ТРАВЕРСА ДЛЯ ПОВОРОТНОГО КЛАПАНА Российский патент 2021 года по МПК F16K27/08 F16K5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Данное изобретение относится к устройствам управления потоком, в частности, к поворотным клапанам управления потоком.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] Общеизвестно, что энергоустановки, технологические установки, такие как нефтеперерабатывающие установки, химические установки или целлюлозно-бумажные установки, состоят из многочисленных контуров управления технологическим процессом, соединенных вместе для производства различных продуктов и управления потоком текучей среды. Клапаны управления потоком расположены в контуре управления технологическим процессом, и в них, как правило, используется элемент управления, такой как плунжер клапана, тарелка клапана, шаровой элемент или другой подходящий элемент управления, для манипулирования текучей средой, протекающей через систему, такой как газ, пар, вода или химическое соединение.

[3] Обычно подразумевается, что различные конфигурации клапанов управления могут быть конкретно применимы в определенных применениях. Например, когда подходит быстро открывающийся клапан с узким диапазоном управления, могут использовать поворотный клапан управления, такой как дроссельная заслонка. В любой конфигурации такие клапаны управления обычно соединены с устройством управления, таким как исполнительный механизм, который управляет точной величиной открытия клапана управления в ответ на сигнал управления. В каждом случае шток клапана проходит в корпус клапана и соединен с элементом управления.

[4] Чтобы обеспечить осевую поддержку и предотвратить или минимизировать утечку через шток клапана, в клапанах управления обычно используют набивку клапана вокруг штока клапана. Например, на фиг. 1 и 2 проиллюстрирован приведенный в качестве примера поворотный клапан 10 управления того типа, который обычно используют в системах управления технологическим процессом, в частности, открывающий/закрывающий клапан с плавающим шаром с поворотом штока на четверть оборота. Клапан 10 управления содержит корпус 12 клапана, впускное отверстие 14 клапана, выпускное отверстие 16 клапана и проточный канал 18, который проходит между впускным отверстием 14 и выпускным отверстием 16. Проточный канал 18 содержит канал 20 управления, и элемент 22 управления расположенный с возможностью перемещения в канале 20 управления. В примере в соответствии с фиг. 1 и 2 элемент 22 управления в клапане 10 управления принимает форму поворотного элемента управления и может представлять собой, например, тарелку клапана, шаровой элемент или шар, или любую другую форму поворотного элемента управления. В примере в соответствии с фиг. 1 и 2 элемент 22 управления представляет собой плавающий шар, соединенный со штоком 24 клапана, который, как указано выше, является поворотным штоком. Шток 24 клапана функционально связан с исполнительным механизмом 26 посредством вала 28 исполнительного механизма, и исполнительный механизм 26 может быть любым подходящим типом исполнительного механизма из типов, обычно используемых в данной области техники. Элемент 22 управления расположен так, что плавающий шар размещен в канале 20 управления. С помощью исполнительного механизма 26 можно определить положение элемента 22 управления в канале 20 управления, тем самым регулируя количество потока текучей среды, проходящего через канал 20 управления. Шток 24 плавающего шарового клапана может поддерживаться переходником 30 вала и установленным сбоку кронштейном 32 или траверсой, который(ая) функционально соединяет исполнительный механизм 26 и корпус 12 клапана.

[5] Клапан 10 управления содержит набивку 34 клапана, которая расположена внутри корпуса 12 клапана. Клапан 10 управления содержит сальниковую манжету 38, которая окружает часть штока 24 клапана, и содержит нижнюю часть 40, которая проходит в положение для приложения усилия сжатия к набивке 34. Сальниковая манжета 38 может быть соответствующим образом прикреплена болтами с помощью крепежных элементов 35 к корпусу 12 клапана (либо непосредственно к корпусу 12 клапана, либо к крышке, если клапан имеет крышку).

[6] В открывающем/закрывающем плавающем шаровом клапане с поворотом штока на четверть оборота, таком как клапан 10 управления, проиллюстрированный на фиг. 1 и 2, набивка 34 клапана обеспечивает минимальную осевую поддержку штоку 24 клапана, когда шток 24 клапана подвергается избыточной боковой нагрузке, осевой нагрузке или изгибающему моменту. Шток 24 клапана может не совпадать с валом 28 исполнительного механизма, в результате чего шток 24 клапана входит в контакт с корпусом 12 клапана. В этих случаях клапан 10 требует значительно большего крутящего момента для работы в нормальных условиях, и может произойти истирание. Проблемы, возникающие из-за истирания, включают, но не ограничиваются этим, сокращение срока службы компонентов клапана и выход клапана из строя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[7] В соответствии с первым приведенным в качестве примера аспектом клапанное устройство может содержать клапан управления, содержащий корпус клапана, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием, причем шток поворотного клапана проходит вдоль продольной оси. Шток клапана может иметь верхнюю часть и нижнюю часть, расположенные внутри корпуса клапана. Шток клапана может быть функционально соединен с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале. Устройство может дополнительно содержать траверсу, прикрепленную к корпусу клапана и выполненную с возможностью функционального соединения корпуса клапана с исполнительным механизмом, причем траверса содержит первый кронштейн, имеющий отверстие, и второй кронштейн, имеющий отверстие. Стакан клапана может быть выполнен с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью штока клапана, причем стакан клапана имеет первую часть и вторую часть, причем первая часть находится в зацеплении с отверстием первого кронштейна, а вторая часть находится в зацеплении с отверстием второго кронштейна.

