ОБТЮРАТОРНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТРУБ Российский патент 2015 года по МПК F16K1/24 F16K5/06 F16L29/02 

Настоящее изобретение относится к обтюраторному клапану и устройству для соединения труб, в котором по меньшей мере первая соединяемая труба предусмотрена у одного конца с обтюраторным клапаном.

В устройстве такого типа известным является приведение во вращение обтюратора, расположенного в клапане, причем обтюратор может иметь форму диска или сферы, приведение обтюратора во вращение переводит клапан в открытое положение, обеспечивающее прохождение текучей среды через него, или в закрытое положение. Например, когда обтюратор является сферой, внутри сферы расположен проточный канал, и в открытом положении клапана проточный канал обеспечивает прохождение текучей среды через него по оси клапана, тогда как в закрытом положении проточный канал ориентирован поперек прохода текучей среды и блокирует последнюю.

Обтюратор опирается, известным образом, на гнездо, образованное в теле клапана. Это соприкосновение позволяет клапану быть герметизированным, и обычно это соприкосновение сохраняется постоянно, независимо от положения клапана, закрыт он или открыт, с одной стороны, посредством давления текучей среды, упирающейся в обтюратор, и, с другой стороны, посредством давления, непрерывно оказываемого пружиной предварительного нагружения. Таким образом, обеспечивается герметизация как при высоких, так и при низких давлениях текучей среды, причем в последнем случае сила пружины предварительного нагружения заменяет давление текучей среды. Тем не менее, такая мера имеет недостаток в том, что требуется надежное соединение, когда обтюратор приводится во вращение, для отрывания упомянутого обтюратора от гнезда. Это может вызвать более быстрый износ обтюратора или гнезда, в зависимости от материалов, используемых для того и другого.

Устройство, описанное в документе ЕР0564564, также имеет этот недостаток. В этом документе сфера имеет плоскую уплотнительную поверхность, по существу лежащую в концевой соединительной плоскости клапана. Целью этого документа является то, чтобы шар не выходил наружу клапана, когда сфера вращается. Для этого кулачок расположен на сфере и взаимодействует с кулачковой конструкцией, расположенной внутри камеры клапана. Вращение сферы вызывает перемещение кулачка вдоль кулачковой поверхности. Следовательно, сфера начинает вращаться до действия кулачка, причем вращение вызывает прямолинейное перемещение. В начальной стадии вращения, следовательно, сфера неизменно упирается предварительным нагружением в гнездо, и возникают ранее упомянутые недостатки.

Задачей изобретения является разработка обтюраторного клапана для устройства соединения труб, который позволяет преодолеть вышеупомянутые недостатки, при этом сохраняя оптимальную герметизацию.

В этой связи, объектом изобретения является обтюраторный клапан для устройства соединения труб, содержащий по меньшей мере одну камеру, проточный проход, который простирается внутри камеры, обтюратор, расположенный в проточном проходе, причем обтюратор опирается на гнездо в первом положении покоя и удерживается в этом положении напротив гнезда посредством действия первой силы, образуемой средством предварительного нагружения, и также содержащий средство для приведения обтюратора во вращение так, чтобы обтюратор мог быть приведен во вращение между открытым положением клапана, в котором текучая среда может течь, и закрытым положением, в котором текучая среда блокирована, отличающийся тем, что клапан содержит средство для приведения обтюратора в прямолинейное перемещение для смещения обтюратора из упомянутого первого положения напротив гнезда во второе положение, в котором между обтюратором и гнездом создан зазор, которое выполнено с возможностью приведения обтюратора в прямолинейное перемещение независимо от вращательного перемещения этого обтюратора.

Тот факт, что прямолинейное смещение не зависит от вращательного смещения обтюратора, обеспечивает использование клапана, в котором обтюратор может быть приведен во вращение в дальнейшем, в отдельный момент, поскольку между обтюратором и гнездом уже создан зазор. Это также позволяет одновременно выполнять вращение и прямолинейное перемещение без задержки между прямолинейным перемещением и вращением, от которого оно зависит.

Такое устройство преимущественно позволяет сохранять полную герметичность между обтюратором и гнездом, образованным в теле клапана, когда проход текучей среды заблокирован, и переключаться из открытого положения клапана в закрытое положение без износа обтюратора и гнезда, и без увеличения размеров средства приведения обтюратора во вращение. Преимущественно, сила, прилагаемая средством предварительного нагружения, напротив, может быть увеличена для улучшения герметизации устройства без увеличения износа, упомянутого выше в этом документе.

В дальнейшем приводится ряд отличительных признаков настоящего изобретения, которые могут комбинироваться друг с другом:

Обтюратор установлен с возможностью вращения по меньшей мере в одной опоре обтюратора, и средство предварительного нагружения принуждает упомянутую по меньшей мере одну опору обтюратора перемещаться прямолинейно, и прямолинейно перемещающее средство выполнено с возможностью создания второй принуждающей силы в направлении, противоположном первой силе, созданной средством предварительного нагружения, чтобы вызвать прямолинейное смещение по меньшей мере одной опоры обтюратора в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения;

Средство предварительного нагружения содержит по меньшей мере одну прямую пружину, упирающуюся в часть по меньшей мере одной опоры обтюратора;

Прямолинейно перемещающее средство выполнено с возможностью быть поджимаемым вторым клапаном, упертым в упомянутый обтюраторный клапан;

Прямолинейно перемещающее средство содержит по меньшей мере один толкающий стержень, выполненный с возможностью скольжения в теле камеры клапана, причем прямолинейно перемещающее средство расположено так, что средство предварительного нагружения, по меньшей мере одна опора обтюратора и по меньшей мере один толкающий стержень совмещены в этом порядке;

