Термически компенсируемый компонент затвора клапана
Группа изобретений относится к устройствам регулирования потока текучей среды. Термически компенсируемый компонент затвора клапана в затворе клапана в сборе для устройства регулирования потока текучей среды содержит: основание, образованное из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения; гильзу, соединенную с основанием и изготовленную из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения. Компонент затвора содержит устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между основанием и гильзой, причем это устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении компонента затвора клапана. Основание содержит выступающий наружу штифт, причем штифт находится во внутреннем отверстии, образованном в гильзе. Техническим результатом является улучшение характеристик регулирующего клапана, что повлияет на качество конечного продукта. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
[0001] Настоящее изобретение в широком смысле относится к устройствам регулирования потока текучей среды, а конкретнее к термически компенсируемому компоненту затвора клапана для устройства регулирования потока текучей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Системы управления технологическим процессом обычно содержат различные компоненты для управления различными технологическими параметрами. Например, система технологического регулирования текучей среды может содержать множество регулирующих клапанов для регулирования расхода, температуры и/или давления текучей среды, протекающей через систему. Конечный продукт зависит от точности регулирования этих параметров, что, в свою очередь, зависит от геометрии и характеристик регулирующих клапанов. Регулирующие клапаны, например, специально разрабатываются и отбираются для обеспечения конкретных пропускных способностей и изменений давления. При ухудшении этих характеристик может пострадать качество конечного продукта.
[0003] Регулирующий клапан обычно содержит такие компоненты, как корпус клапана, затвор клапана в сборе (например, элемент регулирования потока, шток клапана, седло клапана) и привод, выполненный с возможностью функционально позиционировать элемент регулирования потока в корпусе клапана. В некоторых случаях может быть желательно (например, по экономическим соображениям) изготавливать некоторые из этих компонентов, например компонент затвора клапана, из двух или более различных материалов. Однако компонент затвора клапана вследствие изготовления из разных материалов (которые в свою очередь имеют разные коэффициенты теплового расширения) будет иметь разные части, имеющие разные коэффициенты теплового расширения, что приводит к разному расширению между разными частями компонента затвора клапана во время использования регулирующего клапана при разных температурах (особенно при повышенных температурах). Такое разное тепловое расширение может неприемлемо ухудшить характеристики регулирующего клапана, что повлияет на качество конечного продукта. Более того, разное тепловое расширение, в конечном счете, может вызвать отказ компонента затвора клапана.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В соответствии с первым аспектом варианта осуществления изобретения, предусматривается термически компенсируемый компонент затвора клапана для устройства регулирования потока текучей среды. Компонент затвора клапана содержит основание и гильзу, соединенную с основанием. Основание изготовлено из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения, тогда как гильза изготовлена из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения. Компонент затвора клапана дополнительно содержит устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между основанием и гильзой. Устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении компонента затвора клапана.
[0005] В соответствии со вторым аспектом варианта осуществления изобретения, предусматривается устройство регулирования потока текучей среды. Устройство регулирования потока текучей среды содержит корпус клапана и затвор клапана в сборе, расположенный в корпусе клапана. Корпус клапана определяет впускное отверстие, выпускное отверстие и канал потока текучей среды, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстиями. Затвор клапана в сборе расположен в корпусе клапана и содержит седло клапана, гнездо клапана и элемент регулирования потока. Седло клапана расположено в корпусе клапана и определяет отверстие, через которое проходит канал потока текучей среды. Гнездо клапана соединяется с седлом клапана в корпусе клапана и определяет внутреннее отверстие. Элемент регулирования потока подобран по размеру для вставки во внутреннее отверстие гнезда клапана и является подвижным вдоль оси между закрытым положением, при котором элемент регулирования потока входит в зацепление с кольцом седла клапана, и открытым положением, при котором элемент регулирования расположен на расстоянии от кольца седла клапана. Элемент регулирования потока содержит основание, гильзу, соединенную с корпусом, и устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между основанием и гильзой. Основание изготовлено из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения, тогда как гильза изготовлена из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения. Устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении элемента регулирования потока.