[8] В соответствии со вторым приведенным в качестве примера аспектом узел клапана и траверсы может содержать корпус клапана, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным и выпускным отверстиями. Шток поворотного клапана может быть по меньшей мере частично расположен внутри корпуса клапана и проходить вдоль продольной оси. Шток клапана может быть функционально соединен с элементом управления, расположенным в проточном канале и выполненным с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением. Кроме того, узел может содержать траверсу, прикрепленную к корпусу клапана и содержащую отверстие. Траверса может быть выполнена с возможностью функционального соединения исполнительного механизма с корпусом клапана. Стакан клапана может по меньшей мере частично находиться в зацеплении с отверстием траверсы и может быть выровнен с продольной осью штока клапана и выполнен с возможностью функционального выравнивания штока клапана с валом исполнительного механизма.

[9] В соответствии с третьим приведенным в качестве примера аспектом способ может включать в себя обеспечение корпуса клапана, имеющего впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным и выпускным отверстиями. Шток клапана может проходить вдоль продольной оси и иметь верхнюю часть, выступающую из корпуса клапана, и нижнюю часть, расположенную внутри корпуса клапана. Шток клапана может быть функционально соединен с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале. Способ может включать в себя обеспечение траверсы, содержащей отверстие, и стакана клапана, по меньшей мере частично расположенного в отверстии траверсы. Стакан клапана может быть выполнен с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью штока клапана. Способ может дополнительно включать выравнивание стакана траверсы с продольной осью штока клапана и крепление траверсы к корпусу клапана таким образом, чтобы стакан был по-прежнему выровнен с продольной осью штока клапана.

[10] Кроме того, в соответствии с любым одним или более из вышеуказанных первого, второго или третьего приведенных в качестве примера аспектов клапанное устройство, узел клапана и траверсы и/или способ могут включать любую одну или более следующих предпочтительных форм.

[11] В предпочтительной форме по меньшей мере часть стакана клапан может быть закреплена внутри отверстия первого кронштейна траверсы.

[12] В предпочтительной форме по меньшей мере часть стакана клапана может быть закреплена внутри отверстия второго кронштейна траверсы.

[13] В предпочтительной форме первый кронштейн траверсы может быть неподвижно прикреплен к корпусу клапана.

[14] В предпочтительной форме траверса может быть прикреплена с возможностью снятия к монтажному кронштейну/второму кронштейну исполнительного механизма.

[15] В предпочтительной форме отверстие первого кронштейна может быть образовано в траверсной части и отверстие второго кронштейна может быть образовано в траверсной части второго кронштейна. Траверсная часть первого кронштейна может быть параллельна траверсной части второго кронштейна, когда первый кронштейн и второй кронштейн прикреплены.

[16] В предпочтительной форме отверстие первого кронштейна может быть соосно выровнено с отверстием второго кронштейна. Отверстия первого и второго кронштейнов могут быть соосно выровнены с продольной осью штока клапана.

[17] В предпочтительной форме стакан клапана может проходить вдоль продольной оси штока клапана. Стакан клапана может иметь наружный диаметр, рассчитанный для вставки в отверстие второго кронштейна, и внутренний диаметр, рассчитанный для приема вала исполнительного механизма.

[18] В предпочтительной форме первый кронштейн может быть смежным со вторым кронштейном, так что отверстие первого кронштейна параллельно отверстию второго кронштейна.

[19] В предпочтительной форме первый кронштейн траверсы может быть прикреплен к корпусу клапана и может быть прикреплен ко второму кронштейну.

[20] В предпочтительной форме стакан клапана может иметь внутренний диаметр и наружный диаметр. Внутренний диаметр может быть рассчитан таким образом, чтобы обеспечить посадку с зазором на приводном вале исполнительного механизма, а наружный диаметр может быть рассчитан таким образом, чтобы обеспечить посадку с жестким соединением на первом кронштейне и посадку с выравниванием в отверстии второго кронштейна траверсы.

[21] В предпочтительной форме часть стакана клапана может быть расположена снаружи траверсы. Часть стакана клапана может быть рассчитана для вставки в отверстие монтажного кронштейна/второго кронштейна исполнительного механизма и может быть рассчитана для приема приводного вала исполнительного механизма.

[22] В предпочтительной форме штифт может быть по меньшей мере частично расположен в отверстии, образованном в корпусе клапана, и по меньшей мере частично расположен в отверстии, образованном в первом кронштейне траверсы. Отверстие корпуса клапана может иметь такие размеры, чтобы принимать штифт, для обеспечения отсоединения траверсы от корпуса клапана.

[23] В предпочтительной форме штифт может быть по меньшей мере частично расположен внутри отверстия корпуса клапана и может обеспечивать визуальный индикатор выравнивания штока клапана и стакана клапана.

[24] В предпочтительной форме упорный подшипник может быть прикреплен к валу исполнительного механизма.

[25] В предпочтительной форме отверстие первого кронштейна может иметь некоторый диаметр, а отверстие второго кронштейна может иметь другой диаметр. Диаметр отверстия первого кронштейна может быть меньше диаметра отверстия второго кронштейна.

[26] В предпочтительной форме исполнительный механизм может содержать вал исполнительного механизма, функционально связанный со штоком клапана и размещенный посредством стакана клапана. Вал исполнительного механизма может быть соосно выровнен со штоком клапана.

[27] В предпочтительной форме траверса может содержать первый параллельный рычаг, второй параллельный рычаг и траверсную часть, соединяющую первый и второй параллельные рычаги. Первый и второй параллельные рычаги и траверсная часть могут образовывать U-образный кронштейн.

[28] В предпочтительной форме реализации способа крепление траверсы может включать в себя неподвижное крепление траверсы к корпусу клапана.

[29] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя вставку штифта через отверстие, образованное в корпусе клапана, и отверстие, образованное в траверсе и соосно выровненное с отверстием корпуса клапана. Штифт может быть частично расположен внутри отверстия корпуса клапана и частично расположен внутри отверстия траверсы.

[30] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя определение возникновения события несанкционированного доступа к корпусу клапана и траверсе путем проверки расположения штифта относительно отверстия траверсы; и дополнительное идентифицирование возникновения события несанкционированного доступа, когда штифт полностью расположен внутри отверстия корпуса клапана.

