КЛАПАН ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2018 года по МПК F16K24/04 

Настоящее изобретение относится к области клапанов потока текучей среды, и более конкретно - к газовым продувочным клапанам.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссылки, считающиеся релевантными, как предпосылка раскрываемого здесь предмета изобретения, перечислены ниже:

- Патент США №4770201

- Заявка на патент США, публикация №2010/0108156

Из признания указанных выше ссылок не следует делать вывод, что они каким-либо образом относятся к патентоспособности раскрываемого здесь объекта изобретения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В технике известно множество клапанов, выполненных с возможностью управления потоком текучей среды через системы текучей среды.

Например, в патенте №4770201 раскрыт клапан потока текучей среды, такой как вентиль или воздуховыпускной клапан, содержащий корпус, имеющий образуемое им отверстие потока для потока текучей среды, с седлом клапана, сформированным в корпусе и ограничивающим указанное отверстие. Гибкая закрывающая мембрана прикреплена на одном конце к корпусу и выполнена с возможностью смещения под давлением текучей среды в корпусе относительно седла клапана, так, чтобы герметизировать отверстие. Смещающие устройства мембраны закреплены на противоположном конце мембраны, так что смещение смещающих устройств в первом направлении постепенно отделяет последовательные поперечные части мембраны от седла так, чтобы открывать отверстие, тогда как смещение смещающих устройств в противоположном направлении позволяет прижимать мембрану с возможностью уплотнения к седлу.

В заявке на патент США, публикация №2010/0108156, того же заявителя, что и настоящая заявка, раскрыт газовый продувочный клапан, который содержит корпус, выполненный с входом текучей среды и выходом текучей среды. Выход текучей среды ограничен кинетическим седлом клапана и уплотняющим узлом, который включает в себя поплавковый элемент, выполненный с возможностью коаксиального смещения в корпусе, и уплотняющий колпачок, связанный с указанным поплавковым элементом.

Уплотняющий колпачок выполнен с возможностью смещения в осевом направлении относительно поплавкового элемента между первым положением, в котором он соединен с поплавком, и вторым положением, в котором он отходит от поплавка. Уплотняющий колпачок выполнен на своей наружной поверхности с кинетическим уплотнением, пригодным для взаимодействия с возможностью уплотнения кинетического седла клапана и автоматического отверстия клапана, выполненного в уплотняющем колпачке и ограничиваемого автоматическим седлом клапана. Автоматический уплотняющий элемент шарнирно соединен на верхнем конце поплавкового элемента для взаимодействия с возможностью уплотнения автоматического седла клапана.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Согласно раскрываемому в настоящем документе объекту существует газовый продувочный клапан, содержащий корпус, выполненный с поплавковой камерой, проходящей между входным отверстием текучей среды и выходным отверстием текучей среды, указанная поплавковая камера содержит активируемый поплавком клапанный узел, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в поплавковой камере, при этом указанный клапанный узел содержит по меньшей мере кинетический уплотняющий компонент, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в корпусе, между по меньшей мере закрытым положением, в котором он взаимодействует с возможностью уплотнения с уплотняющим седлом выходного отверстия текучей среды, и открытым положением, в котором он разобщен с указанным уплотняющим седлом; при этом входное отверстие текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой через входной канал текучей среды, выполненный с регулятором потока текучей среды, выполненным с разгрузочным каналом потока текучей среды, причем устройство таково, что минимальный диаметр разгрузочного канала потока текучей среды больше, чем диаметр по меньшей мере нижней части клапанного узла.

Регулятор потока текучей среды, расположенный во входном канале текучей среды, выполнен с возможностью управления действием преждевременного закрывания клапана, а именно, для устранения или значительного уменьшения ударных волн в линии или системе текучей среды, оборудованной одним или большим количеством клапанов управления расходом согласно настоящему изобретению, вызванных быстрым смещением поплавкового элемента и его ударным действием на уплотняющее седло корпуса.

Геометрические размеры разгрузочного канала потока текучей среды больше, чем диаметр по меньшей мере нижней части клапанного узла, что приводит к регулированию разности давления ΔP, необходимой для смещения клапанного узла в закрытое положение, при этом ΔP представляет собой разность между атмосферным давлением P_atm и давлением в линии P_line [ΔР=P_atm-P_line].

Положение регулятора потока текучей среды не приводит к замедлению смещения клапанного узла в закрытое положение, а действует для управления и задержки спонтанного смещения клапанного узла, пока не будет накоплена достаточная разность давлений ΔP, а именно, для управления давлением преждевременного закрывания, вызывающим смещение клапанного узла в закрытое положение.

Практически регулятор потока текучей среды создает «экранирование потока», то есть, отклоняет поток текучей среды и создает препятствие потоку, таким образом, чтобы управлять указанным давлением преждевременного закрывания. Отклоненный поток также не будет сталкиваться непосредственно с нижней поверхностью клапанного узла.

