Упругий уплотнитель для корпуса клапана Российский патент 2018 года по МПК F16K5/06 

Область техники

Настоящее изобретение представляет собой клапан для регулирования потока текучей среды, содержащий корпус с центральной частью и с двумя соединительными концами, отходящими от центральной части и указывающими направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части расположен затвор, содержащий по меньшей мере частично сферическую поверхность, опирающуюся на соответствующее седло клапана, затвор клапана содержит по меньшей мере перекрывающую часть и пропускающую часть.

Кроме того, настоящее изобретение раскрывает способ изготовления такого клапана.

Уровень техники

Изготовление клапанов, например шаровых клапанов, и соответственно клапанных корпусов из нескольких частей с последующей сборкой этих частей вокруг одного или двух седел клапана и затвора клапана является общеизвестным. Такие клапаны, как правило, изготавливают из латуни или другого сплава меди и обычно присоединяют к трубопроводу посредством соответствующих винтовых резьб в соответствующих частях, или альтернативно посредством болтов.

Что касается шарового клапана, его затвор, как видно из названия, является сферическим и, как правило, с наружным размером, превышающим диаметры соединяющих отверстий в корпусе клапана. Поэтому такой клапан имеет корпус с полостью, в которой расположены седло клапана и затвор клапана. Корпус клапана, как правило, собирается вокруг затвора клапана, поскольку последний требует наибольшего внутреннего размера.

Такие клапаны обычно изготавливают из литых деталей, которые сформованы и механически обработаны резанием до получения необходимой формы. Однако этот процесс формообразования по некоторым причинам является довольно дорогостоящим. Отдельные заготовки подлежат последовательно процессу отливки и затем перемещению и машинной обработке с помощью соответствующего металлорежущего инструмента. Поскольку механическую обработку заготовок выполняют по отдельности, то процесс получается продолжительным, независимо от применения современных и относительно быстрых процессов.

В дополнение к перемещению и машинной обработке литых заготовок, происходящим до сборки корпуса вокруг одного или двух седел клапана и затвора клапана, стоимость материала также играет значительную роль. Медь или другие подходящие сплавы являются дорогими и их использование значительно повышает стоимость по сравнению, например, с использованием обычной свариваемой углеродистой стали.

В заявке на патент США 2011/233438 A1 описывается клапан, в котором седло содержит упругую структурную часть, пружинящее воздействие которой действует практически параллельно направлению потока в клапане, а также кольцевую фланцевую часть, выполненную с возможностью прямого или непрямого опирания на затвор клапана. Эта упругая структурная часть размещена в корпусе клапана, который изготовлен, возможно, до установки одного соединительного конца. Это влечет затруднение установки упругих структурных частей в центральной части корпуса клапана и, следовательно, может увеличить время изготовления клапана и его себестоимость.

Таким образом, существует выраженное желание изготавливать клапаны для систем отопления, охлаждения, питьевого водоснабжения и для других целей из стали, например, углеродистой или нержавеющей, которая дешевле обычных сплавов и из которой готовые изделия могут быть получены с помощью современного производственного оборудования непосредственно из листовой или трубчатой заготовки, причем быстрее и дешевле, чем это возможно при отливке и машинной обработке заготовок, например, из латуни.

В то же время желательно полностью исключить выполнение сварочных операций на клапане, поскольку такие операции влекут как минимум еще одно выставление соответствующих заготовок в производстве и необходимость выполнения самого сварочного процесса, что, конечно, повышает стоимость продукта.

Кроме того, желательно выполнять быструю и простую установку седла клапана, а также затвора клапана, одновременно достигая высокого качества, надежности и четкого расположения этих частей относительно корпуса клапана и друг друга.

Объект изобретения

Объектом настоящего изобретения является решение указанной в приведенном выше описании проблемы, согласно которому клапан выполнен с корпусом и по меньшей мере с одним седлом клапана, которое может быть легко и беспрепятственно установлено и зафиксировано вместе с затвором клапана, причем перед установкой седла клапана и затвора клапана выполняется минимальное количество машинных процессов резания и удаления материала.

Раскрытие изобретения

Согласно вводной части описания, настоящее изобретение представляет собой клапан для регулирования потока текучей среды, который содержит корпус с центральной частью и с двумя соединительными концами, отходящими от центральной части, тем самым указывая направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части расположен затвор клапана с по меньшей мере частично сферической поверхностью для контакта с соответствующим седлом клапана. Указанный затвор клапана содержит по меньшей мере перекрывающую часть и пропускающую часть. Седло клапана расположено в корпусе и упруго упирается в затвор клапана. Оно содержит упругую структурную часть, причем пружинящее действие от упругой структурной части действует практически параллельно направлению потока клапана, и указанная упругая структурная часть содержит по меньшей мере одну кольцевую фланцевую часть, выполненную с возможностью прямого или непрямого опирания на затвор клапана.

