Тарельчатый клапан с регулируемым гасителем пульсаций и упруго поддерживаемой направляющей
Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к клапанным узлам, применяемым с буровыми насосами. Клапанный узел содержит осевую центральную линию, направляющую для тарелки, имеющую стержень, тарелку, имеющую подвижное соединение с направляющей для тарелки, гибкую установочную систему направляющей для тарелки, соединенную с направляющей для тарелки и тарелкой и выполненную с возможностью поддержки направляющей для тарелки и тарелки для бокового и осевого перемещения направляющей для тарелки и тарелки относительно осевой центральной линии, ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью. Тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость. Тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости. Уменьшается износ оборудования, увеличивается срок службы, повышается точность измерений и качество связи, уменьшаются повреждения бурильной колонны. 4 н. и 37 з.п. ф-лы, 17 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка притязает на преимущество по предварительной патентной заявке США с серийным номером 61/813,221, поданной 18 апреля 2013 года под названием "Poppet Valve with Variable Dampener и Elastically Supported Guide" (Тарельчатый клапан с регулируемым гасителем пульсаций и упруго поддерживаемой направляющей), которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
ЗАЯВЛЕНИЕ О СПОНСИРУЕМЫХ ПРАВИТЕЛЬСТВОМ ИССЛЕДОВАНИЯХ ИЛИ РАЗРАБОТКАХ
[0002] Не применимо
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Настоящее изобретение относится в целом к системам и способам уменьшения создания пульсации в текучей среде, проходящей через клапан.
[0004] Для формирования нефтяной или газовой скважины компоновку низа бурильной колонны (КНБК), включающую буровое долото, соединяют с отрезком бурильных труб для образования бурильной колонны. Затем бурильную колонну располагают возле земли и вставляют в скважину, где начинают бурение. Во время бурения буровой раствор, или "буровая грязь", циркулирует вниз через бурильную колонну для смазывания и охлаждения бурового долота, а также для обеспечения средства удаления выбуренной породы из скважины. После выхода из долота буровой раствор возвращается на поверхность через кольцевое пространство, образованное между бурильной колонной и окружающей стенкой ствола скважины.
[0005] Внутри бурильной колонны обычно устанавливают контрольно-измерительные приборы для проведения различных скважинных измерений и устройства связи. Большая часть таких контрольно-измерительных приборов и устройств связи работают посредством передачи и приема импульсов давления через кольцевую колонну бурового раствора, сохраняемую в скважине.
[0006] Для доставки бурового раствора в бурильную колонну в процессе бурения обычно используют буровые насосы. Многие обычные буровые насосы являются поршневыми насосами, имеющими один или более узлов цилиндров с поршнями, приводимых в движение коленчатым валом и гидравлически соединенных между всасывающим коллектором и выпускным коллектором. Каждый узел цилиндра с поршнем имеет поршень, размещенный внутри цилиндра. Всасывающий клапан, размещенный между цилиндром и всасывающим коллектором, выполнен с возможностью управления протеканием бурового раствора из всасывающего коллектора в цилиндр. Аналогично, выпускной клапан, размещенный между цилиндром и выпускным коллектором, выполнен с возможностью управления протеканием бурового раствора из цилиндра к выпускному коллектору.
[0007] Во время работы бурового насоса, поршень приводится в движение для совершения возвратно-поступательного перемещения внутри цилиндра. Когда поршень перемещается внутри цилиндра для расширения объема, выпускной клапан закрыт, и буровой раствор увлекается в цилиндр из всасывающего коллектора через всасывающий клапан. После того, как поршень меняет направление, объем внутри цилиндра уменьшается, давление бурового раствора, содержащегося в цилиндре, увеличивается, всасывающий клапан закрывается, и находящийся теперь под давлением буровой раствор выпускается из цилиндра через выпускной клапан в выпускной коллектор. Пока буровой насос работает, этот цикл повторяется, часто с высокой скоростью цикла, и находящийся под давлением буровой раствор непрерывно подается к бурильной колонне по существу с постоянной скоростью.
[0008] Многие обычные всасывающие и выпускные клапаны являются тарельчатыми клапанами, каждый из которых имеет тарелку, выполненную с возможностью перемещения относительно седла клапана между посаженным положением, в котором тарелка взаимодействует с седлом клапана для предотвращения протекания текучей среды через клапан, и непосаженым положением, в котором тарелка выведена из взаимодействия с седлом клапана и текучая среда может проходить через клапан. При перемещении между посаженным и непосаженым положениями тарелки обычно вибрируют. При использовании в настоящем документе выражение "вибрация" относится к нестабильному перемещению тарелки, вызванному по меньшей мере частично силами, воздействующими на тарелку от текучей среды, проходящей вокруг тарелки через клапан.
[0009] Вибрация создает в буровом растворе пульсации, которые могут мешать работе скважинных устройств связи и контрольно-измерительных приборов вследствие ухудшения точности измерений, производимых контрольно-измерительными приборами и ухудшения связи между скважинными устройствами и системами управления на поверхности. Со временем пульсации также могут вызывать усталостное повреждение трубы бурильной колонны и других скважинных компонентов. Кроме того, когда тарелка находится возле седла клапана, вибрация приводит к повторяемому контакту между тарелкой и седлом клапана. С течением времени, повторяющийся удар тарелки с упором в седло клапана вызывает износ каждого компонента, что сокращает срок их службы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса включает в себя осевую центральную линию, направляющую для тарелки, имеющую стержень, тарелку, которая имеет подвижное соединение с направляющей для тарелки и в которой размещен стержень направляющей для тарелки, причем тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость, гибкую установочную систему направляющей для тарелки, соединенную с направляющей для тарелки и тарелкой и выполненную с возможностью поддержки направляющей для тарелки и тарелки для бокового и осевого перемещения направляющей для тарелки и тарелки относительно осевой центральной линии, и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью, причем тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости. Тарелка может включать в себя корпус тарелки, имеющий головку тарелки и кольцевую уплотнительную канавку в головке тарелки, и упругое уплотнение, расположенное внутри уплотнительной канавки и содержащее первый кольцевой выступ, который проходит за уплотнительную канавку, и кольцевую выемку возле первого кольцевого выступа. Уплотнение может включать в себя второй кольцевой выступ, причем кольцевая выемка расположена между первым и вторым кольцевыми выступами. В некоторых вариантах реализации изобретения ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения включает в себя пружину, соединенную возле полой тарелки, формирующей участок проточного канала между внутренней полостью и внешней поверхностью клапанного узла. Пружина может быть соединена между тарелкой и направляющей для тарелки. В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел дополнительно включает в себя проточный канал между внутренней полостью и внешней поверхностью клапанного узла для обеспечения сообщения по текучей среде, и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала с обеспечением в результате этого регулируемой площади проходного сечения для первого потока текучей среды, покидающей внутреннюю полость. Ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения может быть выполнен с возможностью обеспечения фиксированной площади проходного сечения для второго потока текучей среды, входящего во внутреннюю полость.
[0011] В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса включает в себя осевую центральную линию, направляющую для тарелки, гибкую установочную систему направляющей для тарелки, взаимодействующую с направляющей для тарелки и выполненную с возможностью упругой поддержки направляющей для тарелки и упругого реагирования на боковое и осевое перемещение направляющей для тарелки относительно осевой центральной линии, и тарелку, имеющую подвижное соединение с направляющей для тарелки и выполненную с возможностью перемещения с направляющей для тарелки. Гибкая установочная система направляющей для тарелки может содержать множество выступающих опорных элементов, соединенных с направляющей для тарелки и проходящих радиально и в осевом направлении от направляющей для тарелки. Установочная система направляющей для тарелки может дополнительно содержать гайку направляющей для тарелки, имеющую множество каналов, принимающих указанное множество выступающих опорных элементов, причем гайка размещена с использованием резьбы на направляющей для тарелки. Выступающие опорные элементы могут проходить вокруг участка тарелки. Выступающие опорные элементы могут проходить в осевом направлении в двух направлениях от области, в которой выступающие опорные элементы соединены с направляющей для тарелки. Клапанный узел может включать в себя держатель с выемкой держателя, в которую проходит направляющая для тарелки, и зазор между держателем и направляющей для тарелки с обеспечением возможности перемещения направляющей для тарелки вокруг осевой центральной линии. Клапанный узел может дополнительно включать в себя опорную пружину, расположенную внутри выемки держателя, и опорное кольцо, расположенное внутри выемки держателя возле опорной пружины, причем направляющая для тарелки расположена с упором в опорное кольцо с обеспечением возможности перемещения направляющей для тарелки вокруг и вдоль осевой центральной линии. Клапанный узел может включать в себя пружинное стопорное кольцо, соединенное с держателем возле опорного кольца и противоположное опорной пружине. Клапанный узел может дополнительно включать в себя основную пластину между опорной пружиной и концом выемки держателя. Клапанный узел может дополнительно включать в себя установочный винт, размещенный посредством резьбы в отверстии, проходящем через конец выемки держателя, причем установочный винт выполнен с возможностью поджатая основной пластины от конца выемки держателя и чтобы заставлять основную пластину прикладывать давление с упором в опорную пружину и опорное кольцо для поджатая направляющей для тарелки от конца выемки держателя. Кроме того, пружинное стопорное кольцо может ограничивать осевое перемещение опорного кольца в направлении от конца выемки держателя. Также, уступ между первым и вторым участком выемки держателя может ограничивать осевое перемещение опорного кольца и направляющей для тарелки в направлении к концу выемки держателя. В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел включает в себя проточный канал, проходящий от углубления тарелки через ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, причем проточный канал сообщается по текучей среде с внешней поверхностью клапанного узла, и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала.
[0012] В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса включает в себя направляющую для тарелки, имеющую стержень, полую тарелку, принимающую в себя стержень направляющей для тарелки, причем тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость, и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью, и полая тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости. Клапанный узел может включать в себя проточный канал, проходящий от внутренней полости через ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, причем проточный канал сообщается по текучей среде с внешней поверхностью клапанного узла, и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала. Ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения может включать в себя удерживающее кольцо, прикрепленное к клапанному узлу. Ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения может дополнительно включать в себя регулирующую пружину, имеющую конец возле удерживающего кольца. Ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения может дополнительно включать в себя подвижное кольцо, расположенное между регулирующей пружиной и внутренней контактной поверхностью клапанного узла и сообщающееся по текучей среде с внутренней полостью, причем ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения расположен возле полой тарелки и стержня направляющей для тарелки, и регулирующая пружина подпирает подвижное кольцо по направлению к внутренней контактной поверхности клапанного узла. В некоторых вариантах реализации изобретения клапанный узел включает в себя второй ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью и содержащий пружину для тарелки, расположенную внутри полой тарелки и окружающую направляющую для тарелки, причем пружина для тарелки поджимает полую тарелку в направлении от направляющей для тарелки.
[0013] В некоторых вариантах реализации изобретения насос включает в себя корпус клапана, полость для клапана, расположенную в корпусе клапана, первый клапанный узел, расположенный внутри полости для клапана и включающий в себя направляющую для тарелки, имеющую удлиненный стержень, проходящий в осевом направлении от основания, полую тарелку, в которой с обеспечением подвижности размещен стержень направляющей для тарелки, причем тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость, и ограничитель потока, обеспечивающий регулируемую площадь проходного сечения для сообщения по текучей среде между внутренней полостью и полостью для клапана, причем полая тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости. В некоторых вариантах реализации изобретения насос дополнительно включает в себя второй клапанный узел, соосно выровненный с первым клапанным узлом и расположенный внутри одной и той же полости для клапана.
[0014] Таким образом, варианты реализации изобретения, описанные в данном документе, включают в себя комбинацию признаков и характеристик, предназначенных для устранения различных недостатков, связанных с некоторыми известными устройствами, системами и способами. Различные признаки и характеристики, описанные выше, а также другие детали, станут очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения следующего подробного описания и изучения ссылок на сопровождающие чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Для подробного описания раскрытых вариантов реализации изобретения будут сделаны ссылки на сопровождающие чертежи, на которых:
[0016] на ФИГ. 1 показан вид в перспективе насоса, содержащего множество клапанов, в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0017] на ФИГ. 2A и 2B показаны виды в перспективе насоса по ФИГ. 1 без узлов цилиндров с поршнями, иллюстрирующие клапанные блоки в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0018] на ФИГ. 3 показано сечение клапанного блока, иллюстрирующее всасывающие и выпускные клапанные узлы, расположенные в нем, в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0019] на ФИГ. 4 показан перспективный вид осевого сечения всасывающего клапанного узла по ФИГ. 3 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0020] на ФИГ. 5 показан перспективный вид сзади тарелки по ФИГ. 4 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0021] на ФИГ. 6 показан перспективный вид, иллюстрирующий профильное сечение подузла тарелки по ФИГ. 4 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0022] на ФИГ. 7 показано вблизи в перспективе осевое сечение всасывающего клапанного узла по ФИГ. 4 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0023] на ФИГ. 8 показан перспективный вид втулки всасывающего клапанного узла по ФИГ. 3 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0024] на ФИГ. 9 показан перспективный вид сзади всасывающего клапанного узла по ФИГ. 3 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0025] на ФИГ. 10 показан вид сбоку выступающего опорного элемента всасывающего клапанного узла по ФИГ. 9 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0026] на ФИГ. 11 показан перспективный вид сзади гайки направляющей для тарелки всасывающего клапанного узла по ФИГ. 9 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0027] на ФИГ. 12 показано в перспективе осевое сечение другого варианта реализации изобретения всасывающего клапанного узла в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0028] на ФИГ. 13 показано в перспективе осевое сечение подузла тарелки всасывающего клапанного узла по ФИГ. 12 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0029] на ФИГ. 14 показано сечение еще одного варианта реализации изобретения еще одного клапанного блока, имеющего всасывающие и выпускные клапанные узлы, расположенные в нем в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе;
[0030] на ФИГ. 15 показан перспективный вид сзади всасывающего клапанного узла по ФИГ. 14 в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе; и
[0031] на ФИГ. 16 показано профильное сечение подузла тарелки, совместимое в качестве замены для подузла тарелки всасывающего клапанного узла по ФИГ. 4, в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе.
ОБОЗНАЧЕНИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ
[0032] Следующее ниже описание относится к примерным вариантам реализации клапанного узла на основе тарелки для применения в насосе для текучей среды. Эти варианты реализации не должны интерпретироваться или иным образом быть использованы как ограничивающие объем изобретения, включая формулу изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что последующее описание имеет широкое применение, и что раскрытие какого-либо варианта реализации изобретения означает, что этот вариант реализации изобретения является только примерным, и не дает основания предполагать, что объем раскрытия данного изобретения, включая формулу изобретения, ограничен этим вариантом реализации изобретения.
[0033] Представленные фигуры чертежей не обязательно показаны в масштабе. Некоторые признаки и компоненты в данном документе могут быть показаны в увеличенном масштабе или в несколько схематическом виде, и отдельные детали обычных элементов могут быть не показаны из соображений краткости и наглядности. На некоторых фигурах чертежей в целях обеспечения ясности и краткости, один или более компонентов или аспектов компонента могут быть пропущены или могут не иметь ссылочных номеров, идентифицирующих конструктивные признаки или компоненты, которые идентифицированы где-либо еще. Кроме того, подобные или идентичные ссылочные номера могут быть использованы для идентификации общих или похожих элементов.
[0034] Термины "включающий" и "содержащий", используемые в настоящем документе, включая формулу изобретения, используются в неограничивающей форме и, таким образом, должны пониматься в значении "включающий помимо прочего…". Также, термин "соединен" или "соединяет" предназначен для обозначения непрямого или прямого соединения. Таким образом, если первый компонент соединяет или соединен со вторым компонентом, соединение между компонентами может осуществляться через прямое взаимодействие этих двух компонентов, или через непрямое соединение, которое достигается посредством других промежуточных компонентов, устройств и/или соединения. Выражение "основан на" означает "основан по меньшей мере частично на". Таким образом, если X основано на Y, X может быть основано на Y и любого числа других факторов.
[0035] Кроме того, термины "осевой" и "в осевом направлении" в целом означают вдоль или параллельно центральной или продольной оси. Термины "радиальная" и "радиально" в целом означают "перпендикулярно центральной или продольной оси", термины согласуются с их общепринятыми значениями в связи с цилиндрической системой координат.
[0036] Любая ссылка на относительное направление по отношению к объекту, например "вверх", "наверх", "налево", "влево", "влево", "ниже" и по часовой стрелке, приведена в целях разъяснения и относится к ориентации, как показано. Если на объект смотреть с другой ориентацией, для описания направления может быть целесообразным использование альтернативного термина.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0037] Со ссылкой на ФИГ. 1 показан насос 100, включающий множество клапанов в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе. Насос 100 выполнен с возможностью приведения давления рабочей текучей среды, такой как, но без ограничения, буровой раствор, до необходимого значения. Рабочая текучая среда забирается из всасывающего коллектора (не показано) через входной канал 105 насоса в насос 100, нагнетается насосом 100 и выпускается из насоса 100 через выходной канал 110 насоса в выпускной коллектор (не показано).
[0038] В приведенном в качестве иллюстрации варианте реализации изобретения насос 100 является гексагональным буровым насосом, имеющим шесть узлов 115 цилиндров с поршнями, приводимых в действие общим осевым кулачком (не показано). Каждый узел 115 цилиндра с поршнем соединен с клапанным блоком 120, который может быть также назван корпусом клапана. Кроме того, каждый узел 115 цилиндра с поршнем включает в себя поршень, расположенный с возможностью перемещения внутри цилиндра и соединенный с осевым кулачком. Во время работы насоса 100 осевой кулачок вращается, заставляя поршни совершать поступательное перемещение, или возвратно-поступательное движение, внутри своих соответствующих цилиндров.
[0039] Как показано на ФИГ. 2A и 2B, которые изображают насос 100 без узла 115 цилиндра с поршнем, каждый клапанный блок 120 имеет внутреннюю полость 122, имеющую участки, характеризующиеся различными диаметрами. Клапанный блок 120 также имеет отверстие 130 для цилиндра, сообщающееся по текучей среде с цилиндром соответствующего узла 115 цилиндра с поршнем, всасывающее отверстие 135, сообщающееся по текучей среде с входом 105 насоса, и выпускное отверстие 140, расположенное на основании клапанного блока 120, с сообщением по текучей среде с выходом 110 насоса. Отверстие 130 для цилиндра, всасывающее отверстие 135 и выпускное отверстие 140 периодически сообщаются по текучей среде с различными участками внутренней полости 122, в зависимости от циклического действия модулей всасывающих и выпускных клапанов и модулей выпускных клапанов, которые будут описаны ниже. Внутренняя полость 122 или участки внутренней полости 122 могут быть также названы полостью для клапана.
[0040] Как показано на ФИГ. 3, насос 100 дополнительно включает в себя всасывающий клапанный узел 145 и выпускной клапанный узел 150, расположенный внутри двух различных участков или полостей 123, 126 клапана (соответственно) внутренней полости 122 каждого клапанного блока 120. Третий участок внутренней полости 122 выполнен в виде насосной камеры 125, расположенной между всасывающим клапанным узлом 145, выпускным клапанным узлом 150 и отверстием 130 для цилиндра. Насосная камера 125 сообщается по текучей среде с отверстием 130 для цилиндра и соответствующим узлом 115 цилиндра с поршнем. Всасывающий клапанный узел 145 выполнен с возможностью управления протеканием рабочей текучей среды из входного канала 105 насоса в полость 123 для клапана и в насосную камеру 125. Выпускной клапанный узел 150 выполнен с возможностью управления протеканием находящейся под давлением рабочей текучей среды из насосной камеры 125 в полость 126 для клапана, выпускное отверстие 140 и выходной канал 110 насоса.
[0041] На ФИГ. 3 изображено сечение одного клапанного блока 120, делящее всасывающий клапанный узел 145 и выпускной клапанный узел 150, расположенные в нем, вдоль их осевых центральных линий. Как описано ранее, всасывающий клапанный узел 145 расположен во внутренней полости 122 для клапанного блока, чтобы управлять протеканием рабочей текучей среды из входного канала 105 насоса через всасывающее отверстие 135 клапанного блока 120 в насосную камеру 125. Выпускной клапанный узел 150 расположен во внутренней полости 122 для клапанного блока, чтобы управлять протеканием находящейся под давлением рабочей текучей среды из насосной камеры 125 через выпускное отверстие 140 (расположенное за выпускным клапанным узлом 150 на этом изображении) клапанного блока 120 к выходному каналу 110 насоса. В приведенном в качестве иллюстрации варианте реализации изобретения всасывающий клапанный узел 145 и выпускной клапанный узел 150 по существу идентичны как по конструкции, так и в работе. В интересах краткости, подробно будет описан только всасывающий клапанный узел 145. Тем не менее, его описание также применимо к выпускному клапанному узлу 150.
[0042] Всасывающий клапанный узел 145 включает в себя осевую центральную линию 146, узел 200 крышки клапана, узел 205 держателя, направляющую 215 для тарелки, удерживаемую внутри клапанного блока внутренней полости 122 узлами 200, 205, подузел 220 тарелки, размещенный с обеспечением подвижности на направляющей 215 для тарелки, и седло 240 клапана на наибольшем удалении от узла 200 крышки клапана. Подузел 220 тарелки включает в себя тарелку 235 и упругий элемент, размещенный внутри тарелки 235. На ФИГ. 3 упругий элемент является кольцевой пружиной 230 для тарелки, а более конкретно, полосовой пружиной. Узел 205 держателя включает в себя удлинительную втулку 206, крышку 207 и элемент 210 взаимодействия. Узел 205 держателя имеет увеличенный концевой участок 209, расположенный с обеспечением подвижности внутри увеличенного внешнего конца внутренней полости 122, образованной относительно внутреннего участка внутренней полости 122, и увеличенный концевой участок 209 посажен с упором во внутреннее заплечико в клапанном блоке 120 для ограничения осевого положения узла 205 держателя относительно клапанного блока 120. Концевой участок 209 включает в себя удлинительную втулку 206 и участок крышки 207. Узел 200 крышки клапана соединен с концевым участком 209 или установлен возле концевого участка 209 узла 205 держателя. Узел 205 держателя может быть также просто назван "держателем", а в некоторых вариантах реализации изобретения узел держателя заменен одной деталью. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения выпускной клапан 150 включает в себя узел 205 держателя без удлинительной втулки 206.
[0043] Далее со ссылкой на ФИГ. 4, которая представляет собой увеличенный вид всасывающего клапанного узла 145, показанного в перспективе с осевым сечением, элемент 210 взаимодействия на внутреннем конце узла 205 держателя (ФИГ. 3) включает в себя снабженную множеством конструктивных признаков выемку 265, имеющую диаметр, который изменяется с его глубиной. Можно сказать, что выемка 265 имеет один или более участков уменьшенного диаметра. Выемка 265 выполнена с возможностью приема узла 520 гибкого основания и конца направляющей 215 для тарелки. Узел 520 основания включает в себя опорное кольцо 525 и опорную пружину 526. Самый глубокий участок 270 выемки 265, который также будет называться первым участком выемки, имеет самый глубокий конец 271 и диаметр, приспособленные для приема опорной пружины 526. Неглубокий участок 275 выемки 265, который также будет называться вторым участком выемки, имеет больший диаметр, чем самый глубокий участок 270, образуя кольцевую радиально проходящую поверхность или кольцевой радиально проходящий уступ 276 между первым и вторым участком 270, 275 выемки. Неглубокий участок 275 выполнен с возможностью приема опорного кольца 525 с незначительным радиальным зазором между ними, как показано, и приема направляющей 215 для тарелки, оставляя как радиальный зазор 280, так и осевой зазор 285 между направляющей 215 для тарелки и узлом 205 держателя. Таким образом, опорная пружина 526 размещена ближе всего к самому глубокому концу 271 выемки 265 держателя, а опорное кольцо 525 размещено внутри выемки 265 держателя возле опорной пружины 526 и на наибольшем удалении от самого глубокого конца 271. Направляющая 215 для тарелки расположена с упором в опорное кольцо 525 и поддерживается опорным кольцом 525, которое поджато опорной пружиной в направлении от узла 205 держателя.
[0044] Зазоры 280, 285 обеспечивают возможность перемещения направляющей 215 для тарелки относительно осевой центральной линии 146 и узла 205 держателя. Как будет описано ниже, тарелка 235 соединена с обеспечением подвижности с направляющей 215 для тарелки. Тарелка 235 выполнена с возможностью осевого перемещения относительно направляющей 215 для тарелки и выполнена с возможностью перемещения вместе с направляющей 215 для тарелки. Направляющая 215 для тарелки и соединенная тарелка 235 могут вместе совершать поступательное перемещение в боковом направлении, как это обеспечено радиальным зазором 280, или могут совершать поступательное перемещение в осевом направлении, как это обеспечено осевым зазором 285 и сжимаемостью опорной пружины 526. Направляющая 215 для тарелки и тарелка 235 могут поворачиваться вокруг осевой центральной линии 146, если сила, действующая на направляющую 215 и тарелку 235, вызывает неравномерное сжатие опорной пружины 526. Таким образом, перемещение направляющей 215 для тарелки и тарелки 235 может включать осевое поступательное перемещение, боковое поступательное перемещение (которое включает в себя радиальное поступательное перемещение), поворот или сочетание этих перемещений относительно осевой центральной линии 146. Таким образом, узел 520 основания выполнен в виде гибкой установочной системы направляющей для тарелки для направляющей 215 для тарелки. В различных вариантах реализации изобретения опорная пружина 526 проходит от самого глубокого участка 270 в неглубокий участок 275 выемки 265.
[0045] Удерживающий элемент соединен с узлом 205 держателя и расположен возле или внутри выемки 265 держателя и направляющей 215 для тарелки. В показанном примере, удерживающий элемент является пружинным стопорным кольцом 522, удерживаемым внутри кольцевого щелевого отверстия 267 ближе всего к наружной кромке узла 265 держателя в элементе 210 взаимодействия. Таким образом, пружинное стопорное кольцо 522 расположено возле опорного кольца 525, противоположно опорной пружине 526 и ограничивает осевое перемещение опорного кольца 525 в направлении от самого глубокого конца 271 выемки держателя, противоположно силе осевого расширения опорной пружины 526.
[0046] В примере по ФИГ. 4 узел 520 основания также включает в себя основную пластину 528, размещенную между опорной пружиной 526 и самым глубоким концом 271 выемки 265 держателя. Основная пластина 528 выполнена с возможностью сжатия опорной пружины 526 с упором в подвижное опорное кольцо 525 и закрепленное пружинное стопорное кольцо 522 посредством установочного винта 530, размещенного с использованием резьбы в расположенном по центру отверстии на конце держателя элемента 210 взаимодействия, т.е. проходящего через самый глубокий конец выемки 265 держателя. Удерживающая гайка 533 размещена на противоположной стороне держателя элемента 210 взаимодействия, чтобы вызывать осевое напряжение на установочном винте 530 и препятствовать относительному повороту. Напряжение опорной пружины 526 и, следовательно, усилие, развиваемое узлом 520 основания с упором в направляющую 215 для тарелки, являются регулируемыми в зависимости от осевого положения установочного винта 530. Эта возможность регулировки развиваемого усилия улучшает гибкость и возможность перестройки узла 520 основания. Таким образом, установочный винт 530 выполнен с возможностью поджатая основной пластины 528 от самого глубокого конца 271 выемки 265 держателя и чтобы заставлять основную пластину 528 прикладывать давление с упором в опорную пружину 526 и опорное кольцо 525, чтобы поджимать направляющую 215 для тарелки от самого глубокого конца 271. Следовательно, направляющая 212 для тарелки и пружина 230 для тарелки поджимают тарелку 235 к седлу 240 клапана.
