КЛАПАН (ВАРИАНТЫ), ПРОКЛАДКА ДЛЯ КЛАПАНА И СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
VALVE (VERSIONS), GASKET FOR VALVE AND METHOD OF CONNECTION OF TUBULAR ELEMENTS

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] В основе этой заявки лежат предварительная заявка на патент США № 62/340,090, зарегистрированная 23 мая 2016, и предварительная заявка на патент США № 62/220,290, зарегистрированная 18 сентября 2015, по которым испрашивается приоритет для данной заявки и содержание которых этим упоминанием включено в эту спецификацию.
Область техники
[0002] Это изобретение относится к клапанам и механическим муфтам.
Уровень техники
[0003] Механические муфты, предназначенные для соединения трубчатых элементов на их концах, содержат соединяемые между собой сегменты, которые можно располагать по окружности с окружением концевых частей установленных соосно трубчатых элементов. Термин "трубчатый элемент" используется здесь для указания любой детали в форме трубы или компонента, имеющего форму трубы. Трубчатые элементы включают трубную заготовку, фитинги, например, колена, крышки и Т-образные элементы, а также компоненты для управления состоянием текучей среды, например, клапаны, редукторы, фильтры, дроссели, регуляторы давления и т.п.
[0004] Каждый сегмент механической муфты содержит корпус, имеющий выступы, которые проходят в направлении внутрь от этого корпуса, и поверхность которых входит в сопряжение, например, с внешней поверхностью трубчатых элементов различной конструкции, включая, например, трубчатые элементы, имеющие кольцевые канавки. Сопряжение выступов и трубчатых элементов накладывает механические ограничения на соединение и гарантирует, что трубчатые элементы останутся соединенными даже при воздействии высоких внутреннего давления и внешних сил. В корпусах создан кольцевой канал, или выемка, в которую устанавливают кольцевую прокладку, или уплотнение, как правило, кольцо из эластомера, которое входит в сопряжение с концами трубчатых элементов и вместе с сегментами и этими элементами обеспечивает герметичность в отношении текучей среды. Сегменты имеют соединительные элементы, как правило, в виде проушин, которые выступают от корпусов в направлении наружу. Проушины выполнены с возможностью установки крепежных средств, например, гаек и болтов, которые можно затягивать регулируемым образом для сближения сегментов.
[0005] Механические муфты, соответствующие известному уровню техники, имеют непрерывные дугообразные выступы на сегментах, поверхность которых входит в сопряжение с внешней поверхностью трубчатых элементов, которые соединяют встык. Эти дугообразные выступы являются конструктивными элементами сегмента, которые называются "фиксаторами" муфты. Поверхности фиксаторов могут входить в сопряжение с внешней поверхностью трубчатого элемента по различным схемам, включающим, например, наличие на трубчатых элементах кольцевых канавок.
[0006] Дугообразные выступы на муфтах, соответствующих известному уровню техники, как правило, имеют дугообразные поверхности с радиусом кривизны, по существу, совпадающим с радиусом кривизны внешней поверхности трубчатого элемента, который предполагается привести в сопряжение. В случае муфт, используемых с трубчатыми элементами, имеющими канавки, радиусы кривизны дугообразных поверхностей меньше радиусов кривизны внешних поверхностей этих элементов вне канавок, в результате чего выступы входят в канавки и приходят в сопряжение с ними.
[0007] Когда используются механические муфты, соответствующие известному уровню техники, способы фиксации трубчатых элементов друг относительно друга на их концах содержат последовательность операций установки. Как правило, муфта поступает к техническому специалисту в состоянии, когда сегменты соединены вместе при помощи болтов, и кольцевая прокладка зафиксирована в каналах этих сегментов. Сначала технический специалист разбирает муфту, удаляя болты, вынимает кольцевую прокладку, смазывает ее (если она предварительно не смазана) и устанавливает ее вокруг концов трубчатых элементов, которые должны быть соединены. При установке кольцевой прокладки часто требуется, чтобы она была смазана и растянута для помещения внутрь нее трубчатых элементов. После того, как кольцевая прокладка установлена на обоих трубчатых элементах, сегменты устанавливают по одному таким образом, чтобы они располагались на концах обоих трубчатых элементов и фиксировали на них кольцевую прокладку. Во время установки сегменты приводят в сопряжение с прокладкой, выступы позиционируют относительно канавок, болты вставляют в проушины, гайки навинчивают на болты и затягивают, сближают сегменты муфты, сжимают прокладку и приводят выступы в сопряжение с канавками.
[0008] Как видно из приведенного выше описания, при установке механических муфт для труб, которые соответствуют известному уровню техники, требуется, чтобы технический специалист в типичном случае работал по меньшей мере с семью отдельными элементами (и более, если муфта имеет больше двух сегментов), и при этом он должен полностью разбирать и повторно собирать муфту. Можно в значительной степени сократить время и снизить трудоемкость и затраты, если технический специалист будет устанавливать механическую муфту для труб без первоначальной полной ее разборки и последующей повторной сборки, элемент за элементом.
[0009] Помимо этого, если в трубопроводе устанавливают клапан, требуются две муфты, одна - на входной стороне клапана, и одна - на выходной стороне клапана. Ясно, что было бы выгодным объединить функции клапана и муфты для повышения эффективности установки.
Сущность изобретения
[0010] Изобретение относится к клапану. В одном примерном варианте клапан содержит множество сегментов, соединенных встык с окружением центрального пространства. Каждый сегмент имеет первый и второй проходящие в окружном направлении выступы, выступающие в направлении центрального пространства. В центральном пространстве расположено тело клапана. Внешняя поверхность тела клапана обращена к сегментам, и его внутренняя поверхность задает сквозное отверстие. Первый и второй проходящие в окружном направлении выступы выполнены с возможностью сопряжения с телом клапана по его внешней поверхности для фиксации этого тела в центральном пространстве. В отверстии расположен закрывающий элемент. Закрывающий элемент выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. К закрывающему элементу прикреплен стержень для перемещения этого элемента между открытым и закрытым положениями. На противоположных концах по меньшей мере двух сегментов расположены первый и второй соединительные элементы, для соединения сегментов встык.
[0011] В качестве примера, на внутренней поверхности тела клапана находится прокладка, которая окружает отверстие. Прокладка входит в сопряжение, обеспечивающее уплотнение, с закрывающим элементом, когда этот элемент находится в закрытом положении. В другом примере прокладка дополнительно содержит кольцо, имеющее первую и вторую манжеты, расположенные с его противоположных сторон. Часть первой манжеты окружает первую часть внешней поверхности тела клапана. Первые выступы входят в сопряжение с первой частью первой манжеты. Часть второй манжеты окружает вторую часть внешней поверхности тела клапана. Вторые выступы входят в сопряжение со второй частью второй манжеты.
[0012] В качестве примера, каждый сегмент содержит канал, проходящий в окружном направлении вокруг центрального пространства и открытый в это пространство. Каждый канал задан первой и второй боковыми поверхностями, находящимися на противоположных сторонах сегмента, и задней поверхностью, проходящей между боковыми поверхностями. Первая манжета имеет поверхность первой манжеты, которая обращена к первой боковой поверхности, и вторая манжета имеет поверхность второй манжеты, которая обращена ко второй боковой поверхности. В этом примерном варианте, когда манжеты помещают в канал, по меньшей мере часть каждой из упомянутых поверхностей первой и второй манжет приходит в контакт с соответствующей из первой и второй боковых поверхностей, в результате чего манжеты деформируются в направлении центра канала.
