такого клапана обычно известен как «стимулирование» клапана, а стержень или штырь обычно известен как «стимулятор» или часть «стимулирующего» средства.

В этом случае смазочная арматура действует как средство, обеспечивающее возможность нагнетания в сосуд, находящийся под избыточным давлением, предотвращающее в то же время просачивание текучих сред или веществ из сосуда, находящегося под избыточном давлением. Это является особенно важным при наличии высоких давлений.

Например, такие сосуды, как шиберный вентиль или крановый клапан, как правило, требуют заполнения смазочным материалом. В предельных случаях давление внутри таких сосудов может достигать высоких значений, например, 30000 фунтов на квадратный дюйм.

Сосуды или полости с текучей средой, находящейся под избыточным давлением, могут включать в себя внутренние клапаны, например, шиберные вентили или крановые клапаны, которые содержат движущиеся компоненты, требующие смазки. Не является необычным для давлений в таких сосудах и полостях действовать на внутренний механизм клапана (например, на затвор или заглушку) с такой силой, чтобы зажимать движущиеся рабочие органы так, чтобы они не могли больше двигаться благодаря использованию обычных средств для открывания и закрывания клапанного механизма. В таких обстоятельствах требуются средства для высвобождения нежелательных внутренних давлений из корпуса сосуда или полости для устранения зажима подвижных иначе внутренних клапанных механизмов для обеспечения возможности управления клапаном. В таких ситуациях или для любой другой ситуации, требующей высвобождение давлений из сосуда или полости, сосуд или полость может быть разгерметизирован, если он оборудован соответствующей смазочной арматурой, иллюстрируемой, например, на фиг.1, путем подъема сферической шаровой опоры с седла для открывания клапана и разгерметизации сосуда или полости.

Безусловно, при нормальном использовании корпус смазочной арматуры, иллюстрируемой, например, на фиг.1, внутренне подвергается воздействию давлениям в сосуде, с которым она используется. Сферическая шаровая опора, опирающаяся на седло клапана, предназначена для предотвращения стравливания давления. Однако такой простой механизм обладает уязвимостью от отказа, когда велики внутренние давления сосуда.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение получения клапана с уменьшенной уязвимостью от таких отказов, в то время как еще является способным выполнять функцию обратного клапана и/или смазочной арматуры для использования в смазывании сосудов или полостей, находящихся под избыточным давлением.

В самом общем случае предложенное изобретение является двойным обратным клапаном с двумя отдельными элементами, индивидуально подвижными для закрывания (например, для индивидуального, но одновременного закрывания) клапана и коллективно подвижными для открывания клапана. В этом случае клапан может быть меньше уязвим для отказа или просачивания в имеющихся отдельных элементах для независимого (например, одновременного) закрывания клапана, однако являющихся коллективно контролируемыми для открывания клапана для обеспечения возможности освобождения давления или обеспечения возможности нагнетания текучей среды (например, смазочного материала). Например, двойной обратный клапан может включать в себя два отдельных обратных клапана со «стимулирующим» элементом между ними, которые поддаются управлению для внутреннего «стимулирования» одного обратного клапана, когда (например, благодаря действию) другой обратный клапан «стимулируется» пользователем (например, использующим стимулирующее средство), чтобы в соответствии с этим индивидуально открыть оба обратных клапана и в целом двойной обратный клапан.

В первом из его аспектов настоящее изобретение может обеспечивать получение клапана, включающего в себя корпус клапана, через который проходит канал клапана из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана, первый запирающий рабочий орган, подвижный в канале клапана для закрывания (запирания) клапана, второй запирающий подвижный рабочий орган в канале клапана для закрывания клапана (например, одновременного закрывания, когда клапан также закрывается или уже закрыт посредством первого запирающего средства), жесткий промежуточный рабочий орган в канале клапана между первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом, подвижный, благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа, для побуждения перемещения (и предпочтительно движения) первого запирающего рабочего органа для приведения первого отверстия клапана в гидродинамическое сообщение со вторым отверстием клапана.