Регулятор потока текучей среды выполнен с отверстиями потока, образующими разгрузочный канал потока текучей среды, указанные отверстия потока имеют минимальный диаметр D_min и максимальный диаметр D_max, причем D_max>>D_min, таким образом обеспечивая увеличение до значительного проходного сечения. Устройство, кроме того, таково, что D_min>D_float, где D_float - диаметр по меньшей мере нижней части клапанного узла.

Согласно одному конкретному варианту осуществления настоящего изобретения клапанный узел содержит один уплотняющий узел поплавка, действующий как кинетический разгрузочный клапан, и согласно другому варианту осуществления клапанный узел представляет собой клапанный узел комбинированного типа, выполненный с кинетическим компонентом и автоматическим компонентом.

Термин кинетический компонент (иногда также называемый газовый/вакуумный компонент), используемый в описании и пунктах формулы изобретения, обозначает компонент клапана, предназначенный для выпуска или подвода больших объемов газа время наполнения или осушения трубопровода или системы трубопроводов. Данный клапан будет открываться для ослабления давлений, меньших атмосферного, если происходит отрыв водяного столба.

Термин автоматический компонент (иногда также называемый автоматический компонент / компонент выброса газа), используемый здесь в описании и пунктах формулы, обозначает компонент клапана, предназначенный для автоматического выпуска в атмосферу небольших пузырей газа, когда они накапливаются в локальных высоких точках вдоль трубопровода, когда трубопровод или система трубопроводов заполнена или работает под давлением.

Клапанный узел комбинированного типа действует таким образом, что находясь под давлением, действует только автоматический компонент, тогда как кинетический компонент остается герметичным.

Кинетический компонент содержит автоматический поплавковый элемент, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в поплавковой камере, и содержащий уплотняющий элемент, выполненный для взаимодействия с возможностью уплотнения с уплотняющим седлом выходного отверстия, когда поплавковый элемент поджат в положение уплотнения/закрывания.

Согласно конкретному примеру кинетическая поплавковая камера выполнена в своей верхней части с уплотнительным кольцом, выполненным для взаимодействия с возможностью уплотнения с соответствующим буртиком, образующим уплотняющее седло выходного отверстия.

Какая-либо одна или больше из следующих особенностей, конструкций или схем может быть реализована с клапаном, подпадающим под действие раскрываемого объекта изобретения, в единственном виде или в сочетании их:

- Нижняя поверхность регулятора потока текучей среды, обращенная к входному отверстию корпуса, может быть выполнена с гидродинамической формой. Например, нижняя поверхность может быть выпуклой, куполообразный формы;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с возможностью соединения в корпусе с помощью винтового соединения, соединения с защелкиванием, крепежного защелкивающегося кольца и др.;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с возможностью регулирования в осевом направлении во входном канале текучей среды так, чтобы управлять действием преждевременного закрывания клапана;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с одним или большим количеством отверстий для увеличения площади проходного сечения текучей среды через регулятор потока текучей среды. Однако при этом диаметр D_apert одного или большего количества отверстий значительно меньше, чем минимальный диаметр D_min разгрузочного канала потока текучей среды. Соответственно, площадь поперечного сечения одного или большего количества отверстий значительно меньше, чем разгрузочного канала потока текучей среды;

- В соответствии со схемой максимальный диаметр D_max по существу равен номинальному диаметру D_nom клапана, благодаря этому, увеличивая эффективную площадь проходного сечения разгрузочного канала потока текучей среды;

- В соответствии с одним конкретным примером D_min находится в диапазоне 0,9÷0,98 D_nom, и более конкретно, D_min≅0,94 D_nom;

- Регулятор потока текучей среды выполнен с возможностью действия при различных значениях диапазона, в зависимости от номинального размера клапана. Например, для клапанов, имеющих номинальный диаметр в диапазоне примерно 1÷4 дюйма (25,4-101,6 мм), разность давлений ΔP находится в диапазоне примерно 4÷7 метров (водяного столба), а для клапанов, имеющих номинальный диаметр больше чем примерно 4 дюйма (101,6 мм), разность давлений ΔP находится в диапазоне примерно 2÷4 метра (водяного столба);

- Клапанный узел может быть выполнен с одним или большим количеством устройств, увеличивающих гидродинамическое сопротивление, для увеличения смещения клапанного узла во время смещения в закрытое положение. Это приводит к повышенному спонтанному смещению клапанного узла в закрытое положение, и, кроме того, исключает или существенно понижается вероятность так называемого затопления клапанного узла под воздействием сильного опережения потока текучей среды клапанного узла и действия в противоположном направлении, т.е. в направлении для смещения его в открытое положение;

- В соответствии с некоторыми схемами нижняя часть одного или большего количества устройств, увеличивающих гидродинамическое сопротивление, может быть крылышками и/или полостями, образованными на боковых стенках и/или на нижней поверхности клапанного узла;

- Отверстия потока регулятора потока текучей среды могут проходить вдоль сегментированного кольцевого канала, имеющего внутренний диаметр D_min и наружный диаметр D_max;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с элементами жесткости, такими как ребра, для придания жесткости конструкции регулятора потока текучей среды, чтобы он мог выдерживать удары, также при воздействии тяжелого клапанного узла при его смещении в открытое положение;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с выступом, выполненным с возможностью взаимодействия с соответствующим отверстием, сформированным в нижней поверхности клапанного элемента, для направления его смещения в осевом направлении;