По меньшей мере один толкающий стержень имеет трубчатую часть, которая простирается в отверстии, образованном в камере клапана, причем осевой размер трубчатой части больше, чем осевой размер отверстия, так что в первом положении конец трубчатой части выступает из клапана, выполненного с возможностью испытывать принуждающее воздействие второго клапана, упирающегося в упомянутый обтюраторный клапан, и так что во втором положении упомянутый конец трубчатой части расположен заподлицо с соединительным концом клапана, причем толкающий стержень простирается внутри корпуса, поджимая опору обтюратора в противодействие средству предварительного нагружения;

Прямолинейно перемещающее средство содержит по меньшей мере один исполнительный механизм и приводящий элемент, причем упомянутый приводящий элемент расположен в корпусе вблизи от обтюратора, причем приводящий элемент выполнен с возможностью поджимания обтюратора в прямолинейное перемещение;

Прямолинейно перемещающее средство содержит по меньшей мере один линейный исполнительный механизм и стержень, образующий приводящий элемент, причем свободный конец стержня предусмотрен с пальцем, совершающим совместное прямолинейное перемещение с опорой обтюратора, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью притягивания опоры обтюратора к упомянутому исполнительному механизму в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения, причем исполнительный механизм расположен на той же стороне опоры обтюратора, что и средство предварительного нагружения;

Прямолинейно перемещающее средство содержит по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм и кулачок, образующий приводной элемент, причем вращение по меньшей мере одного кулачка выполнено с возможностью приведения прямолинейного перемещения обтюратора в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения, причем кулачок расположен так, что средство предварительного нагружения, по меньшей мере одна опора обтюратора и по меньшей мере один кулачок совмещены в этом порядке;

Средство тепловой изоляции расположено между телом исполнительного механизма и наружной стороной клапана;

Два прямолинейно перемещающих средства симметрично расположены на соответствующих противоположных сторонах обтюратора относительно проточного прохода;

Обтюратор имеет по меньшей мере одну плоскую поверхность, образующую плечо с цилиндрической частью, радиально простирающейся в направлении наружу упомянутого обтюратора, и в цилиндрической части образована овальная щель;

Средство для вращения обтюратора содержит управляющий вал, выполненный с возможностью взаимодействия с цилиндрической частью обтюратора;

Шип, образованный у первого конца управляющего вала, расположен в овальной щели, причем длина упомянутой щели больше, чем соответствующий размер шипа управляющего вала для того, чтобы обеспечить зазор для перемещения управляющего вала относительно обтюратора, и ширина щели выполнена с размерами, совпадающими с соответствующим размером шипа;

Опора обтюратора образована посредством прокладки, расположенной вблизи от цилиндрической части обтюратора, напротив плоской поверхности, причем упомянутая опора обтюратора выполнена с возможностью быть перемещаемой в осевом направлении посредством воздействия в одном направлении средства предварительного нагружения, и посредством воздействия в противоположном направлении прямолинейно перемещающего средства.

Более того, объектом изобретения также является устройство для соединения труб, в котором по меньшей мере одна соединяемая первая труба предусмотрена у одного конца с обтюраторным клапаном, таким как описанный выше в этом документе, и в котором обтюраторный клапан содержит соединительный фланец, причем этот соединительный фланец имеет со стороны наружной части камеры соединительный конец, образующий плоскость, по существу перпендикулярную направлению, в котором простирается проточный проход.

Согласно другим характеристикам, на прямолинейно перемещающее средство может быть оказано принудительное воздействие в результате соприкосновения с элементом устройства, отличного от клапана, которое упирается в соединительный конец клапана.

Средство для приведения первого клапана в прямолинейное перемещение может быть приведено в действие посредством соприкосновения с соединительным концом другого клапана, посредством чего соединительный конец нажимает на выступающую трубчатую часть толкающих стержней. В качестве альтернативы, выступающие трубчатые части толкающих стержней первого клапана приводятся в прямолинейное перемещение посредством соприкосновения с выступающими трубчатыми частями толкающих стержней другого клапана.

Другим объектом изобретения является способ соединения труб, причем по меньшей мере одна труба содержит обтюраторный клапан, в котором обтюратор опирается на гнездо и удерживается напротив этого гнезда посредством действия первой силы, созданной средством предварительного нагружения, причем вращение обтюратора позволяет переходить из открытого положения клапана, в котором текучая среда может течь, в закрытое положение, в котором течение текучей среды предотвращено, отличающийся тем, что способ соединения содержит по меньшей мере следующие этапы:

- обеспечивают прямолинейное перемещение обтюратора в направлении, противоположном направлению первой силы, созданной средством предварительного нагружения, для получения зазора между обтюратором и гнездом; и

- осуществляют вращение обтюратора, причем упомянутый обтюратор и гнездо не соприкасаются, когда обтюратор вращается, из-за зазора.

