Устройство седла клапана для применения в гидравлических клапанах
Предлагается устройство седла клапана для применения в гидравлических клапанах. Вариант седла клапана содержит уплотнение, расположенное между стаканом (316) и корпусом клапана (306), так что, когда клапан находится в положении закрытия, наружная посадочная поверхность запорного элемента (344), соединенная с возможностью скольжения со стаканом, прилегает с возможностью скольжения к упругой прокладке, прерывая поток текучей среды через корпус клапана, а торец запорного элемента (344) не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью. Указанное уплотнение содержит С-образную прокладку и имеет открытую часть (364), обращенную к нагнетаемой технологической текучей среде, протекающей через корпус клапана, причем давление технологической текучей среды прижимает уплотнение к посадочной поверхности(366). 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится, главным образом, к клапанам, в частности к устройству седла клапана для применения в гидравлических клапанах.
Уровень техники
Клапаны, главным образом, используются в системах управления технологическим процессом для регулирования потока технологических текучих сред. В клапанах с поступательным движением штока (например, дроссельная задвижка, клапан с поплавком, мембранный клапан, запорная задвижка и др.) обычно используется запорный элемент (например, стержень клапана), расположенный в канале текучей среды для регулирования потока текучей среды через клапан. Обычно запорный элемент спроектирован так, чтобы прилегать к седлу клапана (например, кольцо гнезда), расположенному в канале текучей среды сквозь клапан. Шток клапана функционально связывает запорный элемент с приводным механизмом, который перемещает запорный элемент между положением открытия и положением закрытия, позволяя текучей среде проходить или ограничивая ее поток между впуском и выпуском клапана. Для регулирования потока текучей среды через клапан в рабочем процессе, управляющий элемент под воздействием приводного механизма может перемещаться к седлу клапана и/или от него.
Для обеспечения высокой герметичности или уплотнения, когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент обычно прилегает к седлу клапана и точно совпадает с ним. Поэтому всякое несовпадение этих компонентов может приводить к нежелательной утечке. Такие несовпадения могут возникать из-за отклонений в конструкции или размерах компонентов, например, из-за ошибок в процессе изготовления. Таким образом, при изготовлении запорный элемент и/или седло клапана обычно изготавливают с точными (например, жесткими) допусками или с высокой степенью контроля размеров, что значительно повышает сложность и стоимость изготовления.
Раскрытие изобретения
Вариант устройства седла клапана для использования в клапанах содержит упругую прокладку, расположенную между стаканом и корпусом клапана, так что, когда клапан находится в положении закрытия, для прерывания потока текучей среды через корпус клапана, наружная посадочная поверхность запорного элемента входит с возможностью скольжения в стакан, прилегая с возможностью скольжения к упругой прокладке. Когда клапан находится в положении закрытия, торец запорного элемента не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью.
В другом варианте гидравлический клапан содержит корпус клапана, образующий канал для потока текучей среды между впуском и выпуском и снабженный, по меньшей мере, одной ступенчатой поверхностью, примыкающей к отверстию гидравлического клапана. Стакан снабжен первым отверстием для входа с возможностью скольжения как минимум части запорного элемента гидравлического клапана и вторым отверстием для регулировки характеристик потока текучей среды через гидравлический клапан. Седло клапана расположено между торцом стакана и ступенчатой частью корпуса клапана, примыкающей к отверстию. Для прерывания потока текучей среды между впуском и выпуском клапана, когда запорный элемент находится в положении закрытия, наружная посадочная поверхность запорного элемента прилегает с возможностью скольжения к седлу клапана. Кроме того, когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент не вводится в соединение с другой посадочной поверхностью.
В еще одном варианте устройство седла клапана для использования в гидравлических клапанах содержит устройство для уплотнения отверстия гидравлического клапана. Устройство для уплотнения зафиксировано между торцом направляющей конструкции и ступенчатой поверхностью корпуса насоса. Когда клапан находится в положении закрытия, наружная поверхность запорного элемента прилегает с возможностью скольжения к устройству для уплотнения, чтобы прерывать поток текучей среды через отверстие клапана, и когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена часть известного гидравлического клапана, снабженного известным седлом клапана.
На фиг.2А приведена часть другого известного гидравлического клапана.
