Тарельчатые клапаны для обеспечения равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды
Раскрыты тарельчатые клапаны для обеспечения равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды. Приведенное в качестве примера устройство содержит корпус (102) тарелки, уплотняющую поверхность (108) корпуса тарелки для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении и стенку (120), выступающую из корпуса тарелки. Стенка содержит наружную поверхность (122), смежную с участком уплотняющей поверхности, и углубление (126), определяемое наружной поверхностью стенки. Наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки перемещается между закрытым положением и открытым положением. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 14 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Данный патент в целом относится к тарельчатым клапанам и, более конкретно, к тарельчатым клапанам для обеспечения равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Клапаны обычно используются для управления потоком текучей среды в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Некоторые клапаны содержат тарелку, расположенную в корпусе клапана. В некоторых случаях потоком текучей среды, проходящим через клапан, управляют путем размещения тарелки относительно корпуса клапана. В некоторых таких случаях тарелка перемещается между положением, которое предотвращает протекание текучей среды через клапан (например, в закрытом положении), и положением, которое позволяет текучей среде свободно протекать через клапан (например, в открытом положении).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] В одном примере устройство содержит корпус тарелки, уплотняющую поверхность корпуса тарелки для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении и стенку, выступающую из корпуса тарелки. Стенка содержит наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности, и углубление, определяемое наружной поверхностью стенки. Наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки перемещается между закрытым положением и открытым положением.
[004] В другом примере устройство содержит корпус клапана и тарелку клапана для управления потоком текучей среды через корпус клапана. Тарелка клапана содержит уплотняющую поверхность для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении, первую сторону для приема потока текучей среды, протекающего через корпус клапана, и направляющее ребро, выступающее из второй стороны, противоположной первой стороне. Направляющее ребро содержит наружную поверхность, сопряженную с участком уплотняющей поверхности, и углубление, образованное участком наружной поверхности. Наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка клапана перемещается между закрытым положением и открытым положением.
[005] В другом примере устройство содержит механизм для управления потоком текучей среды, механизм для уплотнения механизма для управления посредством корпуса клапана в закрытом положении и механизм для обеспечения, по существу, равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды, когда механизм для управления потоком текучей среды перемещается между закрытым положением и открытым положением.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[006] На фиг. 1А-1В проиллюстрирована приведенная в качестве примера тарелка клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе.
[007] На фиг. 2А проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера клапана, содержащего приведенную в качестве примера тарелку клапана, проиллюстрированную на фиг. 1A-1B, в закрытом положении.
[008] На фиг. 2B проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера клапана, проиллюстрированного на фиг. 2А, содержащего приведенную в качестве примера тарелку клапана, проиллюстрированную на фиг. 1A-1B, в частично открытом положении.
[009] На фиг. 2С проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера клапана, проиллюстрированного на фиг. 2A-2B, содержащего приведенную в качестве примера тарелку клапана, проиллюстрированную на фиг. 1A-1B, в открытом положении.
[0010] На фиг. 3 проиллюстрирована равнопроцентная пропускная характеристика потока текучей среды в то время, как приведенный в качестве примера клапан, проиллюстрированный на фиг. 2A-2C, перемещается между закрытым положением и открытым положением.
[0011] На фиг. 4А-4В проиллюстрирована другая приведенная в качестве примера тарелка клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе.
[0012] На фиг. 5A-5B проиллюстрирована другая приведенная в качестве примера тарелка клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе.
[0013] На фиг. 6А-6В проиллюстрирована другая приведенная в качестве примера тарелка клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе.
[0014] На фиг. 7А-7В проиллюстрирована другая приведенная в качестве примера тарелка клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе.
[0015] Фигуры не приведены с учетом масштабирования. Вместо этого для изображения в графических материалах нескольких слоев и областей толщины слоев могут быть увеличены. Насколько это возможно, одни и те же ссылочные позиции будут использоваться во всех графических материалах и сопроводительном письменном описании для обозначения одних и тех же или подобных элементов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Во многих известных автоматизированных системах управления технологическими процессами используют клапаны для регулирования потока текучей среды (например, жидкости, газа и т. д.). Некоторые известные клапаны (например, дроссельные заслонки) содержат корпус клапана, который определяет перепускной канал, и тарелку, расположенную внутри перепускного канала для управления потоком текучей среды, протекающим через пропускной канал. Тарелка может быть соединена с приводным валом, который поворачивает тарелку относительно корпуса клапана, чтобы регулировать поток текучей среды, протекающий через пропускной канал. Например, вал может поворачивать тарелку между полностью закрытым положением и полностью открытым положением.