Согласно изобретению, в открытом положении обтюратора между обтюратором и гнездом сохраняется зазор.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей, на которых:

- фиг.1 представляет собой частичный вид сверху в продольном разрезе клапана для соединительного устройства согласно изобретению, в первом положении соединения;

- фиг.2 представляет собой вид в разрезе, соответствующий фиг.1, причем соединительное устройство находится во втором положении разъединения;

- фиг.3 представляет собой вид сбоку устройства согласно изобретению в разъединенном состоянии;

- фиг.4 представляет собой вид сбоку устройства согласно изобретению в соединенном состоянии с обтюраторным клапаном в закрытом положении;

- фиг.5 представляет собой вид, эквивалентный фиг.4, устройства согласно изобретению в соединенном состоянии с обтюраторным клапаном в открытом положении;

- фиг.6 представляет собой вид сверху соединительного устройства согласно второму варианту осуществления;

- фиг.7 представляет собой вид сверху соединительного устройства согласно третьему варианту осуществления;

Соединительное устройство, изображенное на фиг.1-5, содержит по меньшей мере один обтюраторный клапан 2, выполненный с возможностью блокирования и/или обеспечения прохождения текучей среды из одной гидравлической трубы в другую.

Клапан 2 образован камерой 4, тело которой образует проточный проход 6, который простирается внутри камеры 4 вдоль первой продольной оси Х-Х'. Согласно первой продольной оси Х-Х', камера 4 клапана 2 имеет у первого конца соединительный фланец 8 и у второго конца соединительный фланец 10, причем проточный проход 6 внутри камеры 4 соединяет два фланца 8, 10.

Соединительный фланец 8 прикреплен к камере 4, простирается по существу поперечно упомянутой камере и имеет соединительный конец, выполненный с возможностью обеспечения установки гидравлической трубы 12.

Соединительный фланец 10 прикреплен к камере 4 и образует гнездо 14 внутри камеры. В качестве примера, в изображенном варианте осуществления гнездо 14 имеет форму части конуса. Соединительный фланец 10 на стороне, направленной наружу камеры 4, имеет соединительный конец 15, образующий плоскость, которая по существу перпендикулярна первой продольной оси Х-Х' проточного прохода 6.

Клапан 2 также содержит обтюратор 16, расположенный в проточном проходе 6.

Согласно изображенному варианту осуществления обтюратор 16 имеет по существу сферическую форму, выполненную с возможностью приведения в соприкосновение с гнездом 14, образованным соединительным фланцем 12. Уплотнительное кольцо 18, вставленное в гнездо 14, позволяет этому соприкосновению между гнездом 14 и обтюратором 16 быть герметичным.

Обтюратор 16 имеет проточный канал 20, образованный отверстием через обтюратор 16 вдоль оси.

Обтюратор 16 имеет также по меньшей мере одну плоскую поверхность 22, образующую плечо с цилиндрической частью 24, радиально продолжающий обтюратор 16 в направлении наружу последней. Обтюратор 16 ориентирован в камере 4 клапана 2 так, что плоская поверхность 22 простирается по существу параллельно первой продольной оси Х-Х' потока.

Плоская поверхность 22, образованная на наружной поверхности обтюратора 16, и цилиндрическая часть 24 взаимодействуют с опорой 26 обтюратора и средством 28 для приведения обтюратора во вращение.

Вращающее средство 28 прикреплено к обтюратору 16 так, что обтюратор 16 может поворачиваться вокруг второй оси Y-Y', перпендикулярной оси канала 20 и первой продольной оси X-X', между открытым положением, в котором проточный канал 20 расположен на первой продольной оси Х-Х' проточного прохода 6, обеспечивая сквозное прохождение текучей среды, и закрытым положением, в котором проточный канал 20 по существу перпендикулярен оси проточного прохода 6, блокируя прохождение текучей среды.

Для этого вращающее средство 28 образовано посредством управляющей оси 30, которая простирается вдоль второй поперечной оси Y-Y', по существу перпендикулярной первой продольной оси Х-Х', и которая установлена с возможностью вращения в камере 4 клапана. Управляющая ось 30 может приводить обтюратор 16 во вращение. Штифт 32, образованный у одного конца управляющей оси 30, взаимодействует с овальной щелью 34, выполненной в цилиндрической части 24 обтюратора 16. Длина упомянутой овальной щели 34 превышает размер штифта 32 управляющей оси 30 для формирования зазора смещения управляющей оси 30 относительно обтюратора 16. Центральное положение управляющей оси 30, в котором штифт 32 находится в середине овальной щели 34, соответствует расположению клапана 2, в котором ось Y-Y' проходит через центр О вращения обтюратора 16. Это центральное положение, изображенное на фиг.1, 4 и 5, позволяет приводить обтюратор 16 во вращение без напряжения. Будет понятно, что вблизи от этого положения приведение обтюратора во вращение возможно, но расположение обтюратора в этом центральном положении способствует приведению упомянутого обтюратора во вращение. Ширина щели 34 подогнана под соответствующий размер штифта 32 управляющей оси 30 для обеспечения немедленного приведения обтюратора 16 во вращение, когда управляющая ось 30 поворачивается.

Средство, которое не показано на чертеже, относящееся ко второму концу 36 управляющей оси 30, вызывает вращение управляющей оси 30 вокруг второй поперечной оси Y-Y' и вращение, связанное с обтюратором 16 вокруг этой же поперечной оси Y-Y'.

Опора 26 обтюратора расположена в камере 4, образующей клапан 2, и имеет форму прямоугольной прокладки, имеет проходящее сквозь нее отверстие, диаметр которого соответствует диаметру цилиндрической части 24 обтюратора 16. Опора 26 расположена вокруг цилиндрической части 24 напротив плоской поверхности 22. Таким образом, обтюратор 16 установлен с возможностью вращения в опоре 26, согласно оси Y-Y' вращения управляющей оси 30.

Опора 26 может совершать осевое перемещение в направлении первой продольной оси Х-Х' потока посредством действия в направлении средства 38 предварительного нагружения и посредством действия в направлении, противоположном направлению двух толкающих стержней 40. Для этого средство 38 предварительного нагружения и толкающие стержни 40, связанные с опорой 26 обтюратора, совмещены в направлении первой продольной оси Х-Х'.