- Диаметр поплавкового элемента (образующего кинетический компонент) по сути соответствует номинальному диаметру клапана;

- Поплавковый элемент может представлять собой один однородный корпус или может быть составлен из двух или больше элементов корпуса, шарнирно соединенных друг с другом;

- Если поплавковый элемент состоит из двух (или больше) элементов корпуса, шарнирно соединенных друг с другом, диаметр D_float первого (самого нижнего) элемента корпуса больше, чем диаметр D_float2 второго элемента корпуса, шарнирно соединенного над первым элементом корпуса, при этом D_float по сути равен номинальному диаметру D_nom клапана;

- В соответствии с конкретным отношением, D_float≅0,97 D_float2;

- Уравновешивание выталкивающих сил поплавкового элемента может существовать за счет добавления массы поплавку или за счет выполнения в нем закрытых или открытых пор;

- Клапанный узел может содержать автоматический компонент, выполненный с шарнирным соединением над верхней частью кинетического компонента;

- Клапанный узел может содержать автоматический компонент, выполненный с шарнирным соединением в пределах верхней части кинетического компонента;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с одним или большим количеством вертикально выступающих штифтов для поддержки поплавкового элемента, когда он приходит в состояние покоя над ними, в своем полностью открытом положении. В соответствии с конкретным устройством одна или больше выступающих вверх штифтов расположены в сочетании с соответствующими приемными гнездами, выполненными в нижней поверхности поплавкового элемента;

- Один из элементов, регулятор потока текучей среды и внутренняя поверхность корпуса, может быть выполнен с одним или большим количеством боковых выступов, а другой из элементов, регулятор потока текучей среды и внутренняя поверхность корпуса, может быть выполнен с одним или с большим количеством боковых углублений, соответствующих положению и геометрии одного или большего количества боковых выступов, для надлежащего позиционирования регулятора потока текучей среды в корпусе, т.е. при конкретной ориентации относительно него и поплавкового элемента, соответственно;

- Регулятор потока текучей среды может быть выполнен с частью, взаимодействующей с корпусом, имеющей диаметр D_max, и отверстиями потока, образующими разгрузочный канал потока текучей среды, указанные отверстия потока имеют минимальный диаметр D_min, при этом часть, взаимодействующая с корпусом, может смещаться в осевом направлении относительно отверстий потока. В соответствии с конкретным устройством, часть, взаимодействующая с корпусом, проходит за отверстиями потока, с множеством стоек, поддерживающих куполообразную дисковую часть;

- Автоматический компонент представляет собой так называемый «сбрасываемый» компонент клапана.

- Автоматический компонент содержит автоматический выход текучей среды, выполненный, по сути, с удлиненным щелевидным выходным отверстием; седло клапана, ограничивающее указанное автоматическое выходное отверстие текучей среды; автоматический поплавковый элемент, расположенный в указанном корпусе над или в кинетическом поплавке, и выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в указанном корпусе и относительно кинетического поплавкового элемента; продолговатую гибкую пограничную накладку мембраны, прикрепленную по меньшей мере на одном своем конце к концу автоматического поплавкового элемента, примыкающему к указанному автоматическому выходу текучей среды, и в той его части, которая смещена относительно указанного выхода;

- Устройство таково, что выталкивающие силы, действующие на указанный автоматический поплавковый элемент, стремятся прижимать указанную накладку мембраны для взаимодействия с возможностью уплотнения с указанным автоматическим выходным отверстием, пока гравитационные силы, действующие на указанный автоматический поплавковый элемент, стремятся сместить указанный поплавковый элемент от указанного выхода так, чтобы постепенно удалять указанную накладку из взаимодействия с возможностью уплотнения с указанным автоматическим выходным отверстием;

- Автоматический компонент может перемещаться по кинетическому поплавковому элементу и выполнен с возможностью смещения в осевом направлении друг относительно друга;

- Автоматический компонент может быть выполнен в гнезде, выполненном в кинетическом поплавковом элементе, и может быть выполнен с возможностью смещения в осевом направлении друг относительно друга, как правило, автоматический компонент выполнен в верхней части кинетического компонента;

- Клапан может быть так называемым «номинальным клапаном», т.е. таким, в котором выходной диаметр клапана по сути равен его входному диаметру. Данное устройство может обеспечить ряд преимуществ, таких как минимальные потери потока, корпус, выполненный в виде моноблока, одной детали и др.;

- Клапан может быть выполнен в верхней части корпуса, над выходным отверстием текучей среды, с дренажным каналом, выполненным для отвода остаточных жидкостей, которые в противном случае накапливались бы в выходной камере (как правило, проходящей до выходного трубопровода или выходного устройства отвода потока);

- Поплавковая камера корпуса может быть выполнена с отверстием для манометра, или заготовкой для отверстия для манометра, для соединения его с манометром;

