Универсальный корпус клапана
Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к универсальным корпусам клапанов с конфигурацией, адаптируемой для применения в регулирующих клапанах различных типов. Универсальный корпус (100) клапана содержит функционально соединенные друг с другом первый, второй, третий и четвертый каналы (102; 106; 108; 104) для текучей среды, имеющие участки, снабженные внутренней резьбой. В канале, выбранном из указанных каналов, может быть помещен затвор (200, 300). Четвертый канал (104) расположен под углом к первому и второму каналам. Третий канал (108) выполнен с возможностью закрепления в нем узла крышки, соответствующего конкретному типу клапана для регулирования потока текучей среды. Тип клапана может быть шаровым клапаном, угловым клапаном или клапаном, устанавливаемым на емкость. Первый и второй каналы (102, 106) имеют общую ось с обеспечением, при установке затвора в четвертый канал, первой конфигурации, соответствующей конфигурации шарового клапана, в которой поток текучей среды течет по первой траектории (302) между указанными каналами (102, 106). Второй и четвертый каналы (106; 104), при установке затвора (200) в первый канал, обеспечивают вторую конфигурацию, соответствующую угловому клапану со второй, непрямолинейной траекторией (202) текучей среды. Поток текучей среды через корпус клапана регулируется изменением сечения канала для первой или второй траектории (302, 202) текучей среды. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей применения корпусов клапана. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к корпусу клапана и, более конкретно, к корпусу, которому можно придать конфигурацию, пригодную для применения в шаровом и угловом клапанах, а также в клапане, устанавливаемом на емкость.
Уровень техники
Регулирующие клапаны используются для управления потоком газа, жидкости и/или какой-либо другой текучей среды, проходящей через присоединенные к клапанам трубы и/или емкости. Обычно клапан указанного назначения содержит один или несколько входов и один или несколько выходов. Кроме того, он может содержать клетку в виде втулки, находясь в которой затвор клапана выполняет функцию регулирования потока текучей среды, проходящего через канал, функционально соединяющий вход (входы) с выходом (выходами). Как правило, затвор представляет собой компонент узла крышки, присоединенного к корпусу клапана механически (т.е. посредством болтов, зажимов, ввинчивания и других подобных средств). Пример регулирующего клапана приведен в патенте США №6701958, содержание которого включено в данное описание посредством ссылки.
Регулирующие клапаны можно адаптировать для использования в конкретных приложениях. Широко распространены четыре типа клапанов: шаровой, угловой, трехходовой и клапан, устанавливаемый на емкость. Клапаны указанных типов выполняют сходные функции управления, адаптированные, однако, для применения в конкретных приложениях, связанных с регулированием.
Шаровой клапан обычно содержит входной и выходной каналы (входное и выходное отверстия), ориентированные по общей оси потока в клапане. Кроме того, в типичном варианте такой клапан имеет узел крышки, прикрепленный к третьему каналу, ось которого ориентирована перпендикулярно или под каким-то другим углом относительно оси потока во входном и выходном каналах. Пример шарового клапана описан в указанном выше патенте США. Как правило, шаровой клапан применяют в тех приложениях, когда желательна, по существу, прямоточная траектория потока (например, если требуется закрепить клапан соосно с трубой).
Угловой клапан обычно содержит первый и второй каналы в корпусе, в типичном варианте расположенные под углом друг к другу. Как правило, указанные каналы используют в качестве соответственно входа и выхода. Кроме того, такой клапан имеет узел крышки, прикрепленный к третьему каналу, выполненному в корпусе по оси входного или выходного канала (возможен также вариант с расположением под углом к какому-либо из указанных каналов). Как правило, угловой клапан применяют в приложениях, в которых корпус клапана необходимо защитить от эрозии или повреждения при скачках напора струи.
Трехходовой клапан представляет собой гибрид или комбинацию конфигураций шарового и углового клапанов. Обычно клапан такого типа содержит три канала, каждому из которых можно придать конфигурацию как входа, так и выхода. Два из них, как правило, сконструированы в виде соосной конструкции, а ось потока в третьем канале расположена под углом относительно оси потока в соосных каналах. Кроме того, указанный клапан в типичном варианте имеет узел крышки, прикрепленный к четвертому каналу, выполненному в корпусе. Трехходовому клапану можно придать конфигурацию, соответствующую функции шарового клапана. Для этого блокируют канал, в котором ось потока расположена под углом к оси потока в соосных каналах.
