СБОРНЫЙ КЛАПАННЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ КЛАПАНАМИ(ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F16K3/24 F16K47/08 F16J15/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящий патент в целом относится к уплотнительным комплектам, в частности к уплотнительным комплектам, предназначенным для применения с гидравлическими клапанами.

Уровень техники

Регулирующие клапаны широко применяются в технологическом оборудовании для управления прохождением текучей среды (например, газа, жидкости и т.п.) или любого другого вещества по трубопроводам и/или сосудам, к которым они подключены. Регулирующий клапан в типичном случае состоит из одного или нескольких входов и выходов и содержит элемент или орган управления потоком (например, заслонку клапана, поршень, плунжер клапана, запирающий элемент и т.п.), функция которого состоит в том, чтобы управлять потоком текучей среды через каналы, соединяющие вход (входы) текучей среды с ее выходом (выходами). Элемент или орган управления потоком в обычном случае связан с крышкой клапана, которая механически прикреплена (например, закреплена болтами, зажимами, вкручена по резьбе и т.п.) к корпусу клапана.

Обычно орган управления потоком перемещается внутри клетки, а его конфигурация позволяет ему герметично прижиматься к герметизирующей структуре (например, седельному кольцу), расположенной вокруг канала прохождения потока в клапане. Для предотвращения утечки между клеткой и органом управления потоком этот орган управления потоком оснащают уплотнением, предназначенным герметично контактировать с динамичной герметизирующей поверхностью клетки. Однако в процессе работы на эту динамическую герметизирующую поверхность могут попадать загрязняющие вещества. В результате этого при перемещении органа управления потоком (а следовательно, и уплотнения) внутри клетки взаимодействие между засоряющими частицами, прижатыми к динамической герметизирующей поверхности и уплотнению, разрушает уплотнение, тем самым снижая срок службы уплотнения и повышая частоту обслуживания гидравлического клапана.

Раскрытие изобретения

Представленный сборный клапанный затвор, предназначенный для применения с гидравлическими клапанами, включает клетку и уплотнительный комплект, который должен помещаться, по меньшей мере, либо в клетке, либо в фиксаторе клетки, либо в плунжере. Уплотнительный комплект содержит первое уплотнение и первый грязесъемник. Первое уплотнение должно поджимать первый грязесъемник для предотвращения проникновения загрязнения на динамическую герметизирующую поверхность, с которой должно контактировать первое уплотнение. Кроме того, уплотнительный комплект содержит второе уплотнение и второй грязесъемник. Второе уплотнение должно поджимать второй грязесъемник. Кроме того, уплотнительный комплект содержит разделительную прокладку между первым и вторым уплотнениями.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан известный гидравлический клапан, оснащенный известным уплотнительным комплектом.

На Фиг.2 представлен известный уплотнительный комплект по Фиг.1 в увеличенном виде.

На Фиг.3 показан предлагаемый вариант гидравлического клапана, оснащенный представленным уплотнительным комплектом.

На Фиг.4 показан предлагаемый уплотнительный комплект по Фиг.3 в увеличенном виде.

На Фиг.5-16 показаны альтернативные варианты предлагаемых уплотнительных комплектов, которые можно использовать для выполнения гидравлического клапана по Фиг.3.

Осуществление изобретения

Конкретные варианты показаны на указанных выше фигурах и описаны подробно ниже. При описании этих вариантов для обозначения одинаковых или подобных элементов применяются подобные или идентичные числовые обозначения. Указанные фигуры не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые особенности и виды на фигурах могут быть показаны в увеличенном масштабе или в схематичном виде для большей ясности и/или краткости. Кроме того, следует отметить, что в данном описании представлено несколько вариантов. Любые характеристики любого из представленных вариантов могут быть включены в качестве замены или какой-либо другой комбинации с другими характеристиками других вариантов.

Описанные здесь в качестве примеров варианты относятся к гидравлическим клапанам, оснащенным уплотнительными комплектами, продлевающими срок службы и прочность уплотнений (например, плунжерных уплотнений), применяемых для предотвращения утечки между фиксатором клетки и/или клеткой и элементом или органом управления потоком, таким как клапанный плунжер. Конкретно, описанные здесь варианты уплотнительных комплектов практически предотвращают проникновение загрязнений (например, частиц мусора) на динамическую герметизирующую поверхность, контактирующую с уплотнением и/или сальником, в котором, по меньшей мере, частично расположено уплотнение. В некоторых из описанных здесь вариантов уплотнительные комплекты содержат грязесъемники, расположенные выше по течению (с напорной стороны) или ниже по течению (с низовой стороны) по отношению к уплотнению. Эти грязесъемники могут прижиматься к динамической герметизирующей поверхности плунжера или другого элемента управления потоком для того, чтобы захватывать загрязнения и не допускать их проникновение на динамическую герметизирующую поверхность и/или в сальник, в котором размещено данное уплотнение.