Здесь средство 38 предварительного нагружения образовано двумя прямыми пружинами, каждая из которых расположена в первом конце отверстия (не изображенного для упрощения), выполненного в соединительном фланце 8, и которое простирается в направлении первой продольной оси Х-Х' клапана 2. Другой конец пружин 38 расположен в отверстиях, выполненных в части опоры 26 обтюратора, расположенной напротив соединительного фланца 8.

Каждый толкающий стержень 40 простирается в направлении первой продольной оси Х-Х' клапана в отверстии, образованном в соединительном фланце 10, и в камере 4 клапана 2. Стержень 40 имеет трубчатую часть 42, простирающуюся в упомянутом отверстии и толкающую головку 44, которая может взаимодействовать с частью опоры 26 обтюратора. Осевой размер трубчатой части 42 толкающего стержня 40 больше, чем осевой размер отверстия, так что, когда толкающая головка 44 упирается в тело камеры 4, противоположный конец стержня 40 выступает наружу клапана. В камере 4 клапана вокруг упомянутой трубчатой части 42 предусмотрены герметизирующие соединения.

Далее будет описана работа клапана и, в частности, прямолинейно перемещающего средства.

В положении покоя толкающая головка 44 упирается во внутреннюю поверхность камеры 4 у одного конца отверстия, и противоположный конец каждого толкающего стержня 40 выступает над соединительным концом 15 клапана 2. В этом положении покоя толкающего стержня 40 средство 38 предварительного нагружения толкает согласно первой продольной оси Х-Х' блокирующую опору 26 к толкающим стержням 40, и на обтюратор 16 воздействует усилие, направленное к гнезду 14. Между толкающей головкой 44 и опорой 26 обтюратора может быть предусмотрен зазор.

В рабочем положении конец каждого толкающего стержня 40 расположен заподлицо с соединительным концом 15 клапана 2, и толкающая головка 44 простирается внутри камеры на расстоянии от внутренней поверхности камеры 4 и от конца отверстия. В этом рабочем положении толкающих стержней 40 толкающие стержни 40 толкают опору 26 обтюратора согласно первой продольной оси Х-Х' к средству 38 предварительного нагружения, тогда обтюратор 16 толкается от гнезда 14, между обтюратором 16 и гнездом 14 образуется зазор j1.

В этом рабочем положении зазор j1, образованный между обтюратором 16 и гнездом 14, обусловлен тем, что управляющая ось 30 находится в центральном положении в овальной щели 34. Обтюратор 16 был смещен в осевом направлении, и его центр О вращения теперь находится на оси Y-Y' вращения управляющей оси 30. Следовательно, легко заставить обтюратор 16 поворачиваться из открытого положения в закрытое положение или из закрытого положения в открытое положение.

Смещение при прямолинейном перемещении толкающих стержней 40 ограничено в одном направлении посредством соприкосновения головки 44 с телом камеры 4 и в другом направлении посредством соприкосновения головки 44 с опорой 26 обтюратора, смещение опоры 26 обтюратора ограничено, поскольку опора поджимается пружиной 38 предварительного нагружения.

Первая сила пружин 38 предварительного нагружения стремится толкать опору 26 обтюратора к соединительному фланцу 10 и, таким образом, располагать и удерживать обтюратор 16 в положении напротив гнезда 14 клапана, тогда как сила сжатия на конце толкающих стержней 40 стремится толкать опору 26 обтюратора к пружинам 38 предварительного нагружения и, таким образом, перемещать обтюратор 16 от гнезда 14 против первой силы, образованной пружинами 38 предварительного нагружения, посредством создания зазора j1 между обтюратором 16 и гнездом 14.

Следовательно, клапан 2 имеет средство 26, 40 для приведения обтюратора 16 в прямолинейное перемещение, содержащее по меньшей мере один толкающий стержень 40 и опору 26 обтюратора, и которое стремится заставить обтюратор 16 прямолинейно перемещаться посредством создания второй осевой силы, большей, чем первая сила, создаваемая средством 38 предварительного нагружения, и направленной противоположно направлению этой первой силы. Более того, упомянутое прямолинейно перемещающее средство 26, 40 отличается от вращающего средства 28, образованного, в частности, управляющей осью 30, так что смещение осевого прямолинейного перемещения обтюратора, вызванное прямолинейно перемещающим средством, выполняется независимо от вращательного смещения этого обтюратора, вызванного вращающим средством. Смещение прямолинейного перемещения обтюратора может быть выполнено без вращения, и, наоборот, приведение обтюратора во вращение может быть выполнено в определенном осевом положении обтюратора.

Устройство для соединения труб согласно изобретению содержит по меньшей мере одну трубу 12, предусмотренную у одного конца с клапаном 2, таким как описанный выше в этом документе. Прямолинейно перемещающее средство 26, 40 оказывается принудительно введенным вовнутрь камеры, когда упомянутый клапан 2 присоединен к другому клапану 2' или любому другому элементу соединительного устройства, который плоско прилегает к соединительному концу 15 клапана 2. В качестве примера, который не изображен, отдельный элемент соединительного устройства может быть системой аварийного разъединения, расположенной между концами двух клапанов.

Преимущественно вторая соединяемая труба предусмотрена у ее конца с клапаном 2', который идентичен клапану, описанному выше в этом документе, и каждый из соединяемых клапанов 2 и 2' предпочтительно имеет толкающие стержни 40 и 40', выступающие из их соединительных концов 15 и 15'. Толкающие стержни 40 клапана 2, таким образом, могут толкаться как соединительным концом 15' клапана 2', так и толкающими стержнями 15' этого другого клапана 2'.

