ВЕНТИЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2021 года по МПК F16K1/02 F16K27/02 F16K35/06 

Передатчик в промышленном процессе обычно включает в себя преобразователь или датчик, который реагирует на измеряемую переменную с помощью чувствительного элемента, который преобразует переменную в стандартизированный сигнал передачи, например, электрический или оптический сигнал, который является функцией измеряемой величины. Передатчики давления в промышленных процессах используются для измерения давления в технологических средах, таких как, суспензии, текучие среды, пар и газы на химических, целлюлозных, нефтяных, газовых, фармацевтических, пищевых и других предприятиях по переработке текучих сред. Передатчики в промышленном процессе часто размещаются вблизи технологических сред или применяются в полевых условиях. Часто эти применения в полевых условиях сопровождаются жесткими и изменяющимися условиями окружающей среды, которые создают проблемы для разработчиков таких передатчиков.

Передатчики давления в промышленном процессе обычно связаны с процессом, при котором они контролируются изолирующим манифольдом. Изолирующий манифольд обычно включает в себя один или более вентилей, которые могут перекрываться, чтобы изолировать передатчик давления технологической текучей среды от процесса, для обслуживания (например, калибровки) или снятия передатчика давления технологической текучей среды. Изолирующие манифольды могут также включать в себя выпускное отверстие, которое может быть использовано для сброса давления в манифольде перед обслуживанием или снятием. В некоторых случаях выпускное отверстие может включать в себя выпускной винт или вентиль, который способен открывать или герметизировать выпускное отверстие. Изолирующие манифольды, включающие в себя изолирующий вентиль, а также выпускное отверстие, также называются запорными и выпускными манифольдами.

Согласно изобретению манифольд с вентилем включает в себя манифольд и вентиль. Манифольд имеет углубление, первое отверстие для текучей среды и второе отверстие для текучей среды. Вентиль полностью размещается внутри углубления и располагается по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды. Вентиль имеет иглу, способную вращаться, конец которой выполняется с возможностью перемещения относительно седла вентиля при вращении иглы.

Согласно объекту изобретения создана вентильная система, содержащая: изолирующий манифольд, выполненный с возможностью выборочного изолирования передатчика давления технологической текучей среды от технологического процесса, при этом изолирующий манифольд имеет углубление, первое отверстие для текучей среды и второе отверстие для текучей среды; вентиль, полностью размещенный внутри указанного углубления и расположенный по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, причем вентиль имеет вращаемую иглу с наконечником, которая выполнена с возможностью перемещения относительно седла клапана при вращении, при этом сообщение по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды прекращается, когда наконечник иглы взаимодействует с седлом клапана; сальниковую манжету, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью ввинчивания в углубление манифольда; и контргайку, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью упора в сальниковую манжету, причем контргайка имеет поверхность, выполненную с возможностью зацепления с торцевой головкой.

Предпочтительно, вращаемая игла выполнена с возможностью соединения разъемным образом с рукояткой.

Предпочтительно, вращаемая игла имеет верхнюю часть, выполненную с возможностью зацепления с имеющей ключ частью рукоятки.

Предпочтительно, имеющая ключ часть рукоятки включает в себя охватывающее углубление, выполненное с возможностью зацепления с соответствующей охватываемой частью вращаемой иглы.

Предпочтительно, имеющая ключ часть рукоятки включает в себя охватываемую часть, выполненную с возможностью зацепления с соответствующим охватывающим углублением вращаемой иглы.

Предпочтительно, система дополнительно содержит второй вентиль, размещенный внутри изолирующего манифольда.

Предпочтительно, система дополнительно содержит сальник, размещенный вокруг вращаемой иглы и сжимаемый сальниковой манжетой.

Предпочтительно, система дополнительно содержит рукоятку, которая соединена с возможностью съема с вращаемой иглой.

Предпочтительно, манифольд имеет плоскую поверхность, примыкающую к углублению, при этом игла вентиля не выходит за плоскость плоской поверхности.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 – изометрический вид манифольда в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг. 2А–2С – изометрические виды известных вентилей манифольда с защитой от несанкционированного доступа.

Фиг. 3 – вид в поперечном сечении типичной конструкции вентиля, используемого в манифольдах в настоящее время.