[0013] В конкретном примере упомянутая поверхность первой манжеты ориентирована под углом относительно первой боковой поверхности, и упомянутая поверхность второй манжеты ориентирована под углом относительно второй боковой поверхности, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В качестве примера, упомянутые поверхности первой и второй манжет включают поверхности, изогнутые с получением выпуклости, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии.
[0014] В примерном варианте каждый сегмент содержит канал, проходящий в окружном направлении вокруг центрального пространства и открытый в это пространство. Каждый канал задан первой и второй боковыми поверхностями, находящимися на противоположных сторонах сегмента, и задней поверхностью, проходящей между боковыми поверхностями. Между телом клапана и сегментами расположен вкладыш. Вкладыш содержит кольцо, имеющее первую и вторую манжеты, расположенные с его противоположных сторон. Первая манжета имеет поверхность первой манжеты, которая обращена к первой боковой поверхности, и вторая манжета имеет поверхность второй манжеты, которая обращена ко второй боковой поверхности. Первые выступы входят в сопряжение с первой манжетой, и вторые выступы входят в сопряжение со второй манжетой. Когда вкладыш помещают в каналы, по меньшей мере часть каждой из упомянутых поверхностей первой и второй манжет приходит в контакт с соответствующей из первой и второй боковых поверхностей, в результате чего манжеты деформируются в направлении центра канала.
[0015] В примерном варианте упомянутая поверхность первой манжеты ориентирована под углом относительно первой боковой поверхности, и упомянутая поверхность второй манжеты ориентирована под углом относительно второй боковой поверхности, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В качестве примера, упомянутые поверхности первой и второй манжет включают поверхности, изогнутые с получением выпуклости, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В примерном варианте часть прокладки проходит между телом клапана и первым и вторым сегментами. Вкладыш входит в сопряжение, обеспечивающее уплотнение, с упомянутой частью прокладки.
[0016] Конкретный примерный вариант содержит только два сегмента. В примерном варианте закрывающий элемент содержит диск, установленный в теле клапана с возможностью поворота. В качестве примера, каждый сегмент дополнительно содержит первый и второй фиксаторы, расположенные на его противоположных сторонах. Каждый фиксатор проходит в окружном направлении вокруг центрального пространства и выступает в направлении этого пространства. В другом примерном варианте каждый фиксатор содержит дугообразную поверхность, выполненную с возможностью сопряжения с поверхностью трубчатого элемента, расположенного в центральном пространстве.
[0017] В примерном варианте рядом с первым соединительным элементом расположено первое опорное тело. Первое опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и первый и второй упоры, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие на удаление от центрального пространства. Первый упор входит в сопряжение с первым сегментом, и второй упор входит в сопряжение со вторым сегментом. Рядом со вторым соединительным элементом расположено второе опорное тело. Второе опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и первый и второй упоры, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие на удаление от центрального пространства. Первый упор второго опорного тела входит в сопряжение с первым сегментом, и второй упор второго опорного тела входит в сопряжение со вторым сегментом. Упомянутые поверхности первого и второго опорных тел входят в сопряжение с поверхностью прокладки, и упоры входят в сопряжение с сегментами, в результате чего эти опорные тела вместе с прокладкой обеспечивают опору первому и второму сегментам с удерживанием их на расстоянии друг от друга в предварительно собранном состоянии.
[0018] В качестве примера, первое и второе опорные тела содержат множество зубцов, выступающих в направлении центрального пространства. Зубцы обеспечены с противоположных сторон от тела клапана для сцепления с трубчатыми элементами, расположенными в центральном пространстве, когда соединительные элементы стягивают регулируемым образом для сближения сегментов. Примерный вариант дополнительно содержит первую и вторую пружины, расположенные рядом с противоположными концами первого опорного тела. Первая пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и вторая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. Рядом с противоположными концами второго опорного тела расположены третья и четвертая пружина. Третья пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и четвертая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. Кроме того, в качестве примера, первая и вторая пружины прикреплены к первому опорному телу, и третья и четвертая пружины прикреплены ко второму опорному телу.
[0019] Другой примерный клапан дополнительно содержит кольцевой гребень, проходящий вокруг тела клапана. Упомянутые пружины работают между кольцевым гребнем и первым и вторым сегментами. В качестве примера, каждая пружина имеет W-образную форму в поперечном сечении и включает вершину, расположенную между первой и второй лапками, находящимися с противоположных сторон от этой вершины. Вершину каждой пружины устанавливают на кольцевой гребень. Лапки первой и третьей пружин входят в сопряжение с первым сегментом, и лапки второй и четвертой пружин входят в сопряжение со вторым сегментом.
[0020] В другом примерном варианте рядом с первым соединительным элементом расположено первое опорное тело. Первое опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и выступающую часть, проходящую на удаление от центрального пространства. Выступающая часть входит в сопряжение с первым и вторым сегментами. Рядом со вторым соединительным элементом расположено второе опорное тело. Второе опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и вторую выступающую часть, проходящую с удалением от центрального пространства. Вторая выступающая часть входит в сопряжение с первым и вторым сегментами. Упомянутые поверхности первого и второго опорных тел входят в сопряжение с поверхностью прокладки, и выступающие части входят в сопряжение с сегментами, в результате чего эти опорные тела вместе с прокладкой обеспечивают опору первому и второму сегментам с удерживанием их на расстоянии друг от друга в предварительно собранном состоянии.
[0021] В качестве примера, первое и второе опорные тела содержат множество зубцов, выступающих в направлении центрального пространства. Зубцы обеспечены с противоположных сторон от тела клапана для сцепления с трубчатыми элементами, расположенными в центральном пространстве, когда соединительные элементы стягивают регулируемым образом для сближения сегментов.
[0022] Примерный вариант дополнительно содержит первую и вторую пружины, расположенные рядом с противоположными концами первого опорного тела. Первая пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и вторая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. Рядом с противоположными концами второго опорного тела расположены третья и четвертая пружины. Третья пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и четвертая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. В качестве примера, первая и вторая пружины прикреплены к первому опорному телу, и третья и четвертая пружины прикреплены ко второму опорному телу.
[0023] В другом примерном клапане вокруг тела клапана проходит кольцевой гребень. Упомянутые пружины работают между кольцевым гребнем и первым и вторым сегментами. В качестве примера, каждая пружина имеет W-образную форму в поперечном сечении и включает вершину, расположенную между первой и второй лапками, находящимися с противоположных сторон от этой вершины. Вершину каждой пружины устанавливают на кольцевой гребень, лапки первой и третьей пружин входят в сопряжение с первым сегментом, и лапки второй и четвертой пружин входят в сопряжение со вторым сегментом.
[0024] В примерном варианте между выступающей частью первого опорного тела и телом клапана проходит первое крепежное средство. Между выступающей частью второго опорного тела и телом клапана проходит второе крепежное средство. В этом примере крепежные средства прикрепляют первое и второе опорное тела к телу клапана. В качестве примера, между телом клапана и выступающей частью первого опорного тела работает первая пружина. Между телом клапана и выступающей частью второго опорного тела работает вторая пружина. Первая и вторая пружины стремятся переместить первое и второе опорные тела, соответственно, на удаление от тела клапана. В конкретном примерном варианте выступы выполнены непрерывными в окружном направлении. В другом примерном варианте выступы выполнены прерывистыми в окружном направлении.
