КЛАПАН И СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ ПРУЖИНЫ КЛАПАНА Российский патент 2018 года по МПК F16K7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

В общем настоящее изобретение относится к клапану, более конкретно - к клапану, содержащему устройство предварительного нагружения, и к способу предварительного нагружения пружины клапана.

Уровень техники

Как правило, клапаны применяют в промышленных системах управления для регулирования потока текучей среды, проходящего по этой системе. Для осуществления регулирования потока текучей среды клапан, как правило, содержит шток клапана и седло клапана, причем в седле клапана выполнено клапанное окно, и шток клапана перемещается относительно седла клапана, регулируя открытие, закрытие или степень открытия клапанного окна.

На Фиг. 1 показан известный клапан регулирования давления, содержащий корпус 1 клапана, стержень 2 клапана, соединенный со штоком 3 клапана, крышку 4 клапана, пружину 5, сжатую между крышкой 4 клапана и стержнем 2 клапана, и гайку 7 и болт 7' для прикрепления крышки 4 клапана к корпусу 1 клапана. Также на Фиг. 1 показано, что шток 3 клапана соединен с мембраной 8 исполнительного механизма, причем показанный исполнительный механизм содержит первую камеру 9 и вторую камеру 6. Во время эксплуатации давление на выпуске регулирующего клапана сообщается с камерой с одной стороны мембраны 8; когда давление на выпуске меняется, мембрана 8 перемещает шток 3 клапана и стержень 2 клапана между положением, в котором они не взаимодействуют с седлом клапана, и положением, в котором они взаимодействуют с седлом клапана, для регулирования давления на выпуске на уровне относительно стабильного значения.

На Фиг. 2 показана процедура сборки устройства согласно Фиг. 1. Сначала крышку 2 клапана и шток 3 клапана соединяют вместе, а затем устанавливают их в камеру корпуса 1 клапана, далее пружину 5 надевают на шток 3 клапана и через крышку 4 клапана и вторую камеру 6, соединенные посредством винтов, пропускают шток 3 клапана и выравнивают относительно корпуса 1 клапана. Для фиксации крышки 4 клапана на корпусе 1 клапана к верхней поверхности второй камеры 6 необходимо приложить усилие, показанное стрелками. Направленное вниз усилие преодолевает упругое усилие пружины 5, таким образом болт 7' выступает из верхней поверхности крышки 4 клапана, и гайку 7 можно плотно затянуть на болте Т.

Однако усилие, приложенное ко второй камере 6, соединенной с крышкой 4 клапана, должно быть достаточным, чтобы преодолеть упругое усилие пружины 5. Для приложения такого усилия необходим специальный инструмент/приспособление, что усложняет процедуру сборки клапана, и собрать клапан на месте эксплуатации невозможно или же очень сложно.

Раскрытие изобретения

С учетом указанных выше недостатков, присущих уровню техники, согласно варианту осуществления предоставлен клапан, содержащий: корпус клапана, крышку клапана, шток клапана; причем крышка клапана соединена с корпусом клапана; причем нижний конец штока клапана соединен с нижней частью корпуса клапана, а верхний конец штока клапана проходит через верхнюю часть корпуса клапана; и пружину, установленную на штоке клапана и расположенную в нижней части крышки клапана, причем клапан дополнительно содержит: первый элемент, находящийся в резьбовом соединении с верхним концом штока клапана; и второй элемент, надетый на верхний конец штока клапана и расположенный между первым элементом и крышкой клапана, причем второй элемент выполнен с возможностью сжатия пружины, когда крышка клапана установлена на корпус клапана.

Например, когда крышка клапана установлена на корпус клапана, первый элемент навинчивается на шток клапана в направлении корпуса клапана, а верхний торец и нижний торец второго элемента соответственно упираются в нижний торец первого элемента и верхний торец крышки клапана.

