ПОВОРОТНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН, СОДЕРЖАЩИЙ ЗАЖАТОЕ СЕДЛО КЛАПАНА Российский патент 2021 года по МПК F16K5/06 F16K5/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Данное раскрытие изобретения в общем относится к поворотным регулирующим клапанам и, в частности, к поворотному регулирующему клапану, содержащему зажатое седло клапана, которое надежно удерживается, но может быть легко и быстро удалено и заменено.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] В системах управления технологическими процессами часто используют поворотные клапаны, такие как шаровые клапаны, двухстворчатые клапаны, эксцентриковые тарельчатые клапаны, эксцентриковые пробковые клапаны и т. д. для управления потоком технологических текучих сред. Поворотные клапаны обычно содержат узел деталей проточной части клапана, содержащий седло, расположенное в канале для текучей среды, и окружающий отверстие для потока, а также элемент управления текучей средой (например, тарелку, шар и т. д.), расположенный в канале для текучей среды и соединенный с возможностью вращения с корпусом клапана через вал. Для управления потоком текучей среды, протекающим через некоторые поворотные клапаны, положение элемента управления текучей средой может изменяться от закрытого положения, в котором элемент управления текучей средой находится в герметичном зацеплении с седлом, тем самым предотвращая протекание потока текучей среды через отверстие для потока, до полностью открытого положения или положения для обеспечения максимальной скорости потока, в котором элемент управления текучей средой расположен на некотором расстоянии от седла, тем самым позволяя потоку текучей среды проходить через отверстие для потока.

[003] В некоторых случаях поворотный клапан может использоваться в высококоррозионных и абразивных вариантах применения, таких как, например, варианты применения с окислением под давлением (POX) и автоклавные варианты применения с кислотным выщелачиванием под высоким давлением (HPAL). Такие варианты применения, которые, например, используются в горнодобывающей промышленности для извлечения драгоценных металлов из железной руды, включают использование смесей, которые являются агрессивными и содержат частицы, такие как минералы, которые разрушают или иным образом повреждают компоненты поворотного клапана. В качестве примера, суспензионная смесь, присутствующая в автоклавных вариантах применения с POX и HPAL, содержит закачанный пар, закачанный кислород (для вариантов применения с POX) или кислоту (для вариантов применения с HPAL), серную кислоту и различные минералы. Таким образом, когда в таких вариантах применения используют поворотный клапан, компоненты поворотного клапана, например элемент управления текучей средой и седло, обычно изготовлены из титана или другого высокопрочного и устойчивого к коррозии металла. Хотя это продлевает срок службы различных компонентов, часто все же требуется техническое обслуживание. Например, титановое седло клапана может быть необходимо заменять через 3-6 месяцев, а сам поворотный клапан может быть необходимо заменять через 1-2 года эксплуатации.

[004] Принимая во внимание затраты, связанные с проведением частого технического обслуживания, предпринимались различные попытки предоставить поворотный клапан, простой в техническом обслуживании. Один из таких известных поворотных клапанов содержит титановое седло клапана, которое с возможностью съема прикреплено к титановому корпусу клапана посредством титановых крепежных элементов, так что седло клапана можно быстро и легко удалить и заменить. Однако, из-за контакта или прочности сцепления между титановыми поверхностями, который(ая) возникает, когда титановые крепежные элементы контактируют с различными поверхностями титанового корпуса клапана или трутся о различные поверхности титанового корпуса клапана, существует тенденция к истиранию или износу поворотного клапана, техническое обслуживание данного известного поворотного клапана сопряжено с рядом дополнительных проблем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[005] В соответствии с первым приведенным в качестве примера аспектом поворотный клапан содержит корпус клапана и переходник, соединенный с одним концом корпуса клапана, тем самым определяя впускное отверстие, выпускное отверстие и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием. Клапан также содержит плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды, протекающим через клапан, первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием, и второе седло клапана, расположенное с возможностью съема во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием. Первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента. Второе седло клапана выполнено с возможностью герметичного зацепления сo второй частью шарового элемента и зажато между поверхностью корпуса клапана и поверхностью переходника.

[006] В соответствии со вторым приведенным в качестве примера аспектом поворотный клапан содержит корпус клапана и переходник, соединенный с одним концом корпуса клапана, что таким образом определяет впускное отверстие, выпускное отверстие и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием. Клапан также содержит плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды, протекающим через клапан, первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием, и второе седло клапана, расположенное с возможностью съема во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием. Первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента. Второе седло клапана выполнено с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента, а корпус клапана и переходник расположены для удерживания с возможностью съема второго седла клапана во внутренней части клапана без использования каких-либо крепежных элементов.

