РЕГУЛИРУЮЩИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН, СОДЕРЖАЩИЙ ЗАТВОРНЫЙ УЗЕЛ, ИМЕЮЩИЙ БОКОВУЮ РАЗВЕТВЛЕННУЮ РЕЗОНАТОРНУЮ ГРУППУ Российский патент 2021 года по МПК F16K47/14 F16K3/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное описание изобретения относится в целом к гидравлическим клапанам и, в частности, к затворным узлам, которые содержат боковую разветвленную резонаторную группу, для использования в регулирующем гидравлическом клапане.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Регулирующие клапаны обычно используются в технологических установках для регулирования потока текучей среды (например, газа, жидкости и т. д.) или любого другого вещества через трубы и/или сосуды, к которым они подключены. Регулирующий клапан обычно состоит из одного или нескольких впусков и выпусков и содержит элемент или орган (например, заслонка клапана, поршень, плунжер клапана, орган регулирования и т. д.), которые выполняют функцию регулирования потока текучей среды, проходящего через отверстия, которые гидравлически соединяют впуск(и) с выпуском(ами). Орган регулирования обычно присоединен к крышке клапана, механически соединенной (например, с помощью болтов, зажимов, резьбы и т.д.) с корпусом клапана. Как правило, орган регулирования выполнен с возможностью вступать в контакт с уплотняющей базовой деталью (например, седлом клапана), которая охватывает проточную часть через клапан.

[0003] Говоря в целом, элементы регулирования (включая орган регулирования расхода жидкости, седло и стакан, если таковой имеется) известны в данной области техники как «затвор клапана» или «затворный узел». В некоторых случаях желательно знать параметры жидкости при ее прохождении через клапан, например, для понижения давления. В этих случаях можно использовать затворный узел, который содержит стакан со множеством отверстий, просверленных через стенку стакана. Отверстия могут иметь размеры и форму, необходимые для определения параметров жидкости, протекающей через отверстия в стакане, например, путем понижения давления при прохождении жидкости через затвор клапана. Определение параметров или процесс понижения давления создает нежелательные шумы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В соответствии с первым типовым аспектом гидравлический клапан содержит корпус, имеющий впуск для жидкости и выпуск для жидкости. Впуск для жидкости и выпуск для жидкости соединены перепускным каналом для жидкости. Затворный узел располагается внутри перепускного канала для жидкости и при этом затворный узел взаимодействует с органом регулирования потока жидкости, проходящего через перепускной канал для жидкости. Затворный узел содержит стакан и держатель стакана. Держатель стакана расположен сзади по потоку от стакана, и держатель стакана и стакан в перепускном канале для жидкости соосно выровнены. Держатель стакана содержит в боковой камере группу резонаторов.

[0005] В соответствии со вторым типовым аспектом затворный узел для регулирующего гидравлического клапана содержит стакан и держатель стакана. Держатель стакана расположен сзади по потоку от стакана. Держатель стакана и стакан соосно выровнены в перепускном канале. Держатель стакана содержит боковую разветвленную резонаторную группу.

[0006] В соответствии с третьим типовым аспектом держатель стакана для регулирующего гидравлического клапана содержит боковую разветвленную резонаторную группу, расположенную в боковой стенке держателя стакана. Боковая разветвленная резонаторная группа имеет множество камер, причем каждая камера из множества камер имеет отверстие в задней по потоку стороне на боковой стенке.

[0007] В соответствии с любым одним или несколькими из вышеупомянутых первым, вторым или третьим аспектами гидравлический клапан, затворный узел или держатель стакана могут дополнительно содержать любую одну или несколько из следующих предпочтительных форм.

[0008] В одной предпочтительной форме боковая разветвленная резонаторная группа имеет множество полостей в боковой стенке держателя стакана.

[0009] В другой предпочтительной форме по меньшей мере одна полость во множестве полостей содержит отверстие, которое направлено на заднюю по потоку сторону боковой стенки.

[0010] В еще одной предпочтительной форме по меньшей мере одна полость во множестве полостей включает в себя сферическую камеру.

