Соединительное устройство с клапанами
Изобретение относится к клапанным устройствам. Клапанное устройство содержит охватываемый и охватывающий соединительные элементы, выполненные с возможностью соединения путем введения вставки охватываемого элемента в гнездо охватывающего элемента. Канал для текучей среды в указанном охватывающем элементе имеет выполненное в гнезде отверстие, которое открывается и закрывается с помощью первого закрывающего элемента, перемещающегося в указанном гнезде. Канал для текучей среды в указанном охватываемом элементе имеет выполненное во вставке отверстие, которое открывается и закрывается с помощью второго закрывающего элемента. В соединенном состоянии текучая среда проходит между двумя указанными каналами. Охватывающий элемент содержит первый каркас. При введении вставки в гнездо указанный первый каркас прикрепляет первый закрывающий элемент к вставке с возможностью разъединения, так что указанный каркас принимает на себя действие любых разъединяющих сил, возникновение которых обусловлено давлением текучей среды в указанных каналах. Изобретение повышает надежность клапанных устройств. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил.
Данное изобретение относится к клапанному устройству и, в частности, но не ограничиваясь этим, к клапанному устройству, предназначенному для открытия и закрытия конца каналов для текучей среды. Данное изобретение, кроме того, относится к способу открытия и закрытия клапанного устройства.
Во многих отраслях промышленности обычным требованием является возможность открытия и закрытия концов каналов для текучей среды, необходимая при различных обстоятельствах, например перед соединением/разъединением двух каналов (например, труб или шлангов) или после них. Особенно желательным является сочетание открытия и закрытия клапанов с соединением и разъединением двух каналов, так что, когда каналы разъединены, клапаны закрыты, а когда каналы соединены, клапаны открыты.
В международном патентном документе WO 2006/005949 описаны различные варианты выполнения клапанов, которые открывают или закрывают каналы для текучей среды, причем их открытие и закрытие вызывается соответственно соединением и разъединением охватываемого и охватывающего соединительных элементов. Указанные каналы закрывает закрывающий элемент, приводимый в действие пружиной. При использовании в условиях высокого давления требуется пружина, обеспечивающая запас большого количества энергии для удерживания закрывающего элемента закрытым, несмотря на давление текучей среды. Такая ситуация возникает при поломке соединений, когда текучая среда под давлением находится внутри соединения (например, при условиях так называемого «горячего отжима»). Если указанные пружины не могут закрыть отверстия, противодействуя текучей среде под давлением, когда соединения разъединены, то разъединение может происходить только в «сухих» условиях. Кроме того, если в одном или в обоих разъединенных каналах находится текучая среда под давлением (например, при условиях так называемого «горячего производства»), то сила, требуемая для присоединения соединительных элементов, зависит от давления текучей среды. При использовании в условиях высокого давления подпружиненное средство может не обеспечивать такую соединительную силу, таким образом, известные соединения могут быть выполнены только в том случае, если они находятся в сухом состоянии. Соответственно, в широком диапазоне областей применения данное соединительное устройство может обеспечивать соединение только в сухом состоянии.
Целью данного изобретения является попытка преодоления по меньшей мере одного из вышеуказанных недостатков.
В соответствии с первым аспектом данного изобретения предлагается охватывающий элемент, который вместе с охватываемым элементом образует клапанное устройство, причем
охватываемый элемент содержит вставку по меньшей мере с одним первым каналом для текучей среды, при этом указанный или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, и
охватывающий элемент имеет гнездо для размещения вставки охватываемого элемента, по меньшей мере один второй канал для текучей среды, так что указанный один или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда, по меньшей мере один первый закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, и первое крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления первого закрывающего элемента к вставке с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними.
Предпочтительно клапанное устройство может открываться и закрываться путем соединения охватываемого и охватывающего элементов. Во время соединения вставка может помещаться в гнездо путем относительного перемещения вдоль первого направления. Указанные элементы могут разъединяться путем относительного перемещения вдоль второго направления, противоположного первому. Введение вставки в гнездо может вызвать перемещение первого закрывающего элемента к его открытому положению. Указанное перемещение может обеспечиваться стыком между вставкой и закрывающим элементом, который может находиться между их дистальными концами.
Предпочтительно во время соединения первое крепежное средство может ограничивать относительное перемещение между первым закрывающим элементом и вставкой до открытия указанного одного или каждого выпускного отверстия гнезда. Кроме того, во время разъединения первое крепежное средство может ограничивать относительное перемещение между первым закрывающим элементом и вставкой до закрытия указанного одного или каждого выпускного отверстия гнезда. Первое крепежное средство ограничивает относительное перемещение с обеспечением принятия на себя действия любых разъединяющих сил, возникающих во время соединения или разъединения. Предпочтительно первое крепежное средство ограничивает относительное перемещение первого закрывающего элемента от вставки. Таким образом, первый аспект обеспечивает соединение и разъединение охватываемого и охватывающего элементов без создания результирующей разъединяющей силы даже в том случае, когда и в первом, и во втором канале или в каждом из первых и вторых каналов находится текучая среда под давлением.
Предпочтительно перемещение первого закрывающего элемента к открытому положению может вызвать вхождение первого крепежного средства во взаимодействие со вставкой. Кроме того, перемещение первого закрывающего элемента к закрытому положению может вызвать выход первого крепежного средства из взаимодействия со вставкой. Указанное первое крепежное средство может содержать две части, по меньшей мере одна из которых выполнена с возможностью поворота в направлении другой части или от нее с обеспечением вхождения во взаимодействие со вставкой или выхода из него. Предпочтительно обе части выполнены с возможностью поворотного перемещения по направлению друг к другу и друг от друга и могут быть поджаты в стороны друг от друга с обеспечением поджатия в направлении разъединенного положения, а также могут быть поджаты с помощью упругого элемента, расположенного вокруг указанных двух частей с одной стороны от точек поворота. Указанный упругий элемент может представлять собой пружину. Как вариант, указанные части могут быть поджаты с помощью гибкого элемента, прикрепленного к их дистальным концам. Гибкий элемент может представлять собой пластинчатую пружину, а также может обеспечивать поворот указанных двух частей.
Предпочтительно положение оси поворота первого крепежного средства прочно зафиксировано относительно первого закрывающего элемента. Соответственно, приведение в движение закрывающего элемента путем введения вставки в гнездо вызывает перемещение первого крепежного средства вместе с ним. Предпочтительно охватывающий элемент может иметь непрерывную внутреннюю границу, расположенную неподвижно относительно гнезда, а первое крепежное средство может содержать часть, имеющую изменяющуюся внешнюю границу, причем при перемещении первого крепежного средства относительно указанной внутренней границы она входит в контакт с отличающейся частью изменяющейся внешней границы. Внутренняя граница может иметь внутреннюю кромку трубки. Соответственно, перемещение первого закрывающего элемента к открытому положению вызывает втягивание первого крепежного средства в указанную трубку, а стык между внутренней кромкой и внешним диаметром вызывает вхождение первого крепежного средства во взаимодействие со вставкой.
Предпочтительно первое крепежное средство содержит стопор, обеспечивающий прекращение перемещения закрывающего элемента к открытому положению до тех пор, пока не будет введен охватываемый элемент. Соответственно, указанное одно или каждое отверстие в охватывающем элементе не может быть открыто, пока охватывающий элемент не соединен с охватываемым элементом.