[0006] В соответствии с третьим аспектом варианта осуществления изобретения, предусматривается термически компенсируемый компонент затвора клапана для устройства регулирования потока текучей среды. Компонент затвора клапана содержит основание и гильзу, соединенную с основанием. Основание содержит корпус и штифт, выступающий наружу из корпуса. Основание изготовлено из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения. Гильза содержит корпус и окружную стенку, выступающую вверх из корпуса. Гильза изготовлена из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения. Компонент затвора клапана дополнительно содержит устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между штифтом основания и окружной стенкой гильзы. Устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения тем, что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении компонента затвора клапана.
[0007] При дальнейшем соответствии одному или более из вышеуказанного первого, второго или третьего аспектов варианта осуществления изобретения, термически компенсируемый компонент затвора клапана и/или устройство регулирования потока текучей среды может содержать одну или больше из следующих дополнительных предпочтительных форм.
[0008] В одной предпочтительной форме крепежный элемент крепится к части основания для соединения гильзы с основанием.
[0009] В еще одной предпочтительной форме основание содержит выступающий наружу штифт. Штифт может быть расположен во внутреннем отверстии, образованном в гильзе.
[0010] В еще одной предпочтительной форме устройство тепловой компенсации окружает часть выступающего наружу штифта.
[0011] В еще одной предпочтительной форме штифт имеет резьбовую часть, выполненную с возможностью путем навинчивания входить в зацепление с соответствующей резьбовой частью крепежного элемента.
[0012] В еще одной предпочтительной форме гильза изготовлена из карбида.
[0013] В еще одной предпочтительной форме основание изготовлено из суперсплава.
[0014] В еще одной предпочтительной форме крепежный элемент изготовлен из сплава 6.
[0015] В еще одной предпочтительной форме первый коэффициент теплового расширения выше, чем второй коэффициент теплового расширения, а третий коэффициент теплового расширения выше, чем второй коэффициент теплового расширения.
[0016] В еще одной предпочтительной формой третий коэффициент теплового расширения выше, чем первый коэффициент теплового расширения.
Краткое описание ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0017] На фиг. 1 изображено поперечное сечение регулирующего клапана, имеющего термически компенсируемый компонент затвора клапана, выполненный в соответствии с идеями данного изобретения.
[0018] На фиг. 2 изображено увеличенное поперечное сечение термически компенсируемого компонента, изображенного на фиг. 1.
[0019] На фиг. 3 изображено увеличенное поперечное сечение другого примера термически компенсируемого компонента затвора клапана, выполненного в соответствии с идеями данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0020] На фиг. 1 изображен регулирующий клапан 100, выполненный в соответствии с принципами настоящего изобретения. Регулирующий клапан 100 изображен как регулирующий клапан с поступательным движением штока, содержащий сферического вида корпус клапана 104, крышку 108 и затвор клапана в сборе 112. Корпус клапана 104 определяет впускное отверстие 116, выпускное отверстие 120 и канал потока текучей среды 124, проходящий между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 120. Съемная крышка 108 соединена с корпусом клапана 104 через ряд крепежных элементов. В свою очередь, крышка 108 соединяет корпус клапана 104 с приводом (не изображен). Затвор клапана в сборе 112 расположен в канале потока текучей среды 124 между впускным отверстием 116 и выпускным отверстием 120. Как изображено на фиг. 1, затвор клапана в сборе 112 содержит седло клапана 132, цельное или единое гнездо клапана 136 и регулирующий элемент 140, подвижно (например, с возможностью скольжения) установленный в корпусе клапана 104 для регулирования потока текучей среды через канал потока текучей среды 124. Текучая среда может быть газом (например, воздухом, природным газом) или жидкостью (например, водой, сжиженным природным газом).
[0021] Как изображено на фиг. 1, седло клапана 132 представляет собой седельное кольцо кольцевого клапана, расположенное в корпусе клапана 104. Седло клапана 132 определяет отверстие 144, через которое проходит канал потока текучей среды 124. Гнездо клапана 136 обычно является цилиндрической структурой, определяющей внутреннее отверстие 148. Как известно специалистам в данной области техники, гнездо клапана 136 может обеспечить определенные характеристики потока текучей среды (например, уменьшает уровень шума и/или кавитацию, порождаемые потоком текучей среды через клапан 100). Поэтому гнездо клапана 136 может, например, содержать один или несколько проходов, отверстий или окон. Гнездо клапана 136 обычно соединяется с седлом клапана 132 в корпусе клапана 104. Седло клапана 132 и гнездо клапана 136 могут быть скреплены болтами или иным способом вместе (например, с помощью одного или нескольких винтов), скреплены штифтами, сварены, с помощью трения соединены друг с другом, навинчены друг на друга, или скреплены комбинацией из вышеизложенных способов.