Новым признаком клапана согласно настоящему изобретению является особенность конструкции, заключающаяся в том, что упругое седло или седла клапана содержат фиксирующий элемент для механической фиксации седла клапана в корпусе клапана, причем фиксирующий элемент содержит средство, например фланцевую часть, зафиксированное в корпусе клапана посредством пластической деформации корпуса и/или пластической деформации указанного средства.

Предпочтительный способ для достижения этой цели состоит в том, чтобы корпус клапана был изготовлен из пластично деформируемой трубчатой заготовки и чтобы седло клапана было зафиксировано деформацией трубчатой заготовки. Это может быть деформация с фиксацией седла клапана в данном положении при деформации корпуса клапана, блокирующей седло клапана в необходимом положении, однако может также произойти деформация корпуса клапана вместе с упомянутым фиксирующим элементом, посредством чего достигаются такая же механическая фиксация или блокирование седла клапана.

Таким образом, упругая структурная часть оказывает упругое давление на корпус и затвор клапана, посредством чего между затвором клапана и седлом клапана достигается уплотнение, и при возможности также достигается уплотнение между корпусом и седлом клапана, в зависимости от замысла конструкции. Упругое действие седла клапана или его упругой структурной части обеспечивает возможность компенсации седлом клапана отклонений от стандартных размеров в довольно широком диапазоне, поэтому может быть достигнута большая точность в предполагаемой работе клапана. Это достигается тем, что существует кольцевая фланцевая часть, которая по меньшей мере частично упруго упирается в затвор клапана. Поскольку она представляет собой упругий фланец, который взаимодействует с затвором клапана, контактное прижатие и, следовательно, трение между седлом клапана и затвором клапана может легче поддерживаться на необходимом и в то же время относительно низком уровне. Для решений предшествующего уровня техники, содержащих седла клапана из твердых эластомерных элементов, установленные в корпусе клапана, необходимо обеспечивать и поддерживать относительно высокое прижатие седла клапана и затвора клапана, поскольку эластомерному элементу присуща эластичность, которая компенсирует отклонения от стандартных размеров и гарантирует достаточное контактное прижатие между соответствующими частями, причем указанное прижатие, как правило, такой величины, которая создается относительно высоким трением между седлом клапана и затвором клапана. Фланцевая часть, таким образом, имеет преимущество, заключающееся в том, что она не является упругим твердым элементом, который подлежит сжатию, но она действует упруго, загружая своим воздействием выступающую кольцевую фланцевую часть, являясь своего рода консолью, на которой может быть расположен уплотнительный элемент в виде эластомерной детали.

Клапан, согласно настоящему изобретению, может содержать корпус клапана с затвором и с одним седлом клапана, расположенным в пазе или углублении, выполненном для определенной цели в корпусе и упирающемся в затвор клапана. Затвор клапана может иметь более или менее традиционно сферическую форму, но он также может представлять собой только часть сферического корпуса, таким образом имея по меньшей мере сферическую подобласть на перекрывающей части затвора клапана, соответствующую форме седла клапана на стороне, обращенной к затвору. При изготовлении эластичной части седла клапана в виде фланца, который располагается более или менее радиально по отношению к затвору клапана или к пропускающей части затвора клапана, достигается подходящее контактное прижатие к корпусу клапана и, соответственно, подходящее, но небольшое трение. Клапан может быть сразу изготовлен только с одним эластичным седлом клапана для прилегания к одной стороне затвора клапана.

В варианте клапана согласно настоящему изобретению клапан может содержать два противоположно направленных упругих седла клапана. Таким образом, с каждой стороны, например, сферического затвора клапана в классическом шаровом клапане может быть расположено одно седло клапана. В таком случае каждое из этих двух седел клапана будет прикладывать упругое усилие на затвор клапана, которое будет способствовать размещению самого седла клапана в своего рода положении равновесия, в котором действия от этих двух седел клапана являются одинаковыми.

Клапан согласно настоящему изобретению может быть сконструирован таким образом, что упругое седло или седла клапана будут содержать фиксирующий элемент для механической фиксации седла клапана в корпусе. Указанный фиксирующий элемент должен иметь средство для размещения в углублении или в чем-то подобном в корпусе. Такое решение выгодно использовать в более крупных клапанах с апертурой 50, 100, 200 мм или еще больше, но также и в клапанах меньшего размера. При использовании седла клапана с так называемым фиксирующим элементом, который, например, может быть цилиндрической частью с выступающей радиально наружу фланцевой частью, образующей либо фланцевую часть для прямого или непрямого опирания на затвор клапана, либо часть между цилиндрической частью и фланцевой частью для прямого или непрямого опирания на затвор клапана, седло клапана можно будет располагать в канавке, углублении или зазоре, расположенном для указанной цели в корпусе клапана, в котором также может быть обеспечено, например, уплотнение. Такое уплотнение может находиться между цилиндрической фиксирующей частью и более или менее радиальной фланцевой частью на седле клапана с одной стороны и на самом корпусе клапана с другой стороны. В приведенном ниже описании пример уплотнения будет рассмотрен со ссылкой на чертежи.