Фиг. 4А – вид в поперечном сечении вентиля манифольда, изготовленного способом для внутреннего размещения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4В – вид снизу рукоятки, имеющей элемент с ключом, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4C – вид сверху вентиля манифольда, изготовленного способом для внутреннего размещения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4D – схематический вид вентиля манифольда, изготовленного способом для внутреннего размещения, соединенного с рукояткой, имеющей элемент с ключом, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4Е – схематический вид с пространственным разделением деталей вентиля манифольда, изготовленного способом для внутреннего размещения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 – изометрический вид внутреннего вентиля, имеющего защиту от несанкционированного доступа, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Нагнетательные манифольды, такие как нагнетательные манифольды технологической текучей среды, обычно используют один или более вентилей, которые находятся снаружи относительно манифольда и могут быть случайно задеты проходящим персоналом или оборудованием. Такое задевание может привести к травме персонала или повреждению проходящего оборудования или самого вентиля. Кроме того, вентили с наружными элементами являются также легко доступными и, таким образом, потенциально подвержены случайному неправильному использованию или постороннему вмешательству.

Фиг. 1 представляет собой изометрический вид манифольда и пары вентилей манифольда в соответствии с предшествующим уровнем техники. Как показано, манифольд 10 соединяется с парой вентилей 12, 14, которые избирательно разрешают или блокируют поток текучей среды через манифольд 10. Каждый из вентилей 12, 14 обычно включает в себя наружную часть, которая имеет рукоятку или привод 16, который оператор может взять и повернуть. Как указано выше, рукоятка 16 может быть объектом случайного задевания проходящим персоналом или оборудованием. Такое случайное задевание может привести к травме персонала, повреждению проходящего оборудования и/или повреждению вентиля, к которому рукоятка 16 прикрепляется.

Фиг. 2А представляет собой схематический вид вентиля 20, соединенного с манифольдом 22 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Для иллюстрации, фрагмент части 23 вентиля 20 удален, чтобы показать элементы внутри. Вентиль 20 может быть приведен в действие путем присоединения рукоятки (показанной на фиг. 2B) к части 30 и вращения части 30. Когда рукоятка присоединяется к вентилю 20, рукоятка может быть использована оператором, либо рукой, либо с помощью подходящего рычажного инструмента для вращения части 30, чтобы тем самым открывать или закрывать вентиль 20. Когда рукоятка 26 не используется, она снимается с верхней части 24, и замок 28 или другое подходящее устройство защиты от несанкционированного доступа (показанное на фиг. 2C) может быть зацеплено к верхней части 24, так что рукоятка 26 и/или другие инструменты не могут быть использованы для зацепления к части 30.

Для обеспечения защиты от несанкционированного доступа рукоятка 26 (показанная на фиг. 2B) соединяется с частью 30 с возможностью съема. Таким образом, когда рукоятка не присоединена к части 30 (так как показано на фиг. 2A), вентиль защищен от несанкционированного доступа. Часть 24 снабжается множеством отверстий, через которые может быть соединено устройство защиты от несанкционированного доступа (такое как устройство, показанное на фиг. 2C).

Как нетрудно понять, что, хотя вентиль 20 и обладает значительными свойствами, защищающими его от несанкционированноого доступа, он все еще содержит сравнительно ощутимую наружную часть, которая может подвергаться воздействию со стороны проходящего персонала или оборудования. Таким образом, вентили предшествующего уровня техники, описанные выше, могут привести к повреждению и/или травме из–за случайного соударения между такими вентилями и проходящим персоналом или оборудованием. Другое ограничение вентилей предшествующего уровня техники состоит в том, что они могут иногда создавать утечки.

Фиг. 3 представляет схематический вид в поперечном сечении типичной конструкции вентиля, который имеет потенциальную точку утечки между крышкой и резьбовым уплотнением корпуса манифольда. Как показано на фиг. 3, крышка 40 принимается на резьбе во внутреннее резьбовое отверстие 42 корпуса 44 манифольда. Шток 46 вентиля вращается с помощью рукоятки 48 для осевого перемещения шарового наконечника 50 в зацепление с седлом 52 и из него, чтобы обеспечить или препятствовать потоку текучей среды между отверстиями 54 и 56. При регулировке сальника 58, для контргайки 60 и сальниковой манжеты обычно требуется ключ «воронья лапа». Использование ключа «воронья лапа» для регулировки сальника может привести к повреждению или срыву контргайки 60 или сальниковой манжеты. Кроме того, существует риск нарушения или повреждения уплотнения 62 между крышкой 40 и резьбой 42 в корпусе манифольда при регулировке сальника с помощью ключа «воронья лапа».