Для этого на соединительном фланце расположены соединители (не показаны) для фиксации соединения различных элементов устройства.

Далее будет описан способ соединения и разъединения обтюраторного клапана, такого как описанный ранее и связанного с первой трубой, со вторым клапаном 2', связанным со второй трубой.

Как, в частности, видно из фиг.3-5, два клапана являются идентичными, и, следовательно, дальнейшее описание будет ограничено состояниями обтюраторного клапана, связанного с первой трубой.

Когда сборка разъединена, обтюратор 16 клапана 2 находится в закрытом положении, приводя опору напротив гнезда 14, так что текучая среда не может выходить из первой трубы 12. Герметизация является оптимальной между обтюратором 16 и соединительным фланцем 10 посредством давления, оказываемого пружинами 38 предварительного нагружения. Это состояние в частности изображено на фиг.3.

Для того, чтобы текучая среда проходила из первой трубы 12 в другую, клапан 2 согласно изобретению присоединен ко второму клапану 2'. Последний давит на толкающие стержни 40, которые выступают из соединительного конца 15. Толкающие стержни 40 стремятся попасть вовнутрь тела камеры 4 и перемещаться в осевом направлении против силы пружин 38 предварительного нагружения, причем сила, прилагаемая к толкающим стержням 40 вторым клапаном 2', превосходит силу предварительного нагружения, прилагаемую пружинами 38. Смещение толкающих стержней 40 вызывает смещение опоры 26 обтюратора и, следовательно, обтюратора 16 к соединительному фланцу 8. Следовательно, больше нет какого-либо соприкосновения с гнездом 14. Между обтюратором 16 и гнездом 14 создается зазор j1, и этот зазор j1 имеет такие размеры, чтобы позволить штифту 32 управляющей оси 30 находиться в центральном положении в овальной щели 34, выполненной на обтюраторе 16. Это состояние в частности изображено на фиг.4.

Поддерживание стержней 40 выполняется посредством опоры 26, а не непосредственно на обтюраторе 16. Результатом этого является улучшенное равновесие сборки. Для этого преимущественно, если клапан 2 содержит два комплекта толкающих стержней 40, опирающихся на две опоры 26 обтюратора, расположенные с обеих сторон обтюратора 16 относительно первой продольной оси Х-Х'.

На следующем этапе, поскольку между обтюратором 16 и гнездом 14 удерживается зазор j1, и штифт 32 управляющей оси 30 удерживается в его центральном положении в щели 34, средство 28 для вращения обтюратора приводится для обеспечения вращения обтюратора 16, чтобы канал 20 позволил текучей среде проходить через себя, и чтобы клапан 2 перешел в открытое положение, в частности изображенное на фиг.5.

Следует отметить, что во время периода прохождения текучей среды зазор j1 удерживается, и отсутствует соприкосновение между гнездом 14 и обтюратором 16.

При необходимости разъединения клапанов в конце процесса гидравлической передачи или в случае аварийной процедуры, это достигается посредством вращения обтюратора 16 для приведения клапана в закрытое положение, и затем посредством разъединения клапанов. Удаление второго клапана 2' означает, что толкающие стержни 40 больше не толкаются вовнутрь камеры 4, и из-за этого обтюратор 16 и соответствующее гнездо 26 снова подвержены в основном силе пружин 38 предварительного нагружения. Обтюратор 16 и опора 26 смещаются в осевом направлении до точки, в которой обтюратор 16 соприкасается с гнездом 14. Таким образом, отсоединенный клапан плотно герметизирован.

Далее будет описан второй вариант осуществления изобретения, изображенный на фиг.6, в этом случае, клапана 102. Для подобных элементов использованы номера, такие же, как для клапана 2, увеличенные на 100.

Клапан 102 в целом подобен клапану 2 за исключением того, что для прямолинейно перемещающего средства толкающий стержень 40 заменен на стержень 140, установленный на линейный привод 50; причем свободный конец стержня 140 предусмотрен с захватом 52, совершающим совместное прямолинейное перемещение с опорой 126 обтюратора.

Линейный приводной механизм 50, например, пневматический или гидравлический цилиндр, в отличие от толкающего стержня 40, не расположен вблизи от гнезда 114, и имеет такие размеры, чтобы тянуть опору 126 обтюратора к соединительному фланцу 108 против первой силы пружин 138 предварительного нагружения так, чтобы смещать обтюратор 116 из первого положения напротив гнезда 114 во второе положение, в котором между обтюратором 116 и гнездом 114 создается зазор.

Пневматический или гидравлический цилиндр 50 может быть расположен полностью в камере 104 клапана 102, или может быть расположен, как изображено на фиг.6, снаружи клапана 102, причем стержень 140 простирается через соединительный фланец 108. В последнем случае средство 54 тепловой изоляции расположено между телом цилиндра 50 и наружной стороной клапана 102.

В качестве альтернативы, форма опоры 126 обтюратора отличается от формы опоры 26 обтюратора тем, что часть опоры 26 обтюратора напротив соединительного фланца 10 в первом варианте осуществления не участвует во втором варианте осуществления в прямолинейном перемещении обтюратора 116.

Управляющее средство, которое не изображено на чертеже, позволяет приводить в действие гидравлический или пневматический цилиндр 50 и вызывать прямолинейное смещение обтюратора 116.