[0025] За пределы изобретения также не выходит примерный клапан, содержащий множество сегментов, соединенных встык с окружением центрального пространства. В центральном пространстве расположено тело клапана. Внешняя поверхность тела клапана обращена к сегментам, и его внутренняя поверхность задает сквозное отверстие. В отверстии расположен закрывающий элемент. Закрывающий элемент выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. На внутренней поверхности тела клапана находится прокладка, которая окружает отверстия. Прокладка входит в сопряжение, обеспечивающее уплотнение, с закрывающим элементом, когда этот элемент находится в закрытом положении. К закрывающему элементу прикреплен стержень для перемещения этого элемента между открытым и закрытым положениями. На противоположных концах по меньшей мере двух сегментов расположены первый и второй соединительные элементы для соединения сегментов встык.
[0026] В качестве примера, каждый сегмент содержит первый и второй проходящие в окружном направлении выступы, выступающие в направлении этого пространства. Первый и второй проходящие в окружном направлении выступы выполнены с возможностью сопряжения с телом клапана по его внешней поверхности для фиксации этого тела в центральном пространстве. В примерном варианте прокладка дополнительно содержит кольцо, имеющее первую и вторую манжеты, расположенные с его противоположных сторон. Часть первой манжеты окружает первую часть внешней поверхности тела клапана. Первые выступы входят в сопряжение с первой частью первой манжеты. Часть второй манжеты окружает вторую часть внешней поверхности тела клапана. Вторые выступы входят в сопряжение со второй частью второй манжеты.
[0027] В примерном варианте каждый сегмент содержит канал, проходящий в окружном направлении вокруг центрального пространства и открытый в это пространство. Каждый канал задан первой и второй боковыми поверхностями, находящимися на противоположных сторонах сегмента, и задней поверхностью, проходящей между боковыми поверхностями. Первая манжета имеет поверхность первой манжеты, которая обращена к первой боковой поверхности, и вторая манжета имеет поверхность второй манжеты, которая обращена ко второй боковой поверхности. Когда манжеты помещают в канал, по меньшей мере часть каждой из упомянутых поверхностей первой и второй манжет приходит в контакт с соответствующей из первой и второй боковых поверхностей, в результате чего манжеты деформируются в направлении центра канала.
[0028] В примерном варианте упомянутая поверхность первой манжеты ориентирована под углом относительно первой боковой поверхности, и упомянутая поверхность второй манжеты ориентирована под углом относительно второй боковой поверхности, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В конкретном примерном варианте упомянутые первая и вторая поверхности манжет включают поверхности, изогнутые с получением выпуклости, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии.
[0029] Кроме того, в качестве примера, каждый сегмент содержит канал, проходящий в окружном направлении вокруг центрального пространства и открытый в это пространство. Каждый канал задан первой и второй боковыми поверхностями, находящимися на противоположных сторонах сегмента, и задней поверхностью, проходящей между боковыми поверхностями. Между телом клапана и сегментами расположен вкладыш. Вкладыш содержит кольцо, имеющее первую и вторую манжеты, расположенные с его противоположных сторон. Первая манжета имеет поверхность первой манжеты, которая обращена к первой боковой поверхности, и вторая манжета имеет поверхность второй манжеты, которая обращена ко второй боковой поверхности. Первые выступы входят в сопряжение с первой манжетой, и вторые выступы входят в сопряжение со второй манжетой. Когда вкладыш помещают в каналы, по меньшей мере часть каждой из упомянутых поверхностей первой и второй манжет приходит в контакт с соответствующей из первой и второй боковых поверхностей, в результате чего манжеты деформируются в направлении центра канала.
[0030] В конкретном примерном варианте упомянутая поверхность первой манжеты ориентирована под углом относительно первой боковой поверхности, и упомянутая поверхность второй манжеты ориентирована под углом относительно второй боковой поверхности, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В качестве еще одного примера, упомянутые поверхности первой и второй манжет включают поверхности, изогнутые с получением выпуклости, когда эти манжеты находятся в недеформированном состоянии. В примерном варианте часть прокладки проходит между телом клапана и первым и вторым сегментами. Вкладыш входит в сопряжение, обеспечивающее уплотнение, с упомянутой частью прокладки. Конкретный примерный вариант содержит только два сегмента. Кроме того, в качестве примера, закрывающий элемент содержит диск, установленный в теле клапана с возможностью поворота.
[0031] В примерном варианте каждый сегмент содержит первый и второй фиксаторы, расположенные на его противоположных сторонах. Каждый фиксатор проходит в окружном направлении вокруг центрального пространства и выступает в направлении этого пространства. В качестве примера, каждый фиксатор содержит дугообразную поверхность, выполненную с возможностью сопряжения с поверхностью трубчатого элемента, расположенного в центральном пространстве.
[0032] Примерный вариант дополнительно содержит первое опорное тело, расположенное рядом с первым соединительным элементом. Первое опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и первый и второй упоры, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие на удаление от центрального пространства. Первый упор входит в сопряжение с первым сегментом, и второй упор входит в сопряжение со вторым сегментом. Рядом со вторым соединительным элементом расположено второе опорное тело. Второе опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и первый и второй упоры, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие на удаление от центрального пространства. Первый упор второго опорного тела входит в сопряжение с первым сегментом, и второй упор второго опорного тела входит в сопряжение со вторым сегментом. Первое и второе опорные тела вместе с прокладкой обеспечивают опору первому и второму сегментам с удерживанием их на расстоянии друг от друга в предварительно собранном состоянии.
[0033] В примерном варианте первое и второе опорные тела содержат множество зубцов, выступающих в направлении центрального пространства. Зубцы обеспечены с противоположных сторон от тела клапана для сцепления с трубчатыми элементами, расположенными в центральном пространстве, когда соединительные элементы стягивают регулируемым образом для сближения сегментов. В качестве примера, клапан дополнительно содержит первую и вторую пружины, расположенные рядом с противоположными концами первого опорного тела. Первая пружина расположена между телом клапана и первым сегментом. Вторая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. Рядом с противоположными концами второго опорного тела расположены третья и четвертая пружины. Третья пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и четвертая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. В одном примере первая и вторая пружины прикреплены к первому опорному телу, и третья и четвертая пружины прикреплены ко второму опорному телу.
[0034] Примерный вариант дополнительно содержит кольцевой гребень, проходящий вокруг тела клапана. Упомянутые пружины работают между кольцевым гребнем и первым и вторым сегментами. В примерном варианте каждая пружина имеет W-образную форму в поперечном сечении и включает вершину, расположенную между первой и второй лапками, находящимися с противоположных сторон от этой вершины. Вершину каждой пружины устанавливают на кольцевой гребень. Лапки первой и третьей пружин входят в сопряжение с первым сегментом, и лапки второй и четвертой пружин входят в сопряжение со вторым сегментом.