Один из распространенных вариантов утечки в вентильном узле во время работы – это утечка через резьбовое уплотнение 62 корпуса манифольда. Ожидается, что это резьбовое уплотнение 62 будет удерживать давление, когда наконечник 50 штока больше не сидит в корпусе 44 манифольда (т.е. когда вентиль манифольда открыт). Если резьбовое уплотнение 62 между крышкой 40 и корпусом 44 манифольда нарушено, то существует риск появления утечки, в момент, когда узел вентиля находится под давлением.

Фиг. 4А представляет собой схематический вид в поперечном сечении внутреннего вентиля манифольда в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, внутренний вентиль 100 манифольда размещается полностью в углублении 102 корпуса 104 манифольда. Вентиль 100 включает в себя иглу 106 вентиля, сальниковую манжету 108, контргайку 110 и рукоятку 112 с ключом (показанную на фиг. 4B). Рукоятка 112 с ключом включает в себя запатентованный элемент 114 с ключом, который имеет такую форму и размер, чтобы зацеплять верхнюю часть 116 иглы 106 вентиля. Когда игла 106 клапана вращается, нижняя часть 118 иглы 106 вентиля входит в контакт с седлом клапана или выходит из него внутри манифольда 104, что позволяет или препятствует потоку текучей среды через отверстия 120, 122.

Фиг. 4C представляет собой вид сверху вентиля манифольда, изготовленного способом для внутреннего размещения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4C, в одном варианте осуществления запатентованный элемент 114 с ключом рукоятки 112 выполняется с возможностью зацепляться с частью 116 внутри углубления 102. Соответственно, когда оператору необходимо отрегулировать вентиль 100, он или она использует рукоятку 112, находящуюся в его/ее распоряжении, чтобы поместить часть 114 в контакт с верхней частью 116, тем самым физически соединяя рукоятку 112 с иглой 106 вентиля (как показано на фиг. 4D). Затем вращение рукоятки 112 позволяет перемещать иглу вентиля. Фиг. 4С также показывает шестиугольную форму сальниковой манжеты 108, которая может зацепляться и вращаться с помощью подходящего торцевого гаечного ключа.

Фиг. 4E представляет собой схематический вид с пространственным разделением деталей вентиля 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, игла 106 вентиля имеет нижнюю часть 118, которая имеет такую форму и размеры, чтобы точно соединяться с седлом 130 вентиля корпуса 104 манифольда. В показанном варианте осуществления седло 130 вентиля имеет форму с коническим сечением. Однако любое подходящее седло вентиля и соответствующая конструкция и форма наконечника иглы могут быть использованы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Сальник 132 выполняется с возможностью размещаться вокруг иглы 106 вентиля внутри корпуса 100 манифольда. Сальниковая манжета 108 выполняется с возможностью поступать по резьбе внутрь части 136 с внутренней резьбой, а поверхность 134 сальниковой манжеты 108 обжимает сальник 132. Поскольку рукоятка 112 может быть снята с иглы 106 вентиля, то относительно легко установить торцевой гаечный ключ на сальниковую манжету 108, чтобы отрегулировать сальник. Более того, регулировка с помощью торцевого гаечного ключа более желательна, чем использование ключа «воронья лапа», потому что это помогает уменьшить любое повреждение или срыв регулировочной контргайки или сальниковой манжеты. Кроме того, поскольку нет никакой крышки в конструкции, показанной на фиг. 4A–4D, потенциальный путь утечки был исключен.

