КОРПУС КЛАПАНА С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ НИЖНЕЙ ПОЛОСТЬЮ ПОТОКА Российский патент 2018 года по МПК F16K27/04 F16K47/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие относится к корпусу клапана, а, в частности, к корпусу клапана шарового типа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Корпусы клапана шарового типа обычно имеют извилистые проточные каналы, приводящие к недостаткам эффективности потока жидкости. Более того, корпусы клапана шарового тип зачастую содержат проточный канал, поперечное сечение которого изменяется от круглого поперечного сечения на впускном/выпускном отверстиях до эллиптического поперечного сечения на участках под клапанным проходом. Размеры эллиптического участка проточного канала в целом значительно превышают размеры диаметра клапанного прохода, что приводит к внезапному ограничению проточного канала, дополнительно снижая производительность. Это изменение формы также образует турбулентность в потоке жидкости, которая может образовывать и/или увеличивать шум и вибрации. Отрицательные воздействия на эффективность потока еще больше усугубляются в случае сокращения общей длины, измеряемой от фланца к фланцу, любого данного корпуса клапана шарового типа, так как по существу проточный канал становится сжатым и еще более извилистым.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В одном аспекте настоящего раскрытия предложен корпус клапана, содержащий первое отверстие, второе отверстие, канал, первый участок трубопровода и второй участок трубопровода. Первое и второе отверстия центрированы по центральной оси корпуса клапана. Канал расположен между первым и вторым отверстиями для вмещения узла компонентов, и содержит цилиндрическое пространство, расположенное по оси канала, перпендикулярной центральной оси. Первый участок трубопровода проходит между первым отверстием и боковым отверстием канала. Второй участок трубопровода проходит между вторым отверстием и нижним отверстием канала. Более того, второй участок трубопровода содержит подучасток нижней полости, расположенный непосредственно под нижним отверстием, и подучасток боковой полости, расположенный между подучастком нижней полости и вторым отверстием. Подучасток нижней полости содержит коленчатый отрезок трубопровода и прямой цилиндрический отрезок трубопровода, расположенный между коленчатым отрезком трубопровода и нижним отверстием канала. Прямой цилиндрический отрезок трубопровода отходит от нижнего отверстия канала и имеет диаметр трубопровода, который равен диаметру нижнего отверстия канала или меньше него. Коленчатый отрезок трубопровода отходит от прямого цилиндрического отрезка трубопровода по криволинейный оси к подучастку боковой полости.

[0004] Еще в одном аспекте настоящего раскрытия предложен корпус клапана, содержащий первое отверстие, второе отверстие, канал, первый участок трубопровода, второй участок трубопровода, первую ось потока и вторую ось потока. Первое и второе отверстия центрированы по центральной оси корпуса клапана. Канал расположен между первым и вторым отверстиями для вмещения узла компонентов, и содержит цилиндрическое пространство, расположенное по оси канала, перпендикулярной центральной оси. Первый участок трубопровода проходит между первым отверстием и боковым отверстием канала. Второй участок трубопровода проходит между вторым отверстием и нижним отверстием канала. Первая ось потока проходит по центру первого участка трубопровода между первым отверстием и боковым отверстием канала. Вторая ось потока проходит по центру второго участка трубопровода между вторым отверстием и нижним отверстием канала. По меньшей мере участок второй оси потока выровнен с осью канала на участке, непосредственно примыкающем к нижнему отверстию канала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] На фиг. 1 изображен вид в поперечном сечении сбоку корпуса клапана шарового типа, изготовленного в соответствии с принципами настоящего раскрытия.

[0006] На фиг. 2 изображен вид в поперечном сечении по линии разреза 2-2 по фиг. 1, на которой показан корпус клапана в сборе, при этом изображен альтернативный вариант.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] На фиг. 1 изображен вид в поперечном сечении сбоку корпуса клапана шарового типа, изготовленного в соответствии с принципами настоящего раскрытия. Корпус 10 клапана содержит первое отверстие 12, второе отверстие 14 и канал 16, расположенный между первым и вторым отверстиями 12, 14. Каждое отверстие 12, 14 содержит круглое отверстие, центрированное по центральной оси Ас корпуса 10 клапана, расположенной горизонтально. В изображенном варианте, первое и второе отверстия 12, 14 представлены фланцевыми отверстиями для присоединения в трубопровод, однако другие варианты могут содержать отверстия, приспособленные к концам под сварку, или отверстия, приспособленные к соединителям других типов. Канал 16 выполнен с возможностью вмещения узла компонентов (не показан), такого как седловое кольцо, клетка и т.д., и подвижного элемента управления (не показан), известным способом. Канал 16 содержит в целом цилиндрическое пространство, расположенное по оси Аg канала, расположенной вертикально и, следовательно, перпендикулярной центральной оси Ас корпуса 10 клапана.

