АДАПТАЦИЯ КЛАПАНА С ПРЕССОВОЙ ПОСАДКОЙ ДЛЯ КЛАПАНА С ВЕРХНИМ РАЗЪЕМОМ В КРИОГЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ Российский патент 2019 года по МПК F16K1/00 F16K1/32 F16K27/08 F16K41/02 

Предпосылки создания изобретения

Клапаны обычно применяются в промышленности для ограничения, изменения маршрута или смешения потоков текучих сред. В криогенной промышленности обычно применяются клапаны «с верхним разъемом». Эти клапаны с верхним разъемом дают преимущество, заключающееся в исключении фланцевых соединений (то есть между корпусом клапана и крышкой), которые представляют опасность для возникновения утечки. Следовательно, для клапанов этого типа не требуется применение отдельного кожуха, как правило, присутствующего в обычных клапанах, обычно заполненных минеральной ватой, в результате чего обеспечивается возможность легкого доступа к внутренним элементам клапана в случае возникновения утечки.

Отсутствие отдельного кожуха, заполненного минеральной ватой, подразумевает, что клапан и соединительные трубопроводы должны быть изолированы с внешней стороны, как правило, путем погружения их в перлит внутри криогенной холодильной камеры. Это делает практически невозможным доступ к трубопроводам, подключенным к корпусу клапана, иным путем, кроме освобождения холодильной камеры от перлита. Это отнимающая много времени и дорогостоящая операция, приводящая к длительным простоям установки.

В некоторых случаях может потребоваться получение доступа к потоку внутри самой холодильной камеры. Например, если предполагается добавление столба для обогащения с гелий-неоновой смесью. В том случае, если клапан с верхним разъемом занимает соответствующее местоположение в технологическом цикле, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность модифицирования клапана с верхним разъемом in situ для обеспечения выпускного и впускного канала для этого технологического потока.

Сущность изобретения

Предлагается узел для переоборудования in situ с прессовой посадкой для клапана с верхним разъемом. Узел включает в себя корпус клапана с верхним разъемом, содержащий крышку, шток и запорный элемент, причем крышка, шток и запорный элемент удалены in situ. Внутри корпуса клапана с верхним разъемом продольно расположена круглая труба с наружной поверхностью. Круглая труба содержит сегмент уменьшенного внешнего диаметра и буртик на наружной поверхности на ближнем конце и выполнена в согласовании с внутренней поверхностью седла клапана на дальнем конце. Расширение корпуса клапана выполнено с возможностью прикрепления к корпусу клапана с верхним разъемом концентрично с круглой трубой. Расширение корпуса клапана содержит внутреннюю круглую область, впускной канал, сообщенный по текучей среде с круглым участком, и сальниковую уплотнительную прокладку, выполненную с возможностью создания уплотнения на круглой трубе. Шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью прохождения сквозь нее круглой трубы, обеспечивая тем самым образование выпускного канала. Шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки содержит несколько нажимных винтов, выполненных в согласовании с отверстиями в упорной шайбе, причем шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью образования с сальниковой уплотнительной прокладкой непроницаемого для текучей среды уплотнения. И узел упорной шайбы включает в себя упорную шайбу и несколько упорных гаек. Упорная шайба неподвижно прикреплена к шайбе для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки посредством упорных гаек, крепящихся к нажимным винтам, проходящим сквозь упорную шайбу. Упорная шайба выполнена с возможностью прохождения сквозь нее сегмента уменьшенного внешнего диаметра на ближнем конце круглой трубы, при этом упорная шайба сидит на буртике.

Предлагается способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом с использованием вышеуказанного узла. Он включает затягивание упорных гаек, тем самым обеспечение прижатия упорной шайбы с усилием к буртику, и введение с усилием круглой трубы в контакт с седлом клапана, и создание неподвижной посадки между дальним концом круглой трубы и седлом клапана.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 представлен типичный клапан с верхним разъемом, известный из уровня техники.

На фиг. 2 представлен один вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже описаны иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение допускает различные модификации и альтернативные варианты, конкретные варианты его осуществления показаны в качестве примера на графических материалах и подробно описаны в данном документе. Однако следует понимать, что описание в данном документе конкретных вариантов осуществления не предназначено для ограничения настоящего изобретения раскрытыми конкретными формами, а наоборот, настоящее изобретение предусматривает охват всех модификаций, эквивалентов и альтернатив, не выходящих за пределы сущности и объема изобретения, которые определены в прилагаемой формуле изобретения.