Клапан согласно настоящему изобретению может с успехом быть сконструирован таким образом, что эластичное седло или седла клапана будут иметь фиксирующий элемент для механической фиксации седла клапана в корпусе клапана. Указанный фиксирующий элемент должен иметь средство, например фланцевую часть, зафиксированное в корпусе посредством пластической деформации клапанной коробки и/или пластической деформации средства. Предпочтительным способом достижения этой цели является изготовление корпуса клапана из пластично деформируемой трубчатой заготовки и фиксация седла клапана путем деформации трубчатой заготовки. К такой деформации может относиться блокирование седла клапана в данном положении при деформации корпуса клапана, в результате чего седло клапана закрепляется в необходимом положении, однако наряду с корпусом деформироваться может и упомянутый фиксирующий элемент, посредством чего достигается такая же механическая фиксация или блокировка седла клапана.

В варианте клапана согласно настоящему изобретению упругое седло или седла клапана могут содержать фиксирующий элемент для механической фиксации седла клапана в корпусе. Указанный фиксирующий элемент должен содержать средство в форме фланцевой части, которая является конической в направлении, которое по существу параллельно направлению потока, причем фланцевая часть содержит кольцевую часть с внешней кромкой, выполненной с возможностью фиксации внутри корпуса. Указанная кромка должна образовывать или содержать шип для зацепления с внутренней поверхностью корпуса, поскольку внешний диаметр фланцевой части больше, чем внутренний диаметр корпуса в области, в которой расположено седло клапана. При установке затвора клапана и одного или двух седел клапана в корпусе дополнительная фиксация не требуется, так как коническая фланцевая часть, можно сказать, врезается во внутреннюю поверхность корпуса, тем самым блокируя седло клапана в его конечном положении. В принципе, используется такой же способ, как и при работе так называемых дисков на пружинных фиксаторах, и который также используется, например, в фитингах для сжатого воздуха и других, вставляемых нажатием. Настоящее изобретение реализовано именно так, что упругий и блокирующий элемент находятся внутри, а не снаружи фиксируемого объекта.

В клапане согласно настоящему изобретению седло клапана может быть изготовлено из упругого металла, например нержавеющей стали или другого подходящего сплава, причем по меньшей мере часть седла клапана, например упругая структурная часть в форме кольцевой фланцевой части, должна иметь нанесенную относительно тонкую эластомерную поверхность, например, из ПТФЭ или другого типа эластомера с подходящим коэффициентом трения и герметизацией. Таким образом, благодаря этому решению между кольцевой фланцевой частью и затвором клапана возникает прямой контакт. Эффект уплотнения может возникать между седлом клапана и затвором клапана, а также и между кромкой седла клапана, входящей в зацепление или упирающейся в корпус клапана, независимо от того, зафиксировано ли седло клапана посредством упругой блокировки или путем деформации корпуса и/или седла клапана.

В варианте клапана согласно настоящему изобретению седло клапана может быть изготовлено из упругого металла, например нержавеющей стали или другого подходящего сплава, причем по меньшей мере часть седла клапана, например упругая структурная часть в форме кольцевой фланцевой части, содержит контактную поверхность для эластомерного уплотнения, например кольцо из ПТФЭ или другого подходящего типа эластомера с подходящим коэффициентом трения и герметизацией. В таком варианте реализации кольцевая фланцевая часть может быть с углублением или пазом, в котором расположено кольцевое эластомерное уплотнение, благодаря чему достигается плотное прилегание фланцевой части прямо к затвору клапана. Упругая структурная часть, таким образом, представляет один элемент, тогда как сама уплотняющая часть образована вторым элементом, расположенным на или в кольцевой фланцевой части. В приведенном ниже описании такое решение будет приведено со ссылкой на чертежи.

Корпус клапана также может содержать нанесенное поверхностное покрытие, например ПТФЭ или другой подходящий эластомер, и затвор клапана, а также седло клапана могут быть обеспечены таким подходящим покрытием в дополнение к обеспечению затвора клапана подходящим уплотнением или покрытием с низким коэффициентом трения, которое взаимодействует с уплотняющим элементом, расположенным на или в кольцевой фланцевой части.

Другой вариант реализации клапана согласно настоящему изобретению может представлять собой случай, когда седло клапана содержит трубчатую фланцевую часть с внутренней площадью поперечного сечения, проходящей от затвора клапана к соединительному концу, причем внутренняя площадь поперечного сечения в основном соответствует внутренней площади поперечного сечения сквозного отверстия в корпусе клапана. В наиболее предпочтительном варианте реализации трубчатая фланцевая часть проходит от фланцевой части, упирающейся в затвор клапана, или от углубления на фланцевой части, предназначенного для уплотнения седла клапана. Основное назначение трубчатой фланцевой части заключается в направлении потока среды, для которой предназначен клапан. При наличии трубчатого фланца обеспечивается более контролируемый поток среды до и/или после затвора клапана, где, как правило, будет иметь место изменение диаметра. Трубчатая фланцевая часть действует как своего рода юбка, которая направляет среду.

