ОСЕВЫЕ КЛАПАНЫ ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С КОЛЬЦЕВЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ Российский патент 2018 года по МПК F16K1/12 F16K31/52 F16K31/53 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение, в общем, относится к осевым клапанам для текучей среды, в частности к осевым клапанам для текучей среды, содержащим кольцевые элементы управления потоком.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Клапаны управления потоком текучей среды (например, клапаны со штоком плавного перемещения, шаровые клапаны, поворотные клапаны, двустворчатые клапаны, сферические клапаны и т.д.) используются в системах управления обработкой для управления потоком технологических текучих сред и обычно содержат привод (например, поворотный привод, линейный привод и т.д.) для автоматизации работы клапана. Некоторые из этих клапанов управления потоком текучей среды, несмотря на эффективность во многих применениях, содержат недостатки. Например, двустворчатые клапаны могут быть использованы для эффективного управления потоками больших объемов, однако характеризуются невысокой точностью, а их уплотнители зачастую имеют ограниченные срок эксплуатации и диапазон температур. С другой стороны, шаровые клапаны обычно характеризуются прочной задней частью и точным управлением, однако зачастую обеспечивают более низкую пропускную способность для данного размера трубопровода.

[0003] Линейные или осевые клапаны управления потоком текучей среды являются альтернативами указанных ранее клапанов управления потоком текучей среды. Одно преимущество осевых клапанов заключается в том, что они содержат заднюю часть как у шарового клапана и, следовательно, характеризуются соответствующими преимуществами. В частности, в осевых клапанах эта задняя часть может быть ориентирована относительно пути потока текучей среды для увеличения эффективности и уменьшения энергетических потерь в результате шума и турбулентности. Выходной вал привода обычно присоединен к элементу управления потоком (например, заглушке) в пределах корпуса осевого клапана через конфигурацию зубчатой рейки на зубчатой рейке, или конфигурацию зубчатой рейки и шестерни, или через подобный узел зубчатой передачи. Привод приводит в движение элемент управления потоком в пределах корпуса клапана относительно седлового кольца между открытым положением и закрытым положением для обеспечения или предотвращения потока текучей среды через клапан.

[0004] Однако многие известные осевые клапаны для текучей среды до сих пор имеют проблему с управлением потоком текучей среды без существенных отклонений или энергетической потери в результате турбулентности. Эти известные осевые клапаны для текучей среды зачастую содержат приводы и передачи в пределах пути потока текучей среды, что приводит к ограничениям, увеличивающим турбулентный поток через осевой клапан для текучей среды. Также многие из этих осевых клапанов для текучей среды имеют проблемы с приведением в действие и уплотнением (например, прокладки, прокладочный материал, уплотнительные кольца). Приводы и передачи, расположенные в пределах пути потока текучей среды, требуют большого количества уплотнителей и прокладок для защиты шестерней внутреннего зацепления и других приводных компонентов от технологического текучей среды, находящейся под давлением. Например, эти известные осевые клапаны для текучей среды, содержащие наружно установленные приводы, обычно требуют использования прокладочного материала для уплотнения от штока клапана, проходящего в корпус клапана. Разрушение прокладочного материала может приводить к утечке технологической текучей среды. В других примерах некоторые известные осевые клапаны содержат сложную зубчатую передачу для преобразования движения от привода в линейное движение заглушки. Обычно зубчатая передача расположена в пределах пути потока текучей среды и, таким образом, требует большого количества уплотнителей для предотвращения попадания технологической текучей среды в зубчатую передачу. Управление осевыми клапанами для текучей среды с таким большим количеством подвижных деталей, требующих большого количества уплотнителей, значительно увеличивает возможность утечки текучей среды наружу корпуса клапана, а также увеличивает стоимость производства и технического обслуживания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Приведенное в качестве примера устройство содержит корпус осевого клапана для текучей среды, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием. Приведенное в качестве примера устройство содержит стакан, размещенный с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала. Приведенное в качестве примера устройство содержит рычажный механизм или шестерню, функционально присоединенную к стакану для перемещения стакана для изменения потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием через стакан.