[0035] Примерный вариант клапана дополнительно содержит первое опорное тело, расположенное рядом с первым соединительным элементом. Первое опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и выступающую часть, проходящую на удаление от центрального пространства. Выступающая часть входит в сопряжение с первым и вторым сегментами. Рядом со вторым соединительным элементом расположено второе опорное тело. Второе опорное тело имеет поверхность, обращенную к телу клапана, и вторую выступающую часть, проходящую на удаление от центрального пространства. Вторая выступающая часть входит в сопряжение с первым и вторым сегментами. Первое и второе опорные тела вместе с прокладкой обеспечивают опору первому и второму сегментам с удерживанием их на расстоянии друг от друга в предварительно собранном состоянии.
[0036] В примерном варианте первое и второе опорные тела содержат множество зубцов, выступающих в направлении центрального пространства. Зубцы обеспечены с противоположных сторон от тела клапана для сцепления с трубчатыми элементами, расположенными в центральном пространстве, когда соединительные элементы стягивают регулируемым образом для сближения сегментов.
[0037] Примерный вариант дополнительно содержит первую и вторую пружины, расположенные рядом с противоположными концами первого опорного тела. Первая пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и вторая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. Рядом с противоположными концами второго опорного тела расположены третья и четвертая пружины. Третья пружина расположена между телом клапана и первым сегментом, и четвертая пружина расположена между телом клапана и вторым сегментом. В качестве примера, первая и вторая пружины прикреплены к первому опорному телу, и третья и четвертая пружины прикреплены ко второму опорному телу.
[0038] Примерный клапан дополнительно содержит кольцевой гребень, проходящий вокруг тела клапана. Упомянутые пружины работают между кольцевым гребнем и первым и вторым сегментами. Кроме того, в качестве примера, каждая пружина имеет W-образную форму в поперечном сечении и включает вершину, расположенную между первой и второй лапками, находящимися с противоположных сторон от этой вершины. Вершину каждой пружины устанавливают на кольцевой гребень, лапки первой и третьей пружин входят в сопряжение с первым сегментом, и лапки второй и четвертой пружин входят в сопряжение со вторым сегментом. В примерном варианте между выступающей частью первого опорного тела и телом клапана проходит первое крепежное средство, и между выступающей частью второго опорного тела и телом клапана проходит второе крепежное средство. Крепежные средства прикрепляют первое и второе опорные тела к телу клапана. Примерный вариант дополнительно содержит первую пружину, работающую между телом клапана и выступающей частью первого опорного тела. Между телом клапана и выступающей частью второго опорного тела работает вторая пружина. Первая и вторая пружины стремятся переместить первое и второе опорные тела, соответственно, на удаление от тела клапана. В примерном варианте выступы выполнены непрерывными в окружном направлении. В другом примерном варианте выступы выполнены прерывистыми в окружном направлении.
[0039] Кроме того, изобретение относится к уплотнению для клапана, имеющего элемент, закрывающий клапан. В одном примерном варианте уплотнение содержит кольцо, внутренняя поверхность которого окружает отверстие. Эта внутренняя поверхность выполнена с возможностью сопряжения, обеспечивающего уплотнение, с поверхностью элемента, закрывающего клапан. С противоположных сторон кольца расположены первая и вторая манжеты. Манжеты проходят по окружности кольца и выступают в противоположных направлениях вдоль оси отверстия. В качестве примера, каждая манжета содержит полосу, первый край которой прикреплен к кольцу, и второй, противоположный край которой имеет герметизирующую поверхность, обращенную к упомянутой оси. В примерном варианте каждая полоса имеет дугообразную форму в поперечном сечении. В качестве еще одного примера, каждая полоса ориентирована под углом относительно упомянутой оси.
[0040] Другое примерное уплотнение содержит первую пластину, первый край которой прикреплен к кольцу рядом с первой полосой. Второй край второй пластины прикреплен к кольцу рядом со второй полосой. Первая и вторая пластины проходят по окружности кольца и выступают в направлении друг друга. В примерном варианте первая и вторая пластины выступают параллельно упомянутой оси.
[0041] Кроме того, изобретение относится к способу соединения трубчатых элементов с использованием клапана, содержащего множество сегментов, соединенных встык с окружением центрального пространства, и тело клапана, расположенное в центральном пространстве. В одном примерном варианте способ содержит следующие этапы:
- вводят трубчатые элементы в центральное пространство с противоположных сторон клапана;
- перемещают сегменты в направлении центрального пространства для приведения их в сопряжение с трубчатыми элементами; и
- при сближении сегментов выступы на этих сегментах приводят в сопряжение с телом клапана.
[0042] В качестве еще одного примера, при приведении выступов в сопряжение с телом клапана приводят это тело по всей его окружности в контакт с первыми и вторыми проходящими в окружном направлении выступами, выступающими от сегментов в направлении центрального пространства. Примерный вариант дополнительно содержит этап, на котором центрируют тело клапана в центральном пространстве за счет сопряжения выступов на сегментах с канавками в этом теле. В другом примерном варианте при приведении выступов на сегментах в сопряжение с канавками в теле клапана приводят кольцевые канавки в теле клапана по всей его окружности в контакт с первыми и вторыми проходящими в окружном направлении выступами, выступающими от сегментов в направлении центрального пространства.
Краткое описание чертежей
[0043] На Фиг. 1 приведен общий вид примерного варианта муфты с клапаном, соответствующей настоящему изобретению;
на Фиг. 2 приведен общий вид с пространственным разделением деталей для муфты с клапаном, соответствующей настоящему изобретению;
на Фиг. 2А приведен общий вид компонента муфты с клапаном;
на Фиг. 3, 3А и 4 в разрезе показана часть муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 5 и 6 приведены продольные разрезы муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 7 приведен поперечный разрез муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 8 приведен общий вид компонента муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 9 и 10 в разрезе показана часть муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 11 приведен поперечный разрез муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 12 приведен вид спереди муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 13 приведен общий вид компонента муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 14 в увеличенном масштабе показана область муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 12;
на Фиг. 15 приведен вид спереди клапана, входящего в состав муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 16 приведен общий вид компонентов муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 17 приведен поперечный разрез части муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 18 приведен поперечный разрез муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 19 приведен поперечный разрез части муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 20 - Фиг. 25 приведены поперечные разрезы частей муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 1;
на Фиг. 26 приведен общий вид другого примерного варианта муфты с клапаном, соответствующей настоящему изобретению;
на Фиг. 27 приведен общий вид с пространственным разделением деталей для муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 26;
на Фиг. 28 - Фиг. 31 приведены продольные разрезы муфты с клапаном, изображенной на Фиг. 26; и
на Фиг. 32 приведен общий вид примерного варианта муфты с клапаном, соответствующей настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов реализации
[0044] На Фиг. 1 и 2 приведен примерный вариант муфты с клапаном, соответствующей настоящему изобретению, далее называемый "клапаном". Клапан 10 содержит множество сегментов, в этом примере - первый и второй сегменты 12, 14, соединенные встык с окружением центрального пространства 16. На противоположных концах по меньшей мере двух сегментов (в этом примере - каждого из сегментов 12 и 14) расположены первый и второй соединительные элементы 18, 20, обеспечивающие соединение этих сегментов встык. Соединительные элементы 18, 20 выполнены с возможностью стягивания регулируемым образом для сближения сегментов 12, 14 и их сопряжения с трубчатыми элементами 22, 24 (см. Фиг. 31) с целью соединения трубчатых элементов на их концах. В этом примере соединительные элементы содержат проушины 26, имеющие отверстия 28, в которые устанавливают крепежные средства, например, болт 30 и гайку 32, обеспечивающие регулируемую затяжку.