Независимо от типа упомянутых применяемых седел клапана, они могут быть успешно закреплены с помощью клея. Клей, как правило, наносят на внутреннюю сторону корпуса клапана, а затем устанавливают седло клапана; в качестве альтернативного варианта клей может быть нанесен на седло клапана до установки последнего. Клей будет гарантированно обеспечивать сохранность седла клапана в желаемом положении во время изготовления клапана и в течение его последующего использования. Клей также будет обеспечивать уплотнение между корпусом клапана и внешней поверхностью седла клапана, так как небольшие царапины или неровности на внутренней поверхности корпуса и на поверхности седла клапана будут заполнены клеем.

В предпочтительном варианте реализации клапана согласно настоящему изобретению затвор клапана и по меньшей мере одно седло клапана могут быть зафиксированы в корпусе клапана, имеющем два соединительных конца некоторого диаметра следующим образом: по меньшей мере один соединительный конец должен иметь диаметр, фактически соответствующий диаметру затвора клапана или седла клапана. Таким образом, затвор клапана и седло клапана могут быть установлены внутри корпуса через его соединительный конец. При этом нет необходимости изготавливать корпус клапана из нескольких частей с последующей их сборкой вокруг затвора и/или седел клапана.

Кроме того, настоящее изобретение касается способа изготовления клапана, описанного выше. При этом клапан выполнен с возможностью регулирования потока текучей среды, он содержит корпус с центральной частью и двумя соединительными концами. Соединительные концы отходят от центральной части, тем самым указывая направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части расположен затвор клапана с по меньшей мере частично сферической поверхностью, плотно прилегающей к соответствующему седлу клапана. Затвор клапана содержит по меньшей мере перекрывающую часть и пропускающую часть, причем изготовление клапана по меньшей мере содержит следующие этапы:

- обеспечение центральной части в корпусе;

- расположение затвора клапана в центральной части;

- расположение и фиксация по меньшей мере одного седла клапана в центральной части и прижатие к затвору клапана.

Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, способ содержит по меньшей мере следующий дополнительный этап:

- фиксация по меньшей мере одного седла клапана посредством деформации корпуса клапана, выполняемой после размещения седла клапана в центральной части.

Еще один способ, согласно настоящему изобретению, может содержать по меньшей мере следующий дополнительный этап:

фиксация по меньшей мере одного седла клапана путем деформации по меньшей мере одной фланцевой части седла клапана.

Посредством указанных способов клапан, согласно настоящему изобретению, может быть собран, и затвор клапана, а также одно или два седла клапана могут быть просто и быстро зафиксированы через один или оба соединительных конца корпуса клапана. Независимо от того, происходит ли фиксация седла клапана посредством деформации корпуса клапана и, возможно, также при помощи фиксирующего элемента на седле клапана, или седло клапана фиксируется с помощью фиксирующего элемента, оказывающего упругое воздействие на внутреннюю сторону корпуса, имеет место быстрая и простая сборка соответствующих частей относительно друг друга.

Примеры того, как может выглядеть клапан согласно настоящему изобретению, будут рассмотрены в приведенном ниже описании.

Благодаря данному способу клапан может быть изготовлен, например, из необработанной стали последовательностью непрерывных автоматизированных процессов, и до или после монтажа производство может заканчиваться чистовой обработкой поверхности. Такой клапан и способ производства клапана очень выгодны, поскольку процесс является простым и осуществляется в прямой последовательности.

Однако в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения клапанная коробка может быть успешно изготовлена, например, из углеродистой стали, на которую уже было нанесено поверхностное покрытие из цинка или другое подходящее покрытие. Например, может быть использована стальная труба, гальванизированная с помощью подходящего процесса гальванизации. Таким образом, достигается очевидное преимущество, заключающееся в том, что поверхностная обработка выполнена до приведения корпуса клапана в его конечную геометрическую форму, что обуславливает низкую себестоимость готового изделия.

Корпус клапана согласно настоящему изобретению, как правило, разработан таким образом, что соединительные концы имеют внутренний диаметр, который фактически соответствует внутреннему диаметру затвора клапана. Таким образом, клапан является так называемым проходным клапаном, который успешно может быть использован во многих областях, в которых требуется беспрепятственный поток среды, проходящей через клапан. Соединительные концы на корпусе клапана могут быть изготовлены в соответствии с потребностью: они могут быть вставными концами или охватываемыми концами, и иметь все возможные типы соединений для подключения труб или рукавов, включая пресс-фитинговое соединение, фланцы для болтовых соединений или приспособления для другого подходящего соединения.

В настоящее время тонкостенные материалы занимают устойчивое положение в промышленности и все в большей степени применяются в промышленности, а также при прокладке трубопроводов в жилых зданиях. Применение тонкостенных труб и соединительных элементов имеет многочисленные преимущества, способы их соединения очень просты, поэтому снижается продолжительность и стоимость работ по обработке, сварке или спаиванию.