[0006] Еще в одном примере устройство содержит корпус осевого клапана для текучей среды, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием. Кольцевой элемент управления потоком размещен с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала, в котором поток текучей среды проходит через элемент управления потоком.

[0007] Еще в одном примере устройство содержит корпус осевого клапана для текучей среды, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием. Стакан размещен с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала. Пример содержит средства для перемещения стакана в осевом направлении в пределах канала для изменения потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1А изображает вид в сечении сбоку приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды, содержащего линейный привод, при нахождении в первом положении в соответствии с идеями настоящего изобретения.

[0009] Фиг. 1В изображает вид в сечении сбоку приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды по фиг. 1А при нахождении во втором положении.

[0010] Фиг. 2 изображает вид в сечении сбоку приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды с альтернативной ориентацией линейного привода.

[0011] Фиг. 3А изображает вид в сечении сверху приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды, содержащего поворотный привод, при нахождении в первом положении.

[0012] Фиг. 3В изображает вид в сечении сверху приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды по фиг. 3А при нахождении во втором положении.

[0013] Фиг. 3С изображает вид в сечении сбоку приведенного в качестве примера осевого клапана для текучей среды по фиг. 3А и 3В.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Конкретные примеры изображены на указанных ранее чертежах и подробно описаны далее. В описании этих примеров аналогичные или идентичные номерные указатели использованы для обозначения одинаковых или сходных элементов. Чертежи не обязательно показаны в масштабе, а некоторые элементы и некоторые виды чертежей могут быть показаны в увеличенном масштабе или схематично для упрощения и/или краткости. Также в этом описании представлено несколько примеров. Любые элементы из любого примера могут быть включены, заменены или по-другому совмещены с другими элементами из других примеров.

[0015] Приведенные в качестве примера осевые клапаны для текучей среды, описанные здесь, обеспечивают снижение шума клапана, выровненный в осевом направлении канал для текучей среды для снижения турбулентного потока и улучшения пропускной способности, существенно устраняют приводные компоненты впускного потока, требующие большого количества уплотнителей и прокладок, и увеличивают эффективность потока для обеспечения возможности использования меньших насосов и труб. В целом приведенные в качестве примера осевые клапаны для текучей среды, описанные здесь, содержат кольцевой элемент управления потоком (например, стакан) для изменения потока текучей среды, проходящего через кольцевой элемент управления потоком и вокруг уплотнителя, расположенного (например, по центру) в пределах канала корпуса осевого клапана.

[0016] Более конкретно, в приведенном в качестве примера осевом клапане для текучей среды, описанном здесь, стакан размещен с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхностью корпуса клапана и перемещается (например, поступательно) по каналу потока текучей среды. Центральная ось стакана может быть соосной центральной оси канала. Стакан может быть функционально присоединен к приводу (например, линейному приводу, поворотному приводу и т.д.) для перемещения стакана для управления потоком текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием осевого клапана для текучей среды. Осевой клапан для текучей среды может также содержать уплотнитель, расположенный по центру в пределах канала корпуса клапана и присоединенный к внутренней поверхности корпуса клапана через несколько решеток (например, опорных элементов). При эксплуатации текучая среда проходит в стакан на первом конце, выходит из стакана на втором конце и вокруг уплотнителя по направлению к выпускному отверстию осевого клапана для текучей среды. Стакан предназначен для перемещения через привод по направлению к уплотнителю таким образом, чтобы обеспечивать введение второго конца стакана во взаимодействие с уплотнителем для предотвращения прохождения текучей среды через стакан и, следовательно, через осевой клапан для текучей среды. Этот осевой путь потока текучей среды значительно увеличивает эффективность потока посредством снижения ограничений и, следовательно, турбулентного потока через канал клапана.