На Фиг.1 показан известный гидравлический клапан 100, который имеет корпус клапана 102, в котором имеется проточный канал 104 между входом 106 и выходом 108. Крышка 110 прикреплена к корпусу клапана 102 посредством множества крепежных деталей 112 и включает отверстие 114 для приема штока 116. Конец 118 штока 116 выступает из крышки 110 и оперативно связан с приводом (не показано), а противоположным своим концом 120 шток 116 связан с элементом управления потоком или плунжером (например, с плунжером равновесного давления)122.

Для управления прохождением текучей среды через корпус клапана 102 в промежутке между входом 106 и выходом 108 расположен затвор клапана 123, предназначенный обеспечить определенные характеристики потока (например, снизить уровень шума и/или кавитацию, создаваемые потоком текучей среды при прохождении через клапан 100). Затвор клапана 123 включает подвесную клетку 124, плунжер 122 и шток 116.

Для того, чтобы предотвратить утечку текучей среды между внутренней поверхностью динамической герметизирующей поверхности 126 подвесной клетки 124 и наружной поверхностью 128 плунжера 122, плунжер 122 оснащен уплотнительным комплектом 130 (наиболее отчетливо показанным на Фиг.2). Согласно Фиг.2 уплотнительный комплект 130 включает уплотнение 132, которое, по меньшей мере, частично окружает пружину (например, спиральную пружину) 134, упорное кольцо 136, опорное кольцо 138 и фиксатор 140. Когда клапанный затвор 123 установлен в гидравлическом клапане 100, пружина 134 вынуждает уплотнение 132 прижаться к динамической герметизирующей поверхности 126, практически предотвращая утечку между поверхностями 126 и 128. Кроме того, если клапан 100 находится под давлением, то уплотнение 132 поджимает упорное кольцо 136 так, что наружная кромка 142 упорного кольца 136 прижимается к поверхности 146 сальника 148, в котором, по меньшей мере, частично расположено уплотнение 132. Взаимодействие между упорным кольцом 136 и динамической герметизирующей поверхностью 126 не допускает, чтобы уплотнение 132 выдавилось в зазор 150 между подвесной клеткой 124 и плунжером 122. Кроме того, взаимодействие между упорным кольцом 136 и динамической герметизирующей поверхностью 126 ограничивает количество твердых частиц и/или загрязняющих веществ, способных пройти между наружной кромкой 142 упорного кольца и динамической герметизирующей поверхностью 126 с низовой стороны 152 относительно уплотнения 132. Однако уплотнительный комплект 130 не предотвращает проникновение твердых частиц и/или загрязняющих веществ с напорной стороны 154 относительно уплотнения 132 в сальник 148, в котором расположены уплотнение 132 и пружина 134, в результате чего снижается срок службы уплотнения 132 и/или ухудшается качество динамической герметизирующей поверхности 126.

Согласно Фиг.1 в процессе работы привод, связанный с концом 118 штока 116, посредством штока 116 перемещает плунжер 122 между закрытым и открытым положениями. В закрытом положении седельная поверхность 153 плунжера 122 прижимается к седельному кольцу 155, расположенному, по меньшей мере, частично в проходе 156 между входом 106 и выходом 108, тем самым предотвращая прохождение потока текучей среды через клапан 100. В закрытом положении клапана текучая среда, которая может содержать твердые частицы и/или загрязнения на напорной стороне 154 плунжера 122, воздействует на наружную поверхность 128 плунжера 122 и может через зазор 150 между поверхностями 126 и 128 проникнуть в сальник 148 и/или ухудшить качество динамической герметизирующей поверхности 126 и/или самого уплотнения. В открытом положении плунжер 122 находится на некотором расстоянии от седельного кольца 155, позволяя текучей среде проходить через гидравлический клапан 100. Для того, чтобы уменьшить размеры привода, требуемые для перемещения плунжера 122 внутри гидравлического клапана 100, в плунжере 122 образовано множество отверстий 158, через которые проходит текучая среда для того, чтобы практически уравновесить силы воздействия текучей среды на противоположные поверхности 160 и 162 плунжера 122.

