КЛАПАН ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, СОДЕРЖАЩИЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ УПЛОТНИТЕЛИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК F16K1/226 F16K25/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение, в общем, относится к клапанам и, в частности, к клапану для текучей среды, содержащему герметизирующие уплотнители.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Регулирующие клапаны (например, клапаны с поступательным перемещением штока, поворотные клапаны, клапаны осевого потока, шаровые клапаны и др.), как правило, используются в промышленных процессах (например, в трубопроводных распределительных системах нефти и газа и установках для химической переработки) для регулировки потока технологических текучих сред. Для регулировки потока текучей среды в регулирующем клапане зачастую применяют регулирующий поток элемент (например, тарелку, диск, плунжер и т.п.), который перемещается относительно седла клапана, расположенного в корпусе регулирующего клапана. Например, регулирующий клапан, обладающий относительно герметичным запиранием, обеспечивает такое управление запиранием, что, когда регулирующий поток элемент соприкасается с образованием уплотнения с седлом клапана, текучая среда, по существу, не проходит через указанный регулирующий клапан. Поток текучей среды может возникать и/или усиливаться при перемещении и/или повороте регулирующего поток элемента в направлении от седла клапана.

[0003] В некоторых известных регулирующих клапанах в качестве части седла клапана и/или регулирующего поток элемента (например, вдоль периферического края регулирующего поток элемента) применяется уплотнение, направленное на осуществление и/или улучшение уплотнения между регулирующим поток элементом и седлом клапана. Как правило, тип уплотнений, которые могут быть применены, определяют условия технологического процесса, такие как условия давления, рабочие температуры и тип технологических текучих сред. Например, мягкие уплотнения, состоящие их эластомеров (например, EPDM) или фторполимеров (например, PTFE), позволяют регулирующему поток элементу соприкасаться с седлом клапана более плотно и, таким образом, обеспечивать улучшенные уплотнительные характеристики, способствующие прекращению или ограничению потока текучей среды через регулирующий клапан (т.е. обеспечению характеристик относительно герметичного запирания или уплотнения). Однако, мягкие уплотнения, состоящие из эластомеров или фторполимеров, имеют более низкие показатели термостойкости и/или эрозионной стойкости по сравнению, например, с уплотнениями, состоящими из металла. Например, некоторые мягкие уплотнения могут быть повреждены при использовании с технологическими текучими средами, имеющими температуры более 315,5°C (600°F), и/или могут быть подвержены эрозии при использовании с технологическими текучими средами, имеющими значительные давления или скорости текучей среды. Таким образом, такие известные уплотнения могут применяться в ограниченном диапазоне температур и/или с потоками, характеризующимися ограниченным диапазоном давления или скорости.

[0004] Уплотнения, состоящие из металла, с другой стороны, обеспечивают более высокую стойкость к температуре и эрозии по сравнению с мягкими уплотнениями. Хотя такие известные металлические уплотнения демонстрируют более высокую стойкость к высоким температурам и эрозии, они обладают более низкими уплотняющими способностями по сравнению с мягкими уплотнениями, и, таким образом, металлические уплотнения могут не соответствовать запирающей способности и/или классификации. В некоторых применениях в регулирующих клапанах применяется многослойное уплотнение, состоящее из графита и нержавеющей стали. Хотя подобные известные многослойные уплотнения на основе графита обеспечивают возможность относительно герметичного запирания в широком диапазоне температур, части графитовых слоев, которые остаются под воздействием технологических текучих сред, характеризующихся относительно высокими давлениями или скоростями, могут быть подвержены эрозии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Приведенный в качестве примера клапан для текучей среды, описанный в данном документе, содержит подвижный регулирующий поток элемент, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием перепускного канала потока текучей среды клапана для текучей среды. Удерживающий элемент соединен с возможностью съема с регулирующим поток элементом таким образом, что, когда удерживающий элемент соединен с регулирующим поток элементом, указанные удерживающий элемент и регулирующий поток элемент образуют уплотнительную полость. Уплотнение расположено внутри уплотнительной полости для образования уплотнительной поверхности регулирующего поток элемента. Указанное уплотнение имеет внутренний сердечник, состоящий из первого материала, при этом сердечник, по существу, заключен в оболочку, состоящую из второго материала, отличного от указанного первого материала. Удерживающий элемент прижимает уплотнение к регулирующему поток элементу.

[0006] Другой приведенный в качестве примера клапан для текучей среды содержит регулирующий поток элемент, расположенный внутри клапана для текучей среды. Указанный регулирующий поток элемент содержит узел уплотнения, образующий уплотнительную поверхность вокруг периферического края регулирующего поток элемента. Узел уплотнения содержит первую часть уплотнения, состоящую из вспененного материала на основе графита, и вторую часть уплотнения, состоящую из металлического материала, при этом первое уплотнение, по существу, заключено во вторую часть уплотнения. Второе уплотнение является достаточно тонким по сравнению с первой частью уплотнения, с тем чтобы позволять первой части уплотнения упруго деформироваться (например, эластично деформироваться) для создания уплотнения между второй частью уплотнения и седлом клапана для текучей среды. Удерживающий элемент удерживает узел уплотнения вокруг периферического края регулирующего поток элемента.