- Наружная поверхность корпуса может быть выполнена с захватом, улучшающим устройство, таким как ребра и др., для крепления корпуса над соединительным устройством;

- Корпус может быть выполнен на своей внутренней стороне с фланцевой частью для соединения с соответствующим соединительным устройством.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения клапан может быть легко преобразован из клапана комбинированного типа в однотипный клапан, в соответствии с одним из следующих вариантов:

a) Автоматический компонент может быть удален из корпуса, в результате чего верхнее отверстие герметизируют с помощью закрепленной пробки. При выполнении этого клапан теперь действует только как кинетический клапан;

b) Кинетический компонент может быть смещен в самое верхнее положение (например, посредством смещающей пружины, переходного кольца/плунжера и др.), благодаря чему клапан теперь действует только как автоматический клапан.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чтобы облегчить понимание раскрываемого изобретения и понять, как оно осуществляется на практике, теперь будут описаны варианты осуществления на примерах, не имеющих ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1A показан вид сверху в перспективе клапана согласно первой схеме настоящего изобретения;

На фиг. 1B показан вид спереди клапана по фиг. 1A;

На фиг. 2A показан продольный разрез клапана по фиг. 1, вдоль линии В-В на фиг. 1B, клапан в полностью открытом положении;

На фиг. 2B показан увеличенный вид в перспективе части, помеченной III на фиг. 4;

На фиг. 2C показана увеличенная часть, помеченная IV на фиг. 4;

На фиг. 3A показан вид снизу в перспективе регулятора потока текучей среды для использования в сочетании с клапаном согласно настоящему изобретению;

На фиг. 3B показан вид сверху в перспективе по фиг. 3A;

На фиг. 4 показан продольный разрез клапана по фиг. 1, клапан показан с кинетическим клапаном в закрытом состоянии и автоматическим клапаном в открытом положении;

На фиг. 5 показан продольный разрез клапана по фиг. 1, клапан находится в полностью закрытом положении;

На фиг. 6A показан вид сверху в перспективе клапана согласно другой схеме настоящего изобретения;

На фиг. 6B показан вид сзади клапана по фиг. 6A;

На фиг. 7A показан продольный разрез клапана по фиг. 6A, вдоль линии С-С на фиг. 6B, клапан в полностью открытом положении;

На фиг. 7B показан увеличенный вид части, помеченной V на фиг. 7A; и

На фиг. 8 показан вид в изометрии по фиг. 7.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вначале внимание направлено на фиг. 1-5 чертежей, иллюстрирующих клапан согласно первому варианту осуществления раскрываемого здесь объекта изобретения, клапан в целом обозначен 20.

Клапан содержит продолговатый цилиндрический корпус 22, выполненный на своем нижнем конце с фланцевым основанием, снабженным множеством отверстий 26 для крепления клапана к линии текучей среды (не показано). На верхнем конце корпуса 22 установлена удлинительная трубка 33, служащая для его соединения с манипулятором жидкости, таким как отводная труба 22 (например, как показано в примере по фиг. 6-8).

Корпус 22 выполнен с входным отверстием 36 текучей среды в нижней части, выходным отверстием 38 текучей среды в верхней части, с поплавковой камерой 40, проходящей между ними. Поплавковая камера выполнена с несколькими проходящими продольно ребрами 44 (четыре в настоящем примере), служащими в качестве направляющих для поплавка, для обеспечения надлежащего ведения и плавного линейного перемещения поплавкового элемента в корпусе, а именно, для предотвращения его вращения или наклона в поплавковой камере 40. В верхней части корпуса 22 имеется кольцевое уплотняющее седло 48 клапана, служащее также для ограничения осевого перемещения поплавкового элемента 54 в его самом верхнем, уплотненном положении, как поясняется дальше.

В поплавковой камере 40 установлен с возможностью смещения в осевом направлении активируемый поплавком клапанный узел, в целом обозначенный 50, где, как подробно поясняется дальше, указанный клапанный узел 50 представляет собой клапанный узел комбинированного типа, выполненный с кинетическим компонентом в виде кинетического поплавкового элемента 54, и автоматическим компонентом, обозначенным 58.

Поплавковый элемент 54 снабжен в своей верхней части уплотняющим устройством в виде кольца 60, выполненным для взаимодействия с возможностью уплотнения с кольцевым уплотняющим седлом 48 клапана. Однако понятно, что возможны другие решения уплотнения, такие как установка уплотняющего кольца в уплотняющем седле 48, и др.

Как лучше показано на фиг. 2B, автоматический компонент 58 полностью входит в кинетический поплавковый элемент 54 и содержит автоматический выход 66 текучей среды, проходящий через заглушку 68, соединенную по резьбе в точке 69 с верхней частью кинетического поплавкового элемента 54, уплотненного типа посредством уплотняющего кольца 67. Автоматический выход 66 текучей среды выполнен по сути с удлиненным щелевидным выходным отверстием 70, с седлом 72 клапана, ограничивающим указанное автоматическое выходное отверстие 70 текучей среды. Автоматический поплавковый элемент 76 расположен в кинетическом поплавковом элементе 54, и выполнен с возможностью смещения в осевом направлении вместе с ним. Продолговатая гибкая пограничная накладка 80 мембраны прикреплена на своих обоих концах 82 и 83 к верхней части указанного автоматического поплавкового элемента 76, примыкающего к указанному автоматическому выходу 70 текучей среды, и к его части, смещенной относительно указанного выхода, т.е. над наклонной опорной поверхностью 84.