Например, каждый первый и второй запирающие рабочие органы могут иметь размеры и быть размещенными так, чтобы быть подвижными в соответствующее положение в канале клапана, в котором соответствующий запирающий рабочий орган входит в контакт с внутренней поверхностью канала клапана для уплотняющего предотвращения гидродинамического сообщения между первым и вторым запирающими отверстиями клапана. В таком случае каждый первый и второй запирающий рабочий орган может независимо закрывать клапан. В этом случае отказ закрытого клапана потребует отказа первого и второго запирающих рабочих органов отдельно. Тем не менее, каждый первый и второй запирающий рабочий орган может быть подвижным вдоль канала клапана коллективно и в унисон так, чтобы движение второго запирающего рабочего органа от местоположения в канале клапана, в котором он закрывает клапан, также в результате приводило к движению первого запирающего рабочего органа от его положения закрывания клапана. Таким образом, толкание второго запирающего рабочего органа из его положения закрывания клапана может быть причиной побуждения второго запирающего рабочего органа против ближайшей поверхности жесткого промежуточного рабочего органа для побуждения в соответствии с этим промежуточного рабочего органа против первого запирающего рабочего органа и для побуждения первого запирающего рабочего органа от его положения закрывания клапана. Таким образом, пользователь может открыть клапан, только оказав воздействие на второй запирающий рабочий орган. Первый и/или второй запирающий рабочий орган может быть сферической шаровой опорой из жесткого металла или другого жесткого и достаточно прочного материала. Жесткий промежуточный рабочий орган может быть штырем или стержнем или другим телом, позиционируемым в канале клапана для размещения вдоль оси канала между первым и вторым запирающими рабочими органами. Канал клапана предпочтительно имеет диаметр, который уменьшается в величине, когда канал проходит из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана. Первый запирающий рабочий орган может иметь такой размер, чтобы быть подвижным в первой секции канала клапана, смежной первому отверстию клапана, но слишком большой для прохождения вдоль канала клапана за (то есть дальше ко второму отверстию клапана) позиционирование вдоль канала клапана, в котором он запирает (закрывает) клапан. Второй запирающий рабочий орган может иметь такой размер, чтобы быть подвижным вдоль тех участков канала клапана, вдоль которых является подвижным первый запирающий рабочий орган, а также вдоль более узкой секции канала клапана, вдоль которой не может проходить первый запирающий рабочий орган. Второй запирающий рабочий орган может иметь размер для предотвращения его прохождения вдоль секции клапана, ведущей ко второму отверстию клапана или непосредственно смежной второму отверстию клапана. В этом случае оба первый и второй запирающие рабочие органы могут быть подвижными вдоль канала клапана ко второму отверстию клапана так, чтобы проход первого запирающего рабочего органа вдоль канала клапана блокировался в точке, более удаленной от второго отверстия клапана (ближе к первому отверстию клапана), чем положение, в котором блокируется продолженный проход второго запирающего рабочего органа. Второй запирающий рабочий орган может иметь размер, поперечный оси канала клапана, который меньше размера первого запирающего рабочего органа, поперечного оси канала клапана.

Жесткий промежуточный рабочий орган может иметь такой размер, чтобы не приходить в контактное взаимодействие с обоими первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом одновременно (но очень близко такому состоянию), когда оба первый и второй запирающие рабочие органы находятся в соответствующем положении в канале клапана, которое закрывает клапан. Следовательно, небольшое движение второго запирающего рабочего органа, непосредственно от его положения закрывания клапана, приведет в результате к побуждению посредством промежуточного рабочего органа движения первого запирающего рабочего органа из его положения закрывания клапана. Такой размер жесткого промежуточного рабочего органа гарантирует то, что он не предотвращает одновременного закрывания клапана обоими первым и вторым запирающими рабочими органами. Предпочтительно, чтобы жесткий промежуточный рабочий орган имел такой размер, чтобы он поддавался размещению в контактное взаимодействие с первым или вторым запирающим рабочим органом, когда каждый запирающий рабочий орган находится в соответствующем положении в канале клапана, которое закрывает клапан, в то время как находится непосредственно близко к нему, но не в контактном взаимодействии с другим вторым или первым запирающим рабочим органом. Будучи размещенным таким образом, расстояние между противоположными смежными ближайшими поверхностями жесткого промежуточного рабочего органа и запирающего рабочего органа, находящимися в непосредственной близости, может быть меньше 5%, или 4%, или 3%, или 2%, или предпочтительно 1% аксиальной длины жесткого промежуточного рабочего органа. Это расстояние может быть менее 1 мм, или менее 0,5 мм, или менее 0,1 мм. Как результат отверстие клапана может хорошо регулироваться (контролироваться).

Жесткий промежуточный рабочий орган может быть такого размера, чтобы быть в контактном взаимодействии как с первым запирающим рабочим органом, так и со вторым запирающим рабочим органом только после того, как второй запирающий рабочий орган смещен из положения в канале клапана, которое закрывает клапан. В этом случае клапан может быть открыт этапами путем первого подъема с седла клапана второго запирающего рабочего органа и только разрешая последующий подъем с седла первого запирающего рабочего органа со вторым запирающим рабочим органом, полностью поднятым с седла клапана. Это дает возможность высвобождение давления в объеме канала клапана между первым и вторым запирающими рабочими органами перед освобождением давления за первым запирающим рабочим органом.