Предпочтительно охватываемый элемент содержит второй закрывающий элемент, расположенный вокруг вставки и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто. Второй закрывающий элемент может быть выполнен с возможностью свободного перемещения. Предпочтительно охватывающий элемент содержит второе крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления гнезда ко второму закрывающему элементу с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними. Предпочтительно во время соединения указанное второе крепежное средство может ограничивать относительное перемещение между вторым закрывающим элементом и гнездом до открытия указанного одного или каждого выпускного отверстия вставки. Кроме того, во время разъединения второе крепежное средство может ограничивать относительное перемещение между вторым закрывающим элементом и гнездом до закрытия указанного одного или каждого выпускного отверстия гнезда. Второе крепежное средство может ограничивать перемещение второго закрывающего элемента относительно гнезда с обеспечением закрытия указанного одного или каждого отверстия в вставке с помощью второго закрывающего элемента до тех пор, пока второе крепежное средство не освободит указанный элемент. При этом указанное средство принимает на себя действие любых сил, возникающих вследствие соединения/разъединения указанных элементов и вызывающих перемещение второго закрывающего элемента от гнезда. Второе крепежное средство может прикреплять второй закрывающий элемент к гнезду. Таким образом, первый аспект обеспечивает соединение и разъединение охватываемого и охватывающего элементов без потери текучей среды, находящейся в первом и втором каналах, или в каждых из первых и вторых каналов, поскольку указанные элементы не могут быть разъединены, если первый и второй закрывающие элементы не находятся в закрытом положении.
Предпочтительно перемещение первого крепежного средства к положению соединения может вызывать вхождение второго крепежного средства во взаимодействие со вторым закрывающим элементом. Кроме того, второе крепежное средство может быть выведено из взаимодействия со вторым закрывающим элементом путем перемещения первого крепежного средства из контактного положения. Второе крепежное средство может быть выполнено с возможностью скольжения относительно первого крепежного средства и содержать две части, по меньшей мере одна из которых выполнена с возможностью поворота в направлении другой части и от нее для обеспечения вхождения во взаимодействие со вставкой или выхода из него. Предпочтительно обе части могут быть выполнены с возможностью поворота относительно друг друга и могут быть поджаты друг от друга для обеспечения поджатия в направлении разъединенного положения, а также могут быть поджаты с помощью упругого элемента, расположенного вокруг указанных двух частей с одной стороны от точек поворота. Указанный упругий элемент может представлять собой пружину. Как вариант, указанные части могут быть поджаты с помощью гибкого элемента, прикрепленного к их дистальным концам. Гибкий элемент может представлять собой пластинчатую пружину и обеспечивать поворот указанных двух частей.
Предпочтительно положение оси поворота второго крепежного средства прочно зафиксировано относительно гнезда. Соответственно, при введении вставки в гнездо стык между гнездом и вторым закрывающим элементом вызывает перемещение указанного элемента к его открытому положению. Кроме того, при извлечении вставки из гнезда взаимодействие со вторым закрывающим средством вызывает перемещение второго закрывающего элемента к его закрытому положению.
Предпочтительно охватывающий элемент содержит стопор, предотвращающий перемещение второго закрывающего элемента до тех пор, пока охватываемый и охватывающий элементы не будут соединены. Действие стопора может прекращаться с помощью взаимодействия между вторым крепежным средством и вторым закрывающим элементом. Соответственно, указанное одно или каждое отверстие в охватываемом элементе не может быть открыто до соединения указанного элемента с охватывающим элементом.
Предпочтительно охватывающий и охватываемый элементы могут содержать соответственно охватывающий и охватываемый соединительные элементы, выполненные с возможностью разъемного взаимного соединения. Когда соединительные элементы соединены, текучая среда может проходить между двумя каналами. Указанные соединительные элементы могут разъединяться путем извлечения вставки из гнезда. Когда вставка введена в гнездо, указанное одно или каждое выпускное отверстие на боковой поверхности вставки может совмещаться с указанным одним или каждым выпускным отверстием на внутренней поверхности гнезда.
Предпочтительно охватывающий элемент может содержать выравнивающие элементы, предназначенные для взаимодействия с элементами на охватываемом элементе с обеспечением надлежащего выравнивания вставки в гнезде. Выравнивающие элементы могут включать выступ и соответствующий паз соответственно в охватываемом или в охватывающем элементе. Предпочтительно указанное соединение может содержать скрепляющий механизм, который может препятствовать разъединению указанных элементов и представлять собой скрепляющий штифт. Указанный штифт может вставляться через отверстие в охватываемом элементе и совмещенное отверстие в охватывающем элементе, когда указанные элементы соединены. В соединенном состоянии совмещенные отверстия могут располагаться между осями двух трубопроводов. Для обеспечения разъединения скрепляющий штифт может быть удален с помощью привода или вручную, или же указанные элементы могут разъединяться вследствие поломки штифта.
Предпочтительно каждый закрывающий элемент может содержать два уплотнительных кольца, которые в закрытом состоянии обеспечивают создание уплотнения на обеих сторонах каждого отверстия. Указанные уплотнения на каждом закрывающем элементе могут иметь одинаковый размер, что обеспечивает отсутствие результирующей разъединяющей силы в соединенном состоянии при повышенном давлении.
Если охватываемая и охватывающая части соединения имеют несколько каналов для текучей среды, то каждый канал в охватывающем элементе может иметь собственное гнездо, каждое из которых может быть закрыто закрывающим элементом. Каждый закрывающий элемент может быть присоединен к другому закрывающему элементу с обеспечением одновременного открытия и закрытия указанных гнезд. Охватываемый элемент может содержать вставку для каждого канала. Указанные вставки могут быть соединены друг с другом, и каждая из них может закрываться одним закрывающим элементом.
Предпочтительно охватывающий элемент может быть выполнен по существу в соответствии с описанием, приведенным в данном документе, и со ссылкой на чертежи. Предпочтительно охватываемый элемент может быть выполнен по существу в соответствии с описанием, приведенным в данном документе, и со ссылкой на чертежи.
В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается охватываемый соединительный элемент, который вместе с охватывающим соединительным элементом (не являющимся частью этого аспекта) образует клапанное устройство, содержащий
- вставку,
- по меньшей мере один первый канал для текучей среды, причем указанный один или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, и
- по меньшей мере один второй закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто.
Предпочтительно формулировка «свободное перемещение» означает, что второй закрывающий элемент не поджат к его закрытому положению.
Охватываемый элемент может быть по существу таким же, как и охватываемый элемент, выполненный в соответствии с первым аспектом.
В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предлагается охватывающий соединительный элемент, который вместе с охватываемым соединительным элементом (не являющимся частью этого аспекта) образует клапанное устройство, содержащий
- гнездо для размещения вставки охватываемого соединительного элемента,
- по меньшей мере один второй канал для текучей среды, причем указанный один или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда,
- по меньшей мере один первый закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, и
- первое крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления указанного первого закрывающего элемента к вставке с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними.
Охватывающий элемент может быть по существу таким же, как и охватывающий элемент, выполненный в соответствии с первым аспектом.
В соответствии с четвертым аспектом данного изобретения предлагается способ разъемного взаимного соединения охватываемого и охватывающего соединительных элементов, включающий
- введение вставки охватываемого элемента в гнездо охватывающего элемента, причем указанная вставка имеет по меньшей мере один первый канал для текучей среды, и указанный один или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, а указанное гнездо имеет по меньшей мере один второй канал для текучей среды, и указанный один или каждый канал имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда, и
- обеспечение разъемного прикрепления первого закрывающего элемента охватывающего соединительного элемента к вставке с помощью первого крепежного средства охватывающего элемента, причем указанный первый закрывающий элемент выполняют с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие гнезда по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, при этом обеспечивают ограничение перемещения указанной вставки относительно первого крепежного средства.
Предпочтительно в данном способе обеспечивают разъемное прикрепление двух частей с помощью первого крепежного средства при нахождении закрывающего элемента в закрытом положении.
Предпочтительно в данном способе обеспечивают разъемное прикрепление второго закрывающего элемента охватываемого соединительного элемента к гнезду с помощью второго крепежного средства охватывающего элемента при нахождении обоих закрывающих элементов в закрытом положении, причем указанный второй закрывающий элемент выполняют с возможностью перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки по меньшей мере частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто.