Понятно, что заглушка 68 (соединенная по резьбе в точке 69 с верхней частью кинетического поплавкового элемента 54) фактически обеспечивает увеличение вспомогательной камеры малого объема, уплотняемой с помощью кинетического поплавкового элемента, требуемое для работы автоматического компонента клапана.

Однако понятно, что в соответствии с другой схемой (не показано), продолговатая гибкая пограничная накладка 80 мембраны может быть прикреплена только на одном конце к указанному автоматическому поплавковому элементу 76.

Как показано на чертежах, входное отверстие 36 текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой 40 через входной канал 90 текучей среды (фиг. 4 и 5), выполненный с регулятором 100 потока текучей среды, снабженным разгрузочным каналом 102 потока текучей среды, проходящим через отверстия 104, расположение таково, что минимальный диаметр D_min разгрузочного канала 102 потока текучей среды (т.е. минимальный диаметр отверстий 104) больше, чем диаметр D_float по меньшей мере нижней части кинетического поплавкового узла 54.

Как показано на чертежах, входное отверстие 36 текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой 40 через входной канал 90 текучей среды (фиг. 4 и 5), выполненный с регулятором 100 потока текучей среды, снабженным разгрузочным каналам 102 потока текучей среды, проходящим через отверстия 104, расположение таково, что минимальный диаметр D_min разгрузочного канала 102 потока текучей среды (т.е. минимальный диаметр отверстий 104) больше, чем диаметр D_float по меньшей мере нижней части кинетического поплавкового узла 54.

Отверстия 104 потока регулятора 100 потока текучей среды образуют разгрузочный канал 102 потока текучей среды, указанные отверстия 104 имеют минимальный диаметр D_min и максимальный диаметр D_max, причем D_max>>D_min, таким образом обеспечивая увеличение до значительного проходного сечения. Устройство, кроме того, таково, что D_min>D_float где D_float - диаметр по меньшей мере нижней части клапанного узла.

В соответствии с конкретной конфигурацией максимальный диаметр D_max по существу равен номинальному диаметру D_nom клапана, благодаря этому, увеличивая эффективную площадь проходного сечения разгрузочного канала потока текучей среды;

В соответствии с одним конкретным примером D_min находится в диапазоне 0,9÷0,98 D_nom, и более конкретно, D_min≅0,94 D_nom.

Регулятор 100 потока текучей среды выполнен с кольцом 116, взаимодействующим с корпусом, имеющим внутренний диаметр D_max, и указанные отверстия 104 проходят между кольцом 116 и минимальным диаметром, указанные отверстия 104, имеют минимальный диаметр D_min, причем часть 116, взаимодействующая с корпусом, выполнена с возможностью смещения в осевом направлении ниже отверстий потока. Кольцо 116, взаимодействующее с корпусом, проходит за отверстиями потока, с множеством стоек 120, поддерживающих обратную (выпуклую) куполообразную дисковую часть 115. Стойки 120 и куполообразная дисковая часть 115 усилены посредством опорных ребер 122, для придания жесткости конструкции регулятора потока текучей среды, чтобы он мог выдерживать удары, когда приходит в состояние покоя над ними, в своем полностью открытом положении.

Как показано на фиг. 3A и 3B, регулятор 100 потока текучей среды выполнен с множеством выступающих вверх штифтов 110 для поддержки поплавкового элемента 54, когда он приходит в состояние покоя над ними, в своем полностью открытом положении (фиг. 2A). Выступающие вверх штифты 110 расположены в сочетании с соответствующими приемными гнездами, выполненными на нижней поверхности поплавкового элемента.

Регулятор потока текучей среды выполнен с возможностью действия при различных значениях диапазона, в зависимости от номинального размера клапана. Например, для клапанов, имеющих номинальный диаметр в диапазоне примерно 1÷4 дюйма (25,4-101,6 мм) разность давлений ΔP находится в диапазоне примерно 4÷7 метров водяного столба, а для клапанов, имеющих номинальный диаметр больше чем примерно 4 дюйма (101,6 мм), разность давлений ΔP находится в диапазоне примерно 2÷4 метра (водяного столба).

В конкретном примере регулятор 100 потока текучей среды прикреплен на входе корпуса 22 посредством пружинного крепежного кольца 130, закрепленного с защелкиванием в кольцевом желобке 132 корпуса 22. В соответствии с другими схемами регулятор 100 потока текучей среды может быть выполнен с возможностью смещения в осевом направлении во входном отверстии корпуса, так чтобы регулировать различные параметры потока, а именно, регулировать «экранирование потока», создаваемое регулятором 100 потока текучей среды, а именно, отклонять поток текучей среды и приводить к образованию препятствия потоку, чтобы управлять указанным давлением преждевременного закрывания.