[0017] В полностью закрытом положении тарелка может быть ориентирована таким образом, чтобы поверхность тарелки была перпендикулярной оси пропускного канала для предотвращения протекания текучей среды через пропускной канал. В полностью открытом положении тарелка может быть ориентирована таким образом, чтобы поверхность тарелки была параллельной оси пропускного канала, чтобы текучая среда могла свободно протекать через пропускной канал.
[0018] В некоторых известных клапанах тарелки могут быть ориентированы в частично открытом положении (положениях) между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. Например, тарелка может быть ориентирована в частично открытом положении для обеспечения протекания ограниченного потока текучей среды (например, относительно потока текучей среды, связанного с полностью открытым положением) через пропускной канал клапана. Некоторые известные клапаны обеспечивают линейную пропускную характеристику потока текучей среды таким образом, что поток текучей среды увеличивается с постоянной скоростью, когда клапан перемещается с постоянной скоростью между закрытым положением и открытым положением. Другие известные клапаны обеспечивают быстрооткрывающуюся пропускную характеристику потока текучей среды таким образом, что скорость потока текучей среды быстро увеличивается, когда клапан перемещается из полностью закрытого положения, и увеличивается медленнее, когда тарелка приближается к полностью открытому положению.
[0019] Приведенное в качестве примера устройство, раскрытое в данном документе, обеспечивает, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды и, таким образом, повышенное разрешение управления потоком текучей среды (в частности, при относительно низких скоростях потока близко к полностью закрытому положению), когда тарелка клапана поворачивается между полностью закрытым положением и полностью открытым положением (т. е. в полном диапазоне управления клапаном). Приведенное в качестве примера устройство обеспечивает, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику таким образом, что скорость потока увеличивается, по существу, на равное процентное значение для равных приращений поворачивания тарелки клапана. Например, скорость потока увеличивается на определенное процентное значение, когда тарелка клапана поворачивается от 10 градусов до 20 градусов (например, поворот на 10 градусов) относительно закрытого положения, и увеличивается, по существу, на аналогичное процентное значение, когда приведенная в качестве примера тарелка клапана поворачивается от 40 градусов до 50 градусов (например, еще 10 градусов поворачивания) относительно закрытого положения. В результате этого, по существу, равнопроцентная характеристика позволяет точно регулировать поток текучей среды, по существу, при низких потоках текучей среды (например, когда тарелка клапана находится близко к закрытому положению) и позволяет клапану быстро увеличивать поток текучей среды, по существу, при высоких потоках текучей среды (например, когда тарелка клапана находится близко к открытому положению).
[0020] Приведенное в качестве примера устройство, раскрытое в данном документе, содержит стенку или направляющее ребро, выступающее из тарелки клапана, которое уменьшает скорость потока, протекающего через клапан, для обеспечения, по существу, равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды, когда тарелка клапана находится близко к закрытому положению. Для обеспечения, по существу, равнопроцентной характеристики, когда тарелка клапана ориентирована в диапазоне от около 10 градусов до 35 градусов по отношению к закрытому положению, направляющее ребро содержит углубление (например, плоскую поверхность, выемку, углубленную криволинейную поверхность, канавку), которое дополнительно регулирует (например, сдерживает или снижает уменьшение) скорость потока, протекающего через клапан. В некоторых примерах направляющее ребро содержит множество углублений для дополнительного регулирования скорости потока, протекающего через клапан.
[0021] Приведенные в качестве примера тарелки клапана, раскрытые в данном документе, содержат корпус тарелки и уплотняющую поверхность корпуса тарелки, которая должна образовывать уплотнение с корпусом клапана в закрытом положении. Приведенные в качестве примера тарелки клапана содержат стенку (например, направляющее ребро), которая выступает из корпуса тарелки. Стенка содержит наружную поверхность, которая является смежной с участком уплотняющей поверхности и углублением, определяемым наружной поверхностью стенки. Наружная поверхность и углубление стенки приведенных в качестве примера тарелок клапана обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды и, таким образом, повышенное разрешение управления потоком текучей среды, когда приведенные в качестве примера тарелки клапана перемещаются между закрытым положением и открытым положением.
[0022] В некоторых примерах уплотняющая поверхность имеет первый радиус кривизны, а наружная поверхность стенки имеет второй радиус кривизны, который отличается от первого радиуса кривизны. В некоторых из этих примеров второй радиус кривизны позволяет стенке обеспечивать, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды и повышенное разрешение управления потоком текучей среды при низких скоростях потока текучей среды.