[0007] Другой приведенный в качестве примера клапан содержит средство для регулировки потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием перепускного канала потока текучей среды, образованного клапаном для текучей среды, и средство для уплотнения, соединенное с указанным средством для регулировки потока текучей среды. Средство для уплотнения содержит первую часть, состоящую из первого материала, и вторую часть, состоящую из второго материала, отличного от указанного первого материала, при этом первая часть уплотнения, по существу, заключена во вторую часть уплотнения. Указанный клапан содержит средство для посадки, выполненное с возможностью приема указанного средства для уплотнения, когда средство для регулировки перемещается в закрытое положение. Вторая часть уплотнения является относительно тонкой по сравнению с первой частью уплотнения, с тем чтобы позволять первой части уплотнения упруго деформироваться для обеспечения прилегания второй части уплотнения с соответствием форме средства для посадки с целью получения относительно герметичного запирания. Клапан для текучей среды содержит средство для удержания указанного средства для уплотнения, прижатым к средству для регулировки потока текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0008] На фиг. 1 изображен клапан для текучей среды, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0009] На фиг. 2 изображен местный вид в разрезе приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 1.

[0010] На фиг. 3 изображен увеличенный вид приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 2.

[0011] На фиг. 4 изображен местный вид в разрезе другого приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, выполненного в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0012] На фиг. 5 изображен местный вид в разрезе приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 4.

[0013] На фиг. 6 изображен местный вид в разрезе другого приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, выполненного в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0014] На фиг. 7 изображен увеличенный местный вид в разрезе приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 6, но реализованного с другим приведенным в качестве примера уплотнением, описанным в данном документе.

[0015] На фиг. 8 изображен другой приведенный в качестве примера клапан для текучей среды, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0016] На фиг. 9 изображен местный вид в разрезе приведенного в качестве примера клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 8, показанный в закрытом положении.

[0017] На фиг. 10 изображен местный увеличенный вид клапана для текучей среды, изображенного на фиг. 8 и 9.

[0018] На фиг. 11 изображен другой клапан для текучей среды, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0019] На фиг. 12А и 12В изображен другой клапан для текучей среды, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе.

[0020] Конкретные примеры показаны на ранее указанных фигурах и подробно описаны далее. При описании этих примеров подобные или одинаковые числовые обозначения применены для обозначения одинаковых или подобных элементов. Фигуры не обязательно выполнены в масштабе. Для ясности и краткости конкретные элементы и виды фигур могут быть приведены в увеличенном масштабе или схематически. Дополнительно, в настоящем описании представлены несколько примеров. Любые элементы из любого примера могут быть включены в другие элементы из других примеров, заменены на них или другим образом совмещены с ними.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0021] В приведенных в качестве примера клапанах для текучей среды, описанных в данном документе, применены подвижные регулирующие поток элементы, содержащие уплотнительную поверхность для соприкосновения с образованием уплотнения с седлом клапана для текучей среды. В частности, приведенный в качестве примера регулирующий поток элемент может содержать удерживающий элемент, соединенный с возможностью съема с корпусом для образования уплотнительной полости регулирующего поток элемента. Уплотнение, или узел уплотнения, расположено внутри уплотнительной полости и может быть зажато между основной частью регулирующего поток элемента и удерживающим элементом для образования уплотнительной поверхности регулирующего поток элемента. В некоторых примерах в приведенных в качестве примера регулирующих поток элементах, описанных в данном документе, может быть применено фиксирующее или предотвращающее отсоединение приспособление, которое предотвращает уплотнение или узел уплотнения от отсоединения или выхода из уплотнительной полости, когда регулирующий поток элемент перемещается в открытое положение под действием потока текучей среды под относительно высоким давлением. В некоторых примерах фиксирующее приспособление может быть представлено прижимной пластиной или поверхностью уплотнения или узла уплотнения, которая захватывается или зажимается между стенкой или поверхностью удерживающего элемента и стенкой или поверхностью основной части для обеспечения повышенного удерживающего усилия, когда удерживающий элемент соединен с основной частью. В некоторых примерах уплотнение или узел уплотнения могут содержать один или несколько бортиков, которые расположены в канавках или пазах, выполненных в удерживающем элементе и/или основной части регулирующего поток элемента для удержания уплотнения или узла уплотнения внутри уплотнительной полости регулирующего поток элемента.

[0022] Приведенные в качестве примера уплотнение или узел уплотнения, описанные в данном документе, могут содержать первую часть уплотнения (например, уплотнение на основе графита), заключенную или обернутую (например, полностью или частично) во вторую часть уплотнения (например, защитную оболочку, пленку или полосу из материала). Вторая часть уплотнения представляет собой относительно тонкий слой материала по сравнению с первой частью уплотнения и защищает первую часть уплотнения от повреждения, которое в противном случае может возникать, когда на первую часть уплотнения воздействуют технологические текучие среды, обладающие относительно высокими температурами и/или давлениями или скоростями.