На Фиг.3 показан предлагаемый вариант гидравлического клапана 300, который имеет корпус клапана 302, содержащий канал прохождения текучей среды 304 между отверстиями 306 и 308. Крышка 310 прикреплена к корпусу клапана 302 посредством множества крепежных деталей, одна из которых показана под обозначением 312. Крышка 310 содержит отверстие 314, куда вставляется шток 316. Конец 318 штока 316 выступает из крышки 310 и оперативно связан с приводом (не показано), а противоположный конец 320 штока 316 связан с элементом управления потоком или с плунжером (например, с плунжером равновесного давления) 322, расположенным в клапанном затворе или в сборном затворе 324 гидравлического клапана 300.

В отличие от клапанного затвора 123 по Фиг.1 клапанный затвор 324 представленного варианта гидравлического клапана 300 может содержать фиксатор клетки 326 (например, верхний фиксатор клетки или направляющее приспособление), клетку 328, предлагаемый уплотнительный комплект 330 (наиболее отчетливо показанный на Фиг.4), плунжер 322 и шток 316. Конец 332 фиксатора клетки 326 располагается, по меньшей мере, частично внутри корпуса клапана 302 и вплотную к крышке 310, а противоположный торец 334 фиксатора клетки 326 прижимается к торцу 336 клетки 328 так, что фиксатор клетки 326 и клетка 328 коаксиально совмещены. Клетка 328 занимает такое положение внутри корпуса клапана 302, что расположенные напротив друг друга ступеньки или буртики 338 и 340 клетки 328 и седельного кольца 342 прижимаются друг к другу и/или входят в зацепление для того, чтобы зафиксировать положение седельного кольца 342, по меньшей мере, частично внутри прохода 343 корпуса клапана 302.

Как показано на Фиг.4, в отличие от уплотнительного комплекта 130 по Фиг.1, позволяющего твердым частицам и/или загрязнениям проникать в сальник 148 (Фиг.1) и/или ухудшать качество динамической герметизирующей поверхности 126 (Фиг.1) и/или самого уплотнения 132 (Фиг.1), уплотнительный комплект 330 по Фиг.3 и 4 располагается, по меньшей мере, частично между фиксатором клетки 326 и клеткой 328 и/или внутри них. Кроме того, предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 330 практически предотвращает возможность воздействия твердых частиц и/или загрязнений на первое уплотнение или первичное уплотнение 344 (например, на подпружиненное уплотнение из эластомера) и/или на динамическую герметизирующую поверхность 346, в результате чего увеличивается срок службы первого уплотнения 344. Конкретно, уплотнительный комплект 330 практически предотвращает проникновение загрязнений на динамическую герметизирующую поверхность 346, к которой прижимается первое уплотнение 344, а также/или проникновение загрязнений в первый сальник 347, в котором, по меньшей мере, частично располагается первое уплотнение 344.

В процессе работы, если клапанный затвор 324, включая уплотнительный комплект 330, установлен в гидравлический клапан 300, по которому текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 и 308 (т.е. входит в отверстие 306 и выходит через отверстие 308), первая пружина 348 вынуждает первое уплотнение 344 прижиматься к динамической герметизирующей поверхности 346, практически предотвращая утечку текучей среды между внутренними поверхностями 350 и/или 352 фиксатора клетки 326 и/или клетки 328 и динамической герметизирующей поверхностью 346 плунжера 322. Однако уплотнительный комплект 330 вместо этого можно применять в гидравлическом клапане, в котором поток текучей среды проходит вниз между отверстиями 308 и 306, если уплотнительный комплект 330 поместить в противоположное по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.4, положение. Кроме того, первое уплотнение 344 поджимает и/или оказывает смещающее воздействие на первый грязесъемник или первичное упорное кольцо 354 таким образом, чтобы внутренняя кромка 356 первого грязесъемника 354 прижималась к динамической герметизирующей поверхности 346 на низовой стороне 358 первого уплотнения 344. Взаимодействие между первым грязесъемником 354 и динамической герметизирующей поверхностью 346 практически предотвращает выдавливание первого уплотнения 344 в зазор 363 между внутренними поверхностями 350 и 352 и динамической герметизирующей поверхностью 346, а также практически предотвращает прохождение твердых частиц и/или загрязнений между первым грязесъемником 354 и динамической герметизирующей поверхностью 346 с низовой стороны 358 первого уплотнения 344.