[007] В соответствии с третьим приведенным в качестве примера аспектом поворотный клапан содержит корпус клапана и переходник, соединенный с одним концом корпуса клапана, тем самым определяя впускное отверстие, выпускное отверстие и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием. Клапан также содержит плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды, протекающим через клапан, первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием, и второе седло клапана, расположенное с возможностью съема во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием. Первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента. Второе седло клапана выполнено с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента и удерживается между поверхностью корпуса клапана и поверхностью переходника. Поворотный клапан дополнительно содержит первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой выемки второго седла клапана, чтобы предотвращать протекание потока текучей среды через первый вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью переходника.

[008] Кроме того, в соответствии с любым одним или более из вышеуказанных первого, второго или третьего приведенных в качестве примера аспектов поворотный клапан может иметь любую одну или более следующих дополнительных предпочтительных форм.

[009] В одной предпочтительной форме корпус клапана содержит выступ, выполненный с возможностью приема наружной периферийной кромки второго седла клапана для зажатия второго седла клапана.

[0010] В другой предпочтительной форме поворотный клапан также содержит смещающий элемент, выполненный с возможностью смещения первого седла клапана по направлению к шаровому элементу. Смещающий элемент расположен между впускным отверстием клапана и первым седлом клапана.

[0011] В другом предпочтительном варианте смещающий элемент расположен непосредственно рядом с глухим отверстием, образованным в корпусе клапана.

[0012] В другом предпочтительном варианте второе седло клапана имеет, по существу, кольцевой корпус и юбку, проходящую наружу от, по существу, кольцевого корпуса. Юбка расположена в выемке, образованной в переходнике.

[0013] В другой предпочтительной форме юбка содержит внутреннюю периферийную кромку и наружную периферийную кромку, расположенную на некотором расстоянии от внутренней периферийной кромки, причем внутренняя периферийная кромка содержит юбку.

[0014] В другой предпочтительной форме поворотный клапан дополнительно содержит первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через первый вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью переходника.

[0015] В другой предпочтительной форме поворотный клапан дополнительно содержит второй уплотнительный элемент, расположенный внутри второй выемки второго седла клапана для предотвращения протекание потока текучей среды через второй вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью корпуса клапана, причем вторая выемка расположена по направлению радиально наружу от местоположения первой выемки.

[0016] В другой предпочтительной форме поворотный клапан дополнительно содержит спирально навитую прокладку, расположенную между корпусом клапана и переходником для предотвращения утечки в атмосферу.

[0017] В другой предпочтительной форме корпус клапана содержит выступ, выполненный с возможностью принятия наружной периферийной кромки второго седла клапана для удержания с возможностью съема второго седла клапана во внутренней части клапана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0018] Характерные признаки данного изобретения, которые, как считается, являются новыми, подробно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение можно лучше всего понять с помощью ссылки на нижеследующее описание, рассматриваемое совместно с сопроводительными графическими материалами, в которых аналогичные ссылочные позиции указывают на аналогичные элементы на нескольких фигурах, причем:

[0019] на фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном сечении первого примера поворотного регулирующего клапана, выполненного в соответствии с принципами данного изобретения;

[0020] на фиг. 2 проиллюстрирован увеличенный, частичный вид в поперечном сечении части поворотного регулирующего клапана по фиг. 1, иллюстрирующий седло клапана, зажатое между корпусом клапана и концевым переходником поворотного регулирующего клапана; а также

[0021] на фиг. 3 проиллюстрирован увеличенный, частичный вид в поперечном сечении, аналогичный виду на фиг. 2, второго примера поворотного регулирующего клапана, выполненного в соответствии с принципами данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Данное раскрытие изобретения относится к поворотному регулирующему клапану, содержащему седло клапана, которое зажимается в таком положении, что седло клапана надежно удерживается в нужном положении без необходимости использования крепежных элементов, благодаря чему предотвращается описанное выше нежелательное истирание. В то же время седло клапана можно быстро и легко снять и заменить (или отремонтировать), когда требуется техническое обслуживание. В некоторых случаях седло клапана может также содержать одно или более торцевых уплотнений, которые выполнены с возможностью запирания или закрытия вторичных каналов утечки независимо от направления потока в поворотном регулирующем клапане.