[0023] Приведенная в качестве примера вторая часть уплотнения, описанная в данном документе, может состоять из металла или любого другого материала, который обеспечивает более высокую стойкость к высоким температурам и/или эрозии, чем обеспечиваемая первой частью уплотнения. Дополнительно, помимо того, что вторая часть уплотнения обеспечивает защиту первой части уплотнения, вторая часть уплотнения является относительно тонкой по сравнению с первой частью уплотнения, так чтобы вторая часть уплотнения могла плотно прилегать, гнуться, изгибаться и/или другим способом образовывать уплотнение с уплотнительной поверхностью устройства для текучей среды. В результате, относительно тонкая вторая часть уплотнения позволяет первой части уплотнения упруго деформироваться для образования уплотнения между второй частью уплотнения и уплотнительной поверхностью клапана для текучей среды с целью обеспечения запирания, которое, по существу, эквивалентно запирающей способности, как правило, присущей первой части уплотнения. Таким образом, хотя вторая часть уплотнения и окружает уплотнительную поверхность первой части уплотнения, вторая часть уплотнения не ухудшает или не нарушает уплотнительные способности первой части уплотнения. Иначе говоря, несмотря на то, что вторая часть уплотнения расположена между первой частью уплотнения и седловой поверхностью клапана для текучей среды, узел уплотнения обеспечивает уплотнительную способность, присущую первой части уплотнения. Таким образом, приведенный в качестве примера узел уплотнения, описанный в данном документе, может обеспечивать более высокую термостойкость и/или эрозионную стойкость, в то же время обеспечивая способность относительно герметичного запирания (например, запирающую способность, в другом случае обеспечиваемую первой частью уплотнения, состоящего из вспененного материала на основе графита).

[0024] Приведенное в качестве примера уплотнение, которое может быть включено в приведенные в качестве примера клапаны для текучей среды, описанные в данном документе, описано в патенте США №4457491, содержание которого полностью включено в данный документ посредством ссылки.

[0025] На фиг. 1 изображен клапан для текучей среды или поворотный клапан 100, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном документе. Поворотный клапан 100, изображенный на фиг. 1, может, например, быть использован для регулировки потока технологических текучих сред, таких как природный газ, нефть, вода и т.п., в широком диапазоне температур и/или давлений текучей среды. Как показано на фиг. 1, между впускным отверстием 104 и выпускным отверстием 106 поворотного клапана 100 образован перепускной канал 102 потока текучей среды, и в перепускном канале 102 потока текучей среды для регулировки потока текучей среды через перепускной канал 102 потока текучей среды установлен подвижный регулирующий поток элемент 108 (например, диск). Конкретнее, регулирующий поток элемент 108 функционально связан с приводом (не показан) (например, ручным приводом, пневматическим приводом и т.п.) посредством штока 110 клапана, который приводит регулирующий поток элемент 108 в движение (например, вращение, поворот и т.п.) относительно седловой поверхности 114 (например, кольца седла) перепускного канала 102 потока текучей среды между открытым положением и закрытым положением.

[0026] Когда регулирующий поток элемент 108 находится в закрытом положении, уплотнительная поверхность 116 регулирующего поток элемента 108 соприкасается с седловой поверхностью 114 (например, кольцом седла) поворотного клапана 100 для прекращения или ограничения потока текучей среды через перепускной канал 102 потока текучей среды. Уплотнительная поверхность 116 представленного примера образована уплотнением или узлом 118 уплотнения. Регулирующий поток элемент 108 представленного примера содержит удерживающий элемент 120, соединенный с возможностью съема с корпусом 124 регулирующего поток элемента 108 с помощью множества крепежных элементов 122 для удержания или прижимания уплотнения 118 к основной части 124.

[0027] На фиг. 2 изображен вид в разрезе части приведенного в качестве примера поворотного клапана 100, изображенного на фиг. 1, демонстрирующий регулирующий поток элемент 108 в закрытом положении 200. Регулирующий поток элемент 108 согласно представленному примеру содержит диск 202 поворотного клапана. Когда удерживающий элемент 120 соединен с основной частью 124, удерживающий элемент 120 и основная часть 124 образуют уплотнительную полость 204. Уплотнительная полость 204 представленного примера образована смежно с наружным периферическим краем 206 основной части 124 и/или удерживающего элемента 120. В частности, уплотнительная полость 204 образует кольцевой паз или углубление 208 между удерживающим элементом 120 и основной частью 124. Как показано в этом примере, кольцевой паз 208 образован и выполнен на внутренней поверхности 210 удерживающего элемента 120. В дополнительном или альтернативном варианте реализации, в других примерах, кольцевой паз 208 может быть расположен на основной части 124 диска 202.

[0028] Уплотнение 118 согласно представленному примеру расположено, зажато или другим способом удерживается внутри уплотнительной полости 204 посредством удерживающего элемента 120. Уплотнение 118 согласно представленному примеру представляет собой круглое кольцо, которое по меньшей мере частично выступает из уплотнительной полости 204 относительно периферического края 206 регулирующего поток элемента 108 для соприкосновения с образованием уплотнения с седловой поверхностью 114 поворотного клапана 100.