Корпус клапана, согласно настоящему изобретению, может быть успешно изготовлен из тонкостенного материала, такого как углеродистая сталь с необработанной или обработанной поверхностью, или нержавеющая сталь, причем корпус формируется посредством пластической деформации материала: гидравлическим формованием, осевым формованием или с помощью другого подходящего процесса. Предполагается, что, в частности, гидравлическое и осевое формование будут очень хорошо подходить для изготовления корпуса клапана, так как такие процессы являются быстрыми и дешевыми по сравнению с традиционными способами производства корпусов, которые, как правило, выполняют из спеченной, литой или штампованной латуни или другого подходящего материала с последующей механической обработкой и вставкой клапана. Кроме того, гидравлическое и осевое формование являются очень точными способами, при использовании которых соблюдаются минимальные допустимые отклонения.

Описание чертежей

Настоящее изобретение раскрыто в приведенном ниже описании со ссылкой на чертежи, на которых:

На фиг. 1 представлен вид в разрезе клапана с деформированными концами соединения.

На фиг. 2 показан вид в разрезе клапана с клапанными седлами, фиксируемыми пружинными фиксаторами.

На фиг. 3 показано клапанное седло с конической фиксирующей частью.

На фиг. 4 представлено седло клапана с деформированной фиксирующей частью.

На фиг. 5 показано седло клапана с частичным поверхностным покрытием.

На фиг. 6 показан вид в разрезе клапана только с одним седлом клапана.

На фиг. 7 представлено седло клапана, изображенного на фиг. 6.

На фиг. 8 представлен вид в разрезе варианта клапана с клапанным седлом, фиксируемым пружинными фиксаторами.

На фиг. 9 показан разрез клапана с трубчатой фланцевой частью на фиксируемом пружинными фиксаторами седле клапана.

Список обозначений:

1. клапан

2. корпус клапана

3. центральная часть

4. концы соединения

5. затвор клапана

6. сквозное отверстие в затворе клапана

7. шпиндель клапана

8. седло клапана

9. фланцевая часть седла, примыкающая к затвору клапана

10. фланцевая часть седла, примыкающая к внутренней стороне корпуса клапана

11. слой стали

12. слой поверхностного покрытия

13. кромка на фланцевой части, направленная к внутренней стороне корпуса клапана

14. регулирующий шпиндель

15. углубление в корпусе клапана

16. углубление для уплотнения

17. уплотнение

18. цилиндрическая часть седла

19. радиальная часть седла

20. коническая направленная внутрь часть седла

21. углубление на фланцевой части седла, прилегающей к затвору клапана

22. уплотнение седла клапана

23. контактная поверхность в углублении на фланцевой части седла, прилегающей к у затвору клапана

24. цилиндрическая трубчатая фланцевая часть

25. клей

Подробное описание вариантов реализации настоящего изобретения

На фиг. 1 изображена часть клапана 1 в поперечном разрезе, на котором корпус 2 клапана содержит центральную часть 3 и два конца 4 для соединения. В центральной части 3 расположен затвор 5 клапана со сквозным отверстием 6. Затвор 5 клапана соединен со шпинделем 7 клапана и удерживается и зафиксирован двумя седлами 8 клапана. В показанном варианте седла 8 клапана зафиксированы посредством деформации двух соединительных концов 4 с уменьшением внутреннего поперечного сечения, вследствие чего седла 8 клапана зафиксированы в своих положениях по отношению к затвору 5 клапана, а также по отношению к корпусу 2 клапана. Согласно представленным чертежам, седло 8 клапана имеет фланцевую часть 9, плотно прилегающую к затвору 5 клапана, и фланцевую часть 10, плотно прилегающую к внутренней стороне корпуса 2 клапана. Фланцевая часть 9, плотно прилегающая к затвору 5 клапана, оказывает упругое воздействие на затвор 5 клапана, посредством чего между этими частями достигается герметичное соединение. Поскольку седло клапана 8 изготовлено и установлено так, как представлено в настоящем описании, давление, оказываемое текучей средой на закрытый клапан 1, может также воздействовать на заднюю сторону фланцевой части 9, посредством чего фланцевая часть 9 прижата к затвору 5 клапана, обеспечивая еще более оптимальное уплотнение между этими двумя элементами 5, 9.

На фиг. 2 также изображен корпус 2 клапана с центральной частью 3, с соединительными концами 4, и затвор 5 клапана, расположенный между двумя седлами 8 клапана. Различие между изображением на фиг. 2 и фиг. 1 состоит в том, что седла 8 клапана зафиксированы только фланцевой частью 10, прижимаемой к внутренней стороне корпуса 2 клапана, причем фиксация происходит по такому же принципу, как для различных штуцеров, вставляемых нажатием, в которых своего рода эластичное стопорное кольцо входит в зацепление как шип, в данном случае, с внутренней поверхностью корпуса. Седло 8 клапана представлено в настоящем описании в виде двухслойной структуры, состоящей из жесткого стального слоя и менее жесткого поверхностного покрытия, например ПТФЭ или другого поверхностного покрытия с подходящими для конкретного случая свойствами материала.