[0017] Приведенный в качестве примера осевой клапан для текучей среды, описанный здесь, содержит линейный привод, содержащий шток, расположенный по существу перпендикулярно потоку текучей среды через осевой клапан для текучей среды. Шток линейного привода функционально присоединен (например, соединен) к стакану через рычаг (например, рычажный механизм). Рычаг расположен в пределах полости корпуса клапана и присоединен к наружной поверхности стакана. При эксплуатации рычаг обеспечивает преобразование линейного движения привода в линейное движение стакана в пределах канала корпуса клапана. Приведенный в качестве примера осевой клапан для текучей среды обеспечивает возможность плавного перемещения стакана в осевом направлении в пределах корпуса клапана и обеспечивает уменьшение количества компонентов в пределах пути потока текучей среды осевого клапана для текучей среды.

[0018] Еще в одном приведенном в качестве примера осевом клапане для текучей среды стакан содержит множество зубцов на наружной поверхности стакана. Поворотный привод, содержащий шестерню (например, зубчатое колесо), взаимодействует с зубцами для перемещения стакана в осевом направлении в пределах корпуса клапана для управления потоком текучей среды через стакан и, следовательно, канал осевого клапана для текучей среды.

[0019] В приведенных в качестве примера осевых клапанах для текучей среды, описанных здесь, путь потока текучей среды по существу линейный, в результате чего обеспечена возможность прохождения текучей среды через клапан с меньшей энергетической потерей и шумом, по сравнению со многими известными клапанами. Более того, примеры, описанные здесь, обеспечивают возможность расположения большой части подвижных компонентов осевого клапана для текучей среды за пределами пути потока текучей среды или течения, таким образом существенно уменьшая требуемое количество уплотнителей и прокладок. Стакан и приводы, или приводные устройства, описанные здесь, обеспечивают существенное уменьшение количества подвижных деталей, требуемых для управления осевым клапаном для текучей среды. Следовательно, стакан и приводные устройства обеспечивают значительное упрощение требований производства и обработки, и, следовательно, снижение стоимости производства осевого клапана для текучей среды.

[0020] Фиг. 1А изображает вид в сечении сбоку приведенного в качестве примера осевого клапана 100 управления потоком текучей среды, описанного здесь. Осевой клапан 100 управления потоком текучей среды содержит первый участок 102 корпуса клапана, второй участок 104 корпуса клапана, стакан 106, линейный привод 108, рычаг 110 (например, рычажный механизм) и уплотнитель 112. Участки 102 и 104 корпуса клапана присоединены таким образом, чтобы образовывать канал 114, определяющий путь потока текучей среды между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 118, при установленном осевом клапане 100 управления потоком текучей среды в системе обработки текучей среды (например, система распределительного трубопровода). В некоторых примерах первый участок 102 корпуса клапана и второй участок 104 корпуса клапана могут быть образованы заодно таким образом, чтобы определять осевой клапан 100 управления потоком текучей среды в качестве по существу цельной детали или конструкции.

[0021] Первый участок 102 корпуса клапана содержит первый фланец 120 рядом с впускным отверстием 116 и второй фланец 122, присоединенный с возможностью убирания к третьему фланцу 124 второго участка 104 корпуса клапана. Второй фланец 122 первого участка 102 корпуса клапана и третий фланец 124 второго участка 104 корпуса клапана могут быть присоединен с возможностью убирания посредством любого подходящего крепежного механизма (любых подходящих крепежных механизмов). Второй участок 104 корпуса клапана также содержит четвертый фланец 126 рядом с выпускным отверстием 118. При эксплуатации первый фланец 120 первого участка 102 корпуса клапана может быть присоединен к трубе 128, расположенной ранее в технологической цепочке, а четвертый фланец 126 второго участка 104 корпуса клапана может быть присоединен к трубе 130, расположенной далее в технологической цепочке.

[0022] В примере, изображенном на фиг. 1А, осевой клапан 100 управления потоком текучей среды находится в первом положении (например, открытом), а в примере, изображенном на фиг. 1В, осевой клапан 100 управления потоком текучей среды находится во втором положении (например, закрытом). Осевой клапан 100 управления потоком текучей среды расположен на пути потока текучей среды между расположенным ранее в технологической цепочке источником подачи через трубу 128, расположенную ранее в технологической цепочке, и расположенным далее в технологической цепочке источником подачи через трубу 130, расположенную далее в технологической цепочке. Технологическая текучая среда может включать в себя любую технологическую текучую среду, такую как, например, натуральный газ. При эксплуатации стакан 106 работает между первым положением для обеспечения возможности прохождения текучей среды между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 118 (например, открытое положение) и вторым положением для предотвращения прохождения текучей среды между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 118 (например, закрытое положение).