Далее будет описан третий вариант осуществления, то есть, клапан 202, изображенный на фиг.7. Для подобных элементов использованы номера, такие же, как для клапана 2, увеличенные на 200.

Клапан 202 в целом подобен клапану 2 за исключением того, что для прямолинейно перемещающего средства толкающий стержень 40 заменен на вращательный кулачок 240, расположенный у конца вала 61 вращательного исполнительного механизма 60.

Вращательный исполнительный механизм 60 заставляет вращаться кулачок 240, упирающийся в цилиндрическую часть 224 обтюратора 216. В положении, изображенном на фиг.7, кулачок 240 смещает обтюратор 216 к пружинам 238 предварительного нагружения так, чтобы перемещать обтюратор 216 из первого положения напротив гнезда 214 во второе положение, в котором между обтюратором 216 и гнездом 214 создается зазор. В положении, которое не изображено, в котором кулачок повернулся на 180°, пружины 238 предварительного нагружения прямолинейно переместили обтюратор к соединительному фланцу 210 и к гнезду 214.

Вращательный исполнительный механизм 60 может быть расположен полностью в камере 204 клапана 202, или может быть расположен, как изображено на фиг.7, снаружи клапана 202, причем вал 61 исполнительного механизма 60 простирается через камеру 204. В последнем случае средство 64 тепловой изоляции расположено между телом вращательного исполнительного механизма 60 и наружной стороной клапана 202. В обоих случаях кулачок 240 расположен так, что средство 238 предварительного нагружения, опора 226 обтюратора и кулачок 240 совмещены в этом порядке, и вращение кулачка 240 может приводить обтюратор 216 в прямолинейное перемещение против упомянутого средства 238 предварительного нагружения.

Как показано на фиг.7, опора 226 обтюратора имеет форму, которая эквивалентна опоре 116 обтюратора по второму варианту осуществления. Тем не менее, форма опоры 226 обтюратора может быть такой же, как форма опоры 26 обтюратора, таким образом, кулачок 240 упирается в часть опоры обтюратора или расположен в соответствующем углублении в опоре обтюратора.

Управляющее средство, которое не изображено, позволяет приводить вращательный исполнительный механизм 60 в движение и вызывать прямолинейное смещение обтюратора 216.

Использование обтюраторного клапана с прямолинейно перемещающим средством, которое может приводить обтюратор в прямолинейное перемещение независимо от вращательного смещения, позволяет продолжать изначальное прямолинейное перемещение обтюратора перед тем, как он будет приведен во вращение, чтобы предотвратить какое либо отрывание во время вращения. Факт того, что, в отличие от современного уровня техники, операция прямолинейного перемещения не зависит от операции вращения, позволяет достигнуть этого результата, даже если операции прямолинейного перемещения и вращения выполняются одновременно.

Этапы прямолинейного перемещения и вращения упомянутого обтюратора, которые могут быть отдельными и несвязанными, позволяют обеспечивать малый износ гнезда и сферы или полное его отсутствие благодаря факту того, что был исключен основной компонент сопротивления, когда вращательное средство действует на обтюратор для открывания клапана. Соединение упомянутого средства не должно иметь такие размеры, чтобы предотвращать отрывание обтюратора от его гнезда, и, следовательно, может быть уменьшено в размерах. Все вспомогательные механизмы также могут быть уменьшены в размерах.

Другим преимуществом разделения этапов прямолинейного перемещения и вращения является то, что материал, образующий гнездо, не должен быть очень твердым, что способствует оптимизированной герметизации соприкосновения между гнездом и обтюратором.

Согласно изобретению текучая среда идет через проточный проход в открытом положении клапана, поскольку обтюратор не соприкасается с гнездом клапана.

Таким образом, сила предварительного нагружения может быть увеличена без необходимости в результате этого предусмотрения дополнительного соединения с вращательным средством. Увеличение предварительного нагружения может быть измерено для обеспечения невозможности повторного открывания клапанов после разъединения системы. Такое измерение может позволить обойтись без известных средств для предотвращения повторного открывания клапанов после разъединения, таких как электрические датчики, которые определяют присутствие соединения, или гидравлический упор, действующий непосредственно на гидравлическую цепь исполнительного механизма клапана.

Более того, тот факт, что обтюратор и гнездо соприкасаются только тогда, когда устройство соединено, а не постоянно, может обеспечить фундаментальную модификацию формы обтюраторов и, например, сферических обтюраторов, которые могут иметь только одну сферическую часть, то есть, часть обтюратора, которая соприкасается с гнездом, когда устройство разъединено.

Тем не менее, как следует из чертежей, представляется очевидным, что изобретение также имеет преимущество в том, что оно применимо к существующим формам обтюраторов и к измененным и существующим устройствам клапана. Например, в качестве альтернатив, которые не изображены на фигурах:

- гнездо может быть возвращено к соединительному фланцу и не отлито с фланцем, как изображено на фиг.1 и 2; или гнездо может иметь профиль, который отличается от изображенного конического профиля;

- количество и положение толкающих стержней или пружин предварительного нагружения может изменяться. Например, единственная пружина предварительного нагружения и единственный толкающий стержень могут смещать опору обтюратора в прямолинейном направлении. В качестве альтернативы, три пружины и три толкающих стержня могут быть расположены в соприкосновении с опорой обтюратора для смещения ее в прямолинейное перемещение;

- форма толкающего стержня может отличаться от ранее описанной, и, в частности, отсутствием толкающей головки (фиг.2). В этом случае толкающий стержень 40 и его конец, расположенный в камере клапана, поджимают опору обтюратора в прямолинейное перемещение против средства предварительного нагружения. Эта альтернатива рассматривается, в частности, когда для опоры обтюратора предусмотрены по меньшей мере два толкающих стержня, таким образом, обеспечена стабильность толкания;

- обтюратор может иметь любую известную форму, пока прямолинейно перемещающее средство может смещать его на расстояние от гнезда, и пока вращательное средство позволяет переключить его из положения потока текучей среды в положение блокирования упомянутой текучей среды, и средство для приведения в прямолинейное перемещение обладает возможностью согласно изобретению быть приведенным в действие независимо от средства для приведения во вращение;

- вращательное средство может быть установлено с возможностью скольжения на камере клапана. Приведение обтюратора во вращение тогда возможно независимо от осевого положения упомянутого обтюратора.