Кроме того, изображение на фиг. 2 можно рассмотреть иным образом, а именно как этап способа изготовления клапана, на котором затвор 5 клапана и два седла 8 клапана располагают непосредственно в корпусе 2, прежде чем его можно будет деформировать, как представлено на фиг. 1. Оба этих вида релевантны, и клапан 1 настоящего изобретения, по необходимости или желанию, может быть изготовлен обоими способами. Независимо от того, является ли режущее действие фланца 10 окончательной или временной фиксацией перед деформацией соединительных концов 4, затвор 5 клапана и седла 8 клапана могут легко и без какого-либо существенного усилия быть помещенными в необходимое положение, в котором между затвором 5 клапана и седлом 8 клапана устанавливается достаточное контактное давление. Общим для решений, представленных на фиг. 1 и 2, является то, что затвор клапана, а также седла клапана и соответствующие уплотнители могут быть установлены в центральной части 3 корпуса через один или оба соединительных конца 4. Таким образом, нет необходимости создавать корпус клапана 2 из нескольких частей.

На фиг. 3 показано поперечное сечение седла 8 клапана с конической фиксирующей частью, соответствующей фланцевой части 10, и с фланцевой частью 9, выполненной с возможностью плотного прилегания к самому затвору 5 клапана. Кроме того, на фиг. 3 видна ранее упомянутая двухслойная структура, в которой один слой 11 является стальным, тогда как другой слой 12 является поверхностным покрытием, например, из ПТФЭ или другого подходящего материала. Стальной слой 11 предназначен для придания жесткости и упругости седлу 8 клапана, тогда как поверхностное покрытие 12 предназначено для обеспечения герметичности между затвором 5 клапана и седлом 8 клапана, и в тоже время оно обеспечивает такое умеренное/низкое трение между двумя частями 5, 8, что клапан 1 может быть использован в промежуточных между закрытым и открытым положениях. Слой 11, который в контексте настоящего описания является стальным, тем не менее, также может быть изготовлен из других материалов, включая металл, синтетические материалы, усиленные волокнами композитные материалы или другие подходящие материалы. То же самое верно для слоя поверхностного покрытия 12, который может не использоваться вообще, или быть выполнен из любого другого подходящего материала. Толщина слоя 11 и слоя 12 может быть выбрана по необходимости таким образом, чтобы достигались требуемая упругость, трение или другой нужный параметр.

На фиг. 4 также представлено поперечное сечение седла 8 клапана, которое изготовлено/деформировано, как показано на фиг.1. Это формообразование может быть выполнено до установки в корпус 2 клапана, но также может произойти в ходе деформации корпуса 2 после размещения затвора 5 клапана и седла 8 клапана. Кроме того, покрытие 12 может быть нанесено только со стороны седла 8 клапана, которая входит в контакт с затвором 5 клапана, который в целом соответствует фланцевой части 9.

На фиг. 5 также показано поперечное сечение седла 8 клапана с частичным поверхностным покрытием 12, нанесенным так, что фланцевая часть 10 остается без покрытия 12. Таким образом, между кромкой 13 на фланцевой части 10 и внутренней стороной корпуса 2 может быть достигнут лучший контакт, который особенно предпочтителен в случае, в котором седла клапана установлены и зафиксированы кромкой 13, врезающейся во внутреннюю поверхность корпуса. Форма слоя 12 может быть изменена и нанесена в соответствии с потребностью, и в представленном примере видно, что на фланцевой части 9, обращенной к затвору 5 клапана, расположено покрытие 12 выпуклой формы.

На фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе клапана 1 только с одним седлом 8 клапана, на котором затвор 5 представляет собой часть сферического корпуса, который, таким образом, не является закрытым сферическим затвором 5 клапана, показанным на фиг. 1 и 2. Здесь затвор 5 клапана оснащен шпинделем 7 клапана, а также регулирующим шпинделем 14, как показано вверху чертежа. Кроме того, по-другому разработано седло 8 клапана, поскольку оно устанавливается вплотную к углублению 15 в корпусе 2 клапана. Углубление, кроме того, содержит дополнительное углубление 16 для уплотнения 17. Вариант клапанного седла, представленный на фиг. 6, изготовлен с цилиндрической фланцевой частью 18, лежащей вдоль внутренней поверхности корпуса 2 клапана и соединенной с радиальной частью 19, которые вместе с цилиндрической частью 18 седла формируют уплотняющую поверхность для контакта с уплотнителем 17. Коническая обращенная внутрь часть седла 20 находится между радиальной частью 19 и конической обращенной наружу фланцевой частью 9, выполненной с возможностью плотного прилегания к корпусу клапана.