[0023] На фиг. 1 и 2 проиллюстрирован один пример поворотного регулирующего клапана 100, выполненного в соответствии с принципами данного изобретения. Поворотный регулирующий клапан 100 сделан или изготовлен из или с использованием титана или другого подходящего высокопрочного и устойчивого к коррозии металла, так что поворотный регулирующий клапан 100 можно использовать в высококоррозионных и абразивных вариантах применения, например, в рассмотренных выше автоклавных вариантах применения с POX и HPAL, при относительно низких температурах (например, 204-260 градусов по Цельсию (400-500 градусов по Фаренгейту)). Разумеется, если необходимо, поворотный регулирующий клапан 100 может быть изготовлен из или с использованием разных материалов и/или может использоваться в других вариантах применения (например, в менее коррозийных и истираемых вариантах применения) и/или при более низких или более высоких температурах (например, при температурах выше 204-260 градусов по Цельсию (400-500 градусов по Фаренгейту)).

[0024] В соответствии с фиг. 1, поворотный регулирующий клапан 100 обычно содержит корпус 104 клапана, концевой переходник 108, соединенный с возможностью съема с одним концом корпуса 104 клапана, и узел 112 деталей проточной части клапана, соединенный с корпусом 104 клапана и концевым переходником 108. Корпус 104 клапана обычно имеет цилиндрическую форму и имеет первую сторону 120, которая определяет впускное отверстие 124 для текучей среды клапана 100, вторую сторону 128, расположенную напротив первой стороны 120, и внутреннюю часть или отверстие 132, расположенное между впускным отверстием 124 для текучей среды и второй стороной 128. Внутреннее пространство или отверстие 132 имеет такой размер, чтобы принимать компоненты узла 112 деталей проточной части клапана, как будет описано более подробно ниже. Корпус 104 клапана также содержит пару глухих отверстий - первое глухое отверстие 136 и второе глухое отверстие 140. Первое глухое отверстие 136 образовано по центру вокруг продольной оси 144 клапана 100 и предназначено для создания пространства внутри клапана 100, которое может вместить ограниченное количество частиц без влияния на работу клапана 100. Второе глухое отверстие 140 также расположено во внутренней части 132 корпуса 104 клапана, но в местоположении, более близком к первой стороне 120 (и в местоположении рядом с впускным отверстием 124 для текучей среды). Выступ 148 образован вдоль внутренней радиальной поверхности 152 корпуса 104 клапана внутри внутренней части 132 в местоположении рядом со второй стороной 128 (и, как правило, в местоположении во внутренней части 132 напротив второго глухого отверстия 140). Дальнейшие подробности относительно первого глухого отверстия 136, второго глухого отверстия 140 и выступа 148 будет описаны ниже.

[0025] Концевой переходник 108 также обычно имеет цилиндрическую форму и имеет первый конец 156 и второй конец 160, который расположен напротив первого конца 156 и определяет выпускное отверстие 164 для текучей среды клапана 100. Концевой переходник 108 содержит цилиндрическую выемку 168 и кольцевой выступ 172. Выемка 168 образована на втором конце 160 или рядом со вторым концом вдоль радиальной направленной внутрь поверхности 176 концевого переходника 108. Кольцевой выступ 172 аналогичным образом образован или определен на втором конце 160 или рядом со вторым концом, но образован или определен в положении, которое направлено в радиальном направлении наружу от выемки 168. Кольцевой выступ 172 заканчивается на радиальной направленной наружу поверхности 178 концевого переходника 108.

[0026] Концевой переходник 108, как проиллюстрировано на фиг. 1, соединенный с возможностью съема с корпусом 104 клапана путем соединения с возможностью съема первого конца 156 концевого переходника 108 со второй стороной 128 корпуса 104 клапана любым подходящим способом, например, посредством множества крепежных элементов 180. Когда корпус 104 клапана и концевой переходник 108 соединены таким образом, тогда клапан 100 определяет перепускной канал 184 для потока текучей среды между впускным отверстием 124 для текучей среды (определенным корпусом 104 клапана) и выпускным отверстием 164 для текучей среды (определенным концевым переходником 108). Перепускной канал 184 для потока текучей среды ориентирован вдоль оси 188, которая, по существу, перпендикулярна продольной оси 144.