На фиг.2B приведена увеличенная часть известного гидравлического клапана по фиг.2А.
На фиг.3A приведен вид поперечного сечения части гидравлического клапана, с вариантом предлагаемого устройства седла клапана, показанного в положении закрытия.
На фиг.3B приведена увеличенная часть варианта гидравлического клапана по фиг.3A.
На фиг.4А приведен вид поперечного сечения варианта гидравлического клапана по фиг.3A и 3B, показанного в положении открытия.
На фиг.4B приведена увеличенная часть варианта гидравлического клапана по фиг.4А.
На фиг.5 приведен другой предлагаемый вариант устройства седла клапана.
Осуществление изобретения
Предлагаемый вариант устройства седла клапана может использоваться в гидравлических клапанах, снабженных подвижным штоком, как, например, регулирующие клапаны, дроссельные клапаны и др., которые могут включать в себя конструкцию механизма клапана (например, стакан). Как правило, предлагаемый вариант устройства седла клапана может использоваться для улучшения уплотнения или высокой герметичности между запорным элементом и корпусом клапана, когда клапан находится в положении или состоянии закрытия. Например, когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент с возможностью скольжения и/или герметично прилегает к устройству седла клапана для надежного предотвращения утечки между впуском и выпуском клапана. Кроме того, когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью (например, обычное кольцо гнезда, соединенное с корпусом клапана).
В частности, описанный здесь вариант устройства седла клапана содержит первую прокладку, расположенную или установленную между поверхностью корпуса клапана и направляющей конструкцией, как, например, стакан. Запорный элемент перемещается между положением открытия, в котором запорный элемент находится вдали от седла клапана, обеспечивая поток текучей среды через клапан, и положением закрытия, в котором запорный элемент герметично прилегает к седлу клапана, перекрывая поток текучей среды через клапан. Точнее говоря, устройство седла клапана может включать в себя упругую С-образную прокладку или любые другие подходящие прокладки. Гидравлический клапан, оборудованный предлагаемым вариантом устройства седла клапана, может изготавливаться в соответствии со сниженными производственными допусками и/или уменьшением деталей или компонентов (например, обычное кольцо гнезда можно исключить), поэтому значительно снижается сложность и стоимость клапана.
Кроме того, предлагаемый вариант устройства седла клапана можно заменить и/или отремонтировать во время обслуживания с большей легкостью по сравнению с обычным кольцом седла. Кроме того, поскольку предлагаемый вариант устройства седла клапана прилегает к боковой поверхности или корпусу запорного элемента, когда запорный элемент находится в положении закрытия, он может удерживаться в этом положении, используя существенно меньшее усилие или нагрузку посадки (например, обеспечиваемую приводным механизмом). В результате, гидравлическим клапаном, использующим предлагаемый вариант устройства седла клапана, можно управлять с помощью сравнительно меньшего приводного механизма, таким образом, дополнительно уменьшая стоимость. Кроме того, варианты предлагаемого устройства седла клапана являются упругими для обеспечения теплового расширения направляющей конструкции (например, стакана) относительно корпуса клапана, существенно не влияя на характеристики (например, характеристику герметичности) устройства седла клапана.
На фиг.1 приведен вид поперечного сечения части известного гидравлического клапана 100. Как показано на фиг.1, клапан 100 содержит корпус 102 клапана, образующий канал 104 для потока текучей среды между впуском 106 и выпуском 108. Крышка 110 соединена с корпусом 102 клапана с помощью креплений 112 и соединяет корпус 102 клапана с приводным механизмом (не показан). Хотя это не показано, крышка 110 может содержать систему прокладок (например, пружинных прокладок) для предотвращения утечки текучей среды в окружающую среду вдоль штока 114 клапана. Механизм 116 клапана расположен в канале 104 для потока текучей среды, образованном корпусом 102 клапана для регулировки потока текучей среды между впуском 106 и выпуском 108. Механизм 116 клапана содержит внутренние компоненты клапана 100, например запорный элемент 118, седло 120 клапана, представленное в виде кольца гнезда, стакан 122 и шток 114 клапана.
