УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КЛАПАННОГО ШТОКА С КЛАПАННОЙ ПРОБКОЙ Российский патент 2013 года по МПК F16K1/48 F16K3/314 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к устройству для соединения клапанного штока с клапанной пробкой и, более конкретно, к устройству для соединения клапанного штока с резьбой с клапанной пробкой клапана управления.

Уровень техники

Клапаны управления используются в технологических установках во множестве прикладных задач, таких как, например, регулирование расхода продукта в пищевой промышленности, поддержание уровней текучей среды в больших парках резервуаров и т.п. Автоматизированные клапаны управления используются для управления расходом продукта или поддержания уровней текучей среды путем использования в качестве изменяемого канала. Количество текучей среды, проходящей через корпус клапана автоматизированного клапана управления, может точно регулироваться перемещением клапанного элемента (например, клапанной пробки). Клапан управления (например, золотниковый клапан со штоком) может включать клапанный шток, соединенный с помощью резьбы с клапанной пробкой в отверстии клапанной пробки с резьбой так, что клапанный шток ориентирован по существу перпендикулярно клапанной пробке. Клапанный шток может быть прикреплен без возможности вращения к клапанной пробке с помощью сварного соединения клапанного штока и клапанной пробки. Однако клапанный шток и клапанная пробка не могут быть сварены вместе, если клапанный шток или клапанная пробка выполнена из несвариваемого материала, или если сварочная присадка не совместима с основным материалом клапанного штока или клапанной пробки. В другом варианте клапанный шток может быть прикреплен без возможности вращения к клапанной пробке с помощью направляющего штифта. Однако соединение клапанного штока с клапанной пробкой с помощью направляющего штифта может вызвать смещение клапанного штока относительно клапанной пробки и привести к повреждению клапанной пробки.

На фиг.1 показан вид с местным разрезом известного узла 100 штока золотникового клапана. Исполнительный механизм 110 соединен с клапанным штоком 140, который проходит в клапанный узел 170. На фиг.2 показан увеличенный вид части клапанного узла 170, показанного на фиг.1, включая клапанный шток 140. Как лучше видно на фиг.2, конец 148 клапанного штока 140 имеет резьбу 143 и наклонное отверстие 146. Клапанный узел 170 имеет впускное отверстие 172, сообщающееся с клапанным проходом 174 и выпускным отверстием 176. Поток текучей среды через клапанный проход 174 регулируется с помощью клапанного элемента или клапанной пробки 180. Клапанная пробка 180 включает центральное сквозное отверстие 182 с резьбой 183, отверстия 184 клапанной пробки и глухой канал 186, проходящий под углом к клапанной поверхности 185 по направлению к клапанной поверхности 187. Резьба 143 на конце 148 клапанного штока 140 входит в контакт с резьбой 183 клапанной пробки 180. Как видно на фиг.2, штифт 190, диаметр которого немного больше, чем диаметр глухого отверстия 186, расположен в глухом канале 186 клапанной пробки 180 и наклонном отверстии 146 клапанного штока 140.

Клапанный шток 140 соединяется с клапанной пробкой 180 путем вворачивания резьбы 143 в резьбу 183 в центральном сквозном отверстии 182, при этом клапанный шток 140 располагается по существу перпендикулярно клапанной пробке 180. После вворачивания клапанного штока 140 в сквозное отверстие 182 в клапанной пробке 180 высверливается глухой канал 186, а в конце 148 клапанного штока 140 высверливается отверстие 146. Затем штифт 190 запрессовывается в глухой канал 186 и отверстие 186 для прикрепления клапанного штока 140 к клапанной пробке и предотвращения вращения клапанной пробки 180 относительно клапанного штока 140 (то есть исключения возможности вращения). Клапанный шток 140 точно выровнен в месте вхождения в контакт верхней резьбы 143 с верхней резьбой 183 в центральном сквозном отверстии 182. Однако штифт 190 входит в контакт с концом 148 клапана вблизи клапанной поверхности 187. Усилие запрессовки штифта 190 в клапанный шток 140 может привести к нарушению расположения клапанного штока 140 под прямым углом (то есть к смещению) относительно клапанной пробки 180. Смещение под углом клапанного штока 140 относительно клапанной пробки 180 может привести к повреждению соединения клапанной пробки 180 с клапанным штоком 140.