[31] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя доставку корпуса клапана, неподвижно прикрепленного к траверсе, при этом шток клапана выровнен со стаканом клапана, а корпус клапана и траверса выполнены с возможностью функционального соединения с исполнительным механизмом.

[32] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя прикрепление монтажного кронштейна исполнительного механизма к траверсе, причем монтажный кронштейн исполнительного механизма имеет отверстие, соосно выровненное с отверстием траверсы.

[33] В предпочтительной форме прикрепление монтажного кронштейна к траверсе может включать в себя выравнивание отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма с наружным диаметром стакана клапана и вставку части стакана клапана в отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма.

[34] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя вставку приводного вала исполнительного механизма через стакан клапана, частично расположенный внутри отверстия траверсы и частично расположенный внутри отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма.

[35] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя функциональное соединение приводного вала исполнительного механизма с верхней частью штока клапана.

[36] Предпочтительная форма реализации способа может включать в себя неподвижное расположение стакана клапана внутри отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[37] На фиг. 1 представлено изображение в разобранном виде приведенного в качестве примера поворотного клапана управления согласно предшествующему уровню техники и схематическое изображение исполнительного механизма.

[38] На фиг. 2 проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера поворотного клапана управления и исполнительного механизма согласно предшествующему уровню техники в соответствии с фиг. 1.

[39] На фиг. 3 проиллюстрирован вид в перспективе клапанного устройства, сконструированного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

[40] На фиг. 4 проиллюстрирован вид в перспективе исполнительного механизма, функционально прикрепленного к узлу клапана и траверсы, включая клапанное устройство в соответствии с фиг. 3.

[41] На фиг. 5 проиллюстрирован частичный вид в поперечном сечении стакана клапана, вала исполнительного механизма, а также узла клапана и траверсы в соответствии с фиг. 4.

[42] На фиг. 6 проиллюстрирован частичный вид в сечении защитного элемента для обнаружения несанкционированного доступа, сконструированного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[43] Далее со ссылкой на первое приведенное в качестве примера устройство на фиг. 3, клапанное устройство 100 содержит клапан 110 управления, имеющий корпус 112 клапана и траверсу 114, прикрепленную к корпусу 112 клапана. Устройство 100, проиллюстрированное на фиг. 3, выполнено с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма со штоком 116 клапана для клапана 110 управления и обеспечения осевой поддержки штока 116 клапана для поддержания выравнивания клапана и исполнительного механизма. На фиг. 4 проиллюстрировано клапанное устройство 100 в соответствии с фиг. 3 с дополнительным кронштейном для крепления исполнительного механизма к устройству 100. Снова со ссылкой на фиг. 3, клапан 110 управления может быть обычным поворотным клапаном управления, известным в данной области техники, например, таким как плавающий шаровой клапан, выполненный аналогично плавающему шаровому клапану 10, проиллюстрированному на фиг. 1 и 2. Как известно специалистам в данной области техники, корпус 112 клапана содержит впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием. Шток 116 поворотного клапана проходит вдоль продольной оси А и содержит верхнюю часть 120 и нижнюю часть. Нижняя часть штока 116 клапана расположена внутри корпуса 112 клапана и функционально соединена с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале между открытым положением и закрытым положением. Верхняя часть 120 штока 116 клапана проходит в вертикальном направлении вдоль продольной оси A и выступает из корпуса 112 клапана. Клапан 110 управления может быть клапаном любого типа, таким как дроссельный клапан и двухпозиционный клапан.

[44] Траверса 114 прикреплена к корпусу 112 клапана и выполнена с возможностью функционального соединения корпуса 112 клапана с исполнительным механизмом. Траверса 114 содержит первый кронштейн 118, который может быть в целом U-образным, имеющий первый и второй параллельные рычаги 122 и траверсную часть 126, перпендикулярно выровненную с параллельными рычагами 122. Траверсная часть 126 соединяет первый и второй параллельные рычаги 122, и в примере, проиллюстрированном на фиг. 3, каждый из параллельных рычагов 122 образует прямой угол с траверсной частью 126 в месте соединительного стыка. Каждый из первого и второго параллельных рычагов 122 выполнен с возможностью прикрепления к одной из параллельной передней стороны и параллельной задней стороны 130 корпуса 112 клапана. Траверса 114 имеет отверстие 134, образованное в траверсной части 126 первого кронштейна 118. Отверстие 134 является круглым и имеет такие размеры, чтобы принимать круглый стакан 140 клапана. Первый кронштейн 118 траверсы 114 может быть неподвижно прикреплен к корпусу 112 клапана для обеспечения осевого выравнивания стакана 140 клапана, отверстия 134 первого кронштейна 118 и штока 116 клапана. Первый кронштейн 118 может быть прикреплен к корпусу 112 клапана множеством крепежных элементов, которые проходят через отверстия, образованные как в кронштейне 118, так и в корпусе 112 клапана. Траверса 114 может содержать второй кронштейн 154, как проиллюстрировано и описано ниже со ссылкой на фиг. 4.

[45] Стакан 140 клапана находится по меньшей мере частично в зацеплении с отверстием 134 первого кронштейна 118 и выполнен с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью А штока 116 клапана. Стакан 140 клапана содержит первую часть 144, расположенную внутри отверстия 134 первого кронштейна 118 (показанного пунктирными линиями на фиг. 3), и вторую часть 148, проходящую за внешнюю поверхность 152 траверсной части 126. Стакан 140 клапана может быть прикреплен к траверсе 114 до того, как траверса 114 будет прикреплена к корпусу 112 клапана, или стакан 140 клапана может быть прикреплен к траверсе 114 после того, как траверса 114 будет прикреплена к корпусу 112 клапана. Отверстие 134 траверсы 114 расположено так, чтобы выравниваться с продольной осью А штока 116 клапана. Другими словами, как отверстие 134 первого кронштейна 118, так и стакан 140 клапана имеет продольную ось A штока 116 клапана в качестве центральной оси. Стакан 140 клапана может быть жестко соединен с траверсой 114, и, в частности, первая часть 144 стакана 140 клапана может быть закреплена внутри отверстия 134 первого кронштейна 118. Стакан 140 клапана может быть неподвижно закреплен с помощью прессовой посадки, фрикционной посадки и/или других подходящих средств внутри отверстия 134 первого кронштейна 118.