В данном способе могут обеспечивать прикрепление двух частей с помощью второго крепежного средства путем перемещения вставки к гнезду. В данном способе могут обеспечивать перемещение двух закрывающих элементов к открытому положению путем дальнейшего перемещения вставки в гнездо от места, в котором оба закрывающих элемента прикрепляют соответствующими крепежными элементами.
Предпочтительно в данном способе могут соединять соединительные элементы, как описано в данном документе, причем охватываемый и охватывающий элементы выполняют по существу в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
Далее в качестве примера приведено описание различных вариантов выполнения данного изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых
фиг.1 изображает вид сбоку в аксонометрии с частичным разрезом охватываемого и охватывающего соединительных элементов в соответствии с первым вариантом выполнения данного изобретения в разъединенном положении,
фиг.2 изображает вид сбоку в аксонометрии с частичным разрезом первого варианта выполнения в положении промежуточного соединения,
фиг.3 изображает вид сбоку в аксонометрии с частичным разрезом первого варианта выполнения в соединенном положении,
фиг.4 изображает увеличенный вид сбоку в аксонометрии с частичным разрезом охватываемого элемента первого варианта выполнения,
фиг.5 изображает увеличенный вид сбоку в аксонометрии с частичным разрезом охватывающего элемента первого варианта выполнения,
фиг.6 изображает вид в аксонометрии охватываемого элемента в соответствии со вторым вариантом выполнения,
фиг.7a изображает разрез по линии Х-Х на фиг.6, показывающий охватываемый элемент, зажатый внешними каркасами охватывающего элемента,
фиг.7b изображает разрез по линии Х-Х на фиг.6, показывающий охватываемый элемент, окруженный внешними каркасами охватывающего элемента в разжатом положении,
фиг.8 изображает вид сбоку в разрезе в аксонометрии охватывающего элемента в соответствии со вторым вариантом выполнения,
фиг.9 изображает вид сбоку в разрезе в аксонометрии охватываемого и охватывающего элементов в соответствии со вторым вариантом выполнения до соединения,
фиг.10 изображает вид сбоку в разрезе в аксонометрии охватываемого и охватывающего элементов в соответствии со вторым вариантом выполнения в соединенном положении,
фиг.11 изображает вид сбоку пластинчатой пружины в соответствии со вторым вариантом выполнения,
фиг.12 изображает вид сбоку в разрезе соединения в соответствии с третьим вариантом выполнения,
фиг.12a изображает вид в аксонометрии держателя, предназначенного для использования в третьем варианте выполнения,
фиг.13 изображает вид в аксонометрии соединения в соответствии с третьим вариантом выполнения, расположенного на баке,
фиг.14 изображает вид сверху соединения в соответствии с третьим вариантом выполнения,
фиг.15a изображает вид сбоку в разрезе четвертого варианта выполнения данного изобретения,
фиг.15b изображает вид с торца четвертого варианта выполнения изобретения,
фиг.16 изображает вид сбоку в разрезе четвертого варианта выполнения, показывающий соединение в положении промежуточного соединения,
фиг.17 изображает вид сбоку в разрезе четвертого варианта выполнения, показывающий соединение в разъединенном состоянии.
На фиг.1 изображено клапанное устройство 2 в разъединенном положении, содержащее охватываемый элемент 4 и охватывающий элемент 6.
Охватываемый элемент 4 имеет в целом полностью цилиндрическую форму и содержит вставку 7. Канал 8 для текучей среды (показан пунктиром) проходит через указанную вставку между первым отверстием 10, которое сообщается с первым трубопроводом для текучей среды (не показан), и вторым отверстием 12, которое расположено на периферической поверхности вставки у другого конца относительно указанного первого отверстия 10. Цилиндрический кожух 14 (показан на фиг.1 с частичным вырезом) окружает вставку и прикреплен к ней с возможностью скольжения. Кожух 14 не поджат и выполнен с возможностью свободного скольжения между открытым положением, в котором он не ограничивает второе отверстие 12, и закрытым положением (показано на фиг.1), в котором он ограничивает выход текучей среды из указанного отверстия 12.
Охватывающий элемент 6 содержит корпус 16, в свою очередь содержащий наружную трубку 18, внутреннюю трубку 20 и канал 22 для текучей среды (показан пунктирной линией на фиг.1). Указанная внутренняя трубка 20 образует гнездо для вставки 14. Указанный канал 22 проходит между первым отверстием 26, которое сообщается со вторым трубопроводом для текучей среды (не показан), и вторым отверстием 28, которое расположено на внутренней периферической поверхности гнезда у другого конца относительно указанного первого отверстия 26. В указанном гнезде установлен поршень 30, выполненный с возможностью скольжения. Поршень 30 не поджат и выполнен с возможностью скольжения между открытым положением, в котором он не ограничивает отверстие 28, и закрытым положением (показанном на фиг.1), в котором он ограничивает выход текучей среды из указанного отверстия 28. Внутренний каркас 34 выполнен из двух частей 34a и 34b (часть 34b на чертежах не видна), которые присоединены у одного конца корпуса 16 с возможностью поворота. Внешний каркас 36 выполнен из двух каркасов 36a и 36b, которые присоединены у одного конца поршня 30 с возможностью поворота. Дистальный конец каждого внешнего каркаса содержит расширяющуюся наружу часть или часть в форме усеченного конуса.
Как показано на фиг.1, в разъединенном состоянии кожух и поршень закрыты. Соответственно, текучая среда под давлением может заполнять каналы для текучей среды, причем ее выход через отверстия 12 и 28 ограничен благодаря тому, что кожух и поршень находятся в закрытом состоянии.
Охватываемый элемент 4 может быть присоединен к охватывающему элементу 6 путем относительного перемещения вставки 7 по направлению к гнезду вдоль оси А-А соединения. На фиг.2 изображено клапанное устройство в состоянии промежуточного соединения, в котором дистальные концы вставки 7 и кожуха 14 примыкают соответственно к поршню 30 и внутренней трубке 20. При дальнейшем перемещении охватываемого элемента 4 вдоль оси соединения относительно гнезда поршень 30 и кожух 14 начинают перемещаться к их открытым положениям. Перемещение поршня 30 вызывает втягивание каркасов в наружную трубку 18 в осевом направлении. При этом внешние поверхности частей в форме усеченных конусов входят в контакт с диаметром наружной трубки 18, вызывая тем самым поворот двух внешних каркасов 36a и 36b по направлению друг к другу. Внутренние каркасы 34а и 34b установлены в указанных внешних каркасах и, соответственно, также вынуждены поворачиваться по направлению друг к другу. При перемещении внешних каркасов 36a и 36b друг к другу они входят в контакт с вставкой 7 и, соответственно, скрепляют ее с поршнем 30. При перемещении внутренних каркасов 34a и 34b друг к другу они входят в контакт с кожухом 14 и, соответственно, скрепляют его с внутренней трубкой 20.
Вставка 7 вводится в гнездо до тех пор, пока она не достигнет состояния соединения, как показано на фиг.3. В состоянии соединения отверстие 12 во вставке 7 сообщается с отверстием 28 в гнезде, а кожух 14 и поршень 30 открыты. Следовательно, текучая среда может протекать между двумя каналами 8, 22. Например, текучая среда под давлением во втором трубопроводе (не показан) проходит вдоль канала 22 и выходит из отверстия 28 на поверхности гнезда. Текучая среда удерживается в гнезде с помощью уплотнительных колец 52, 58 на вставке. Давление текучей среды воздействует на уплотнительное кольцо 58 с обеспечением вытеснения вставки и на уплотнительное кольцо 52 с обеспечением дальнейшего втягивания вставки в гнездо. Одинаковый размер уплотнительных колец и одинаковое давление обеспечивают создание нулевой результирующей силы. Затем текучая среда может поступать в канал 8 через отверстие 12, а затем проходить в первый трубопровод (не показан). Когда вставка 7 извлекается из гнезда, взаимодействие между внутренним каркасом 34 и кожухом 14 обеспечивает возврат кожуха в закрытое положение. Аналогичным образом, взаимодействие между вставкой и внешним каркасом 36 обеспечивает возврат поршня в закрытое положение. Кроме того, поскольку во время соединения и разъединения вставка 7 и поршень 30 скреплены друг с другом до тех пор, пока отверстия 12, 28 полностью закрыты, то во время соединения и разъединения не возникает разъединяющая сила, даже когда текучая среда под давлением остается в указанных каналах.