[0011] В еще одной предпочтительной форме по меньшей мере одна полость содержит горловину цилиндрической формы, гидравлически соединяющую сферическую камеру с отверстием.

[0012] В еще одной предпочтительной форме по меньшей мере одна полость имеет форму резонатора Гельмгольца или пирамидальной камеры.

[0013] В еще одной предпочтительной форме по меньшей мере одна полость содержит горловину в форме призмы, вписанной в цилиндр, гидравлически соединяющую пирамидальную камеру с отверстием.

[0014] В еще одной предпочтительной форме боковая разветвленная резонаторная группа имеет множество каналов, сформированных в боковой стенке держателя стакана, при этом по меньшей мере один из каналов содержит отверстие на задней по потоку стороне боковой стенки.

[0015] В еще одной предпочтительной форме по меньшей мере один канал имеет по меньшей мере один раз изменение направления внутри боковой стенки.

[0016] В еще одной предпочтительной форме боковая разветвленная резонаторная группа имеет внутреннюю камеру, образованную в боковой стенке держателя стакана, причем внутренняя камера содержит множество отверстий, расположенных на задней по потоку стороне боковой стенки.

[0017] В еще одной предпочтительной форме стакан предназначается для понижения давления.

[0018] В еще одной предпочтительной форме стакан для понижения давления содержит множество сквозных отверстий, причем каждое из сквозных отверстий полностью проходит через стенку стакана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0019] На фиг. 1 приводится поперечный разрез регулирующего гидравлического клапана, сконструированного в соответствии с принципами данного описания.

[0020] На фиг. 2 изображен поперечный разрез затворного узла регулирующего гидравлического клапана по фиг. 1.

[0021] На фиг. 3 изображен один вариант реализации полости, расположенной в держателе стакана затворного узла по фиг. 2.

[0022] На фиг. 4 изображен второй вариант реализации полости в держателе стакана затворного узла по фиг. 2.

[0023] На фиг. 5 изображен альтернативный вариант реализации держателя стакана затворного узла по фиг. 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] Некоторые примеры изображены на вышеуказанных фигурах и подробно описаны ниже. В описании этих примеров подобные или идентичные ссылочные позиции используются для обозначения тех же или аналогичных элементов. Фигуры не обязательно изображены в масштабе, а некоторые характерные особенности и некоторые виды фигур могут быть изображены в увеличенном масштабе или изображены схематично для ясности и/или краткости. Кроме того, в этом техническом описании приведено несколько примеров. Любые приведенные в каком-либо любом примере характерные особенности могут быть включены, заменены или иным образом объединены с другими характеристиками, приведенными в других примерах.

[0025] Описанные в данном документе примеры относятся к гидравлическим клапанам, затворный узел которых содержит боковую разветвленную резонаторную группу. Такие боковые разветвленные резонаторные группы дают возможность затворному узлу заглушать или ослаблять шум, создаваемый элементами снижения давления затворного узла. Примеры, описанные в данном документе, существенно ослабляют количество шума, создаваемого органом снижения давления затворного узла, что продлевает срок службы компонентов клапана. Группа резонаторов может настраиваться на глушение определенных проблемных частот шума. Такой подход может уменьшить размер группы и, следовательно, понизить стоимость изготовления группы. Как правило, описанные примеры могут реализовываться с использованием аддитивного производства или технологий 3D печати.

[0026] На фиг. 1 приводится пример гидравлического клапана 100, имеющего корпус клапана 102, содержащий перепускной канал потока жидкости 104 между впуском 106 и выпуском 108. Крышка 110 соединена с корпусом клапана 102 с помощью множества крепежных элементов 112 и имеет отверстие 114 для приема штока 116. Конец 118 штока 116 проходит от корпуса крышки 120 и функционально связан с исполнительным механизмом (не изображен), а противоположный конец 122 штока 116 соединен с органом регулирования 124 (например, плунжером клапана).