[0022] Как изображено на фиг. 1, регулирующий элемент 140 содержит элемент регулирования потока, такой как запирающий элемент 152, соединенный со штоком клапана 156. Как будет подробнее описано далее, запирающий элемент 152 содержит разные части, изготовленные из разных материалов, или сформирован из них, но специально спроектирован для компенсации разного теплового расширения, которое обычно возникает при использовании разных материалов таким образом, что обеспечивает структурную целостность запирающего элемента 152. Запирающий элемент 152 подобран по размеру для вставки во внутреннее отверстие 148 и является подвижным вдоль продольной оси A между закрытым положением (рис. 1), в котором запирающий элемент 152 находится вплотную (например, входит в зацепление) к клапану 132 для предотвращения протекания текучей среды через канал потока текучей среды 124, и открытым положением (не изображен), в котором запирающий элемент 152 находится или смещен в сторону или далеко от седла клапана 132 для разрешения течения текучей среды по каналу потока текучей среды 124. Шток клапана 156 выходит из корпуса клапана 104 через крышку 108 и может быть соединен с приводом (не изображен) так, что привод может регулировать положение регулирующего элемента 140, а конкретнее, положение запирающего элемента 152 относительно канала потока 124, для регулирования потока текучей среды через регулирующий клапан 100.
[0023] В других примерах регулирующий клапан 100 может быть регулирующим клапаном иного типа, таким как, например, угловым регулирующим клапаном, поворотным регулирующим клапаном (например, клапаном Fisher® Vee-BallTM V150, клапаном Fisher® Vee-BallTM V300 и т.д.), дроссельным клапаном, запорным клапаном или другим регулирующим клапаном. Кроме того, компоненты регулирующего клапана 100 (например, корпус клапана 104, седло клапана 132, гнездо клапана 136 и т.д.) могут отличаться от тех, которые непосредственно изображены здесь. Например, впускное отверстие 116, выпускное отверстие 120 и канал потока текучей среды 124, проходящий между ними, могут отличаться по форме и/или размеру и при этом обеспечивать надлежащие функциональные возможности. В качестве еще одного примера форма, размер и/или конфигурация седла клапана 132 и гнезда клапана 136 могут отличаться, как будет показано ниже. Например, гнездо клапана 136 может быть гнездом, состоящим из двух частей и содержащим верхнюю часть гнезда и нижнюю часть гнезда.
[0024] На фиг. 2 более подробно изображен запирающий элемент 152, изготовленный из нескольких материалов. Как изображено на фиг. 2, запирающий элемент 152 содержит основание 200 и гильзу 204, соединенную с основанием 200. Основание 200 в этом примере определяется корпусом 208, имеющим существенно цилиндрическую форму, и цилиндрическим штифтом 212, который выступает наружу (в направлении вниз, если смотреть на фиг. 2) из корпуса 208. В наружной поверхности корпуса 208 выполнены два кольцевых отверстия 216, а кольцевой заплечик 220 определяется корпусом 208. Каждое из кольцевых отверстий 216 подобрано по размеру для приема уплотнительного элемента (не изображен). Кольцевой заплечик 220 предназначен и установлен для вхождения в зацепление с соответствующей частью гильзы 204, как подробнее будет описано ниже. Кроме того, внутреннее отверстие 224 определяется в корпусе 208 для приема конца штока клапана 156 (см. фиг. 1). Основание 200 также содержит направляющую 226, соединенную со (например, как единое целое сформированную на нем) штифтом 212, и множество витков резьбы 228, выполненных на конце 232 штифта 212 или определенных на этом конце, или рядом с ним. Следует понимать, что штифт 212 и внутреннее отверстие 224 являются по меньшей мере в этом примере, соосными друг с другом, то есть они оба ориентированы вдоль продольной оси A регулирующего клапана 100.