Разумеется, следует понимать, что при разработке любого такого реального варианта осуществления должны приниматься многочисленные решения, специфичные для варианта осуществления, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соблюдение ограничений, имеющих отношение к системе и имеющих отношение к финансово-хозяйственной деятельности, которые будут меняться от одного варианта осуществления к другому. Кроме того, следует понимать, что такие опытно-конструкторские работы могут быть сложными и отнимающими много времени, но, тем не менее, будут обычной процедурой, которую могут выполнить специалисты обыкновенной квалификации в области техники, к которой относится настоящее изобретение.

Обращаясь к фиг. 1, представлен типичный клапан с верхним разъемом, применяемый для криогенного оборудования. Как следует из названия, этот тип клапана позволяет получить доступ к внутренним частям клапана через верх при отсутствии необходимости в полном снятии клапана. Шаровой клапан с верхним разъемом имеет крышку (101), которая прикреплена к корпусу болтами и снимается для получения доступа. Этот клапан будет также иметь шток (102) клапана, который проходит сквозь крышку, как правило, до штурвала или другого средства управления, и передает линейное движение к клапанному элементу, такому как запорный элемент (103) шарового клапана. Запорный элемент (103) входит в контакт с седлом (104) клапана, тем самым образуя герметичный затвор, который останавливает поток текучей среды через клапан. Для того чтобы исключить возможность нежелательной утечки текучей среды через крышку, как правило, в круглые выемки будет запрессовано устойчивое к трению уплотнение, такое как уплотнительная прокладка (105), известная как сальник.

Обращаясь к фиг. 2–5, показан клапан с верхним разъемом со снятыми оригинальными крышкой, штоком и запорным элементом. Они могут быть сняты in situ без необходимости снимать клапан с взаимосвязанных трубопроводов. Если этот клапан находится в криогенном оборудовании, он будет встроен в холодильную камеру таким образом, что только верхняя часть корпуса клапана и крышка выходят из холодильной камеры и являются легкодоступными. Остальная часть криогенного клапана будет окружена криогенной изоляцией (криогель, перлит и т.п.), которая сделает удаление самого корпуса клапана отнимающим много времени и дорогостоящим.

Внутрь теперь пустого корпуса клапана вводится круглая труба (201). Круглая труба (201) имеет наружную поверхность, расположенную продольно внутри корпуса (100) клапана с верхним разъемом с ориентацией, подобной ориентации, которую до этого имел шток клапана. Круглая труба (201) имеет сегмент (202) уменьшенного внешнего диаметра и буртик (203) на наружной поверхности на ближнем конце (204). Круглая труба (201) выполнена в согласовании с внутренней поверхностью (205) седла (206) клапана на дальнем конце (207). Дальний конец круглой трубы (201) может иметь коническую форму, которая будет обеспечивать возможность его сопряжения и плотной посадки внутри седла (206) клапана.

Расширение (208) корпуса клапана выполнено с возможностью прикрепления к корпусу (100) клапана с верхним разъемом концентрично с круглой трубой (201). Расширение (208) корпуса клапана имеет внутреннюю круглую область (301), впускной канал (209), сообщенный по текучей среде с круглым участком (301), и сальниковую уплотнительную прокладку (210), выполненную с возможностью создания уплотнения на круглой трубе (201). Расширение (208) корпуса клапана имеет внутренний объем (301), который сообщен по текучей среде с расположенной ниже по потоку частью корпуса клапана с верхним разъемом. Следовательно, текучая среда, которая введена во впускной канал (209), будет проходить вокруг круглой трубы (201) внутри корпуса клапана и затем идти далее до выхода из клапана с верхним разъемом по первому пути текучей среды.

Шайба (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью прохождения сквозь нее круглой трубы (201), образуя тем самым выпускной канал (212). Выпускной канал (212) сообщен по текучей среде с расположенной выше по потоку частью корпуса клапана с верхним разъемом. Следовательно, текучая среда, которая введена во впускную сторону главного корпуса клапана, будет проходить через круглую трубу (201) и выходить из выпускного канала (212) по второму пути текучей среды. Шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с образованием с сальниковой уплотнительной прокладкой (210) непроницаемого для текучей среды уплотнения.