Очевидно, что в ранее описанный иллюстративный вариант осуществления изобретения могут быть внесены многочисленные изменения без отхода от контекста изобретения.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена в качестве обтюраторного клапана для соединения труб. Клапан 1 содержит, по меньшей мере, один корпус с проточным проходом, обтюратор 16, удерживаемый в положении покоя напротив гнезда 14 посредством действия первой силы, образуемой средством 38 предварительного нагружения. Средство 28 для вращения обтюратора выполнено с возможностью поворота обтюратора между открытым положением клапана 1 для прохода текучей среды и закрытым положением для перекрытия прохода текучей среды. Средство 26, 40 для прямолинейного перемещения обтюратора 16 из первого положения напротив гнезда 14 во второе положение, в котором между обтюратором 16 и гнездом 14 создан зазор j1. Указанное средство 26,40 для прямолинейного перемещения выполнено с возможностью прямолинейного перемещения обтюратора16 независимо от вращательного перемещения этого обтюратора 16. Средство 28 для вращения обтюратора 16 выполнено с возможностью вращения обтюратора 16 независимо от прямолинейного перемещения обтюратора 16. Имеются устройство для соединения труб и способ соединения труб с таким обтюраторным клапаном. Группа изобретений направлена на повышение надежности устройства для соединения труб. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Обтюраторный клапан для устройства соединения труб, содержащий, по меньшей мере,
один корпус,
проточный проход, который проходит внутри корпуса,
обтюратор, расположенный в корпусе клапана и в первом положении занимающий гнездо, расположенное вокруг проточного прохода, причем обтюратор удерживается в указанном первом положении напротив гнезда посредством действия первой силы, образуемой средством предварительного нагружения,
средство для вращения обтюратора, выполненное с возможностью поворота обтюратора между открытым положением клапана, в котором текучая среда может течь через проточный проход, и закрытым положением, в котором предотвращено течение текучей среды через проточный проход, и
средство для прямолинейного перемещения обтюратора из первого положения напротив гнезда во второе положение, в котором между обтюратором и гнездом создан зазор,
при этом указанное средство для прямолинейного перемещения выполнено с возможностью прямолинейного перемещения обтюратора независимо от вращательного перемещения этого обтюратора, а средство для вращения обтюратора выполнено с возможностью вращения обтюратора независимо от прямолинейного перемещения обтюратора.

2. Обтюраторный клапан по п.1, отличающийся тем, что обтюратор установлен с возможностью вращения, по меньшей мере, в одной опоре обтюратора, приводимой средством предварительного нагружения, причем упомянутое средство выполнено с возможностью создания второй силы в направлении, противоположном первой силе, созданной средством предварительного нагружения, для обеспечения прямолинейного перемещения по меньшей мере одной опоры обтюратора в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения.

3. Обтюраторный клапан по п.2, отличающийся тем, что средство предварительного нагружения содержит, по меньшей мере, одну спиральную пружину, упирающуюся в краевую поверхность, по меньшей мере, одной опоры обтюратора.

4. Обтюраторный клапан по п.2, отличающийся тем, что прямолинейно перемещающее средство выполнено с возможностью испытывать воздействие второго клапана, упирающегося в обтюраторный клапан.

5. Обтюраторный клапан по п.2, отличающийся тем, что прямолинейно перемещающее средство содержит, по меньшей мере, один толкающий стержень, выполненный с возможностью скольжения в теле корпуса клапана, причем прямолинейно перемещающее средство расположено так, что средство предварительного нагружения, по меньшей мере одна опора обтюратора и по меньшей мере один толкающий стержень совмещены в данной последовательности.

6. Обтюраторный клапан по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один толкающий стержень имеет трубчатую часть, которая проходит через отверстие, образованное в корпусе клапана, причем осевой размер трубчатой части больше, чем осевой размер отверстия, так что в первом положении конец трубчатой части выступает со стороны сцепления из клапана, выполненного с возможностью испытывать воздействие второго клапана, упирающегося в упомянутый обтюраторный клапан, а во втором положении упомянутый конец трубчатой части расположен заподлицо с соединительным концом клапана, причем толкающий стержень проходит внутри корпуса, поджимая опору обтюратора в противодействие средству предварительного нагружения.

7. Обтюраторный клапан по п.2, отличающийся тем, что средство прямолинейного перемещения содержит, по меньшей мере, один исполнительный механизм и приводящий элемент, причем упомянутый приводящий элемент расположен в корпусе вблизи от обтюратора, причем приводящий элемент выполнен с возможностью принуждения обтюратора двигаться прямолинейно.