[0029] На фиг. 3 изображен увеличенный вид части поворотного клапана 100, изображенного на фиг. 1 и 2. Уплотнение 118 согласно представленному примеру содержит первую часть 302 уплотнения, состоящую из первого материала, и вторую часть 304 уплотнения, состоящую из второго материала, отличного от первого материала. Первая часть 302 уплотнения представляет собой внутренний сердечник или слой, состоящий из первого материала, а вторая часть 304 уплотнения представляет собой внешний слой, состоящий из второго материала. В частности, первая часть 302 уплотнения согласно представленному примеру, по существу, закрыта второй частью 304 уплотнения или заключена в нее. Иначе говоря, вторая часть 304 уплотнения, по существу, окружает периметр первой части 302 уплотнения таким образом, что зазор 306, полученный между краями 308, 310 второй части 304 уплотнения, открывает часть первой части 302 уплотнения. Таким образом, зазор 306 согласно представленному примеру позволяет первой части 302 уплотнения расширяться, например, когда регулирующий поток элемент 108 находится в закрытом положении 200, а уплотнение 118 соприкасается с образованием уплотнения с седловой поверхностью 114. В других примерах, вторая часть 304 уплотнения может закрывать или заключать в себя (например, полностью охватывать) первую часть 302 уплотнения таким образом, что края 308, 310 второй части 304 уплотнения соприкасаются или перекрываются друг с другом таким образом, что открытая часть первой части 302 уплотнения отсутствует.

[0030] Первая часть 302 уплотнения согласно представленному примеру представляет собой сердечник 312, состоящий из графита или вспененного материала на основе графита, характеризующегося гибкостью и упругостью. Вторая часть 304 уплотнения представляет собой тонкий металлический лист, полосу, покрытие или оболочку 314, которая по форме соответствует профилю сердечника 312. Оболочка 314 согласно представленному примеру состоит из металлического материала и является относительно тонкой по сравнению с сердечником 312. Вторая часть уплотнения согласно представленному примеру может состоять из нержавеющей стали, сплава и/или любого другого материала (например, неметаллического или пластмассового материала), который может быть использован для улучшения термостойкости и эрозионной стойкости первой части уплотнения. В частности, толщина оболочки 314 значительно меньше чем толщина сердечника 312, так что сердечник 312 обеспечивает плотное прилегание оболочки 314 к седловой поверхности 114 поворотного клапана 100, когда регулирующий поток элемент 108 соприкасается с образованием уплотнения с седловой поверхностью 114. В представленном примере сердечник 312 имеет криволинейную поверхность 316, имеющую радиус, соответствующий радиусу седловой поверхности 114 поворотного клапана 100. Когда уплотнение 118 соприкасается с образованием уплотнения с седловой поверхностью 114, вторая часть 304 уплотнения или оболочка 314 передает усилие между седловой поверхностью 114 и первой частью 302 уплотнения. При работе оболочка 314 защищает сердечник 312 от повреждения и/или эрозии, когда на уплотнение 118 воздействуют технологические текучие среды, имеющие относительно высокие температуры и/или давления или скорости, которые в противном случае вызывали бы повреждение и/или эрозию сердечника 312 при отсутствии оболочки 314.

[0031] На фиг. 4 изображен другой приведенный в качестве примера поворотный клапан 400, описанный в данном документе. На фиг. 5 изображен увеличенный вид части приведенного в качестве примера поворотного клапана 400, изображенного на фиг. 4. Приведенный в качестве примера поворотный клапан 400, по существу, аналогичен поворотному клапану 100, изображенному на фиг. 1-4, но реализован с другим приведенным в качестве примера уплотнением 402, описанным в данном документе.

[0032] Приведенный в качестве примера поворотный клапан 400 содержит регулирующий поток элемент 404, содержащий удерживающий элемент 406, соединенный с основной частью 408 для образования уплотнительной полости 410 вокруг периферического края 412 удерживающего элемента 406 и/или основной части 408. Уплотнение 402 согласно представленному примеру расположено или зажато внутри уплотнительной полости 410. Уплотнение 402 содержит первую часть 414 уплотнения, состоящую из первого материала (например, графита), закрытую, обернутую или заключенную во вторую часть 416 уплотнения, состоящую из второго материала (например, нержавеющей стали), отличного от первого материала. Например, первая часть 414 уплотнения образует сердечник или круглое кольцо 418 и, по существу, подобна первой части 302 уплотнения согласно приведенному в качестве примера поворотному клапану 100, изображенному на фиг. 1-4.

[0033] Вторая часть 416 уплотнения согласно представленному примеру содержит предотвращающее разрыв или фиксирующее приспособление 420. В частности, вторая часть 416 уплотнения образует кольцевую полосу, лист или оболочку 422 (например, цельную полосу), которая содержит край 424 (например, наружный край), обернутый, обжатый или другим способом сформированный вокруг по меньшей мере части первой части 414 уплотнения, и промежуточную часть 426 (например, полосу материала или круглую пластину), проходящую поперек по меньшей мере части отверстия 428, выполненного в круглом кольце 418. Например, промежуточная часть 426 второй части 416 уплотнения образует, по существу, круглую пластину для прикрепления или прижатия уплотнения 402 к регулирующему поток элементу 404. В частности, промежуточная часть 426 зажимается или захватывается между стенкой или поверхностью 406а удерживающего элемента 406 и стенкой или поверхностью 408а основной части 408. В некоторых примерах промежуточная часть 426 может содержать одно или несколько отверстий 430, выполненных с возможностью размещения крепежного элемента 432 удерживающего элемента 406.