[46] Как проиллюстрировано на фиг. 4, траверса 114 содержит второй кронштейн 154, который также упоминается в данном документе как монтажный кронштейн исполнительного механизма. Клапан 110 управления, траверса 114 (включая как первый кронштейн 118, так и второй кронштейн 154) и стакан 140 клапана вместе образуют узел 150 клапана и траверсы. На фиг. 4 первый кронштейн 118 прикреплен как к корпусу 112 клапана, так и ко второму кронштейну 154. Второй кронштейн 154 содержит первый и второй параллельные монтажные кронштейны 160, монтажную траверсную часть 164 и отверстие 168, образованное в монтажной траверсной части 164. Монтажная траверсная часть 164 соединяет первый и второй параллельные монтажные рычаги 160 и расположена перпендикулярно относительно первого и второго параллельных монтажных рычагов 160. Аналогично первому кронштейну 118, каждый из параллельных монтажных рычагов 160 образует прямой угол с монтажной траверсной частью 164 в месте своего соединительного стыка. Монтажные рычаги 160 и монтажная траверсная часть 164 образуют U-образный кронштейн 154 относительно первого кронштейна 118. Первый и второй параллельные монтажные рычаги 160 отходят от монтажной траверсной части 164 в параллельном направлении относительно первого и второго параллельных рычагов 122 первого кронштейна 118. Отверстие 168 второго кронштейна 154 является круглым и имеет такие размеры, чтобы принимать часть круглого стакана 140 клапана, в частности, верхнюю часть 148 стакана 140 клапана. Монтажная траверсная часть 164 параллельна траверсной части 126 первого кронштейна 118 таким образом, что, когда второй кронштейн 154 прикреплен к первому кронштейну 118, внешняя поверхность 172 монтажной траверсной части 164 второго кронштейна 154 лежит в общей плоскости с внешней поверхностью 152 траверсной части 126 первого кронштейна 118, и отверстия 134, 168 первого и второго кронштейнов 118, 154 соосно выровнены. В другом примере первый кронштейн 118 траверсы 114 может быть прикреплен ко второму кронштейну 154 при условии, что отверстие 134 первого кронштейна 118 и отверстие 168 второго кронштейна 154 параллельны и выполнены с возможностью выравнивания с продольной осью А штока 116 клапана. Используемый в данном документе термин «траверса» может относиться к однокомпонентной или многокомпонентной траверсе. Например, траверса 114 может содержать только один кронштейн 118, как проиллюстрировано на фиг. 3, который выполнен с возможностью прикрепления к отдельному монтажному кронштейну исполнительного механизма, такому как монтажный кронштейн 154 исполнительного механизма в соответствии с фиг. 4. В другом примере «траверса» может относиться как к первому кронштейну 118, так и ко второму кронштейну 154, которые расположены в соответствии с фиг. 4 и вместе образуют «траверсу» 114. Соответственно, термин «второй кронштейн» может относиться к отдельному монтажному кронштейну исполнительного механизма или ко второму компоненту траверсы 114.

[47] На фиг. 4 проиллюстрирован исполнительный механизм 176, функционально связанный с клапаном 110 управления через узел 150 клапана и траверсы. Второй кронштейн 154 прикреплен к первому кронштейну 118 таким образом, что отверстие 134 первого кронштейна 118, отверстие 168 второго кронштейна 154 и стакан 140 клапана соосно выровнены с продольной осью A штока 116 клапана. Исполнительный механизм 176 в соответствии с фиг. 4 является схематическим изображением обычного исполнительного механизма 176 и содержит вал 180 исполнительного механизма, имеющий соединительный вал 182, который выполнен с возможностью соединения верхней части 120 штока 116 клапана для клапана 110 управления с выпускным отверстием исполнительного механизма 176. Вал 180 исполнительного механизма автоматически выравнивается со штоком 116 клапана, когда вал 180 исполнительного механизма вставляется в стакан 140 клапана, который частично входит в зацепление с каждым из отверстия 168 второго кронштейна 154 и отверстия 134 первого кронштейна 118. Траверса 114 может воспринимать и/или поглощать любое осевое усилие, приложенное к клапану 110 управления, когда исполнительный механизм 176 прикреплен к узлу 150 клапана и траверсы. Первый и второй кронштейны 118, 154 траверсы 114 воспринимают осевое усилие, которое обычно прикладывается к штоку 116 плавающего шарового клапана во время установки. Второй кронштейн 154 и первый кронштейн 118 могут быть прикреплены с помощью вертикально расположенных крепежных элементов, которые проходят через отверстия, образованные в траверсной части 126 первого кронштейна 118 и в монтажной траверсной части 164 второго кронштейна 154.