[0023] В приведенном в качестве примера осевом клапане 100 управления потоком текучей среды, изображенном на фиг. 1А и 1В, стакан 106 имеет внутреннюю поверхность 132, наружную поверхность 134, первый конец 136 и второй конец 138. Внутренняя поверхность 140 первого участка 102 корпуса клапана размещена с возможностью плавного перемещения на наружной поверхности 134 стакана 106 рядом с первым концом 136, а внутренняя поверхность 142 второго участка 104 корпуса клапана размещена с возможностью плавного перемещения на наружной поверхности 134 стакана 106 рядом со вторым концом 138. Стакан 106 по существу выровнен соосно (например, расположен соосно) оси 144 осевого клапана 100 управления потоком текучей среды для определения пути потока текучей среды через первый участок 102 корпуса клапана, второй участок 104 корпуса клапана и стакан 106.

[0024] Как показано на фиг. 1А и 1В, уплотнитель 112 расположен по центру в пределах канала 114 и по существу выровнен вдоль оси 144 осевого клапана 100 управления потоком текучей среды. Уплотнитель 112 содержит коническую поверхность 146 и уплотняющую поверхность 148. Коническая поверхность 146 обеспечивает плавный путь потока вокруг уплотнителя 112 для уменьшения турбулентного потока текучей среды в пределах осевого клапана 100 для текучей среды. Уплотняющая поверхность 148 выполнена с возможностью приема второго конца 138 стакана 106. Уплотнитель 112 может быть представлен любым уплотняющим элементом (например, заглушкой), выполненным с возможностью взаимодействия или приема второго конца 138 стакана 106 для предотвращения прохождения текучей среды через стакан 106 и, следовательно, через канал 114. Уплотнитель 112 присоединен к внутренней поверхности 142 второго участка 104 корпуса клапана посредством множества опорных элементов 150 (например, решетки). Опорные элементы 150 могут быть представлены любой конструкцией, используемой для поддержки уплотнителя 112, образующей минимальное ограничение для уменьшения сопротивления на пути потока текучей среды, и достаточно крепкой для поддержки уплотнителя 112 при воздействии давления технологической текучей среды и/или стакана 106.

[0025] В приведенном в качестве примера осевом клапане 100 для текучей среды, изображенном на фиг. 1А и 1В, стакан 106 функционально присоединен к штоку 152 привода через рычаг 110. Привод 108 расположен таким образом, чтобы обеспечивать перемещение штока 152 линейного привода вдоль оси 154, по существу перпендикулярной оси 144 осевого клапана 100 для текучей среды. Рычаг 110 присоединен с возможностью поворота к штоку 152 привода на первом соединении 156 и присоединен с возможностью поворота к стакану 106 на втором соединении 158. Наружная поверхность 134 стакана 106 также содержит кольцевой выступ 160, на котором расположено соединение 158. В некоторых примерах кольцевой выступ 160 может быть изготовлен за одно с стаканом 106 в качестве по существу цельной детали или конструкции. Рычаг 110 расположен в пределах полости 162, образованной между первым участком 102 корпуса клапана и вторым участком 104 корпуса клапана. Шток 152 привода перемещается через первый участок 102 корпуса клапана через отверстие 164, уплотненное посредством уплотнителя 166 первого штока и уплотнителя 168 второго штока, которые поддерживают и образуют поверхности для обеспечения возможности плавного перемещения штока 152 привода. В других вариантах реализации отверстие 164 может содержать большее или меньшее количество уплотнителей штока.