Раскрытие изобретения

Устройство соединяет клапанный шток с клапанной пробкой и содержит клапанную пробку, имеющую отверстие с внутренней поверхностью, клапанный шток, имеющий внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из указанных поверхностей имеет углубление, а другая поверхность имеет выступ, предназначенный для вхождения в указанное углубление. Смежное отверстие проходит от отверстия клапанной пробки и/или внешней поверхности клапанного штока. В смежном отверстии расположен элемент фиксации для прикрепления друг к другу с предотвращением вращения клапанного штока и клапанной пробки.

Краткое описание графических материалов

Фиг.1 представляет собой вид с местным разрезом известного клапанного узла золотникового клапана со штоком.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид части клапанного узла, показанного на фиг.1.

Фиг.3 представляет собой изображение части примера устройства для соединения клапанного штока с клапанной пробкой.

Фиг.4 представляет собой увеличенный вид примера устройства, показанного на фиг.3.

Фиг.5 представляет собой изображение части другого примера устройства для соединения клапанного штока с клапанной пробкой.

Осуществление изобретения

В целом пример устройства для соединения клапанного штока с клапанной пробкой может быть использован для выполнения соединений различных деталей в различных видах узлов или устройств. Несмотря на то, что описанные здесь примеры связаны с регулированием расхода продукта в обрабатывающей промышленности, они в целом применимы для разного рода управления с различными целями.

На фиг.3 показан пример устройства 200 для соединения клапанного штока 240 с клапанной пробкой 280. Некоторые элементы устройства 200 по существу те же, что показаны и описаны со ссылкой на фиг.1 и 2. Поэтому в интересах краткости описание одинаковых элементов, таких же, как на фиг.1 и 2, не повторяется. Описание этих элементов может быть найдено выше, со ссылкой на фиг.1 и 2. Для упрощения подобные элементы на фиг.3 и 4 обозначены ссылочными номерами позиций, увеличенными на 100 по сравнению с элементами, показанными на фиг.1 и 2.

На фиг.3 и 4 клапанный шток 240 выполнен из свариваемого материала, например, 316 деформационно-упрочненной нержавеющей стали, и включает резьбу 243, расположенную на внешней поверхности 241 конца 242 клапанного штока 240. Резьба 243 содержит последовательность радиально проходящих выступов 243а и углублений 243b на конце 242 клапанного штока 240. Клапанный шток 240 имеет продольную центровую линию или ось А-А. Клапанная пробка 280 выполнена из несвариваемого литого материала, например, из материала Monel® (монель, медно-никелевый сплав). Клапанная пробка 280 включает центральное отверстие 282, проходящее от поверхности 282 и имеющее внутреннюю резьбу 283. Резьба 283 содержит последовательность радиально проходящих выступов 283а и углублений 283b в центральном отверстии 282 клапанной пробки 280. Смежное отверстие 287 проходит сбоку от центрального отверстия 282 и от поверхности 285. Смежное отверстие 287 может быть выполнено путем фрезерования клапанной пробки 280 или может быть выполнено при отливке клапанной пробки 280.

Для сборки устройства 200 клапанный шток 240 соединяется с клапанной пробкой 280 путем вворачивания резьбы 243 в резьбу 283 центрального отверстия так, что выступы 243а входят в углубления 283b, а выступы 283а входят в углубления 243b. Как показано на фиг.3 и 4, клапанный шток 240 соединен с помощью резьбового соединения или посажен в центральном отверстии 282 так, что поверхность 285 по существу перпендикулярна продольной оси А-А клапанного штока 240 (например, составляет угол Z, показанный на фиг.3). После вворачивания резьбы 243 клапанного штока 240 в резьбу 283 центрального отверстия 282 у клапанного штока 240 и в смежном отверстии 287 выполняется элемент фиксации или сварной шов 290 фиксации (см. фиг.4). Клапанный шток 240 выполнен из свариваемого материала, поэтому сварной шов 290 соединяется с клапанным штоком 240 и проходит в смежное отверстие 287. Наличие сварного шва 290 в смежном отверстии 287 предотвращает вращение клапанного штока 240 относительно клапанной пробки 280. Таким образом, сварной шов 290 прикрепляет друг к другу без возможности вращения клапанный шток 240 и клапанную пробку 280.