Далее приведено более подробное описание различных частей данного варианта выполнения.
На фиг.4 изображен увеличенный вид охватываемого элемента 4. Корпус 7 вставки является в целом цилиндрическим и имеет ось, совпадающую с осью А-А соединения.
На поверхности 40 дистального конца охватываемого элемента расположено первое отверстие 8 для доступа текучей среды. Вокруг вставки 7 проходит кольцевой выступ 42, отнесенный по оси от указанной поверхности 40 и имеющий две противоположные радиальные поверхности 44, 46. Радиальная поверхность 44 обращена к торцевой поверхности 40 и наклонена так, что ее пересечение с вставкой 7 находится ближе к указанной поверхности 40, чем периферия кромки указанного выступа. Радиальная поверхность 46 обращена в противоположную от торцевой поверхности 40 сторону и расположена под прямым углом к вставке.
В осевом направлении вдоль внешней стороны вставки, между кольцевым выступом 42 и торцевой поверхностью 40, проходят два ребра 48, 50, которые расположены в одной радиальной плоскости на противоположных сторонах вставки.
Указанная вставка проходит от кольцевого выступа 42, т.е от торцевой поверхности 40 к дистальному концу 52, в виде двух частей. Диаметр концевой части больше диаметра средней части, которая расположена ближе к кольцевому выступу. Соответственно, на линии пересечения этих двух частей образован выступ 54.
На периферической поверхности части большого диаметра выполнено второе отверстие 12, по обе стороны от которого расположены два круговых уплотнительных кольца 56, 58.
Каждое из указанных колец размещено в кольцевой канавке, выполненной в части вставки 7, имеющей большой диаметр.
Кожух 14 расположен с обеспечением установки вокруг области дистального конца вставки. Соответственно, указанный кожух имеет расположенное вдоль его центральной оси ступенчатое отверстие, которое образует внутренний заплечик. Указанное отверстие имеет часть, диаметр которой обеспечивает установку вокруг части вставки большего диаметра, и торцевую часть с отверстием меньшего диаметра, размеры которого обеспечивают установку вокруг средней части вставки 7. Внешний профиль указанного кожуха остается цилиндрическим, за исключением суженной концевой области 45. Указанная область 45 имеет отверстие меньшего диаметра, а ее сужение обеспечивает уменьшение диаметра в направлении конца кожуха.
Когда кожух 14 установлен вокруг вставки 7, он может свободно скользить вдоль оси А-А соединения. Указанный кожух 14 выполнен с возможностью перемещения к открытому положению путем скольжения относительно вставки от поверхности 52 дистального конца. В открытом состоянии соединения перемещение кожуха ограничено стыком его области 45 суженного торца и радиальной поверхности 46, а дистальный конец 60 кожуха, который расположен дальше всего от кругового выступа, переместился на расстояние от уплотнительного кольца 58. Кожух 14 выполнен с возможностью скольжения к закрытому положению путем скольжения относительно вставки в направлении поверхности 52 дистального конца. В закрытом состоянии соединения перемещение кожуха 14 ограничено стыком его внутреннего заплечика и боковой поверхности 54, а дистальный конец 52 вставки и дистальный конец 60 кожуха расположены в одной плоскости с обеспечением легкого изъятия охватываемого элемента путем скольжения.
В закрытом положении два уплотнительных кольца 56, 58 создают уплотнение между кожухом 14 и вставкой 7 с обеспечение закрытия второго отверстия 12 указанным кожухом 14. Соответственно, ограничивается выход текучей среды под давлением, которая заполняет канал, через отверстие 12.
Несмотря на то что на чертежах канал 8 проходит от первого отверстия 10, совпадающего с осью соединения, затем поворачивает на 90° у изгиба и выходит из вставки через второе отверстие 12, следует понимать, что указанный канал 8 может проходить по любой непрерывной траектории между двумя отверстиями 10, 12.
На фиг.5 изображен увеличенный вид охватывающего элемента 6. Корпус 16 может быть выполнен за одно целое. Наружная трубка 18 имеет по существу цилиндрическую форму и образует цилиндрическую полость 60, а также имеет дистальный конец 62 и внутреннюю дистальную кромку 64. В указанной полости 60 наружной трубки расположена внутренняя трубка 20, ось которой совпадает с осью наружной трубки 18. Внутренняя трубка 20 имеет дистальный конец 63 и удерживается на наружной трубке 18 с помощью перемычки (на чертежах не видна), которая проходит между двумя указанными трубками и заполняет только часть полости 60. В выступе, проходящем от наружной трубки 18 в виде части корпуса 16, выполнен канал 22 для текучей среды. Указанный канал 22 проходит от первого канала 26 для текучей среды и затем поворачивает на 90° у изгиба, где он проходит через перемычку ко второму отверстию 28.
Поршень 30 представляет собой цилиндрический стержень, размеры которого обеспечивают его установку в гнезде, образованном внутренней трубкой 20. Указанный поршень 30 имеет дистальный конец 66 и содержит два круговых уплотнительных кольца 68, 70, которые размещены в кольцевых канавках, выполненных в поршне. От второго конца поршня проходит пластина 72, которая имеет две точки поворота. Вешний каркас 36a присоединен с возможностью поворота к поршню в точке 74 поворота указанной пластины 72, а также присоединен с возможностью поворота к поршню у другой точки поворота (не показана). Указанные точки находятся на расстоянии с обеих сторон от оси соединения, так что, как будет очевидно, точка поворота каждого из внешних каркасов 36a, 36b лежит в плоскости оси внешнего каркаса при нахождении в положении зажима.
Два внешних каркаса 36a и 36b расположены по существу в полости 60. Концы указанных двух каркасов 36a, 36b поджаты в одну сторону от точек 74 поворота с помощью пружины 76, установленной вокруг обоих каркасов, с обеспечением поворота каждого из них в направлении друг друга. Соответственно, указанные два каркаса поджаты в разжатое положение, в котором их концы на другой стороне от точек поворота раздвинуты. Каждый внешний каркас проходит от поджатого конца к части, имеющей форму усеченного конуса и находящейся на противоположной стороне от точки поворота. У начала указанной части выполнен внутренний заплечик 78, который наклонен под углом так, что он взаимодействует с наклонным концом кожуха для обеспечения воздействия наклона во время отсоединения охватываемого элемента от охватывающего элемента. Воздействие наклона вызывает расхождение в стороны двух внешних каркасов 36a, 36b, которые могут поворачиваться в направлении друг друга. Поворот каждого каркаса в направлении другого каркаса перемещает две части 36a, 36b к положению зажима, в котором указанные каркасы образуют постоянное кольцевое поперечное сечение с пазом, расположенным с каждой стороны. Как будет видно, этот паз обеспечивает возможность зажатия двух каркасов вокруг вставки 7 и, в частности, вмещает осевые ребра 48, 50.