[0047] Проточная полость 535 образована внутри выемки 265 держателя и дополнительно образована основанием 360 направляющей 215 для тарелки и опорным кольцом 525 узла 520 основания. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения проточная полость 535 охватывает по меньшей мере участок опорной пружины 526, и основная пластина 528 формирует регулируемую границу проточной полости 535.
[0048] Уступ 276, образованный между имеющим меньший диаметр самым глубоким участком 270 и имеющим больший диаметр неглубоким участком 275 узла 265 держателя, ограничивает осевое перемещение опорного кольца 525 и направляющей 215 для тарелки в направлении к самому глубокому концу 271 и в результате этого ограничивает сжатие опорной пружины 526. В различных других вариантах реализации изобретения снабженная множеством конструктивных признаков выемка 265 заменена выемкой, имеющей один участок с постоянным диаметром, так что сжатие опорной пружины 526 и осевое перемещение направляющей 215 для тарелки не ограничены уступом 276, как описано, а ограничены по меньшей мере самым глубоким концом 271.
[0049] Для предотвращения потери рабочей текучей среды из насосной камеры 125, узел 205 держателя дополнительно включает в себя одну или более кольцевых канавок 290, образованных в его внешней поверхности, и уплотнительный элемент 295, посаженный в каждую канавку. В некоторых вариантах реализации изобретения уплотнительный элемент 295 является уплотнительный кольцом. Уплотнительные элементы 295 с уплотнением взаимодействуют с внутренней поверхностью клапанного блока 120, ограничивающей насосную камеру 125 для ограничения или предотвращения прохода рабочей текучей среды между всасывающим клапанным узлом 145 и клапанным блоком 120.
[0050] Как показано на ФИГ. 4, направляющая 215 для тарелки включает в себя внешнюю поверхность 216, основание 360 направляющей для тарелки и удлиненный стержень 365 направляющей для тарелки, проходящий в осевом направлении от основания 360 направляющей. На наибольшем удалении от основания 360 направляющей, стержень 365 направляющей включает в себя кольцевой уступ 367 вдоль внешней поверхности 216, образующий концевой участок 369, имеющий меньший диаметр, чем центральный участок стержня 365. Концевой участок 369 стержня 365 оканчивается на сужающейся или скошенной головке 370. Основание 360 направляющей включает в себя резьбовой вал 362 и буртик 363 на пересечении стержня 365 направляющей и резьбового вала 362. На вал 362 посредством резьбы посажена гайка 550 направляющей для тарелки в качестве элемента основания 360 направляющей на направляющей 215 для тарелки. Основание 360 направляющей посажено с упором в опорное кольцо 525 узла 520 основания. Стержень 365 размещен внутри тарелки 235 с незначительным радиальным зазором между ними и выравнивает тарелку 235 таким образом, что осевая центральная линия тарелки 235 выровнена с осевой центральной линией стержня 365. Когда тарелка 235 поворачивается относительно осевой центральной линии седла 240 клапана, например, в качестве реакции на нецентральный контакт с седлом 240 клапана, направляющая 215 для тарелки поворачивается аналогичным образом вследствие взаимодействия между стержнем 365 и тарелкой 235. В некоторых случаях боковое или осевое поступательное перемещение тарелки 235 приводит к соответствующему поступательному перемещению направляющей 215 для тарелки, которое облегчается узлом 520 основания и радиальным зазором 280, и осевым зазором 285, которые были описаны ранее.
[0051] Направляющая 215 для тарелки также включает в себя осевое проточное отверстие 368, проходящее через основание 360 направляющей, стержень 365 направляющей и сужающуюся головку 370, придающие направляющей 215 для тарелки в целом трубчатую форму. Радиальные щелевые отверстия 372 в сужающейся головке 370 способствуют сообщению по текучей среде между осевым проточным отверстием 368, внешней поверхностью 216 и насосной камерой 125. Штифт 375 проходит радиально через центральный участок стержня 365 направляющей между буртиком 363 и кольцевым уступом 367. Штифт 375 частично блокирует осевое проточное отверстие 368 и действует в качестве ограничителя потока с постоянной площадью проходного сечения для перемещения текучей среды через осевое проточное отверстие 368, потенциально демпфируя перемещение тарелки 235 относительно направляющей 215 для тарелки. Осевое проточное отверстие 368 сообщается по текучей среде с проточной полостью 535 в выемке 265 держателя.
[0052] Как показано на ФИГ. 3 и ФИГ. 4, седло 240 клапана представляет собой кольцевой элемент, расположенный в полости 122 для клапанного блока в соприкосновении с заплечиком 124 клапанного блока 120. Седло 240 клапана включает в себя сходящуюся внутреннюю поверхность 242 и расходящуюся внутреннюю поверхность 243. Сходящаяся поверхность 242 направляет рабочую текучую среду от всасывающего отверстия 135 клапанного блока 120 к тарелке 235. Расходящаяся поверхность 243 способствует протеканию рабочей текучей среды вокруг тарелки 235, когда тарелка 235 снята с седла, означая выведение из взаимодействия с седлом 240 клапана. Расходящаяся поверхность 243 также является тем участком седла 240 клапана, который взаимодействует с тарелкой 235, когда тарелка 235 посажена, или взаимодействует с седлом 240 клапана. Следовательно, расходящаяся поверхность 243 выполнена имеющей форму, способствующую эффективному уплотнению тарелки 235.
[0053] Как показано на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, тарелка 235 включает в себя корпус 245 тарелки, имеющий осевую центральную линию 246 и многокулачковое уплотнение 250, расположенное вокруг корпуса 245. В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 245 тарелки содержит по меньшей мере одно из термообработанной стали и термически обработанной нержавеющей стали. Корпус 245 тарелки имеет полую головку 400 и кольцевой стержень или конечную часть 405, проходящие от нее. Головка 400 имеет несколько коническую внешнюю поверхность 410 и фасонную поверхность 412, пересекающую и проходящую радиально внутрь от поверхности 410. Фасонная поверхность 412 формирует проходящую в круговом направлении уплотнительную канавку 415. Внешняя поверхность 410 выполнена имеющей форму, способствующую эффективному уплотнению с седлом 240 клапана и обеспечению плавного протекания текучей среды вокруг тарелки 235, когда снята с седла, с созданием минимальной турбулентности. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 6, расходящаяся поверхность 243 седла 240 клапана выполнена по существу плоской или имеет небольшую криволинейность, если смотреть в сечении. Участок внешней поверхности 410 головки 400, который выполнен для прямого или непрямого взаимодействия с поверхностью 243, имеет аналогичную форму. Тем не менее, в других вариантах реализации изобретения эти поверхности 410, 243 могут иметь большую или меньшую криволинейность.
[0054] В канавке 415 размещено уплотнение 250. Фасонная поверхность 412 канавки 415 включает в себя выступ 416, который проходит радиально к внешней поверхности 410 и включает в себя две вогнутые кулачковые области или кулачка 417A, B, проходящие в целом от внешней поверхности 410 головки 400. Фасонная поверхность 415 также имеет криволинейную, "чашеобразную" или вогнутую боковую стенку 418, обращенную по оси и напротив направления, в котором конечная часть 405 проходит от головки 400. Боковая стенка 418 может быть также названа боковым участком. Вогнутая боковая стенка 418 находится возле кулачковой области 417B. Криволинейность боковой стенки 418 может преимущественно способствовать перемещению уплотнения 250 во время взаимодействия с седлом 240 клапана. Объем канавки 415 имеет внутренний участок 419A, образованный частично кулачковой областью 417A, и внешний участок 419B, образованный частично кулачковой областью 417B. Участки 422, 425 образованы радиальной плоскостью 421, которая по существу делит выступ 416 пополам. Канавка 415 выполнена имеющей такой размер, что внешний участок 419B имеет объем, превосходящий объем внутреннего участка 419A, чтобы преимущественно способствовать перемещению уплотнения 250 во время взаимодействия с седлом 240 клапана. В некоторых вариантах реализации изобретения объем внешнего участка 419B на 4% больше, чем объем внутреннего участка 419A.
[0055] Как показано на ФИГ. 6, уплотнение 250 содержит упругий или эластичный материал, такой как, помимо прочего, полиуретан и/или резина. Размеры уплотнения 250 выбраны таким образом, что когда тарелка 235 смещается к седлу 240 клапана так, чтобы закрыть всасывающий клапанный узел 145, уплотнение 250 контактирует с седлом 240 клапана до контакта с каким-либо иным участком корпуса 245 тарелки. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения уплотнение 250 имеет первый радиально проходящий выступ, кулачок, или выпуклость, 252, второй радиально проходящий выступ, кулачок, или выпуклость, 253 и имеющий уменьшенный диаметр, или имеющий выемку, участок 254, расположенный между выпуклостями 252, 253. Внешние выпуклости 252, 253 и имеющий выемку участок 254 выполнены возле внешней поверхности 410 головки 400 и проходят в круговом направлении вокруг кольцевого уплотнения 250 и могут быть описаны как кольцевые выступы или выпуклости. Уплотнение 250 также включает в себя два выступа, кулачка или выпуклости 255A, B, противоположные выпуклостям 252, 253. Выпуклость 255A размещена внутри кулачка 417A канавки 415, и выпуклость 255B размещена внутри кулачка 417B. Внешние выпуклости 252, 253 и внутренние выпуклости 255A, B проходят вокруг кольцевого уплотнения 250 в круговом направлении и таким образом могут быть описаны как являющиеся кольцевыми выступами или выпуклостями. Выпуклость 252, которая проходит радиально за пределы головки 400 тарелки и уплотнительной канавки 415, является участком уплотнения 250, который совершает первоначальный контакт с седлом 240 клапана, как показано. Первоначальный контакт посредством уплотнения 250 с седлом 240 клапана обеспечивает возможность уплотнения 250 сжатия в некоторой степени и обеспечивает возможность замедления перемещения тарелки 235 до того, как головка 400 тарелки будет взаимодействовать с седлом 240 клапана, при этом оба из них содержат более жесткий материал, чем материал уплотнения 250. Замедление тарелки 235 таким образом до того, как головка 400 тарелки будет взаимодействовать с седлом 240 клапана, уменьшает силу удара между седлом 240 клапана и головкой 400 тарелки. Это, в свою очередь, уменьшает износ этих компонентов 240, 400 и обеспечивает возможность увеличения их срока службы. В некоторых вариантах реализации изобретения вторая выпуклость 253 также заходит радиально за пределы головки 400 тарелки и уплотнительной канавки 415.
[0056] Продолжение перемещения тарелки 235 с упором в седло 240 клапана заставляет уплотнение 250 больше сжиматься или перемещаться внутри канавки 415. Сжатию и перемещению уплотнения 250 способствует форма уплотнения 250, в частности имеющий уменьшенный диаметр участок 254, и форма уплотнительной канавки 415.
[0057] Продолжая ссылаться на тарелку 235 на ФИГ. 6, конечная часть 405 корпуса 245 включает в себя внешнюю поверхность 408, имеющую вогнутую криволинейность, которая проходит к головке 400 и видна в профильном показанном сечении. Выпуклая внешняя поверхность 408 способствует плавному протеканию рабочей текучей среды, чтобы уменьшить турбулентность после того, как текучая среда проходит кольцевой канал между седлом 240 клапана и головкой 400 тарелки, когда тарелка 235 не посажена. Выпуклая внешняя поверхность 408 сообщается по текучей среде с насосной камерой 125.
[0058] Как показано на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, полая 235 тарелка включает в себя снабженную множеством конструктивных признаков выемку 420, имеющую множество участков и проходящую внутрь от конечной части 405. В частности, углубление 420 тарелки включает в себя первый или внешний участок 425, имеющий группу первых осевых каналов 426, и окружную канавку 428, поверхность 430 в целом в форме усеченного конуса, начинающую второй или переходной участок 435, который имеет меньший внутренний диаметр, чем внешний участок 425, и имеет группу вторых осевых каналов 436. Каждый из вторых осевых каналов 436 в круговом направлении выровнен с первым осевым каналом 426 и пересекает поверхность 430 в форме усеченного конуса и выровненный первый осевой канал 426, обеспечивая сообщение по текучей среде между каналами 426, 436. Таким образом, поверхность 430 в форме усеченного конуса используется совместно внешним участком 425, осевыми каналами 426, 436 и переходным участком 435 или пересекает внешний участок 425, осевые каналы 426, 436 и переходной участок 435; и поэтому, поверхность 430 в форме усеченного конуса также будет называться общей поверхностью 430. В различных вариантах реализации изобретения группа первых осевых каналов 426 может включать в себя один, два или любое другое практическое количество каналов, а группа вторых осевых каналов 426 может включать в себя один, два или любое другое практическое количество каналов. Внутренний диаметр переходного участка 435 подходит для размещения в нем с обеспечением подвижности центрального участка стержня 365 направляющей между буртиком 363 и кольцевым уступом 367 (ФИГ. 4).