Структура клапана, устанавливаемого на емкость (морозостойкого клапана), подобна конструкции углового клапана, т.е. обычно указанный клапан также содержит входной и выходной каналы, в которых оси потока расположены под углом друг к другу. Кроме того, в типичном варианте он имеет третий канал, конфигурация которого согласована с узлом крышки клапана. В дополнение к сказанному клапанам, устанавливаемым на емкость, придается конфигурация, позволяющая прикрепить их к емкости непосредственно (т.е. без каких-либо последовательно расположенных трубопроводов, фитингов и других устройств такого типа), причем они могут содержать резьбу, наружную относительно корпуса клапана. Указанная резьба предназначена для обеспечения соединения с внутренней резьбой канала (например, фитинга) емкости, для соединения с которой предназначен клапан. В отличие от клапанов другого типа в данном случае седло внутри морозостойкого клапана расположено вблизи канала, который механически присоединен к емкости. В результате седло клапана подвергается воздействию более высоких температур емкости, т.е. возможность замораживания седла сводится к минимуму или устраняется.
Таким образом, каждый из четырех описанных выше типов клапана может найти применение в одном или двух различных приложениях (например, трехходовой клапан в зависимости от расположения заглушки канала можно использовать в качестве как шарового, так и углового клапана). Однако ни один из них не обеспечивает возможность изменять конфигурацию корпуса или сборки клапана для применения в приложениях (в частности морозостойких) с установкой клапана на емкость, наравне с приложениями, использующими, соответственно, шаровые и угловые клапаны. В результате изготовители клапанов вынуждены закупать оснастку и создавать производственное оборудование для клапанов, по меньшей мере, четырех различных типов, описанных выше. Кроме того, монтажники и специалисты по ремонту и закупкам на производственном предприятии должны закупать и обслуживать клапаны четырех различных типов, использующиеся на данном предприятии.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в сечении представлен пример универсального корпуса клапана с резьбовыми патрубками.
На фиг.2 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для углового клапана.
На фиг.3 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для шарового клапана.
На фиг.4 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для установки на емкость.
Раскрытие изобретения
В одном из вариантов осуществления изобретения корпус регулирующего клапана содержит расположенные друг против друга первый и второй каналы и расположенные друг против друга третий и четвертый каналы. Каждый из третьего и четвертого каналов расположен под углом, по меньшей мере, к первому или второму каналу, причем третьему или четвертому каналу придана конфигурация, обеспечивающая возможность установки корпуса регулирующего клапана непосредственно на емкость.
В другом варианте осуществления корпус клапана содержит первый, второй, третий и четвертый каналы, функционально соединенные между собой. В этом варианте внешнему (дальнему) концу, по меньшей мере, одного из каналов придана конфигурация, обеспечивающая возможность установки корпуса клапана непосредственно на емкость.
В общем случае корпус регулирующего клапана по изобретению содержит четыре канала, снабженные внутренней резьбой. Расположенные друг против друга первый и второй каналы находятся под соответствующими углами к расположенным друг против друга третьему и четвертому каналам. В примере осуществления первый и второй каналы можно разместить относительно третьего и четвертого каналов, по существу, под прямым углом. Кроме того, каждый из каналов может содержать участок внутренней резьбы, которому придана конфигурация, обеспечивающая возможность резьбового соединения с трубой, затвором или тарелью, снабженными резьбой, и/или с узлом крышки. Внешний (дальний) конец, по меньшей мере, одного из каналов снабжен наружной резьбой, позволяющей непосредственно соединить корпус клапана с резьбовым отверстием такой емкости, как, например, бак, баллон, канистра и другие контейнеры этого рода. Безусловно, специалистам в этой области будет понятно, что участки, снабженные внутренней резьбой, можно заменить любыми другими устройствами, предназначенными для прикрепления труб, затворов и/или узла крышки. Например, таким устройством может быть фланец, конфигурация которого допускает болтовое соединение.
