УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОРПУС КЛАПАНА
UNIVERSAL CASE OF VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к корпусу клапана и, более конкретно, к корпусу, которому можно придать конфигурацию, пригодную для применения в шаровом и угловом клапанах, а также в клапане, устанавливаемом на емкость.
Уровень техники
Регулирующие клапаны используются для управления потоком газа, жидкости и/или какой-либо другой текучей среды, проходящей через присоединенные к клапанам трубы и/или емкости. Обычно клапан указанного назначения содержит один или несколько входов и один или несколько выходов. Кроме того, он может содержать клетку в виде втулки, находясь в которой затвор клапана выполняет функцию регулирования потока текучей среды, проходящего через канал, функционально соединяющий вход (входы) с выходом (выходами). Как правило, затвор представляет собой компонент узла крышки, присоединенного к корпусу клапана механически (т.е. посредством болтов, зажимов, ввинчивания и других подобных средств). Пример регулирующего клапана приведен в патенте США №6701958, содержание которого включено в данное описание посредством ссылки.
Регулирующие клапаны можно адаптировать для использования в конкретных приложениях. Широко распространены четыре типа клапанов: шаровой, угловой, трехходовой и клапан, устанавливаемый на емкость. Клапаны указанных типов выполняют сходные функции управления, адаптированные, однако, для применения в конкретных приложениях, связанных с регулированием.
Шаровой клапан обычно содержит входной и выходной каналы (входное и выходное отверстия), ориентированные по общей оси потока в клапане. Кроме того, в типичном варианте такой клапан имеет узел крышки, прикрепленный к третьему каналу, ось которого ориентирована перпендикулярно или под каким-то другим углом относительно оси потока во входном и выходном каналах. Пример шарового клапана описан в указанном выше патенте США. Как правило, шаровой клапан применяют в тех приложениях, когда желательна, по существу, прямоточная траектория потока (например, если требуется закрепить клапан соосно с трубой).
Угловой клапан обычно содержит первый и второй каналы в корпусе, в типичном варианте расположенные под углом друг к другу. Как правило, указанные каналы используют в качестве соответственно входа и выхода. Кроме того, такой клапан имеет узел крышки, прикрепленный к третьему каналу, выполненному в корпусе по оси входного или выходного канала (возможен также вариант с расположением под углом к какому-либо из указанных каналов). Как правило, угловой клапан применяют в приложениях, в которых корпус клапана необходимо защитить от эрозии или повреждения при скачках напора струи.
Трехходовой клапан представляет собой гибрид или комбинацию конфигураций шарового и углового клапанов. Обычно клапан такого типа содержит три канала, каждому из которых можно придать конфигурацию как входа, так и выхода. Два из них, как правило, сконструированы в виде соосной конструкции, а ось потока в третьем канале расположена под углом относительно оси потока в соосных каналах. Кроме того, указанный клапан в типичном варианте имеет узел крышки, прикрепленный к четвертому каналу, выполненному в корпусе. Трехходовому клапану можно придать конфигурацию, соответствующую функции шарового клапана. Для этого блокируют канал, в котором ось потока расположена под углом к оси потока в соосных каналах.
Структура клапана, устанавливаемого на емкость (морозостойкого клапана), подобна конструкции углового клапана, т.е. обычно указанный клапан также содержит входной и выходной каналы, в которых оси потока расположены под углом друг к другу. Кроме того, в типичном варианте он имеет третий канал, конфигурация которого согласована с узлом крышки клапана. В дополнение к сказанному клапанам, устанавливаемым на емкость, придается конфигурация, позволяющая прикрепить их к емкости непосредственно (т.е. без каких-либо последовательно расположенных трубопроводов, фитингов и других устройств такого типа), причем они могут содержать резьбу, наружную относительно корпуса клапана. Указанная резьба предназначена для обеспечения соединения с внутренней резьбой канала (например, фитинга) емкости, для соединения с которой предназначен клапан. В отличие от клапанов другого типа в данном случае седло внутри морозостойкого клапана расположено вблизи канала, который механически присоединен к емкости. В результате седло клапана подвергается воздействию более высоких температур емкости, т.е. возможность замораживания седла сводится к минимуму или устраняется.
Таким образом, каждый из четырех описанных выше типов клапана может найти применение в одном или двух различных приложениях (например, трехходовой клапан в зависимости от расположения заглушки канала можно использовать в качестве как шарового, так и углового клапана). Однако ни один из них не обеспечивает возможность изменять конфигурацию корпуса или сборки клапана для применения в приложениях (в частности морозостойких) с установкой клапана на емкость, наравне с приложениями, использующими, соответственно, шаровые и угловые клапаны. В результате изготовители клапанов вынуждены закупать оснастку и создавать производственное оборудование для клапанов, по меньшей мере, четырех различных типов, описанных выше. Кроме того, монтажники и специалисты по ремонту и закупкам на производственном предприятии должны закупать и обслуживать клапаны четырех различных типов, использующиеся на данном предприятии.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в сечении представлен пример универсального корпуса клапана с резьбовыми патрубками.