[0059] Снабженная множеством конструктивных признаков выемка 420 дополнительно включает в себя многосекционный участок 440 основания, примыкающий к переходному участку 435. Участок 440 основания включает в себя третий, промежуточный участок 445, проходящий внутрь от переходного участка 435, включает в себя четвертый участок 450 для размещения пружины, имеющий кольцевую поверхность 451 и меньший диаметр, чем промежуточный участок 445, и включает в себя пятый, самый внутренний участок 455, проходящий от внутреннего диаметра кольцевой поверхности 451. В показанном варианте реализации изобретения самый внутренний участок 455 включает в себя множество секций различных диаметров, некоторые из которых сужаются. Первоначальная секция самого внутреннего участка 455 имеет цилиндрическую форму и выполнена для приема головки 370 и дальнего конца стержня 365 направляющей. Кольцевая поверхность 451 является примером внутренней поверхности выемки 420.
[0060] Как показано на ФИГ. 6, в дополнение к тарелке 235 и пружине 230, подузел 220 тарелки также включает в себя ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения, размещенный и удерживаемый внутри внешнего участка 425 углубления 420 тарелки. Ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения включает в себя удерживающее кольцо 565, удерживаемое в окружной канавке 428, подвижное кольцо 570, имеющее поверхность 575, выполненную в форме усеченного конуса, возле общей поверхности 430 и обращенную к ней, и регулирующую пружину 580, размещенную между удерживающим кольцом 565 и концевой поверхностью на подвижном кольце 570. Таким образом, удерживающее кольцо 565, подвижное кольцо 570 и регулирующая пружина 580 выровнены в осевом направлении. Внутренний диаметр подвижного кольца 570 по существу соответствует внутреннему диаметру переходного участка 435 углубления 420 тарелки. В различных вариантах реализации изобретения регулирующая пружина 580 частично сжата и таким образом "предварительно нагружена" с помощью силы сжатия, когда установлена, как описано. Регулирующая пружина 580 подпирает поверхность 575 в форме усеченного конуса подвижного кольца 570 в контакт с общей поверхностью 430, образуя частичное уплотнение вдоль внутренней поверхности тарелки 235 в некоторых случаях. Как лучше всего показано на ФИГ. 7, это частичное уплотнение вдоль внутренней поверхности тарелки 235 прерывается в разнесенных по окружности местах одним или большим количеством регулируемых промежутков 438. Промежуток 438 образован на пересечении каждой пары выровненных каналов 426, 436 и ограничен общей поверхностью 430 и подвижным кольцом 570 ограничителя 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения. В различных вариантах, дополнительное сжатие регулирующей пружины 580 вызывает смещение подвижного кольца 570 от общей поверхности 430, с увеличением размера указанных одного или более промежутков 438. В показанном варианте реализации изобретения регулирующая пружина 580 является полосовой пружиной.
[0061] Как показано на ФИГ. 4 и ФИГ. 7, в выемке 420 тарелки 235 размещен стержень 365 направляющей для тарелки, образующий внутреннюю полость 460 между стержнем 365 направляющей для тарелки и внутренней поверхностью тарелки 235. Ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения и внутренний диаметр переходного участка 435 углубления 420 тарелки с обеспечением подвижности принимают и взаимодействуют с отрезком стержня 365 направляющей между буртиком 363 и кольцевым уступом 367 со стержнем 365 направляющей, проходящим за пределы конечной части 405 тарелки 235. Кольцевой уступ 367 обращен к внутренней поверхности углубления 420 тарелки. В концевом участке 369 стержня 365 направляющей с обеспечением подвижности размещена внутренняя поверхность кольцевой пружины 230 для тарелки, которая проходит в осевом направлении между кольцевым уступом 367 и внутренней поверхностью 451 углубления 420 тарелки. Таким образом, пружина 230 для тарелки соединена возле тарелки 605 и расположена и удерживается между тарелкой 605 и направляющей 215 для тарелки. Пружина 230 для тарелки и концевой участок 369 направляющей для тарелки вместе расположены внутри участка 450 для размещения пружины и промежуточного участка 445 углубления 420 тарелки. В различных вариантах, концевой участок 369 проходит в самый внутренний участок 455 углубления 420 тарелки. Радиальное пространство, проходящее от стержня 365 направляющей для тарелки, через пружину 230 для тарелки и к внутренней поверхности промежуточного участка 445, включает в себя радиальный зазор 232.
[0062] Пружина 230 для тарелки выполнена с возможностью расширения и сжатия между кольцевым уступом 367 стержня 365 направляющей и внутренней поверхностью 451 тарелки 235. Расширение и сжатие пружины 230 для тарелки обеспечивает возможность осевого перемещения тарелки 235 относительно направляющей 215 для тарелки. Кроме того, пружина 230 для тарелки подпирает тарелку 235 к посаженному положению с упором в седло 240 клапана и от направляющей 215 для тарелки. Когда сила, воздействующая на тарелку 235 рабочей текучей средой ранее по потоку относительно всасывающего клапанного узла 145 (т.е. текучей средой во всасывающем отверстии 135) превышает силу, воздействующую на тарелку 235 пружиной 230 для тарелки и рабочей текучей средой в насосной камере 125, тарелка 235 перемещается в осевом направлении к направляющей 215 для тарелки, сжимая пружину 230. И наоборот, когда сила, воздействующая на тарелку 235 рабочей текучей средой ранее по потоку относительно всасывающего клапанного узла 145, меньше, чем сила, воздействующая на тарелку 235 пружиной 230 для тарелки и рабочей текучей средой в насосной камере 125, тарелка 235 перемещается в осевом направлении от направляющей 215 для тарелки, обеспечивая возможность расширения пружины 230.
[0063] Как показано на ФИГ. 7, осевые каналы 426, 436 вдоль внутренней поверхности тарелки 235 обеспечивают возможность сообщения по текучей среде, например, поток текучей среды или изменение давления, между насосной камерой 125 (ФИГ. 4) и внутренней полостью 460. Регулирующая пружина 580 и подвижное кольцо 570 расположены между тарелкой 235 и стержнем 365 направляющей для тарелки и выполнены подвижными относительно стержня 365. Когда тарелка 235 перемещается в осевом направлении к седлу 240 клапана (ФИГ. 4) относительно стержня 365 направляющей для тарелки, рабочая текучая среда протекает из насосной камеры 125 в тарелку 235 предпочтительно с проходом через проточную траекторию или проточный канал 590, образованный осевыми каналами 426, регулируемыми промежутками 438 (имеющими регулируемую площадь проходного сечения для сообщения по текучей среде, управляемого или обеспечиваемого ограничителем 560 потока), осевыми каналами 436 и кольцевым пространством между стержнем 365 направляющей и промежуточным участком 445 углубления 420 тарелки. Проточный канал 590 продолжается радиально через пружину 230 для тарелки и в осевом направлении вдоль радиального зазора 232 к внутренней полости 460 внутри углубления 420 тарелки. Когда во время работы пружина 230 сжимается или расширяется, площадь сечения, доступная для протекания текучей среды через пружину 230, изменяется; в результате этого, пружина 230 является ограничителем потока с регулируемой площадью проходного сечения. Проточный канал 590 сообщается по текучей среде с осевым проточным отверстием 368 направляющей 215 для тарелки, которое сообщается по текучей среде с проточной полостью 535 в выемке 265 держателя. В различных вариантах реализации изобретения осевое проточное отверстие 368 считается участком проточного канала 590. Следует отметить, что проточный канал 590 и, таким образом, внутренняя полость 460 и осевое проточное отверстие 368 сообщаются по текучей среде с зоной 592 текучей среды вокруг клапанного узла 145, ограниченной частично внешней поверхностью клапанного узла 145, которая включает в себя внешнюю поверхность 216 направляющей 215 для тарелки и внешнюю поверхность 408 тарелки 235. На ФИГ. 4 зона 592 текучей среды сообщается по текучей среде с полостью 123 для клапана и насосной камерой 125 и, в некоторых случаях, может считаться продолжением полости 123 для клапана. Для выпускного клапанного узла 150 (например, ФИГ. 3), окружающая зона 592 текучей среды сообщается по текучей среде с полостью 126 для клапана внутренней полости 122 и с выпускным отверстием 140, а в некоторых случаях соответствующая зона 592 текучей среды может считаться продолжением полости 126 для клапана.
[0064] Как показано на ФИГ. 7, минимизированный допуск между подвижным кольцом 570 и стержнем 365 направляющей для тарелки ограничивает или подавляет протекание текучей среды между ними, заставляя текучую среду предпочтительно протекать через регулируемые промежутки 438. В некоторых вариантах реализации изобретения проточный канал 590 включает в себя кольцевое пространство между подвижным кольцом 570 и стержнем 365 направляющей для тарелки, обеспечивая сообщение по текучей среде параллельно с регулируемыми промежутками 438.
[0065] Расход потока текучей среды во внутреннюю полость 460 или из внутренней полости 460 тарелки 235 через проточный канал 590 зависит по меньшей мере частично от количества и размера поперечного сечения осевых каналов 426, 436 и промежутков 438. Скорость, с которой тарелка 235 реагирует на разность давлений, как описано ранее, и перемещается относительно направляющей 215 для тарелки, в свою очередь, зависит от расхода текучей среды, поступающей во внутреннюю полость 460 или выходящей из внутренней полости 460. Чем больше количество и/или размер каналов 426, 436 и промежутков 438, тем быстрее тарелка 235 реагирует и перемещается. И наоборот, чем меньше количество и/или размер каналов 426, 436 и промежутков 438, тем медленнее тарелка 235 реагирует и перемещается. Иными словами, перемещение тарелки 235 демпфируется. По этой причине, всасывающий клапанный узел 145 может быть описан как имеющий встроенный гаситель пульсаций или ограничитель потока. В предпочтительных вариантах реализации изобретения количество и размер поперечного сечения каналов 426, 436 и промежутков 438 выбраны так, чтобы ослабить перемещение тарелки 235 в достаточной мере, чтобы свести к минимуму образование пульсаций в рабочей текучей среде вследствие движения тарелки. В то же время, количество и размер каналов 426, 436 и промежутков 438 выбраны такими, что каналы 426, 436 и промежутки 438 обеспечивают достаточный расход в проточном канале 590 таким образом, что тарелка 235 выполняет уплотнение с упором в седло 240 во время каждого цикла до того, как значительное количество рабочей текучей среды из насосной камеры 125 протечет назад во всасывающее отверстие 135. В выпускном клапанном узле 150, количество и размер каналов 426, 436 и промежутков 438 выбраны такими, что каналы 426, 436 и промежутки 438 обеспечивают достаточный расход в соответствующем проточном канале 590 таким образом, что тарелка 235 выполняет уплотнение с упором в седло 240 во время каждого цикла до того, как какое-либо значительное количество рабочей текучей среды из выпускного отверстия 140 протечет назад в насосную камеру 125.
[0066] Когда рабочая текучая среда протекает во внутреннюю полость 460 посредством проточного канала 590, проходя ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения, регулирующая пружина 580 поддерживает подвижное кольцо 570 с упором в общую поверхность 430, так что промежутки 438 438 остаются зафиксированными имеющими самый маленький размер. Таким образом, ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен для обеспечения в целом постоянного ограничения протеканию рабочей текучей среды во внутреннюю полость 460 и в результате этого в целом постоянного ограничения для перемещения тарелки 235 от направляющей 215 клапана, когда условия перекачивания побуждают тарелку 235 перемещаться для взаимодействия с седлом 204 клапана, т.е. этот всасывающий клапан 145 закрывается.
[0067] Были описаны средства обеспечения возможности перемещения текучей среды из внутренней полости 460 к насосной камере 125 посредством проточного канала 590. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения резкое перемещение тарелки 235 ближе к направляющей 215 для тарелки может вызвать пиковое отклонение давления внутри внутренней полости 460 и осевого проточного отверстия 368, достаточное для того, чтобы заставлять текучую среду моментально отталкивать направляющую 215 для тарелки от узла 520 основания. В таких случаях гидравлического подъема часть текучей среды из проточного отверстия 368 или из проточной полости 535 (ФИГ. 4) может проходить между основанием 260 направляющей для тарелки и опорным кольцом 525, входя в насосную камеру 125.
[0068] С другой стороны, когда тарелка 235 перемещается в осевом направлении, т.е в противоположном направлении от седла 240 клапана, и вступает в больший контакт с направляющей 215 для тарелки, некоторое количество рабочей текучей среды во внутренней полости 460 вытесняется стержнем 365 направляющей для тарелки и выходит из тарелки 235. Вытесненная рабочая текучая среда протекает из внутренней полости 460 через проточный канал 590 и в насосную камеру 125. При покидании внутренней полости 460 и тарелки 23, рабочая текучая среда жмет в поверхность 475, выполненную в форме усеченного конуса, подвижного кольца 570, что может привести к отжиманию регулирующей пружины 580 и разделительного кольца 570 от общей поверхности 430, так что промежутки 438 увеличиваются переменным образом в зависимости от потока текучей среды от внутренней полости 460, который зависит по меньшей мере частично от скорости перемещения тарелки 235 к направляющей 215 клапана. В свою очередь, скорость перемещения тарелки 235 к направляющей 215 клапана зависит по меньшей мере частично от разности давлений или скорости перекачивания рабочей текучей среды между всасывающим отверстием 135 и насосной камерой 125. Таким образом, ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен для обеспечения меньшего ограничения протекания рабочей текучей среды из внутренней полости 460 и, в результате этого, обеспечения меньшего ограничения для перемещения тарелки 235 к направляющей 215 клапана и от седла 240 клапана, когда условия перекачивания способствуют большему протеканию рабочей текучей среды от всасывающего отверстия 135 к насосной камере 125. Таким образом, ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью изменения или регулировки доступной площади проходного сечения проточного канала 590 и влияния переменным образом на перемещение тарелки 235. Таким образом, ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения может быть также назван регулируемым встроенным гасителем пульсаций тарелки 235. В некоторых случаях, когда рабочая текучая среда из внутренней части внутренней полости 460 выходит из тарелки 235 относительно медленно, регулирующая пружина 580 может не сжиматься, и промежутки 438 могут сохранять свой самый малый размер.