С противоположной и напорной по отношению к первому уплотнению 344 стороны второе уплотнение или напорное уплотнение 360, по меньшей мере, частично окружающее первую пружину 362, поджимает и/или оказывает смещающее воздействие на второй грязесъемник или на расположенное с напорной стороны упорное кольцо 364 таким образом, чтобы внутренняя кромка 366 второго грязесъемника 364 прижималась к динамической герметизирующей поверхности 346 на напорной стороне 368 первого уплотнения 344. Расположение второго уплотнения 360 на напорной стороне по отношению к второму грязесъемнику 364 позволяет второму уплотнению 360 также улавливать твердые частицы и/или загрязняющие вещества. Взаимодействие между вторым грязесъемником 364 и динамической герметизирующей поверхностью 346 практически предотвращает выдавливание второго уплотнения 360 в зазор 363, а также практически предотвращает прохождение твердых частиц и/или загрязняющих веществ между вторым грязесъемником 364 и динамической герметизирующей поверхностью 346 с напорной стороны 368 первого уплотнения 344. Таким образом, в отличие от уплотнительного комплекта 130 по Фиг.1 и 2 расположение грязесъемников 354 и 364 по отношению к первому уплотнению практически предотвращает проникновение твердых частиц и/или загрязняющих веществ как с низовой стороны 358, так и с напорной стороны 368 первого уплотнения 344 через зазор 363 между внутренними поверхностями 350 и 352 и динамической герметизирующей поверхностью 346 в первый сальник 347, где расположено первое уплотнение 344. Кроме того, взаимодействие между внутренними кромками 356 и 366 и динамической герметизирующей поверхностью 346 по мере перемещения плунжера 322 внутри гидравлического клапана 300 может счищать твердые частицы и/или загрязнения с динамической герметизирующей поверхности 345, тем самым практически обеспечивая невозможность контакта первого уплотнения 344 с твердыми частицами и/или загрязнениями в то время, когда первое уплотнение 344 герметично прижимается к динамической герметизирующей поверхности 346.

Для того, чтобы не позволить второму уплотнению 360 поджимать первое уплотнение 344 во время, когда гидравлический клапан 300 находится под давлением, в состав уплотнительного комплекта включена разделительная прокладка 374, установленная между первым уплотнением 344 и вторым грязесъемником 364. В этом варианте разделительная прокладка 374 имеет ушко 376, которое входит в углубление 378, образованное фиксатором клетки 326 и клеткой 328. Взаимодействие между ушком 376 и углублением 378 предотвращает перемещение разделительной прокладки 374 внутри канавки 380, включающей первый сальник 347 и второй сальник 382, в котором расположено второе уплотнение 360, при перемещении плунжера 322 между, например, открытым положением и закрытым положением. В этом варианте первый сальник 347 расположен на некотором расстоянии от второго сальника 382. В некоторых вариантах разделительная прокладка 374 может быть изготовлена из металлического материала или из полиэфиркетонового материала. Однако можно использовать и любой другой приемлемый материал. Кроме того, поскольку первое уплотнение 344 располагается с низовой стороны по отношению к соединению 384 между фиксатором клетки 326 и клеткой 328, то уплотнение (например, спирально-навитая прокладка, плоская прокладка) 386 располагается в канавке 388 соответственно между фиксатором клетки 326 и клеткой 328. В процессе работы такое положение уплотнения 386 по отношению к соединению 384 практически предотвращает утечку между фиксатором клетки 326 и клеткой 328, которая может происходить в противном случае.

На Фиг.5 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 500, практически подобного предлагаемому варианту уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4. Однако в отличие от уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4 разделительная прокладка 374 располагается в раззенкованной части отверстия или в углублении 502, образованном в клетке 328 напротив фиксатора клетки 326. Кроме того, уплотнительный комплект 500 по Фиг.5 предназначен для установки в гидравлический клапан, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 и 306 и не проходит вверх между отверстиями 306 и 308. Конкретно, конфигурация предлагаемого варианта уплотнительного комплекта 500 выполнена таким образом, чтобы его можно было применять гидравлическим клапаном (подобными гидравлическому клапану 300), в котором текучая среда входит через отверстие 308 (Фиг.3), а выходит через отверстие 306 (Фиг.3). Соответственно уплотнения 344 и 360 и грязесъемники 354 и 364 расположены противоположно, в результате чего уплотнения 344 и 360 могут поджиматься, когда гидравлический клапан находится под давлением, а второе уплотнение 360 может быть расположено с напорной стороны по отношению к первому уплотнению 344. Однако уплотнительный комплект 500 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 500 установить в положении, противоположном по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.5. В таких вариантах уплотнение (например, спирально-навитая прокладка, плоская прокладка) (не показано) можно установить между фиксатором клетки 326 и клеткой 328.