Регулятор 100 потока текучей среды, расположенный во входном канале 36 текучей среды, выполнен с возможностью управления действием преждевременного закрывания клапана, а именно, для устранения или значительного уменьшения ударных волн в линии или системе текучей среды, оборудованной одним или большим количеством клапанов управления расходом согласно настоящему изобретению, вызванных быстрым смещением поплавкового элемента 54 и его ударным действием на уплотняющее седло 48 корпуса 22.

Клапан 20 выполнен с возможностью перестраивания между несколькими рабочими положениями. В полностью открытом положении (фиг. 2A) поплавковая камера 40 осушается от жидкости, благодаря чему как кинетический компонент, так и автоматический компонент открыты, а именно, поплавок 54 смещается вниз и остается в покое над регулятором 100 потока текучей среды, так что уплотнение на уплотняющем кольце 60 отсоединяется от уплотняющего седла 48 клапана, и выходное отверстие 38 широко открыто и способствует высокому расходу текучей среды (например, воздуха или другого газа) через выход из линии (в случае дозаправки линии) или в линию (в случае быстрого осушения линии). Аналогично, автоматический поплавок 76 смещается вниз в свое открытое положение.

В положении, показанном на фиг. 4, поплавковая камера 40 заполнена жидкостью, благодаря чему кинетический компонент открыт, а именно, поплавок 54 смещается в верх, для взаимодействия с уплотнением уплотняющего кольца 60 с уплотняющим седлом 48 клапана, предотвращая выход жидкости через выходное отверстие 38. Однако автоматический компонент 58 клапана свободен для перемещения между открытым и закрытым положением (показан открытым на фиг. 4), таким образом, способствуя автоматическому выпуску в атмосферу небольших пузырей воздуха/газа, когда они накапливаются в локальных высоких точках вдоль трубопровода, когда трубопровод или система трубопроводов заполнена и работает под давлением.

На фиг. 5 как кинетический компонент 54 клапана, так и автоматический компонент 58 клапана показаны в закрытом положении, соответственно, препятствуя какому-либо потоку текучей среды через клапан 20.

Как дополнительно показано на чертежах, регулятор 100 потока текучей среды выполнен с центральным отверстием 103 для увеличения площади проходного сечения текучей среды через регулятор потока текучей среды. Однако при этом диаметр D_apert отверстия 103 значительно меньше, чем минимальный диаметр D_min разгрузочного канала потока текучей среды.

Теперь, возвращаясь к фиг. 6-8 чертежей, показан клапан-регулятор расхода в соответствии с вариантом изобретения, клапан в целом обозначен 220 и в нем одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочные номерами, как на фиг. 1-5, однако увеличенными на 200.

В примере, показанном на фиг. 6-8, клапан выполнен с продолговатым цилиндрическим корпусом 222, выполненным на своем нижнем конце с внутренним резьбовым соединением 225 для соединения клапана с линией текучей среды (не показано). На верхнем конце корпуса 22 выполнена обратная удлиненная труба 33, служащая в качестве отводной трубы, так что какие-либо жидкости, выплеснутые из клапана во время его работы, направляются в сторону, а не стекают на клапан и оборудование под ним.

Корпус 222 выполнен с входным отверстием 236 текучей среды в нижней части, выходным отверстием 238 текучей среды в верхней части, с поплавковой камерой 240, проходящей между ними. В верхней части корпуса 22 имеется кольцевое уплотняющее седло 248 клапана, служащее также для ограничения осевого перемещения поплавкового элемента 254 в его самом верхнем, уплотненном положении.

В поплавковой камере 240 выполнен с возможностью смещения в осевом направлении активируемый поплавком клапанный узел, в целом обозначенный 250, представляющий собой клапанный узел комбинированного типа, выполненный с кинетическим компонентом в виде кинетического поплавкового элемента 254, и автоматическим компонентом, обозначенным 258, смонтированным над ним.

Поплавковый элемент 254 снабжен в своей верхней части уплотняющим устройством в виде кольца 260 (которое фактически перемещается по части автоматического компонента клапана), выполненным для взаимодействия с возможностью уплотнения с кольцевым уплотняющим седлом 248 клапана. Однако понятно, что возможны другие решения уплотнения, такие как установка уплотняющего кольца в уплотняющем седле 248, и др.

В отличие от предыдущего примера, автоматический компонент 258 клапана перемещается по кинетическому поплавковому элементу 254, и содержит автоматический выход 266 текучей среды, проходящей через верхний элемент 268, покоящийся на опоре 271, в верхней части кинетического поплавкового элемента 254. Автоматический выход 266 текучей среды выполнен по сути с удлиненным щелевидным выходным отверстием 270, с седлом 722 клапана, ограничивающим указанное автоматическое выходное отверстие 270 текучей среды. Автоматический поплавковый элемент 276 расположен над кинетическим поплавковым элементом 54, и выполнен с возможностью смещения в осевом направлении над ним. Продолговатая гибкая пограничная накладка 280 мембраны прикреплена на своих обоих концах 282 и 283 к верхней части указанного автоматического поплавкового элемента 276, примыкающего к указанному автоматическому выходу 270 текучей среды, и к его части, смещенной относительно указанного выхода, т.е. над наклонной опорной поверхностью 284.