[0023] В некоторых примерах углубление позволяет стенке обеспечивать, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка клапана ориентирована в диапазоне от около 10 до 35 градусов по отношению к закрытому положению. В некоторых примерах углубление представляет собой плоскую поверхность, которая проходит вдоль плоскости, параллельной оси корпуса клапана. В некоторых примерах углубление представляет собой выемку, который имеет треугольный профиль, проходящий в корпус тарелки. В некоторых примерах углубление имеет криволинейный профиль, который углублен относительно наружной поверхности стенки. В некоторых примерах углубление представляет собой канал, который проходит по окружности вдоль наружной поверхности стенки.
[0024] Если обратиться к графическим материалам, то на фиг. 1А-1В проиллюстрирован приведенный в качестве примера элемент управления потоком или тарелка 100 клапана в соответствии с принципами, изложенными в данном документе. В частности, на фиг. 1А проиллюстрирован вид в перспективе приведенной в качестве примера тарелки 100 клапана, а на фиг. 1В проиллюстрирован вид сбоку приведенной в качестве примера тарелки 100 клапана. Тарелка 100 клапана содержит корпус 102 тарелки, имеющий первую сторону 104 и вторую сторону 106, противоположную первой стороне 104. В проиллюстрированном примере уплотняющая поверхность 108 проходит вокруг наружной окружности корпуса 102 тарелки, смежной с первой стороной 104. Уплотняющая поверхность 108 должна входить с возможностью уплотнения в зацепление с седлом клапана корпуса клапана (например, седло 202 клапана корпуса 204 клапана по фиг. 2А-2С) для предотвращения протекания потока текучей среды, когда тарелка 100 клапана ориентирована в закрытом положении (фиг. 2А). Как проиллюстрировано на фиг. 1А, уплотняющая поверхность 108 имеет радиус кривизны 110, который позволяет уплотняющей поверхности 108 входить в зацепление и/или выходить из зацепления с седлом клапана, когда тарелка 100 клапана перемещается в закрытое положение и/или из закрытого положения.
[0025] В проиллюстрированном примере тарелка 100 клапана определяет проход 112 для приема вала (например, вала 206, проиллюстрированного на фиг. 2А-2С). Например, тарелка 100 клапана определяет первое отверстие 114 прохода 112 и второе отверстие, противоположное первому отверстию 114, для приема вала. Проход 112 принимает вал, чтобы вал мог поворачивать тарелку 100 клапана между закрытым положением (фиг. 2А) и открытым положением (фиг. 2С). В проиллюстрированном примере проход 112 проходит вдоль продольной оси 116, которая является перпендикулярной центральной оси 118 тарелки 100 клапана.
[0026] Как проиллюстрировано на фиг. 1A-1B, стенка или направляющее ребро 120 выступает из второй стороны 106 корпуса 102 тарелки и проходит частично вокруг наружной окружности корпуса 102 тарелки. Например, направляющее ребро 120 проходит вокруг примерно половины наружной окружности корпуса 102 тарелки примерно от первого отверстия 114 примерно до второго отверстия прохода 112. Направляющее ребро 120 определяет наружную поверхность 122, имеющую радиус кривизны 124, отличающийся от радиуса кривизны 110. Как проиллюстрировано на фиг. 1A-1B, наружная поверхность 122 определяет углубление 126. В проиллюстрированном примере углубление 126 представляет собой плоскую поверхность 128, которая проходит вдоль плоскости, параллельной центральной оси 118 тарелки 100 клапана. Например, плоская поверхность 128 проходит от первого конца 130 направляющего ребра 120 до смежного противоположного второго конца 132 направляющего ребра 120. Плоская поверхность 128 проиллюстрированного примера является равноудаленной от первого отверстия 114 и второго отверстия прохода 112. В некоторых примерах наружная поверхность 122 тарелки 100 клапана определяет множество углублений (например, множество плоских поверхностей).
[0027] Направляющее ребро 120 проиллюстрированного примера позволяет тарелке 100 клапана обеспечить, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка 100 клапана перемещается между закрытым положением и открытым положением. Пропускная характеристика характеризуется соотношением между коэффициентом пропускной способности (Cv) клапана (например, тарельчатого клапана 208, проиллюстрированного на фиг. 2А-2С) и степенью поворачивания тарелки 100 клапана. Коэффициент пропускной способности представляет собой пропускную способность клапана, когда тарелка 100 клапана ориентирована в соответствующем положении. Для клапана, обладающего равнопроцентной характеристикой, коэффициент пропускной способности увеличивается, по существу, на равное процентное значение для равных приращений поворачивания тарелки 100 клапана. Например, тарелка 100 клапана в иллюстрируемом примере обеспечивает, по существу, равнопроцентную характеристику, поскольку пропускная характеристика клапана увеличивается, по существу, на равное процентное значение (например, 3,5%), когда тарелка 100 клапана поворачивается в диапазоне от 10 градусов до 20 градусов от закрытого положения, когда тарелка 100 клапана поворачивается в диапазоне от 40 градусов до 50 градусов от закрытого положения.