[0025] Гильза 204 в этом примере определяется цилиндрическим корпусом 236 и цилиндрической стенкой 240, которая выступает наружу (в направлении вверх, если смотреть на фиг. 2) из корпуса 236 и заканчивается на конце 242. Конец 242 обычно предназначен и установлен для зацепления с заплечиком 220 основания 200. Внутреннее отверстие 244 определяется в гильзе 204. Внутреннее отверстие 244 предназначено и установлено для приема части штифта 212, как будет описано ниже.
[0026] Как описывалось выше, может быть желательным изготовить компонент затвора клапана, такой как запирающий элемент 152, из двух или более разных материалов. Как описано в данном документе, основание 200 и гильза 204 изготавливаются из разных материалов. Другими словами, основание 200 сделано или изготовлено из первого материала, тогда гильза 204 сделана или изготовлена из второго материала, отличающегося от первого. Основание 200 может, например, быть сделано из высокопрочного материала, такого как, например, титан, нержавеющая сталь, суперсплав или сплав с высокими эксплуатационными характеристиками, как INCONEL™ (например, Inconel 718) или HASTELLOY™, другой тип сплава с высоким содержанием никеля, сплав с другими добавками или другой подходящий высокопрочный материал. Гильза 204 может, например, быть изготовлена из менее дорогого, но достаточно прочного материала, такого как, например, карбид, керамический материал или другой подходящий материал.
[0027] В любом случае вследствие того, что разные материалы имеют разные коэффициенты теплового расширения, основание 200 и гильза 204 имеют разные коэффициенты теплового расширения, так что основание 200 и гильза 204 расширяются или сжимаются относительно друг друга в ответ на тепловые изменения (например, при увеличении или уменьшении температуры). В этом примере основание 200 имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем гильза 204, так что основание 200 расширится или сожмется относительно гильзы 204 в ответ на тепловые изменения. В других примерах дело необязательно должно обстоять подобным образом (например, вместо этого основание 200 может иметь более низкий коэффициент теплового расширения, чем гильза 204). Хотя разное тепловое расширение или сжатие между основанием 200 и гильзой 204 будет, конечно, отличаться в зависимости от точности материалов, используемых для изготовления основания 200 и гильзы 204, следует понимать, что эта разница может быть довольно значительной, особенно в случае использования затвора клапана в сборе 112 при повышенных температурах. Однако, как описывалось выше, такое дифференциальное движение может привести к ухудшению характеристик регулирующего клапана 100 и в некоторых случаях может вызвать отказ запирающего элемента 152, изготовленного из нескольких материалов.
[0028] Таким образом, запирающий элемент 152 по настоящему изобретению содержит устройство тепловой компенсации 250, которое расположено между основанием 200 и гильзой 204, для компенсации различий теплового расширения между этими частями и уменьшения дифференциального движения между основанием 200 и гильзой 204, которое обычно повлияло бы на структурную целостность запирающего элемента 152. Когда основание 200 изготовлено из материала, имеющего более высокий коэффициент теплового расширения, чем у материала, из которого гильза 204 изготовлена, устройство 250 может быть изготовлено из материала, имеющего более высокий коэффициент теплового расширения, чем у материала, используемого для изготовления гильзы 204 (кроме того, коэффициент теплового расширения может, но не обязательно, быть выше, чем этот коэффициент для основания 200), так что устройство 250 компенсирует или помогает уравновесить более низкий коэффициент теплового расширения гильзы 204. И наоборот, когда гильза 204 изготовлена из материала, имеющего более высокий коэффициент теплового расширения, чем коэффициент для материала, из которого изготовлено основание 200, устройство 250 может быть изготовлено из материала, имеющего более низкий коэффициент теплового расширения, чем у материала, используемого для изготовления гильзы 204 (кроме того, этот коэффициент теплового расширения может, но не обязательно, быть ниже, чем коэффициент для основания 200), так что устройство 250 компенсирует или уравновешивает более высокий коэффициент теплового расширения гильзы 204. В любом случае гильза 204 и устройство 250 имеет комбинированный коэффициент теплового расширения, который ближе к коэффициенту теплового расширения основания 200 и более совместим с ним, чем был бы коэффициент теплового расширения гильзы 204 самой по себе без устройства 250. Другими словами, разница между комбинированным коэффициентом теплового расширения гильзы 204 и устройства 250 и коэффициентом теплового расширения основания 200 меньше, чем разница между коэффициентом теплового расширения гильзы 204 без устройства 250 и основания 200. В некоторых случаях устройство 250 может быть изготовлено из материала, благодаря чему комбинированный коэффициент теплового расширения гильзы 204 и устройства 250 по существу равны или практически совпадают с коэффициентом теплового расширения основания 200. В любом случае устройство 250 минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении по всему запирающему элементу 152, тем самым уменьшая дифференциальное движение, которое в противном случае возникло бы между основанием 200 и гильзой 204 в ответ на тепловые изменения в регулирующем клапане 100.