[0027] В соответствии с фиг. 1 и 2, узел 112 деталей проточной части клапана содержит первое седло 200 клапана, второе седло 204 клапана, смещающий элемент 208, запорный элемент 212 и шток или вал 216. Первое седло 200 клапана, которое в этом примере приобретает форму кольцевого кольца седла, расположено с возможностью перемещения (например, шарнирно закреплено) в перепускном канале 184 для потока текучей среды рядом с впускным отверстием 124 для текучей среды и, в частности, непосредственно рядом со вторым глухим отверстием 140. Второе седло 204 клапана, как и первое седло 200 клапана, расположено в перепускном канале 184 для потока текучей среды, но при этом расположено ниже по потоку от первого седла 200 клапана в положении рядом с выпускным отверстием 164 для текучей среды и, в частности, напротив первого конца 156 концевого переходника 108. Как будет более подробно описано ниже, второе седло 204 клапана с возможностью съема зажато или удерживается в этом положении без использования каких-либо крепежных элементов. Второе седло 204 клапана имеет, по существу, кольцевой корпус 220, имеющий наружную периферийную кромку 222 и внутреннюю периферийную кромку 224. Второе седло 204 клапана также содержит юбку 228, которая проходит наружу от, по существу, кольцевого корпуса 220 на внутренней периферийной кромке 224 или вдоль внутренней периферийной кромки.

[0028] Как проиллюстрировано на фиг. 1, смещающий элемент 208, который в этом примере приобретает форму тарельчатой пружины, расположен в отверстии 232 между вторым глухим отверстием 140 и первым седлом 200 клапана. Таким образом, смещающий элемент 208 смещает первое седло 200 клапана в направлении запорного элемента 212 и в зацепление с запорным элементом. Запорный элемент 212 расположен внутри перепускного канала 184 для потока текучей среды и проиллюстрирован как плавающий шаровой элемент, имеющий периферийную кромку 236, которая герметично входит в зацепление как с первым седлом 200 клапана, так и со вторым седлом клапана 204 для предотвращения протекания потока текучей среды (например, суспензии) через клапан 100. Как проиллюстрировано на фиг. 1, первое глухое отверстие 136 образовано так, чтобы создать пространство 238 между периферийной кромкой 236 запорного элемента 212 и внутренней радиальной поверхностью 152 корпуса 104 клапана. Таким образом, когда клапан 100 работает, клапан 100 может размещать или допускать накапливание ограниченного количества частиц (например, частицы могут быть утрамбованы) посредством пространства 238, что не влияет на работу клапана 100.

[0029] Шток или вал 216 расположен в отверстии 240 корпуса 104 клапана и частично расположен во внутренней части 132 вдоль продольной оси 144. Шток или вал 216 соединен с одним концом запорного элемента 212, который может быть выполнен любым известным способом. Когда запорный элемент 212 соединен с валом 216, вал 216 может перемещать (например, вращать) запорный элемент 212 между закрытым положением, проиллюстрированным на фиг. 1, в котором периферийная кромка 236 запорного элемента 212 герметично входит в зацепление как с первым седлом 200 клапана, так и со вторым седлом 204 клапана для закрывания клапана 100 (и предотвращения протекания потока текучей среды через него), и открытым положением, не проиллюстрированным на фигуре, в котором периферийная кромка 236 запорного элемента 212 расположена на некотором расстоянии от первого седла 200 клапана и второго седла 204 клапана, чтобы пропускать поток текучей среды через клапан 100 (в частности, перепускной канал 184 для потока текучей среды).

[0030] Хотя в данном документе и не описано и не проиллюстрировано, следует понимать, что клапан 100 может содержать дополнительные компоненты. Привод, такой как механический привод (например, ручка), пневматический привод, гидравлический привод, электрический привод или любой другой подходящий привод, может быть функционально соединен с валом 216 для приведения в действие (например, поворота) запорного элемента 212 между закрытым положением и открытым положением для управления потоком текучей среды, протекающим через клапан 100. Клапан 100 может также содержать уплотнительный комплект, который расположен в отверстии 240 корпуса 104 клапана для предотвращения утечки текучей среды. Уплотнительный комплект может удерживаться в требуемом положении сальником, уплотнительным винтом, одной или более шайбами (например, тарельчатыми шайбами), другими компонентами или их комбинациями, и, как известно в данной области техники, такие компоненты можно регулировать для изменения усилия, придаваемого на уплотнительный комплект, тем самым изменяя уплотнение между уплотнительным комплектом и валом 216. Клапан 100 может также содержать другие компоненты, например, упорную втулку и кронштейн (например, для соединения уплотнительного комплекта и других компонентов с корпусом 104 клапана).

[0031] Снова в соответствии с фиг. 2, второе седло 204 клапана зажато с возможностью съема между поверхностью корпуса 104 клапана и поверхностью концевого переходника 108, так что второе седло 204 клапана закреплено в требуемом положении профилями корпуса 104 клапана и концевого переходника 108 без использования крепежных элементов, что, как отмечено выше, приводит к нежелательному истиранию. В результате этого второе седло 204 клапана можно легко и быстро удалить и заменить, отсоединив концевой переходник 108 от корпуса 104 клапана.