[0069] Во время работы насоса 100, поршни совершают возвратно-поступательное перемещение внутри своих соответствующих цилиндров. Когда каждый поршень совершает обратный ход, в насосной камере 125 (ФИГ. 3) клапанного блока 120, с которым поршень соединен, создается разрежение. Вследствие разности давлений между насосной камерой 125 и рабочей текучей средой далее по потоку относительно выпускного клапанного узла 150, обеспечивающая выпуск тарелка 235 перемещается в осевом направлении вдоль направляющей 215 тарелки к седлу 240 клапана. Перемещение выпускной тарелки 235 вызывает затягивание рабочей текучей среды через осевые каналы 426, 436 и промежутки 438 выпускной тарелки 235 в ее внутреннюю полость 460. Вследствие количества и размера каналов 426, 436 и промежутков 438, расход, с которым текучая среда протекает во внутреннюю полость 460, является управляемым с демпфированием перемещения тарелки 235 в качестве реакции на проход текучей среды поверх тарелки 235 и с уменьшением склонности тарелки 235 вибрировать или совершать резкие удары, когда она приближается седлу 240 клапана. Когда выпускная тарелка 235 находится возле седла 240 клапана, уплотнение 250 взаимодействует с седлом 240 клапана, сжимая и замедляя перемещение тарелки 235. Продолжающееся перемещение тарелки 235 к седлу 240 клапана дополнительно сжимает уплотнение 250 до тех пор, пока выпускная тарелка 235 не будет посажена с упором в седло 240 клапана. Сочетание формы поверхности 243 седла клапана, взаимодействия между углублением 420 выпускной тарелки и стержнем 365 направляющей для выпускной тарелки, и возможность выпускной направляющей 215 для тарелки совершать поступательное перемещение в осевом направлении, поступательное перемещение в боковом направлении, и поворот, как описано ранее, обеспечивает центрирование выпускной тарелки 235 с упором в седло 240 клапана для формирования полного уплотнения между ними. Таким образом происходит закрытие выпускного клапанного узла 150.
[0070] Аналогично, вследствие разности давлений между насосной камерой 125 (ФИГ. 4) и текучей средой ранее по потоку относительно всасывающего клапанного узла 145, так как каждый поршень совершает обратный ход, тарелка 235 для отсасывания перемещается в осевом направлении вдоль направляющей 215 для тарелки от седла 240 клапана. В качестве реакции на это, часть рабочей текучей среды внутри внутренней полости 460 тарелки 235 для отсасывания вытесняется из внутренней полости 460 через осевые каналы 426, 436 и промежутки 438 в насосную камеру 125. Вследствие количества и размера каналов 426, 436 и промежутков 438, расход, с которым текучая среда протекает из внутренней полости 460, является управляемым с демпфированием перемещения тарелки 235 в качестве реакции на проход текучей среды поверх тарелки 235 и с уменьшением склонности тарелки 235 вибрировать, когда она перемещается от седла 240 клапана. Также, когда тарелка 235 для отсасывания поднимается от седла, уплотнение 250 расширяется или перемещается с возвратом в свою несжатую форму внутри уплотнительной канавки 415. Таким образом происходит открытие всасывающего клапанного узла 145.
[0071] С закрытым выпускным клапанным узлом 150 и открытым всасывающим клапанным узлом 145 рабочая текучая среда проходит от всасывающего коллектора через входной канал 105 насоса и всасывающее отверстие 135 клапанного блока 120 вокруг поднятой от седла тарелки 235 для отсасывания, чтобы наполнять насосную камеру 125, включающую цилиндр.
[0072] Когда поршень достигает конца своего хода, поршень меняет направление на обратное и начинает совершать ход вперед. Когда поршень совершает ход вперед, давление текучей среды в цилиндре и насосной камере увеличивается. Когда сила, воздействующая на тарелку 235 для отсасывания текучей среды в насосной камере 125 и пружину 230 для тарелки всасывания, превышает силу, воздействующую на тарелку 235 для отсасывания текучей среды ранее по потоку относительно тарелки 235 во всасывающем отверстии 135, всасывающий клапанный узел 145 закрывается аналогичным образом, как было описано выше в отношении закрытия выпускного клапанного узла 150. После закрытия всасывающего клапанного узла 145 насосная камера 125 прекращает принимать рабочую текучую среду из всасывающего коллектора.
[0073] Когда сила, воздействующая на тарелку 235 для выпуска текучей среды в насосной камере 125, превышает силу, воздействующую на тарелку 235 для выпуска текучей среды далее по потоку относительно тарелки 235 и пружиной 230 для выпускной тарелки, выпускной клапанный узел 150 открывается аналогичным образом, как было описано выше в отношении открытия всасывающего клапанного узла 145. После открытия выпускного клапанного узла 150, находящаяся под повышенным давлением текучая среда в насосной камере 125 протекает вокруг тарелки 235 для выпуска через выпускное отверстие 140 клапанного блока 120 и выходной канал 110 насоса в выпускной коллектор. Когда поршень достигает конца своего хода, он снова меняет направление на обратное и начинает обратный ход, создавая разрежение в насосной камере 125 и т.д., как описано выше. Когда насос 100 продолжает работу, этот процесс повторяется, и находящаяся под повышенным давлением рабочая текучая среда выпускается из выходного канала 110 насоса.
[0074] Когда тарелка 235 клапанного узла 145, 150 открывается, она вытесняет текучую среду из внутренней полости 460 тарелки и за ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения. В зависимости от скорости тарелки 235 относительно направляющей 215 для тарелки и расхода при выпуске текучей среды, регулирующая пружина 580 ограничителя 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения может сжиматься больше или меньше, изменяя или регулируя доступную площадь проходного сечения участка проточного канала 590, например, промежутки 438. Когда тарелка 235 закрывается, перемещаясь к седлу 240, регулирующая пружина 580 расширяется, и в различных примерах подвижное кольцо 570 контактирует с общей поверхностью 430, ограничивая площадь проходного сечения проточного канала 590, например промежутки 438 на общей поверхности 420, до минимальной или уменьшенной площади проходного сечения во время заполнения внутренней полости 460. Проточный канал 590 не закрывается механически, но всегда открыт, не считая блокирования, возможного вследствие загрязнения. Поскольку промежутки 438 остаются зафиксированными и имеют свой самый малый размер, когда клапанный узел 145, 150, выполненный на основе тарелки, закрывается, но могут увеличиваться, когда клапанный узел 145, 150, выполненный на основе тарелки, открывается, скорость закрытия потенциально меньше, чем скорость, с которой клапанный узел 145, 150, выполненный на основе тарелки, открывается. В случаях, когда клапан 235, выполненный на основе тарелки, открывается и подвижное кольцо 570 перемещается от общей поверхности 430, проточный канал 590 имеет площадь проходного сечения на общей поверхности 430 больше, чем минимальная или уменьшенная площадь проходного сечения, описанная в связи с закрытием клапана 235, выполненного на основе тарелки.
[0075] Были описаны клапанные узлы 145, 150 со встроенными гасителями пульсаций. В примерах вариантов реализации изобретения клапанный узел имеет внутреннюю полость 460, которая принимает и выпускает текучую среду. Расход, с которым текучая среда входит во внутреннюю полость 460 или покидает ее, обусловливает демпфирование перемещения тарелки 235 в качестве реакции на проход текучей среды поверх тарелки 235 и уменьшение склонности тарелки 235 вибрировать. Тарелка 235 имеет уплотнение 250,которое во время закрытия клапанного узла, контактирует с седлом 240 клапана до контакта с каким-либо иным участком головки 400 тарелки. Последующее сжатие уплотнения 250 замедляет перемещение тарелки 235 и уменьшает силы воздействия между головкой 400 тарелки и седлом 240 клапана. Указанное, в свою очередь, уменьшает износ этих компонентов 240, 400, что позволяет увеличить срок их службы. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения тарелка 235 также имеет уплотнительную канавку 415, форма которой во время контакта с седлом 240 клапана обеспечивает в первую очередь возможность сжатия уплотнения 250, а не растяжения. Это предотвращает усталостное повреждение уплотнения 250. В различных вариантах, уплотнение 250 может также перемещаться внутри канавки 415. Направляющая 215 для тарелки клапанного узла выполнена с возможностью поворота и поступательного перемещения. Это способствует центрированию тарелки 235 с упором в седло 240 клапана, которое обеспечивает возможность эффективного уплотнения между компонентами и полного закрытия клапанного узла.
[0076] Со ссылкой на пример по ФИГ. 3, всасывающий клапанный узел 145 также включает в себя гибкую установочную систему 500 направляющей для тарелки, которая включает в себя узел 520 основания, описанный ранее. В различных вариантах реализации изобретения, включая вариант реализации изобретения по ФИГ. 3, установочная система 500 направляющей для тарелки дополнительно включает в себя в целом цилиндрическую втулку 510 насосной камеры и множество выступающих опорных элементов 540, соединенных с направляющей 215 для тарелки. Втулка 510 проходит в круговом направлении вокруг участков опорных элементов 540, тарелки 235, и направляющей 215 для тарелки внутри камеры 125. Как лучше всего показано на ФИГ. 8, втулка 510 насосной камеры включает в себя первый или оснащенный буртиком конец 512, второй конец 514 и по меньшей мере одно отверстие 515 в боковой стенке, проходящее от оснащенного буртиком конца 512 и через второй конец 514. Как показано на ФИГ. 3, оснащенный буртиком конец 512 расположен в полости 122 для клапанного блока с упором в заплечико клапанного блока 120, и второй конец 514 расположен возле выпускного конца седла 240 клапана, т.е. конца, ближайшего к расходящейся внутренней поверхности 243. Боковая стенка втулки 510 поддерживает, т.е. ограничивает перемещение двух или более выступающих опорных элементов 540. Отверстие 515 в боковой стенке способствует протеканию рабочей текучей среды от тарелки 235 и камеры 510 втулки к другой области в насосной камере 125.
[0077] Как лучше всего показано на ФИГ. 9, множество выступающих опорных элементов 540 проходят радиально и в осевом направлении от направляющей 215 для тарелки и соединены гайкой 550 направляющей для тарелки на основании 360 направляющей. Как показано на ФИГ. 10, выступающие опорные элементы 540 в настоящем примере представляют собой гнутые стержни, содержащие первое колено 542, имеющее продольную ось 543, второе колено 544, проходящее в осевом направлении за первое колено 542 в том же направлении, в котором проходит и первое колено 542, и две криволинейные промежуточные секции 546. Каждая секция 546 имеет плавный изгиб более 90 градусов, а две секции 546 в раскрытом примере изогнуты в противоположных направлениях, так что второе колено 544 в целом параллельно первому колену 542. Второе колено 544 длиннее, чем первое колено 542, и включает в себя острый изгиб на своем самом дальнем конце. Хотя коленья 542, 554 и промежуточные секции 546 различаются на ФИГ. 10, каждый опорный элемент 540 может быть образован, например, из одного куска удлиненного материала. Опорные элементы 540 образованы из упругого материала, что значит, что элементы 540 могут выдерживать некоторый изгиб или деформацию, не превышая предел упругости указанного материала, так что они в целом возвращают свою первоначальную форму после такой деформации. В поперечном сечении опорные элементы 540 могут иметь любую подходящую форму включая, например, округлую, прямоугольную, овальную или треугольную, а также выполнены цельными, трубчатыми или пористыми. Первые коленья 542 размещены внутри контурных каналов 552, образованных в гайке 550 направляющей для тарелки. Концы каналов 552 показаны на ФИГ. 9, а более полная перспектива изображена на ФИГ. 11. Каналы 552 проходят в осевом направлении и радиально внутри гайки 550, обеспечивая радиальную и осевую поддержку для выступающих опорных элементов 540. В некоторых вариантах реализации изобретения опорные элементы 540 приварены или прикреплены другим подходящим образом к направляющей для тарелки, а не соединены посредством каналов 552. В других вариантах реализации изобретения промежуточная секция или секции 546 согнута на угол, равный 90 градусов или менее. В некоторых вариантах реализации изобретения второе колено 544 проходит в осевом направлении обратно по направлению к первому колену 542 и за него.
[0078] Как показано на ФИГ. 9 и ФИГ. 3, концы вторых колен 544 опорных элементов 540 проходят вокруг участка головки 400 тарелки и заделаны в седло 240 клапана. Опорные элементы 540 дополнительно ограничены в совершении радиального перемещения близостью или контактом вторых колен 544 с внутренней поверхностью камеры 510 втулки. Как описано выше в отношении ФИГ. 4, направляющая 215 для тарелки и соединенная тарелка 235 выполнены с возможностью поступательного перемещения в боковом направлении, с возможностью поступательного перемещения в осевом направлении и с возможностью поворота вследствие радиального зазора 280, осевого зазора 285 и сжимаемости опорной пружины 526. Опорные элементы 540 обеспечивают направляющей 215 для тарелки и тарелке 235 дополнительную свободу поступательного перемещения в боковом направлении и в осевом направлении и поворота, даже если опорное кольцо 525 и опорная пружина 526 узла 520 основания не перемещаются. Если, например, рабочая текучая среда, протекающая вокруг всасывающего клапанного узла 145, должна была заставлять направляющую 215 для тарелки и тарелку 235 перемещаться вместе в боковом направлении, в осевом направлении или совершать поворот относительно клапанного блока 120, то в качестве реакции на это один или более опорных элементов 540 могут упруго изгибаться с выходом из своей конфигурации покоя (ФИГ. 3) и будут развивать осевые усилия, боковые усилия или поворотные усилия, чтобы заставлять направляющую 215 для тарелки и тарелку 235 вернуться в свое предыдущее положение или занять новое положение, что может вызывать более предпочтительное взаимодействие головки 400 тарелки и уплотнения 500 с седлом 240 клапана. Таким образом, направляющая 215 для тарелки и тарелка 235 выполнены с возможностью поворота, поступательного перемещения в осевом направлении и поступательного перемещения в боковом направлении, чему способствуют различные элементы установочной системы 500 направляющей для тарелки, обеспечивая возможность центрирования тарелки 235 для отсасывания с упором в седло 240 клапана с формированием полного уплотнения между ними. Кроме того, выступающие опорные элементы 540 и установочная система направляющей для тарелки обеспечивают упругое реагирование или упругую поддержку направляющей 215 для тарелки и тарелки 235 таким образом, что направляющая 215 для тарелки и тарелка 235 могут вернуться в свое начальное положение или предпочтительное положение после испытания воздействия внешних сил.