[0029] В этом примере устройство тепловой компенсации 250 принимает форму кольцевой вставки или распорки 254, расположенной в сальнике 258, установленном между основанием 200 и гильзой 204. Сальник 258 является отрицательным пространством или полостью, такой как, например, выемка, углубление или частичная полость, определяемая слияниями или сопряжениями между поверхностями основания 200 и гильзы 204. Как изображено на фиг. 2, сальник 258 в этом примере определяется слияниями или сопряжениями между поверхностью 262 корпуса 208 основания 200, внутренней частью 266 стенки 240 гильзы 204, поверхностью 270 корпуса 236 гильзы 204 и штифтом 212 основания 200.
[0030] Поскольку в данном примере основание 200 имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем гильза 204, вставка тепловой компенсации 254 выполнена из материала, такого как нержавеющая сталь (например, серии 300), или другого материала с высоким коэффициентом теплового расширения, который имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем гильза 204 (и, возможно, основание 200, в зависимости от материала основания 200), так что устройство 250 компенсирует меньший коэффициент теплового расширения гильзы 204. Как описывалось выше, при этом вставка 254 помогает свести к минимуму дифференциальное движение между основанием 200 и гильзой 204 в ответ на тепловые изменения.
[0031] Как изображено на фиг. 2, запирающий элемент 152 дополнительно содержит крепежный элемент 300, который служит для соединения гильзы 204 с основанием 200 и удерживает устройство тепловой компенсации 250 в сальнике 258. Крепежным элементом 300 в этом примере является конец запирающего элемента 302, который изготовлен из сплава 6, но вместо этого может быть изготовлен из разных материалов, таких как, например, нержавеющая сталь, чугун, разные сплавы, другой подходящий материал или их комбинации. Крепежный элемент 300 содержит часть корпуса 304 и головную часть 308, выступающую наружу и вниз из части корпуса 304. Внешняя поверхность 312 корпуса 304 подбирается по размеру и устанавливается для вхождения в зацепление с соответствующей внешней поверхностью 316 корпуса 236 гильзы 204. Внутреннее отверстие 320, одинаковое по форме и размеру с отверстием 244, определяется в корпусе 304 крепежного элемента 300. Внутреннее отверстие 320 содержит множество витков резьбы 324. Внутреннее отверстие 320 подобрано по размеру и установлено для приема штифта 212, конкретно конца 232 штифта 212, с отверстием 328, образованным в корпусе 304, выполненным с возможностью приема направляющей 226, сформированной на штифте 212, и витками резьбы 324, выполненными с возможностью путем навинчивания входить в зацепление с резьбами 228 штифта 212. Такое соединение надежно удерживает штифт 212 на месте, но также обеспечивает дополнительную устойчивость запирающего элемента 152. Наконец, головная часть 308 определяет уплотнительную поверхность 332, выполненную с возможностью вхождения в зацепление с поверхностью седла клапана 132, когда запирающий элемент 152 будет находиться в закрытом положении, изображенном на фиг. 1.