[0032] В проиллюстрированном примере второе седло 204 клапана зажато с возможностью съема между внутренней радиальной поверхностью 152 корпуса 104 клапана и первым концом 156 концевого переходника 108. В частности, наружная периферийная кромка 222 кольцевого корпуса 220 второго седла 204 клапана расположена, по существу, в направлении или в контакте с выступом 148 корпуса 104 клапана, внешняя поверхность 244 кольцевого корпуса 220 расположена, по существу, в направлении или в контакте с проходящей внутрь поверхностью 248 концевого переходника 108, а юбка 228 расположена или размещена в цилиндрической выемке 168 концевого переходника 108. В других примерах второе седло 204 клапана может быть зажато с возможностью съема между различными поверхностями корпуса 104 клапана и/или концевым переходником 108, например, когда корпус 104 клапана и/или концевой переходник 108 имеют разные профили. В любом случае, когда второе седло 204 клапана зажато с возможностью съема между корпусом 104 клапана и концевым переходником 108, второе седло 204 клапана надежно удерживается между запорным элементом 212 и концевым переходником 108, но в то же время второе седло 204 клапана можно быстро и легко удалить и при необходимости заменить.

[0033] Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 2, когда корпус 104 клапана и концевой переходник 108 соединены друг с другом, может образоваться небольшой зазор 250 между второй стороной 128 корпуса 104 клапана и выступом 172 концевого переходника 108. Таким образом, для предотвращения утечки текучей среды из клапана 100 и утечки в атмосферу через этот зазор 250, уплотнительный элемент 254, который в этом примере имеет форму спирально навитой прокладки, может быть расположен между второй стороной 128 корпуса 104 клапана и выступом 172 концевого переходника 108. В проиллюстрированном примере уплотнительный элемент 254 по меньшей мере частично расположен в углубленной части 258 второй стороны 128, хотя в других примерах это необязательно. В любом случае, когда уплотнительный элемент 254 расположен между второй стороной 128 корпуса 104 клапана и выступом 172 концевого переходника 108, уплотнительный элемент 254, по существу, препятствует выходу текучей среды из клапана 100 через зазор 250.

[0034] В некоторых случаях, как проиллюстрировано на фиг. 2, поворотный регулирующий клапан 100 также содержит пару уплотнительных элементов - первый уплотнительный элемент 262 и второй уплотнительный элемент 266, - каждый из которых расположен во втором седле 204 клапана, чтобы предотвратить или исключить появление или образование вторичных каналов утечки. Первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 в этом примере выполнены из или с использованием материала, такого как титан, тефлон, графит или различные пластмассы, подходящие для противодействия протеканию коррозионной и истирающей текучей среды (например, серной кислоты) через клапан 100 при различных температурах (например, температурах 204-260 градусов по Цельсию (400-500 градусов по Фаренгейту), температурах выше 260 градусов по Цельсию (500 градусов по Фаренгейту) и т. д.).

[0035] Первый и второй уплотнительные элементы 262, 266, проиллюстрированные на фиг. 2, имеют, по существу, подковообразную форму в поперечном сечении, хотя элементы 262, 266 могут иметь круглую, овальную, квадратную, прямоугольную или другую форму в поперечном сечении. Первый уплотнительный элемент 262 расположен или помещен в первой выемке 270, образованной во втором седле 204 клапана. Таким образом, первый уплотнительный элемент 262 предназначен для предотвращения или исключения первого вторичного канала утечки, который в ином случае мог бы существовать между внешней поверхностью 244 второго седла 204 клапана и внутренней поверхностью 248 переходника 108. Второй уплотнительный элемент 266 расположен или помещен во второй выемке 274, которая, подобно первой выемке 270, образована во втором седле 204 клапана, но при этом образована во втором седле 204 клапана в местоположении, которое находится в радиальном направлении наружу от местоположения первой выемки 270. Таким образом, второй уплотнительный элемент 266 предназначен для предотвращения или исключения второго вторичного канала утечки, который в ином случае мог бы существовать между наружной периферийном кромкой 222 второго седла 204 клапана и внутренней радиальной поверхностью 152 корпуса 204 клапана.