Каждый из внутренних каркасов 34a, 34b присоединен на шарнирах (не показаны) к внутренней трубке 20 с возможностью поворота и представляет собой часть в виде половины трубы, имеющую обращенную внутрь закраину 80. Указанная закраина 80 расположена на расстоянии от конца указанной внутренней трубки. Два внутренних каркаса 34a, 34b поджаты для обеспечения поворота в направлении друг друга с одной стороны от шарниров с помощью пружины 82, которая расположена вокруг концов указанных каркасов в углублении с обеспечением образования плоского профиля. Соответственно, внутренние каркасы 34a и 34b поджаты для обеспечения поворота к разжатому положению, в котором их концы на противоположной от шарниров стороне раздвинуты. Внутренние каркасы выполнены с возможностью поворота к положению зажима путем перемещения концов, расположенных на противоположной от шарнира стороне, в направлении друг друга. В положении зажима два каркаса прилегают друг к другу с образованием постоянного кольцевого поперечного сечения с пазом, расположенным с каждой стороны и обеспечивающим надежное крепление.
Охватываемый и охватывающий элементы 4, 6 могут быть соединены с возможностью разъема и разъединены путем их перемещения относительно друг друга вдоль оси соединения. Во время введения часть в форме усеченного конуса действует в качестве раструба для вставки 7, обеспечивая расположение вставки 7 и гнезда на одной оси. Как показано на фиг.2, дистальный конец 52 вставки примыкает к дистальному концу 66 поршня, а дистальный конец 60 кожуха примыкает к дистальному концу 62 внутренней трубки 20. В этом положении отверстия 12 и 28 остаются закрытыми, поскольку кожух 14 и поршень 30 не переместились из их закрытых положений. При дальнейшем введении вставки 7 в гнездо стык между ней и поршнем 30 перемещает поршень к открытому положению. Благодаря смещению кругового уплотнительного кольца 70 от отверстия 28 поршень 30 может перемещаться на небольшое расстояние, когда отверстие 28 остается закрытым. Перемещение указанного поршня вызывает перемещение шарнирных соединений внешнего каркаса 36 и втягивание его, таким образом, в наружную трубку 18.
Внешний каркас 36 разжат в стороны пружиной 76, и стык с внутренней дистальной кромкой 64 ограничивает его дальнейший поворот в сторону. При втягивании внешнего каркаса 36 в наружную трубку 18 часть в форме усеченного конуса входит в контакт с внутренней дистальной кромкой 64, что вызывает поворот внешних каркасов к положениям зажима.
Расположение уплотнительного кольца 70 обеспечивает перемещение внешних каркасов к положениям зажима прежде, чем указанное кольцо 70 пройдет мимо отверстия 28. В положении зажима внешний каркас 36 зажимает вставку 7 путем контакта внутреннего заплечика 78 с радиальной поверхностью 44. Осевые ребра 48, 50 располагаются в пазу, образованном между двумя внешними каркасами 36a и 36b, и способствуют надлежащему выравниванию указанной вставки 7 в гнезде.
Во внешнем каркасе 36 расположен внутренний каркас 34. Пружина 82 вызывает поворот внутренних каркасов 34а и 34b относительно внешних каркасов. Соответственно, так же как и внешние каркасы 36, указанные внутренние каркасы 34а и 34b поворачиваются к положению зажима, в котором внутренний каркас прижимает кожух 14 к гнезду с помощью стыка между закраиной 80 и наклонным концом 45.
При дальнейшем введении вставки 7 в гнездо кожух 14 остается на месте относительно нее, открывая, таким образом, отверстие 14. Внешний каркас 36 скользит относительно внутреннего каркаса 34 с поршнем, открывая отверстие 28. Обычно, если в одном или в обоих из каналов 8, 22 находится текучая среда под давлением, то давление выталкивает вставку 7 из гнезда. Однако поскольку вставка 7 и гнездо не могут перемещаться друг от друга, так как они скреплены внешним каркасом 36, то они действуют как одно целое.
Соответственно, создается нулевая результирующая соединительная сила. Кроме того, сила, необходимая для соединения охватываемого и охватывающего соединительных элементов, не зависит от давления текучей среды в указанных каналах.
Введение вставки прекращается, когда кожух 14 и поршень 30 полностью открываются благодаря смыканию кожуха 14 с радиальной поверхностью 46.
В соединенном состоянии может быть желательным добавление данному устройству заданной прочности на разрушение. Благодаря одинаковому размеру круговых уплотнительных колец давление текучей среды, действующее на противоположные уплотнительные кольца 56, 58 в соединенном состоянии, создает нулевую результирующую разъединяющую силу. Соответственно, прочность на разрушение определяется независимо от давления в каналах для текучей среды. Данное устройство может быть разъединено путем извлечения вставки из гнезда.
При извлечении вставки 7 контакт радиальной поверхности 44 с внутренним заплечиком 78 вызывает извлечение внешнего каркаса 36 из наружной трубки 18, а также перемещение поршня 30 в направлении к его закрытому положению. Контакт закраины 80 с кожухом также вызывает его перемещение кожуха 14 относительно вставки 7 к его закрытому положению. Отверстия 12 и 28 закрыты соответственно кожухом и поршнями до тех пор, пока внутренний и внешний каркасы 34, 36 не освободят соответственно указанные кожух 14 и вставку 7.
При извлечении части в форме усеченного конуса через кромку 64 наружной трубки 18 пружина 76 вызывает поворот каркасов 36a и 36b друг от друга и, следовательно, освобождение вставки. Поворот частей внешнего каркаса к разжатому положению прежде всего обусловлен наклоном, выполненным на радиальной поверхности 44. Наклон на поверхности 44 естественным образом разводит каркасы в стороны при извлечении охватываемого элемента. Соответственно, если по какой-либо причине пружины не могут вызвать разъединение частей каркаса, то данное соединение не блокируется.
При перемещении внешнего каркаса 36 в сторону пружина 82 вызывает также перемещение в сторону внутреннего каркаса 34 и, следовательно, освобождение кожуха 14. Повороту внутренних каркасов 34a и 34b способствует наклонный конец 45 кожуха.
Следовательно, и в этом случае охватываемый элемент 4 отсоединяется от охватывающего элемента 6 без создания разъединяющей силы. Кроме того, указанные отверстия закрываются путем разъединения соединительных элементов с обеспечением постоянного закрытия клапанов при нахождении указанных элементов в разъединенном состоянии.
Поджатие внутреннего и внешнего каркасов обеспечивает противодействие их перемещению без наличия охватываемого элемента.
Кроме того, отверстия 12, 28 закрываются путем разъединения соединительных элементов с обеспечением постоянного закрытия указанных отверстий при нахождении указанных элементов в разъединенном состоянии.
На фиг.6-11 изображены охватываемый элемент 4 и охватывающий элемент 6 клапанного устройства 2, выполненного в соответствии со вторым вариантом выполнения и имеющего различные дополнительные конструктивные особенности.
На фиг.6 и 7 показан охватываемый элемент 4, который содержит вставку 7, образующую канал 8 для текучей среды, который проходит между двумя отверстиями 10, 12 (отверстие 12 не показано), и кожух 14. Во втором варианте выполнения вставка 7 не имеет выступа, который обеспечивает ограничение скольжения кожуха от конца вставки. Предпочтительно указанная вставка 7 имеет плоскую поверхность, созданную механической обработкой вдоль ее средней части 102. Кожух 14 имеет сквозное отверстие 104, через которое может быть введен штифт (не показан). Указанное отверстие 104 расположено в кожухе таким образом, что, когда штифт проходит через отверстие, он ограничивает внутренний диаметр кожуха. Во время сборки охватываемого элемента 4 кожух 14 может быть приведен в скольжение на вставке. Когда вставка 7 находится в закрытом положении (как описано выше), отверстие 104 располагается смежно с началом плоской части. Соответственно, в него может быть вставлен штифт, и при использовании стык между указанным штифтом и концом плоской части останавливает прохождение кожуха 7 через закрытое положение. При перемещении кожуха штифт также скользит вплотную к плоской поверхности, при этом благодаря стыку между ними обеспечивается корректировка поворота кожуха (т.е. прекращается его поворот вокруг вставки 7).