[0028] В проиллюстрированном примере углубление 126 и радиус кривизны 124 наружной поверхности 122 позволяют направляющему ребру 120 обеспечивать, по существу, равнопроцентную характеристику. Например, радиус кривизны 124 позволяет тарелке 100 клапана обеспечивать, по существу, равнопроцентную характеристику путем уменьшения потока текучей среды, когда тарелка 100 клапана приближается к закрытому положению. Углубление 126 направляющего ребра 120 позволяет тарелке 100 клапана обеспечивать, по существу, равнопроцентную характеристику путем дополнительного регулирования (например, сдерживания или снижения уменьшения) потока текучей среды, когда тарелка 100 клапана ориентирована в диапазоне от около 10 градусов и 35 градусов от закрытого положения. По существу, равнопроцентная характеристика, обеспечиваемая тарелкой 100 клапана, позволяет точно регулировать поток текучей среды, по существу, при низких скоростях потока текучей среды (например, когда тарелка 100 клапана находится близко к закрытому положению) и позволяет потоку текучей среды быстро увеличиваться, по существу, при высоких скоростях потока текучей среды (например, когда тарелка 100 клапана находится близко к открытому положению).
[0029] Как проиллюстрировано на фиг. 1A-1B, тарелка 100 клапана также содержит отступ 134, который проходит вокруг наружной окружности корпуса 102 тарелки между наружной поверхностью 122 наплавляющего ребра 120 и уплотняющей поверхностью 108. Отступ 134 обеспечивает переход между радиусом кривизны 110 уплотняющей поверхности 108, который позволяет уплотняющей тарелке 100 клапана входить с возможностью уплотнения в зацепление с корпусом клапана и радиусом кривизны 124 наружной поверхности 122, что обеспечивает, по существу, равнопроцентную характеристику при поворачивании тарелки 100 клапана.
[0030] На фиг. 2А-2С проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера тарельчатого клапана 208, когда тарелка 100 клапана ориентирована в разных соответствующих положениях относительно корпуса 204 клапана. В частности, на фиг. 2А проиллюстрирован тарельчатый клапан 208 в закрытом положении; на фиг. 2B проиллюстрирован тарельчатый клапан 208 в частично открытом положении, а на фиг. 2С проиллюстрирован тарельчатый клапан 208 в открытом положении. В проиллюстрированном примере тарелка 100 клапана расположена в перепускном канале 210, определенном корпусом 204 клапана, для управления потоком текучей среды, протекающим через тарельчатый клапан 208. Как проиллюстрировано на фиг. 2A-2C, вал 206 принимается проходом 112 тарелки 100 клапана и поворачивает тарелку 100 клапана вокруг оси 116 между закрытым и открытым положениями.
[0031] В проиллюстрированном примере в соответствии с фиг. 2A-2C, первая сторона 104 тарелки 100 клапана расположена на стороне впуска перепускного канала 210, а противоположная вторая сторона 106 тарелки 100 клапана расположена на стороне выпуска перепускного канала 210 (например, тарелка 100 клапана ориентирована для управления прямым потоком, протекающим через канал 210). В других примерах первая сторона 104 тарелки 100 клапана расположена на стороне выпуска перепускного канала 210, а вторая сторона 106 расположена на стороне впуска перепускного канала 210 (например, тарелка 100 клапана ориентирована для управления обратным потоком, протекающим через перепускной канал 210).
[0032] Как проиллюстрировано на фиг. 2А, тарелка 100 клапана является перпендикулярной продольной оси 212 перепускного канала 210 в закрытом положении. Для предотвращения протекания текучей среды через перепускной канал 210 в закрытом положении уплотняющая поверхность 108 тарелки 100 клапана входит с возможностью уплотнения в зацепление с седлом 202 клапана корпуса 204 клапана. Как проиллюстрировано на фиг. 2А, наружная поверхность 122 и углубление 126 направляющего ребра 120 расположены на расстоянии от уплотняющей поверхности 108, когда тарелка 100 клапана находится в закрытом положении. Таким образом, наружная поверхность 122 и углубление 126, которые обеспечивают равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, не препятствуют уплотняющей поверхности 108 формировать уплотнение с седлом 202 клапана.