[0032] Следует понимать, что запирающий элемент 152 может отличаться и при этом продолжать функционировать, как описано здесь. На фиг. 3 изображен один альтернативный пример запирающего элемента 352, изготовленного из нескольких материалов в соответствии с одним или несколькими аспектами настоящего изобретения. Запирающий элемент 352 подобен запирающему элементу 152, описанному применительно к фиг. 1 и 2, с аналогичными изображенными компонентами и использованием аналогичных справочных цифр, но принимает несколько иную форму. Более конкретно, в запирающем элементе 352 крепежный элемент 300 приваривается или иным способом присоединяется к штифту 212 (который имеет несколько иную форму, чем штифт 212 на фиг. 1 и 2), вместо того, чтобы быть навинченным на штифт 212 (как в случае запирающего элемента 152). Поэтому запирающий элемент 352 не содержит витков резьбы 228 или витков резьбы 324. Кроме того, запирающий элемент 352 может не содержать направляющую 226, как запирающий элемент 152. Возможны также и другие примеры компонентов затвора, изготовленных из разных материалов. В других примерах основание 200, гильза 204, устройство тепловой компенсации 250 и крепежный элемент 300 могут отличаться по форме, размеру и/или конструкции. Например, гнездо 204 может не содержать направляющую 328. В качестве другого примера устройство тепловой компенсации 250 может быть расположено в сальнике, имеющем иной размер и/или форму, чем сальник 258. В некоторых примерах устройство тепловой компенсации 250 может принимать форму одного или более упругих элементов или смещающих элементов вместо вставки 254. Упругие элементы могут быть спирально-навивными прокладками, металлическими уплотнительными кольцами, тарельчатыми шайбами, крышками на болтах, другими упругими элементами, содержать их или быть их комбинацией. Кроме того, в примерах, в которых гильза 204 имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем основание 200, устройство 250 может быть изготовлено из материала, имеющего меньший коэффициент теплового расширения, чем гильза 204 (и, возможно, основание 200, в зависимости от материала основания 200). Помимо этого, основание 200, гильза 204 и/или устройство тепловой компенсации 250 могут быть соединены вместе другим способом, чем описано здесь. Гильза 204 может быть соединена с основанием 200 способом, который не требует крепежного элемента 300 (например, основание 200 и гильза 204 могут быть сварены или иным образом соединены вместе).
[0033] Наконец, хотя на фиг. 1 и 2 настоящего изобретения изображено использование устройства тепловой компенсации в запирающем элементе 152, а на фиг. 3 настоящего изобретения изображено использование устройства тепловой компенсации в запирающем элементе 352, следует понимать, что принципы настоящего изобретения могут быть применены и к другому компоненту затвора клапана (например, седлу клапана) или любому другому компоненту из нескольких материалов, который аналогичным образом подвержен тепловым изменениям. …
[0034] Основываясь на вышеприведенном описании, следует понимать, что компонент затвора клапана, описываемый в данном документе, содержит устройство, которое компенсирует разницу в тепловом расширении, которая возрастает, когда разные части компонента затвора клапана сделаны из разных материалов. Устройство функционирует таким образом, что компенсирует разное тепловое расширение между различными компонентами, в связи с чем позволяет использовать в одном компоненте материалы, имеющие разные коэффициенты теплового расширения, в то же время сводя к минимуму воздействие, которое такое тепловое расширение может оказывать на целостность компонента затвора клапана.
[0035] Здесь описываются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, включая лучший способ или способы, известные изобретателям, для осуществления изобретения. Хотя в данном документе показаны и описаны многочисленные примеры, специалистам в данной области техники легко понять, что подробные данные о различных вариантах осуществления изобретения вовсе не обязательно должны взаимно исключать друг друга. Вместо этого специалисты в данной области техники после прочтения идей, изложенных в данном документе, должны быть в состоянии объединить одну или несколько функций одного варианта осуществления изобретения с одной или более функциями оставшихся вариантов осуществления. Кроме того, также следует понимать, что показанные варианты осуществления изобретения приведены только в качестве примеров и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. Все описанные в настоящем документе способы могут быть осуществлены в любом подходящем порядке, если не указано иного или это явно не противоречит контексту. Использование любых и всех примеров, или языка примеров (например, "такой как") в настоящем документе предназначено исключительно для лучшего освещения аспектов примерного варианта или вариантов осуществления изобретения и не накладывает ограничений на объем настоящего изобретения. Никакую формулировку в спецификации не следует понимать в качестве указывающей на какой-либо отсутствующий в формуле изобретения элемент, как на элемент, существенный для применения изобретения.
1. Термически компенсируемый компонент затвора клапана в затворе клапана в сборе для устройства регулирования потока текучей среды, причем этот компонент затвора клапана содержит: основание, образованное из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения; гильзу, соединенную с основанием и изготовленную из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения; и устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между основанием и гильзой, причем это устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении компонента затвора клапана, при этом основание содержит выступающий наружу штифт, причем штифт находится во внутреннем отверстии, образованном в гильзе.
2. Компонент затвора клапана по п. 1, дополнительно содержащий крепежный элемент, прикрепленный к части основания для соединения гильзы с основанием.