Жесткий промежуточный рабочий орган может иметь основную аксиальную длину не более чем расстояние между ближайшими противоположными поверхностями первого и второго запирающих рабочих органов, когда оба запирающих рабочих органа находятся в соответствующих положениях в канале клапана, которые запирают клапан. Эта аксиальная длина может по существу согласовываться с вышеуказанным расстоянием или может быть меньше этого расстояния. Жесткий промежуточный рабочий орган предпочтительнее всего имеет такой размер, чтобы одновременно не находиться в физическом контактном взаимодействии с обоими первым и вторым запирающими рабочими органами, когда клапан закрыт посредством обоих запирающих рабочих органов.

Жесткий промежуточный рабочий орган может иметь поперечную в аксиальном направлении ширину, которая меньше ширины части канала клапана между первым и вторым запирающими рабочими органами в нем.

Материал, из которого получен жесткий промежуточный рабочий орган, предпочтительно мягче материала, из которого получен каждый первый и второй запирающий рабочий орган. Это имеет целью предотвращение повреждения, причиняемого поверхностям запирающих рабочих органов, опирающихся на седло посредством жесткого промежуточного рабочего органа, благодаря контактному взаимодействию между ними. Материал жесткого промежуточного рабочего органа и/или запирающих рабочих органов предпочтительнее всего является стойким (то есть к коррозии) к удерживаемому/вводимому веществу в сосуде, обслуживаемом клапаном.

Материал корпуса клапана, запирающих рабочих органов и промежуточного жесткого рабочего органа может быть полимерным материалом, металлом или керамикой.

Жесткий промежуточный рабочий орган может быть металлическим или керамическим стержнем или штырем или полимерным стержнем или штырем, полученным из достаточно прочного полимерного материала. Корпус клапана может быть получен из железистой или нежелезистой стали, латуни, бронзы или алюминиевого сплава. Один или каждый из запирающих рабочих органов может быть выполнен из железистой или нежелезистой стали, латуни, бронзы, алюминиевого сплава, эластомера, керамики, карбида вольфрама или полимерного материала. Адекватный выбор материалов для этих деталей будет зависеть до некоторой степени от типа текучей среды (например, жидкости или газа), удерживаемой и находящейся под давлением.

Канал клапана может ограничивать первое седло клапана, а первый запирающий рабочий орган может быть подвижным в канале клапана для вхождения в контакт с первым седлом клапана и иметь размер для закрывания клапана, когда опущен на седло клапана.

Жесткий промежуточный рабочий орган может быть подвижным благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа по направлению к первому седлу клапана для побуждения движения первого запирающего рабочего органа от первого седла клапана.

Канал клапана может ограничивать второе седло клапана, а второй запирающий рабочий орган может быть расположен между первым и вторым седлами клапана и может быть подвижным в канале клапана для вхождения в контакт со вторым седлом клапана и иметь размер для закрывания клапана, когда опущен на седло клапана. Будучи опущенными на седло клапана, каждый или оба первый и второй запирающие рабочие органы могут герметично сопрягаться с соответствующими седлами клапана для образования закрытого (замкнутого) в окружном направлении герметизирующего сопряжения, изолирующего детали любой стороны сопряжения канала клапана.

Каждый первый и второй запирающий рабочий орган может быть подвижным благодаря действию гидростатического давления в канале клапана к соответствующему неподвижному положению (например, положению на седле клапана, описанному выше) в канале клапана, которое закрывает клапан.

Клапан может включать в себя средство, размещенное для побуждения первого и/или второго запирающего рабочего органа (запирающих рабочих органов) к положению (положениям) в канале клапана, которое закрывает клапан. Побуждающее средство может включать в себя пружину или пружины, размещенные в канале клапана, и опору против первого и/или второго запирающего рабочего органа (запирающих рабочих органов) клапана для побуждения соответствующего запирающего рабочего органа в вышеуказанное положение (вышеуказанные положения). Побуждающее средство может включать в себя первую пружинную опору против первого запирающего рабочего органа для побуждения этого запирающего рабочего органа в положение закрывания клапана и может включать в себя вторую пружину, расположенную в канале клапана между первым и вторым запирающими рабочими органами и размещенную для опоры против первого запирающего рабочего органа для побуждения его в положение, которое закрывает клапан.

Диаметр (или поперечный размер) любой части канала клапана может быть величиной из диапазона 1/8 дюйма - дюйма (0,3175-1,27 см) и диаметр (или поперечный размер) каждого первого и второго запирающих рабочих органов может быть величиной, находящейся в вышеуказанном диапазоне. Длина канала клапана может быть величиной, находящейся в диапазоне -1 дюйм (1,27-2,54 см). Сопротивление сжатию первой пружины предпочтительно больше сопротивления сжатию (то есть противодействия сжатию, жесткости) второй пружины.