[0034] Во время работы в месте соприкосновения уплотнения 402 и седловой поверхности 434, когда регулирующий поток элемент 404 перемещается в открытое положение (например, перемещается в направлении от седловой поверхности 434 поворотного клапана 400) при воздействии текучих сред под высоким давлением, может возникать временное всасывание или вакуум. В результате, существует опасность отсоединения, засасывания или вытягивания уплотнения 402 из уплотнительной полости 410 под воздействием усилий, создаваемых текучей средой, (например, вакуума), преодолевающих фрикционные или прижимающие усилия, создаваемые удерживающим элементом 406 и основной частью 408. В некоторых примерах, такой разрыв может привести к потере способности герметичного запирания, тем самым позволяя текучей среде проходить через поворотный клапан 400, когда регулирующий поток элемент 404 находится в положении соприкосновения с образованием уплотнения с седловой поверхностью 434 поворотного клапана 400.

[0035] Тем не менее, промежуточная часть 426, зажатая между удерживающим элементом 406 и основной частью 408 регулирующего поток элемента 404, снижает опасность отсоединения уплотнения 402 или выхода его из уплотнительной полости 410 регулирующего поток элемента 404. Таким образом, промежуточная часть 426 второй части 416 уплотнения обеспечивает предотвращающее разрыв приспособление за счет увеличения прижимного или удерживающего усилия, создаваемого удерживающим элементом 406 и основной частью 408 с целью значительного снижения вероятности отсоединения уплотнения 402 (например, первой части 416 уплотнения) или его выхода из уплотнительной полости 410, когда поворотный клапан 400 перемещается в открытое положение под действием технологических текучих сред под относительно высокими давлениями.

[0036] На фиг. 6 изображен другой приведенный в качестве примера поворотный клапан 600, выполненный в соответствии с идеями, раскрытыми в данном изобретении. Приведенный в качестве примера поворотный клапан 600 содержит регулирующий поток элемент 602, содержащий удерживающий элемент 604, соединенный с основной частью 606 регулирующего поток элемента 602 для образования уплотнительной полости 608 по периферическому краю 610 удерживающего элемента 604 и/или основной части 606. Уплотнение 612 согласно представленному примеру расположено или зажато внутри уплотнительной полости 608. Уплотнение 612 содержит первую часть 614 уплотнения, состоящую из первого материала (например, графита), закрытую, обернутую или заключенную во вторую часть 616 уплотнения, состоящую из второго материала (например, нержавеющей стали), отличного от первого материала.

[0037] Подобно поворотному клапану 400, изображенному на фиг. 4 и 5, приведенное в качестве примера уплотнение 612 согласно представленному примеру содержит предотвращающее разрыв или фиксирующее приспособление 618, предназначенное для снижения опасности отсоединения уплотнения 612 или его выхода из уплотнительной полости 608 регулирующего поток элемента 602, когда на поворотный клапан 600 воздействуют технологические текучие среды под высоким давлением и/или высокой скоростью. В представленном примере, фиксирующее приспособление 618 образовано как первой, так и второй частями 614, 616 уплотнения. Первая часть 614 уплотнения образует сердечник, имеющий круглый кольцеобразный профиль. Первая часть 614 уплотнения также образует выступающий бортик, упорный выступ или выступ 620, способствующий удержанию уплотнения 612 внутри уплотнительной полости 608 регулирующего поток элемента 602. В частности, первая часть 614 уплотнения образует Г-образный поперечный профиль. Вторая часть 616 уплотнения (например, относительно тонкая полоса материала, состоящего из металла) обернута вокруг части 620, представляющей собой бортик, первой части 614 уплотнения.

[0038] Удерживающий элемент 604 согласно представленному примеру содержит паз, углубление или канавку 622 для размещения в ней бортика 620 первой части 614 уплотнения, когда удерживающий элемент 604 соединен с основной частью 606. В результате, бортик 620 первой части 614 уплотнения входит в зацепление с бортиком или стенкой 624, образованной канавкой 622 для способствования удержанию или сохранению уплотнения 612 в уплотнительной полости 608 во время работы поворотного клапана 600. В других примерах вместо удерживающего элемента 604 паз или канавку для вмещения бортика 620 первой части 614 уплотнения может содержать основная часть 606. В других примерах уплотнение 612 может содержать еще один бортик или выступ (например, противоположный и подобный указанному бортику 620), так что и канавка 622 в удерживающем элементе 604, и канавка в основной части 606 принимают соответствующие бортики уплотнения 612, способствующие удержанию уплотнения 612 в уплотнительной полости 608 (например, T-образное уплотнение).

[0039] На фиг. 7 изображен увеличенный вид части приведенного в качестве примера поворотного клапана 600, изображенного на фиг. 6, но реализованного с другим приведенным в качестве примера уплотнением 700. Приведенное в качестве примера уплотнение 700, изображенное на фиг. 7, содержит предотвращающее разрыв или фиксирующее приспособление 702, которое представляет собой сочетание фиксирующего приспособления 420, изображенного на фиг. 4 и 5, и фиксирующего приспособления 618, изображенного на фиг. 6. В частности, уплотнение 700 содержит первую часть 704 уплотнения, которая заключена во вторую часть 706 уплотнения. Первая часть 704 уплотнения содержит упорный выступ или бортик 708, подобный бортику 620 уплотнения 612, изображенному на фиг. 6, а вторая часть 706 уплотнения содержит промежуточную часть 710, подобную промежуточной части 426 приведенного в качестве примера уплотнения 402, изображенного на фиг. 4 и 5.