На Фиг.6 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 600, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Уплотнительный комплект 600 практически подобен предлагаемому варианту уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4. Однако в отличие от уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4 первое уплотнение 344 располагают с напорной стороны по отношению к месту контакта 602 фиксатора клетки 604 с клеткой 606, в результате чего первое уплотнение 344 получает возможность герметично прижиматься между поверхностью 608 первого сальника 610 и динамической герметизирующей поверхностью 346 плунжера 322, что практически предотвращает утечку в месте контакта 602 фиксатора клетки 604 с клеткой 606. Кроме того, уплотнительный комплект 600 включает интегральную разделительную прокладку или разделительную прокладку сальника 612, являющуюся частью фиксатора клетки 604 и располагающуюся между первым уплотнением 344 и вторым грязесъемником 364. Уплотнительный комплект 600 показан в варианте для применения в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3), однако уплотнительный комплект 600 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 600 установить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.6.

На Фиг.7 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 700, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Уплотнительный комплект 700 практически подобен предлагаемому варианту уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4. Однако в отличие от уплотнительного комплекта 330 по Фиг.3 и 4 уплотнительный комплект 700 по Фиг.7 включает разделительную прокладку 702, которая может поджимать второй грязесъемник или грязесъемное кольцо 704 вместо воздействия второго уплотнения 360 и второй пружины 362. В результате этого внутренняя кромка 705 второго грязесъемника прижимается к динамической герметизирующей поверхности 346. Прокладка 702 включает ушко 706, выступающее в углубление 708, образованное фиксатором клетки 710 и клеткой 712. Взаимодействие между ушком 706 и углублением 708 не позволяет разделительной прокладке 702 перемещаться внутри канавки 714, в которой, по меньшей мере, частично расположены первое уплотнение 344, первый грязесъемник 354, прокладка 702 и второй грязесъемник. Кроме того, поскольку первое уплотнение должно располагаться с низовой стороны по отношению к месту контакта 716 фиксатора клетки 710 и клетки 712, то в канавке 720 между противоположными концами 722 и 724 фиксатора клетки 710 и клетки 712 соответственно следует установить уплотнение (например, спирально-навитую прокладку, плоскую прокладку и т.п.) 718. В процессе работы установка уплотнения 718 в такое положение по отношению к месту контакта 716 практически предотвращает утечку текучей среды между концами 722 и 724, которая в противном случае может происходить.

На Фиг.8 показан предлагаемый уплотнительный комплект 800, который практически подобен уплотнительному комплекту 700 по Фиг.7, но предназначен для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). А поэтому первое уплотнение 344, грязесъемники 354 и 704, а также прокладка 702 располагаются противоположно по отношению к расположению, показанному на Фиг.7, в результате чего первое уплотнение получает возможность быть нагруженным, когда гидравлический клапан находится под давлением, а второй грязесъемник 704 может быть расположен с напорной стороны по отношению к первому уплотнению 344. Если уплотнение 718 располагается между фиксатором клетки 710 и клеткой 712 на Фиг.8, то это уплотнение 718 может не устанавливаться.

На Фиг.9 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 900, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 900 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 900 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.9. В отличие от описанных выше уплотнительных комплектов первый и второй грязесъемники 902 и 904 предлагаемого варианта уплотнительного комплекта 900 включают кромки 906, прижимающиеся и/или располагающиеся вплотную к динамической герметизирующей поверхности 346 на низовой стороне 358 и на напорной стороне 368 первого уплотнения соответственно. Взаимодействие между кромками 906 и динамической герметизирующей поверхностью 346 практически предотвращает воздействие твердых частиц и/или загрязнений на первое уплотнение 344 и/или на динамическую герметизирующую поверхность 346. Кроме того, взаимодействие между первым грязесъемником 902 и динамической герметизирующей поверхностью 346 практически предотвращает выдавливание первого уплотнения 344 в зазор 907 между фиксатором клетки 908, клеткой 909 и плунжером 322.

Для предотвращения утечки между фиксатором клетки 908 и вторым грязесъемником 904 уплотнение 910 устанавливают в канавке 912 между вторым грязесъемником 904 и фиксатором клетки 908. Кроме того, в канавке 916 между противоположными концами 918 и 920 фиксатора клетки 908 и клетки 909 устанавливают уплотнение (например, спирально-навитую прокладку, плоскую прокладку и т.п.). Однако в других вариантах уплотнение 914 может не устанавливаться. В процессе работы положение уплотнений 910 и 914 по отношению ко второму грязесъемнику 904, фиксатору клетки 908 и клетки 909 практически предотвращает утечку текучей среды между концами 918 и 920, которая в противном случае могла бы происходить.