Когда первый и второй запирающие рабочие органы находятся в соответствующих положениях в канале клапана, каждый из которых закрывает клапан, побуждающая сила, прикладываемая к первому запирающему рабочему органу посредством побуждающего средства, предпочтительно больше побуждающей силы, прикладываемой ко второму запирающему рабочему органу посредством побуждающего средства. Вторая пружина может опираться на первый и второй запирающие рабочие органы, будучи расположенной между ними. Адекватный выбор побуждающей силы и/или сопротивления сжатию, описанному выше, может гарантировать, что побуждающая сила побуждающего средства не поднимает с седла клапана первый запирающий рабочий орган.

Когда побуждающее средство включает в себя пружину, расположенную между первым и вторым запирающими рабочими органами, пружина может быть цилиндрической винтовой пружиной, в витках которой размещен жесткий промежуточный рабочий орган. В этом случае витки цилиндрической винтовой пружины могут действовать как каркас, удерживающий жесткий промежуточный рабочий орган в требуемом положении между первым и вторым запирающими рабочими органами. Когда побуждающее средство включает в себя пружину, побуждающую первый запирающий рабочий орган в его положение запирания клапана, конец пружины, самый дальний от первого запирающего рабочего органа, может опираться на гнездо пружины, расположенное в канале клапана смежно или непосредственно смежно первому отверстию клапана. Например, диаметр первого отверстия клапана может быть меньше диаметра канала клапана, непосредственно смежного отверстию, в котором первое отверстие клапана ограничено периферийным выступом, проходящим поверх периферийных краев канала клапана, для уменьшения апертуры канала клапана у первого отверстия клапана. Обращенная внутрь поверхность этого выступа может действовать как гнездо, на которое может опираться дистальный конец пружины, чтобы действовать в качестве средства побуждения первого запирающего средства в его положение закрывания клапана.

В другом его аспекте настоящее изобретение может обеспечивать обратный клапан, включающий в себя клапан, соответствующий настоящему изобретению в его первом аспекте. В дополнение его аспектов настоящее изобретение может обеспечивать получение запорного клапана, кранового клапана или шарового клапана, включающего в себя клапан любого предшествующего аспекта настоящего изобретения.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение может обеспечивать смазочную арматуру, включающую в себя клапан, соответствующий настоящему изобретению в любом из его вышеуказанных аспектов, в котором канал клапана является каналом для смазочного материала или предназначен быть каналом для смазочного материала.

В еще одном дополнительном из его аспектов настоящее изобретение может обеспечивать средство для разгерметизации области, сосуда или полости, находящихся под избыточным давлением, включающее в себя клапан, соответствующий любому предшествующему аспекту, описанному выше. Настоящее изобретение может обеспечивать получение клапана или сосуда, содержащего или предназначенного для содержания вещества, находящегося под избыточным давлением, включающего в себя клапан, соответствующий любому вышеуказанному аспекту.

Очевидно, что настоящее изобретение, описанное выше в его различных аспектах, реализует эквивалентный способ регулирования гидродинамического сообщения между областью, сосудом или полостью, находящейся под избыточным давлением, и областью относительно низкого давления. Настоящее изобретение охватывает такие эквивалентные способы.

Во втором его аспекте настоящее изобретение может обеспечивать способ регулирования гидродинамического сообщения с областью, находящейся под избыточным давлением, предусматривающий обеспечение корпуса клапана, через который проходит канал клапана из первого отверстия клапана в сообщении с областью, находящейся под избыточным давлением, ко второму отверстию клапана, обеспечение первого запирающего рабочего органа, подвижного в канале клапана (например, благодаря действию в нем гидростатического давления) для закрывания клапана, обеспечение второго запирающего рабочего органа, подвижного в канале клапана (например, благодаря действию в нем гидростатического давления) для закрывания клапана (например, одновременного закрывания, когда клапан также закрывается или уже закрыт посредством первого закрывающего средства), обеспечение жесткого промежуточного рабочего органа в канале клапана между первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом и движение жесткого промежуточного рабочего органа благодаря воздействию движения второго запирающего рабочего органа для побуждения перемещения (и предпочтительно движения) первого запирающего рабочего органа для приведения первого отверстия клапана в гидродинамическое сообщение со вторым отверстием клапана.

Настоящее изобретение может обеспечивать способ освобождения давления из полости, находящейся под избыточным давлением, соответствующий настоящему изобретению в его втором аспекте.

Способ может предусматривать обеспечение первого седла клапана, ограниченного каналом клапана, и движение первого запирающего рабочего органа в канале клапана из положения вхождения в контакт с первым седлом клапана, чтобы в соответствии с этим поднять первый запирающий рабочий орган с седла клапана.