Например, концевая часть корпуса клапана, расположенная рядом с крышкой клапана, содержит резьбовое отверстие для установки внешнего болта, причем крышка клапана характеризуется наличием сквозного отверстия, соответствующего резьбовому отверстию, и внешний болт обеспечивает соединение крышки клапана с корпусом клапана посредством сквозного отверстия и резьбового отверстия на концевой части корпуса клапана.

Например, клапан соединен с внешним исполнительным механизмом посредством штока клапана, и внешний исполнительный механизм содержит: первую камеру, вторую камеру, первую тарелку, мембрану и вторую тарелку, которые расположены между первым элементом и вторым элементом, причем край мембраны закреплен между первой камерой и второй камерой, причем вторая камера соединена с крышкой клапана.

Например, верхний конец штока клапана дополнительно содержит ступенчатую часть, а нижний торец второго элемента упирается в ступенчатую часть.

Согласно другому варианту осуществления предоставлен способ предварительного нагружения пружины клапана в соответствии с одним из описанных выше вариантов осуществления, предусматривающий следующую стадию: навинчивание первого элемента на шток клапана в направлении корпуса клапана таким образом, чтобы верхний торец и нижний торец второго элемента соответственно упирались в нижний торец первого элемента и верхний торец крышки клапана для обеспечения перемещения крышки клапана к корпусу клапана, преодолевая упругое усилие пружины.

Краткое описание чертежей

Приведенное ниже описание фигур поможет лучше понять вариант осуществления настоящего изобретения. Элементы на фигурах выполнены без соблюдения масштаба:

на Фиг. 1 показан известный клапан,

на Фиг. 2 показана процедура сборки клапана, показанного на Фиг. 1,

на Фиг. 3 показан вариант осуществления клапана и способа предварительного нагружения пружины клапана в соответствии с настоящим изобретением,

на Фиг. 4 показан частичный увеличенный вид клапана, показанного на Фиг. 3,

на Фиг. 5а и 5b показан пример второго элемента,

на Фиг. 6 показан пример пружины клапана, показанной на Фиг. 3, после завершения предварительного нагружения,

на Фиг. 7 показан частичный увеличенный вид пружины клапана, показанной на Фиг. 6, и

на Фиг. 8 показан пример, согласно которому клапан, показанный на Фиг. 3, использован совместно с мембранным исполнительным механизмом.

На указанных выше фигурах одинаковыми ссылочными позициями могут быть обозначены одинаковые, аналогичные или соответствующие элементы или функции.

Осуществление изобретения

В приведенном ниже подробном описании предпочтительных вариантов осуществления использованы ссылки на прилагаемые фигуры, которые являются частью описания. На прилагаемых фигурах в иллюстративных целях показаны конкретные варианты осуществления, в виде которых настоящее изобретение может быть реализовано. Проиллюстрированные варианты осуществления не исключают остальные варианты осуществления настоящего изобретения. Необходимо понимать, что можно применять и другие варианты осуществления, и что конструктивные и логические изменения можно выполнять, не выходя при этом за пределы объема настоящего изобретения. Поэтому приведенное ниже подробное описание не следует рассматривать как ограничивающее, а объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

В приведенном ниже подробном описании использованы ссылки на прилагаемые фигуры, которые являются частью описания и на которых в иллюстративных целях показаны конкретные варианты осуществления, в виде которых настоящее изобретение может быть реализовано. С учетом этого указывающая на направление терминология, такая как «слева», «справа», «верхний», «нижний», «перед», «зад», «передний», «вперед», «задний» и т.д., использована относительно ориентации описываемой фигуры или фигур. Поскольку компоненты вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть расположены в различных ориентациях, указывающая на направление терминология использована в иллюстративных целях и не является ограничивающей. Необходимо понимать, что можно применять и другие варианты осуществления, и что конструктивные и логические изменения можно выполнять, не выходя при этом за пределы объема настоящего изобретения. Поэтому приведенное ниже подробное описание не следует рассматривать как ограничивающее, а объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