[0008] Корпус 10 клапана содержит первый участок P1 трубопровода и второй участок P2 трубопровода, определяющий проточный канал P через корпус 10 клапана. В соответствии с изображением первый участок P1 трубопровода содержит первую ось A1 потока, проходящую по его центру между первым отверстием 12 и боковым отверстием 18 канала 16. Второй участок P2 трубопровода содержит вторую ось A2 потока, проходящую по его центру между вторым отверстием 14 и нижним отверстием 20 канала 16.

[0009] Как обозначено пунктирными линиями на фиг. 1, второй участок P2 трубопровода может быть описан как содержащий подучасток 22 нижней полости, расположенный непосредственно под нижним отверстием 20 канала 16, и подучасток 24 боковой полости, расположенный между подучастком 22 нижней полости и вторым отверстием 14. Дополнительно, как обозначено пунктирными линиями, подучасток 22 нижней полости может быть описан как содержащий коленчатый отрезок 22а трубопровода и прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода. Прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода расположен между коленчатым отрезком 22а трубопровода и нижним отверстием 20 канала 16 и находится в сообщении по текучей среде с нижним отверстием 20 канала 16, и отходит от него по оси Аg канала. То есть, прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода содержит центральную ось Аа, выровненную с осью Аg канала. Коленчатый отрезок 22а трубопровода отходит от прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода по криволинейному участку второй оси A2 потока по направлению к подучастку 24 боковой полости второго участка P2 трубопровода.

[0010] В описанном варианте корпуса 10 клапана прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода может содержать диаметр d1 и центральный продольный размер L. Диаметр d1 прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода может быть постоянным и быть равным диаметру d2 нижнего отверстия 20 канала 16 или быть меньше него. Дополнительно, диаметр d1 прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода может быть равным диаметру d3 второго отверстия 14 или быть меньше него. Более того, в изображенном варианте корпуса 10 клапана продольный размер L прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода меньше его диаметра d1 или, другими словами, диаметр d1 прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода больше его продольного размера L. Разумеется, другие варианты могут иметь другие размеры.

[0011] В одном варианте диаметры d1, d2 прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода и нижнего отверстия 20 канала 16 могут приблизительно составлять 6'' (152,4 миллиметра), а диаметр d3 второго отверстия 14 может приблизительно составлять 7,5'' (190 миллиметров). Это уменьшение диаметра может возникать на втором участке P2 трубопровода в целом постепенно от второго отверстия 14 к прямому цилиндрическому отрезку 22b трубопровода.

[0012] Как указано ранее, первое и второе отверстия 12, 14 описанного корпуса 10 клапана являются круглыми отверстиями, а прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода также имеет круглое поперечное сечение. В одном варианте второй участок P2 трубопровода имеет круглое поперечное сечение по всей своей длине, проходящей между вторым отверстием 14 и нижним отверстием 20 канала 16. Еще в одном варианте описанного корпуса 10 клапана участок коленчатого отрезка 22а трубопровода второго участка P2 трубопровода может иметь овальное поперечное сечение. Под использованным здесь термином "овальный" подразумевается любая некруглая форма, которая может быть использована, включая, например, форму яйца, эллипс, форму гоночного круга и т.д.

[0013] В одном варианте корпуса 10 клапана второй участок P2 трубопровода может иметь овальное поперечное сечение в области, соответствующей прохождению линии 2-2 через корпус 10 клапана на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, поперечное сечение второго участка P2 трубопровода в области линии 2-2 в этом альтернативном варианте может быть незначительно овальным, что может требоваться для удовлетворения определенных производственных ограничений, например, без уменьшения эффективности потока жидкости. Несмотря на то, что поперечное сечение по линии 2-2 может иметь эту незначительно овальную форму, область поперечного сечения останется в целом постоянной относительно ее непосредственно примыкающих областей круглого поперечного сечения второго участка P2 трубопровода. Даже в таком варианте, в котором второй участок P2 трубопровода содержит ранее описанную область овального поперечного сечения, остальной подучасток 22 нижней полости и подучасток 24 боковой полости второго участка P2 трубопровода имеют круглые поперечные сечения по всей длине.