[0040] На фиг. 8 изображен другой приведенный в качестве примера поворотный клапан 800, описанный в данном документе. Как показано на фиг. 8, поворотный клапан 800 содержит подвижный регулирующий поток элемент 802 (например, подвижный диск), расположенный внутри канала 804, образованного корпусом 806 поворотного клапана 800, в котором может находится текучая среда под относительно высоким давлением. Поворотный клапан 800 содержит удерживающее кольцо 808, соединенное с корпусом 806 клапана для удержания узла 810 кольцевого уплотнения внутри корпуса 806 клапана.

[0041] Для регулировки потока технологической текучей среды через канал 804 регулирующий поток элемент 802 функционально связан с приводом (не показан) (например, ручным приводом, пневматическим приводом и т.п.) посредством штока 812 клапана. Например, привод перемещает регулирующий поток элемент 802 относительно узла 810 кольцевого уплотнения в ответ на сигнал управления от устройства управления технологическим процессом, который может быть частью распределенной системы управления (ни одно из указанного не показано). Во время работы, привод перемещает или вращает регулирующий поток элемент 802 относительно узла 810 кольцевого уплотнения между закрытым положением для прерывания потока текучей среды через канал 804 и открытым положением для обеспечения возможности прохождения потока текучей среды через канал 804.

[0042] На фиг. 9 изображен вид в разрезе части приведенного в качестве примера поворотного клапана 800, изображенного на фиг. 8, показанного в закрытом положении 902. В закрытом положении 902 уплотнительный край 904 (например, периферический край) регулирующего поток элемента 802 соприкасается с образованием уплотнения с узлом 810 кольцевого уплотнения для прекращения или ограничения потока текучей среды через канал 804. Узел 810 кольцевого уплотнения согласно представленному примеру содержит уплотнение 906, соединенное с держателем 908. Держатель 908 может состоять из металла (например, нержавеющей стали) и оказывает пружинное или смещающее действие на уплотнение 906. В представленном примере часть держателя 908 расположена или зажата между удерживающим элементом 808 и корпусом 806 клапана и соединяет уплотнение 906 с корпусом 806 клапана.

[0043] При перемещении или вращении регулирующего поток элемента 802 в закрытое положение 902 уплотнительный край 904 регулирующего поток элемента 802 соприкасается или скользит вплотную к уплотнению 906 и в закрытое положение 902. Держатель 908 позволяет уплотнению 906 сжиматься или отклоняться при повороте регулирующего поток элемента 802 в закрытое положение 902, при этом держатель 908 смещает уплотнение 906 в радиальном направлении внутрь (например, в направлении центра корпуса 806 клапана) и вплотную к уплотнительному краю 904 регулирующего поток элемента 802 для создания достаточно герметичного уплотнения между уплотнением 906 и уплотнительным краем 904. Кроме того, приведенное в качестве примера уплотнение 906 и держатель 908 предоставляют уплотнение, которому способствует давление. В частности, разность давлений на регулирующем поток элементе 802, создаваемая давлением во впускном отверстии, которое больше давления в выпускном отверстии, обеспечивает неуравновешенную силу на впускной стороне держателя 908 и уплотнения 906, которая помогает поддерживать или смещать (например, толкать) уплотнение 906 вплотную к уплотнительному краю 904.

[0044] На фиг. 10 изображена увеличенная часть приведенного в качестве примера поворотного клапана 800, изображенного на фиг. 8 и 9. Уплотнение 906 согласно представленному примеру содержит первую часть 1002 уплотнения, состоящую из первого материала, и вторую часть 1004 уплотнения, состоящую из второго материала, отличного от первого материала. Например, первая часть 1002 уплотнения представляет собой внутренний сердечник, состоящий из материала на основе графита, а вторая часть 1004 уплотнения представляет собой внешний слой или защитную оболочку, состоящую из металла (например, нержавеющей стали, сплава на основе никеля и т.п.). В частности, первая часть 1002 уплотнения согласно представленному примеру, по существу, закрыта второй частью 1004 уплотнения или заключена в нее. Кроме того, вторая часть 1004 уплотнения является относительно тонкой по сравнению с толщиной первой части 1002 уплотнения. Уплотнение 906 согласно представленному примеру, по существу, аналогично уплотнению 118, описанному со ссылкой на фиг. 1-4, и конструкция и функция, по существу, аналогичны конструкции и функции приведенного в качестве примера уплотнения 118. Например, при работе вторая часть 1004 уплотнения защищает первую часть 1002 уплотнения от повреждения и/или эрозии, когда на уплотнение 906 воздействуют технологические текучие среды, имеющие относительно высокие температуры и/или давления или скорости, которые в противном случае вызывали бы повреждение и/или эрозию первой части 1002 уплотнения при отсутствии второй части 1004 уплотнения. Как показано в указанном представленном примере, уплотнение 906 прикреплено к концу 1006 держателя 908 посредством сварного шва 1008. Однако, в других примерах, уплотнение 906 может быть соединено с держателем 908 посредством механического крепежного элемента, химического крепежного средства, такого как клей, и/или любого другого подходящего крепежного элемента(ов) или способа(ов).