[0079] На ФИГ. 12 показан альтернативный вариант реализации клапанного узла на основе тарелки. В частности, клапанный узел 600 на основе тарелки включает в себя полую тарелку 605, держатель 602, направляющую 665 для тарелки, пружину 604 для тарелки, ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения и седло 240 клапана. Для краткости, по меньшей мере держатель 602 и направляющая 665 для тарелки показаны в схематическом виде. Направляющая 665 для тарелки включает в себя основание 360 направляющей и цельный стержень 675 направляющей, проходящий от основы 670.
[0080] Как показано на ФИГ. 13, тарелка 605 включает в себя корпус 606 тарелки, имеющий осевую центральную линию 607 и проходящее в круговом направлении уплотнение 250, расположенное вокруг корпуса 606. В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 606 тарелки содержит по меньшей мере термообработанную сталь и/или термообработанную нержавеющую сталь. Корпус 606 тарелки имеет полую головку 610 и трубчатый стержень 615, проходящий из нее. Головка 610 имеет несколько коническую внешнюю поверхность 612 и уплотнительную канавку 415, пересекающую поверхность 410. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения передний участок внешней поверхности 612 схож с внешней поверхностью 410 на тарелке 235 (ФИГ. 6). Как таковая, головка 610 выполнена с возможностью взаимодействия и уплотнения с упором в седло 240 клапана (ФИГ. 12), которое также включено в вариант реализации изобретения по ФИГ. 4 и ФИГ. 6. В канавке 415 размещено уплотнение 250. Трубчатый стержень 615 для тарелки включает в себя имеющую резьбу конечную часть 616 и одно или более радиальных отверстий или каналов 618, проходящих через стержень 615 для тарелки, располагаемый между имеющей резьбу конечной частью 616 и головкой 610.
[0081] Тарелка 605 включает в себя снабженную множеством конструктивных признаков выемку 620, имеющую множество участков и проходящую внутрь из трубчатого стержня 615 для тарелки. В частности, выемка 620 включает в себя первый или внешний участок 625, имеющий один или более осевых каналов 626. Внутренний диаметр внешнего участка 625 выполнен для обеспечения возможности подвижного размещения стержня 675 направляющей. Выемка 620 также включает в себя многосекционный участок 630 основания, имеющий по меньшей мере первую подсекцию с большим внутренним диаметром, чем внутренний диаметр внешнего участка 625. Участок 630 основания выполнен для свободного приема стержня 675 направляющей. Осевые каналы 626 пересекают и соединяют радиальные отверстия 618 и участок 630 основания.
[0082] Как показано на ФИГ. 13, ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения соединен вокруг стержня 615 для тарелки. Ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения включает в себя регулирующую пружину 645 и концевую гайку 650, имеющую первый конец 652 и второй или оснащенный буртиком конец 654. В стержне 615 для тарелки с использованием резьбы размещена концевая гайка 650 вокруг конечной части 616. Оснащенный буртиком конец 654 проходит радиально внутрь. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний диаметр оснащенного буртиком конца 654 соответствует внутреннему диаметру выемки внешнего участка 625. Регулирующая пружина 645 расположена вокруг стержня 615 для тарелки и в осевом направлении выровнена с радиальными отверстиями 618 с сжатием в осевом направлении между головкой 610 тарелки и регулируемым положением концевой гайки 650. Таким образом, пружина 645 соединена возле тарелки 605. Положение гайки 650 выполнено с возможностью регулировки для сжатия или расширения пружины 645, с уменьшением или увеличением радиально проходящих открытых пространств 646 внутри цилиндрической стенки пружины 645. В показанном варианте реализации изобретения регулирующая пружина 645 является полосовой пружиной.
[0083] Как показано на ФИГ. 12, в углублении 620 тарелки с обеспечением подвижности размещен верхний участок стержня 675 направляющей для тарелки, образующего внутреннюю полость 660 между стержнем 675 направляющей для тарелки и внутренней поверхностью тарелки 605. Проточный канал 690 проходит между внутренней полостью 660 и зоной 692 текучей среды вокруг клапанного узла 600, ограниченной частично внешней поверхностью клапанного узла 600 и включающей внешнюю поверхность клапанного узла 600. Проточный канал 690 содержит осевые каналы 626, радиальные отверстия 618 и одно или более радиально проходящих открытых пространств 646 в регулирующей пружине 645. Пружина 604 для тарелки размещена с обеспечением подвижности на стержне 675 направляющей для тарелки и выполнена с возможностью расширения и сжатия между основанием 360 направляющей и оснащенным буртиком концом 654 гайки 650, который посредством резьбы соединен с тарелкой 605. Таким образом, пружина 604 для тарелки выполнена с возможностью расширения и сжатия между направляющей 665 для тарелки и тарелкой 605. Расширение и сжатие пружины 604 для тарелки обеспечивает возможность осевого перемещения тарелки 605 относительно направляющей 665 для тарелки. Кроме того, пружина 604 для тарелки подпирает тарелку 605 к посаженному положению с упором в седло 240 клапана. Однако, на ФИГ. 12 тарелка 605 показана смещенной от седла 240 клапана, т.е. не контактирующей с седлом 240 клапана.
[0084] При рассмотрении варианта реализации насоса 100, имеющего клапанный узел 600 на основе тарелки, установленный в качестве всасывающего клапана, проточный канал 690 обеспечивает возможность сообщения по текучей среде между внутренней полостью 660 и насосной камерой 125 (ФИГ. 4), которая представлена зоной 692 текучей среды на ФИГ. 12. Когда тарелка 605 перемещается в осевом направлении к седлу 240 клапана относительно стержня 675 направляющей для тарелки, рабочая текучая среда протекает из насосной камеры 125 через ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения, радиальные отверстия 618 и осевые каналы 626 во внутреннюю полость 660. И наоборот, когда тарелка 235 перемещается в осевом направлении в противоположном направлении, часть рабочей текучей среды во внутренней полости 660 вытесняется стержнем 675 направляющей для тарелки. Вытесненная рабочая текучая среда протекает из внутренней полости 660 через осевые каналы 626, радиальные отверстия 618 и ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения в насосную камеру 125. Ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен в качестве регулируемого встроенного гасителя пульсаций, чтобы оказывать влияние на скорость, с которой тарелка 235 перемещается относительно направляющей 665 для тарелки. После регулировки концевой гайки 650 ограничитель 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения обеспечивает равную площадь проходного сечения и, таким образом, аналогичное ограничение для потока текучей среды, входящего во внутреннюю камеру 660, как для потока текучей среды, выходящего из внутренней камеры 660 посредством проточного канала 690.
[0085] В примере всасывающего клапанного узла 600 полая 605 тарелка сопряжена с цельной направляющей 665 для тарелки, которая жестко соединена с держателем 602. В некоторых других вариантах реализации изобретения тарелка 605 и направляющая 665 для тарелки установлены с возможностью изгиба на гибкой установочной системе направляющей для тарелки, включающей узел 520 основания (ФИГ. 4) или втулку 510 насосной камеры и множество выступающих опорных элементов 540 (ФИГ. 9). Кроме того, в различных вариантах реализации изобретения тарелка 605 соединена с направляющей для тарелки, имеющей полую сердцевину, похожую на направляющую 215 для тарелки.
[0086] Клапанный узел 600 может также быть подсоединен между насосной камерой, такой как насосная камера 125, и выпускным отверстием, таким как отверстие 140 (ФИГ. 2 В), для работы в качестве выпускного клапанного узла. Для клапанного узла 600 на основе тарелки, установленного в качестве выпускного клапана, зона 692 текучей среды на ФИГ. 12 представляет собой четвертый участок 126 внутренней полости 122 на ФИГ. 3, сообщающейся по текучей среде с выпускным отверстием 140.
[0087] Сечение по ФИГ. 14 иллюстрирует еще один вариант реализации клапанного блока, имеющего всасывающие и выпускные клапанные узлы, расположенные в нем в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе. На ФИГ. 14 всасывающие и выпускные клапанные узлы показаны в сечении вдоль своих осевых центральных линий. В частности, клапанный блок 700, который совместим с насосом 100 и другими различными насосами, имеет в целом цилиндрическую внутреннюю полость или полость 702 для клапана, имеющую осевую центральную линию 704 и множество разнесенных в осевом направлении областей отличающихся диаметров для упрощения установки всасывающего клапанного узла 720 в линию, т.е. соосно, с выпускным клапанным узлом 820. Соосное выравнивание клапанных узлов 720, 820 внутри одной и той же полости 702 обеспечивает относительно компактную конфигурацию в сравнении с другими различными клапанными блоками. Держатель 710 и узел 715 крышки клапана удерживают и уплотняют клапанные узлы 720, 820 внутри внутренней полости 702. Клапанный блок 700 также включает в себя отверстие 130 для цилиндра, всасывающее отверстие 135 и выпускное отверстие 140, которые сообщаются по текучей среде с внутренней полостью 702. Насосная камера 705 включает в себя область внутренней полости 702, расположенной между всасывающим клапанным узлом 720, выпускным клапанным узлом 820 и отверстием 130 для цилиндра.
[0088] Как показано на ФИГ. 14 и ФИГ. 15, всасывающий клапанный узел 720 включает в себя осевую центральную линию 721, направляющую 215 для тарелки, кольцевую пружину 230 для тарелки, кольцевое седло 240 клапана, полую тарелку 735, и гибкую установочную систему 770 направляющей для тарелки. Направляющая 215 для тарелки, кольцевая пружина 230 для тарелки и седло 240 клапана схожи с аналогично обозначенными конструктивными признаками всасывающего клапанного узла 145. Например, направляющая 215 для тарелки включает в себя основание 360 направляющей для тарелки, стержень 365 направляющей для тарелки и осевое проточное отверстие 368, проходящее через основу 360 и стержень 365. На наибольшем удалении от основания 360, стержень 365 направляющей включает в себя кольцевой уступ 367, обращенный от основы 360. Штифт 375 проходит радиально через стержень 365 направляющей и частично блокирует осевое проточное отверстие 368.
[0089] Как лучше всего видно из ФИГ. 15, полая 735 тарелка включает в себя полую головку 736 и конечную часть 738, проходящую из нее. Полая головка 736 имеет несколько коническую внешнюю поверхность 410 с уплотнением 250, заделанным в нее. Конечная часть 738 включает в себя выпуклую внешнюю поверхность 408. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения внешние поверхности 408, 410 схожи с аналогично обозначенными внешними поверхностями тарелки 235 (ФИГ. 6). Как таковая, головка 736 выполнена с возможностью взаимодействия и уплотнения с упором в седло 240 клапана. Тарелка 735 включает в себя снабженную множеством конструктивных признаков выемку 740, имеющую множество участков отличающихся диаметров и проходящую внутрь от конечной части 738. Один или более осевых каналов 742 проходят в осевом направлении внутрь от наружного конца выемки 740. В некоторых вариантах реализации изобретения тарелка 735 имеет шесть каналов 742.
[0090] Выемка 740 тарелки 735 принимает в себя стержень 365 направляющей для тарелки с образованием внутренней полости 760 между стержнем 365 направляющей для тарелки и внутренней поверхностью тарелки 735. Самый дальний конец стержня 365 направляющей с обеспечением подвижности принимает пружину 230 для тарелки, которая проходит в осевом направлении между кольцевым уступом 367 и внутренней поверхностью внутри углубления 420 тарелки. В показанном примере пружина 230 для тарелки является кольцевой полосовой пружиной.
[0091] Как показано на ФИГ. 15, установочная система 770 направляющей для тарелки соединена с направляющей 215 для тарелки всасывающего клапанного узла 720, для упругого реагирования и поддержки направляющей 215 для тарелки. Установочная система 770 направляющей для тарелки включает в себя множество выступающих опорных элементов 780, заделанных в каналы 792, проходящие радиально и в осевом направлении и образованные в гайке 790 направляющей для тарелки. Гайка 790 направляющей для тарелки размещена с использованием резьбы на направляющей 215 для тарелки на основании 360 направляющей. Опорные элементы 780 выполнены разнесенными в круговом направлении вокруг направляющей 215 для тарелки. Каждый выступающий опорный элемент 780 включает в себя U-образную промежуточную секцию 786 с двумя выступами наподобие "U", проходящими радиально наружу от двух концов гайки 790. Опорный элемент 780 дополнительно включает в себя первое колено 782, продолжающееся от одного выступа промежуточной секции 786 и проходящее в осевом направлении от гайки 790 в направлении, противоположном направляющей 215 для тарелки. Второе колено 784 опорного элемента 780 продолжается от другого выступа промежуточной секции 786 и также проходит в осевом направлении от гайки 790, но проходит вдоль направляющей 215 для тарелки, проходя за участок головки 736 тарелки. В этом варианте реализации изобретения установочная система 770 направляющей для тарелки не включает в себя узел гибкого основания, такой как узел 520 гибкого основания по ФИГ. 4. При этом различные другие варианты реализации изобретения, имеющие установочную систему 770 направляющей для тарелки, могут также включать в себя узел гибкого основания.