[0033] На фиг. 2В проиллюстрирован тарельчатый клапан 208 в частично открытом положении, в котором тарелка 100 клапана поворачивается примерно на 30 градусов в направлении против часовой стрелки относительно закрытого положения, проиллюстрированного на фиг. 2А. Например, тарелка 100 клапана поворачивается в направлении против часовой стрелки на 30 градусов посредством вала 206. В частично открытом положении, проиллюстрированном на фиг. 2В, в перепускном канале 210 образуется путь 214 потока, который позволяет текучей среде проходить через тарельчатый клапан 208. Например, первый участок 216 пути 214 потока образуется смежно с направляющим ребром 120 тарелки 100 клапана, а второй участок 218 пути 214 потока образуется напротив первого участка 216. В проиллюстрированном примере путь 214 потока указывает на прямой поток, протекающий через перепускной канал 210 (например, текучая среда протекает в направлении от смежной первой стороны 104 до смежной второй стороны 106 тарелки 100 клапана). Дополнительно или альтернативно тарельчатый клапан 208 может управлять обратным потоком, протекающим через перепускной канал 210 (например, текучая среда протекает в направлении от смежной второй стороны 106 до смежной первой стороны 104 тарелки 100 клапана).
[0034] Как проиллюстрировано на фиг. 2В, наружная поверхность 122 направляющего ребра 120 уменьшает первый участок 216 пути 214 потока, когда тарелка 100 клапана находится близко к закрытому положению, таким образом уменьшая пропускную способность (Cv) тарельчатого клапана 208 в таком положении. Например, наружная поверхность 122 направляющего ребра 120 уменьшает первый участок 216 пути 214 потока для получения, по существу, равнпроцентной характеристики, когда тарельчатый клапан 208 находится в частично открытом положении, проиллюстрированном фиг. 2B. Углубление 126 направляющего ребра 120 дополнительно регулирует (например, сдерживает или снижает уменьшение) первый участок 216 пути 214 потока, когда тарелка 100 клапана ориентирована в диапазоне между примерно 10 градусами и 35 градусами от закрытого положения, таким образом дополнительно регулируя (например, сдерживая или снижая уменьшение) пропускную способность тарельчатого клапана 208 в таком положении. Например, углубление 126 регулирует первый участок 216 пути 214 потока для получения, по существу, равнопроцентной характеристики, когда тарельчатый клапан 208 находится в частично открытом положении, проиллюстрированном на фиг. 2B.
[0035] На фиг. 2C проиллюстрировано открытое положение тарельчатого клапана 208, в котором тарелка 100 клапана поворачивается примерно на 90 градусов в направлении против часовой стрелки относительно закрытого положения, проиллюстрированного на фиг. 2А. Как проиллюстрировано на фиг. 2С, первый участок 216 и второй участок 218 пути 214 потока увеличиваются в размере (например, увеличиваются площади их поперечного сечения) относительно частично открытого положения, проиллюстрированного на фиг. 2В, таким образом увеличивая пропускную способность тарельчатого клапана 208 относительно частично открытого положения. Например, в открытом положении путь 214 потока создает максимальную пропускную способность тарельчатого клапана 208. Как проиллюстрировано на фиг. 2C, направляющее ребро 120 тарелки 100 клапана, по существу, находится на расстоянии от корпуса 204 клапана в открытом положении. Таким образом, наружная поверхность 122 и углубление 126 направляющего ребра 120, по существу, не уменьшают и/или не изменяют пропускную способность тарельчатого клапана 208, когда тарельчатый клапан 208 находится в открытом положении и/или близко к открытому положению. В результате этого направляющее ребро 120 поддерживает, по существу, равнопроцентную характеристику, когда тарелка 100 клапана приближается к открытому положению.
[0036] Фиг. 3 представляет собой диаграмму 300, которая иллюстрирует, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды тарельчатого клапана 208 (фиг. 2А-2С), когда тарелка 100 клапана (фиг. 1А-1В) поворачивается между закрытым положением и открытым положением. Как проиллюстрировано на фиг. 3, процентное значение максимальной пропускной способности тарельчатого клапана 208 показано для диапазона градусов поворота относительно закрытого положения. Например, приведенная в качестве примера диаграмма 300 указывает на то, что пропускная способность составляет около 0% от максимальной пропускной способности, когда тарелка 100 клапана поворачивается на 0 градусов (например, закрытое положение), около 20% от максимальной пропускной способности, когда тарельчатый клапан 100 поворачивается примерно на 45 градусов, и около 100% от максимальной пропускной способности, когда тарелка клапана поворачивается на 90 градусов (например, полностью открытое положение).