Седло 120 клапана расположено (например, присоединено) в корпусе 102 клапана, образуя отверстие 124 в канале 104 для потока текучей среды между впуском 106 и выпуском 108. Хотя это не показано, седло 120 клапана содержит сальник, который обеспечивает уплотнение между запорным элементом 118 и корпусом 102 клапана, когда запорный элемент 118 герметично прилегает или находится в контакте с седлом 120 клапана. Стакан 122 с возможностью скольжения принимает запорный элемент 118 и расположен между впуском 106 и выпуском 108, чтобы придавать определенные характеристики потоку текучей среды, проходящей через клапан 100 (например, для снижения шума, уменьшения кавитации и др.). Запорный элемент 118 функционально связан со штоком 114 клапана и перемещается в первом направлении (например, от седла 120 клапана), для обеспечения потока текучей среды между впуском 106 и выпуском 108, и во втором направлении (например, к седлу 120 клапана), для ограничения или прерывания потока текучей среды между впуском 106 и выпуском 108. Таким образом, расход, обеспечиваемый клапаном 100, регулируется положением запорного элемента 118 относительно седла 120 клапана.
В рабочем процессе приводной механизм перемещает запорный элемент 118 посредством штока 114 клапана от седла 120 клапана, для обеспечения потока текучей среды через клапан 100 (например, положение открытия), и к седлу 120 клапана, для ограничения потока текучей среды через клапан 100. Когда клапан 100 находится в положении закрытия, торец 125 запорного элемента 118 герметично и впритык прилегает к седлу 120 клапана, прерывая поток текучей среды через клапан 100. Как показано, когда клапан 100 находится в положении закрытия (т.е. когда запорный элемент 118 герметично прилегает к седлу 120 клапана), уплотнительный узел 126 расположен в пределах сальника 128 запорного элемента 118 и предотвращает утечку текучей среды между запорным элементом 118 и стаканом 122, как показано на фиг.1. Кроме того, в положении закрытия приводной механизм, соединенный со штоком 114, прилагает усилие или нагрузку (например, нагрузку посадки), для удержания или поддержания запорного элемента 118 в герметичном прилегании к седлу 120 клапана.
Для обеспечения высокой герметичности или уплотнения между запорным элементом 118 и седлом 120 клапана, запорный элемент 118 прилегает и точно совпадает (например, коаксиально совпадает) с седлом 120 клапана в положении закрытия. Однако любое несовпадение между седлом 120 клапана и запорным элементом 118 может вызывать нежелательную утечку. Такие несовпадения могут возникать из-за отклонений в конструкции или размерах компонентов, в результате, например, неточного изготовления. Таким образом, при изготовлении запорный элемент 118 и/или седло 120 клапана обычно изготавливают с точными (например, жесткими) допусками или с высокой степенью контроля размеров, что значительно повышает сложность и стоимость изготовления клапана 100. Например, если седло 120 клапана и/или запорный элемент 118 некруглые, уплотнение между седлом 120 клапана и запорным элементом 118 может нарушаться, что создает трудность для достижения приемлемой герметичности. Кроме того, или альтернативно, соединение (например, резьбовое соединение) седла 120 клапана в корпусе 102 клапана может вызывать деформацию седла 120 клапана вследствие прилагаемого усилия к седлу 120 клапана для удержания седла 120 клапана и/или сальника (например, на месте) во время работы. Кроме того, когда клапан 100 находится в положении закрытия, для удержания запорного элемента 118 в герметичном прилегании к седлу 120 клапана для достижения приемлемых уровней герметичности, конфигурация запорного элемента 118 и седла 120 клапана обычно требует относительно большой величины усилия или посадочной нагрузки приводного механизма.
Кроме того или альтернативно, многие известные седла клапанов, например седло 120 клапана, сконструированы как кольца гнезда, которые соединяются с заплечиком 130 корпуса 102 клапана или с другой аналогичной поверхностью. Такие известные сопряженные поверхности обычно не могут компенсировать несовпадение между запорным элементом (например, запорный элемент 118) и уплотняемой поверхностью кольца гнезда. Например, кольцо гнезда обычно достаточно жесткое, что не дает возможности теплового расширения стакана 122 относительно корпуса 102 клапана, и это может влиять на характеристики (например, характеристика уплотнения) кольца гнезда. Например, когда клапан 100 находится в положении закрытия, тепловое расширение стакана 122 может привести к деформации и/или несовпадению кольца гнезда с запорным элементом 118, таким образом, создавая ненадежное уплотнение.