На Фиг. 3 показан вариант осуществления клапана и способа предварительного нагружения пружины клапана в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на Фиг. 3, клапан 10 в соответствии с настоящим изобретением содержит: корпус 11 клапана, который образует впускное отверстие 111, выпускное отверстие 112 и седло 113 клапана, расположенное между впускным отверстием 111 и выпускным отверстием 112; крышку клапана в сборе, содержащую крышку 14 клапана и соединенную с корпусом 11 клапана; шток 13 клапана, проходящий через крышку клапана в сборе и соединенный с внешним исполнительным механизмом (не показан), причем шток 13 клапана характеризуется наличием внешней резьбы на конце, расположенном рядом с крышкой клапана в сборе; стержень 12 клапана, соединенный со штоком 13 клапана и выполненный с возможностью перемещения между положением, в котором он взаимодействует с седлом клапана, и положением, в котором он не взаимодействует с седлом клапана; пружину 15, расположенную между крышкой клапана в сборе и стержнем 12 клапана; первый элемент 18, в котором выполнено отверстие, причем отверстие характеризуется наличием внутренней резьбы, сопрягаемой с внешней резьбой штока 13 клапана для обеспечения резьбового соединения со штоком 13 клапана; и второй элемент 19, в котором выполнено отверстие, надетый на шток 13 клапана и расположенный между первым элементом 18 и крышкой клапана в сборе. Первый элемент 18 представляет собой, например, гайку, а второй элемент 19 представляет собой, например, кольцевую металлическую деталь.

Согласно способу предварительного нагружения пружины клапана в соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг. 3, сначала пружину 15 располагают между стержнем 12 клапана, соединенным со штоком 13 клапана и крышкой 14 клапана, причем конец штока 13 клапана, расположенный противоположно стержню 12 клапана, проходит через крышку 14 клапана и вторую камеру 16, и, как видно на Фиг. 4, конец штока 13 клапана, расположенный противоположно стержню 12 клапана, характеризуется наличием внешней резьбы 131.

Также согласно Фиг. 3 второй элемент 19 надевают на шток 13 клапана.

Далее согласно Фиг. 3 первый элемент 18, характеризующийся наличием внутренней резьбы (как показано на Фиг. 4), сопрягаемой с внешней резьбой штока 13 клапана, навинчивают на шток 13 клапана таким образом, чтобы второй элемент 19 располагался между первым элементом 18 и второй камерой 16, соединенной с крышкой 14 клапана. В частности, как показано на Фиг. 4, нижняя поверхность 192 второго элемента 19 упирается в верхнюю поверхность 161 второй камеры 16, а верхняя поверхность 193 второго элемента 19 упирается в нижнюю поверхность 182 первого элемента 18. Следовательно, когда первый элемент 18 навинчен туго, крутящий момент, прикладываемый к первому элементу 18, преобразуется в линейное усилие, прикладываемое к штоку 13 клапана, тем самым перемещая шток 13 клапана в осевом направлении относительно крышки 14 клапана и, следовательно, сжимая пружину 15 между крышкой 14 клапана и стержнем 12 клапана.

Так как первый элемент 18 навинчивают на шток 13 клапана для обеспечения сжатия пружины 15 только с помощью, например, гаечного ключа, специальный инструмент или приспособление не нужно, так что процедура сборки клапана 10 упрощается. Кроме того, поскольку специальный инструмент или приспособление не нужно, становится возможной сборка клапана 10 на месте эксплуатации.

На Фиг. 5а и b показан пример второго элемента 19. Как показано на фигуре, второй элемент 19 может быть по существу цилиндрическим и характеризуется наличием сквозного отверстия 191, диаметр которого обеспечивает прохождение через него штока 13 клапана.

