РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПОВОРОТНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области гидравлики, а именно к регулирующим клапанам поворотного типа, и, в том числе, может быть применена в составе устьевого оборудования скважин.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является регулирующий клапан поворотного типа, описанный в патенте JPH0979390 и содержащий корпус; седло, которое жестко закреплено в отверстии корпуса, продольная ось которого соосна продольной оси отверстия и проходит по центру продольных линий потока рабочей среды; шток, который установлен в корпусе между рукояткой и нижней посадочной опорой с возможностью вращения и расположен на оси, перпендикулярной оси потока рабочей среды и имеющей эксцентриситет относительно оси потока и седла; затвор, который имеет уплотнительный элемент, закреплен на штоке с возможностью вращения вместе со штоком относительно седла, при этом перекрывания потока среды с заданной герметичностью. Данный регулирующий клапан выбран в качестве прототипа заявленной полезной модели.
Недостатком регулирующего клапана прототипа является сложность его сборки и ремонта, по причине отсутствия присоединяемого к корпусу концевого переходника, облегчающего доступ во внутреннюю часть клапана, вследствие чего повышается трудоемкость операции установки затвора через входное или выходное отверстия, и операции центровки затвора относительно отверстий и штока. Кроме того, недостатком регулирующего клапана прототипа является недостаточная герметичность, надежность и ресурс, по причине изготовления штока из двух частей, верхняя из которых соединена с верхней частью затвора, а нижняя с нижней частью затвора, при этом изгибание (упругая деформация) под нагрузками нижней части штока в процессе эксплуатации повышает смещения или деформацию затвора, вследствие чего возможны пропуски рабочей среды через затвор, а циклические нагрузки снижают ресурс соединения штока с затвором.
Техническим результатом полезной модели является создание регулирующего клапана поворотного типа с увеличенной герметичностью, надежностью и ресурсом, за счет применения в заявленном клапане цельного штока и свободного перемещающегося в вертикальной плоскости затвора, которые позволяют обеспечить точность позиционирования затвора относительно седла и сохранить герметичность и работоспособность клапана в длительном промежутке времени.
Поставленный технический результат достигнут путем создания регулирующего клапана поворотного типа, содержащего:
корпус и концевой переходник, соединенные между собой вертикальным разъемным соединением, образующие внутреннюю проточную часть клапана и имеющие впускное и выпускное отверстия, выполненные с возможностью пропуска потока рабочей среды;
седло, которое жестко закреплено в отверстии корпуса, продольная ось которого соосна продольной оси отверстия корпуса и проходит по центру продольных линий потока рабочей среды;
шток, который выполнен в виде единого стержня, установлен в корпусе между рукояткой и нижней посадочной опорой с возможностью вращения и расположен на оси, перпендикулярной оси потока рабочей среды и имеющей эксцентриситет относительно оси потока и седла;
затвор, который имеет уплотнительный элемент и закреплен на штоке с возможностью вращения вместе со штоком относительно седла, при этом перекрывания потока среды с заданной герметичностью;
затвор выполнен с возможностью вертикального перемещения по штоку, при этом центровки относительно седла.
В предпочтительном варианте осуществления уплотнительный элемент выполнен в виде усеченной полусферы.
Для лучшего понимания заявленной полезной модели далее приводится ее подробное описание с соответствующими графическими материалами.
Фиг. 1. Общий вид регулирующего клапана поворотного типа, выполненного согласно полезной модели: a) вид спереди; b) вид сбоку справа.
Фиг. 2. Вид в разрезе сверху регулирующего клапана поворотного типа, выполненного согласно полезной модели: a) вид всего клапана; b) вид затвора с уплотнительным элементом и седла.
Фиг. 3. Вид в разрезе сбоку регулирующего клапана поворотного типа, выполненного согласно полезной модели.
Элементы:
1 – корпус;
2 – концевой переходник;
3 – затвор;
4 – шток;
5 – уплотнительный элемент;
6 – седло.
Рассмотрим более подробно вариант выполнения заявленного регулирующего клапана поворотного типа (фиг. 1-3).
Регулирующий клапан поворотного типа состоит из корпуса 1 и концевого переходника 2, которые соединены между собой вертикальным разъемным соединением, образуют внутреннюю проточную часть клапана и имеют впускное и выпускное отверстия для пропуска потока рабочей среды, подлежащего регулированию или отсечению.