[0045] Как показано на Фиг. 2, клапан 10, кроме того, имеет тело 34 клапана, расположенное в центральном пространстве 16 и зафиксированное между сегментами 12, 14. Тело 34 клапана имеет внешнюю поверхность 36, обращенную к сегментам 12, 14, и внутреннюю поверхность 38, задающую отверстие 40, проходящее через это тело насквозь. В отверстии 40 расположен элемент 42, закрывающий клапан, который выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. В этом примере элемент 42, закрывающий клапан, содержит диск 44, установленный в теле 34 клапана с возможностью поворота. Для поворота между упомянутыми открытым и закрытым положениями, диск 44 установлен на стержне 46. Часть стержня 46 проходит через шейку 48 на теле 34 клапана. Шейка 48 проходит через первый сегмент 12, что позволяет прикрепить к стержню 46 рукоятку 50 (см. Фиг. 32) или исполнительный механизм другого типа для реализации открывания и закрывания клапана 10.
[0046] Как показано на Фиг. 2 и 3, на внутренней поверхности 38 тела 34 клапана находится уплотнение, в этом примере - прокладка 52. Прокладка 52 состоит из гибкого и упругого материала, например, эластомера или уретана. В этом примерном варианте прокладка 52 содержит кольцо 54, имеющее внутреннюю поверхность 54а, окружающую отверстие 40 и входящую в сопряжение, обеспечивающее уплотнение, с поверхностью элемента 42, закрывающего клапан, когда этот элемент находится в закрытом положении (показано на Фиг. 3). С противоположных сторон кольца 54 расположены первая и вторая манжеты 56, 58. Манжеты 56, 58 проходят по окружности кольца 54 и выступают в противоположных направлениях вдоль оси 53, являющейся осью отверстия 40. Как показано на Фиг. 3, часть 56а, 58а каждой из манжет окружает часть внешней поверхности 36 тела 34 клапана. Как показано на Фиг. 3 и 5, каждый сегмент 12, 14 имеет первый и второй выступы 60, 62, проходящие в окружном направлении и расположенные на противоположных сторонах этого сегмента. Выступы 60, 62 входят в сопряжение с телом 34 клапана и фиксируют его в центральном пространстве 16. Для этого выступы 60, 62 выступают в направлении центрального пространства 16 и могут быть непрерывными в окружном направлении, как показано на Фиг. 2, или прерывистыми в этом направлении, имея вид зубцов, как показано на Фиг. 2А. Если сравнить показанное на Фиг. 3 и 4, когда соединительные элементы 18, 20 (см. Фиг. 1) стягивают регулируемым образом для сближения сегментов 12, 14, первые выступы 60 входят в сопряжение с телом 34 клапана по его внешней поверхности 36. Выгодно создать кольцевые канавки 64, 66 для приема каждого из выступов 60, 62, соответственно. Относительные размеры выступов 60, 62 и канавок 64, 66 таковы, что тело 34 клапана центрируется и фиксируется в центральном пространстве 16, заданном сегментами 12, 14, в результате механического сопряжения этих выступов и канавок.
[0047] Часть 56а первой манжеты 56, если она имеется, окружает внешнюю поверхность 36 тела 34 клапана и создает уплотнение между выступами 60 и этим телом. Вторые выступы 62 также входят в сопряжение с телом 34 клапана по его внешней поверхности 36. Часть 58а второй манжеты 58, если она имеется, окружает внешнюю поверхность 36 тела 34 клапана и создает уплотнение между выступами 62 и этим телом. На Фиг. 3 и 5 сегменты 12, 14 показаны находящимися на расстоянии друг от друга, как они бы выглядели перед введением трубчатых элементов в центральное пространство 16, а на Фиг. 4 и 6 сегменты 12, 14 показаны так, как они бы выглядели после стягивания соединительных элементов 18, 20 для сопряжения этих сегментов с трубчатыми элементами и соединения этих элементов на их концах (для простоты трубчатые элементы не показаны, см. Фиг. 32). Как показано на Фиг. 4 и 6, части 56а, 58а манжет 56, 58 сжимаются между проходящими в окружном направлении выступами 60, 62 и внешней поверхностью 36 тела 34 клапана, когда сегменты 12, 14 сближают для создания соединения. Целью сопряжения проходящих в окружном направлении выступов 60, 62 и частей 56а, 58а манжет является предотвратить нарушение позиционирования прокладки 52 относительно тела 34 клапана из-за сил, действующих на эту прокладку со стороны элемента 42, закрывающего клапан, когда клапан задействуется. Кроме того, целью сопряжения проходящих в окружном направлении выступов 60, 62 и частей 56а, 58а манжет 56, 58, при котором эти манжеты прижимаются к внешней поверхности 36 тела 34 клапана и деформируются, также являются позиционирование и фиксация тела 34 клапана относительно сегментов 12, 14, как рассмотрено выше.
[0048] Как показано на Фиг. 7, выгодно, чтобы сегменты 12, 14 находились в предварительно собранном состоянии, т.е., были скреплены друг с другом при помощи крепежных средств 30, 32, но удерживались на расстоянии друг от друга, например, позволяющем ввести в центральное пространство 16 трубчатые элементы. Предварительно собранное состояние клапана 10 позволяет создавать соединение без первоначальной разборки клапана и последующей его повторной сборки, что приводит к значительной экономии времени. Для этого рядом с первым и вторым соединительными элементами 18, 20 располагают первое и второе опорные тела 68, 70. В примере, показанном на Фиг. 7, 8 и 9, каждое из опорных тел 68, 70 имеет поверхность 72, обращенную к телу 34 клапана, по которой эти опорные тела входят в сопряжение с прокладкой 52. Опорные тела 68, 70 также имеют по меньшей мере первый и второй упоры 74, 76. Упоры 74, 76 проходят на удаление от центрального пространства 16 и находятся на расстоянии друг от друга. В предварительно собранном состоянии упоры 74, 76 и прокладка 52 служат опорой сегментам 12, 14, позволяющей удерживать эти сегменты на расстоянии друг от друга. Таким образом, опорные тела 68, 70 работают вместе с прокладкой, чтобы обеспечить опору сегментам 12, 14 с удерживанием их на расстоянии друг от друга. Расстояние между упорами 74, 76 определяет расстояние между сегментами 12, 14 в предварительно собранном состоянии, и это расстояние выбрано таким, чтобы сделать возможным введение трубчатых элементов в центральное пространство 16. В показанном примерном варианте имеется две группы упоров 74, 76. В этом примере опорные тела 68, 70 получены штамповкой из металлического листа.