На Фиг.10 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1000, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1000 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1000 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.10. В отличие от описанных выше уплотнительных комплектов грязесъемник 354 представляет собой упорное кольцо, а второй грязесъемник или напорный грязесъемник 1002 представляет собой кольцевой элемент, имеющий поверхность 1004, которая, по меньшей мере, частично прижимается к динамической герметизирующей поверхности 346 на напорной стороне 368 первого уплотнения 344. Второй грязесъемник включает ушко 1006, выступающее в углубление 1008, образованное фиксатором клетки 1010 и клеткой 1012. Взаимодействие между ушком 1006 и углублением 1008 предотвращает перемещение второго грязесъемника 1002 по отношению к первому уплотнению 344, фиксатору клетки 1010 и клетке 1012. В некоторых вариантах второй грязесъемник 1002 изготовляют из полиэфиркетонового материала. Однако можно использовать и любой другой приемлемый материал.

На Фиг.11 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1100, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1100 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1100 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.11. В отличие от описанных выше уплотнительных комплектов фиксатор клетки 1102 образует второй сальник или углубление 1104, имеющее клиновидную поверхность 1106, соответствующую клиновидной поверхности 1108 второго грязесъемника 1114, располагаемого во втором сальнике 1104. Взаимодействие между клиновидными поверхностями 1106 и 1108 практически фиксирует положение второго грязесъемника 1114 по отношению к динамической герметизирующей поверхности 346. А именно, когда гидравлический клапан находится под давлением, текучая среда воздействует на поверхности 1110 и 1112 второго грязесъемника 1114, тем самым толкая второй грязесъемник 1114 вдоль клиновидной поверхности 1106 по направлению к динамической герметизирующей поверхности 346 и прижимая его к ней. В некоторых вариантах второй грязесъемник 1114 изготовлен из полиэфиркетонового материала. Однако можно использовать и любой другой приемлемый материал. Для предотвращения утечки между фиксатором клетки 1102 и клеткой 1118 в канавку 720 между фиксатором клетки 1102 и клеткой 1118 устанавливают уплотнение 718. Однако в других вариантах уплотнение 718 может быть исключено.

На Фиг.12 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1200, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1200 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1200 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.12. В отличие от описанных выше уплотнительных комплектов первый грязесъемник 354 представляет собой упорное кольцо, а второй грязесъемник или напорный грязесъемник 1202 представляет собой разрезное кольцо. В некоторых вариантах второй грязесъемник 1202 может быть разрезным кольцом, изготовленным из угленаполненного политетрафторэтилена или из любого другого приемлемого материала. В качестве дополнения или альтернативы уплотнительный комплект 1200 в дополнение или вместо второго грязесъемника 1202 может включать кольцевой элемент (не показан), изготовленный из полиэфиркетонового материала.

Для того, чтобы предотвратить воздействие твердых частиц и/или загрязнений на первое уплотнение 344 и динамическую герметизирующую поверхность 346 с напорной стороны 368 первого уплотнения 344, поверхность 1204 второго грязесъемника 1202 поджимается по направлению к динамической герметизирующей поверхности 346 и, по меньшей мере, частично прижимается к ней, когда, например, в гидравлический клапан подается давление. Уплотнительный комплект 1200 дополнительно включает разделительную прокладку 1206, являющуюся интегральной частью фиксатора клетки 1208 и расположенную между первым уплотнением 344 и вторым грязесъемником 1202. Для предотвращения утечки между фиксатором клетки 1208 и клеткой 1210 в канавке 720 между фиксатором клетки 1208 и клеткой 1210 помещают уплотнение 718. Однако в других вариантах уплотнение 718 может быть исключено.

На Фиг.13 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1300, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1300 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1300 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.13. Предлагаемый уплотнительный комплект 1300 в целом подобен уплотнительному комплекту 1200 по Фиг.12 тем, что уплотнительный комплект 1300 по Фиг.13 включает второй грязесъемник 1302, который поджимается по направлению к динамической герметизирующей поверхности 346 и прижимается к ней, когда гидравлический клапан находится под давлением. Конкретнее, текучая среда внутри гидравлического клапана давит на поверхность 1304 второго грязесъемника 1302, которая поджимает и/или перемещает конец 1306 второго грязесъемника 1302, по меньшей мере, в состояние частичного контакта с динамической герметизирующей поверхностью 346 для того, чтобы практически предотвратить воздействие твердых частиц и/или загрязнений на первое уплотнение 344 и/или на динамическую герметизирующую поверхность 346 с напорной стороны 368 первого уплотнения 344. В варианте, показанном на Фиг.13, содержится уплотнение 718, однако это уплотнение 718 может и не быть установлено.