[0045] Приведенные в качестве примера уплотнения, описанные в данном документе, не ограничиваются поворотными клапанами. В некоторых примерах уплотнения, описанные в данном документе, могут применяться с линейными клапанами, такими как клапаны с поступательным перемещением штока. Например, на фиг. 11 изображен линейный клапан 1100, который может быть сконструирован с любым из приведенных в качестве примера уплотнений 118, 402, 612 и 700, описанных в данном документе. Линейный клапан 1100 содержит плунжер 1102 клапана, расположенный внутри перепускного канала 1104 потока текучей среды корпуса 1106 клапана и перемещаемый относительно седла 1108 клапана с целью регулировки потока текучей среды через канал 1104. Плунжер 1102 клапана согласно представленному примеру содержит удерживающий элемент 1110, соединенный с основной частью 1112 плунжера. Удерживающий элемент 1110 и основная часть 1112 плунжера образуют уплотнительную полость 1114, предназначенную для размещения уплотнения 1116. Например, уплотнение 1116 согласно представленному примеру, по существу, аналогично уплотнению 402, изображенному на фиг. 4 и 5. Удерживающий элемент 1110 прижимает или другим способом соединяет уплотнение 1116 с основной частью 1112 плунжера. В других примерах удерживающий элемент 1110 и/или основная часть 1112 плунжера могут быть выполнены с возможностью размещения в них любого из приведенных в качестве примера уплотнений 118, 612 и 700, описанных в данном документе.

[0046] На фиг. 12А и 12В изображен другой приведенный в качестве примера линейный клапан 1200, который может быть сконструирован с приведенным в качестве примера уплотнением 1202, описанным в данном документе. В представленном примере линейный клапан 1200 содержит корпус 1204 клапана, образованный перепускным каналом 1206 потока текучей среды. Кольцо 1208 седла расположено внутри канала 1206 и содержит отверстие 1210, образующее проход канала 1206. Регулирующий поток элемент 1212 перемещается внутри удерживающего элемента или клетки 1214 и относительно кольца 1208 седла с целью регулировки потока текучей среды через клапан 1200. Как показано на фиг. 12В, клетка 1214 находится в зацеплении или соединена с кольцом 1208 седла с целью удержания кольца 1208 седла в корпусе 1204 клапана. В указанном представленном примере клетка 1214 содержит углубленный участок 1216 (например, вырезанный участок, примыкающий к краю клетки 1214), образующий уплотнительную полость 1218, выполненную с возможностью размещения в ней уплотнения 1202. Таким образом, клетка 1214 прижимает или другим способом удерживает уплотнение 1202 вплотную к кольцу 1208 седла. Уплотнение 1202 согласно представленному примеру содержит первую часть или оболочку 1220, по существу, окружающую вторую часть или сердечник 1222, и захватывается между соответствующими прижимными поверхностями 1214а, 1208а клетки 1214 и кольцом 1208 седла для способствования удержанию уплотнения 1202 в уплотнительной полости 1218. В других примерах клетка 1214 и/или кольцо 1208 седла могут быть выполнены с возможностью размещения в них любого из приведенных в качестве примера уплотнений 118, 612 и 700, описанных в данном документе.

[0047] Хотя некоторые примерные способы, устройства и готовые изделия были описаны в данном документе, объем защиты настоящего патента не ограничивается ими. Напротив, настоящий патентный документ охватывает все способы, устройства и изделия, объективно подпадающие в объем защиты, обеспечиваемый формулой настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к клапану для текучей среды, содержащему герметизирующие уплотнители (варианты). Клапан содержит: подвижный регулирующий поток элемент, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием перепускного канала потока текучей среды клапана для текучей среды. Клапан содержит: удерживающий элемент, соединенный с возможностью съема с корпусом регулирующего поток элемента. При этом удерживающий элемент и регулирующий поток элемент выполнены с возможностью образования уплотнительной полости, когда удерживающий элемент соединен с регулирующим поток элементом. Клапан содержит уплотнение, расположенное внутри уплотнительной полости для образования уплотнительной поверхности регулирующего поток элемента. При этом уплотнение содержит внутренний сердечник, состоящий из первого материала, и внешнюю оболочку, состоящую из второго материала, отличного от первого материала, причем сердечник закрыт оболочкой, а удерживающий элемент выполнен с возможностью прижатия указанного уплотнения к регулирующему поток элементу. Техническим результатом является создание такого узла уплотнения в клапане, которое может обеспечить более высокую термостойкость и/или эрозионную стойкость, в то же время обеспечивая способность относительно герметичного запирания. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Клапан для текучей среды, содержащий:

подвижный регулирующий поток элемент, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием перепускного канала потока текучей среды клапана для текучей среды;

удерживающий элемент, соединенный с возможностью съема с корпусом регулирующего поток элемента, при этом удерживающий элемент и регулирующий поток элемент выполнены с возможностью образования уплотнительной полости, когда удерживающий элемент соединен с регулирующим поток элементом; и

уплотнение, расположенное внутри уплотнительной полости для образования уплотнительной поверхности регулирующего поток элемента, при этом уплотнение содержит внутренний сердечник, состоящий из первого материала, и внешнюю оболочку, состоящую из второго материала, отличного от первого материала, причем сердечник, по существу, закрыт оболочкой, а удерживающий элемент выполнен с возможностью прижатия указанного уплотнения к регулирующему поток элементу.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что подвижный регулирующий поток элемент содержит диск поворотного клапана.