[0049] На Фиг. 4, 6, 10 и 11 клапан 10 показан после стягивания соединительных элементов 18, 20 регулируемым образом. Как показано на Фиг. 11, упоры 74, 76 помещены в выемки 78, 80, открытые в центральное пространство 16, и находятся рядом с соединительными элементами 18, 20 в сегментах 12, 14. Выемки 78, 80 заданы проходящими под углом наклонными поверхностями 82 (см. Фиг. 2), что позволяет направить опорные тела 68, 70 в эти выемки при сближении сегментов 12, 14. Как показано на Фиг. 10, в этом состоянии опорные тела 68, 70 обеспечивают дополнительную опору манжетам 56, 58 поблизости от соединительных элементов, чтобы не допустить выдавливания этих манжет в условиях высокого давления. Опора для манжет 56, 58 обеспечивается за счет контакта с поверхностями 72 опорных тел 68, 70. Так как клапан 10 может быть тяжелым в случае трубчатых элементов большего диаметра, при этом центр тяжести не будет находиться на продольной оси трубы, выгодно принять меры для предотвращения поворота клапана относительно трубчатых элементов. Средства, препятствующие повороту, будут предотвращать поворот клапана под действием его собственного веса, а также поворот при приложении силы для задействования этого клапана, например, когда поворачивают рукоятку (см. Фиг. 32). В этом примере, как показано на Фиг. 12 и 13, поворот клапана 10 и трубчатых элементов друг относительно друга предотвращается за счет создания множества зубцов 84 на опорных телах 68, 70. Зубцы 84 находятся с противоположных сторон прокладки 52 и выступают в направлении центрального пространства 16 таким образом, чтобы обеспечить их сцепление с трубчатыми элементами 22, 24 (показан только 24), когда сегменты сближаются при стягивании соединительных элементов 18, 20 регулируемым образом, как показано на Фиг. 14.
[0050] Другой примерный вариант опорных тел показан на Фиг. 15, где опорные тела 86, 88 прикреплены к телу 34 клапана в местах, соответствующих границам между сегментами 12, 14 (не показаны). Опорные тела 86, 88 подробно показаны на Фиг. 16, и каждое из них содержит основание 90, имеющее поверхность 92, обращенную к телу 34 клапана, и выступающую часть 94, проходящую на удаление от центрального пространства 16. В случае клапанов 10, имеющих опорные тела 86, 88, в предварительно собранном состоянии опорой сегментам 12, 14, позволяющей удерживать их на расстоянии друг от друга, служат выступающие части 94 и прокладка 52. Таким образом, опорные тела 86, 88 работают вместе с прокладкой, чтобы обеспечить опору сегментам 12, 14 с удерживанием их на расстоянии друг от друга. В предварительно собранном состоянии расстояние между сегментами 12, 14 определяется шириной 96 выступающих частей 94, и это расстояние выбирают таким образом, чтобы сделать возможным введение трубчатых элементов в центральное пространство 16. В показанном примерном варианте опорные тела 86, 88 получены путем штамповки из металлического листа.
[0051] Как показано на Фиг. 15, рядом с каждым из оснований 90 на противоположных концах каждого из опорных тел 86, 88 расположены первая и вторая пружины 98, 100. Как показано на Фиг. 16, в этом примере пружины 98, 100 проходят от основания 90 в виде консоли и содержат пластины, имеющие W-образную форму в поперечном сечении. Эта форма поперечного сечения задается вершиной 102, расположенной между первой и второй лапками 104, находящимися с противоположных сторон от этой вершины. Как показано на Фиг. 17, каждое опорное тело (показано опорное тело 88) установлено на теле 34 клапана при помощи крепежного средства 106, проходящего через выступающую часть 94. Между основанием 90 и телом 34 клапана может находиться пружина 108 основания, используемая для управления перемещением опорных тел 88, 90 относительно тела клапана в радиальном направлении. Как показано на Фиг. 18, пружины 108 основания позиционируют опорные тела 88, 90, стремятся переместить их в направлении наружу, к сегментам 12, 14, и могут иметь такую жесткость, чтобы обеспечить опору этим сегментам с удерживанием их на таком расстоянии друг от друга, которого достаточно для введения трубчатых элементов в центральное пространство 16 без разборки муфты, находящейся в предварительно собранном состоянии.
[0052] Первая и вторая пружины 98, 100, прикрепленные к основанию 90 каждого из опорных тел 88, 90, работают между телом 34 клапана и сегментами 12, 14. Как показано на Фиг. 19, тело 34 клапана имеет такой внешний контур 110, который делает возможной установку вершин 102 пружин 98, 100 (показана пружина 100) на это тело с сопряжением и обеспечением для них опоры. В этом примере внешний контур 110 имеет гребень 112, выступающий от тела 34 клапана в направлении наружу, причем форма этого гребня дополняет форму вершины 102 пружин 98, 100. Обеспечение для пружин 98, 100 опоры в виде гребня 112 позволяет лапкам 104 этих пружин создавать упругую опору для сегментов 12, 14 на теле 34 клапана (см. Фиг. 20). Если сравнить Фиг. 20 и 21, можно увидеть, как работают пружины 98, 100 (показана пружина 98). По мере стягивания соединительных элементов 18, 20 (см. Фиг. 18) регулируемым образом для приближения сегментов 12, 14 к телу 34 клапана, лапки 104 пружин 98, 100 входят в сопряжение с этими сегментами, и гребень 112 начинает служить опорой вершине 102 каждой из пружин (см. Фиг. 21). Установка пружин 98, 100 между телом 34 клапана и сегментами 12, 14 помогает закрепить это тело в узле таким образом, что оно неподвижно относительно этих сегментов, находящихся с его внешней стороны. Степень неподвижности определяется жесткостью пружин 98, 100. Управление неподвижностью тела 34 клапана относительно сегментов 12, 14 позволяет этому клапану лучше противостоять высоким осевым нагрузкам, возникающим при его закрывании, и приводит к повышению герметичности в области контакта диска 44 и уплотнения (прокладки 52), а также соединяемых клапана и трубчатых элементов. Установка пружин 98, 100 между телом 34 клапана и сегментами 12, 14 также позволяет лучше компенсировать изменения относительных размерных допусков в различных компонентах, чтобы обеспечить плотную посадку с меньшими отклонениями.
[0053] Как показано на Фиг. 3 и 5, каждый из сегментов 12, 14 содержит канал 114, проходящий в этих сегментах в их окружном направлении и открытый в центральное пространство 16. Каналы 114 заданы первой и второй боковыми поверхностями 116, 118, находящимися на противоположных сторонах сегментов 12, 14. Между боковыми поверхностями проходит задняя поверхность 120. Манжеты 56, 58 помещают в канал 114. В показанном примерном варианте каждая из манжет 56, 58 содержит соответствующую из первой и второй полос 122. С первого края 124 каждая полоса 122 прикреплена к кольцу 54. Второй край 126 находится с противоположной стороны относительно первого края 124 и имеет герметизирующую поверхность 128, которая обращена к оси 53 и выполнена с возможностью сопряжения с поверхностями трубчатых элементов с обеспечением герметичности в отношении текучей среды, когда клапан 10 соединяют с трубчатыми элементами, как описано ниже. Как, кроме того, показано на Фиг. 3, части 56а, 58а манжет, окружающие части внешней поверхности 36 тела 34 клапана, содержат первую и вторую пластины 130, соответственно. С первого края 132 каждая пластина 130 прикреплена к кольцу. Каждая пластина 130 находится рядом с соответствующей полосой 122 и проходит в окружном направлении вокруг кольца 54. Пластины 130 выступают в направлении друг к другу, в этом примере - параллельно оси 53.