На фиг.2А приведена увеличенная часть гидравлического клапана 100, но снабженного другим известным механизмом 200 клапана. На фиг.2В приведена увеличенная часть известного механизма 200 клапана по фиг.2А.
На фиг.2А и 2B известный механизм 200 клапана расположен в канале 104 для потока текучей среды и регулирует поток текучей среды между впуском 106 и выпуском 108. В данном варианте, механизм 200 клапана содержит внутренние компоненты клапана 100, например запорный элемент 202, стакан 204, шток 206 клапана и уплотнение 208. Стакан 204 расположен между впуском 106 и выпуском 108 для обеспечения определенных характеристик потока текучей среды (т.е. для придания характеристик потоку текучей среды) посредством ряда отверстий 210, уменьшающих шум и/или кавитацию, вызываемую потоком текучей среды через клапан 100.
Первый торец 212 стакана 204 входит в крышку 110, а второй торец 214 стакана 204 примыкает с зазором к заплечикам 130 корпуса 102 клапана. Таким образом, стакан 204 может расширяться вследствие, например, теплового расширения, не задевая заплечики 130. Кроме того, стакан 204 содержит часть 216 седла клапана, сформированную как одно целое со стаканом 204 на втором торце 214 стакана 204. Часть 216 седла клапана содержит посадочную поверхность 218, подходящую впритык к торцу 219 запорного элемента 202, когда запорный элемент 202 находится в положении закрытия (например, герметично прилегает к посадочной поверхности 218). Уплотнение 208 расположено между частью 216 седла клапана стакана 204 и заплечиками 130 корпуса 102 клапана. Уплотнение 208 может быть C-образной прокладкой и предотвращает поток текучей среды между стаканом 204 и корпусом 102 клапана. Уплотнение 208 удерживается на месте посредством стопорного кольца 220.
Как показано, запорный элемент 202 (например, стержень клапана) имеет наружную поверхность 222, подогнанную вплотную к стакану 204, так что запорный элемент 202 имеет возможность скольжения в стакане 204. Кроме того, запорный элемент 202 может содержать уплотнительный узел 224, содержащий C-образную прокладку 226 для обеспечения уплотнения между запорным элементом 202 и стаканом 204, когда запорный элемент 202 находится в положении закрытия. Шток 206 клапана функционально связывает запорный элемент 202 со штоком приводного механизма (не показан), который, в свою очередь, соединяет запорный элемент 202 с приводным механизмом (не показан).
В рабочем процессе приводной механизм (например, пневмопривод) приводит в действие шток 206 клапана и, таким образом, запорный элемент 202, между положением закрытия, в котором торец 219 запорного элемента 202 герметично и впритык прилегает к посадочной поверхности 218 части 216 седла клапана, ограничивая поток текучей среды через клапан 100, и положением полного открытия или максимального расхода, при котором торец 219 запорного элемента 202 удален от посадочной поверхности 218, обеспечивая поток текучей среды через клапан 100.
Хотя вариант с механизмом 200 не содержит отдельной конструкции седла клапана (например, кольцо гнезда или седло 120 клапана по фиг.1), часть 216 седла клапана стакана 204 часто изготавливается с жесткими допусками или с высокой степенью контроля размеров. Такой точный контроль размеров обеспечивает точное совпадение запорного элемента 202 с посадочной поверхностью 218 части 216 седла клапана, когда запорный элемент 202 находится в положении закрытия, и требуются уровни высокой герметичности. Однако такой жесткий допуск или высокая степень контроля размеров заметно увеличивает стоимость изготовления. Кроме того, хотя механизм 200 клапана может уменьшать величину усилия приводного механизма или посадочную нагрузку, удерживающую запорный элемент 202 прилегающим к посадочной поверхности 218, когда запорный элемент 202 находится в положении закрытия, по сравнению с механизмом 116 клапана по фиг.1, такая конструкция требует заметно большей посадочной нагрузки для обеспечения высокой герметичности, чем предлагаемый вариант устройства седла клапана.
На фиг.3A, 3B, 4А и 4B приведен вариант клапана 300, снабженный предлагаемым вариантом устройства 302 седла клапана. На фиг.3A и 3B приведен вариант клапана 300 в положении 304 закрытия, и на фиг.4А и 4В приведен вариант клапана 300 в положении 400 открытия.