[0026] Для перемещения стакана 106 в пределах канала 114 корпуса 102, 104 клапана линейный привод 108 обеспечивает перемещение штока 152 привода в полость 162. В этом случае шток 152 привода обеспечивает поступательное перемещение и поворот рычага 110 против часовой стрелки (при показанной ориентации) для перемещения стакана 106 вдоль оси 144 по направлению к уплотнителю 112. Осевой клапан 100 управления потоком текучей среды также содержит краевые уплотнители 170, расположенные в пределах первой кольцевой канавки 172 в первом участке 102 корпуса клапана и второй кольцевой канавки 174 в пределах второго участка 104 корпуса клапана, соответственно. Краевые уплотнители 170 обеспечивают плотное уплотнение между наружной поверхностью 134 стакана 106 и внутренними поверхностями 140 и 142 участков 102 и 104 корпуса клапана. Более конкретно, краевые уплотнители 170 обеспечивают герметичное уплотнение для предотвращения утечки технологического текучей среды в полость 162.

[0027] Как показано на фиг. 1А и 1В, приведенный в качестве примера осевой клапан 100 для текучей среды также содержит пружину 176, расположенную между вторым участком 104 корпуса клапана и кольцевым выступом 160. Пружина 176 обеспечивает воздействие на стакан 106 в одном направлении и, следовательно, минимизирует холостой ход между подвижными компонентами. В других примерах пружина 176 может быть расположена между кольцевым выступом 160 и первым участком 102 корпуса клапана или между первым участком 102 корпуса клапана и штоком 152 привода. Пружина 176 может быть расположена в любом другом месте в пределах осевого клапана 100 для текучей среды для обеспечения средств воздействия для исключения холостого хода.

[0028] При эксплуатации обеспечивается подача текучей среды на впускное отверстие 116 через устройство 128 подачи, расположенное ранее в технологической цепочке, и прохождение в стакан 106 через первый конец 136. При нахождении в открытом положении, как показано на примере по фиг. 1А, текучая среда может выходить из второго конца 138 стакана 106 и вокруг уплотнителя 112 по направлению к выпускному отверстию 118 к устройству 130 подачи, расположенному далее в технологической цепочке. При нахождении в закрытом положении, как показано в примере по фиг. 1В, обеспечивается поступательное перемещение штока 152 привода по направлению вниз для перемещения второго конца 138 стакана 106 для взаимодействия с уплотняющей поверхностью 148 уплотнителя 112 для предотвращения прохождения текучей среды через стакан 106 и, следовательно, между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 118 осевого клапана 100 для текучей среды. Однако в других примерах поток может быть обращен через осевой клапан 100 для текучей среды, и, следовательно, текучая среда может сначала проходить над уплотнителем 112, а затем проходить через стакан 106.

[0029] В примере, показанном на фиг. 1А и 1В, поперечное сечение стакана 106 выполнено в круглой форме. Однако в других примерах поперечное сечение стакана 106 может быть выполнено в квадратной, прямоугольной, эллиптической или любой другой форме, соответствующей (например, совпадающей) форме внутренних поверхностей 140 и 142 их соответствующих участков 102 и 104 корпуса клапана.

[0030] Фиг. 2 изображает вид в сечении осевого клапана 200 управления потоком текучей среды, сходного с клапаном 100 управления осевым потоком текучей среды по фиг. 1А и 1В, отличающегося альтернативной ориентацией линейного привода 208. Клапан 200 управления осевым потоком текучей среды содержит первый участок 202 корпуса клапана, второй участок 204 корпуса клапана, стакан 206, линейный привод 208, рычаг 210 и уплотнитель 212. Стакан 206 выполнен по существу соосно (например, расположен соосно) оси 214 осевого клапана 200 управления потоком текучей среды для определения пути потока текучей среды через первый участок 202 корпуса клапана, второй участок 204 корпуса клапана и стакан 206.