На фиг.2 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для углового клапана.
На фиг.3 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для шарового клапана.
На фиг.4 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1, в конфигурации для установки на емкость.
Раскрытие изобретения
В одном из вариантов осуществления изобретения корпус регулирующего клапана содержит расположенные друг против друга первый и второй каналы и расположенные друг против друга третий и четвертый каналы. Каждый из третьего и четвертого каналов расположен под углом, по меньшей мере, к первому или второму каналу, причем третьему или четвертому каналу придана конфигурация, обеспечивающая возможность установки корпуса регулирующего клапана непосредственно на емкость.
В другом варианте осуществления корпус клапана содержит первый, второй, третий и четвертый каналы, функционально соединенные между собой. В этом варианте внешнему (дальнему) концу, по меньшей мере, одного из каналов придана конфигурация, обеспечивающая возможность установки корпуса клапана непосредственно на емкость.
В общем случае корпус регулирующего клапана по изобретению содержит четыре канала, снабженные внутренней резьбой. Расположенные друг против друга первый и второй каналы находятся под соответствующими углами к расположенным друг против друга третьему и четвертому каналам. В примере осуществления первый и второй каналы можно разместить относительно третьего и четвертого каналов, по существу, под прямым углом. Кроме того, каждый из каналов может содержать участок внутренней резьбы, которому придана конфигурация, обеспечивающая возможность резьбового соединения с трубой, затвором или тарелью, снабженными резьбой, и/или с узлом крышки. Внешний (дальний) конец, по меньшей мере, одного из каналов снабжен наружной резьбой, позволяющей непосредственно соединить корпус клапана с резьбовым отверстием такой емкости, как, например, бак, баллон, канистра и другие контейнеры этого рода. Безусловно, специалистам в этой области будет понятно, что участки, снабженные внутренней резьбой, можно заменить любыми другими устройствами, предназначенными для прикрепления труб, затворов и/или узла крышки. Например, таким устройством может быть фланец, конфигурация которого допускает болтовое соединение.
В отличие от известных корпусов клапанов (например корпусов морозостойких клапанов и трехходовых клапанов) предлагаемый корпус регулирующего клапана является цельной деталью, конфигурацию которой можно адаптировать для применения в шаровом и угловом клапанах, а также в клапане, устанавливаемом на емкость. В частности, затвор, снабженный резьбой, можно поместить в одном из каналов, имеющих внутреннюю резьбу, для узла крышки предусмотрена возможность присоединения к другому такому каналу, а два остальные канала можно использовать как соответственно входной и выходной каналы для текучей среды. Например, корпусу по изобретению можно придать конфигурацию, которая соответствует клапану, устанавливаемому на емкость. Осуществляется это следующим образом: канал, снабженный наружной резьбой, вводят в емкость, в противоположный канал устанавливают узел крышки, в один из двух оставшихся каналов устанавливают затвор или тарель, имеющие резьбу, а последний канал выполняет функцию регулируемого входа или выхода для текучей среды. В альтернативном варианте корпусу клапана по настоящему изобретению можно придать конфигурацию, позволяющую выполнять функцию шарового клапана. В этом случае снабженный резьбой затвор (тарель) устанавливают в участок канала, имеющий внутреннюю резьбу, причем указанный канал имеет также и наружную резьбу. Далее устанавливают узел крышки в канал, противоположный каналу с наружной резьбой, а оставшиеся два противоположных канала используют в качестве входного и выходного каналов.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в сечении представлен корпус 100 клапана с универсальными резьбовыми соединительными патрубками. В общем случае корпус 100 можно применять в рабочем процессе для регулирования потока текучей среды (например, жидкости или газа). В частности, его можно включить в состав регулирующего клапана, используемого в качестве узла системы управления процессом, осуществляющего открывание и перекрывание траектории потока, и/или для изменения сечения соответствующего канала (для дросселирования). Тем самым посредством регулирующего клапана регулируется скорость потока и/или давление рабочей текучей среды, проходящей через данный клапан.
Как показано на фиг.1, корпус 100 снабжен каналами 102, 104, 106 и 108, причем все они, как видно из чертежа, функционально соединены между собой. Для упрощения понимания данного примера здесь и далее каналы 102 и 104 будут рассматриваться как входные каналы, а канал 106 - как выходной канал. Однако специалистам в этой области будет понятно, что каналы 102, 104 и 106 можно взаимозаменяемым образом использовать и как входные, и как выходные каналы, обозначив их термином "каналы для текучей среды".
Входной канал 102 и выходной канал 106 расположены друг против друга, причем их можно разместить по общей оси потока или по параллельным осям потоков. Входной канал 104 и канал 108 также расположены друг против друга и могут иметь общую ось или параллельные оси. Канал 104 и канал 108 находятся под углом к входному каналу 102 и выходному каналу 106. В корпусе 100, представленном на фиг.1, каналы 102 и 106 ориентированы, по существу, перпендикулярно каналу 104 и каналу 108.