[0037] Пропускная характеристика иллюстрируемого примера представляет собой, по существу, равнопроцентную характеристику, так что пропускная способность увеличивается, по существу, на равное процентное значение для равных приращений поворачивания тарелки 100 клапана. Например, по существу, равнопроцентная характеристика тарельчатого клапана 208 представлена, по существу, постоянным коэффициентом наклона с центром в точке в соответствии с приведенным ниже уравнением 1.
Уравнение 1
В уравнении 1 n’ представляет собой коэффициент наклона с центром в точке, Xi-1 представляет собой угол поворота тарелки 100 клапана при первой ориентации, Xi представляет угол поворота тарелки 100 клапана при последующей второй ориентации, Yi-1 представляет собой пропускную способность первой ориентации, а Yi представляет собой пропускную способность второй ориентации.
[0038] Приведенный в качестве примера тарельчатый клапан 208 имеет, по существу, постоянный коэффициент наклона с центром в точке, составляющий около 3,5%. Таким образом, пропускная способность тарельчатого клапана 208 увеличивается примерно на 3,5% для каждого увеличения поворота на 10 градусов. Например, увеличение пропускной способности, связанной с поворачиванием тарелки 100 клапана в диапазоне от 10 градусов до 20 градусов, составляет около 3,5%, в диапазоне от 35 градусов до 45 градусов составляет около 3,5%, а в диапазоне от 72 градусов до 82 градусов составляет около 3,5%. Таким образом, наружная поверхность 122 и углубление 126 приведенной в качестве примера тарелки 100 клапана создают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарельчатый клапан 208 перемещается между закрытым положением и открытым положением.
[0039] На фиг. 4А-4В, 5А-5В, 6А-6В и 7А-7В проиллюстрированы другие приведенные в качестве примера элементы управления потоком или тарелки 400, 500, 600, 700 клапана, соответственно, которые обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелки 400, 500, 600, 700 клапана поворачиваются между закрытым положением и открытым положением. Для обеспечения, по существу, равнопроцентной характеристики приведенные в качества примера тарелки 400, 500, 600, 700 клапана содержат направляющее ребро 120, имеющее наружную поверхность 122 и углубление 126. В некоторых примерах тарелки 400, 500, 600, 700 клапана имеют множество углублений для обеспечения, по существу, равнопроцентной характеристики. Например, тарелки 400, 500, 600, 700 клапана обеспечивают, по существу, равнопроцентную характеристику, связанную с увеличением пропускной способности примерно на 3,5%, примерно на каждых 10 градусах увеличения поворота. Кроме того, наружная поверхность 122 и углубление 126 направляющего ребра 120 находится на расстоянии от уплотняющей поверхности 108 тарелок 400, 500, 600, 700 клапана для обеспечения равнопроцентной характеристики, и при этом ничто не препятствует уплотняющей поверхности 108 образовывать уплотнение в закрытом положении.
[0040] На фиг. 4А проиллюстрирован вид в перспективе приведенной в качестве примера тарелки 400 клапана, а на фиг. 4В проиллюстрирован вид сбоку приведенной в качестве примера тарелки 400 клапана. Как проиллюстрировано на фиг. 4А-4В, углубление 126 направляющего ребра 120 является выемкой 402, которая проходит в направляющее ребро 120. Например, выемка 402 определяется первой поверхностью 404 и прилегающей второй поверхностью 406, которые образуют треугольный профиль. В проиллюстрированном примере выемка 402 проходит от первого конца 130 направляющего ребра 120 к противоположному второму концу 132 направляющего ребра 120 и равноудален от первого отверстия 114 и второго отверстия прохода 112. В проиллюстрированном примере радиус кривизны 124 наружной поверхности 122 направляющего ребра 120 отличается от радиуса кривизны 110 уплотняющей поверхности 108. Отступ 134 проходит вокруг наружной окружности корпуса 102 тарелки между наружной поверхностью 122 направляющего ребра 120 и уплотняющей поверхностью 108 для обеспечения перехода между радиусом кривизны 110 уплотняющей поверхности 108, который позволяет клапану 400 входить с возможностью уплотнения в зацепление с корпусом 204 клапана (фиг. 2А-2С) и радиусом кривизны 124 наружной поверхности 122, который обеспечивает, по существу, равнопроцентную характеристику тарелки 400 клапана.