Выполнение клапана из двух составных частей, корпуса 1 и концевого переходника 2, с разъемным соединением по вертикальной плоскости повышает удобство сборки и ремонта клапана, поскольку не требует специального инструмента и оснастки для выполнения сборочных и ремонтных работ. При этом монтаж и демонтаж затвора 3 выполняют со стороны демонтированного патрубка, что не требует дополнительной оснастки для выравнивания и установки в рабочее положение затвора 3.
В отверстии корпуса 1 жестко закреплено седло 6. Седло 6 имеет продольную ось, проходящую по центру продольных линий потока среды. Шток 4 расположен на поперечной оси перпендикулярной оси потока рабочей среды и имеет эксцентриситет относительно оси потока и седла. Шток 4 выполнен в виде единого стержня, проходящего от рукоятки до нижней посадочной опоры. На штоке 3 закреплен затвор 6, представляющий собой жесткую цельную конструкцию из твердого металла. Затвор 3 жестко закреплен от проворота на оси вращения на штоке 4, но имеет возможность минимального вертикального перемещения по штоку 4 для центровки относительно седла.
Выполнение штока 4 в виде единого стержня, который соединен с затвором 3, исключает возможность изгибания (упругой деформации) под нагрузками штока 4 в процессе эксплуатации и уменьшает смещения или деформацию затвора 3, вследствие чего уменьшает пропуск рабочей среды через затвор 3, а циклические нагрузки не снижают ресурс соединения штока 4 с затвором 3.
Уплотнительный элемент 5 затвора 3 представляет собой сферообразную тарелку с усеченной торцевой частью. За счет такой формы уплотнительного элемента 5 при повороте штока 4 происходит перекрывание уплотнительным элементом 5 потока среды с заданной герметичностью. Усеченная часть сферообразной тарелки уплотнительного элемента 5 обеспечивает уменьшение площади контакта потока рабочей среды с затвором 3 и образует местный противоток рабочей среды в обратном направлении, тем самым снижая силу давления потока на уплотнительный элемент 5 в местах его контакта с седлом 6.
Механические характеристики шейки затвора 3 в направлении движения потока среды допускают многократное незначительное изгибание затвора 3 при открывании и закрывании клапана (при изменении проходного сечения клапана). Затвор 3 имеет ось, которая проходит по центру сферообразной тарелки, через центр торца тарелки и смещена в сторону от поперечной оси вращения штока 4.
Конструкция шейки и уплотнительного элемента 5 затвора 3 обеспечивает начальное точечное зацепление уплотнительного элемента 5 за седло 6, и, при дальнейшем повороте штока 3, за счет плеча вращения, происходит упругая деформация шейки затвора 3, что обеспечивает прижимающее усилие уплотнительного элемента 5 к седлу 6, достаточное для герметизации затвора 3.
Седло 6 закреплено в корпусе 1 с натягом (установлено жестко) без возможности пространственного перемещения. При этом уплотнение соединения корпуса 1 с седлом 6 выполнено без дополнительных уплотнительных элементов, а герметичность достигается за счет точности изготовления и притирки контактных поверхностей. В процессе закрывания и герметизации затвора 3 седло 6 не подвергается деформации, либо изгибанию.
Отличительной особенностью заявленного двухсоставного клапана от трехсоставного клапана является расположение штока 4, затвора 3 и седла 6 в едином корпусе 1, что обеспечивает жесткость конструкции и исключает влияние температурного расширения материала крепежа на герметичность затвора 3. То есть, соединение и крепеж отсутствуют, поэтому момент затяжки крепежа и его расширение/сжатие в процессе эксплуатации не изменяет усилие прижатия затвора 3 к седлу 6, тем самым исключается вероятность изменения герметичность затвора.
Применение в заявленном клапане цельного штока 4 и свободного перемещающегося в вертикальной плоскости затвора 3 позволяет обеспечить точность позиционирования затвора 3 относительно седла 6 и сохранить герметичность и работоспособность клапана в длительном промежутке времени.
Хотя описанный выше вариант выполнения полезной модели был изложен с целью иллюстрации заявленной полезной модели, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленной полезной модели, раскрытой в прилагаемой формуле полезной модели.