Способ может предусматривать движение жесткого промежуточного рабочего органа благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа к первому седлу клапана для побуждения движения первого запирающего рабочего органа от первого седла клапана.

Способ может предусматривать обеспечение второго седла клапана, ограниченного каналом клапана, и движение второго запирающего рабочего органа в канале клапана из положения вхождения в контакт со вторым седлом клапана, для подъема в соответствии с этим второго запирающего рабочего органа со второго седла клапана.

Движение как первого, так и второго запирающих рабочих органов может быть достигнуто благодаря действию гидростатического давления в канале клапана до соответствующего неподвижного положения в канале клапана, которое закрывает клапан.

В дополнительных аспектах настоящее изобретение может обеспечивать способ подачи текучей среды (например, смазочного материала) к полости, находящейся под избыточным давлением, включающий в себя способ, соответствующий описанному выше, в котором канал клапана является каналом для подачи текучей среды (например, для подачи смазочного материала).

Ниже приведен неограничивающий пример настоящего изобретения, описанный со ссылкой на следующие чертежи:

фиг.1 - иллюстрация поперечного сечения смазочной арматуры;

фиг.2 - иллюстрация поперечного сечения клапана, поддающегося управлению как смазочная арматура, включающая в себя механизм двойного обратного клапана;

фиг.3 - иллюстрация клапана, приведенного на фиг.2, вместе со средством для открывания клапана (например, со «стимулирующим» средством).

На приведенных чертежах выделенные пункты обозначены подобными ссылочными символами.

На фиг.2 иллюстрируется поперечное сечение клапана, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения. Клапан включает в себя корпус 10 клапана, через который проходит канал 11 клапана из первого отверстия 12 клапана ко второму отверстию 13 клапана.

Внешняя поверхность корпуса клапана, смежная и окружающая первое отверстие клапана, ограничивает сопло 14, проходящее вдоль направления, параллельного оси канала клапана. Внешняя поверхность сопла имеет резьбу для обеспечения возможности взаимного соединения сопла с отверстием, имеющим соответствующую резьбу, стенки сосуда или полости для соединения корпуса клапана с сосудом или полостью и для образования между ними герметичной посадки. Терминальная концевая поверхность сопла профилирована для ограничения первого отверстия клапана, которое служит при использовании для ввода в канал клапана веществ (например, текучей среды, находящейся под избыточным давлением) из сосуда или полости, с которой соединен клапан, и для введения в сосуд или полость веществ (например, смазочного материала) для нагнетания в сосуд или полость через посредство клапана.

Второе отверстие клапана на конце канала клапана, противоположного концу, на котором ограничено первое отверстие клапана, обеспечивает отверстие при использовании для впуска веществ (например, смазочного материала) в канал клапана для нагнетания в полость или сосуд и для поступания веществ (например, текучей среды, находящейся под давлением), истекающих из полости или сосуда через посредство клапана.

Канал клапана включает в себя первый участок 15 канала, проходящий линейно от первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана, являющийся участком однородного круглого поперечного сечения и диаметра вдоль этого участка. Первый участок канала заканчивается у первого седла 16 клапана, образованного путем уменьшения в диаметре канала клапана, который ограничивает конец второго участка 17 канала. В этом случае соединение между первым и вторым участками канала ограничивает периферийную ступень уступа 16 во внутренней поверхности канала, у которой уменьшается диаметр канала.

Второй участок 17 канала проходит линейно от первого седла 16 клапана ко второму отверстию клапана и является однородно круглым в поперечном сечении вдоль участка. Второй участок канала заканчивается у второго седла 19 клапана, образованного путем уменьшения в диаметре канала клапана, который ограничивает второе отверстие клапана. Таким образом, соединение (переход) между вторым участком канала и вторым отверстием клапана ограничивает периферийный уступ или ступеньку 19 в поверхности канала, в которой уменьшается диаметр канала.

Первая шаровая опора 20 расположена в первом участке канала и имеет диаметр, который меньше диаметра первого участка канала, но больше диаметра второго участка канала. Цилиндрическая винтовая пружина 21 размещена в первом участке канала и входит в контакт с поверхностью первой шаровой опоры на одном конце пружины. Противоположный конец первой пружины установлен в гнезде и имеет контакт с периферийной ступенькой, уступом или выступом 22, образованным сужением диаметра канала клапана, которое ограничивает первое отверстие канала. Продольная ось первой цилиндрической винтовой пружины проходит вдоль оси первого участка канала от первого отверстия канал к внешней поверхности первой шаровой опоры и находится в состоянии сжатия. Сжатая пружина побуждается против внешней поверхности первой шаровой опоры так, чтобы побуждать первую шаровую опору ко второму отверстию клапана и против первого седла клапана, для образования в соответствии с этим герметичного сопряжения между ними для размещения первого участка канала в гидродинамической изоляции от второго участка канала - в соответствии с этим для закрывания клапана.