Аналогично раскрытому ранее примеру, входное отверстие 236 текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой 240 через входной канал 290 текучей среды, выполненный с регулятором 300 потока текучей среды, выполненным с разгрузочным каналом 302 потока текучей среды, проходящим через отверстия 304. Регулятор 300 потока текучей среды аналогичен элементу 100 в приведенном ранее примере, и ссылка выполнена на него.

Расположение таково, что минимальный диаметр D_min разгрузочного канала 302 потока текучей среды (т.е. минимальный диаметр отверстий 304) больше, чем диаметр D_float нижней части кинетического поплавкового узла 254, который, в свою очередь, больше, чем диаметр D_float2 автоматического поплавкового элемента 276.

Отверстия 304 потока регулятора 300 потока текучей среды образуют разгрузочный канал 102 потока текучей среды, указанные отверстия 104 имеют минимальный диаметр D_min и максимальный диаметр D_max, причем D_max>>D_min, таким образом обеспечивая увеличение до значительного проходного сечения. Устройство, кроме того, таково, что D_min>D_float, где D_float - диаметр по меньшей мере нижней части клапанного узла.

В соответствии с одним конкретным примером D_min находится в диапазоне 0,9÷0,98 D_nom, и более конкретно, D_min≅0,94 D_nom.

В примере, показанном на фиг. 6-8, поплавковый элемент состоит из двух элементов корпуса, а именно, кинетического поплавкового элемента 254 и динамического поплавкового элемента 271, перемещающегося по нему, при этом диаметр D_float первого (самого нижнего) элемента корпуса больше, чем диаметр D_float2 второго элемента корпуса, шарнирно прикрепленного над первым элементом корпуса, причем D_float по сути равен номинальному диаметру D_nom клапана. В соответствии с конкретным отношением, D_float≅0,97 D_float2.

Понятно, что регулятор 300 потока текучей среды удерживается во входном отверстии 236 текучей среды корпуса 222 с помощью винтового соединения с внутренним резьбовым соединением 225, благодаря этому способствуя установке в осевом направлении регулятора 300 потока текучей среды в соответствии со смещением поплавкового элемента, так, чтобы регулировать параметры канала потока в поплавковой камере 240.

Клапан 220 выполнен в верхней части корпуса 222, над выходным отверстием текучей среды, с дренажным каналом 227, соединенным с дренажной трубой 229, выполненным для слива остаточных жидкостей, которые в противном случае могли бы скапливаться в выходной камере. Особенно важно, где выполнен клапан для использования с питьевой водой, чтобы предотвратить длительное застаивание и возможное загрязнение воды (с вероятным риском обратного потока в клапан через выходное отверстие).

Кроме того, корпус 222 выполнен с отверстием 331 для манометра, проходящим в поплавковую камеру 240, для соединения его с манометром и др., не показано). Отверстие 331 для манометра может быть ликвидировано путем установки герметичной заглушки. Однако понятно, что корпус клапана может быть оборудован одним или больше подобных отверстий для манометра, в различных местоположениях корпуса, или он может быть лишен каких-либо отверстий для манометра.

Следует заметить, что наружная поверхность корпуса 222 выполнена с множеством продольных ребер 333, служащих в качестве захватов для крепления корпуса над соединительным устройством (не показано).

Понятно, что действие клапана, показанного в примере на фиг. 6-8, по сути, похоже на то, которое раскрыто в связи с примером, описанным в связи с фиг. 1-5, и ссылка выполнена на него. На фиг. 7A, 7B и 8 клапан 220 показан в полностью закрытом положении, соответствующем положению по фиг. 4 приведенного ранее примера, а именно, с обоими компонентами клапана, кинетическим и автоматическим, находящимися в закрытом, уплотненном положении, соответственно.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения клапан может быть легко преобразован из клапана комбинированного типа в однотипный клапан, с помощью простых действий.

Согласно первому примеру, автоматический компонент (например, автоматический поплавковый элемент 58 на фиг. 1) может быть снят с кинетического поплавкового элемента 54 путем его отвинчивания и замены герметичной заглушкой (не показано), благодаря чему верхнее отверстие теперь герметизировано. При выполнении этого клапан теперь действует только как кинетический клапан.

Согласно второму примеру, кинетический компонент (поплавковый элемент 54 на фиг. 1) может быть постоянно смещенным в свое самое верхнее положение, как на фиг. 4. Такое смещение может происходить, например, за счет смещающей пружины (не показано), проходящей между верхней частью поплавкового элемента 54 и верхней поверхностью регулирующего диска 100 потока, или за счет проходящих вверх выступов (не показано), проходящих от регулирующего диска 100 потока к поплавку элементу и др.), благодаря чему теперь клапан действует только как автоматический клапан.