[48] Далее со ссылкой на фиг. 5, стакан 140 клапана имеет внутренний диаметр D_i и наружный диаметр D_o, при этом наружный диаметр D_o обработан с размером, чтобы обеспечить зацепление с внутренними стенками отверстий 134, 168 первого и второго кронштейнов 118, 154. Внутренний диаметр D_i обработан с размером, чтобы обеспечить посадку с зазором на вал 180 исполнительного механизма. Отверстие 134 первого кронштейна 118 имеет такие размеры, чтобы принимать нижнюю часть 144 стакана 140 клапана, а отверстие 168 второго кронштейна 154 имеет такие размеры, чтобы принимать верхнюю часть 148 стакана 140 клапана. В предпочтительном примере стакан 140 клапана неподвижно прикреплен к первому кронштейну 118 путем крепления внутри отверстия 134 первого кронштейна 118. В этом примере стакан 140 клапана может быть не закреплен внутри отверстия 168 второго кронштейна 154, а вместо этого имеет размер, подходящий для посадки с выравниванием для облегчения вставки стакана 140 клапана в отверстие 168 второго кронштейна 154. В этом случае отверстие 134 первого кронштейна 118 может иметь диаметр D_a, отверстие 168 второго кронштейна 154 может иметь диаметр D_b, при этом диаметр D_b больше, чем диаметр D_a. Диаметр D_b больше диаметра D_a настолько, что нижняя часть 144 стакана 140 клапана закреплена внутри отверстия 134 первого кронштейна 118, и верхняя часть 148 стакана 140 клапана находится в зацеплении с отверстием 168 второго кронштейна 154 посредством посадки с выравниванием. Диаметр D_a и диаметр D_b отверстий 134, 168 могут немного отличаться по размеру, но являются достаточными для того, чтобы свести к минимуму любое боковое перемещение штока 180 исполнительного механизма при его размещении через траверсу 114. В другом примере указанного узла верхняя часть 148 стакана 140 клапана может быть закреплена внутри отверстия 168 второго кронштейна 154 и рассчитана по размеру для посадки с выравниванием в отверстии 134 первого кронштейна 118. В этом примере диаметр D_a будет больше, чем диаметр D_b.

[49] Клапанное устройство 100 в соответствии с фиг. 3 и/или узел 150 клапана и траверсы в соответствии с фиг. 4 может быть предварительно собран(о) перед установкой на месте, чтобы обеспечить осевое выравнивание стакана 140 клапана, траверсы 114 и штока 116 клапана. Чтобы обеспечить выравнивание, устройство 100 и узел 150 содержат элемент 200 для обнаружения несанкционированного доступа, который может обеспечить визуальный индикатор того, что первый кронштейн 118 траверсы 114 удален или отсоединен от корпуса 112 клапана. При удалении траверсы 114 из корпуса 112 клапана больше не может быть обеспечено выравнивание стакана 140 клапана и/или выравнивание траверсы 114 и штока 116 клапана. В примере, проиллюстрированном на фиг. 6, элемент 200 для обнаружения несанкционированного доступа может содержать штифт 204, по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия 208, образованного в одной из параллельных передней и задней сторон 130 корпуса 112 клапана. Штифт 204 также частично расположен внутри отверстия 212, образованного в одном из параллельных рычагов 122 первого кронштейна 118 траверсы 114. В неизмененной вследствие несанкционированного доступа конфигурации штифт 204 может быть расположен немного внутрь от внешней поверхности 216 параллельного рычага 122. Для удаления первого кронштейна 118 из корпуса 112 клапана необходимо снять все крепежные устройства и ввести штифт 204 глубже в отверстие 208 корпуса 112 клапана. Отверстие 208 корпуса 112 клапана имеет такие размеры, чтобы полностью принимать штифт 204 для обеспечения удаления первого кронштейна 118 из корпуса 112 клапана. Штифт 204, выполненный таким образом, будто первый кронштейн 118 траверсы 114 удален из корпуса 112 клапана и заменен другой траверсой или монтажным кронштейном, будет вбиваться в отверстие 208 корпуса клапана, что указывает на событие несанкционированного доступа, которое, возможно, нарушило выравнивание стакана 140 клапана и штока 116 клапана. Элемент 200 для обнаружения несанкционированного доступа может содержать один или более встроенных штифтов 204, причем штифты 204 могут быть встроены в различных местах, при этом корпус 112 клапана и траверса 114 перекрываются и/или соприкасаются. Штифты 204 могут быть расположены в одном или обоих параллельных рычагах 122 первого кронштейна 118 и на передней и задней сторонах 130 корпуса 112 клапана. В другой приведенной в качестве примера форме узла клапана и траверсы между первым и вторым кронштейнами 118, 154 может быть размещен элемент для обнаружения несанкционированного доступа, чтобы указывать, был ли второй кронштейн 154 удален из первого кронштейна 118.

[50] Клапанное устройство 100 по настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью прикрепления к самым различным монтажным плитам и/или исполнительным механизмам и не ограничивается прикреплением к монтажному кронштейну 154 исполнительного механизма в соответствии с фиг. 4. Например, клапанное устройство 100 может продаваться отдельно от второго кронштейна 154. В другом примере клапанное устройство 100 может продаваться со вторым кронштейном 154, так что первый кронштейн 118 неподвижно прикреплен к корпусу 112 клапана, а второй кронштейн 154 прикреплен с возможностью снятия к первому кронштейну 118. Устройство 200 для обнаружения несанкционированного доступа может быть установлено либо в клапанном устройстве 100, либо в узле 150 клапана и траверсы до отгрузки или продажи блоков. Кроме того, узел 150 клапана и траверсы может содержать упорный подшипник 220, прикрепленный к соединительному валу 182 вала 180 исполнительного механизма, как проиллюстрировано на фиг. 4. Упорный подшипник 220 может удерживать передачу осевой нагрузки на шток 116 клапана, когда исполнительный механизм 176 установлен на клапане 110 управления.

[51] Согласно принципам настоящего изобретения будет описан способ функционального соединения исполнительного механизма с клапаном управления со ссылкой на фиг. 3-6. Этап выравнивания стакана 140 клапана с продольной осью штока 116 клапана может быть выполнен до прикрепления траверсы 114 к корпусу 112 клапана, так что стакан 140 клапана по-прежнему выровнен с продольной осью штока 116 клапана. Стакан клапана может быть неподвижно расположен внутри отверстия 134 траверсы 114, и прикрепление траверсы 114 к корпусу 112 клапана может включать в себя неподвижное прикрепление траверсы 114 к корпусу 112 клапана, как описано ранее.