Шайба (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки имеет несколько нажимных винтов (401), которые выполнены в согласовании с отверстиями (402) в упорной шайбе (403). Узел упорной шайбы включает в себя упорную шайбу (403) и несколько упорных гаек (404). Упорная шайба (403) неподвижно прикреплена к шайбе (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки посредством упорных гаек (404), крепящихся к нажимным винтам (401), проходящим сквозь упорную шайбу (403). Упорная шайба (403) выполнена с возможностью прохождения сквозь нее сегмента (202) уменьшенного внешнего диаметра на ближнем конце (204) круглой трубы (201), при этом упорная шайба (211) сидит на буртике (203).

Упорная шайба (403) сидит на буртике (203) сверху (на ближнем конце) круглой трубы. Нижняя часть (дальний конец) круглой трубы контактирует с седлом (206) клапана. По мере последовательного затягивания упорных гаек (404) происходит перемещение круглой трубы (201) по направлению к седлу (206) клапана. Дальний конец круглой трубы (201) с усилием вводится в неподвижную посадку внутри седла (206) клапана. Это образует непроницаемое для текучей среды уплотнение, позволяющее текучей среде, проходящей по первому пути текучей среды, и текучей среде, проходящей по второму пути текучей среды, оставаться полностью независимыми и несмешанными.

Это позволяет производить затем удаление части текучей среды из холодильной камеры (второй путь текучей среды) для осуществления при необходимости обработки или манипуляции с ней ниже по потоку. Затем по меньшей мере часть этого обработанного потока или, возможно, весь несвязанный поток, могут быть потом возвращены в холодильную камеру (первый путь текучей среды). Впускной канал может быть соединен с криогенным оборудованием. Выпускной канал может быть соединен с криогенным оборудованием.

Раскрыты узел для переоборудования in situ с прессовой посадкой для клапана с верхним разъемом и способ его выполнения, применительно к клапанам, используемым в криогенной промышленности. Узел содержит круглую трубу (201), содержащую сегмент (202) уменьшенного внешнего диаметра и буртик (203) на наружной поверхности на ближнем конце (204), и выполнен в согласовании с внутренней поверхностью (205) седла (206) клапана на дальнем конце (207). Расширение (208) корпуса клапана содержит внутреннюю круглую область (301) и впускной канал (209), сообщенный по текучей среде с круглой областью (301). Шайба (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью прохождения сквозь нее круглой трубы (201), обеспечивая тем самым образование выпускного канала (212). Упорная шайба (403) прикреплена к нажимным винтам (401). Упорная шайба (403) обеспечивает возможность прохождения сквозь нее сегмента (202) уменьшенного внешнего диаметра на ближнем конце (204) круглой трубы (201), при этом упорная шайба (403) сидит на буртике (203). Узел и способ предоставляют возможность удаления части текучей среды из холодильной камеры для необходимой обработки или воздействия ниже по потоку. Предлагаемое изобретение обеспечивает возможность модифицирования и переоборудования клапана с верхним разъемом на месте, что позволяет производить удаление части текучей среды из холодильной камеры для осуществления при необходимости обработки или манипуляции с ней ниже по потоку. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Узел для переоборудования in situ с прессовой посадкой для клапана с верхним разъемом, содержащий:

• корпус (100) клапана с верхним разъемом, содержащий крышку (101), шток (102) и запорный элемент (103), причем крышка, шток и запорный элемент удалены in situ,

• круглую трубу (201) с наружной поверхностью, расположенной продольно внутри корпуса (100) клапана с верхним разъемом, причем круглая труба (201) содержит сегмент (202) уменьшенного внешнего диаметра и буртик (203) на наружной поверхности на ближнем конце (204), при этом круглая труба (201) выполнена в согласовании с внутренней поверхностью (205) седла (206) клапана на дальнем конце (207),

• расширение (208) корпуса клапана, выполненное с возможностью прикрепления к корпусу (100) клапана с верхним разъемом концентрично с круглой трубой (201), причем расширение (208) корпуса клапана содержит внутреннюю круглую область (301), впускной канал (209), сообщенный по текучей среде с круглым участком (301), и сальниковую уплотнительную прокладку (210), выполненную с возможностью создания уплотнения на круглой трубе (201),