В отличие от известных корпусов клапанов (например корпусов морозостойких клапанов и трехходовых клапанов) предлагаемый корпус регулирующего клапана является цельной деталью, конфигурацию которой можно адаптировать для применения в шаровом и угловом клапанах, а также в клапане, устанавливаемом на емкость. В частности, затвор, снабженный резьбой, можно поместить в одном из каналов, имеющих внутреннюю резьбу, для узла крышки предусмотрена возможность присоединения к другому такому каналу, а два остальные канала можно использовать как соответственно входной и выходной каналы для текучей среды. Например, корпусу по изобретению можно придать конфигурацию, которая соответствует клапану, устанавливаемому на емкость. Осуществляется это следующим образом: канал, снабженный наружной резьбой, вводят в емкость, в противоположный канал устанавливают узел крышки, в один из двух оставшихся каналов устанавливают затвор или тарель, имеющие резьбу, а последний канал выполняет функцию регулируемого входа или выхода для текучей среды. В альтернативном варианте корпусу клапана по настоящему изобретению можно придать конфигурацию, позволяющую выполнять функцию шарового клапана. В этом случае снабженный резьбой затвор (тарель) устанавливают в участок канала, имеющий внутреннюю резьбу, причем указанный канал имеет также и наружную резьбу. Далее устанавливают узел крышки в канал, противоположный каналу с наружной резьбой, а оставшиеся два противоположных канала используют в качестве входного и выходного каналов.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в сечении представлен корпус 100 клапана с универсальными резьбовыми соединительными патрубками. В общем случае корпус 100 можно применять в рабочем процессе для регулирования потока текучей среды (например, жидкости или газа). В частности, его можно включить в состав регулирующего клапана, используемого в качестве узла системы управления процессом, осуществляющего открывание и перекрывание траектории потока, и/или для изменения сечения соответствующего канала (для дросселирования). Тем самым посредством регулирующего клапана регулируется скорость потока и/или давление рабочей текучей среды, проходящей через данный клапан.
Как показано на фиг.1, корпус 100 снабжен каналами 102, 104, 106 и 108, причем все они, как видно из чертежа, функционально соединены между собой. Для упрощения понимания данного примера здесь и далее каналы 102 и 104 будут рассматриваться как входные каналы, а канал 106 - как выходной канал. Однако специалистам в этой области будет понятно, что каналы 102, 104 и 106 можно взаимозаменяемым образом использовать и как входные, и как выходные каналы, обозначив их термином "каналы для текучей среды".
Входной канал 102 и выходной канал 106 расположены друг против друга, причем их можно разместить по общей оси потока или по параллельным осям потоков. Входной канал 104 и канал 108 также расположены друг против друга и могут иметь общую ось или параллельные оси. Канал 104 и канал 108 находятся под углом к входному каналу 102 и выходному каналу 106. В корпусе 100, представленном на фиг.1, каналы 102 и 106 ориентированы, по существу, перпендикулярно каналу 104 и каналу 108.
Каждый из каналов 102, 104, 106 и 108 может иметь соответственно участок 110, 112, 114 и 116, снабженный внутренней резьбой. В некоторых примерах резьба на участках 110, 112 и 114 может представлять собой стандартную трубную резьбу, параметры которой выбраны в соответствии с конкретным диаметром трубы или фитинга, составляющим, например, 1 дюйм (25,4 мм). В канале 108 размеры участка 116 с внутренней резьбой можно согласовать с размерными параметрами узла крышки, соответствующего конкретному типу клапана. Безусловно, специалистам в данной области будет понятно, что в канале 108 наличие резьбового участка 116 необязательно. Вместо него можно использовать любую другую конструкцию, пригодную для прикрепления узла крышки к корпусу клапана.
Внешний конец 118 входного канала 104 содержит резьбовой участок 120, конфигурация которого выбрана для взаимодействия с резьбовым отверстием емкости, как это показано на фиг.4 и описано далее при рассмотрении указанного чертежа. В результате посредством участка 120 корпус 100 и, таким образом, любой использующий его клапан можно присоединить или механически прикрепить непосредственно к емкости. Альтернативным образом или дополнительно соответствующими участками с наружной резьбой, предназначенными для взаимодействия с резьбовым участком емкости или какого-либо другого устройства такого типа, можно снабдить также входной канал 102 и выходной канал 106.
Как более подробно будет показано далее, один или несколько каналов 102, 104 и 106 для сопряжения с затвором или тарелью можно выполнить таким образом, чтобы придать корпусу 100 конфигурацию, соответствующую конфигурации трехходового, шарового и углового клапанов или клапана, устанавливаемого на емкость. Кроме того, специалистам в данной области будет понятно, что представленный корпус 100 клапана является только одним из примеров варианта осуществления изобретения и что в реальную его конструкцию могут быть внесены изменения. Например, в зависимости от предполагаемого применения можно изменять количество каналов, их размещение или взаимосвязь, количество каналов, снабженных наружной резьбой, а также соотношение размеров каналов. Далее, корпус 100 клапана можно использовать для обеспечения любых желаемых внутренних траекторий потока (например, для непрямолинейных (изогнутых) траекторий, в которых турбулентность сводится к минимуму, чтобы предотвратить или минимизировать кавитацию и/или другие эффекты, имеющие потенциально разрушающий характер или генерирующие шумы). На фиг.1 для наглядности корпус 100 изображен без механизма клапана. Однако для специалистов в данной области будет понятно, что для удовлетворения требований конкретных приложений в указанный корпус можно установить любой требуемый механизм такого рода.