[0054] Поверхность 56b первой манжеты 56 обращена к первой боковой поверхности 116 канала 114. Поверхность 58b второй манжеты 58 обращена ко второй боковой поверхности 118. На Фиг. 4 и 6 манжеты 56, 58 показаны помещенными в каналы 114, что имеет место, когда соединительные элементы 18, 20 (см. Фиг. 1) стягивают регулируемым образом для сближения сегментов 12, 14, чтобы соединить трубчатые элементы. Когда манжеты 56, 58 помещают в канал 114, их поверхности 56b, 58b приходят в контакт с боковыми поверхностями 116, 118, соответственно. В результате манжеты 56, 58 деформируются в направлении центра 134 канала 114. Во время помещения внутрь манжеты 56, 58 сжимаются между сегментами 12, 14 и трубчатыми элементами 22, 24. Герметизирующие поверхности 128 манжет 56, 58 контактируют с внешними поверхностями трубчатых элементов 22, 24 и обеспечивают герметичность в отношении текучей среды, как показано на Фиг. 30 и 31. Механическое сцепление клапана 10 и трубчатых элементов 22, 24 обеспечивается при помощи первого и второго фиксаторов 136, 138, расположенных на противоположных сторонах каждого сегмента 12, 14. Каждый фиксатор 136, 138 проходит в окружном направлении вокруг центрального пространства 16 и выступает в направлении этого пространства. Каждый фиксатор имеет дугообразную поверхность 140, которая входит в сопряжение с поверхностью соответствующего трубчатого элемента 22, 24. В этом примере механическое сцепление обеспечено посредством фиксатора, входящего в сопряжение с кольцевой канавкой 142 в трубчатых элементах 22, 24 (см. Фиг. 30 и 31). Использование клапана 10 не ограничивается только трубами, в которых создана канавка, его также можно использовать с трубами, имеющими ровный конец и заплечик на конце.
[0055] Как показано на Фиг. 3, в недеформированном состоянии поверхности 56b, 58b манжет ориентированы под углом относительно соответствующих боковых поверхностей 116, 118 канала 114. В показанном примерном варианте ориентацию манжет 56, 58 под углом обеспечивают за счет расположения под углом полос 122, создающих эти манжеты. Целесообразными являются углы 144 ориентации, составляющие от приблизительно 10° до приблизительно 30°, и для определенных вариантов выгодным является угол ориентации, составляющий приблизительно 20°. Как, кроме того, показано на Фиг. 3, ширина 146 кольца 54, измеряемая между поверхностями 56b, 58b первой и второй манжет, больше максимального расстояния 148 между первой и второй боковыми поверхностями 116, 118 канала 114. Эти геометрические соотношения, т.е., угловое соотношение между поверхностями 56b и 116 и поверхностями 58b и 118 или соотношение по ширине между манжетами 56, 58 кольца 54 и каналами 114 сегментов 12, 14, обеспечивают деформирование манжет и герметизацию при контакте с трубчатыми элементами, когда эти манжеты помещают в каналы при сближении сегментов 12, 14 для создания соединения.
[0056] На Фиг. 3А показан другой вариант кольца 54, в котором каждая из полос 122, создающих манжеты 56, 58, имеет дугообразное поперечное сечение 150. Герметизация может быть дополнительно усилена за счет формы поверхностей 56b, 58b в недеформированном состоянии, а также формы боковых поверхностей 116, 118. Как показано на Фиг. 22, в недеформированном состоянии поверхности 56b, 58b первой и второй манжет могут быть изогнуты с получением выпуклости; на Фиг. 23 показано, что с получением выпуклости изогнуты боковые поверхности 116, 118; и на Фиг. 24 показано, что как поверхности 56b, 58b манжет, так и боковые поверхности 116, 118 изогнуты с получением выпуклости. На Фиг. 25 показана конструкция, при которой манжеты 56, 58 смещаются в направлении центрального пространства 16 из-за наличия удлинений 152.
[0057] Другой примерный вариант клапана, обозначенный ссылочным номером 154, который не выходит за пределы изобретения, показан на Фиг. 26 - Фиг. 28. Клапан 154 отличается от клапана 10 тем, что средства герметизации содержат прокладку 156 и вкладыш 158. (Другие компоненты клапана 154, по существу, те же, что и у клапана 10, поэтому нет необходимости повторять их описание.) Прокладка 156 и вкладыш 158 состоят из гибкого и упругого материала, например, эластомера или уретана. Как показано на Фиг. 27 и 28, прокладка 156 расположена внутри тела 34 клапана и окружает отверстия 40, заданного этим телом. Прокладка 156 сопряжена с элементом 42, закрывающим клапан (в этом примере - с диском 44), с обеспечением герметичности, когда он находится в закрытом положении. Как показано на Фиг. 28, части 160 прокладки 156 проходят с внешней стороны тела 34 клапана до того положения между этим телом и сегментами 12, 14, где эти части входят в сопряжение с вкладышем 158. Сопряжение между частями 160 прокладки и вкладышем 158 обеспечивает уплотнение между телом 34 клапана и сегментами 12, 14.
[0058] Вкладыш 158 содержит кольцо 162, имеющее первую и вторую манжеты 164, 166, расположенные с противоположных сторон. Манжеты 164, 166 помещают в канал 114, созданный в сегментах 12, 14. Поверхность 164а первой манжеты 164 обращена к первой боковой поверхности 116 канала 114. Поверхность 166а второй манжеты 166 обращена ко второй боковой поверхности 118. На Фиг. 29 манжеты 164, 166 показаны помещенными в каналы 114, что имеет место, когда соединительные элементы 18, 20 (см. Фиг. 26) стягивают регулируемым образом для сближения сегментов 12, 14, чтобы соединить трубчатые элементы. Когда манжеты 164, 166 помещают в канал 114, их поверхности 164а, 166а приходят в контакт с боковыми поверхностями 116, 118, соответственно (сравните Фиг. 28 и 29). В результате манжеты 164, 166 деформируются в направлении центра 134 канала 114 (не показано, см. Фиг. 3). Во время помещения внутрь манжеты сжимаются между сегментами 12, 14 и трубчатыми элементами 22, 24 (не показаны). Кроме того, вкладыш 158 сжимается между сегментами 12, 14 и телом 34 клапана. Каждая манжета 164, 166 содержит соответствующую полосу 168, имеющую герметизирующую поверхность 170, которая контактирует с внешней поверхностью трубчатого элемента 22, 24 и обеспечивает герметичность в отношении текучей среды. Как и в случае клапана 10, механическое сцепление клапана 154 и трубчатых элементов 22, 24 обеспечивается при помощи первого и второго фиксаторов 136, 138, расположенных на противоположных сторонах каждого сегмента 12, 14. Каждый фиксатор 136, 138 проходит в окружном направлении вокруг центрального пространства 16 и выступает в направлении этого пространства. Каждый фиксатор имеет дугообразную поверхность 140, которая входит в сопряжение с поверхностью соответствующего трубчатого элемента 22, 24. В этом примере механическое сцепление обеспечено посредством фиксатора, входящего в сопряжение с кольцевой канавкой 142 в трубчатых элементах 22, 24 (см. Фиг. 30 и 31). Использование клапана 154 не ограничивается только трубами, в которых создана канавка, его также можно использовать с трубами, имеющими ровный конец и заплечик на конце.