На фиг.3A, 3B, 4А и 4B вариант клапана 300 содержит корпус 306 клапана, который образует канал 308 между впуском 310 и выпуском 312. Механизм 314 клапана помещен в канале 308 для текучей среды для регулирования потока текучей среды между впуском 310 и выпуском 312. В данном варианте механизм 314 клапана содержит направляющую конструкцию или стакан 316, запорный элемент 318, седло 302 клапана и шток 320 клапана.
Крышка 322 соединена с корпусом 306 клапана с помощью креплений 324 и соединяет корпус 306 клапана с приводным механизмом (не показан). Шток 320 клапана функционально связан с запорным элементом 318 на первом конце 326 и проходит через крышку 322 для соединения запорного элемента 318 со штоком приводного механизма (не показан) на втором конце 328. Шток приводного механизма (не показан) соединяет запорный элемент 318 с приводным механизмом. Кроме того, хотя это и не показано, крышка 322 может содержать систему прокладок (например, пружинных прокладок), предотвращающую нежелательную утечку в окружающую среду через шток 320 клапана, когда шток 320 клапана перемещается или скользит в клапане 300 вдоль оси 330. Сальник (не показан) может располагаться между стаканом 316 и/или корпусом 306 клапана и крышкой 322 для предотвращения нежелательной утечки текучей среды через корпус 306 клапана. В данном варианте, крышка 322 закреплена на корпусе 306 клапана для удержания (например, посредством посадки с натягом и/или прессовой посадки) стакана 316 в корпусе 306 клапана.
Стакан 316 (например, подвешенный стакан, разрезной стакан и др.) расположен между впуском 310 и выпуском 312 для обеспечения определенных характеристик потока текучей среды (т.е. для придания характеристик потоку текучей среды) через корпус 306 клапана. Стакан 316 содержит канал 332, принимающий (например, с возможностью скольжения) запорный элемент 318, и ряд отверстий 334, через которые может протекать текучая среда, когда клапан 300 находится в положении открытия (т.е. когда запорный элемент 318 находится вдали от седла 306 клапана). Стакан 316 может иметь различные конструкции для обеспечения определенных характеристик потока текучей среды, чтобы отвечать потребностям конкретного применения для регулирования. Например, отверстия 334 могут конструироваться для придания отдельных, желаемых характеристик потоку текучей среды, например, для уменьшения шума и/или кавитации, чтобы способствовать понижению давления технологической текучей среды и др. Желаемых характеристик потока текучей среды достигают, изменяя геометрию отверстий 334.
Когда запорный элемент 318 перемещается между положением открытия 400 и положением закрытия 304, стакан 316 направляет запорный элемент 318 и обеспечивает поперечную устойчивость, таким образом понижая вибрации и другие механические напряжения. Стакан 316 может также облегчать обслуживание, демонтаж и/или замену других компонентов механизмом 314 клапана. В показанном варианте стакан 316 является сплошной конструкцией, состоящей из одной детали. Однако в других вариантах стакан 316 может содержать конструкцию из двух частей, состоящую из верхней части стакана (например, фиксатор стакана), которая может быть сплошным, непроницаемым цилиндром или конструкцией, соединенной с возможностью разборки с нижней частью стакана (например, элемент регулировки потока), которая может быть непроницаемым цилиндром или конструкцией, снабженной, по меньшей мере, одним отверстием. В еще одном варианте стакан 316 может соединяться с корпусом 306 клапана посредством резьбы, креплений, фиксаторов или других подходящих способов.
В приведенном варианте первый торец 336 стакана 316 входит в крышку 322, а второй торец 338 примыкает к заплечикам или ступенчатой поверхности 340 корпуса 306 клапана. Первый торец 336 может содержать кромку с выточкой 342 (фиг.3A и 4А) для надлежащего совмещения стакана 316 с корпусом 306 клапана. Как указано ранее, в данном варианте стакан 316 зафиксирован (например, посредством прессовой посадки или посадки с натягом) между крышкой 322 и корпусом 306 клапана. Однако в других вариантах стакан 316 может соединяться с корпусом 306 клапана с помощью резьбы или соединяться с корпусом 306 клапана и/или крышкой 322 посредством любых других способов крепления.