На Фиг.14 показан предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1400, предназначенного для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1400 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1400 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.14. Уплотнительный комплект 1400 содержит второй грязесъемный комплект 1402, включающий второй грязесъемник или расположенное с напорной стороны упорное кольцо 1404, установленное между расположенными друг против друга и находящимися в зацеплении друг с другом частями 1406 и 1408 держателя 1410. Взаимодействие между вторым грязесъемником 1404 и частями 1406 и 1408 поджимает второй грязесъемник 1404 таким образом, что внутренняя кромка 1412 второго грязесъемника 1404 прижимается к динамической герметизирующей поверхности 346 с напорной стороны 368 относительно первого уплотнения 344. Наличие второго грязесъемного комплекта 1402 в составе уплотнительного комплекта 1400 должным образом поджимает второй грязесъемник 1404, избавляя, например, от необходимости устанавливать в уплотнительном комплекте 1400 второе уплотнение 360 и вторую пружину 362. Уплотнительный комплект 1400 дополнительно включает разделительную прокладку 1414, которая содержит ушко 1416, выступающее в углубление 1418, образованное фиксатором клетки 1420 и клеткой 1422.

На Фиг.15 показан предлагаемый уплотнительный комплект 1500, который можно применять с подвесной клеткой 124, с клеткой, удерживаемой фиксатором (например, подобной клетке 328 (Фиг.3) с фиксатором клетки 326 (Фиг.3)), или с любыми другими описанными здесь вариантами. Предлагаемый вариант уплотнительного комплекта 1500 предназначен для установки в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 306 (Фиг.3) и 308 (Фиг.3). Однако этот уплотнительный комплект 1500 можно применять и в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вверх между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1500 расположить противоположно по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.15. Уплотнительный комплект 1500 практически подобен уплотнительному комплекту 500, показанному на Фиг.5. Однако уплотнительный комплект 1500 по Фиг.15 должен быть установлен в углублении (или возле) 1502 плунжера 1504, а не внутри фиксатора клетки 326 и клетки 328 (или частично между ними). Уплотнительный комплект 1500 включает фиксатор 1506, опорное кольцо 1508, первый грязесъемник 354, первое уплотнение 344, второй грязесъемник 364 и второе уплотнение 360. Дополнительно уплотнительный комплект 1500 включает разделительную прокладку 1510, частично расположенную в канавке 1512, образованной плунжером 1504. В некоторых вариантах разделительная прокладка 1510 может содержать множество кольцевых сегментов или пружинное стопорное кольцо для облегчения установки прокладки 1510 внутрь канавки 1512. Представленный уплотнительный комплект 1500 включает опорное кольцо 1508, однако в других вариантах уплотнительный комплект 1500 может не включать опорного кольца 1508. В таких вариантах фиксатор 1506 может выступать ближе к внутренней поверхности или к динамической герметизирующей поверхности 1514 клетки 1516 для фиксации первого грязесъемника 354 и первого уплотнения в нужном положении относительно плунжера 1504.

На Фиг.16 показан предлагаемый уплотнительный комплект 1600, практически подобный уплотнительному комплекту 1500 по Фиг.15. Однако вместо фиксатора 1506 (Фиг.15) и опорного кольца 1508 (Фиг.15), уплотнительный комплект 1600 по Фиг.16 включает кольцо (например, кольцо в форме литеры L) 1602, имеющее первую часть 1604, связанную с поверхностью 1606 плунжера 1504 посредством, например, сварного соединения 1608, и вторую часть 1610, располагающуюся между плунжером 1504 и динамической герметизирующей поверхностью 1514. Вторая часть 1610 выдвинута к первому грязесъемнику 354 для фиксации первого грязесъемника 354 и первого уплотнения 344 в нужном положении по отношению к плунжеру 1504. Как описано выше, уплотнительный комплект 1600 может применяться в гидравлическом клапане, в котором текучая среда проходит вниз между отверстиями 308 (Фиг.3) и 306 (Фиг.3), если уплотнительный комплект 1600 установить в противоположном положении по отношению к конфигурации, показанной на Фиг.16.

Здесь представлены конкретные варианты устройства, однако объем настоящего изобретения не ограничивается только ими. Напротив, настоящий патент охватывает все устройства, отчетливо подпадающие под действие пунктов прилагающейся формулы изобретения либо в буквальном смысле, либо согласно доктрине эквивалентов.