[0059] Как показано на Фиг. 28, в недеформированном состоянии поверхности 164а, 166а манжет ориентированы под углом относительно соответствующих боковых поверхностей 116, 118 канала 114. Целесообразными являются углы 172 ориентации, составляющие от приблизительно 10° до приблизительно 30°, и для определенных вариантов выгодным является угол ориентации, составляющий приблизительно 20°. Как, кроме того, показано на Фиг. 28, ширина 174 вкладыша 158, измеряемая между поверхностями 164а, 166а первой и второй манжет, больше максимального расстояния 176 между первой и второй поверхностями 116, 118. Эти геометрические соотношения, т.е., угловое соотношение между поверхностями 164а и 116 и поверхностями 166а и 118 или соотношение по ширине между манжетами 164, 166 вкладыша 158 и каналами 114 сегментов 12, 14, обеспечивают деформирование манжет и герметизацию при контакте с трубчатыми элементами, когда эти манжеты помещают в каналы при сближении сегментов 12, 14 для создания соединения.
[0060] Герметизация может быть дополнительно усилена за счет формы поверхностей 164а, 166а в недеформированном состоянии, а также формы боковых поверхностей 116, 118. Поверхности 164а, 166а манжет и поверхности 116, 118 могут иметь ту же геометрию, которая показана для поверхностей 56а, 58а манжет и этих поверхностей 116, 118 на Фиг. 22 - Фиг. 25. Использование вкладыша 158 вместе с прокладкой 156 и ее частями 160 предотвращает нарушение позиционирования прокладки 156 относительно тела 34 клапана, которое может быть вызвано воздействием элемента 42, закрывающего клапан, на эту прокладку при задействовании клапана. Сопряжение сегментов 12, 14 с вкладышем 158 при сближении сегментов 12, 14 для создания соединения также обеспечивает позиционирование тела 34 клапана относительно сегментов 12, 14 при воздействии на него сжимающих сил со стороны этих сегментов, действующих через вкладыш 158, прокладку 158 и ее части 160.
[0061] Фиг. 30 - Фиг. 32 иллюстрируют соединение труб с использованием клапана, соответствующего изобретению. В качестве примера показан вариант клапана, обозначенный ссылочным номером 10, но необходимо понимать, что описание при использовании варианта, обозначенного ссылочным номером 154, будет, по существу, аналогичным.
[0062] На Фиг. 30 клапан 10 показан в предварительно собранном состоянии, когда сегменты 12, 14 удерживаются на расстоянии друг от друга, и опорой им служат упоры 74, 76 в опорных телах 68, 70 (см. также Фиг.7 и 8), причем этим телам служат опорой манжеты 56, 58 прокладки 52. (В альтернативном варианте, в котором используются опорные тела 86, 88, опорой сегментам 12, 14 будут служить выступающие части 94, см. Фиг. 16). Кроме того, опора для сегментов 12, 14 обеспечивается за счет непосредственного контакта с манжетами. Крепежные средства (болты 30, гайки 32) удерживают сегменты прижатыми к манжетам 56, 58 и упорам 74, 76. Расстояние между сегментами 12, 14 является достаточным для того, чтобы сделать возможным введение трубчатых элементов. Как показано, трубчатый элемент 22 введен, а трубчатый элемент 24 вскоре будет введен в центральное пространство 16. При введении внешняя поверхность трубчатых элементов входит в сопряжение с герметизирующими поверхностями 128 на каждой из манжет 56, 58.
[0063] Как показано на Фиг. 31, после введения трубчатых элементов 22, 24 соединительные элементы 18, 20 (см. также Фиг. 11) стягивают регулируемым образом (затягивают болты 30 и гайки 32), в результате чего сегменты 12 и 14 сближаются. По мере приближения сегментов друг к другу, первая и вторая боковые поверхности 116, 118 входят в сопряжение с поверхностями 56b, 58b манжет 56, 58, соответственно, что приводит к деформированию этих манжет (см. также Фиг. 3 и 4) и сжатию их между сегментами 12, 14 и внешними поверхностями трубчатых элементов 22, 24 с созданием по окружности этих элементов уплотнения, препятствующего протеканию текучей среды. Пружины 98, 100 также сжимаются между телом 34 клапана и сегментами 12, 14 (см. также Фиг. 20 и 21) и, кроме того, сжимаются пружины 108 основания, если они имеются (см. Фиг. 17). Одновременно с этим выступы 60, 62, проходящие в окружном направлении сегментов 12, 14, входят в сопряжение с частями 56а, 58а манжет, соответственно (т.е., в этом примерном варианте - с пластинами 130, см. Фиг. 3 и 4). Это сопряжение приводит к сжатию частей 56а, 58а манжет между сегментами 12, 14 и внешней поверхностью 36 тела 34 клапана, что предотвращает нарушение позиционирования прокладки 52 при задействовании клапана 10 и помогает позиционировать тело 34 клапана относительно этих сегментов. Чтобы сжать манжеты и их части, опорные тела 74, 76 принудительно помещают в выемки 78, 80, соответственно (см. Фиг. 11), при этом эти тела перемещаются в направлении внутрь, в результате чего сегменты снимаются с упоров 74, 76, что позволяет им сблизиться. Механическое сцепление сегментов 12, 14 и трубчатых элементов 22, 24 также обеспечивается за счет сопряжения дугообразных поверхностей 140 на фиксаторах 136, 138 с внешними поверхностями трубчатых элементов, в этом примерном варианте - сопряжения с кольцевыми канавками 142 в этих элементах. Если они имеются, зубцы 84 на опорных телах 116, 118 (см. Фиг. 12 - Фиг. 14) схватывают внешние поверхности трубчатых элементов 22, 24, что препятствует повороту этих элементов и клапана 10 друг относительно друга. Как показано на Фиг. 32, для этого примерного клапана установка завершается, когда сегменты входят в сопряжение, называемое "площадка к площадке". В других примерных вариантах установка завершается, когда крепежные средства затянуты с заданным крутящим моментом.
[0064] Установка клапана 10 для создания соединения также иллюстрирует выполнение способа соединения трубчатых элементов, в котором тело 34 клапана центрируют и фиксируют в центральном пространстве 16, заданном сегментами 12, 14. Выполнение этого способа показано на Фиг. 30, 31, 3 и 4. Как показано на Фиг. 30 и 31, трубчатые элементы вводят в центральное пространство 16 с противоположных сторон клапана 10. Сегменты 12, 14 перемещают в направлении центрального пространства 16, за счет стягивания соединительных элементов 18, 20 (см. также Фиг. 32). Когда сегменты сближают, как показано на Фиг. 3 и 4, проходящие в окружном направлении выступы 60, 62 входят в сопряжение с телом 34 клапана. В этом примере сопряжение обеспечивают за счет возникающего в окружном направлении контакта между выступами 60, 62 и телом 34 клапана, но необходимо понимать, что, если выступы 60, 62 являются прерывистыми, как в примерном варианте на Фиг. 2А, то контакт между ними и канавками также будет прерывистым. Центрирование и фиксацию тела 34 клапана в центральном пространстве 16 обеспечивают за счет сопряжения выступов 60, 62 с кольцевыми канавками 64, 66, соответственно, которые созданы в этом теле. В этом примере сопряжение обеспечивают за счет возникающего в окружном направлении контакта между выступами 60, 62 и соответствующими им канавками 64, 66, но необходимо понимать, что, если выступы 60, 62 являются прерывистыми, как в примерном варианте на Фиг. 2А, то контакт между ними и канавками также будет прерывистым.
[0065] Ожидается, что клапаны, соответствующие изобретению, обеспечат более высокую эффективность при создании соединений, что даст значительную выгоду при первоначальном монтаже и обслуживании трубопроводных сетей.