В приведенном варианте запорный элемент 318 представлен как стержень клапана, имеющего цилиндрический корпус 344. Как более ясно показано на фиг.3B и 4B, корпус 344 запорного элемента 318 обеспечивает уплотняющую или посадочную поверхность 346. В данном варианте посадочная поверхность 346 является боковой цилиндрической поверхностью или корпусом 344 запорного элемента 318, который прилегает к седлу 302 клапана, когда запорный элемент 318 находится в положении закрытия 304. Однако в других вариантах запорный элемент 318 может быть диском или любой другой конструкцией, служащей для изменения потока текучей среды через клапан 300.
Корпус 344 запорного элемента 318 подогнан вплотную к каналу 332 стакана 316, так что запорный элемент 318 может скользить в канале 332. Запорный элемент 318 может скользить в стакане 316 между положением закрытия 304 (фиг.3A и 3B), в котором запорный элемент 318 перекрывает ряд отверстий 334 стакана 316, и положением открытия 400 (фиг.4А и 4B), в котором запорный элемент 318 освобождает (т.е. не блокирует), по меньшей мере, часть ряда отверстий 334. Как показано, корпус 344 запорного элемента 318 снабжен кольцевой канавкой 348, вмещающей уплотнительный узел 350 для предотвращения утечки текучей среды между стаканом 316 и запорным элементом 318, когда запорный элемент 318 находится в положении закрытия 304.
В данном варианте запорный элемент 318 содержит каналы или желоба 352 для уравновешивания давления, действующего на запорный элемент 318. Таким образом, силы, действующие на запорный элемент 318, создаваемые давлением технологической текучей среды, протекающей через клапан 300, существенно уравниваются. Например, давление текучей среды в полости 354 прикладывает усилие к первой стороне или поверхности 356 запорного элемента 318, которое примерно равно противоположному усилию, прикладываемому ко второй стороне или поверхности 358 запорного элемента 318. В результате для перемещения запорного элемента 318 между положением открытия 400 и положением закрытия 304 может прилагаться меньшее действующее усилие. Таким образом, для приведения в действие клапана 300 может применяться меньший приводной механизм, что уменьшает стоимость.
Как показано, седло 302 клапана расположено между торцом 360 стакана 316 и заплечиками или ступенчатой поверхностью 362 корпуса 306 клапана. Таким образом, стакан 316 удерживает седло 302 клапана во время действия. Ступенчатая поверхность 362 образована примыкающим отверстием 365 канала 308 для потока текучей среды. В приведенном варианте седло 302 клапана имеет C-образную форму поперечного сечения и может выполняться, используя упругую C-образную прокладку, которая может упруго деформироваться. C-образная прокладка имеет открытую часть 364, которая обращена к поступающей нагнетаемой текучей среде, протекающей через клапан 300. Давление нагнетаемой текучей среды, протекающей через клапан 300, прижимает C-образную прокладку к посадочной поверхности 366 (т.е. к торцу 360 стакана 316, корпусу 306 клапана и посадочной поверхности 346 запорного элемента 318). Таким образом, поскольку открытая часть 364 заполнена текучей средой, давление нагнетаемой текучей среды приводит к расширению С-образной прокладки в направлении посадочной поверхности 346.
С-образная прокладка может изготавливаться из металла, политетрафторэтилена (ПТФЭ) или другого подходящего материала. В других вариантах С-образная прокладка может быть покрыта, например, мягким металлом, твердым износостойким материалом и/или другими подходящими материалами. В других вариантах, чтобы обеспечить уплотнение между запорным элементом 318 и корпусом 306 клапана, могут использоваться другие прокладки.
Кроме того или альтернативно, в отличие от седла 120 клапана по фиг.1, упругие характеристики седла 302 клапана обеспечивают возможность упругой деформации седла 302 клапана в ответ, например, на тепловое расширение стакана 316 относительно корпуса 306 клапана, не влияя на характеристики (например, характеристику уплотнения) седла 302 клапана, и обеспечивают соответствующее уплотнение, когда клапан 300 находится в положении закрытия 304.