Предпочтительным является снабжение указанного кожуха механизмом, обеспечивающим его блокирование в закрытом положении и удерживание от перемещения к открытому положению, за исключением периода соединения с охватывающим элементом. Для этого с обеих сторон кожуха выполнены поворотные фиксаторы 106a и 106b, каждый из которых расположен в пазе 108, выполненном в указанном кожухе. Фиксаторы 106a и 106b поворачиваются относительно их средних точек и содержат области с выступающими концами. Каждый фиксатор поджат с обеспечением поворота таким образом, что первая область с выступающим концом перемещается к вставке. Когда кожух находится в закрытом положении, указанная первая область совмещается с углублением 110, выполненным во вставке, и, соответственно, поджатие фиксаторов вызывает соединение первых областей с выступающими концами с указанными углублениями. При повороте фиксаторов в углубления вторая область с выступающим концом поворачивается в сторону от вставки и выступает из паза 108.
При введении вставки в охватывающий элемент (как описано выше) внешние каркасы 36a и 36b, показанные на фиг.7a и 7b, смыкаются вокруг внешней стороны кожуха. При этом фиксаторы вынуждены поворачиваться для преодоления их поджатия и выхода из контакта с углублениями 110. Соответственно, происходит разблокирование и освобождение кожуха, обеспечивающее его перемещение к открытому положению.
Кольцевой выступ 42, который обеспечивает стопор для кожуха в открытом положении (как описано выше), имеет паз 112, который проходит в радиальном направлении и входит в контакт с охватывающим элементом для обеспечения выравнивания вставки, как описано далее.
Как показано на фиг.9, охватываемый элемент 104 также содержит скрепляющее устройство 114, корпус 116 которого прочно прикреплен к охватываемому элементу 4 и расположен смежно с кольцевым выступом 42. Указанное скрепляющее устройство изображено более подробно на фиг.10b. Корпус 116 имеет паз, который выровнен относительно паза 112 на кольцевом выступе 14. К указанному корпусу прикреплен привод 117, который управляет штифтом 118 (показан пунктиром на фиг.8b), проходящим через привод, а также через отверстия в корпусе, выполненные по обе стороны от паза. Указанный штифт может быть удален из паза, так чтобы он не выступал из него, либо вытаскиванием вручную конца 120 штифта из привода (например, подвижного аппарата с дистанционным управлением), либо запуском привода для обеспечения извлечения штифта из паза.
На фиг.8a изображен охватывающий элемент 4 в соответствии со вторым вариантом выполнения. Указанный охватывающий элемент 4 содержит корпус 6, поршень 30, внешний каркас, содержащий два внешних каркаса 36a и 36b (на фиг.8a виден только каркас 36a), и внутренний каркас, содержащий два внутренних каркаса 34a и 34b (на фиг.8a виден только каркас 34a). Охватывающий соединительный элемент действует по существу, как описано в данном документе.
Однако во втором варианте выполнения вместо поджатия внутреннего и внешнего каркасов с обеспечением их поворота к разжатому положению с помощью пружины, расположенной с одной стороны от точки поворота, указанные каркасы поджаты с обеспечением их поворота к разжатому положению с помощью пластинчатых пружин 122, 124. Внутренний и внешний каркасы в этом варианте выполнения поджимаются аналогичным образом, поэтому для ясности будет описана только пластинчатая пружина, которая поджимает другой каркас.
На фиг.11 изображена одна из пластинчатых пружин 122, 124, которая представляет собой кольцевую пластинчатую пружину, изогнутую по диаметру с образованием радиуса сгиба. Конец внешнего каркаса 36a прикреплен к одной половине пластинчатой пружины 122, а противоположный внешний каркас 36b прикреплен к другой половине указанной пружины 122. При сжимании внешних каркасов друг с другом в направлении закрытого положения пластинчатая пружина 122 деформируется относительно линии сгиба, стремясь образовать плоскую конфигурацию. Благодаря упругим свойствам пружины 122 противолежащие внешние каркасы поджимаются к разжатому положению.
Подпружиненная шайба 122, 124 является более предпочтительной по сравнению с шарниром и пружиной первого варианта выполнения, поскольку в данном случае шарнир устранен. В определенных условиях, в частности при подводной эксплуатации, шарниры подвержены засорению посторонними включениями (т.е. песком).
Поршень 30 имеет центральное сквозное отверстие, которое при введении вставки в гнездо обеспечивает выпуск попавшей внутрь текучей среды.
Наружная трубка 18 (по существу такая, как описано в данном документе) показана прочно прикрепленной к корпусу 6. Внутренняя трубка 20 показана выполненной за одно целое с указанным корпусом. Перемычки 126a и 126b корпуса 6 присоединяют его к трубке 20.
В соответствии со вторым вариантом выполнения корпус 6 также содержит направляющую 128, которая выполнена в виде пластины 128, прочно прикрепленной к наружной трубке 18 и расположенной в осевом направлении. Указанная пластина имеет отверстие 130, направленное к ее свободному концу и расположенное между осями, которые определены двумя трубопроводами A-A и B-B (не показаны) для текучей среды.
При соединении охватываемого и охватывающего элементов указанная пластина 128 ограничивает введение до тех пор, пока она не совместится с пазом 112 в кольцевом выступе охватываемого элемента. Это обеспечивает надлежащее соосное расположение вставки в гнезде. В состоянии соединения отверстие 130 выровнено относительно штифта 118, который, таким образом, может быть вставлен в указанное отверстие 130. Указанный штифт обеспечивает прочность скрепления соединения, поскольку для разъединения охватываемого и охватывающего элементов требуется устранить штифт.
Штифт может быть удален для обеспечения разъединения указанных элементов либо путем запуска привода, либо путем извлечения его вручную. Кроме того, штифт может быть выполнен с обеспечением его сдвига в случае, если к трубопроводам приложена разрушающая сила, достаточная для разрыва соединения. Поскольку указанный штифт расположен в центре между двумя осями трубопроводов, то возникают минимальные изгибающие силы.
Направляющая пластина 128 также придает соединению жесткость при кручении благодаря сдерживанию относительного поворота между охватываемым и охватывающим элементами путем обеспечения стыка между пластиной 128 и пазом 112.
Во втором варианте выполнения вместо использования внешних каркасов 36a и 36b, содержащих часть в форме усеченного конуса, закрытие внешнего каркаса в направлении зажатого положения достигается с помощью уступа во внешнем диаметре концов внешних каркасов и наклонного края 134, прилегающего к двум диаметрам. При втягивании внешних каркасов в наружную трубку 18 наклонный край 134 входит в контакт с ее внутренней дистальной кромкой, в результате чего происходит закрытие внешнего каркаса по существу, как описано в данном документе.
Внешний каркас второго варианта выполнения также содержит блокирующий механизм 140, который удерживает два внешних каркаса в разжатом положении до начала соединения охватываемого элемента с охватывающим элементом. Указанный блокирующий механизм содержит фиксатор 142, который поворачивается относительно одного конца, причем ось поворота параллельна плоскости, в которой лежат оси A-A и B-B. К одному из внешних каркасов 36a прикреплен шарнир. Указанный фиксатор 142 поджат с обеспечением поворота в направлении внешнего каркаса 36b. Соответственно, когда внешние каркасы находятся в разжатом расположении, фиксатор поворачивается, что обеспечивает разведение двух указанных элементов в стороны и тем самым ограничивает их перемещение по направлению друг к другу. При соединении охватываемого элемента с охватывающим элементом он примыкает к фиксатору и поворачивает его в сторону, размыкая соединение между внешними каркасами 36a и 36b. Соответственно, указанные два каркаса открепляются и могут перемещаться по направлению друг к другу с обеспечением, таким образом, возможности соединения указанных элементов. После соединения элементов фиксатор продолжает поворачиваться от части 36b до тех пор, пока не ограничит указанное соединение. В этом положении дальнейший поворот фиксатора ограничен стыком со стопорным элементом или внешним каркасом 36a.