Таким образом, благодаря использованию этого варианта клапана 1 согласно настоящему изобретению, могут быть компенсированы отклонения от стандартного размера, и/или упругое воздействие может быть приложено к затвору клапана 25 от фланцевой части 9, а также и от конической обращенной внутрь части 20, которые вместе образуют своего рода эластичный сильфон.

На фиг. 7 показано седло 8 клапана, представленного и рассмотренного на фиг. 6.

На фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе варианта клапана 1 с клапанным седлом 8, фиксируемым пружинными фиксаторами, на котором изображена часть корпуса 2 клапана с центральной частью 3, с соединительным концом 4 и с затвором 5 клапана, упирающимся в седло 8 клапана. Кроме того, согласно фиг. 2, здесь седло 8 клапана зафиксировано только фланцевой частью 10, поджатой к внутренней стороне корпуса 2, посредством чего фиксация происходит по принципу различных известных соединительных элементов, устанавливаемых нажатием. Согласно показанному варианту клапана 1, после установки затвора 5 клапана и седла 8 клапана, соединительный конец 4 деформируется таким образом, что его диаметр становится меньше, чем диаметр центральной части 3 без деформации фланцевой части 10 у внутренней стороны корпуса 2 клапана. Однако фиксировать седло 8 клапана, показанное на фиг. 8, можно будет таким же образом, как показано на фиг. 1, т.е. выполняя деформацию фланцевой части 10.

Однако существует более значительное отличие между седлом 8 клапана на фиг. 8 и седлом клапана, показанным на фиг. 2, которое состоит в том, что углубление 21, в котором расположено уплотнение 22 седла клапана, находится в седле 8 клапана на фланцевой части 9. В этом варианте реализации клапана 1 само уплотнение 22 седла клапана и фланцевая часть 9 упруго прижаты к затвору 5 клапана, но уплотнитель 22 седла клапана в принципе может быть очень жестким по отношению к фланцевой части 9, так что именно фланцевая часть 9 обеспечивает требуемое и желаемое упругое усилие, действующее на затвор клапана 5.

Уплотнение 22 седла клапана может быть закреплено, например, при помощи клея, нанесенного на фланцевую часть 9, оно может быть прикреплено свободно или может быть зафиксировано зажиманием в структурную часть седла 8 клапана. Например, фланцевая часть 9 может быть выполнена с вырезом, взаимодействующим с соответствующим выступом на уплотнителе 22 седла клапана таким образом, что две части 8, 22 полностью или частично зафиксированы относительно друг друга.

На фиг. 9 изображен вид в разрезе клапана 1 с клапанным седлом 8, фиксируемым пружинными фиксаторами. В принципе, это является решением, которое в основном идентично решению, представленному на фиг. 8. Однако существует различие в том, что седло 8 клапана здесь содержит цилиндрическую трубчатую фланцевую часть 24, проходящую от углубления 21 на фланцевой части 9 в направлении к соединительному концу 4. Эта цилиндрическая трубчатая фланцевая часть 24 обеспечивает заметно более равномерный поток среды, для которой используется клапан 1, когда среда, можно сказать, направляется по прямому пути и не протекает слишком беспорядочно в зоне до и после затвора 6 клапана и седла 8 клапана. Кроме того, на фиг. 9 показан клей 25, обеспечивающий герметичность между корпусом 3 и седлом 8 клапана.

Настоящее изобретение не ограничивается рассмотренными в приведенном выше описании вариантами реализации, а также вариантами реализации, показанными на чертежах, но может быть дополнено и изменено любым способом согласно настоящему изобретению, точно описанному и определенному в пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к клапанам и способам производства клапана для регулирования потока текучей среды. Клапан состоит из корпуса с центральной частью и с двумя соединительными концами, отходящими от центральной части, тем самым указывая направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части расположен затвор клапана, имеющий по меньшей мере перекрывающую часть и пропускающую часть. Седло клапана расположено в корпусе клапана и упруго упирается в затвор клапана, оно содержит упругую структурную часть, причем пружинящее действие от упругой структурной части действует в направлении, фактически параллельном направлению потока в клапане, и упругая структурная часть содержит по меньшей мере одну кольцевую фланцевую часть, выполненную с возможностью прямо или непрямо упираться в корпус клапана. Упругое седло или седла клапана содержат фиксирующий элемент для механической фиксации седла клапана в корпусе клапана, и указанный фиксирующий элемент содержит средство, например фланцевую часть, зафиксированное в корпусе посредством пластической деформации корпуса и/или путем пластической деформации средства. Изобретение направлено на надежность фиксации уплотнителя корпуса клапана. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Клапан (1) для регулирования потока текучей среды, состоящий из корпуса (2) клапана с центральной частью (3) и с двумя соединительными концами (4), причем соединительные концы (4) отходят от центральной части (3), тем самым указывая направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части (3) расположен затвор (5) клапана, имеющий по меньшей мере частично сферическую поверхность для контакта с соответствующим седлом (8) клапана, указанный затвор (5) клапана состоит по меньшей мере из запирающей части и пропускающей части, причем седло (8) клапана расположено в корпусе (2) клапана и упруго упирается в затвор (5) клапана, седло (8) клапана содержит упругую структурную часть, причем пружинящее действие от упругой структурной части направлено фактически параллельно движению потока в клапане (1), и указанная упругая структурная часть содержит по меньшей мере одну кольцевую фланцевую часть (9), выполненную с возможностью прямо или непрямо опираться на затвор (5) клапана, указанный клапан отличается тем, что упругое седло или седла (8) клапана содержат фиксирующий элемент (10, 11, 13, 18, 19) для механической фиксации седла (8) клапана в корпусе (2), причем фиксирующий элемент (10, 11, 13, 18, 19) содержит средство, например фланцевую часть (11), зафиксированное в корпусе (2) посредством пластической деформации корпуса (2) клапана и/или пластической деформации указанного средства.

2. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что он содержит два противоположно направленных упругих седла (8) клапана.

3. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что упругое седло или седла (8) клапана содержат фиксирующий элемент (10, 11, 13, 18, 19) для механической фиксации седла (8) клапана в корпусе (2) клапана, содержащий средство для размещения в углублении (15) или в корпусе (2) клапана.

4. Клапан (2) по п. 1, отличающийся тем, что упругое седло или седла (8) клапана содержат фиксирующий элемент (10, 11, 13, 18, 19) для механической фиксации седла (8) клапана в корпусе (2) клапана, причем фиксирующий элемент (10, 11, 13, 18, 19) содержит средство в форме фланцевой части (10), которая является конической в направлении, фактически параллельном направлению потока, причем фланцевая часть (10) содержит кольцевую часть с внешней кромкой (13), выполненной возможностью фиксации внутри корпуса (2) клапана, кромка (13) образует шип для зацепления с внутренней поверхностью корпуса клапана, поскольку внешний диаметр фланцевой части (10) больше, чем внутренний диаметр корпуса (2) клапана в области, в которой размещено седло (8) клапана.

5. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что седло (8) клапана изготовлено из упругого металла, например нержавеющей стали или другого подходящего сплава, причем по меньшей мере часть седла (8) клапана, например упругая структурная часть в форме кольцевой фланцевой части (9), имеет нанесенную эластомерную поверхность (12), например ПТФЭ или другой подходящий тип эластомера с подходящим коэффициентом трения и герметизацией.

6. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что седло (8) клапана изготовлено из упругого металла, например нержавеющей стали или другого подходящего сплава, причем по меньшей мере часть седла (8) клапана, например упругая структурная часть в форме кольцевой фланцевой части (9), содержит контактную поверхность (23) для клапанного седла/упругого уплотнителя (22), например кольцо из ПТФЭ или другого подходящего типа эластомера с подходящим коэффициентом трения и герметизацией.

7. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что седло (8) клапана содержит трубчатую фланцевую часть (24) с внутренней площадью поперечного сечения, указанная трубчатая фланцевая часть (24) проходит от затвора (5) клапана к соединительному концу (4), где внутренняя площадь поперечного сечения фактически соответствует внутренней площади поперечного сечения сквозного отверстия (6) в корпусе (5) клапана.

8. Клапан (1) по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что седло (5) клапана и по меньшей мере одно седло (8) клапана зафиксированы в корпусе (2) клапана, указанный корпус (2) клапана имеет два соединительных конца (4) некоторого диаметра, причем по меньшей мере один соединительный конец (4) имеет диаметр, фактически соответствующий диаметру затвора (5) клапана или седла (8) клапана.

9. Способ изготовления клапана (1) по любому из пп. 1-8, выполненного с возможностью регулирования потока текучей среды, причем клапан (1) содержит корпус (2) с центральной частью (3) и с двумя соединительными концами (4), отходящими от центральной части (3), тем самым указывая направление потока для текучей среды, причем внутри центральной части (3) расположен затвор (5) клапана, имеющий по меньшей мере частично сферическую поверхность, опирающуюся на соответствующее седло (8) клапана, затвор (5) клапана содержит по меньшей мере перекрывающую часть и пропускающую часть, отличающийся тем, что изготовление корпуса (1) клапана по меньшей мере содержит следующие этапы:

- обеспечение центральной части (3) в корпусе (2) клапана;

- размещение затвора (5) клапана в центральной части (3);

- размещение и фиксация по меньшей мере одного седла (8) клапана в центральной части (3) и прижимание к затвору (5) клапана.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере следующий дополнительный этап:

- фиксация по меньшей мере одного седла (8) клапана посредством деформации корпуса (2) клапана, причем указанную деформацию выполняют после размещения седла (8) клапана в центральной части (3).

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере следующий дополнительный этап: выполнение фиксации по меньшей мере одного седла (8) клапана путем деформации по меньшей мере одной фланцевой части (10) на седле (8) клапана.