[0031] В приведенном в качестве примера осевом клапане 200 для текучей среды, изображенном на фиг. 2, стакан 206 функционально присоединен к штоку 216 привода через рычаг 210. Линейный привод 208 расположен таким образом, чтобы обеспечивать перемещение штока 216 привода вдоль оси 218, по существу параллельной, но отклоненной (т.е. не соосной) от оси 214 осевого клапана 200 для текучей среды. Рычаг 210 жестко присоединен к штоку 216 привода и стакану 206. В других примерах шток 216 привода может быть прикреплен к стакану через крепежный механизм, известный специалистам в данной области техники. Рычаг 210 расположен в пределах полости 220, образованной между первым участком 202 корпуса клапана и вторым участком 204 корпуса клапана. Шток 216 привода перемещается через первый участок 202 корпуса клапана через отверстие 222, уплотненное посредством уплотнителя 224 штока, поддерживающего и образующего поверхность для обеспечения возможности плавного перемещения штока 216 привода. Для перемещения стакана 206 в пределах канала 226 участков 202 и 204 корпуса клапана линейный привод 208 обеспечивает перемещение штока 216 привода в полость 220. В этом случае рычаг 210 передает линейное движение от штока 216 привода для перемещения стакана 206 вдоль оси 214 по направлению к уплотнителю 212 и, следовательно, предотвращения прохождения текучей среды через осевой клапан 200 для текучей среды.

[0032] Фиг. 3А изображает вид в сечении сверху приведенного в качестве альтернативного примера осевого клапана 300 управления потоком текучей среды, описанного здесь. Осевой клапан 300 содержит первый участок 302 корпуса, второй участок 304 корпуса клапана, стакан 306, первую шестерню 308 (например, зубчатое колесо), вторую шестерню 310 (например, зубчатое колесо) и уплотнитель 312. Первый участок 302 корпуса клапана и второй участок 304 корпуса клапана соединены таким образом, чтобы образовывать канал 314, определяющий путь потока текучей среды между впускным отверстием 316 и выпускным отверстием 318, при установленном осевом клапане 300 управления потоком текучей среды в системе обработки текучей среды. При эксплуатации стакан 306 работает между первым положением, изображенным на фиг. 3А, для обеспечения возможности прохождения текучей среды между впускным отверстием 316 и выпускным отверстием 318 (например, открытое положение), и вторым положением, изображенным на фиг. 3В, для предотвращения прохождения текучей среды между впускным отверстием 316 и выпускным отверстием 318 (например, закрытое положение).

[0033] В приведенном в качестве примера осевом клапане 300 управления потоком текучей среды, изображенном на фиг. 3А и 3В, стакан 306 имеет внутреннюю поверхность 320, наружную поверхность 322, первый конец 324 и второй конец 326. Во внутренней поверхности 328 первого участка 302 корпуса клапана с возможностью плавного перемещения размещена наружная поверхность 322 стакана 306. Первый участок 302 корпуса клапана, второй участок 304 корпуса клапана и стакан 306 образуют канал 314 для потока текучей среды. Стакан 306 выполнен по существу соосно (например, расположен соосно) оси 330 осевого клапана 300 управления потоком текучей среды.

[0034] В изображенном примере наружная поверхность 322 стакана 306 также содержит первый зубчатый участок 332 и второй зубчатый участок 334. Первая шестерня 308 и вторая шестерня 310, присоединенные к поворотному приводу 336 (изображенному на фиг. 3С), взаимодействуют с первым и вторым зубчатыми участками 332 и 334 соответственно для перемещения стакана 306 в осевом направлении в пределах осевого клапана 300 для текучей среды. В изображенном примере первая шестерня 308 расположена в пределах первой полости 338, образованной в пределах первого участка 302 корпуса клапана, а вторая шестерня 310 расположена в пределах второй полости 340, образованной в пределах первого участка 302 корпуса клапана. В других примерах может быть использован один поворотный привод и шестерня.