[0036] При работе привод (не показан) приводит в действие запорный элемент 212 между открытым положением (не показано) и закрытым положением, проиллюстрированным на фиг. 1. В открытом положении, которое не показано, текучая среда может протекать через перепускной канал 184 для потока текучей среды клапана 100. Второе глухое отверстие 140 расположено для облегчения протекания потока текучей среды путем промывки любых частиц (например, минералов), которые в противном случае оседают или собираются между корпусом 104 клапана и смещающим элементом 208. Кроме того, первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 защищены от протекания технологической текучей среды через юбку 228, которая проходит наружу от кольцевого корпуса 220 второго седла 204 клапана (и наружу от первого и второго уплотнительных элементов 262, 266) и расположена в выемке 168 концевого переходника 108. В закрытом положении запорный элемент 212 входит в зацепление с первым седлом 200 клапана (которое смещено в направлении и в зацепление с запорным элементом 212 через смещающий элемент 208) и вторым седлом 204 клапана для воздействия на уплотнение и обеспечения запирания (то есть предотвращения протекания потока текучей среды через перепускной канал 184 для потока текучей среды клапана 100).

[0037] В некоторых случаях может оказаться желательным, чтобы клапан 100 имел возможности двунаправленного запирания. В данных случаях и в тех случаях, когда давление возникает ниже по потоку от зажатого седла 204 клапана, тем самым заставляя запорный элемент 212 отплывать от седла 204 клапана и выходить из контакта с седлом клапана, первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 не только предотвращают или исключают вторичные каналы утечки (это происходит независимо от направления потока), но и помогают удерживать зажатое седло клапана 204 нагруженным или смещенным относительно концевого переходника 104. В частности, первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 расположены на некотором расстоянии друг от друга, так что давление Р1 и давление Р2 (см. фиг. 2) создают дисбаланс усилий, который удерживает зажатое седло 204 клапана, нагруженное или смещенное относительно концевого переходника 104. Тем не менее, даже если между седлом 204 клапана и корпусом 104 клапана и/или концевым переходником 108 существует или образуется зазор, первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 также предназначены для предотвращения накопления частиц (например, минералов) между седлом 204 клапана и корпусом 104 клапана (в случае второго уплотнительного элемента 266) или концевым переходником 108 (в случае первого уплотнительного элемента 262). В свою очередь, первый и второй уплотнительные элементы 262, 266 помогают обеспечить, чтобы при наличии зазора (например, потому что седло 204 клапана временно смещается в сторону от корпуса 104 клапана и/или концевого переходника 108) седло 204 клапана могло вернуться в свое требуемое местоположение, то есть находиться в контакте с корпусом 104 клапана и концевым переходником 108 в требуемый момент времени.

[0038] Следует понимать, что клапан 100 может отличаться от поворотного клапана 100, проиллюстрированного на фиг. 1. Могут варьироваться форма, размер и/или конструкция корпуса 104 клапана и/или концевого переходника 108. В качестве примера корпус 104 клапана не обязательно должен содержать первый и/или второй глухие отверстия 136, 140. Могут варьироваться форма, размер и/или конструкция любых компонентов концевого переходника 112. В некоторых случаях могут варьироваться форма и/или размер второго седла 204 клапана. Например, второе седло 204 клапана не обязательно должно содержать юбку 228 (в этом случае второе седло 204 клапана будет иметь, по существу, кольцевую форму, подобно первому седлу 200 клапана). В некоторых случаях также могут варьироваться форма и/или размер запорного элемента 212. В качестве примера, в то время как запорный элемент 212 проиллюстрирован в виде шара, запорный элемент 212 в других вариантах реализации может быть тарелкой или любым другим подходящим запорным элементом.

[0039] Кроме того, хотя на фиг. 2 проиллюстрирован поворотный регулирующий клапан 100, содержащий как первый уплотнительный элемент 262, так и второй уплотнительный элемент 266, поворотный регулирующий клапан 100 может в качестве альтернативного варианта содержать больше или меньше уплотнительных элементов. Например, как проиллюстрировано на фиг. 3, поворотный регулирующий клапан 100 может содержать только один уплотнительный элемент - в этом случае первый уплотнительный элемент 362. Первый уплотнительный элемент 362 расположен в седле 204 клапана в или на том же месте, что и первый уплотнительный элемент 262, и, таким образом, как описано выше, первый уплотнительный элемент 362 выполнен с возможностью предотвращения или исключения первого вторичного канала утечки, который мог бы в ином случае существовать между внешней поверхностью 244 второго седла 204 клапана и внутренней поверхностью 248 переходника 108. Первый уплотнительный элемент 362 также выполнен с возможностью предотвращения накапливания частиц между седлом 204 клапана и концевым переходником 108 при наличии каких-либо зазоров. Однако должно быть понятно, что, поскольку клапан 100, проиллюстрированный на фиг. 3, содержит только первый уплотнительный элемент 362, а не второй уплотнительный элемент, клапан 100 по фиг. 3 не обладает описанным выше характерным признаком дисбаланса давления, который предназначен для нагрузки или смещения седла 204 клапана относительно концевого переходника 108.