Изобретение относится к области клапанов потока текучей среды. Газовый продувочный клапан, содержит корпус, выполненный с поплавковой камерой, проходящей между входным отверстием текучей среды и выходным отверстием текучей среды. Поплавковая камера содержит активируемый поплавком клапанный узел, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в поплавковой камере. При этом указанный клапанный узел содержит кинетический компонент, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в корпусе между закрытым положением, в котором он взаимодействует с возможностью уплотнения с уплотняющим седлом выходного отверстия текучей среды, и открытым положением, в котором он разобщен с указанным уплотняющим седлом. Входное отверстие текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой через входной канал текучей среды, выполненный с регулятором потока текучей среды, выполненным с разгрузочным каналом потока текучей среды, причем устройство таково, что D_min > D_float, где D_min - минимальный диаметр разгрузочного канала потока текучей среды, а D_float - диаметр нижней части активируемого поплавком клапанного узла. Регулятор потока текучей среды выполнен с нижней поверхностью, обращенной к входному отверстию текучей среды корпуса и имеющей указанный диаметр D_min. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Газовый продувочный клапан, содержащий:

корпус, выполненный с поплавковой камерой, проходящей между входным отверстием текучей среды и выходным отверстием текучей среды, указанная поплавковая камера содержит активируемый поплавком клапанный узел, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в поплавковой камере,

при этом указанный клапанный узел содержит по меньшей мере кинетический компонент, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в корпусе между по меньшей мере закрытым положением, в котором он взаимодействует с возможностью уплотнения с уплотняющим седлом выходного отверстия текучей среды, и открытым положением, в котором он разобщен с указанным уплотняющим седлом,

при этом входное отверстие текучей среды сообщается по потоку с поплавковой камерой через входной канал текучей среды, выполненный с регулятором потока текучей среды, выполненным с разгрузочным каналом потока текучей среды, причем устройство таково, что D_min > D_float, где D_min - минимальный диаметр разгрузочного канала потока текучей среды, а D_float - диаметр по меньшей мере нижней части активируемого поплавком клапанного узла,

причем регулятор потока текучей среды выполнен с нижней поверхностью, обращенной к входному отверстию текучей среды корпуса и имеющей указанный диаметр D_min.

2. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором кинетический компонент содержит кинетический поплавковый элемент, выполненный с возможностью смещения в осевом направлении в поплавковой камере и который дополнительно содержит уплотняющий элемент, выполненный для взаимодействия с возможностью уплотнения с уплотняющим седлом в закрытом положении кинетического компонента.

3. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором кинетический компонент содержит кинетическую поплавковую камеру, выполненную с верхней частью и уплотнительным кольцом, расположенным в верхней части кинетического компонента, так что в закрытом положении кинетического компонента уплотнительное кольцо взаимодействует с возможностью уплотнения с соответствующим буртиком, образующим уплотняющее седло выходного отверстия текучей среды.

4. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором регулятор потока текучей среды выполнен с одним или большим количеством отверстий для увеличения площади проходного сечения текучей среды через регулятор потока текучей среды, так что D_apert < D_min, где D_apert - диаметр одного или большего количества отверстий.

5. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором максимальный диаметр D_max разгрузочного канала потока текучей среды по существу равен номинальному диаметру D_nom газового продувочного клапана.

6. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором активируемый поплавком клапанный узел выполнен с одним или большим количеством устройств, увеличивающих гидродинамическое сопротивление, для увеличения смещения клапанного узла во время его смещения в закрытое положение.

7. Газовый продувочный клапан по п. 5, в котором диаметр D_float по существу соответствует номинальному диаметру D_nom газового продувочного клапана.

8. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором активируемый поплавком клапанный узел содержит автоматический компонент, выполненный с шарнирным соединением в пределах верхней части кинетического компонента или над ней.

9. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором регулятор потока текучей среды выполнен с одним или большим количеством выступающих вверх штифтов для поддержки кинетического компонента при полностью открытом положении кинетического компонента.

10. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором регулятор потока текучей среды выполнен с частью, взаимодействующей с корпусом, имеющей максимальный диаметр D_max, и отверстиями потока, образующими разгрузочный канал потока текучей среды, причем указанные отверстия потока имеют минимальный диаметр D_min, а часть, взаимодействующая с корпусом, смещена в осевом направлении относительно отверстий потока.

11. Газовый продувочный клапан по п. 10, в котором часть, взаимодействующая с корпусом, проходит за отверстиями потока с множеством ножек, поддерживающих куполообразную дисковую часть.

12. Газовый продувочный клапан по п. 8, в котором автоматический компонент выполнен в гнезде, выполненном в кинетическом поплавковом элементе, причем автоматический компонент и кинетический компонент выполнены с возможностью смещения в осевом направлении друг относительно друга.

13. Газовый продувочный клапан по п. 1, в котором выходной диаметр газового продувочного клапана по существу равен его входному диаметру.

14. Газовый продувочный клапан по п. 1, причем газовый продувочный клапан выполнен в верхней части корпуса, над выходным отверстием текучей среды, с дренажным каналом, выполненным для слива остаточных жидкостей, которые в противном случае могли бы скапливаться в выходной камере.