[52] Необязательно, элемент 200 для обнаружения несанкционированного доступа может быть установлен при сборке клапанного устройства 100. Для установки элемента 200 для обнаружения несанкционированного доступа, в корпусе 112 клапана может быть образовано отверстие 208, а в траверсе 114 может быть образовано отверстие 212, и, в частности, они образованы так, что отверстие 208 корпуса 112 клапана и отверстие 212 траверсы 114 выровнены и расположены таким образом, чтобы перекрываться при прикреплении траверсы 114 к корпусу 112 клапана. Штифт 204 может быть вставлен через отверстия 208, 212 таким образом, что штифт 204 частично расположен внутри отверстия 208 корпуса 112 клапана и частично расположен внутри отверстия 208 траверсы 114. Встроенный штифт 204 элемента 200 для обнаружения несанкционированного доступа позволяет техническому специалисту, оператору или квалифицированному специалисту определить, произошло ли событие несанкционированного доступа, такое как удаление и замена траверсы 114. Событие несанкционированного доступа может быть определено путем проверки положения штифта 204 относительно отверстия 212 траверсы 114. Как обсуждалось ранее, событие несанкционированного доступа может быть определено, если штифт 204 полностью расположен внутри отверстия 208 корпуса 212 клапана.

[53] Кроме того, монтажный кронштейн 154 исполнительного механизма может быть прикреплен к траверсе 114 и может быть выполнен с возможностью соосного выравнивания отверстия 168 монтажного кронштейна 168 с отверстием 134 траверсы 114. Прикрепление монтажного кронштейна 154 к траверсе 114 может включать в себя выравнивание отверстия 168 второго кронштейна 154 с наружным диаметром D_o стакана 140 клапана и вставку части 148 стакана 140 клапана в отверстие 168 монтажного кронштейна 154. Затем приводной вал 180 исполнительного механизма 176 может быть вставлен через стакан 140 клапана, который находится частично в зацеплении с отверстием 134 траверсы 114 и находится частично в зацеплении с отверстием 168 монтажного кронштейна 154. Упорный подшипник 220 может быть предусмотрен на соединительном валу 182 вала 180 исполнительного механизма. Затем вал 180 исполнительного механизма может быть соединен через соединительный вал 182 с верхней частью 120 штока 116 клапана, отходящей от корпуса 112 клапана.

[54] Как обсуждалось ранее, корпус 112 клапана может быть неподвижно прикреплен к траверсе 114, в частности, к первому кронштейну 118 траверсы 114, и может поставляться заказчику таким образом, чтобы шток 116 клапана был выровнен со стаканом 140 клапана и чтобы корпус 112 клапана и траверса 114 были выполнены с возможностью функционального соединения с исполнительным механизмом.

[55] В соответствии с раскрытым примером возможно решить различные проблемы выравнивания штока клапана с помощью аспектов известной технологии, а также обеспечить элемент для обнаружения несанкционированного доступа, который не ставит под угрозу технические характеристики траверсы. В соответствии с приведенной в качестве примера формой, изложенной в данном документе, можно подвергать шток клапана воздействию осевой нагрузки, боковой нагрузки или изгибающего момента требуемой величины, чтобы обеспечить адекватную опору штока клапана и поддерживать выравнивание штока клапана с валом исполнительного механизма. Также возможно следовать приведенным в данном документе принципам, чтобы использовать набивку не больше минимального количества, необходимого для обеспечения осевой опоры штока клапана. Такой подход сводит к минимуму случаи ошибок при установке исполнительного механизма на клапан управления, сводит к минимуму неблагоприятное воздействие теплового расширения набивки, а также уменьшает трение набивки. Также возможно установить упорный подшипник на соединительный вал, чтобы ограничить воздействие осевого усилия на шток клапана и на плавающий шаровой элемент, тем самым ограничивая случаи выталкивания плавающего шарового клапана из седла клапана при установке исполнительного механизма на штоке клапана. Раскрытый в данном документе узел может привести к обеспечению клапана, который имеет более длительный срок службы и не требует частого технического обслуживания.

[56] При сборке в соответствии с приведенной в качестве примера формой узла клапана и траверсы, описанной в данном документе, полученный клапан и/или узел клапана и траверсы демонстрирует улучшенные рабочие характеристики и срок службы по сравнению с существующими плавающими шаровыми клапанами. В соответствии с раскрытым примером предлагаемый улучшенный узел клапана и траверсы, описанный в данном документе, может обеспечивать дополнительную осевую опору штоку клапана, ограничивая случаи смещения, утечки через набивку и истирания. Настоящая улучшенная конструкция также обеспечивает самовыравнивающийся стакан клапана, который может облегчить монтаж исполнительного механизма. Настоящая улучшенная конструкция также предусматривает элемент для обнаружения несанкционированного доступа, так что полевой техник может без труда проверить и определить, не был ли нарушен узел клапана и траверсы до установки. Кроме того, настоящая приведенная в качестве примера конструкция не требует, чтобы при установке полевой техник выровнял вал исполнительного механизма со штоком клапана. Приведенная в качестве примера форма настоящего изобретения может иметь несколько дополнительных преимуществ. Например, размеры диаметра вала исполнительного механизма и тип исполнительного механизма могут быть стандартизированы таким образом, чтобы можно было использовать один стандартизированный монтажный комплект с клапанами разных размеров.

[57] Многочисленные модификации и альтернативные варианты реализации изобретения будут очевидны для специалистов в данной области техники с учетом предшествующего описания. Соответственно, данное описание следует истолковывать только как иллюстративное, и оно предназначено для обучения специалистов в данной области техники наилучшему способу реализации изобретения. Детали настоящего изобретения могут варьироваться без отклонения от сущности изобретения, и сохраняется исключительное использование всех модификаций, которые подпадают под объем формулы изобретения.