Таким образом, фиксатор действует как распорка, обеспечивающая прекращение перемещения двух внешних каркасов по направлению друг к другу. Следовательно, поскольку внешние каркасы не могут перемещаться друг к другу, они не могут быть втянуты в трубку и поршень, в свою очередь, не может перемещаться в гнезде. Это обеспечивает преимущество по сравнению с первым вариантом выполнения, так как при этом предотвращается случайное открытие отверстия в указанном гнезде, например, в результате падения охватывающего соединения или удара по нему.
На фиг.12-15 изображены охватываемый элемент 4 и охватывающий элемент 6 клапанного устройства 2 в соответствии с третьим вариантом выполнения. Третий вариант выполнения по существу является аналогичным второму варианту, однако вместо поджатия внутреннего и внешнего каркасов с обеспечением их поворота к разжатому положению с помощью пластинчатых пружин каждая пластинчатая пружина варианта 2 выполнения заменена кольцевыми пружинами 210a и 210b, которые раздвигают внутренний и внешний каркасы в стороны, и держателями 220a и 220b, которые удерживают указанные каркасы относительно корпуса 16 и поршня 30. Поджатие и удержание внутреннего и наружного каркасов выполняется одинаковым образом, поэтому для краткости в данном документе приведено описание поджатия только внутреннего каркаса.
Внутренний каркас 34 поджимается в сторону с помощью пары противолежащих кольцевых пружин 210a, расположенных напротив друг друга. При этом одна из указанных пружин 210a расположена с одной стороны от границы между двумя внутренними каркасами, а другая пружина - с другой стороны для обеспечения устойчивости. Каждая кольцевая пружина 210 содержит упругий удлиненный материал, изогнутый в средней части относительно радиуса. Первый дистальный конец каждой кольцевой пружины 210a прикреплен к первому внутреннему каркасу 34a, а второй, другой, дистальный конец прикреплен к другому, второму, внутреннему каркасу 34b. Например, дистальные концы закреплены в отверстиях, выполненных в концах каждого внутреннего каркаса. Соответственно, указанные кольцевые пружины соединяют внутренние каркасы подобно шарнирам. Очевидно, что вследствие упругости каждой кольцевой пружины 210 они могут быть расположены с обеспечением поджатия внутреннего каркаса 34 и его раздвигания относительно точки поворота.
Перемещение внутреннего каркаса 34 относительно корпуса ограничивается парой держателей 220a. Как и в случае кольцевых пружин 210, указанные держатели расположены напротив друг друга относительно границы между двумя внутренними каркасами. Как показано на фиг.12а, каждый держатель 220 содержит упругий элемент 221 и крепежный штифт 222. Упругий элемент 221 изогнут по двум линиям сгиба с образованием элемента в форме желоба. Крепежный штифт 222 проходит через отверстие в указанном элементе 221 и прикрепляется к задней стороне корпуса. Следовательно, каждый крепежный штифт 222 проходит через отверстие во внутреннем каркасе. Отверстие, через которое проходит указанный штифт 222, выполнено больше штифта для обеспечения его перемещения во внутреннем каркасе. Каждый конец элемента 221 примыкает к задней стороне каждого противолежащего внутреннего каркаса. Соответственно, корпус присоединяется к внутреннему каркасу. Держатели 220 изгибаются с обеспечением возможности перемещения внутренних каркасов друг от друга. Следует понимать, что пара держателей 220b удерживает внешний каркас относительно поршня 30 аналогичным способом.
Кольцевые пружины 210 и держатели 220 являются предпочтительными, поскольку исключают необходимость в шарнирном соединении между каркасами 34 и 36, а также между указанными каркасами и поршнем 30. Шарнирные соединения могут создавать проблемы в некоторых ситуациях, например, когда грязь или песок блокирует шарнир. Кроме того, каркасы 34 и 36 поджаты в направлении поршня 30 и корпуса 16, что повышает надежность соединения.
В третьем варианте выполнения произведена дополнительная модификация, которая заключается в том, что канал 22 для текучей среды, выполненный в охватывающем элементе, проходит перпендикулярно каналу 8, выполненному во вставке. Кроме того, охватывающий элемент содержит поворотное соединение 130, что обеспечивает, как показано на фиг.14, возможность поворота соединения между трубопроводом и охватывающим элементом.
На фиг.15-17 изображены охватываемый элемент 4 и охватывающий элемент 6 клапанного устройства 2 в соответствии с третьим вариантом выполнения. В третьем варианте выполнения обеспечено наличие соединения, содержащего более одного трубопровода. Например, как показано на чертежах, соединение содержит четыре трубопровода 310 для текучей среды. Подобное соединение может использоваться так же, как, например, составное соединение, применяемое в нефтяной промышленности.
Для обеспечения возможности наличия в соединении 2 четырех каналов 310 требуется разделить внешний каркас 36 и внутренний каркас 34 на четыре части. В соответствии с фиг.17 охватывающий элемент содержит четыре поршня 320, предназначенные для закрытия каждого канала 310. Указанные поршни 320 соединены вместе с помощью задней пластины 332 и, соответственно, удерживаются с обеспечением совместного перемещения. Четыре поршня 320 действуют с обеспечением открытия и закрытия каждого соответствующего канала 310 по существу, как описано в данном документе.
Как и прежде, для обеспечения прикрепления поршней 320 к вставке 7 необходимо, чтобы внешний каркас 36 выдерживал нагрузку разъединяющих сил, создаваемых во время соединения и разъединения. Поскольку требуется прохождение указанных каналов через корпус, внешний каркас 36 не может содержать только два каркаса. Соответственно, как указано, внешний каркас содержит четыре каркаса 36a, 36b, 36c и 36d, каждый из которых удерживается относительно задней пластины 322 поршней 320 и поджимается с обеспечением разъединения, как описано выше. Вследствие этого, а также в соответствии с предыдущими вариантами каждый из внешних каркасов поджимается с обеспечением их отодвигания друг от друга.
Охватываемый элемент 4 содержит четыре вставки 320 и кожух 14. Указанный кожух 14 представляет собой по существу цилиндр с выполненными в нем четырьмя сквозными отверстиями, обеспечивающими размещение каждой из вставок, и закрывает четыре канала 8 по существу, как описано в данном документе. Четыре вставки 330 соединены вместе с помощью пластины 332. В пластине 332 и в кожухе 14 также выполнено центральное отверстие 334. При соединении стержень 336, проходящий от корпуса охватывающих элементов, входит в указанное отверстие 334 с обеспечением возможности введения скрепляющего штифта через пластину 332 и соответствующее отверстие в стержне 336.
При введении охватываемого элемента 4 в охватывающий элемент 6 каждая вставка 330 примыкает соответственно к одному из поршней 320 (см фиг.16). Дальнейшее введение заставляет указанные поршни 320 перемещаться относительно корпуса 16. В соответствии с этим и как описано выше, внешний каркас 36 выводится в корпус 16, и каждый из внешних каркасов приводится в движение по направлению друг к другу с обеспечением прижимания пластины 332 и, соответственно, вставок 330 к поршням 320. В свою очередь, внутренний каркас 34 также смыкается вокруг кожуха 14. Таким образом, одним действием можно присоединить и отсоединить несколько трубопроводов соединения без приложения каких-либо относительных сил между охватываемым и охватывающим элементами.
Несмотря на то что описанный третий вариант выполнения имеет четыре канала для текучей среды, следует понимать, что возможно выполнение любого числа каналов путем увеличения количества частей каркаса для каждого соответствующего внешнего и внутреннего каркаса,
Обращено внимание на все статьи и документы, поданные в связи с данной заявкой одновременно с данным описанием изобретения или ранее и находящиеся в открытом доступе совместно с данным описанием, при этом содержание всех таких статей и документов включено в данный документ посредством ссылки.