Диаметры как первой шаровой опоры, так и первой цилиндрической винтовой пружины таковы, чтобы обеспечивать каждой (или их частям) двигаться вдоль первого участка канала от первого седла клапана для обеспечения возможности течения текучей среды или другого текучего вещества, вокруг них и вдоль канала клапана (пока первая шаровая опора не опущена на первое седло клапана).

Таким образом, первый участок канала, первое седло клапана, первая шаровая опора и первая цилиндрическая винтовая пружина коллективно ограничивают первый обратный клапан, который в его состоянии покоя действует для закрывания клапана для предотвращения течения вещества из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана до тех пор, пока первая шаровая опора не поднимется с первого седла клапана.

Вторая шаровая опора 25 (меньше первой шаровой опоры) размещена во втором участке канала и имеет диаметр, который меньше диаметра второго участка канала, но больше диаметра второго отверстия клапана у второго седла клапана.

Вторая цилиндрическая винтовая пружина 26 размещена во втором участке канала и на одном ее конце входит в контакт с внешней поверхностью второй шаровой опоры, тогда как на другом из своих концов она входит в контакт с внешней поверхностью первой шаровой опоры. Продольная ось второй спиральной винтовой пружины проходит вдоль оси второго участка канала от первой шаровой опоры ко второй шаровой опоре и находится в состоянии сжатия для побуждения второй шаровой опоры ко второму отверстию клапана и ко второму седлу клапана, когда первая шаровая опора находится против первого седла клапана. Будучи побуждаемой таким образом ко второму седлу клапана, вторая шаровая опора образует между ними герметичное сопряжение для обеспечения гидростатической изоляции от второго отверстия клапана, закрывая в соответствии с этим клапан.

Диаметры второй шаровой опоры и второй цилиндрической винтовой пружины таковы, чтобы обеспечивать возможность каждой (или их части) двигаться вдоль второго участка канала от второго седла клапана и для обеспечения возможности течения текучей среды или подобной субстанции вокруг них и вдоль канала клапана при открытом клапане. В этом случае второй участок канала, второе седло клапана, вторая шаровая опора и вторая цилиндрическая винтовая пружина действуют вместе для ограничения второго обратного клапана, который в его состояния покоя действует для закрывания клапана для предотвращения течения вещества из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана. Клапан поддерживается закрытым до тех пор, пока вторая шаровая опора не поднимется со второго седла клапана.

Жесткий штырь 30 расположен во втором участке канала между первой шаровой опорой и второй шаровой опорой и размещен или заперт в витках второй цилиндрической винтовой пружины. Штырь проходит вдоль продольной оси второй цилиндрической винтовой пружины и второго участка канала. Длина жесткого штыря согласует разделение противоположных самых ближних поверхностей первой шаровой опоры и второй шаровой опоры, когда каждая сидит в их соответствующих седлах клапана. Следовательно, когда обе первая шаровая опора и вторая шаровая опора сидят для индивидуального закрывания клапана, промежуточный жесткий штырь касается или, по меньшей мере, находится вблизи противоположных поверхностей двух шаровых опор. Движение второй шаровой опоры от второго седла клапана и к первой шаровой опоре передается вдоль промежуточного жесткого штыря к первой шаровой опоре, для побуждения в соответствии с этим подъем первой шаровой опоры с первого седла клапана для одновременного открывания клапана.

В этом случае двойной обратный клапан может быть открыт благодаря действию непосредственно только на второй обратный клапан, доступный через второе отверстие клапана, который действует для открывания первого обратного клапана через посредство промежуточного штыря, по существу для одновременного открывания первого обратного клапана (который при использовании иначе является недоступным).

Каждая первая и вторая шаровая опора может быть металлической сферой. Поверхность первого и/или второго седла клапана может быть наклонной относительно оси канала клапана так, чтобы предоставлять для соответствующей первой и/или второй шаровой опоры плоской или непрерывной поверхности, тангенциальной к поверхности шаровой опоры, когда она сидит на ней. Это может содействовать в образовании герметичного сопряжения между седлом клапана и сидящей шаровой опорой.

При использовании стержень 40 может быть установлен в закрытый клапан 10 через второе отверстие 13 клапана (как показано на фиг.3) так, чтобы побуждать вторую шаровую опору 25 из ее седла клапана и одновременно подъем из седла первой шаровой опоры для открывания в соответствии с этим клапана.