Клапанное устройство может содержать клапан управления, содержащий корпус клапана, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал. Шток поворотного клапана может проходить вдоль продольной оси, причем шток клапана имеет верхнюю часть и нижнюю часть, и шток клапана функционально соединен с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале. Траверса может быть прикреплена к корпусу клапана и выполнена с возможностью функционального соединения корпуса клапана с исполнительным механизмом, причем траверса содержит первый кронштейн, имеющий отверстие, и второй кронштейн, имеющий отверстие. Стакан клапана может быть выполнен с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью штока клапана, причем стакан клапана имеет первую часть и вторую часть, причем первая часть входит в зацепление с отверстием первого кронштейна, а вторая часть входит в зацепление с отверстием второго кронштейна, при этом стакан клапана представляет собой однокомпонентную деталь. Применение изобретения может обеспечивать дополнительную осевую опору штоку клапана, улучшенная конструкция также обеспечивает самовыравнивающийся стакан клапана, который облегчает монтаж исполнительного механизма. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Клапанное устройство, содержащее:

клапан управления, содержащий корпус клапана, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием;

шток поворотного клапана, проходящий вдоль продольной оси, причем шток клапана имеет верхнюю часть и нижнюю часть, нижняя часть расположена внутри корпуса клапана и шток клапана функционально соединен с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале;

траверсу, прикрепленную к корпусу клапана и выполненную с возможностью функционального соединения корпуса клапана с исполнительным механизмом, причем траверса содержит первый кронштейн, имеющий отверстие, и второй кронштейн, имеющий отверстие; и

стакан клапана, выполненный с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью штока клапана, причем стакан клапана имеет первую часть и вторую часть, первая часть входит в зацепление с отверстием первого кронштейна, и вторая часть входит в зацепление с отверстием второго кронштейна,

при этом стакан клапана представляет собой однокомпонентную деталь.

2. Клапанное устройство по п. 1, отличающееся тем, что стакан клапана закреплен внутри отверстия первого кронштейна.

3. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что стакан клапана закреплен внутри отверстия второго кронштейна.

4. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первый кронштейн траверсы неподвижно прикреплен к корпусу клапана.

5. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что отверстие первого кронштейна образовано в траверсной части, и отверстие второго кронштейна образовано в траверсной части второго кронштейна, причем траверсная часть первого кронштейна параллельна траверсной части второго кронштейна при прикреплении первого кронштейна и второго кронштейна.

6. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что отверстие первого кронштейна соосно выровнено с отверстием второго кронштейна, причем отверстия первого и второго кронштейнов соосно выровнены с продольной осью штока клапана.

7. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что стакан клапана проходит вдоль продольной оси штока клапана, причем стакан клапана имеет наружный диаметр, обработанный с размером для вставки в отверстие второго кронштейна, и внутренний диаметр, обработанный с размером для приема вала исполнительного механизма.

8. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первый кронштейн расположен смежно со вторым кронштейном таким образом, что отверстие первого кронштейна параллельно отверстию второго кронштейна.

9. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первый кронштейн траверсы прикреплен к корпусу клапана и прикреплен ко второму кронштейну.

10. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что стакан клапана имеет внутренний диаметр и наружный диаметр, причем внутренний диаметр обработан с размером, чтобы обеспечить посадку с зазором на приводном вале исполнительного механизма, а наружный диаметр обработан с размером, чтобы обеспечить посадку с жестким соединением на первом кронштейне и посадку с выравниванием внутри отверстия второго кронштейна траверсы.

11. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее штифт, по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия, образованного в корпусе клапана, и по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия, образованного в первом кронштейне траверсы, при этом отверстие корпуса клапана обработано с размером, чтобы принимать штифт, для обеспечения отсоединения траверсы от корпуса клапана.

12. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее штифт, по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия корпуса клапана и обеспечивающий визуальный индикатор выравнивания штока клапана и стакана клапана.

13. Клапанное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что отверстие первого кронштейна имеет некоторый диаметр, и отверстие второго кронштейна имеет другой диаметр, причем диаметр отверстия первого кронштейна меньше, чем диаметр отверстия второго кронштейна.

14. Исполнительный механизм, функционально соединенный с клапанным устройством по любому из предшествующих пунктов, причем исполнительный механизм содержит вал исполнительного механизма, функционально соединенный со штоком клапана и проходящий через стакан клапана, причем вал исполнительного механизма соосно выровнен со штоком клапана.

15. Клапанное устройство по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащее упорный подшипник, прикрепленный к валу исполнительного механизма.

16. Узел клапана и траверсы, содержащий:

корпус клапана, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием;

шток поворотного клапана, по меньшей мере частично расположенный внутри корпуса клапана и проходящий вдоль продольной оси, причем шток клапана функционально соединен с элементом управления, расположенным в проточном канале и выполненным с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением;

траверсу, прикрепленную к корпусу клапана и имеющую отверстие, при этом траверса содержит первый параллельный рычаг, второй параллельный рычаг и траверсную часть, соединяющую первый и второй параллельные рычаги, причем первый и второй параллельные рычаги и траверсная часть образуют U-образный кронштейн, причем траверса выполнена с возможностью функционального соединения исполнительного механизма с корпусом клапана;

стакан клапана, находящийся по меньшей мере частично в зацеплении с отверстием, причем стакан клапана выровнен с продольной осью штока клапана и выполнен с возможностью функционального выравнивания штока клапана с валом исполнительного механизма.

17. Узел по п. 16, отличающийся тем, что часть стакана клапана расположена снаружи траверсы, причем часть стакана клапана обрабатывается с размером для вставки в отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма и обработана с размером, чтобы принимать приводной вал исполнительного механизма.

18. Узел по п. 16 или 17, отличающийся тем, что траверса выполнена с возможностью прикрепления к монтажному кронштейну исполнительного механизма, имеющему отверстие, причем отверстие траверсы выполнено с возможностью выравнивания с отверстием монтажного кронштейна исполнительного механизма.