На фиг.2 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1 и соответствующий конфигурации для углового клапана. Как видно из чертежа, снабженная резьбой тарель (или затвор) 200 устанавливается во входной канал 102 и блокирует поток текучей среды, поступающий в канал 102 или вытекающий из него. Если к каналу 108 прикрепить узел крышки, непрямолинейную траекторию 202 потока текучей среды через корпус 100 клапана определяют входной канал 104 и выходной канал 106. В конфигурации, показанной на фиг.2, корпус 100 можно непосредственно прикрепить к емкости посредством снабженного наружной резьбой входного канала 104, а выходной канал 106 подсоединить к трубе и/или какому-либо фитингу или конструкции, через которую должен проходить поток.
На фиг.3 в сечении представлен корпус 100, показанный на фиг.1 и соответствующий конфигурации для шарового клапана. Как видно из чертежа, затвор 300 устанавливается во входной канал 104. В дополнение к этому в канале 108 можно закрепить узел крышки. Таким образом, в данной конфигурации поток текучей среды течет между входным каналом 102 и выходным каналом 106 по траектории 302.
На фиг.4 в сечении представлен корпус 100, показанный на фиг.1 и изображенный установленным на емкость. Как видно из чертежа, указанный корпус прикреплен непосредственно к емкости 400. В частности, резьбовой участок 120 входного канала 104 посредством резьбы соединен с резьбой 402 отверстия 404 емкости 400. К каналу 108 можно прикрепить узел крышки (не изображен), а для затвора (тарели) предусмотрена возможность установки или во входной канал 102, или в выходной канал 106. Из конфигурации, представленной на фиг.4, видно, что благодаря прикреплению корпуса 100 к емкости через входной канал 104, снабженный наружной резьбой, отпадает необходимость в дополнительных патрубках и соединительных элементах. Кроме того, по сравнению с известными узлами, устанавливаемыми на емкость, для такой конфигурации требуется меньше физического пространства.
Хотя выше были описаны конкретные устройства и изделия, они не ограничивают объем настоящего изобретения, который охватывает все устройства и изделия промышленного производства, соответствующие прилагаемой формуле как буквально, так и с учетом эквивалентов.
1. Универсальный корпус (100) клапана с конфигурацией, адаптируемой для применения в регулирующих клапанах различных типов, содержащий функционально соединенные друг с другом первый, второй, третий и четвертый каналы (102; 106; 108; 104) для текучей среды, имеющие участки, снабженные внутренней резьбой,
и затвор (200; 300), который может быть помещен в канале, выбранном из указанных каналов, при этом
четвертый канал (104) расположен под углом к первому и второму каналам;
третий канал (108) выполнен с возможностью закрепления в нем узла крышки, соответствующего конкретному типу клапана для регулирования потока текучей среды, проходящего через корпус (100), выбранному из шарового клапана, углового клапана или клапана, устанавливаемого на емкость,
первый и второй каналы (102, 106) имеют общую ось с обеспечением при установке затвора в четвертый канал первой конфигурации, соответствующей конфигурации шарового клапана, в которой поток текучей среды течет по первой траектории (302) между указанными каналами (102, 106);
второй и четвертый каналы (106; 104) при установке затвора в первый канал обеспечивают вторую конфигурацию, соответствующую угловому клапану со второй непрямолинейной траекторией (202) текучей среды; а поток текучей среды через корпус клапана регулируется изменением сечения канала для первой или второй траектории (302, 202) текучей среды.
2. Корпус клапана по п.1, отличающийся тем, что, по меньше мере, первый и четвертый каналы представляют собой входные каналы, а второй канал представляет собой выходной канал.
3. Корпус клапана по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одному из указанных каналов придана конфигурация, обеспечивающая возможность механического прикрепления корпуса клапана к емкости.
4. Корпус клапана по п.1, отличающийся тем, что каждый из указанных каналов содержит участок, снабженный внутренней резьбой.
5. Корпус клапана по п.1, отличающийся тем, что четвертый канал содержит участок, снабженный наружной резьбой, которому придана конфигурация, обеспечивающая возможность его соединения с резьбовым участком, выполненным на емкости.
6. Корпус клапана по п.1, отличающийся тем, что второй канал расположен под прямым углом относительно четвертого канала.
