СМОТРОВОЙ КАНАЛ СТРАВЛИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
SIGHT CHANNEL OF PRESSURE RELEASE OF REGULATING VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится главным образом к регулирующим клапанам и, более конкретно, к регулирующим клапанам, снабженным смотровыми каналами стравливания, которые позволяют обнаружить состояния неисправности, такие как потеря целостности герметичных резьбовых соединений в клапане, и которые позволяют сбросить внутреннее давление, создавшееся в клапане, перед разборкой регулирующего клапана.
Уровень техники
Несмотря на то что для регулирования потока текучей среды в систему или через нее применяется множество клапанов, регулирующие клапаны прежде страдали от невозможности (или недостаточной возможности) обнаружить, когда утрачена целостность уплотнений в регулирующем клапане. Если уплотнение в регулирующем клапане выходит из строя, за исключением случая заблаговременного обнаружения, возникшая потеря давления в системе может привести к дорогостоящим и даже опасным последствиям, особенно когда через регулирующий клапан проходят легковоспламеняющиеся текучие среды. Другим возможным недостатком существующих регулирующих клапанов является невозможность обнаружить наличие внутреннего давления в клапане при разборке или перед ней. Если внутреннее давление регулирующего клапана не сброшено в безопасном, контролируемом режиме, крышка регулирующего клапана может быть преждевременно сброшена с регулирующего клапана, или может быть внезапно выброшено неконтролируемое количество текучей среды, находящейся или проходящей через регулирующий клапан. Следовательно, должны быть разработаны регламентированные процедуры для изоляции и стравливания давления из регулирующего клапана перед разборкой.
Недавно были разработаны регулирующие клапаны со встроенными каналами стравливания или смотровыми отверстиями, выполненными в корпусе клапана. Один такой вариант приведен в принадлежащем одному правообладателю патенте США №6 695 000, содержание которого включено сюда в полном объеме посредством ссылки.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним или несколькими аспектами вариантов исполнения регулирующий клапан, собранный в соответствии с идеями, раскрытыми здесь, включает в себя: корпус клапана, содержащий резьбовой канал; крышку, имеющую первую резьбовую часть, выполненную для защищаемого резьбового соединения с резьбовым каналом корпуса клапана, кроме того, крышка имеет вторую часть, расположенную снаружи корпуса клапана; полость, ограниченную корпусом клапана и первой частью резьбовой крышки; и канал, выполненный в крышке. Канал включает в себя входное отверстие, выполненное в первой части крышки и сообщающееся по потоку с полостью, канал, кроме того, включает в себя выходное отверстие, выполненное во второй части крышки и включающее главный участок, обеспечивающий сообщение по потоку между входным отверстием и выходным отверстием.
Согласно одному или нескольким аспектам вариантов исполнения входное отверстие и полость расположены относительно друг друга так, что входное отверстие и, следовательно, канал открываются для воздействия внутреннего давления в клапане перед демонтажом крышки из резьбового соединения в корпусе клапана.
Кроме того, согласно одному или нескольким аспектам вариантов исполнения крышка включает в себя наружную поверхность, и главный участок канала расположен внутрь от наружной поверхности. Канал может включать в себя первый соединительный участок, обеспечивающий сообщение по потоку между входным отверстием и главным участком канала, и может, кроме того, включать второй соединительный участок, обеспечивающий сообщение по потоку между выходным отверстием и главным участком канала. Кроме того, вторая часть крышки может содержать расширенную часть, имеющую наружную поверхность, с выходным отверстием, выполненным в наружной поверхности, и со вторым соединительным участком, включающим канал.
Дополнительно, вторая часть крышки может содержать расширенную часть, имеющую верхнюю поверхность, со вторым соединительным участком, включающим паз, выполненный в верхней поверхности, и с концевым участком паза, образующим выходное отверстие. Корпус клапана может содержать кольцевой паз, и, по меньшей мере, часть полости может быть ограничена кольцевым пазом. Прокладка может быть расположена между крышкой и корпусом клапана, причем прокладка образует герметичный контакт между крышкой и внутренней стенкой корпуса клапана. Прокладка может быть расположена с промежутком от входного отверстия, и крышка может включать в себя круговой паз с прокладкой, расположенной в круговом пазе крышки.