19. Узел по любому из пп. 16-18, отличающийся тем, что по меньшей мере часть стакана клапана неподвижно расположена внутри отверстия траверсы.

20. Узел по любому из пп. 16-19, отличающийся тем, что отверстие траверсы соосно выровнено со стаканом клапана и продольной осью штока клапана.

21. Узел по любому из пп. 16-20, дополнительно содержащий штифт, по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия, образованного в корпусе клапана, и по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия, образованного в траверсе, при этом отверстие корпуса клапана обработано с размером, чтобы принимать штифт, для обеспечения отсоединения траверсы от корпуса клапана.

22. Узел по любому из пп. 16-21, дополнительно содержащий штифт, по меньшей мере частично расположенный внутри отверстия корпуса клапана и обеспечивающий визуальный индикатор выравнивания штока клапана и стакана клапана.

23. Узел по любому из пп. 16-22, дополнительно содержащий монтажный кронштейн исполнительного механизма, имеющий отверстие, причем стакан клапана находится по меньшей мере частично в зацеплении с отверстием монтажного кронштейна исполнительного механизма.

24. Узел по любому из пп. 16-23, отличающийся тем, что стакан клапана проходит вдоль продольной оси штока клапана, причем стакан клапана имеет наружный диаметр, обработанный с размером для вставки в отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма, и наружный диаметр, обработанный с размером для принятия вала исполнительного механизма.

25. Узел по любому из пп. 16-24, отличающийся тем, что траверса неподвижно прикреплена к корпусу клапана и прикреплена с возможностью снятия к монтажному кронштейну исполнительного механизма.

26. Узел по любому из пп. 16-25, отличающийся тем, что отверстие траверсы имеет некоторый диаметр, а отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма имеет другой диаметр, при этом диаметр отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма больше, чем диаметр отверстия траверсы.

27. Исполнительный механизм, функционально соединенный с узлом по любому из пп. 16-26, причем исполнительный механизм содержит вал исполнительного механизма, функционально соединенный со штоком клапана, при этом вал исполнительного механизма проходит через стакан клапана, отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма и отверстие траверсы, причем вал исполнительного механизма соосно выровнен с продольной осью штока клапана.

28. Узел по любому из пп. 16-26, дополнительно содержащий упорный подшипник, прикрепленный к валу исполнительного механизма.

29. Способ крепления траверсы к клапану, включающий:

обеспечение корпуса клапана, имеющего впускное отверстие, выпускное отверстие и проточный канал, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием, причем шток клапана проходит вдоль продольной оси и имеет верхнюю часть, выступающую из корпуса клапана, и нижнюю часть, расположенную внутри корпуса клапана, причем шток клапана функционально соединен с элементом управления, подвижно расположенным в проточном канале;

обеспечение траверсы, содержащей отверстие, первый рычаг, второй рычаг и траверсную часть, соединяющую первый и второй рычаги с образованием U-образного кронштейна; и

размещение стакана клапана, по меньшей мере частично расположенного в отверстии траверсы, причем стакан клапана выполнен с возможностью выравнивания приводного вала исполнительного механизма с продольной осью штока клапана;

выравнивание стакана траверсы с продольной осью штока клапана путем размещения первого рычага и второго рычага смежно с корпусом клапана и

прикрепление первого рычага и второго рычага траверсы к наружной поверхности корпуса клапана таким образом, что стакан клапана по-прежнему выровнен с продольной осью штока клапана.

30. Способ по п. 29, дополнительно включающий неподвижное расположение стакана клапана внутри отверстия траверсы.

31. Способ по п. 29 или 30, отличающийся тем, что прикрепление траверсы включает неподвижное прикрепление траверсы к корпусу клапана.

32. Способ по любому из пп. 29-31, дополнительно включающий вставку штифта через отверстие, образованное в корпусе клапана, и отверстие, образованное в траверсе, причем отверстие, образованное в траверсе, соосно выровнено с отверстием корпуса клапана, а штифт частично расположен внутри отверстия корпуса клапана и частично расположен в отверстии траверсы.

33. Способ по любому из пп. 29-32, дополнительно включающий определение возникновения события несанкционированного доступа к корпусу клапана и траверсе путем проверки расположения штифта относительно отверстия траверсы и дополнительное идентифицирование возникновения события несанкционированного доступа, когда штифт полностью расположен внутри отверстия корпуса клапана.

34. Способ по любому из пп. 29-33, включающий доставку корпуса клапана, неподвижно прикрепленного к траверсе, причем шток клапана выровнен со стаканом клапана, при этом корпус клапана и траверса выполнены с возможностью функционального соединения с исполнительным механизмом.

35. Способ по любому из пп. 29-34, включающий прикрепление монтажного кронштейна исполнительного механизма к траверсе, причем монтажный кронштейн исполнительного механизма имеет отверстие, соосно выровненное с отверстием траверсы.

36. Способ по любому из пп. 29-35, отличающийся тем, что прикрепление монтажного кронштейна исполнительного механизма к траверсе включает выравнивание отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма с наружным диаметром стакана клапана и вставку части стакана клапана в отверстие монтажного кронштейна исполнительного механизма.

37. Способ по любому из пп. 29-36, дополнительно включающий вставку приводного вала исполнительного механизма через стакан клапана, частично расположенный внутри отверстия траверсы и частично расположенный внутри отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма.

38. Способ по любому из пп. 29-37, дополнительно включающий функциональное соединение приводного вала исполнительного механизма с верхней частью штока клапана.

39. Способ по любому из пп. 29-38, дополнительно включающий неподвижное размещение стакана клапана внутри отверстия монтажного кронштейна исполнительного механизма.

40. Способ по любому из пп. 29-39, дополнительно включающий функциональное соединение упорного подшипника с валом исполнительного механизма.