[0035] Уплотнитель 312 расположен по центру в пределах канала 314 и по существу выровнен в осевом направлении с осью 330 осевого клапана 300 управления потоком текучей среды. Уплотнитель 312 содержит коническую поверхность 342 и уплотняющую поверхность 344. Уплотняющая поверхность 344 выполнена с возможностью приема второго конца 326 стакана 306. Второй конец 326 стакана 306 также содержит множество отверстий 346 (например, отверстий, проемов, окон, щелей) для дополнительного обеспечения возможности точного управления прохождением текучей среды через осевой клапан 300 для текучей среды. Как показано на фиг. 3В, при взаимодействии второго конца 326 стакана 306 с уплотнителем 312 обеспечивается уменьшение отверстий 346 и, следовательно, обеспечивается возможность прохождения меньшего объема текучей среды через стакан 306 и из второго конца 326. Отверстия обеспечивают возможность 346 более контролированного (например, дросселированного) прохождения текучей среды через осевой клапан 300. Уплотнитель 312 присоединен к внутренней поверхности 348 второго участка 304 корпуса клапана посредством множества опорных элементов 350 (например, решетки, ребра и т.д.). Осевой клапан 300 для текучей среды также содержит множество краевых уплотнителей 352, расположенных между наружной поверхностью 322 стакана 306 и внутренней поверхностью 328 первого участка 302 корпуса клапана. В других примерах осевой клапан 300 для текучей среды может содержать большее или меньшее количество краевых уплотнителей 352 для предотвращения утечки технологической текучей среды.

[0036] Фиг. 3С изображает вид в сечении сбоку осевого клапана 300 для текучей среды без стакана 306. Как показано в примере, поворотный привод 336 функционально присоединен к первой шестерне 308 через первую деталь 354 вращения. Первая деталь 354 вращения взаимодействует с выемкой 356 в пределах первой полости 338 в первом участке 302 корпуса клапана. В других примерах деталь 354 вращения может также содержать вкладыш (например, подшипник) для обеспечения плавного поворота шестерни 308.

[0037] Со ссылкой на фиг. 3А-С, при эксплуатации технологическая текучая среда проходит в первый участок 302 корпуса клапана на впускном отверстии 316 и проходит в стакан 306 на первом конце 324. При нахождении в открытом положении, как показано на примере на фиг. 3А, текучая среда может проходить из второго конца 326 и вокруг уплотнителя 312 по направлению к выпускному отверстию 318. Для достижения закрытого положения, как показано на примере на фиг. 3В, первую шестерню 308 поворачивают против часовой стрелки, а вторую шестерню 310 поворачивают по часовой стрелке для перемещения стакана 306 по направлению к уплотнителю 312. При введении второго конца 326 стакана 306 во взаимодействие с уплотняющей поверхностью 328 уплотнителя 312 предотвращается прохождение технологической текучей среды через стакан 306 и, следовательно, между впускным отверстием 316 и выпускным отверстием 318 осевого клапана 300 для текучей среды. В других примерах стакан может быть плавно перемещен в пределах осевого клапана для текучей среды посредством устройства или механизма, такого как электрический привод, гидравлический привод, пневматический привод, пьезоэлектрический привод, электромеханический привод и любого их сочетания.

[0038] Приведенные в качестве примера осевые клапаны 100 и 300 управления потоком текучей среды, описанные здесь, преимущественно уменьшают турбулентный поток и шум, существенно уменьшают количество приводных компонентов впускного потока и увеличивают эффективность потока посредством образования по существу линейного канала между впускным отверстием и выпускным отверстием с путем потока, характеризующимся минимальным ограничением. Приведенные в качестве примера осевые клапаны 100 и 300 управления потоком текучей среды также уменьшают нежелательную утечку, так как приводные компоненты расположены за пределами границы давления потока текучей среды.

[0039] Несмотря на то что здесь описано конкретное приведенное в качестве примера устройство, оно не ограничивает объем защиты этого изобретения. Напротив, это изобретение включает все способы, устройства и промышленные изделия, находящиеся в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения, буквально или с учетом доктрины эквивалентов.

Изобретение относится к осевым клапанам для текучей среды, содержащим кольцевые элементы управления потоком. Осевой клапан (100) для текучей среды содержит корпус (102, 104) осевого клапана потока, образующий канал (114) между впускным отверстием (116) и выпускным отверстием (118). Приведенный в качестве примера осевой клапан для текучей среды содержит стакан (106), размещенный с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса осевого клапана потока и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала. Приведенный в качестве примера осевой клапан для текучей среды содержит рычажный механизм (110) или шестерню, функционально присоединенную к стакану для перемещения стакана для изменения потока текучей среды через стакан между впускным отверстием и выпускным отверстием. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство, содержащее:

корпус осевого клапана потока, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием;

стакан, размещенный с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала, между открытым положением и закрытым положением, причем конец стакана содержит множество выровненных в осевом направлении щелей; и

рычажный механизм или шестерню, функционально присоединенную к стакану для перемещения стакана для изменения потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием через стакан,

причем обеспечено прохождение потока текучей среды через конец стакана и через указанные щели при нахождении стакана в открытом положении и обеспечено прохождение потока текучей среды через указанные щели при нахождении стакана в закрытом положении.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее привод, присоединенный к рычажному механизму или шестерне, причем привод предназначен для перемещения стакана через рычажный механизм или шестерню.

3. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором привод представлен линейным приводом и расположен таким образом, чтобы перемещать шток привода в направлении, по существу перпендикулярном оси, вдоль которой стакан предназначен для перемещения.

4. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором привод представлен линейным приводом и расположен таким образом, чтобы перемещать шток привода вдоль оси, смещенной относительно оси, вдоль которой стакан предназначен для перемещения, и по существу параллельной ей.

5. Устройство по любому из пп. 1 или 2, дополнительно содержащее уплотнитель, расположенный в пределах канала для взаимодействия с концом стакана.

6. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором стакан содержит множество зубцов на наружной стенке стакана для взаимодействия с шестерней.

7. Устройство по любому из пп. 1 или 2, дополнительно содержащее пружину, присоединенную между наружной стенкой стакана и корпусом клапана.

8. Устройство, содержащее:

корпус осевого клапана потока, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием; и

кольцевой элемент управления потоком, размещенный с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала, между открытым положением и закрытым положением, причем конец элемента управления потоком содержит множество выровненных в осевом направлении щелей,

причем поток текучей среды предназначен для прохода через конец элемента управления потоком и через указанные щели при нахождении элемента управления потоком в открытом положении и поток текучей среды предназначен для прохода через указанные щели при нахождении элемента управления потоком в закрытом положении.

9. Устройство по п. 8, дополнительно содержащее привод, функционально присоединенный к элементу управления потоком для перемещения элемента управления потоком для изменения потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием.

10. Устройство по любому из пп. 8 или 9, дополнительно содержащее рычаг, прикрепленный с возможностью поворота к приводу и к элементу управления потоком.

11. Устройство по любому из пп. 8 или 9, в котором привод представлен линейным приводом и расположен таким образом, чтобы перемещать шток привода в направлении, по существу перпендикулярном оси, вдоль которой элемент управления потоком предназначен для перемещения.

12. Устройство по любому из пп. 8 или 9, в котором привод расположен вдоль оси, смещенной относительно оси, вдоль которой элемент управления потоком предназначен для перемещения, и по существу параллельной ей.

13. Устройство по любому из пп. 8 или 9, дополнительно содержащее уплотнитель, расположенный в пределах канала для взаимодействия с концом элемента управления потоком.

14. Устройство по любому из пп. 8 или 9, в котором уплотнитель примыкает к выпускному отверстию.

15. Устройство по любому из пп. 8 или 9, дополнительно содержащее уплотнитель, присоединенный между наружной поверхностью элемента управления потоком и корпусом клапана.

16. Устройство, содержащее:

корпус осевого клапана потока, образующий канал между впускным отверстием и выпускным отверстием;

стакан, размещенный с возможностью плавного перемещения на внутренней поверхности корпуса клапана и с возможностью перемещения вдоль оси, по существу параллельной продольной оси канала, между открытым положением и закрытым положением, причем конец стакана содержит множество выровненных в осевом направлении щелей;

средства для перемещения стакана в осевом направлении в пределах канала для изменения потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием,

причем обеспечено прохождение потока текучей среды через конец стакана и через указанные щели при нахождении стакана в открытом положении и обеспечено прохождение потока текучей среды через указанные щели при нахождении стакана в закрытом положении.

17. Устройство по п. 16, в котором корпус клапана содержит цельную конструкцию между впускным отверстием и выпускным отверстием.

18. Устройство по любому из пп. 16 или 17, в котором канал, впускное отверстие и выпускное отверстие по существу выровнены вдоль оси, вдоль которой стакан предназначен для перемещения.