[0040] Хотя некоторые поворотные клапаны описаны в данном документе в соответствии с принципами данного раскрытия изобретения, объем охвата данного патента не ограничивается этим. Напротив, хотя изобретение было показано и описано в связи с различными предпочтительными вариантами реализации изобретения, очевидно, что могут быть сделаны некоторые изменения и модификации помимо упомянутых выше. Данный патент охватывает все варианты реализации принципов данного раскрытия изобретения, которые объективно попадают в объем допустимых эквивалентов. Соответственно, намерением является защита всех вариантов и модификаций, которые могут осуществляться специалистом в данной области техники.

Поворотный клапан содержит корпус клапана и переходник, шток, плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана, первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием клапана, причем первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента; второе седло клапана, расположенное с возможностью съема во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием клапана и выполненное с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента, при этом второе седло клапана зажато между поверхностью корпуса клапана и поверхностью переходника, причем переходник содержит выемку и кольцевой выступ, определенный в положении, которое направлено в радиальном направлении наружу от выемки, а второе седло клапана содержит, по существу, кольцевой корпус и юбку, проходящую наружу от, по существу, кольцевого корпуса, причем юбка расположена внутри выемки переходника; зазор, образованный между одной стороной корпуса клапана и кольцевым выступом переходника; и уплотнительный элемент, расположенный между корпусом клапана и переходником для предотвращения утечки в атмосферу через указанный зазор. Благодаря тому, что седло удерживается в нужном положении без необходимости использования крепежных элементов, предотвращается нежелательное истирание. В то же время седло клапана можно быстро и легко снять. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Поворотный клапан, содержащий:

корпус клапана и переходник, соединенный с одной стороной корпуса клапана, тем самым определяя впускное отверстие клапана, выпускное отверстие клапана и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

шток клапана, расположенный в отверстии корпуса клапана и частично расположенный во внутренней части клапана;

плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды между впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием клапана, причем первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента;

второе седло клапана, расположенное с возможностью съема во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием клапана и выполненное с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента, при этом второе седло клапана зажато между поверхностью корпуса клапана и поверхностью переходника, причем переходник содержит выемку и кольцевой выступ, определенный в положении, которое направлено в радиальном направлении наружу от выемки, а второе седло клапана содержит, по существу, кольцевой корпус и юбку, проходящую наружу от, по существу, кольцевого корпуса, причем юбка расположена внутри выемки переходника;

зазор, образованный между одной стороной корпуса клапана и кольцевым выступом переходника; и

уплотнительный элемент, расположенный между корпусом клапана и переходником для предотвращения утечки в атмосферу через указанный зазор.

2. Поворотный клапан по п. 1, отличающийся тем, что корпус клапана содержит выступ, выполненный с возможностью приема наружной периферийной кромки второго седла клапана для зажима второго седла клапана.

3. Поворотный клапан по п. 1, дополнительно содержащий смещающий элемент, выполненный с возможностью смещения первого седла клапана по направлению к шаровому элементу, причем смещающий элемент расположен между впускным отверстием клапана и первым седлом клапана.

4. Поворотный клапан по п. 3, отличающийся тем, что указанный смещающий элемент расположен непосредственно рядом с глухим отверстием, образованным в корпусе клапана.

5. Поворотный клапан по п. 3, отличающийся тем, что указанный смещающий элемент имеет первый конец, находящийся на корпусе клапана, и второй конец, противоположный первому концу, находящийся непосредственно на первом седле клапана.

6. Поворотный клапан по п. 1, отличающийся тем, что второе седло клапана содержит внутреннюю периферийную кромку и наружную периферийную кромку, расположенную на некотором расстоянии от внутренней периферийной кромки, причем внутренняя периферийная кромка содержит юбку.

7. Поворотный клапан по п. 1, дополнительно содержащий первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через первый вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью переходника.

8. Поворотный клапан по п. 7, дополнительно содержащий второй уплотнительный элемент, расположенный внутри второй выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через второй вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью корпуса клапана, причем вторая выемка расположена в радиальном направлении наружу от местоположения первой выемки.