В соответствии со следующим аспектом клапан со встроенным каналом стравливания включает в себя корпус клапана, содержащий резьбовой канал, крышку, имеющую первую резьбовую часть, выполненную для защиты канала корпуса клапана и имеющую вторую часть, расположенную снаружи корпуса клапана, и полость, заключенную между корпусом клапана и первой частью резьбовой крышки. Канал стравливания выполнен в крышке и включает в себя входное отверстие, выполненное в первой части крышки и сообщающееся по потоку с полостью, канал, содержащий выходное отверстие, выполненное во второй части крышки, и главный участок, обеспечивающий сообщение по потоку между входным отверстием и выходным отверстием. Полость и входное отверстие расположены так, чтобы открывать канал к внутренней части клапана перед демонтажом крышки из соединения с корпусом клапана.
Регулирующий клапан, созданный в соответствии с одним или несколькими иллюстративными конфигурациями, раскрываемыми здесь, может обеспечить заблаговременное обнаружение утечки в прокладках в регулирующем клапане или в крышке регулирующего клапана. В соответствии с иллюстративными вариантами воплощения изобретения канал через крышку регулирующего клапана обеспечивает, например, отверстие или канал для стравливания давления. Крышка регулирующего клапана прикреплена с возможностью демонтажа к корпусу регулирующего клапана посредством резьбового соединения. Между крышкой и внутренней стенкой корпуса установлена прокладка, в непосредственной близости от входного отверстия канала или отверстия для стравливания давления. Когда имеется соответствующее уплотнение для повышенного давления в регулирующем клапане, т.е. когда отсутствует утечка, никакая текучая среда, расход которой регулируется регулирующим клапаном, не будет обнаруживаться в отверстии стравливания давления, выполненном выходным отверстием.
Однако, если существует уплотнение с утечкой в регулирующем клапане, перепад давлений между атмосферой и внутренней частью регулирующего клапана обладает возможностью вызывать определенную утечку текучей среды из регулирующего клапана через канал стравливания давления или выходное отверстие. Текучую среду, выходящую через выходное отверстие, затем можно с легкостью обнаружить, что позволяет специалисту наблюдать текучую среду и, таким образом, определять существование неисправности прокладки между корпусом и крышкой регулирующего клапана.
Еще одним полезным назначением, которому служит большинство видов раскрываемых аспектов вариантов исполнения, является то, что канал стравливания обеспечивает сброс внутреннего давления в регулирующем клапане перед разобщением резьбового соединения между крышкой и корпусом клапана. Если создается внутреннее давление между крышкой и корпусом клапана, необходимо сбросить внутреннее давление перед разборкой. Выполнение входного отверстия канала вместе с положением и размером полости открывает внутреннюю часть регулирующего клапана воздействию атмосферы, как только крышка отвинчивается до точки, в которой она ослабляет уплотнение с корпусом клапана. В этой точке внутреннее давление регулирующего клапана сбрасывается через канал (т.е. входной или выходной канал регулирующего клапана), непосредственно примыкающий к внутреннему концу или второму концу канала стравливания, и выходит через канал стравливания в атмосферу, таким образом, выравниваясь с атмосферным давлением. Преимущественно, внутреннее давление сбрасывается перед тем, как крышка полностью выведена из резьбового соединения с корпусом регулирующего клапана.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан поперечный разрез регулирующего клапана, собранного в соответствии с идеями первого раскрываемого варианта настоящего изобретения и имеющего корпус клапана, резьбовую крышку, соединенную с корпусом клапана, и отверстие стравливания давления через крышку.
На фиг.2 показан увеличенный фрагмент поперечного разреза регулирующего клапана по фиг.1.
На фиг.3 показан увеличенный фрагмент поперечного разреза регулирующего клапана, собранного в соответствии с идеями другого раскрываемого варианта настоящего изобретения, также имеющего корпус клапана, резьбовую крышку, соединенную с корпусом клапана, и второй вид отверстия стравливания давления через крышку.