• шайбу (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки, выполненную с возможностью прохождения сквозь нее круглой трубы (201), образуя тем самым выпускной канал (212), причем шайба (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки содержит несколько нажимных винтов (401), выполненных в согласовании с отверстиями (402) в упорной шайбе (403), при этом шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью образования непроницаемого для текучей среды уплотнения с сальниковой уплотнительной прокладкой (210), и

• узел упорной шайбы, содержащий упорную шайбу (403) и несколько упорных гаек (404),

при этом упорная шайба (403) неподвижно прикреплена к шайбе (211) для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки посредством упорных гаек (494), крепящихся к нажимным винтам (401), проходящим сквозь упорную шайбу (403),

упорная шайба (403) выполнена с возможностью прохождения сквозь нее сегмента (202) уменьшенного внешнего диаметра на ближнем конце (204) круглой трубы (201), при этом упорная шайба (211) сидит на буртике (203).

2. Узел для переоборудования in situ для клапана с верхним разъемом по п. 1, отличающийся тем, что корпус клапана с верхним разъемом установлен в криогенном оборудовании.

3. Узел для переоборудования in situ для клапана с верхним разъемом по п. 1, отличающийся тем, что впускной канал соединен с криогенным оборудованием.

4. Узел для переоборудования in situ для клапана с верхним разъемом по п. 1, отличающийся тем, что выпускной канал соединен с криогенным оборудованием.

5. Узел для переоборудования in situ для клапана с верхним разъемом по п. 1, отличающийся тем, что дальний конец круглой трубы имеет коническую форму.

6. Способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом, включающий:

предоставление корпуса клапана с верхним разъемом, содержащего крышку, шток и запорный элемент, причем крышка, шток и запорный элемент удалены in situ,

предоставление круглой трубы с наружной поверхностью, расположенной продольно в корпусе клапана с верхним разъемом, причем круглая труба содержит сегмент уменьшенного внешнего диаметра и буртик на наружной поверхности на ближнем конце и круглая труба выполнена в согласовании с внутренней поверхностью седла клапана на дальнем конце,

предоставление расширения корпуса клапана, выполненного с возможностью прикрепления к корпусу клапана с верхним разъемом концентрично с круглой трубой, причем расширение корпуса клапана содержит внутреннюю круглую область, впускной канал, сообщенный по текучей среде с круглым участком, и сальниковую уплотнительную прокладку, выполненную с возможностью создания уплотнения на круглой трубе,

предоставление шайбы для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки, выполненной с возможностью прохождения сквозь нее круглой трубы, образуя тем самым выпускной канал, причем шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки содержит несколько нажимных винтов, выполненных в согласовании с отверстиями в упорной шайбе, при этом шайба для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки выполнена с возможностью образования непроницаемого для текучей среды уплотнения с сальниковой уплотнительной прокладкой, и

предоставление узла упорной шайбы, содержащего упорную шайбу и несколько упорных гаек,

пропускание сегмента уменьшенного внешнего диаметра на ближнем конце круглой трубы сквозь отверстия в упорной шайбе,

неподвижное прикрепление упорной шайбы к шайбе для прижатия сальниковой уплотнительной прокладки посредством упорных гаек, крепящихся к нажимным винтам, проходящим сквозь упорную шайбу,

затягивание упорных гаек, тем самым прижатие с усилием упорной шайбы к буртику и прижатие с усилием круглой трубы к седлу клапана с образованием контакта с ним и

создание неподвижной посадки между дальним концом круглой трубы и седлом клапана.

7. Способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом по п. 6, отличающийся тем, что корпус клапана с верхним разъемом установлен в криогенном оборудовании.

8. Способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом по п. 6, отличающийся тем, что впускной канал соединен с криогенным оборудованием.

9. Способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом по п. 6, отличающийся тем, что выпускной канал соединен с криогенным оборудованием.

10. Способ прессовой посадки in situ узла для переоборудования для клапана с верхним разъемом по п. 6, отличающийся тем, что дальний конец круглой трубы имеет коническую форму.