[0041] На фиг. 5А проиллюстрирован вид в перспективе приведенной в качестве примера тарелки 500 клапана, а на фиг. 5В проиллюстрирован вид сбоку приведенной в качестве примера тарелки 500 клапана. В проиллюстрированном примере углубление 126 направляющего ребра 120 представляет собой поверхность 502, имеющую криволинейный профиль. Например, поверхность 502 углублена относительно наружной поверхности 122 направляющего ребра 120. Углубленная поверхность 502 проиллюстрированного примера проходит от первого конца 130 направляющего ребра 120 до противоположного второго конца 132 направляющего ребра 120 и является равноудаленной от первого отверстия 114 и второго отверстия прохода 112. В проиллюстрированном примере радиус кривизны 124 наружной поверхности 122 направляющего ребра 120 отличается от радиуса кривизны 110 уплотняющей поверхности 108. Отступ 134 проходит между наружной поверхностью 122 и уплотняющей поверхностью 108 для обеспечения перехода между радиусом кривизны 110 уплотняющей поверхности 108, который позволяет клапану 500 входить с возможностью уплотнения в зацепление с корпусом 204 клапана (фиг. 2А-2С) и радиусом кривизны 124 наружной поверхности 122, который обеспечивает, по существу, равное процентное значение тарелки 500 клапана.
[0042] На фиг. 6А проиллюстрирован вид в перспективе приведенной в качестве примера тарелки 600 клапана, а на фиг. 6В проиллюстрирован вид сбоку приведенной в качестве примера тарелки 600 клапана. В проиллюстрированном примере углубление 126 направляющего ребра 120 представляет собой канал 602, который проходит по окружности вдоль наружной поверхности 122 направляющего ребра 120. Например, канал 602 проходит примерно от первого отверстия 114 примерно до второго отверстия прохода 112. Канал 602 проиллюстрированного примера является смежным с первым концом 130 направляющего ребра 120. Как проиллюстрировано на фиг. 6B, канал 602 содержит первый участок 604, который имеет выпуклый профиль, и прилегающий второй участок 606, который имеет вогнутый профиль. В проиллюстрированном примере второй участок 606 канала находится между первым концом 130 направляющего ребра 120 и первым участком 604 канала 602. Канал 602 направляющего ребра 120 обеспечивает переход между радиусом кривизны 110 уплотняющей поверхности 108, который позволяет тарелке 600 клапана входить с возможностью уплотнения в зацепление с корпусом 204 клапана (фиг. 2А-2С) и радиусом кривизны 124 наружной поверхности 122, который обеспечивает, по существу, равное процентное значение тарелки 600 клапана.
[0043] На фиг. 7А проиллюстрирован вид в перспективе приведенной в качестве примера тарелки 700 клапана, а на фиг. 7B проиллюстрирован вид сбоку приведенной в качестве примера тарелки 700 клапана. Как проиллюстрировано на фиг. 7А-7В, углубление 126 направляющего ребра 120 представляет собой канал 702, который проходит по окружности вдоль наружной поверхности 122 направляющего ребра 120. В проиллюстрированном примере канал 702 проходит примерно от первого отверстия 114 примерно до второго отверстия прохода 112. Канал 702 проиллюстрированного примера является смежным с первым концом 130 направляющего ребра 120. Как проиллюстрировано на фиг. 7B, канал 702 содержит поверхность 704, которая углублена относительно наружной поверхности 122 направляющего ребра 120. Первый криволинейный участок 706 обеспечивает плавный переход между поверхностью 704 канала 702 и наружной поверхностью 122 направляющего ребра 120, а второй криволинейный участок 708 обеспечивает плавный переход между поверхностью 704 канала 702 и уплотняющей поверхностью 108 тарелки 700 клапана. Как проиллюстрировано на фиг. 7В, канал 702 обеспечивает переход между радиусом кривизны 110 уплотняющей поверхности 108, который позволяет тарелке 700 клапана входить с возможностью уплотнения в зацепление с корпусом клапана 204 (фиг. 2A-2C) и радиусом кривизны 124 наружной поверхности 122, который обеспечивает, по существу, равное процентное значение тарелки 700 клапана.
[0044] Хотя в данном документе описаны некоторые приведенные в качестве примера устройства, объем защиты настоящего патента не ограничивается ими. Наоборот, настоящий патент охватывает все способы, устройства и изделия, справедливо входящие в объем применения исправленной формулы изобретения либо буквально, либо в соответствии с доктриной эквивалентов.