На фиг.3 иллюстрируется типовой инструмент 100 для открывания клапана, расположенный для открывания клапана 10. Открывающий инструмент содержит полый корпус 130, через который проходит стержень 40 из дистального отверстия, за которое выступает несущий рукоятку конец 110 стержня, к оперативному концу, на котором образована апертура для оказания воздействия на оперативный конец стержня. Апертура открывающего инструмента имеет размер для введения в конец клапана 10, содержащего второе отверстие клапана, из которого в противоположных направлениях наружу выступают торцевые фланцы перпендикулярно оси канала клапана. Противоположные пазы, образованные в корпусе открывающего инструмента смежно оперативному концу инструмента и проходящие поперечно оси стержня, размещены и имеют размер для одновременного непосредственного ввода и посадки на соответствующем фланце конца клапана для удерживания клапана на оперативном конце инструмента с осью стержня, коллинеарной с осью канала клапана.

Терминальный оперативный конец стержня 40 имеет такой размер, чтобы быть вводимым в канал клапана через второе отверстие клапана и чтобы быть подвижным вдоль оси канала клапана для вхождения в контакт с внешней поверхностью второй шаровой опоры 25, сидящей на втором седле клапана. Стержень является дополнительно подвижным для подъема второй шаровой опоры со второго седла клапана и, действуя таким образом, для косвенного подъема первой шаровой опоры с первого седла клапана для открывания в соответствии с этим клапана.

Внешняя поверхность отрезка 80 промежуточных концов стержня 40 имеет резьбу и сцепляется с соответствующим резьбовым отверстием (непоказанным), так что вращение 120 несущего рукоятку конца 110 стержня по часовой стрелке (или против часовой стрелки) приводит в результате к линейному движению 50 для выступания (или втягивания) терминального оперативного конца стержня. Когда терминальный конец стержня входит в контакт со второй шаровой опорой 25 клапана, как показано на фиг.3, это выступание (отведение) приводит в результате к соответствующему линейному движению 60 второй шаровой опоры, промежуточного штыря 30 и второй шаровой опоры 20 вдоль канала клапана для подъема с седла (или возвращения в седло) обеих шаровых опор и для открывания (или закрывания) клапана.

При нормальном использовании и при удерживающей среде для текучих сред высокого давления корпус 10 клапана может быть выполнен из низколегированной стали, например, марки AISI 4140, две сферические шаровые опоры могут быть получены из нержавеющей стали или из стойкого к коррозии сплава, например, из сплава типа Inconel. Промежуточный жесткий штырь может быть выполнен из нержавеющей стали, например, AISI 316 или бронзы.

Варианты осуществления, которые были описаны выше, приведены в качестве неограничивающих примеров настоящего изобретения, и квалифицированным специалистам в этой области техники будут легко очевидными разновидности и модификации этих вариантов осуществления, охватываемые настоящим изобретением.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена в качестве клапана для использования, например, в смазке сосудов или полостей, находящихся под избыточным давлением. Клапан содержит корпус, через который проходит канал из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана. Первый запирающий рабочий орган подвижен в канале клапана для закрытия клапана. Второй запирающий рабочий орган подвижен в канале клапана для одновременного закрытия клапана, когда клапан также закрывается посредством первого запирающего рабочего органа. В канале клапана между первым и вторым запирающими рабочими органами расположен жесткий промежуточный рабочий орган. Последний подвижен благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа для побуждения движения первого запирающего рабочего органа и приведения первого отверстия клапана в гидродинамическое сообщение со вторым отверстием клапана. Длина промежуточного рабочего органа согласует разделение противоположных ближайших поверхностей первого и второго запирающих рабочих органов, когда оба первый и второй запирающие рабочие органы перекрывают канал клапана. Клапан закрыт. Клапан может выполнять функцию обратного клапана и/или смазочной арматуры для герметизации сосудов или полостей, находящихся под избыточным давлением. Имеются также различные способы использования данного клапана. Группа изобретений направлена на повышение надежности работы клапана. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан, содержащий
корпус клапана, через который проходит канал клапана из первого отверстия клапана ко второму отверстию клапана;
первый запирающий рабочий орган, подвижный в канале клапана для закрывания клапана;
второй запирающий рабочий орган, подвижный в канале клапана для одновременного закрывания клапана, когда клапан также закрывается посредством первого запирающего рабочего органа;
жесткий промежуточный рабочий орган в канале клапана между первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом, подвижный, благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа, для побуждения движения первого запирающего рабочего органа для приведения первого отверстия клапана в гидродинамическое сообщение со вторым отверстием клапана, в котором длина промежуточного рабочего органа согласует разделение противоположных ближайших поверхностей первого и второго запирающих рабочих органов, когда оба первый и второй запирающие рабочие органы находятся в соответствующем положении в канале клапана, которое закрывает клапан.

2. Клапан по п.1, в котором жесткий промежуточный рабочий орган имеет такой размер, чтобы быть размещаемым в тесной близости к обоим первому запирающему рабочему органу и второму запирающему рабочему органу без контактного взаимодействия с обоими, когда оба первый и второй запирающие рабочие органы находятся в соответствующем положении в канале клапана, которое закрывает клапан.