[0027] В контексте данного документа затворный узел 126 клапана для представленного в качестве примера гидравлического клапана 100, содержит держатель стакана 128 (например, верхний держатель или направляющая стакана), стакан 130 и седло 142. В вариантах реализации изобретения, изображенных на фигурах, держатель стакана 128 и стакан 130 изображены как отдельные и индивидуальные конструктивные элементы. В других вариантах реализации изобретения стакан 130 и держатель стакана 128 могут быть выполнены в виде единого унитарного конструктивного элемента. В таком варианте реализации изобретения, элементы конструкции, описанные ниже в отношении держателя стакана 128, расположены сзади по потоку относительно элементов конструкции описанных ниже в отношении стакана 130.

[0028] Обычно конец 132 держателя стакана 128 расположен по меньшей мере частично внутри корпуса клапана 102 и рядом с крышкой 110, а противоположный конец 134 держателя стакана 128 входит в зацепление с концом 136 стакана 130, так, что держатель стакана 128 и стакан 130 выровнены соосно. Стакан 130 расположен внутри корпуса клапана 102 таким образом, что противоположные уступы или выступы 138 и 140 стакана 130 и седла 142 (например, кольцо седла) входят в зацепление и/или блокируются с целью закрепления седла 142 по меньшей мере частично в отверстии 144 корпуса клапана 102. Такой подход устраняет необходимость большого количества крепежных элементов для закрепления седла 142 в корпусе клапана 102 и, таким образом, устраняет деформации, вызываемые в некоторых случаях при соединении кольца седла с корпусом клапана. Кроме того, благодаря устранению необходимости большого количества крепежных элементов для закрепления седла 142, седло 142 может быть более легко снято и/или собрано совместно с представленным в качестве примера гидравлическим клапаном 100 во время, например, обычного технического обслуживания.

[0029] В одном примере держатель стакана 128, седло 142, корпус клапана 102 и/или любые другие компоненты клапана могут иметь подвижное соединение 152. В других вариантах реализации изобретения подвижное соединение 152 может быть исключено и держатель стакана 128 может присоединяться непосредственно к крышке 110. В случае наличия подвижного соединения 152, стакан 130 и держатель стакана 128 имеют возможность расширяться/сжиматься (например, при тепловых циклах), в то же время позволяя стакану 130 оставаться в седле 142 и поддерживать его в плотном зацепление с отверстием 144.

[0030] Обращаясь теперь к фиг. 2-4, затворный узел 126 взаимодействует с органом регулирования 124 с целью регулирования расхода жидкости, проходящей через перепускной канал для жидкости 104, при этом затворный узел 126 содержит стакан 130 и держатель стакана 128. В некоторых вариантах реализации изобретения затворный узел 126 может также может иметь седло 142. Держатель стакана 128 расположен сзади по потоку от стакана 130 и держатель стакана 128 и стакан 130 соосно выровнены в перепускном канале для жидкости 104. В некоторых вариантах реализации изобретения стакан 130 может быть стаканом для понижения давления. В таких вариантах реализации изобретения стакан 130 содержит множество сквозных отверстий 160, предназначенных для понижения давления, проходящих через стенку 162 стакана 130 от внутренней (или передней по потоку) поверхности 164 к внешней (задней по потоку) поверхности 166. Держатель стакана 128 содержит боковую разветвленную резонаторную группу 168a, 168b. В целях иллюстрации две разные боковые разветвленные резонаторные группы 168a, 168b изображены на фиг. 2. В некоторых вариантах реализации изобретения боковая разветвленная резонаторная группа 168a, 168b может содержать аналогичные элементы вокруг цельного держателя стакана 128. В других вариантах реализации изобретения, описанные в данном документе элементы из любой боковой разветвленной резонаторной группы, могут объединяться в одном держателе стакана 128.

[0031] На правой стороне фиг. 2, боковая разветвленная резонаторная группа 168а, имеет множество полостей 170, расположенных в боковой стенке 172 держателя стакана 128. По меньшей мере одна полость из множества полостей 170 имеет отверстие 174, которое направлено на внешнюю (или заднюю по потоку) сторону 175 боковой стенки 172.