Все особенности, раскрытые в данном описании (включая любые пункты приложенной формулы изобретения, реферат и чертежи), и/или все из этапов любого раскрытого таким образом способа могут быть объединены в любом сочетании, за исключением тех случаев, когда по меньшей мере некоторые из таких особенностей и/или этапов являются взаимоисключающими.
Каждая особенность, раскрытая в данном описании изобретения (включая любые пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), может быть заменена альтернативными особенностями, отвечающими этой же, равнозначной или аналогичной, цели в случае, если это не указано специально иным образом. Таким образом, если это не указано иным образом, каждая раскрытая особенность представляет собой только один пример из родовой последовательности равнозначных или аналогичных особенностей.
Данное изобретение не ограничивается деталями вышеприведенного варианта (вышеприведенных вариантов) выполнения и распространяется на любую новую особенность или любую новую комбинацию особенностей, раскрытых в данном описании (включая любые пункты сопровождающей формулы изобретения, реферат и чертежи), или любую новую особенность или любую новую комбинацию особенностей этапов любого раскрытого таким образом способа или процесса.
1. Клапанное устройство, образованное охватывающим элементом и охватываемым элементом, в котором охватываемый элемент содержит вставку, по меньшей мере, с одним первым каналом для текучей среды, при этом указанный или каждый канал имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, и охватывающий элемент имеет гнездо для размещения вставки охватываемого элемента, по меньшей мере, один второй канал для текучей среды, который или каждый из которых имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда, по меньшей мере, один первый закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, и первое крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления первого закрывающего элемента к вставке с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними.
2. Клапанное устройство по п.1, в котором охватываемый элемент содержит второй закрывающий элемент, расположенный вокруг вставки и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто, при этом охватывающий элемент содержит второе крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления гнезда ко второму закрывающему элементу с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними.
3. Клапанное устройство по п.2, в котором перемещение первого закрывающего элемента к открытому положению вызывает вхождение первого крепежного средства во взаимодействие со вставкой и/или вхождение второго крепежного средства во взаимодействие со вторым закрывающим элементом, при этом перемещение первого закрывающего элемента к закрытому положению вызывает выход первого крепежного средства из взаимодействия со вставкой и/или выход второго крепежного средства из взаимодействия со вторым закрывающим элементом.
4. Клапанное устройство по п.2, в котором первое и/или второе крепежное средство закреплены(о) относительно соответственно первого закрывающего элемента или гнезда для обеспечения перемещения вместе с первым закрывающим элементом или гнездом.
5. Клапанное устройство по п.2, в котором первое и/или второе крепежное средство содержат(ит), по меньшей мере, две части, при этом, по меньшей мере, одна из частей каждого крепежного средства выполнена с возможностью поворота в направлении другой части или от нее соответственно для вхождения во взаимодействие со вставкой или вторым закрывающим элементом и выхода из него.
6. Клапанное устройство по п.5, в котором части одного или каждого крепежного средства поджаты в стороны друг от друга для обеспечения поджатия одного или каждого крепежного средства в направлении разъединенного положения.
7. Клапанное устройство по п.5, в котором все части одного или каждого крепежного средства соединены друг с другом с помощью шарнира, причем указанный один или каждый шарнир прочно прикреплен к первому закрывающему элементу или гнезду для обеспечения прикрепления к ним крепежного средства, при этом указанные части поджаты с помощью упругого элемента, расположенного вокруг двух частей с одной стороны от шарнира.
8. Клапанное устройство по п.5, в котором части одного или каждого крепежного средства прикреплены соответственно к первому закрывающему элементу или гнезду с помощью, по меньшей мере, одного удерживающего элемента и поджаты в стороны с помощью, по меньшей мере, одного упругого элемента.
9. Клапанное устройство по п.2, в котором второе крепежное средство выполнено с возможностью скольжения относительно первого крепежного средства.
10. Клапанное устройство по п.4, в котором охватывающий элемент имеет непрерывную внутреннюю границу, расположенную неподвижно относительно гнезда, а первое крепежное средство содержит часть, имеющую изменяющуюся внешнюю границу, причем при перемещении первого крепежного средства относительно указанной внутренней границы последняя входит в контакт с отличающейся частью указанной изменяющейся внешней границы.
11. Клапанное устройство по п.2, в котором указанное одно или каждое крепежное средство содержит стопор, предназначенный для предотвращения перемещения каждого закрывающего элемента к открытому положению до тех пор, пока не введен охватываемый элемент.
12. Клапанное устройство по п.1, в котором охватывающий и охватываемый элементы содержат соответственно охватывающий и охватываемый соединительные элементы, выполненные с возможностью разъемного соединения, и которое открывается и закрывается путем соединения охватываемого и охватывающего соединительных элементов с обеспечением прохождения текучей среды между двумя каналами, когда два указанных соединительных элемента соединены.
13. Клапанное устройство по любому из пп.1-12, в котором охватывающий и охватываемый элементы имеют более одного канала для текучей среды, причем каждый канал в охватывающем элементе открывается и закрывается с помощью соответствующего закрывающего элемента, а охватываемый элемент содержит вставку для каждого из указанных каналов, при этом каждое крепежное средство содержит, по меньшей мере, три части, выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга с обеспечением вхождения во взаимодействие или выхода из взаимодействия соответствующих частей.
14. Охватываемый соединительный элемент, который вместе с охватывающим соединительным элементом, который не является частью этого пункта формулы изобретения, образует клапанное устройство, содержащий вставку, по меньшей мере, один первый канал для текучей среды, который или каждый из которых имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, и, по меньшей мере, один второй закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное или каждое выпускное отверстие, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто.
15. Охватывающий соединительный элемент, который вместе с охватываемым соединительным элементом, который не является частью этого пункта формулы изобретения, образует клапанное устройство, содержащий гнездо для размещения вставки охватываемого соединительного элемента, по меньшей мере, один второй канал для текучей среды, который или каждый из которых имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда, по меньшей мере, один первый закрывающий элемент, выполненный с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное или каждое выпускное отверстие, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, и первое крепежное средство, предназначенное для разъемного прикрепления первого закрывающего элемента к вставке с обеспечением ограничения относительного перемещения между ними.
16. Охватываемый или охватывающий соединительный элемент соответственно по п.14 или 15, выполненный по пп.1-12.
17. Способ разъемного взаимного соединения охватываемого и охватывающего соединительных элементов, включающий введение вставки охватываемого элемента в гнездо охватывающего элемента, причем указанная вставка имеет, по меньшей мере, один первый канал для текучей среды, который или каждый из которых имеет, по меньшей мере одно, выпускное отверстие на боковой поверхности вставки, при этом указанное гнездо имеет, по меньшей мере, один второй канал для текучей среды, который или каждый из которых имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, расположенное на внутренней боковой поверхности гнезда, и обеспечение разъемного прикрепления первого закрывающего элемента охватывающего соединительного элемента к вставке с помощью первого крепежного средства указанного охватывающего элемента, причем указанный первый закрывающий элемент выполняют с возможностью свободного перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие гнезда, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие полностью закрыто, при этом обеспечивают ограничение относительного перемещения между вставкой и первым крепежным средством.
18. Способ по п.17, в котором обеспечивают разъемное прикрепление второго закрывающего элемента охватываемого соединительного элемента к гнезду с помощью второго крепежного средства охватывающего элемента при нахождении обоих закрывающих элементов в закрытом положении, причем указанный второй закрывающий элемент выполняют с возможностью перемещения между открытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки, по меньшей мере, частично открыто, и закрытым положением, в котором указанное одно или каждое выпускное отверстие вставки полностью закрыто.