В рабочем процессе приводной механизм (например, пневмопривод) получает среду для управления (например, воздух) для приведения в действие штока 320 клапана и, таким образом, запорного элемента 318 между положением открытия 400 или максимального расхода, при котором посадочная поверхность 346 запорного элемента 318 удалена от седла 302 клапана, обеспечивая поток текучей среды через клапан 300, и положением закрытия 304, при котором посадочная поверхность 346 запорного элемента 318 герметично прилегает к седлу 302 клапана (например, C-образная прокладка), ограничивая или прерывая поток текучей среды через канал 308 клапана 300.
В положении 304 закрытия, запорный элемент 318 перекрывает или блокирует отверстия 334 стакана 316 и прилегает герметично и с возможностью скольжения к посадочной поверхности 346 седла 302 клапана, обеспечивая герметичное уплотнение между запорным элементом 318 и корпусом 306 клапана и прерывая поток текучей среды между впуском 310 и выпуском 312. В отличие от известных конструкций, описываемых применительно к фиг.1, 2А и 2B, запорный элемент 318 не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью, когда клапан 300 находится в положении закрытия. Поскольку запорный элемент 318 прилегает к седлу 302 клапана с посадочной поверхностью 346 (например, наружная боковая поверхность корпуса 344), чтобы ввести и/или удерживать запорный элемент 318 в положении закрытия 304 (например, герметичное прилегание к седлу 302 клапана), требуется значительно меньшая нагрузка или усилие посадки. В результате, для приведения в действие клапана 300 может применяться меньший приводной механизм, что уменьшает стоимость.
Кроме того, вариант седла 302 клапана обеспечивает герметичное соединение или отсечку, когда герметично прилегает к запорному элементу 318. Например, Американский национальный институт стандартов установил классификацию герметичности (например, класс I, II, III и др.) относительно допустимого количества прохождения текучей среды через клапан, когда он находится в положении закрытия (например, положение закрытия 304). Седло 302 клапана может обеспечивать надежную, высокую герметичность, таким образом, повышая классификацию герметичности клапана 300. Например, вариант седла 302 клапана может обеспечить класс V герметичности по стандартам классификации Американского национального института стандартов.
На фиг.5 приведен вариант корпуса 500 клапана, реализованный для седла 302 клапана по фиг.3A, 3B, 4А и 4B. Вариант корпуса 500 клапана содержит первую посадочную поверхность 502, примыкающую ко второй посадочной поверхности 504, образуя ступенчатые поверхности 506а и 506b. Ступенчатые поверхности 506а и 506b примыкают к отверстию 507 корпуса 500 клапана, так что, когда запорный элемент 318 находится в положении закрытия, седло 302 клапана может прилегать к запорному элементу 318. Стакан 508 соединен с корпусом 500 клапана для образования сальника 510. Как показано, седло 302 клапана расположено в пределах сальника 510. В приведенном варианте торец 512 стакана 508 снабжен выточкой или ступенчатой частью 514, чтобы удерживать (например, фиксировать) седло 302 клапана в пределах сальника 510 (т.е. между торцом 512 стакана 508 и первой посадочной поверхностью 502). Таким образом, седло 302 клапана расположено или зафиксировано вдали от канала для потока текучей среды (например, канал 308 для текучей среды по фиг.3A и 4А).
В рабочем процессе, в положении закрытия посадочная поверхность 346 запорного элемента 318 герметично и/или с возможностью скольжения прилегает к седлу 302 клапана, а торец 516 стакана примыкает ко второй посадочной поверхности 504. Однако когда клапан 500 находится в положении закрытия, запорный элемент 318 не вводится в соединение впритык с другой уплотнительной поверхностью седла. Такая конструкция имеет преимущество при использовании для технологической текучей среды, обладающей, например, высокой температурой (например, температура текучей среды более 325,6°C). В других вариантах корпус 500 клапана может содержать несколько ступенчатых поверхностей или сальников, так что седло клапана может примыкать к любому из нескольких сальников или к нескольким одновременно.
Хотя описаны определенные устройства, объем защиты данного патента не ограничивается ими. Напротив, данный патент охватывает все устройства, явно подпадающие под объем защиты прилагаемой формулы, буквально или согласно доктрине эквивалентов.