Поскольку вентиль 100 располагается в углублении 102 корпуса манифольда, нет никаких выступающих частей, которые могли бы случайно соприкоснуться с проходящим персоналом или оборудованием. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления съемная рукоятка 112 также снабжается элементом с ключом, который сопрягается с иглой 106 вентиля. Съемная рукоятка выполняет функцию защиты от несанкционированного доступа, поскольку для работы вентилей потребуется запатентованный по форме «ключ». Поскольку вентиль находится внутри углубления 102, вероятность случайного поворота рукоятки вентиля в полевых условиях или несанкционированного доступа к клапану уменьшается. Кроме того, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя пылезащитное или погодное покрытие, которое может сцепляться с иглой 106 вентиля и/или углублением 102, чтобы экранировать углубление 102 от окружающей среды. Кроме того, предполагается, что часть рукоятки 112 может быть выполнена с возможностью снятия такого покрытия любым подходящим способом. Хотя вариант осуществления, показанный на фиг. 4А–4Е изображает один вентиль 100 в корпусе 104 манифольда, очевидно предполагается, что с одним манифольдом могут быть использованы несколько вентилей. В таких вариантах осуществления разные вентили могут совместно использовать конкретное углубление 102 или каждый из них может быть размещен в его собственном углублении 102. Кроме того, разные вентили могут иметь разные функции. В одном варианте осуществления элемент с ключом может быть связан с элементом клапана, так что оператор мог бы иметь разные части рукоятки, которые зацепляются с различными ключами вентиля в зависимости от назначения вентиля. В другом варианте осуществления, однако, все вентили могут использовать одну и ту же часть с ключом.

Фиг. 5 представляет собой изометрический вид внутреннего вентиля, имеющего функцию защиты от несанкционированного доступа, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть, когда рукоятка 112 не соединена с частью 130, никакая из частей вентиля 100 не выходит за пределы поверхности 140 манифольда 104. Таким образом, значительно уменьшается вероятность непреднамеренного контакта с вентилем 100.

Вентильная система содержит: изолирующий манифольд, выполненный с возможностью выборочного изолирования передатчика давления технологической текучей среды от технологического процесса, при этом изолирующий манифольд имеет углубление, первое отверстие для текучей среды и второе отверстие для текучей среды; вентиль, полностью размещенный внутри указанного углубления и расположенный по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, причем вентиль имеет вращаемую иглу с наконечником, которая выполнена с возможностью перемещения относительно седла клапана при вращении, при этом сообщение по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды прекращается, когда наконечник иглы взаимодействует с седлом клапана; сальниковую манжету, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью ввинчивания в углубление манифольда; и контргайку, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью упора в сальниковую манжету, причем контргайка имеет поверхность, выполненную с возможностью зацепления с торцевой головкой. Изобретение позволяет исключить случайное повреждение или неправильное использование вентилей системы. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Вентильная система, содержащая:

изолирующий манифольд, выполненный с возможностью выборочного изолирования передатчика давления технологической текучей среды от технологического процесса, при этом изолирующий манифольд имеет углубление, первое отверстие для текучей среды и второе отверстие для текучей среды;

вентиль, полностью размещенный внутри указанного углубления и расположенный по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды, причем вентиль имеет вращаемую иглу с наконечником, которая выполнена с возможностью перемещения относительно седла клапана при вращении, при этом сообщение по текучей среде между первым отверстием для текучей среды и вторым отверстием для текучей среды прекращается, когда наконечник иглы взаимодействует с седлом клапана;

сальниковую манжету, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью ввинчивания в углубление манифольда; и

контргайку, выполненную с возможностью размещения внутри углубления и выполненную с возможностью упора в сальниковую манжету, причем контргайка имеет поверхность, выполненную с возможностью зацепления с торцевой головкой.

2. Система по п. 1, в которой вращаемая игла выполнена с возможностью соединения разъемным образом с рукояткой.

3. Система по п. 2, в которой вращаемая игла имеет верхнюю часть, выполненную с возможностью зацепления с имеющей ключ частью рукоятки.

4. Система по п. 3, в которой имеющая ключ часть рукоятки включает в себя охватывающее углубление, выполненное с возможностью зацепления с соответствующей охватываемой частью вращаемой иглы.

5. Система по п. 3, в которой имеющая ключ часть рукоятки включает в себя охватываемую часть, выполненную с возможностью зацепления с соответствующим охватывающим углублением вращаемой иглы.

6. Система по п. 1, дополнительно содержащая второй вентиль, размещенный внутри изолирующего манифольда.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая сальник, размещенный вокруг вращаемой иглы и сжимаемый сальниковой манжетой.

8. Система по п. 1, дополнительно содержащая рукоятку, которая соединена с возможностью съема с вращаемой иглой.

9. Система по п. 1, в которой манифольд имеет плоскую поверхность, примыкающую к углублению, при этом игла вентиля не выходит за плоскость плоской поверхности.