9. Поворотный клапан, содержащий:

корпус клапана и переходник, соединенный с одной стороной корпуса клапана, тем самым определяя впускное отверстие клапана, выпускное отверстие клапана и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

шток клапана, расположенный в отверстии корпуса клапана и частично расположенный во внутренней части клапана;

плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды между впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием клапана, причем первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента;

второе седло клапана, расположенное во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием клапана и выполненное с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента, при этом корпус клапана и переходник выполнены с возможностью удерживания с возможностью съема второго седла клапана во внутренней части клапана без использования каких-либо крепежных элементов, причем переходник содержит выемку и кольцевой выступ, определенный в положении, которое направлено в радиальном направлении наружу от выемки, а второе седло клапана содержит, по существу, кольцевой корпус и юбку, проходящую наружу от, по существу, кольцевого корпуса, причем юбка расположена внутри выемки переходника;

зазор, образованный между одной стороной корпуса клапана и кольцевым выступом переходника; и

уплотнительный элемент, расположенный между корпусом клапана и переходником для предотвращения утечки в атмосферу через указанный зазор.

10. Поворотный клапан по п. 9, отличающийся тем, что корпус клапана содержит выступ, предназначенный для приема наружной периферийной кромки второго седла клапана для надежного удерживания с возможностью съема второго седла клапана во внутренней части клапана.

11. Поворотный клапан по п. 9, дополнительно содержащий смещающий элемент, выполненный с возможностью смещения первого седла клапана по направлению к шаровому элементу, причем смещающий элемент расположен между впускным отверстием клапана и первым седлом клапана.

12. Поворотный клапан по п. 11, отличающийся тем, что смещающий элемент расположен непосредственно рядом с глухим отверстием, образованным в корпусе клапана.

13. Поворотный клапан по п. 9, отличающийся тем, что юбка проходит наружу от, по существу, кольцевого корпуса вдоль внутренней периферийной кромки второго седла клапана.

14. Поворотный клапан по п. 9, дополнительно содержащий:

первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через первый вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью переходника; и

второй уплотнительный элемент, расположенный внутри второй выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через второй вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью корпуса клапана, причем вторая выемка расположена в радиальном направлении наружу от местоположения первой выемки.

15. Поворотный клапан по п. 14, отличающийся тем, что и первая выемка, и вторая выемка расположены внутри, по существу, кольцевого корпуса второго седла клапана.

16. Поворотный клапан, содержащий:

корпус клапана и переходник, соединенный с одной стороной корпуса клапана, тем самым определяя впускное отверстие клапана, выпускное отверстие клапана и внутреннюю часть клапана, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

шток клапана, частично расположенный во внутренней части клапана и проходящий вдоль продольной оси поворотного клапана;

плавающий шаровой элемент, шарнирно установленный во внутренней части клапана посредством штока клапана для управления потоком текучей среды между впускным отверстием клапана и выпускным отверстием клапана;

первое седло клапана, расположенное с возможностью перемещения во внутренней части клапана рядом с впускным отверстием клапана, причем первое седло клапана смещено по направлению к шаровому элементу для герметичного зацепления с первой частью шарового элемента;

второе седло клапана, расположенное во внутренней части клапана рядом с выпускным отверстием клапана и выполненное с возможностью герметичного зацепления со второй частью шарового элемента, при этом второе седло клапана удерживается между поверхностью корпуса клапана и поверхностью переходника;

первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через первый вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью переходника;

второй уплотнительный элемент, расположенный внутри второй выемки второго седла клапана для предотвращения протекания потока текучей среды через второй вторичный канал утечки, существующий между вторым седлом клапана и поверхностью корпуса клапана, причем вторая выемка расположена в радиальном направлении наружу от местоположения первой выемки;

зазор, образованный между одной стороной корпуса клапана и кольцевым выступом переходника; и

третий уплотнительный элемент, расположенный между корпусом клапана и переходником для предотвращения утечки в атмосферу через указанный зазор.

17. Поворотный клапан по п. 16, отличающийся тем, что корпус клапана содержит выступ, имеющий такой размер, чтобы принимать наружную периферийную кромку второго седла клапана для удерживания второго седла клапана.

18. Поворотный клапан по п. 16, отличающийся тем, что второе седло клапана содержит, по существу, кольцевой корпус и юбку, проходящую наружу от, по существу, кольцевого корпуса, причем юбка расположена внутри выемки, образованной в переходнике.

19. Поворотный клапан по п. 18, отличающийся тем, что второе седло клапана содержит внутреннюю периферийную кромку и наружную периферийную кромку, находящуюся на некотором расстоянии от внешней периферийной кромки, причем внутренняя периферийная кромка содержит юбку.