3. Клапан по п.1, в котором жесткий промежуточный рабочий орган имеет размер, чтобы быть в контакте с обоими первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом только после того, как второй запирающий рабочий орган смещается из положения в канале клапана, которое закрывает клапан.

4. Клапан по п.1, в котором жесткий промежуточный рабочий орган имеет ширину, поперечную в аксиальном направлении, меньшую ширины канала клапана.

5. Клапан по п.1, в котором жесткий промежуточный рабочий орган является металлическим стержнем.

6. Клапан по п.1, в котором канал клапана ограничивает первое седло клапана, а первый запирающий рабочий орган является подвижным в канале клапана для вхождения в контакт с первым седлом клапана и имеет размер для закрывания клапана, когда находится в седле клапана.

7. Клапан по п.6, в котором жесткий промежуточный рабочий орган является подвижным, благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа, к первому седлу клапана для побуждения движения первого запирающего рабочего органа от первого седла клапана.

8. Клапан по п.6 или 7, в котором канал клапана ограничивает второе седло клапана, а второй запирающий рабочий орган находится между первым и вторым седлами клапана и является подвижным в канале клапана для вхождения в контакт со вторым седлом клапана и имеет размер для закрывания клапана, когда сидит в седле клапана.

9. Клапан по п.1, в котором каждый, как первый, так и второй запирающий рабочий орган является подвижным при использовании, благодаря действию гидростатического давления в канале клапана, к соответствующему неподвижному положению в канале клапана, которое закрывает клапан.

10. Обратный клапан, включающий в себя клапан, соответствующий клапану по любому предшествующему пункту.

11. Смазочная арматура, включающая в себя клапан, соответствующий клапану по любому из пп.1-9, в которой канал клапана является каналом для подачи смазочного материала или конфигурирован быть каналом для подачи смазочного материала.

12. Клапан или сосуд, содержащий вещество, находящееся под избыточным давлением, или для содержания вещества, находящегося под избыточным давлением, включающий в себя клапан, соответствующий клапану по любому из пп.1-9.

13. Способ регулирования гидродинамического сообщения с областью, находящейся под избыточным давлением, предусматривающий
обеспечение корпуса клапана, через который проходит канал клапана из первого отверстия клапана в сообщении с областью, находящейся под избыточным давлением, ко второму отверстию клапана;
обеспечение первого запирающего рабочего органа, подвижного в канале клапана, благодаря действию в нем гидростатического давления, для закрывания клапана;
обеспечение второго запирающего рабочего органа, подвижного в канале клапана, благодаря действию в нем гидростатического давления, для одновременного закрывания клапана, когда клапан также закрывается посредством первого запирающего рабочего органа;
обеспечение жесткого промежуточного рабочего органа в канале клапана между первым запирающим рабочим органом и вторым запирающим рабочим органом и движение жесткого промежуточного рабочего органа, благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа, для побуждения движения первого запирающего рабочего органа для приведения первого отверстия клапана в гидродинамическое сообщение со вторым отверстием клапана, в котором отрезок промежуточного рабочего органа согласует разделение противоположных ближайших поверхностей первого и второго запирающих рабочих органов, когда оба первый и второй запирающие рабочие органы находятся в соответствующем положении в канале клапана, которое закрывает клапан.

14. Способ освобождения давления из полости, находящейся под действием избыточного давления, по п.13.

15. Способ по п.13, предусматривающий обеспечение первого седла клапана, ограниченного каналом клапана, и движение первого запирающего рабочего органа в канале клапана из положения вхождения в контакт с первым седлом клапана, для подъема в соответствии с этим первого запирающего рабочего органа с седла клапана.

16. Способ по п.15, предусматривающий движение жесткого промежуточного рабочего органа, благодаря действию движения второго запирающего рабочего органа, к первому седлу клапана для побуждения движения первого запирающего рабочего органа с первого седла клапана.

17. Способ по п.15, предусматривающий обеспечение второго седла клапана, ограниченного каналом клапана, и движение второго запирающего рабочего органа в канале клапана из положения вхождения в контакт со вторым седлом клапана, для подъема в соответствии с этим второго запирающего рабочего органа с него.

18. Способ по п.13, предусматривающий движение каждого первого и второго запирающих рабочих органов, благодаря действию гидростатического давления, в канале клапана к соответствующему неподвижному положению в канале клапана, которое закрывает клапан.

19. Способ подведения смазочного материала к полости, находящейся под избыточным давлением, предусматривающий способ, соответствующий способу по любому из пп.13-18, в котором канал клапана является каналом для подведения смазочного материала.