Необходимо отметить, что второй элемент 19, как показано на Фиг. 5, приведен только в качестве примера. Второй элемент 19 также может характеризоваться наличием внешней поверхности многогранной формы, внешней поверхности эллиптической формы или внешней поверхности другой формы.

Процедура предварительного нагружения пружины клапана дополнительно описана ниже.

Когда пружина 15 клапана сжимается, крышка 14 клапана приближается к корпусу 11 клапана, и свободный конец внешнего болта 17' проходит через сквозное отверстие крышки 14 клапана (другой конец болта 17' ввинчен посредством резьбы в корпус 11 клапана), так что гайка 17 находится в резьбовом зацеплении с болтом 17'. После того как гайка 17 входит в зацепление с внешним болтом 17', гайку 17 можно навинтить дальше для прижатия крышки 14 клапана до тех пор, пока крышка 14 клапана не упрется в корпус 11 клапана для полного сжатия пружины клапана, как показано на Фиг. 6.

С целью позиционирования второго элемента 19 шток 13 клапана может характеризоваться наличием ступенчатой части 132. Как видно на Фиг. 7, внешний диаметр ступенчатой части 132 больше внутреннего диаметра второго элемента 19, так что ступенчатая часть 132 обеспечивает осевое позиционирование второго элемента 19.

Также согласно Фиг. 6, когда крышка 14 клапана приближается к корпусу 11 клапана, второй элемент 19 упирается в верхнюю поверхность второй камеры 16 и перемещается вниз вдоль штока 13 клапана до тех пор, пока второй элемент 19 не упрется в ступенчатую часть 132. Затем крышка 14 клапана продолжает приближаться к корпусу 11 клапана, а второй элемент 19 перемещается в сторону от второй камеры 16.

На Фиг. 8 показан пример, согласно которому клапан 10 использован совместно с мембраной исполнительного механизма. Согласно приведенному в качестве примера способу сначала гайку 18 снимают со штока 13 клапана, затем вторую тарелку 103, мембрану 102 и первую тарелку 101 исполнительного механизма надевают на шток 13 клапана, а гайку 18 туго навинчивают на шток 13 клапана для того, чтобы таким образом зафиксировать в осевом направлении вторую тарелку 103, мембрану 102 и первую тарелку 101. Наконец, первую камеру 16' прикрепляют ко второй камере 16, а край мембраны 102 закрепляют между первой камерой 16' и второй камерой 16.

Согласно приведенному выше описанию сказано, что крышку 14 клапана соединяют со второй камерой 16 исполнительного механизма, а затем устанавливают на корпус 11 клапана. Следует отметить, что способ предварительного нагружения пружины клапана в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается этим.

Согласно альтернативному примеру во время предварительного нагружения пружины клапана крышка 14 клапана не соединена со второй камерой 16, крышка 14 клапана соединена только с корпусом 11 клапана. Согласно этому способу нижняя поверхность второго элемента 19 упирается в верхнюю поверхность крышки 14 клапана. После завершения предварительного нагружения пружины клапана второй элемент 19 можно снять, а затем соединить вторую камеру 16 с крышкой 14 клапана.

Также следует отметить, что, несмотря на то, что выше в качестве примера было описано прикрепление крышки 14 клапана к корпусу 11 клапана посредством болта и гайки, крышку 14 клапана можно соединять с корпусом 11 клапана любым подходящим способом, например, крышка 14 клапана может быть плотно зафиксирована на краю корпуса 11 клапана, например, посредством фиксатора.

Следует отметить, что клапан 10 в соответствии с настоящим изобретением не ограничен применением совместно с мембранным исполнительным механизмом, его можно применять совместно с любым подходящим исполнительным механизмом, например исполнительным механизмом электродвигателя.