3. Клапан по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что подвижный регулирующий поток элемент содержит плунжер.

4. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что уплотнение содержит круглое кольцо, которое по меньшей мере частично выступает из уплотнительной полости регулирующего поток элемента, при этом данное уплотнение выполнено с возможностью соприкосновения с седлом клапана для текучей среды.

5. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что оболочка тоньше чем сердечник, так что, когда регулирующий поток элемент соприкасается с образованием уплотнения с седлом клапана, сердечник обеспечивает плотное прилегание оболочки к седлу клапана для текучей среды.

6. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что сердечник содержит материал на основе графита, а оболочка содержит металлический материал.

7. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что сердечник имеет криволинейную поверхность, образующую уплотнительную поверхность указанного уплотнения, при этом указанная криволинейная поверхность имеет радиус, соответствующий радиусу седла клапана для текучей среды.

8. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что указанное уплотнение содержит выступающие бортик или упорный выступ, способствующие удержанию указанного уплотнения внутри уплотнительной полости регулирующего поток элемента.

9. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что удерживающий элемент содержит канавку, выполненную с возможностью размещения в нее бортика или упорного выступа указанного уплотнения.

10. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что оболочка содержит полосу материала, проходящую через отверстие, образованное сердечником, чтобы способствовать удержанию уплотнения между удерживающим элементом и корпусом регулирующего поток элемента.

11. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что крепежный элемент удерживающего элемента находится в зацеплении с регулирующим поток элементом и указанной полосой материала.

12. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что полоса материала содержит отверстие для размещения крепежного элемента.

13. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что уплотнительная поверхность предусмотрена вокруг периферического края регулирующего поток элемента.

14. Клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что оболочка образует зазор между соответствующими краями оболочки, открывающий часть сердечника и позволяющий сердечнику расширяться.

15. Клапан, содержащий:

регулирующий поток элемент, расположенный внутри клапана для текучей среды, при этом регулирующий поток элемент содержит узел уплотнения, образующий уплотнительную поверхность вокруг периферического края регулирующего поток элемента, причем узел уплотнения содержит первую часть уплотнения, состоящую из вспененного материала на основе графита, и вторую часть уплотнения, состоящую из металлического материала, при этом первое уплотнение, по существу, заключено во вторую часть уплотнения, причем второе уплотнение является достаточно тонким по сравнению с первой частью уплотнения, чтобы позволять первой части уплотнения упруго деформироваться для прижатия второй части уплотнения вплотную к седлу клапана для текучей среды с образованием уплотнения; и

удерживающий элемент, выполненный с возможностью удержания узла уплотнения вокруг периферического края регулирующего поток элемента.

16. Клапан по п. 15, отличающийся тем, что второе уплотнение содержит лист материала, который по форме соответствует профилю первого уплотнения.

17. Клапан по любому из пп. 15 или 16, отличающийся тем, что второе уплотнение передает усилие между седлом клапана и первым уплотнением, в то время, когда узел уплотнения находится в уплотняющем контакте с седлом клапана.

18. Клапан по любому из пп. 15 или 16, отличающийся тем, что вторая часть уплотнения содержит металлический материал.

19. Клапан по любому из пп. 15 или 16, отличающийся тем, что часть узла уплотнения заключена в паз, примыкающий к периферическому краю регулирующего поток элемента.

20. Клапан по любому из пп. 15 или 16, отличающийся тем, что первая часть уплотнения содержит круглое кольцо, при этом вторая часть уплотнения содержит край, обернутый вокруг первой части уплотнения, и промежуточную часть, проходящую в поперечном направлении отверстия, выполненного в круглом кольце, при этом промежуточная часть выполнена с возможностью ее прижатия к регулирующему поток элементу посредством удерживающего элемента.

21. Клапан для текучей среды, содержащий:

средство для регулировки потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием перепускного канала потока текучей среды, образованного клапаном для текучей среды;

средство для уплотнения, соединенное с указанным средством для регулировки потока текучей среды, при этом средство для уплотнения содержит первую часть уплотнения, состоящую из первого материала, и вторую часть уплотнения, состоящую из второго материала, отличного от первого материала, причем первая часть уплотнения, по существу, заключена во вторую часть уплотнения;

средство для посадки, выполненное с возможностью приема средства для уплотнения, когда указанное средство для регулировки перемещается в закрытое положение, при этом вторая часть уплотнения является относительно тонкой по сравнению с первой частью уплотнения, чтобы позволять первой части уплотнения упруго деформироваться для обеспечения прилегания второй части уплотнения с соответствием форме средства для посадки с целью получения относительно герметичного запирания; и

средство для удержания указанного средства для уплотнения у указанного средства для регулировки потока текучей среды.