Сварной шов 290 обеспечивает расположение клапанного штока 240 по существу перпендикулярно, или под прямым углом, и соосно с клапанной пробкой 280. Таким образом, сварной шов 290 не приводит к смещению клапанного штока 240 относительно клапанной пробки 280. Дополнительно наличие сварного шва 290 в смежном отверстии 287 обеспечивает расположение сварного шва 290 по существу ниже поверхности 285 клапанной пробки 280 для предотвращения вхождения сварного шва 290 в контакт с другими деталями устройства 200 или влияния на поток текучей среды.

Фиг.5 представляет собой изображение части другого примера устройства 300 для соединения клапанного штока с клапанной пробкой. Некоторые элементы устройства 300 по существу те же, что показаны и описаны со ссылкой на фиг.1-4. Поэтому в интересах краткости описание одинаковых элементов, таких же, как на фиг.1-4, не повторяется. Описание этих элементов может быть найдено выше, со ссылкой на фиг.1-4. Для упрощения подобные элементы на фиг.5 обозначены теми же ссылочными номерами позиций, что и на фиг.1-4, но начинающимися на 3.

На фиг.5 клапанный шток 340 выполнен из несвариваемого материала, а клапанная пробка 380 выполнена из свариваемого материала. Клапанный шток 340 включает резьбу 343, расположенную на внешней поверхности 341 конца 342 клапанного штока 340. Резьба 343 содержит последовательность радиально проходящих выступов 343а и углублений 343b на конце 342 клапанного штока 340. Смежное отверстие 347 проходит сбоку от внешней поверхности 341. Смежное отверстие 347 может быть выполнено путем фрезерования клапанного штока 340 или, если клапанный шток 340 является литым, может быть выполнено при отливке клапанного штока 340. Клапанный шток 340 имеет продольную центровую линию или ось А-А. Клапанная пробка 380 включает центральное отверстие 382, проходящее от поверхности 385 и имеющее внутреннюю резьбу 383. Резьба 383 содержит последовательность радиально проходящих выступов 383а и углублений 383b в центральном отверстии 382 клапанной пробки 380.

Для сборки устройства 300 клапанный шток 340 соединяется с клапанной пробкой 380 путем вворачивания резьбы 343 в резьбу 383 центрального отверстия так, что выступы 343а входят в углубления 383b, а выступы 383а входят в углубления 343b. Как показано на фиг.5, клапанный шток 340 соединен с помощью резьбового соединения или посажен в центральном отверстии 382 так, что поверхность 385 по существу перпендикулярна продольной оси А-А клапанного штока 340. После вворачивания резьбы 343 клапанного штока 340 в резьбу 383 центрального отверстия 382 в смежном отверстии 347 клапанного штока 340 выполняется элемент фиксации или сварной шов 390 фиксации (см. фиг.4). Клапанная пробка 380 выполнена из свариваемого материала, поэтому сварной шов 390 соединяется с клапанной пробкой 380 и проходит в смежное отверстие 347. Наличие сварного шва 390 в смежном отверстии 347 предотвращает вращение клапанного штока 340 относительно клапанной пробки 380. Таким образом, сварной шов 390 прикрепляет друг к другу без возможности вращения клапанный шток 340 и клапанную пробку 380.

Сварной шов 390 обеспечивает расположение клапанного штока 340 по существу перпендикулярно, или под прямым углом, и соосно с клапанной пробкой 380. Таким образом, сварной шов 390 не приводит к смещению клапанного штока 340 относительно клапанной пробки 380.

Специалист в данной области техники должен понимать, что качество и свойства сварного шва в целом зависят от комбинации основных материалов и сварочной присадки. Поэтому, несмотря на то, что приведенные выше примеры описывают прикрепление клапанного штока 240 из свариваемого материала к клапанной пробке 280 из несвариваемого материала и прикрепление клапанной пробки 380 из свариваемого материала к клапанному штоку 340 из несвариваемого материала, описание также включает прикрепление клапанного штока из свариваемого материала к клапанной пробке из свариваемого материала, причем основной материал либо штока из свариваемого материала, либо клапанной пробки из свариваемого материала по существу совместим с конкретной сварочной присадкой и/или технологией сварки. Другими словами, клапанный шток или клапанная пробка могут быть выполнены из свариваемого основного материала при использовании определенных сварочных присадок и/или технологий сварки. Однако клапанный шток из свариваемого материала и/или клапанная пробка из свариваемого материала может быть не совместима с другими конкретными сварочными присадками и/или технологиями сварки и, таким образом, препятствовать соединению или сплавлению их основного материала или материалов.