[0092] Всасывающий клапанный узел 720 дополнительно включает в, себя проточный канал 765, проходящий от внешней поверхности 408 в конечной части 738 тарелки 735, через осевые каналы 722, вдоль направляющей 215 для тарелки, через пружину 230 для тарелки и во внутреннюю полость 760. Как показано на ФИГ. 14, проточный канал 765 обеспечивает сообщение по текучей среде между насосной камерой 705 и внутренней полостью 760. Вследствие установки направляющей 215 для тарелки, как будет разъяснено впоследствии, осевое проточное отверстие 368 также обеспечивает сообщение по текучей среде между насосной камерой 705 и внутренней полостью 760 с помощью штифта 375, размещенного, чтобы действовать в качестве ограничителя потока с постоянной площадью проходного сечения для перемещения текучей среды через проточное отверстие 368.
[0093] Как показано на ФИГ. 13, выпускной клапанный узел 820 включает в себя осевую центральную линию 821, направляющую 215 для тарелки, кольцевую пружину 230 для тарелки, кольцевое седло 840 клапана, полую тарелку 735 и гибкую установочную систему 500B направляющей для тарелки. Направляющая 215 для тарелки, кольцевая пружина 230 для тарелки и полая тарелка 735 схожи с аналогично обозначенными конструктивными признаками всасывающего клапанного узла 720. Кольцевое седло 840 клапана включает в себя конструктивные признаки, схожие с седлом 240 клапана всасывающего клапанного узла 720, включающего сходящуюся внутреннюю поверхность, примыкающую к расходящейся внутренней поверхности; однако, по меньшей мере в приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения наружный диаметр седла 840 клапана больше, чем наружный диаметр седла 240 клапана для упрощения размещения двух клапанных узлов 720, 820 на основе тарелки внутри внутренней полости 702.
[0094] Тарелка 735 выпускного клапанного узла 820 принимает стержень 365 направляющей 215 для тарелки, образующий внутреннюю полость 760 в углублении 420 тарелки. Стержень 365 направляющей с обеспечением подвижности принимает пружину 230 для тарелки, которая проходит к внутренней поверхности внутри тарелки 735. Выпускной клапанный узел 820 дополнительно включает в себя проточный канал 765, проходящий от внешней поверхности в конечной части тарелки 735 и во внутреннюю полость 760. (Пример проточного канала 765 показан на ФИГ. 15.) Проточный канал 765 обеспечивает сообщение по текучей среде между внутренней полостью 760 и участком внутренней полости 702, который обеспечивает сообщение по текучей среде с выпускным отверстием 140.
[0095] Установочная система 500B направляющей для тарелки соединена с направляющей 215 для тарелки выпускного клапанного узла 820. Подобно установочной системе 500 направляющей для тарелки всасывающего клапанного узла 145, установочная система 500B включает в себя множество выступающих опорных элементов 540 (ФИГ. 9 и ФИГ. 10), соединенных с направляющей 215 для тарелки (ФИГ. 14), соединенной с гайкой 550 направляющей для тарелки, при этом гайка размещена посредством резьбы на направляющей 215 для тарелки на основании 360. Опорные элементы 540 проходят радиально и в осевом направлении от гайки 550 и обеспечивают радиальное, осевое или радиальное и осевое упругое силовое реагирование для упругой поддержки возле компонентов клапанного узла.
[0096] Во внутренней полости 702 клапанного блока 700 установлен всасывающий клапанный узел 720, при этом седло 240 клапана упирается в заплечико возле всасывающего отверстия 135, а направляющая 215 для тарелки и установочная система 770 расположены на противоположной стороне тарелки 735 от седла 240 клапана. Вторые коленья 784 опорных элементов 780, которые проходят вокруг участка головки 736 тарелки, заделаны в конечную часть седла 240 клапана. Всасывающий клапанный узел 720 ограничен в совершении радиального перемещения близостью или контактом первых колен 782 или вторых колен 784 с внутренней поверхностью внутренней полости 702. Кроме того, первые коленья 782 установочной системы 770 заделаны в ведущий конец седла 840 клапана выпускного клапанного узла 820. Различные конструктивные признаки выпускного клапанного узла 820 расположены возле конечной части седла 840 клапана с головкой тарелки 735, проходящей через седло 840 клапана по направлению к всасывающему клапанному узлу 720. Вторые коленья 544 опорных элементов 540 проходят вокруг участка соответствующей головки 736 тарелки и заделаны в конечную часть седла 840 клапана. Выпускной клапанный узел 820 ограничен в совершении радиального перемещения за счет близости или контакта вторых колен 544 с внутренней поверхностью внутренней полости 702. Основание выемки 711 внутри держателя 710 взаимодействует с основанием 360 направляющей для тарелки выпускного клапанного узла 820, ограничивая его перемещение в одном осевом направлении. Радиальный зазор 835 между выемкой 711 держателя и основанием 360 направляющей для тарелки обеспечивает возможность ограниченного перемещения направляющей 215 для тарелки относительно осевой центральной линии 704.
[0097] Как показано на ФИГ. 14, направляющая 215 для тарелки всасывающего клапанного узла 720 установлена или подвешена внутри внутренней полости 702 посредством выступающих опорных элементов 780, которые обеспечивают радиальную и осевую поддержку. В различных вариантах это основание 360 может контактировать с головкой тарелки 735 выпускного клапанного узла 820. Направляющая 215 для тарелки и соединенная тарелка 735 всасывающего клапанного узла 720 выполнены с возможностью поступательного перемещения в боковом направлении, с возможностью поступательного перемещения в осевом направлении и с возможностью поворота относительно осевой центральной линии 704 вследствие, частично, упругой подвески и способности к упругому реагированию выступающих опорных элементов 780. Схожим образом, направляющая 215 для тарелки и соединенная тарелка 735 выпускного клапанного узла 820 выполнены с возможностью поступательного перемещения в боковом направлении, с возможностью поступательного перемещения в осевом направлении и с возможностью поворота относительно осевой центральной линии 704 вследствие, частично, упругой подвески и способности к упругому реагированию выступающих опорных элементов 540 и вследствие радиального зазора 835.
[0098] Рабочие операции всасывающего клапанного узла 720 и выпускного клапанного узла 820 в целом схожи с рабочими операциями, описанными для клапанных узлов 145, 150 на основе тарелки. В варианте реализации изобретения по ФИГ. 14, независимые перемещения тарелок 735 относительно своих сопряженных направляющих 215 для тарелки могут быть демпфированы за счет ограниченных площадей проходного сечения внутри соответствующих проточных каналов 765, когда через них протекает рабочая текучая среда с перемещением между внутренней полостью 760 и насосной камерой 705 или выпускным отверстием 140. Кроме того, для всасывающего клапана 720 осевое проточное отверстие 368 и штифт 375 также обеспечивают ограниченное сообщение по текучей среде между внутренней полостью 760 и насосной камерой 705 через основание 360 направляющей для тарелки, что дополнительно способствует демпфированию перемещения тарелки 735 относительно сопряженной направляющей 215 для тарелки. Для выпускного клапанного узла 820, в некоторых случаях, резкое перемещение тарелки 235 к направляющей 215 для тарелки может вызвать пиковое отклонение давления внутри внутренней полости 760 и осевое проточное отверстие 368, достаточное, чтобы заставлять текучую среду моментально отталкивать направляющую 215 для тарелки от держателя 710. В таких случаях гидравлического подъема часть текучей среды в проточном отверстии 368 может проходить между основанием 360 направляющей для тарелки и держателем 710, входя в насосную камеру 705.
[0099] В соответствии с настоящим изобретением были представлены различные варианты реализации изобретения. Кроме того, хотя различные варианты реализации изобретения согласно настоящему документу включают в себя уплотнительную канавку 415 и уплотнение 250, имеющее многокулачковые сечения, некоторые другие варианты реализации изобретения включают в себя тарелку, имеющую более простую уплотнительную канавку и более простое уплотнение, удерживаемое в ней. Подузел 860 тарелки по ФИГ. 16 является примером такого варианта реализации изобретения, имеющего отличающиеся уплотнительную канавку и уплотнение. Подузел 860 тарелки может заменять подузел 220 тарелки во всасывающем клапанном узле 145 по ФИГ. 3 и ФИГ. 4. Как показано на ФИГ. 16, подузел 860 тарелки включает в себя тарелку 865, кольцевую пружину 230 для тарелки и ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения, оба из которых размещены внутри тарелки 865. Пружина 230 и ограничитель 560 потока являются такими же, как описано ранее. Тарелка 865 включает в себя осевую центральную линию 866 и включает в себя много одинаковых с тарелкой 235 конструктивных признаков, таких как корпус 245 тарелки с полой головкой 400 и внешней поверхностью 410, кольцевой стержень или конечная часть 405, проходящий (проходящая) от полой головки 400, и снабженную множеством конструктивных признаков выемку 420, имеющую множество участков и проходящую внутрь от конечной части 405, например. Множество регулируемых промежутков 438 образовано вдоль проходящего в круговом направлении пересечения снабженной множеством конструктивных признаков выемки 420 и внутренней поверхности ограничителя 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения. Тарелка 865 дополнительно включает в себя фасонную поверхность 872, пересекающую и проходящую радиально внутрь от поверхности 410. Фасонная поверхность 872 формирует проходящую в круговом направлении уплотнительную канавку 875. Уплотнение 880 размещено внутри канавки 875. Уплотнительная канавка 875 или фасонная поверхность 872 имеет вогнутый концевой участок или область 877 на наибольшем удалении от внешней поверхности 410 тарелки и два плоских параллельных боковых участка или боковые стенки 878. Контур уплотнения 880 обеспечивает заполнение уплотнительной канавки 875, а уплотнение 880 включает в себя выступающую, выпуклую внешнюю поверхность 882, которая проходит радиально за внешнюю поверхность 410 головки 400 тарелки и уплотнительной канавки 875, выполненной с возможностью взаимодействия с седлом 240 клапана. Рассматриваются также другие варианты уплотнительной канавки и уплотнения.
[00100] Согласно ФИГ. 5 и ФИГ. 6, в альтернативном варианте реализации тарелки 235, общая поверхность 430 не пересекает каналы 426 во внешнем участке 425 углубления 420 тарелки. Наоборот, подвижное кольцо 570 ограничителя 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения обеспечивает возможность уплотнения с упором в общую поверхность 430 и подавления прямого прохождения текучей среды между каналами 436 и каналами 426. Однако в этом альтернативном варианте реализации изобретения подвижное кольцо 570 может включать в себя направленные просверленные отверстия, которые обеспечивают преимущество и способствуют протеканию текучей среды между каналами 436 и каналами 426, даже когда кольцо 570 уплотнено с упором в общую поверхность 430. С помощью этих модифицированных конструктивных признаков обеспечивается фиксированная площадь проходного сечения для потока текучей среды, входящего во внутреннюю полость 460 (ФИГ. 4) и обеспечивается регулируемая площадь проходного сечения для потока текучей среды, покидающего внутреннюю полость 460. Регулируемая площадь проходного сечения достигается посредством перемещения кольца 570 от общей поверхности 430. По эксплуатационным причинам в различных вариантах реализации изобретения может быть выгодным наоборот обеспечение регулируемой площади проходного сечения для потока текучей среды, входящего во внутреннюю полость 460, и фиксированной площади проходного сечения для потока текучей среды, покидающего внутреннюю полость 460, или обеспечения регулируемой площади проходного сечения для текучей среды во время поступления во внутреннюю полость 460 и во время выхода из нее.
[00101] В качестве еще одного примера возможной модификации, в некоторых вариантах реализации изобретения держатель и направляющая для тарелки, такие как держатель 602 и направляющая 665 для тарелки всасывающего клапанного узла 600, образованы в виде элемента, выполненного за одно целое.
[00102] В качестве еще одного примера, в различных других вариантах реализации изобретения всасывающий клапанный узел 720 или выпускной клапанный узел 820 включает в себя тарелку 235 и ограничитель 560 потока с регулируемой площадью проходного сечения или тарелку 605 с ограничителем 640 потока с регулируемой площадью проходного сечения вместо тарелки 735.
[00103] В различных вариантах реализации полой тарелки, снабженная множеством конструктивных признаков выемка может иметь больше или меньше участков, чем имеют снабженные множеством конструктивных признаков выемки, описанные выше. В некоторых вариантах реализации изобретения снабженная множеством конструктивных признаков выемка полой тарелки может быть заменена выемкой с прямым отверстием и одной или более кольцеобразных вставок. Указанные одна или более кольцеобразных вставок могут иметь наружный диаметр, обеспечивающий возможность перемещения выемки с прямым отверстием, и могут иметь различные внутренние диаметры для достижения функциональности одной из снабженных множеством конструктивных признаков выемок, описанных выше.
[00104] Хотя различные варианты реализации изобретения были показаны и описаны, специалисты в данной области техники могут внести в них изменения без отклонения от объема или идеи изобретения. Варианты реализации изобретения, описанные в данном документе, являются только примерными, а не ограничивающими. В рамках объема данного изобретения может быть выполнено большое количество изменений и модификаций систем, устройств и процессов, описанных в данном документе. Соответственно, объем защиты не ограничен описанием, изложенным выше, а ограничен только представленной ниже формулой изобретения, в объем которой должны быть включены все эквивалентные варианты объекта формулы изобретения.
1. Клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса, содержащий:
осевую центральную линию;
направляющую для тарелки, имеющую стержень;
тарелку, имеющую подвижное соединение с направляющей для тарелки, при этом тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость;
гибкую установочную систему направляющей для тарелки, соединенную с направляющей для тарелки и тарелкой и выполненную с возможностью поддержки направляющей для тарелки и тарелки для бокового и осевого перемещения направляющей для тарелки и тарелки относительно осевой центральной линии; и
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью;
причем тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости.
2. Клапанный узел по п. 1, в котором тарелка содержит:
корпус тарелки, имеющий головку тарелки и кольцевую уплотнительную канавку в головке тарелки; и
упругое уплотнение, расположенное внутри уплотнительной канавки и содержащее первый кольцевой выступ, который проходит за уплотнительную канавку, и кольцевую выемку возле первого кольцевого выступа.
3. Клапанный узел по п. 2, в котором уплотнение дополнительно содержит второй кольцевой выступ, причем кольцевая выемка расположена между первым и вторым кольцевыми выступами.
4. Клапанный узел по п. 1, в котором ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения содержит пружину, соединенную возле полой тарелки, формирующей участок проточного канала между внутренней полостью и внешней поверхностью клапанного узла.
5. Клапанный узел по п. 4, в котором пружина соединена между тарелкой и направляющей для тарелки.
6. Клапанный узел по п. 1, дополнительно содержащий проточный канал между внутренней полостью и внешней поверхностью клапанного узла для обеспечения сообщения по текучей среде, причем
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала с обеспечением в результате этого регулируемой площади проходного сечения для первого потока текучей среды, покидающего внутреннюю полость.
7. Клапанный узел по п. 6, в котором ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения дополнительно выполнен с возможностью обеспечения фиксированной площади проходного сечения для второго потока текучей среды, входящего во внутреннюю полость.
8. Клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса, содержащий:
осевую центральную линию;
направляющую для тарелки;
гибкую установочную систему направляющей для тарелки, взаимодействующую с направляющей для тарелки и выполненную с возможностью упругой поддержки направляющей для тарелки и упругого реагирования на боковое и осевое перемещение направляющей для тарелки относительно осевой центральной линии; и
тарелку, имеющую подвижное соединение с направляющей для тарелки и выполненную с возможностью перемещения с направляющей для тарелки.
9. Клапанный узел по п. 8, в котором гибкая установочная система направляющей для тарелки содержит множество выступающих опорных элементов, соединенных с направляющей для тарелки и проходящих радиально и в осевом направлении от направляющей для тарелки.
10. Клапанный узел по п. 9, в котором установочная система направляющей для тарелки дополнительно содержит гайку направляющей для тарелки, имеющую множество каналов, принимающих указанное множество выступающих опорных элементов, причем гайка размещена с использованием резьбы на направляющей для тарелки.
11. Клапанный узел по п. 9, в котором выступающие опорные элементы проходят вокруг участка тарелки.
12. Клапанный узел по п. 9, в котором выступающие опорные элементы проходят в осевом направлении в двух направлениях от области, в которой выступающие опорные элементы соединены с направляющей для тарелки.
13. Клапанный узел по п. 8, дополнительно содержащий держатель с выемкой держателя, в которую проходит направляющая для тарелки, и зазор между держателем и направляющей для тарелки, обеспечивающий возможность перемещения направляющей для тарелки вокруг осевой центральной линии.
14. Клапанный узел по п. 13, дополнительно содержащий:
опорную пружину, расположенную внутри выемки держателя; и
опорное кольцо, расположенное внутри выемки держателя возле опорной пружины;
причем направляющая для тарелки расположена с упором в опорное кольцо с обеспечением возможности перемещения направляющей для тарелки вокруг и вдоль осевой центральной линии.
15. Клапанный узел по п. 14, в котором выемка держателя содержит снабженную множеством конструктивных признаков выемку, имеющую первый участок выемки, в который посажена опорная пружина, и второй участок выемки, внутри которого размещены опорное кольцо и направляющая для тарелки, причем
второй участок выемки имеет больший диаметр, чем первый участок выемки, а
опорная пружина проходит во второй участок выемки.
16. Клапанный узел по п. 15, дополнительно содержащий:
пружинное стопорное кольцо, соединенное с держателем возле опорного кольца и противоположное опорной пружине;
основную пластину между опорной пружиной и концом выемки держателя;
установочный винт, размещенный посредством резьбы в отверстии, проходящем через конец выемки держателя; причем
установочный винт выполнен с возможностью поджатия основной пластины от конца выемки держателя и с возможностью заставлять основную пластину прикладывать давление с упором в опорную пружину и опорное кольцо для поджатия направляющей для тарелки от конца выемки держателя;
пружинное стопорное кольцо ограничивает осевое перемещение опорного кольца в направлении от конца выемки держателя; и при этом
уступ между первым и вторым участком выемки держателя ограничивает осевое перемещение опорного кольца и направляющей для тарелки в направлении к концу выемки держателя.
17. Клапанный узел по п. 14, дополнительно содержащий проточную полость, выполненную внутри выемки держателя и ограниченную основанием направляющей для тарелки, опорным кольцом и выемкой держателя, причем
направляющая для тарелки имеет осевое проточное отверстие, проходящее через нее,
ограничитель потока расположен в осевом проточном отверстии, и
осевое проточное отверстие сообщается по текучей среде с проточной полостью и внешней поверхностью клапанного узла.
18. Клапанный узел по п. 8, в котором тарелка содержит углубление тарелки, в которой размещен конец направляющей для тарелки.
19. Клапанный узел по п. 18, в котором направляющая для тарелки содержит кольцевой уступ, обращенный к углублению тарелки,
причем пружина для тарелки размещена с обеспечением подвижности в направляющей для тарелки и проходит между кольцевым уступом и внутренней поверхностью углубления тарелки.
20. Клапанный узел по п. 18, дополнительно содержащий проточный канал, проходящий от углубления тарелки через ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, причем
проточный канал сообщается по текучей среде с внешней поверхностью клапанного узла, и
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала.
21. Клапанный узел для работы внутри корпуса клапана насоса, содержащий:
направляющую для тарелки, имеющую стержень;
полую тарелку, принимающую в себя стержень направляющей для тарелки, при этом тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость; и
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, содержащий расширяемую пружину и сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью;
причем полая тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости.
22. Клапанный узел по п. 21, дополнительно содержащий проточный канал, проходящий от внутренней полости через ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, причем
проточный канал сообщается по текучей среде с внешней поверхностью клапанного узла, и
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнен с возможностью регулировки площади проходного сечения проточного канала.
23. Клапанный узел по п. 21, в котором ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения содержит:
удерживающее кольцо, прикрепленное к клапанному узлу;
регулирующую пружину, имеющую конец возле удерживающего кольца; и
подвижное кольцо, расположенное между регулирующей пружиной и внутренней контактной поверхностью клапанного узла и сообщающееся по текучей среде с внутренней полостью; причем
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения расположен возле полой тарелки и стержня направляющей для тарелки; и
регулирующая пружина подпирает подвижное кольцо по направлению к внутренней контактной поверхности клапанного узла.
24. Клапанный узел по п. 23, в котором полая тарелка содержит конечную часть и снабженную множеством конструктивных признаков выемку, образующую по меньшей мере участок внутренней полости, при этом снабженная множеством конструктивных признаков выемка содержит:
внешний участок, выполненный ближе всего к конечной части;
переходной участок, примыкающий к внешнему участку на общей поверхности; и
участок основания, примыкающий к переходному участку; причем
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения расположен во внешнем участке снабженной множеством конструктивных признаков выемки с удерживающим кольцом, прикрепленным ближе к конечной части, и подвижным кольцом, поджатым регулирующей пружиной в контакт с общей поверхностью; и
в полой тарелке и ограничителе потока с регулируемой площадью проходного сечения размещен с обеспечением подвижности стержень направляющей для тарелки.
25. Клапанный узел по п. 24, в котором общая поверхность, примыкающая к переходному участку и внешнему участку, выполнена в форме усеченного конуса,
причем подвижное кольцо ограничителя потока с регулируемой площадью проходного сечения содержит поверхность, выполненную в форме усеченного конуса, размещенную в контакте с общей поверхностью.
26. Клапанный узел по п. 25, в котором внешний участок снабженной множеством конструктивных признаков выемки содержит проточный канал, содержащий осевой канал, пересекающий общую поверхность; причем
проточный канал проходит через участок основания и переходной участок снабженной множеством конструктивных признаков выемки, за общую поверхность и к внешней поверхности клапанного узла;
проточный канал имеет уменьшенную площадь проходного сечения на общей поверхности, когда подвижное кольцо контактирует с общей поверхностью; и
проточный канал имеет площадь проходного сечения на общей поверхности, которая больше, чем уменьшенная площадь проходного сечения, когда подвижное кольцо перемещается от общей поверхности.
27. Клапанный узел по п. 26, дополнительно содержащий второй ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения, сообщающийся по текучей среде с внутренней полостью и содержащий пружину для тарелки, расположенную внутри полой тарелки и окружающую направляющую для тарелки,
причем пружина для тарелки поджимает полую тарелку в направлении от направляющей для тарелки.
28. Клапанный узел по п. 21, в котором ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения содержит пружину для тарелки, расположенную внутри полой тарелки и окружающую направляющую для тарелки,
причем пружина для тарелки поджимает полую тарелку в направлении от направляющей для тарелки.
29. Клапанный узел по п. 21, в котором полая тарелка содержит полую головку и трубчатый стержень, проходящий от нее; причем
в стержне для тарелки размещен стержень направляющей для тарелки; и
стержень для тарелки имеет радиальное отверстие, проходящее через нее, и внутренний осевой канал, проходящий от внутренней полости к радиальному отверстию;
ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выровнен с радиальным отверстием; и
внутренняя полость, осевой канал, радиальное отверстие и ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения выполнены с возможностью сообщения по текучей среде.
30. Клапанный узел по п. 29, в котором ограничитель потока с регулируемой площадью проходного сечения содержит полосовую пружину, размещенную вокруг стержня для тарелки и удерживаемую концевой гайкой.
31. Клапанный узел по п. 21, в котором стержень направляющей для тарелки имеет осевое проточное отверстие, проходящее через нее, причем
ограничитель потока расположен в осевом проточном отверстии, и
осевое проточное отверстие сообщается по текучей среде с внутренней полостью, ограничителем потока с регулируемой площадью проходного сечения и внешней поверхностью клапанного узла.
32. Клапанный узел по п. 21, дополнительно содержащий:
держатель, имеющий выемку держателя, внутри которой размещена направляющая для тарелки;
удерживающий элемент, соединенный с держателем и расположенный возле выемки держателя и направляющей для тарелки;
опорную пружину, расположенную внутри выемки держателя; и
опорное кольцо, расположенное внутри выемки держателя между удерживающим элементом и опорной пружиной;
причем опорное кольцо поддерживает основание направляющей для тарелки и поджато опорной пружиной в направлении от держателя.
33. Клапанный узел по п. 32, дополнительно содержащий проточную полость, выполненную внутри выемки держателя и ограниченную основанием направляющей для тарелки, опорным кольцом и выемкой держателя, причем
стержень направляющей для тарелки имеет осевое проточное отверстие, проходящее через нее, а
осевое проточное отверстие сообщается по текучей среде с проточной полостью, внутренней полостью, ограничителем потока с регулируемой площадью проходного сечения и внешней поверхностью клапанного узла.
34. Клапанный узел по п. 21, в котором направляющая для тарелки дополнительно содержит основание, от которого проходит стержень для тарелки, и множество выступающих опорных элементов,
причем указанное множество выступающих опорных элементов соединено с основанием направляющей для тарелки и проходит от него радиально и в осевом направлении.
35. Клапанный узел по п. 30, в котором полосовая пружина выполнена с возможностью регулирования, чтобы измененять площадь проходного сечения ограничителя потока с регулируемой площадью проходного сечения.
36. Насос, содержащий:
корпус клапана;
полость для клапана, расположенную в корпусе клапана;
первый клапанный узел, расположенный внутри полости для клапана и содержащий:
- направляющую для тарелки, имеющую удлиненный стержень, проходящий в осевом направлении от основания;
- полую тарелку, в которой с обеспечением подвижности размещен стержень направляющей для тарелки, при этом тарелка и направляющая для тарелки образуют внутреннюю полость; и
- пружину, обеспечивающую ограничение потока с регулируемой площадью проходного сечения для сообщения по текучей среде между внутренней полостью и полостью для клапана;
причем полая тарелка выполнена с возможностью перемещения относительно направляющей для тарелки для регулировки объема внутренней полости.
37. Насос по п. 36, в котором тарелка содержит:
корпус тарелки, имеющий головку тарелки и кольцевую уплотнительную канавку в головке тарелки; и
упругое уплотнение, частично расположенное внутри уплотнительной канавки и содержащее первый кольцевой выступ, который проходит за уплотнительную канавку, и кольцевую выемку возле первого кольцевого выступа.
38. Насос по п. 36, в котором уплотнение дополнительно содержит второй кольцевой выступ возле внешней поверхности тарелки, причем кольцевая выемка расположена между первым и вторым кольцевыми выступами.
39. Насос по п. 38, в котором второй кольцевой выступ проходит за уплотнительную канавку.
40. Насос по п. 36, в котором первый клапанный узел имеет осевую центральную линию первого клапана, вдоль которой проходит стержень направляющей для тарелки, причем
насос дополнительно содержит второй клапанный узел, имеющий центральную линию второго клапана, соосно выровненную с осевой центральной линией первого клапана и расположенную внутри той же самой полости для клапана.
41. Насос по п. 40, в котором первый клапанный узел дополнительно содержит установочную систему направляющей для тарелки, причем установочная система взаимодействует со вторым клапанным узлом для осевой поддержки.