3. Компонент затвора клапана по п. 1 или 2, отличающийся тем, что устройство тепловой компенсации окружает часть выступающего наружу штифта.
4. Компонент затвора клапана по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штифт имеет резьбовую часть, выполненную с возможностью путем навинчивания входить в зацепление с соответствующей резьбовой частью крепежного элемента.
5. Компонент затвора клапана по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гильза изготовлена из карбида.
6. Компонент затвора клапана по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что основание изготовлено из суперсплава.
7. Компонент затвора клапана по п. 2, отличающийся тем, что крепежный элемент изготовлен из сплава 6.
8. Компонент затвора клапана по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый коэффициент теплового расширения выше, чем второй коэффициент теплового расширения, а третий коэффициент теплового расширения выше, чем второй коэффициент теплового расширения.
9. Компонент затвора клапана по п. 8, отличающийся тем, что третий коэффициент теплового расширения выше, чем первый коэффициент теплового расширения.
10. Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее:
корпус клапана, определяющий впускное отверстие, выпускное отверстие и канал потока текучей среды, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстиями, и затвор клапана в сборе, расположенный в корпусе клапана и содержащий: седло клапана, расположенное в корпусе клапана и определяющее отверстие, через которое проходит канал потока текучей среды;
гнездо клапана, соединенное с седлом клапана в корпусе клапана и
определяющее внутреннее отверстие; и элемент регулирования потока, подобранный по размеру для вставки во внутреннее отверстие гнезда клапана и являющийся подвижным вдоль оси между закрытым положением, при котором элемент регулирования потока вступает в зацепление с кольцом седла клапана, и открытым положением, при котором элемент регулирования расположен на расстоянии от кольца седла клапана, причем этот элемент регулирования потока содержит:
основание, образованное из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения; гильзу, соединенную с корпусом и изготовленную из второго материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения; и устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между основанием и гильзой, причем это устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент
теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении элемента регулирования потока.
11. Устройство регулирования потока текучей среды по п. 10, отличающееся тем, что элемент регулирования потока дополнительно содержит крепежный элемент, прикрепленный к части основания для соединения гильзы с основанием.
12. Устройство регулирования потока текучей среды по п. 10 или 11, отличающееся тем, что основание содержит выступающий наружу штифт, причем штифт находится во внутреннем отверстии, образованном в гильзе.
13. Устройство регулирования потока текучей среды по п. 12, отличающееся тем, что устройство тепловой компенсации окружает часть выступающего наружу штифта.
14. Устройство регулирования потока текучей среды по п. 12 или 13, отличающееся тем, что штифт имеет резьбовую часть, выполненную с возможностью путем навинчивания входить в зацепление с соответствующей резьбовой частью крепежного элемента.
15. Устройство регулирования потока текучей среды по любому из пп. 10-14, отличающееся тем, что гильза изготовлена из карбида.
16. Устройство регулирования потока текучей среды по любому из пп. 10-15, отличающееся тем, что основание изготовлено из суперсплава.
17. Устройство регулирования потока текучей среды по любому из пп. 10-16, отличающееся тем, что крепежный элемент изготовлен из сплава 6.
18. Устройство регулирования потока текучей среды по любому из пп. 10-17, отличающееся тем, что первый коэффициент теплового расширения выше, чем второй коэффициент теплового расширения, а третий коэффициент теплового расширения больше, чем второй коэффициент теплового расширения.
19. Термически компенсируемый компонент затвора клапана в затворе клапана в сборе для устройства регулирования потока текучей среды, причем этот компонент затвора клапана содержит: основание, состоящее из корпуса и штифта, выступающего наружу из корпуса,
причем это основание изготовлено из первого материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения; гильзу, соединенную с основанием и содержащую корпус и окружную стенку, выступающую вверх из корпуса, причем эта гильза изготовлена из второго материала,
имеющего второй коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого коэффициента теплового расширения; и устройство тепловой компенсации, расположенное в сальнике, установленном между штифтом основания и окружной стенкой гильзы, причем это устройство тепловой компенсации изготовлено из третьего материала, имеющего третий коэффициент теплового расширения, отличающийся от первого и второго коэффициентов теплового расширения, так что устройство тепловой компенсации минимизирует получающуюся в результате разницу в тепловом расширении компонента затвора клапана.