[0014] В зависимости от предпочтительной рабочей конфигурации корпус 10 клапана настоящего раскрытия может быть расположен в конфигурации восходящего потока таким образом, чтобы второе отверстие 14 образовывало впускное отверстие корпуса 10 клапана, а первое отверстие 12 образовывало выпускное отверстие, или может быть расположен в конфигурации нисходящего потока таким образом, чтобы первое отверстие 12 образовывало впускное отверстие, а второе отверстие 14 образовывало выпускное отверстие.

[0015] На основании описанной конструкции первый участок P1 трубопровода, второй участок P2 трубопровода и канал 16 выполнены с возможностью взаимодействия для направления потока и увеличения эффективности потока жидкости через клапан 10. Например, в конфигурации восходящего потока обеспечено прохождение жидкости в корпус 10 клапана на втором отверстии 14 и через второй участок P2 трубопровода по второй оси A2 потока. При прохождении жидкости через подучасток 22 нижней полости сначала обеспечивается его прохождение через коленчатый отрезок 22а трубопровода, а затем через прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода, до достижения нижнего отверстия 20 канала 16.

[0016] Так как прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода выполнен прямым и имеет постоянный диаметр d1, который равняется диаметру d2 нижнего отверстия 20 или меньше него, обеспечивается свободное прохождение жидкости от второго участка P2 трубопровода в канал 16. Другими словами, препятствие любой деталью корпуса 10 клапана прохождению жидкости между вторым участком P2 трубопровода и каналом 16 исключено. Выравнивание второй оси A2 потока с осью Аg канала по всей длине прямого цилиндрического отрезка 22b трубопровода дополнительно способствует этому свободному потоку жидкости. Другими словами, в соответствии с предыдущим описанием прямой цилиндрический отрезок 22b трубопровода и канал 16 выровнены по одной оси (т.е., проходят по общей линейной оси и центрированы по ней). Дополнительно, еще один аспект настоящего раскрытия, способствующий свободному потоку жидкости через корпус 10 клапана, заключается в том, что весь коленчатый отрезок 22а трубопровода подучастка 22 нижней полости имеет круглое поперечное сечение, что обеспечивает естественный криволинейный проточный канал жидкости, проходящей через него, в канал 16 или из него.

[0017] В соответствии с предшествующим описанием настоящим раскрытием преимущественно предложен усовершенствованный корпус клапана, обеспечивающий эффективное уменьшение и/или устранение турбулентности вдоль проточного канала на различных участках, по меньшей мере включая участок под каналом. Это уменьшение и/или устранение турбулентности преимущественно может обеспечивать уменьшение и/или устранение шума и вибраций, образуемых этим турбулентным потоком жидкости.

[0018] Несмотря на то, что в предшествующем раскрытии предложены различные варианты корпуса клапана настоящего изобретения, оно не ограничено описанными конкретными элементами. Напротив, настоящее раскрытие приведено исключительно в качестве примера. Изобретение определено и ограничено сущностью и объемом следующих пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

Корпус (10) клапана содержит первое и второе отверстия (12, 14), канал (16), а также первый и второй участки (P1, P2) трубопровода. Отверстия центрированы по центральной оси корпуса клапана. Канал расположен между отверстиями и содержит цилиндрическое пространство по оси канала, перпендикулярной центральной оси. Первый участок трубопровода проходит между первым отверстием и боковым отверстием (18) канала. Второй участок трубопровода проходит между вторым отверстием и нижним отверстием (20) канала. Второй участок трубопровода содержит прямой цилиндрический отрезок (22b) трубопровода, находящийся в сообщении по текучей среде с нижним отверстием канала и отходящий от него. Диаметр прямого цилиндрического отрезка трубопровода равняется или меньше диаметра нижнего отверстия канала для способствования прохождению жидкости через корпус клапана, а диаметр поперечного сечения второго участка трубопровода постепенно уменьшается от второго отверстия к области, примыкающей к нижнему отверстию канала. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Корпус клапана, содержащий:

первое отверстие, центрированное по центральной оси корпуса клапана;

второе отверстие, центрированное по центральной оси;

канал, расположенный между первым и вторым отверстиями для вмещения узла компонентов, и содержащий цилиндрическое пространство, расположенное по оси канала, перпендикулярной центральной оси;

первый участок трубопровода, проходящий между первым отверстием и боковым отверстием канала; и