Описаны уплотнительные комплекты для применения с гидравлическими клапанами. Предлагаемый вариант клапанного затвора, предназначенный для применения с гидравлическими клапанами, включает клетку (328) и уплотнительный комплект (330), который следует поместить, по меньшей мере, либо в клетке, либо в фиксаторе клетки (326), либо в плунжере (322). Уплотнительный комплект содержит первое уплотнение и первый грязесъемник. Первое уплотнение должно поджимать первый грязесъемник для предотвращения проникновения загрязнений к динамической герметизирующей поверхности, к которой прижимается первое уплотнение. Дополнительно уплотнительный комплект содержит второе уплотнение и второй грязесъемник. Второе уплотнение должно поджимать второй грязесъемник. Кроме того, уплотнительный комплект содержит разделительную прокладку между первым и вторым уплотнениями. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Сборный клапанный затвор для применения с гидравлическими клапанами, содержащий:
клетку;
фиксатор клетки, конфигурация которого позволяет фиксировать клетку в нужном положении; и
уплотнительный комплект, по меньшей мере, частично располагающийся между клеткой и фиксатором клетки, при этом указанный уплотнительный комплект содержит уплотнение, расположенное в сальнике между первым и вторым грязесъемниками, конфигурация которых позволяет предотвращать проникновение твердых частиц в сальник из пространства, образованного между внутренними поверхностями клетки с фиксатором клетки и наружной поверхностью элемента управления потоком, устанавливаемого в сборном клапанном затворе.

2. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что первый грязесъемник отличается от второго грязесъемника.

3. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что первый грязесъемник содержит упорное кольцо, предотвращающее выдавливание уплотнения в зазор, образованный между внутренними поверхностями клетки с фиксатором клетки и наружной поверхностью элемента управления потоком текучей среды.

4. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит разделительную прокладку, установленную между вторым грязесъемником и уплотнением.

5. Сборный клапанный затвор по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второе уплотнение, по меньшей мере, частично расположенное в другом сальнике, отстоящем от указанного сальника.

6. Сборный клапанный затвор по п.5, отличающийся тем, что второй грязесъемник содержит упорное кольцо, поджимаемое вторым уплотнением.

7. Сборный клапанный затвор по п.6, отличающийся тем, что упорное кольцо предназначено предотвращать выдавливание второго уплотнения в зазор, образованный между клеткой с фиксатором клетки и наружной поверхностью элемента управления потоком текучей среды.

8. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что поверхности первого и второго грязесъемников содержат кромки, расположенные вплотную к наружной поверхности элемента управления потоком текучей среды.

9. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что второй грязесъемник содержит очистительное кольцо.

10. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, либо клетка, либо фиксатор клетки содержит углубление, в которое, по меньшей мере, частично устанавливается второй грязесъемник.

11. Сборный клапанный затвор по п.10, отличающийся тем, что углубление включает клиновидную поверхность, позволяющую практически удерживать второй грязесъемник в нужном положении по отношению к наружной поверхности элемента управления потоком.

12. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что второй грязесъемник содержит кольцевой элемент.

13. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что второй грязесъемник содержит разрезное кольцо.

14. Сборный клапанный затвор по п.1, отличающийся тем, что давлением в гидравлическом клапане второй грязесъемник поджимается к наружной поверхности элемента управления потоком.

15. Сборный клапанный затвор для применения с гидравлическими клапанами, содержащий:
клетку; и
уплотнительный комплект, который должен устанавливаться, по меньшей мере, либо в клетке, либо в фиксаторе клетки, либо в плунжере клапана, при этом уплотнительный комплект содержит:
первое уплотнение и первый грязесъемник, причем первое уплотнение поджимает первый грязесъемник для предотвращения проникновения загрязнений к динамической герметизирующей поверхности, к которой должно прижиматься первое уплотнение;
второе уплотнение и второй грязесъемник, при этом второе уплотнение поджимает второй грязесъемник; и
разделительную прокладку между первым и вторым уплотнениями.

16. Сборный клапанный затвор по п.15, отличающийся тем, что первый грязесъемник содержит упорное кольцо, предотвращающее выдавливание первого уплотнения в зазор, образованный между внутренними поверхностями, по меньшей мере, либо клетки, либо фиксатора клетки и наружной поверхностью плунжера.

17. Сборный клапанный затвор по п.16, отличающийся тем, что второй грязесъемник содержит другое упорное кольцо, предотвращающее выдавливание второго уплотнения в зазор.

18. Сборный клапанный затвор для применения с гидравлическими клапанами, содержащий:
клетку;
фиксатор клетки, конфигурация которого позволяет фиксировать клетку в нужном положении; и
уплотнение, по меньшей мере, частично располагающееся в сальнике, образованном, по меньшей мере, либо клеткой, либо фиксатором клетки, либо плунжером; и
средство для предотвращения проникновения твердых частиц к динамической герметизирующей поверхности из пространства, образованного между внутренними поверхностями, по меньшей мере, либо клетки, либо фиксатора клетки и наружной поверхностью плунжера, при этом указанное средство содержит первое уплотнение и первый грязесъемник, причем первое уплотнение поджимает первый грязесъемник, и второе уплотнение и второй грязесъемник, причем второе уплотнение поджимает второй грязесъемник.