Несмотря на то, что выше описан конкретный пример устройства, объем данного изобретения им не ограничивается. Напротив, данное изобретение включает в себя все способы, устройства и изделия, однозначно входящие в пределы объема прилагаемой формулы либо буквально, либо в соответствии с теорией эквивалентов.

Устройство для соединения клапанного штока с клапанной пробкой содержит клапанную пробку, имеющую отверстие с резьбой; клапанный шток, имеющий резьбу на внешней поверхности, причем указанная резьба предназначена для вхождения в отверстие с резьбой клапанной пробки, при этом один элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из свариваемого материала, а другой элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из несвариваемого материала; смежное отверстие, проходящее от отверстия с резьбой и/или внешней поверхности; и элемент фиксации, предназначенный для вхождения в смежное отверстие с целью прикрепления друг к другу с предотвращением вращения клапанного штока и клапанной пробки, при этом элемент фиксации включает сварное соединение с клапанным штоком или клапанной пробкой, выполненными из свариваемого материала. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для соединения клапанного штока с клапанной пробкой, содержащее:
клапанную пробку, имеющую отверстие с резьбой;
клапанный шток, имеющий резьбу на внешней поверхности, причем указанная резьба предназначена для вхождения в отверстие с резьбой клапанной пробки, при этом один элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из свариваемого материала, а другой элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из несвариваемого материала;
смежное отверстие, проходящее от отверстия с резьбой и/или внешней поверхности; и
элемент фиксации, предназначенный для вхождения в смежное отверстие с целью прикрепления друг к другу с предотвращением вращения клапанного штока и клапанной пробки, при этом элемент фиксации включает сварное соединение с клапанным штоком или клапанной пробкой, выполненными из свариваемого материала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапанная пробка выполнена из несвариваемого материала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к клапанному штоку с помощью сварного соединения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смежное отверстие выполнено путем фрезерования клапанной пробки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смежное отверстие выполнено путем фрезерования клапанного штока.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапанный шток имеет продольную ось, а клапанная пробка имеет поверхность, расположенную, по существу, перпендикулярно продольной оси клапанного штока, предназначенного для вхождения в отверстие с резьбой, причем на указанной поверхности выполнено указанное смежное отверстие для обеспечения доступа к части клапанного штока, расположенной под поверхностью.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к клапанному штоку с помощью сварного соединения.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапанный шток выполнен из несвариваемого материала.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к кпапанной пробке с помощью сварного соединения.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент фиксации выполнен из материала, не свариваемого с клапанным штоком и/или клапанной пробкой.

11. Устройство для соединения клапанного штока с клапанной пробкой, содержащее:
клапанную пробку, имеющую отверстие с внутренней поверхностью;
клапанный шток, имеющий внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из указанных поверхностей имеет углубление, а другая поверхность имеет выступ, предназначенный для вхождения в указанное углубление;
смежное отверстие, проходящее от отверстия клапанной пробки и/или внешней поверхности клапанного штока; и
элемент фиксации, предназначенный для вхождения в смежное отверстие с целью прикрепления друг к другу с предотвращением вращения клапанного штока и клапанной пробки;
при этом один элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из свариваемого материала, а другой элемент из пары клапанный шток/клапанная пробка выполнен из несвариваемого материала; а
элемент фиксации включает сварное соединение с клапанным штоком или клапанной пробкой, выполненными из свариваемого материала.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что клапанная пробка выполнена из несвариваемого материала.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к клапанному штоку с помощью сварного соединения для прикрепления друг к другу с предотвращением вращения выступа, входящего в углубление.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что смежное отверстие выполнено путем фрезерования клапанной пробки.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что клапанный шток имеет продольную ось, а клапанная пробка имеет поверхность, расположенную, по существу, перпендикулярно продольной оси клапанного штока, предназначенного для вхождения в отверстие с резьбой клапанной пробки, причем указанное смежное отверстие выполнено на указанной поверхности для обеспечения доступа к части клапанного штока, расположенной в отверстии.

16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к клапанному штоку с помощью сварного соединения.

17. Устройство по п.11, отличающееся тем, что клапанный шток выполнен из несвариваемого материала.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что элемент фиксации прикреплен к клапанной пробке с помощью сварного соединения.

19. Устройство по п.11, отличающееся тем, что элемент фиксации выполнен из материала, не свариваемого с клапанным штоком и/или клапанной пробкой.

20. Устройство по п.11, отличающееся тем, что смежное отверстие выполнено путем фрезерования клапанного штока.