второй участок трубопровода, проходящий между вторым отверстием и нижним отверстием канала, содержащий подучасток нижней полости, расположенный непосредственно под нижним отверстием, и подучасток боковой полости, расположенный между подучастком нижней полости и вторым отверстием;

подучасток нижней полости, содержащий коленчатый отрезок трубопровода и прямой цилиндрический отрезок трубопровода, расположенный между коленчатым отрезком трубопровода и нижним отверстием канала, прямой цилиндрический отрезок трубопровода отходит от нижнего отверстия канала и имеет диаметр трубопровода, который равен диаметру нижнего отверстия канала или меньше него, коленчатый отрезок трубопровода отходит от прямого цилиндрического отрезка трубопровода по криволинейный оси к подучастку боковой полости,

при этом диаметр поперечного сечения второго участка трубопровода постепенно уменьшается от второго отверстия к области, примыкающей к нижнему отверстию канала.

2. Корпус клапана по п. 1, в котором прямой цилиндрический отрезок трубопровода подучастка нижней полости центрирован по оси канала.

3. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором по меньшей мере участки подучастка боковой полости и подучастка нижней полости второго участка трубопровода имеют круглое поперечное сечение.

4. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором второй участок трубопровода имеет круглое поперечное сечение по всей своей длине.

5. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором участок коленчатого отрезка трубопровода второго участка трубопровода имеет овальное поперечное сечение.

6. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором диаметр боковой полости подучастка боковой полости больше диаметра трубопровода прямого цилиндрического отрезка трубопровода.

7. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором первое отверстие образует впускное отверстие корпуса клапана, а второе отверстие образует выпускное отверстие корпуса клапана.

8. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором второе отверстие образует впускное отверстие корпуса клапана, а первое отверстие образует выпускное отверстие корпуса клапана.

9. Корпус клапана по любому из пп. 1 или 2, в котором продольный размер прямого цилиндрического отрезка трубопровода меньше диаметра трубопровода.

10. Корпус клапана, содержащий:

первое отверстие, центрированное по центральной оси корпуса клапана;

второе отверстие, центрированное по центральной оси;

канал, расположенный между первым и вторым отверстиями для вмещения узла компонентов и содержащий цилиндрическое пространство, расположенное по оси канала, перпендикулярной центральной оси;

первый участок трубопровода, проходящий между первым отверстием и боковым отверстием канала;

второй участок трубопровода, проходящий между вторым отверстием и нижним отверстием канала;

первую ось потока, проходящую по центру первого участка трубопровода между первым отверстием и боковым отверстием канала; и

вторую ось потока, проходящую по центру второго участка трубопровода между вторым отверстием и нижним отверстием канала, причем по меньшей мере участок второй оси потока выровнен с осью канала на участке, непосредственно примыкающем к нижнему отверстию канала,

при этом диаметр поперечного сечения второго участка трубопровода постепенно уменьшается от второго отверстия к области, примыкающей к нижнему отверстию канала.

11. Корпус клапана по п. 10, в котором второй участок трубопровода содержит подучасток нижней полости, расположенный непосредственно под нижним отверстием канала, и подучасток боковой полости, расположенный между подучастком нижней полости и вторым отверстием,

подучасток нижней полости, содержащий прямой цилиндрический отрезок трубопровода, примыкающий к нижнему отверстию канала и центрированный по второй оси потока и оси канала.

12. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором прямой цилиндрический отрезок трубопровода дополнительно имеет диаметр трубопровода, который равен диаметру нижнего отверстия канала или меньше него.

13. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором по меньшей мере участки подучастка боковой полости и подучастка нижней полости второго участка трубопровода имеют круглое поперечное сечение.

14. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором второй участок трубопровода содержит круглое поперечное сечение по всей своей длине.

15. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором подучасток нижней полости второго участка трубопровода дополнительно содержит коленчатый отрезок трубопровода, расположенный между прямым цилиндрическим отрезком трубопровода и вторым отверстием, и в котором участок коленчатого отрезка трубопровода имеет овальное поперечное сечение.

16. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором диаметр боковой полости подучастка боковой полости больше диаметра трубопровода прямого цилиндрического отрезка трубопровода.

17. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором первое отверстие образует впускное отверстие корпуса клапана, а второе отверстие образует выпускное отверстие корпуса клапана.

18. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором второе отверстие образует впускное отверстие корпуса клапана, а первое отверстие образует выпускное отверстие корпуса клапана.

19. Корпус клапана по любому из пп. 10 или 11, в котором продольный размер прямого цилиндрического отрезка трубопровода меньше диаметра трубопровода.