Каждый из каналов 102, 104, 106 и 108 может иметь соответственно участок 110, 112, 114 и 116, снабженный внутренней резьбой. В некоторых примерах резьба на участках 110, 112 и 114 может представлять собой стандартную трубную резьбу, параметры которой выбраны в соответствии с конкретным диаметром трубы или фитинга, составляющим, например, 1 дюйм (25,4 мм). В канале 108 размеры участка 116 с внутренней резьбой можно согласовать с размерными параметрами узла крышки, соответствующего конкретному типу клапана. Безусловно, специалистам в данной области будет понятно, что в канале 108 наличие резьбового участка 116 необязательно. Вместо него можно использовать любую другую конструкцию, пригодную для прикрепления узла крышки к корпусу клапана.
Внешний конец 118 входного канала 104 содержит резьбовой участок 120, конфигурация которого выбрана для взаимодействия с резьбовым отверстием емкости, как это показано на фиг.4 и описано далее при рассмотрении указанного чертежа. В результате посредством участка 120 корпус 100 и, таким образом, любой использующий его клапан можно присоединить или механически прикрепить непосредственно к емкости. Альтернативным образом или дополнительно соответствующими участками с наружной резьбой, предназначенными для взаимодействия с резьбовым участком емкости или какого-либо другого устройства такого типа, можно снабдить также входной канал 102 и выходной канал 106.
Как более подробно будет показано далее, один или несколько каналов 102, 104 и 106 для сопряжения с затвором или тарелью можно выполнить таким образом, чтобы придать корпусу 100 конфигурацию, соответствующую конфигурации трехходового, шарового и углового клапанов или клапана, устанавливаемого на емкость. Кроме того, специалистам в данной области будет понятно, что представленный корпус 100 клапана является только одним из примеров варианта осуществления изобретения и что в реальную его конструкцию могут быть внесены изменения. Например, в зависимости от предполагаемого применения можно изменять количество каналов, их размещение или взаимосвязь, количество каналов, снабженных наружной резьбой, а также соотношение размеров каналов. Далее, корпус 100 клапана можно использовать для обеспечения любых желаемых внутренних траекторий потока (например, для непрямолинейных (изогнутых) траекторий, в которых турбулентность сводится к минимуму, чтобы предотвратить или минимизировать кавитацию и/или другие эффекты, имеющие потенциально разрушающий характер или генерирующие шумы). На фиг.1 для наглядности корпус 100 изображен без механизма клапана. Однако для специалистов в данной области будет понятно, что для удовлетворения требований конкретных приложений в указанный корпус можно установить любой требуемый механизм такого рода.
На фиг.2 в сечении представлен корпус, показанный на фиг.1 и соответствующий конфигурации для углового клапана. Как видно из чертежа, снабженная резьбой тарель (или затвор) 200 устанавливается во входной канал 102 и блокирует поток текучей среды, поступающий в канал 102 или вытекающий из него. Если к каналу 108 прикрепить узел крышки, непрямолинейную траекторию 202 потока текучей среды через корпус 100 клапана определяют входной канал 104 и выходной канал 106. В конфигурации, показанной на фиг.2, корпус 100 можно непосредственно прикрепить к емкости посредством снабженного наружной резьбой входного канала 104, а выходной канал 106 подсоединить к трубе и/или какому-либо фитингу или конструкции, через которую должен проходить поток.
На фиг.3 в сечении представлен корпус 100, показанный на фиг.1 и соответствующий конфигурации для шарового клапана. Как видно из чертежа, затвор 300 устанавливается во входной канал 104. В дополнение к этому в канале 108 можно закрепить узел крышки. Таким образом, в данной конфигурации поток текучей среды течет между входным каналом 102 и выходным каналом 106 по траектории 302.
На фиг.4 в сечении представлен корпус 100, показанный на фиг.1 и изображенный установленным на емкость. Как видно из чертежа, указанный корпус прикреплен непосредственно к емкости 400. В частности, резьбовой участок 120 входного канала 104 посредством резьбы соединен с резьбой 402 отверстия 404 емкости 400. К каналу 108 можно прикрепить узел крышки (не изображен), а для затвора (тарели) предусмотрена возможность установки или во входной канал 102, или в выходной канал 106. Из конфигурации, представленной на фиг.4, видно, что благодаря прикреплению корпуса 100 к емкости через входной канал 104, снабженный наружной резьбой, отпадает необходимость в дополнительных патрубках и соединительных элементах. Кроме того, по сравнению с известными узлами, устанавливаемыми на емкость, для такой конфигурации требуется меньше физического пространства.
Хотя выше были описаны конкретные устройства и изделия, они не ограничивают объем настоящего изобретения, который охватывает все устройства и изделия промышленного производства, соответствующие прилагаемой формуле как буквально, так и с учетом эквивалентов.