Следует отметить, что описанные выше варианты осуществления приведены только в целях описания и не ограничивают настоящее изобретение, и необходимо понимать, что возможны различные модификации и изменения, не выходящие за пределы объема и сути настоящего изобретения, понятные специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Такие модификации и изменения подпадают под объем настоящего изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Объем защиты настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Более того, все ссылочные позиции, приведенные в формуле изобретения, не должны рассматриваться как ограничения формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и формы его спряжения не исключают наличие других элементов или стадий, отличных от указанных в формуле изобретения. Использование форм единственного числа для элементов или стадий не исключает наличие таких элементов или стадий во множественном числе.

Клапан (10) содержит корпус (11) клапана, крышку (14) клапана и шток (13) клапана. Крышка клапана соединена с корпусом клапана, нижний конец штока клапана соединен с нижней частью корпуса клапана, верхний конец штока клапана проходит через верхнюю часть корпуса клапана. Клапан дополнительно содержит пружину (15), установленную на штоке клапана и расположенную в нижней части крышки клапана, присоединенную к ней одним концом. Клапан дополнительно содержит первый элемент (18), находящийся в резьбовом соединении с верхним концом штока клапана; и второй элемент (19), надетый на верхний конец штока клапана и расположенный между первым элементом и крышкой клапана, причем второй элемент сжимает пружину, когда крышка клапана установлена на корпус клапана. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Клапан, содержащий: корпус клапана; крышку клапана; шток клапана; причем крышка клапана соединена с корпусом клапана, нижний конец штока клапана соединен с нижней частью корпуса клапана, а верхний конец штока клапана проходит через верхнюю часть корпуса клапана; и пружину, установленную на штоке клапана и расположенную под крышкой клапана, причем пружина имеет первый конец, присоединенный к части крышки клапана,

причем клапан дополнительно содержит:

первый элемент, находящийся в резьбовом соединении с верхним концом штока клапана; и

второй элемент, надетый на верхний конец штока клапана и расположенный между первым элементом и крышкой клапана, причем второй элемент выполнен с возможностью сжатия пружины, когда крышка клапана установлена на корпус клапана.

2. Клапан по п. 1, в котором, когда крышка клапана установлена на корпус клапана, первый элемент навинчен на шток клапана в направлении корпуса клапана, а верхний торец и нижний торец второго элемента соответственно упираются в нижний торец первого элемента и верхний торец крышки клапана.

3. Клапан по п. 1, в котором концевая часть корпуса клапана, расположенная рядом с крышкой клапана, содержит резьбовое отверстие для установки внешнего болта, причем крышка клапана характеризуется наличием сквозного отверстия, соответствующего резьбовому отверстию, и внешний болт обеспечивает соединение крышки клапана с корпусом клапана через сквозное отверстие и резьбовое отверстие на концевой части корпуса клапана.

4. Клапан по п. 1, который соединен с внешним исполнительным механизмом посредством штока клапана, и внешний исполнительный механизм содержит: первую камеру, вторую камеру, первую тарелку, мембрану и вторую тарелку, которые расположены между первым элементом и вторым элементом, причем край мембраны закреплен между первой камерой и второй камерой, причем вторая камера соединена с крышкой клапана.

5. Клапан по п. 4, в котором верхний конец штока клапана дополнительно содержит ступенчатую часть, а нижний торец второго элемента упирается в ступенчатую часть.

6. Клапан по любому из пп. 1-5, в котором первый элемент представляет собой гайку, а второй элемент представляет собой кольцевую металлическую деталь.

7. Клапан по п. 1, дополнительно содержащий стержень клапана, соединенный со штоком клапана, причем пружина имеет второй конец, противоположный первому концу, присоединенный к части стержня клапана.

8. Способ предварительного нагружения пружины клапана по любому из пп. 1-6, причем способ предусматривает следующую стадию:

навинчивание первого элемента на шток клапана в направлении корпуса клапана таким образом, чтобы верхний торец и нижний торец второго элемента соответственно упирались в нижний торец первого элемента и верхний торец крышки клапана для обеспечения перемещения крышки клапана к корпусу клапана, преодолевая упругое усилие пружины.