1. Тарелка клапана, содержащая:
корпус тарелки;
уплотняющую поверхность корпуса тарелки для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении и
стенку, выступающую из корпуса тарелки, причем стенка содержит:
наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности; и
углубление, определяемое наружной поверхностью стенки, при этом наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем углубление позволяет стенке обеспечивать, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки расположен в диапазоне от около 10 градусов до 35 градусов от закрытого положения.
2. Тарелка клапана, содержащая:
корпус тарелки;
уплотняющую поверхность корпуса тарелки для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении и
стенку, выступающую из корпуса тарелки, причем стенка содержит:
наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности; и углубление, определяемое наружной поверхностью стенки, при этом наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем углубление представляет собой плоскую поверхность, которая проходит вдоль плоскости, параллельной оси корпуса тарелки.
3. Тарелка клапана, содержащая:
корпус тарелки;
уплотняющую поверхность корпуса тарелки для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении и
стенку, выступающую из корпуса тарелки, причем стенка содержит:
наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности; и
углубление, определяемое наружной поверхностью стенки, при этом наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда корпус тарелки перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем углубление представляет собой выемку, имеющую треугольный профиль, который проходит в стенку.
4. Тарелка клапана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что уплотняющая поверхность проходит вокруг окружности корпуса тарелки и стенка частично проходит вокруг окружности корпуса тарелки.
5. Тарелка клапана по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая отступ, проходящий по окружности корпуса тарелки между уплотняющей поверхностью и наружной поверхностью стенки.
6. Тарелка клапана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что уплотняющая поверхность имеет первый радиус кривизны и наружная поверхность стенки имеет второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны.
7. Тарелка клапана по п. 6, отличающаяся тем, что второй радиус кривизны позволяет стенке обеспечивать, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды.
8. Тарелка клапана по любому из пп. 1, 4-7, отличающаяся тем, что углубление имеет криволинейный профиль.
9. Тарелка клапана по любому из пп. 1, 4-7, отличающаяся тем, что углубление проходит по окружности вдоль наружной поверхности стенки.
10. Тарельчатый клапан, содержащий:
корпус клапана; и
тарелку клапана для управления потоком текучей среды, протекающим через корпус клапана, причем тарелка клапана содержит:
уплотняющую поверхность для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении;
первую сторону для забора текучей среды, протекающей через корпус клапана; и
направляющее ребро, выступающее из второй стороны, противоположной первой стороне, причем направляющее ребро содержит наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности, и углубление, определяемое участком наружной поверхности, при этом наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка клапана перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем углубление представляет собой плоскую поверхность, которая проходит вдоль плоскости, параллельной первой оси тарелки клапана и параллельной второй оси, вокруг которой должна поворачиваться тарелка клапана.
11. Тарельчатый клапан, содержащий:
корпус клапана и
тарелку клапана для управления потоком текучей среды, протекающим через корпус клапана, причем тарелка клапана содержит:
уплотняющую поверхность для образования уплотнения с корпусом клапана в закрытом положении;
первую сторону для забора текучей среды, протекающей через корпус клапана; и
направляющее ребро, выступающее из второй стороны, противоположной первой стороне, причем направляющее ребро содержит наружную поверхность, смежную с участком уплотняющей поверхности, и углубление, определяемое участком наружной поверхности, при этом наружная поверхность и углубление обеспечивают, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка клапана перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем углубление представляет собой треугольную выемку, которая проходит в направляющее ребро.
12. Тарельчатый клапан по п. 10 или 11, отличающийся тем, что углубление обеспечивает, по существу, равнопроцентную пропускную характеристику потока текучей среды, когда тарелка клапана ориентирована в диапазоне от около 10 градусов до 35 градусов от закрытого положения.
13. Тарельчатый клапан по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что тарелка клапана определяет проход для приема вала, причем проход проходит перпендикулярно центральной оси тарелки клапана, и при этом тарелка клапана поворачивается вокруг продольной оси прохода.
14. Тарельчатый клапан по любому из пп. 10-13, отличающийся тем, что углубление является примерно равноудаленным от первого отверстия прохода и противоположного второго отверстия прохода.
15. Тарельчатый клапан, содержащий:
механизм для управления потоком текучей среды;
механизм для уплотнения механизма для управления с корпусом клапана в закрытом положении и
механизм для обеспечения, по существу, равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды, когда механизм для управления потоком текучей среды перемещается между закрытым положением и открытым положением, причем механизм для обеспечения, по существу, равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды содержит механизм для обеспечения, по существу, равнопроцентной пропускной характеристики потока текучей среды, когда механизм для управления ориентирован в диапазоне от около 10 градусов до 35 градусов от закрытого положения.