[0032] По меньшей мере одна полость из множества полостей 170 имеет сферическую камеру 176. По меньшей мере одна полость из множества полостей 170 также имеет горловину цилиндрической формы 178, которая гидравлически соединяет сферическую камеру 176 с отверстием 174. Обычно по меньшей мере одна полость из множества полостей 170 может иметь форму резонатора Гельмгольца (фиг. 3).

[0033] В других вариантах, например, на фиг. 4 по меньшей мере одна полость из множестве полостей 170 может иметь пирамидальную камеру 180. По меньшей мере одна полость из множества полостей 170 может содержать горловину в форме призмы, вписанной в цилиндр, 182, которая гидравлически соединяет пирамидальную камеру 180 с отверстием 174.

[0034] В других вариантах реализации изобретения боковая разветвленная резонаторная группа 168b (левая сторона фиг. 2) содержит множество четвертичных трубок или каналов 184, образованных в боковой стенке 172 держателя стакана 128. По меньшей мере один из каналов из множества каналов 184 имеет отверстие 186 на внешней (или задней по потоку) стороне 175 боковой стенки 172. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один канал из множества каналов 184 имеет по меньшей мере один поворот 188 или изменение направления внутри боковой стенки 172. Хотя каналы из множества каналов 184 проиллюстрированы как имеющие линейные участки, в других вариантах реализации изобретения каналы могут иметь изогнутые или закругленные участки. В других вариантах реализации изобретения каналы могут иметь более одного ответвления.

[0035] На фиг. 5 изображен альтернативный вариант держателя стакана 228. В варианте реализации изобретения по фиг. 5, держатель стакана 228 содержит боковую разветвленную резонаторную группу 278, имеющую внутреннюю камеру 290, образованную в боковой стенке 272 держателя стакана 228. Внутренняя камера 290 имеет множество перфораций или отверстий 292, расположенных на внешней (или задней по потоку) стороне боковой стенки 272. Хотя внутренняя камера 290 изображена как единая непрерывная камера, в других вариантах реализации изобретения внутренняя камера 290 может быть разделена на множество подкамер.

[0036] Как правило, описанные в данном документе боковые разветвленные резонаторные группы содержат полости, каналы или камеры внутри боковой стенки держателя стакана. Полости, каналы или камеры гидравлически соединены только с задней по потоку стороной держателя стакана. Полости, каналы или камеры уменьшают амплитуду вибрационного движения жидкости, протекающей через клапан, принимая энергию от звуковых волн, проходящих в окружающей жидкости. Полости, каналы или камеры уменьшают нежелательные звуковые частоты путем настройки на проблемную частоту. Поскольку полости, каналы или камеры настроены на проблемную частоту, они отводят энергию этой частоты от окружающей жидкости, тем самым, устраняя или уменьшая проблемную частоту.

[0037] Хотя в настоящем документе были описаны определенные приведенные в качестве примера способы, устройства, изделия и системы, объем данного патента ими не ограничивается. Напротив, этот патент охватывает все способы, устройства и изделия, обоснованно подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения, либо буквально, либо согласно доктрине эквивалентов.

Регулирующий гидравлический клапан содержит: корпус клапана, имеющий впускную часть для жидкости и выпускную часть для жидкости; перепускной канал для жидкости, соединяющий впускную часть для жидкости и выпускную часть для жидкости; затворный узел, расположенный внутри перепускного канала для жидкости, при этом затворный узел взаимодействует с органом регулирования для регулирования жидкости, проходящей через перепускной канал для жидкости, причем затворный узел содержит стакан и держатель стакана, при этом держатель стакана расположен сзади по потоку от стакана, причем держатель стакана и стакан соосно выровнены внутри перепускного канала для жидкости, при этом держатель стакана содержит боковую разветвленную резонаторную группу, которая имеет множество полостей, расположенных в боковой стенке держателя стакана, причем по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет одну из сферической камеры и пирамидальной камеры. Такие боковые разветвленные резонаторные группы дают возможность затворному узлу заглушать или ослаблять шум, создаваемый элементами снижения давления затворного узла. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Регулирующий гидравлический клапан, содержащий:

корпус клапана, имеющий впускную часть для жидкости и выпускную часть для жидкости;

перепускной канал для жидкости, соединяющий впускную часть для жидкости и выпускную часть для жидкости;

затворный узел, расположенный внутри перепускного канала для жидкости, при этом затворный узел взаимодействует с органом регулирования для регулирования жидкости, проходящей через перепускной канал для жидкости, причем затворный узел содержит стакан и держатель стакана, при этом держатель стакана расположен сзади по потоку от стакана, причем держатель стакана и стакан соосно выровнены внутри перепускного канала для жидкости,

при этом держатель стакана содержит боковую разветвленную резонаторную группу, которая имеет множество полостей, расположенных в боковой стенке держателя стакана, причем по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет одну из сферической камеры и пирамидальной камеры.

2. Регулирующий гидравлический клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет отверстие, которое направлено на заднюю по потоку сторону боковой стенки.

3. Регулирующий гидравлический клапан по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость имеет горловину цилиндрической формы, которая гидравлически соединяет сферическую камеру с отверстием.

4. Регулирующий гидравлический клапан по п. 3, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость имеет форму резонатора Гельмгольца.

5. Регулирующий гидравлический клапан по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость имеет горловину в виде вписанной в цилиндр призмы, которая гидравлически соединяет пирамидальную камеру с отверстием.

6. Регулирующий гидравлический клапан по п. 1, отличающийся тем, что боковая разветвленная резонаторная группа имеет множество каналов, образованных в боковой стенке держателя стакана, при этом по меньшей мере одни из каналов имеет отверстие на задней по потоку стороне боковой стенки.

7. Регулирующий гидравлический клапан по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере один канал имеет по меньшей мере одно изменение направления внутри боковой стенки.

8. Регулирующий гидравлический клапан по п. 1, отличающийся тем, что боковая разветвленная резонаторная группа имеет внутреннюю камеру, образованную в боковой стенке держателя стакана, при этом внутренняя камера имеет множество отверстий, расположенных на задней по потоку стороне боковой стенки.

9. Регулирующий гидравлический клапан по п. 1, отличающийся тем, что стакан является стаканом для снижения давления.

10. Регулирующий гидравлический клапан по п. 9, отличающийся тем, что стакан для снижения давления имеет множество сквозных отверстий, при этом каждое сквозное отверстие полностью проходит через стенку указанного стакана.

11. Затворный узел для регулирующего гидравлического клапана, причем затворный узел содержит:

стакан и держатель стакана, при этом держатель стакана расположен сзади по потоку от стакана, причем держатель стакана и стакан соосно выровнены в перепускном канале для жидкости,

при этом держатель стакана содержит боковую разветвленную резонаторную группу, которая имеет множество полостей, расположенных в боковой стенке держателя стакана, причем по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет одну из сферической камеры и пирамидальной камеры.

12. Затворный узел по п. 11, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет отверстие, которое направлено на заднюю по потоку сторону боковой стенки.

13. Затворный узел по п. 11, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость имеет форму резонатора Гельмгольца.

14. Держатель стакана для регулирующего гидравлического клапана, при этом держатель стакана содержит:

боковую разветвленную резонаторную группу, расположенную в боковой стенке держателя стакана, причем боковая разветвленная резонаторная группа содержит множество камер, при этом каждая камера из множества камер имеет отверстие на задней по потоку стороне боковой стенки,

причем боковая разветвленная резонаторная группа имеет множество полостей, расположенных в боковой стенке держателя стакана, и по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет одну из сферической камеры и пирамидальной камеры.

15. Держатель стакана по п. 14, отличающийся тем, что по меньшей мере одна полость из множества полостей имеет отверстие, которое направлено на заднюю по потоку сторону боковой стенки.