8. Обтюраторный клапан по п.7, отличающийся тем, что прямолинейно перемещающее средство содержит, по меньшей мере, один линейный исполнительный механизм, содержащий стержень, образующий приводящий элемент, причем свободный конец стержня предусмотрен с пальцем, совершающим совместное прямолинейное перемещение с опорой обтюратора, причем исполнительный механизм выполнен с возможностью притягивания опоры обтюратора к упомянутому исполнительному механизму в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения, причем исполнительный механизм расположен на той же стороне опоры обтюратора, что и средство предварительного нагружения.

9. Обтюраторный клапан по п.7, отличающийся тем, что средство прямолинейного перемещения содержит по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, содержащий кулачок, образующий приводной элемент, причем вращение по меньшей мере одного кулачка обеспечивает приведение прямолинейного перемещения обтюратора в противодействие упомянутому средству предварительного нагружения, причем кулачок расположен так, что средство предварительного нагружения, по меньшей мере одна опора обтюратора и по меньшей мере один кулачок совмещены в данной последовательности.

10. Обтюраторный клапан по одному п.1, отличающийся тем, что прямолинейно перемещающие средства включают в себя два прямолинейно перемещающих средства симметрично расположенных на соответствующих противоположных сторонах обтюратора относительно проточного прохода.

11. Обтюраторный клапан по п.1, отличающийся тем, что обтюратор имеет по меньшей мере одну плоскую поверхность, цилиндрическую часть, выступающую радиально наружу от плоской поверхности, и овальную щель, образованную в цилиндрической части, причем средство для вращения обтюратора содержит управляющий вал, выполненный с возможностью взаимодействия с цилиндрической частью обтюратора, шип, образованный у первого конца управляющего вала, расположен в овальной щели, а длина упомянутой щели превышает соответствующий размер шипа управляющего вала для формирования зазора для перемещения управляющего вала относительно обтюратора, и ширина щели выполнена с размерами, совпадающими с соответствующим размером шипа.

12. Обтюраторный клапан по п.11, отличающийся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, одну опору обтюратора, расположенную вблизи от цилиндрической части обтюратора, направленной к плоской поверхности, причем упомянутая по меньшей мере одна опора обтюратора выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении посредством воздействия в одном направлении средства предварительного нагружения, и посредством воздействия в противоположном направлении прямолинейно перемещающего средства.

13. Устройство для соединения труб, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из труб предусмотрена у одного конца с обтюраторным клапаном, содержащим
корпус, содержащий проточный проход, который проходит внутри корпуса,
обтюратор, расположенный в корпусе клапана и в первом положении занимающий гнездо, расположенное вокруг проточного прохода, причем обтюратор удерживается в указанном первом положении напротив гнезда посредством действия первой силы, образуемой средством предварительного нагружения,
средство для вращения обтюратора, выполненное с возможностью поворота обтюратора между открытым положением клапана, в котором текучая среда может течь через проточный проход, и закрытым положением, в котором предотвращено течение текучей среды через проточный проход, и
средство для прямолинейного перемещения обтюратора из первого положения напротив гнезда во второе положение, в котором между обтюратором и гнездом создан зазор,
при этом указанное средство для прямолинейного перемещения выполнено с возможностью прямолинейного перемещения обтюратора независимо от вращательного перемещения этого обтюратора, а средство для вращения обтюратора выполнено с возможностью вращения обтюратора независимо от прямолинейного перемещения обтюратора.

14. Устройство для соединения труб по п.13, в котором обтюраторный клапан содержит соединение, причем упомянутое соединение имеет со стороны наружной части корпуса соединительный конец, образующий плоскость, по существу перпендикулярную направлению, в котором простирается проточный проход, причем на средство прямолинейного перемещения оказывается воздействие в результате соприкосновения с элементом устройства, отличного от клапана, которое упирается в соединительный конец упомянутого клапана.

15. Устройство для соединения труб по п.14, выполненное с возможностью соединения первой трубы и второй трубы, причем на одном конце первой трубы предусмотрен первый обтюраторный клапан, а на одном конце второй трубы предусмотрен второй обтюраторный клапан, причем средство линейного перемещения первого и второго клапанов содержит множество толкающих стержней, причем на выступающие части толкающих стержней первого клапана оказывается принуждающее воздействие в результате соприкосновения с выступающими частями толкающих стержней второго клапана, с возможностью перемещения обтюратора первого клапана из первого во второе положение, когда первый и второй клапан входят в зацепление.

16. Способ соединения труб, причем, по меньшей, мере одна труба содержит обтюраторный клапан (2; 102; 202), в котором обтюратор (16; 116; 216) опирается на гнездо (14; 114; 214) и удерживается напротив этого гнезда (14; 114; 214) посредством действия первой силы, созданной средством (38; 138; 238) предварительного нагружения, причем вращение обтюратора (16; 116; 216) позволяет переходить из открытого положения клапана, в котором текучая среда может течь, в закрытое положение, в котором течение текучей среды предотвращено, отличающийся тем, что способ соединения содержит по меньшей мере следующие этапы:
- обеспечивает прямолинейное перемещение обтюратора (16; 116; 216) в направлении, противоположном направлению первой силы, созданной средством (38; 138; 238) предварительного нагружения, для получения зазора (j1) между обтюратором (16; 116; 216) и гнездом (14; 114; 214); и
- обеспечивают вращение обтюратора (16; 116; 216), причем упомянутый обтюратор (16; 116; 216) и гнездо (14; 114; 214) не соприкасаются, когда обтюратор (16; 116; 216) вращается, за счет зазора (j1).

17. Способ соединения труб по п.16, отличающийся тем, что в открытом положении обтюратора (16; 116; 216) между обтюратором (16; 116; 216) и гнездом (14; 114; 214) сохраняется зазор (j1).