1. Устройство седла клапана для применения в гидравлических клапанах, содержащее:
уплотнение, расположенное между стаканом и корпусом клапана, так что, когда клапан находится в положении закрытия, наружная посадочная поверхность запорного элемента, соединенная с возможностью скольжения со стаканом, прилегает с возможностью скольжения к прокладке, прерывая поток текучей среды через корпус клапана, а торец запорного элемента не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью, при этом указанное уплотнение содержит С-образную прокладку и имеет открытую часть, обращенную к нагнетаемой технологической текучей среде, протекающей через корпус клапана, причем давление технологической текучей среды прижимает уплотнение к посадочной поверхности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнение содержит металлический материал.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнение содержит упругую прокладку.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, когда клапан находится в положении закрытия, посадочная поверхность включает в себя торец стакана, поверхность корпуса клапана и наружную посадочную поверхность запорного элемента.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус клапана содержит ступенчатую поверхность, вмещающую уплотнение.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что торец стакана прижимает уплотнение к корпусу клапана.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный элемент состоит из стержня клапана, имеющего цилиндрический корпус, а наружная посадочная поверхность запорного элемента включает в себя наружную поверхность цилиндрического корпуса.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус клапана содержит ряд ступенчатых поверхностей, примыкающих к отверстию корпуса клапана, при этом седло клапана располагается в пределах любой из ряда ступенчатых поверхностей.
9. Гидравлический клапан, содержащий:
корпус клапана, образующий канал для потока текучей среды между впуском и выпуском и снабженный как минимум одной ступенчатой поверхностью, примыкающей к отверстию гидравлического клапана;
стакан, снабженный первым отверстием, чтобы принимать с возможностью скольжения как минимум часть запорного элемента гидравлического клапана, и вторым отверстием, чтобы регулировать характеристики потока текучей среды через гидравлический клапан; и
седло клапана, расположенное между торцом стакана и ступенчатой частью корпуса клапана, примыкающей к отверстию, при этом наружная посадочная поверхность запорного элемента с возможностью скольжения прилегает к седлу клапана, когда запорный элемент находится в положении закрытия, прерывая поток текучей среды между впуском и выпуском клапана, а когда клапан находится в положении закрытия, запорный элемент не вводится в контакт с другой посадочной поверхностью, при этом седло клапана содержит С-образную прокладку и имеет открытую часть, обращенную к нагнетаемой технологической текучей среде, протекающей через корпус клапана, причем давление технологической текучей среды прижимает уплотнение к указанной наружной посадочной поверхности.
10. Клапан по п.9, отличающийся тем, что запорный элемент перемещается между положением открытия, в котором запорный элемент находится вдали от седла клапана, обеспечивая поток текучей среды через клапан, и положением закрытия, в котором запорный элемент герметично прилегает к седлу клапана, перекрывая поток текучей среды через клапан.
11. Клапан по п.9, отличающийся тем, что седло клапана содержит упругий материал, обеспечивающий упругую деформацию седла клапана.
12. Клапан по п.9, отличающийся тем, что наружная посадочная поверхность запорного элемента включает в себя наружную боковую поверхность запорного элемента.
13. Клапан по п.9, отличающийся тем, что корпус клапана содержит вторую ступенчатую поверхность, примыкающую, по меньшей мере, к одной ступенчатой поверхности, чтобы принимать седло клапана, при этом, когда седло клапана примыкает ко второй ступенчатой поверхности и когда седло клапана удалено от технологической текучей среды, протекающей через канал клапана.
14. Клапан по п.9, отличающийся тем, что седло клапана удерживается, по меньшей мере, между одной ступенчатой поверхностью корпуса клапана и торцом стакана.
15. Устройство седла клапана для применения в гидравлических клапанах, содержащее:
устройство для уплотнения отверстия клапана, которое удерживается между торцом направляющей конструкции и ступенчатой поверхностью корпуса клапана, при этом, когда клапан находится в положении закрытия, наружная поверхность запорного элемента с возможностью скольжения прилегает к устройству для уплотнения, предотвращая поток текучей среды через отверстие клапана, а запорный элемент не вводится в соединение впритык с другой посадочной поверхностью, при этом указанное устройство для уплотнения содержит седло клапана, имеющее поперечное сечение С-образной формы, и имеет открытую часть, обращенную к нагнетаемой технологической текучей среде, протекающей через корпус клапана, причем давление технологической текучей среды прижимает уплотнение к наружной поверхности запорного элемента.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что устройство для уплотнения содержит С-образную прокладку.