Осуществление изобретения
Со ссылками на чертежи, на фиг.1 и 2 показан регулирующий клапан 10, собранный в соответствии с идеями первого раскрываемого варианта настоящего изобретения. Регулирующий клапан 10 включает в себя корпус 12 клапана, имеющий канал 14, снабженный внутренней резьбой 16, а также включает в себя крышку 18, снабженную наружной резьбой 20. Следовательно, крышка 18 может быть прикреплена к каналу 14 корпуса 12 клапана, соединяя резьбу 20 крышки 18 с резьбой 16 канала 14. Крышка 18 включает в себя первую часть 22 и вторую часть 24. Резьба 20 нанесена на первую часть 22 крышки 18, а вторая часть 24 выступает за пределы канала 14, так чтобы выдаваться или выступать наружу из корпуса 12 клапана. В показанном варианте вторая часть 24 включает в себя расширенную часть 25, имеющую больший диаметр, чем диаметр первой части 22 крышки 18. Полость 26 выполнена, или иным образом ограничена, между корпусом 12 клапана и первой частью 22 крышки 18 (хотя полость 26 видна на фиг.1, в увеличенном виде на фиг.2 полость 26 видна более четко). Канал 28 выполнен в крышке 18, с каналом 28, включающим входное отверстие 30 и выходное отверстие 32 (входное отверстие 30 более четко показано на фиг.2). В показанном варианте входное отверстие 30 выполнено в первой части 22 крышки 18, тогда как выходное отверстие 32 выполнено во второй части 24 крышки 18. Предпочтительно выходное отверстие 32, содержащееся во второй части 24 крышки 18, выполнено в расширенной части 25. Входное отверстие 30 расположено в канале 14 корпуса 12 клапана так, чтобы, когда крышка 18 полностью ввинчена в канал 14 корпуса 12 клапана, находиться в сообщении по потоку с полостью 26. Кроме того, главный участок 34 канала 28 обеспечивает сообщение по потоку между входным отверстием 30 и выходным отверстием 32.
Ссылаясь на фиг.2, первая часть 22 крышки 18 включает в себя внутренний конец 36, расположенный внутри корпуса 12 клапана, а также включает в себя радиальную наружную поверхность 38, расположенную вдоль поверхности 40 раздела между первой частью 22 крышки 18 и внутренней поверхностью 42 канала 14. Резьба 20 крышки 18, как и полость 26, расположена вдоль поверхности 40 раздела. Вторая часть 24 крышки 18 включает в себя верхнюю поверхность 44 и наружную поверхность 46. В варианте по фиг.2, верхняя поверхность 44 упирается и соседствует с частью 48 скобы 50. Крышка 18 включает в себя центральный канал 52, вмещающий уплотнительный узел 54 и герметизирующую гайку 56.
Как показано на фиг.2, главный участок 34 канала 28 предпочтительно расположен радиально внутрь от наружной поверхности 38 крышки 18. Также предпочтительно главный участок 34 канала 28 может быть ориентирован параллельно или главным образом параллельно оси 58 штока клапана и канала 52 через крышку 18. Канал 28 включает в себя первый соединительный участок 60, выполненный в первой части 22 крышки 18 и который обеспечивает сообщение по потоку между входным отверстием 30 и главным участком 34 канала 28. Канал 28, кроме того, включает в себя второй соединительный участок 62, выполненный во второй части 24 крышки 18 и который обеспечивает сообщение по потоку между выходным отверстием 32 и главным участком 34 канала 28.
В варианте, показанном на фиг.2, главный участок 34 канала 28 принимает форму канала 64, просверленного или выполненного другим способом в крышке 18 и ориентированного параллельно каналу 52 крышки 18, а первый соединительный участок 60 также принимает форму канала 60а. Второй соединительный участок 62 принимает форму паза 62а, выполненного в верхней поверхности 44 второй части 24 крышки 18. Предпочтительно канал 60а и паз 62а ориентированы перпендикулярно или главным образом перпендикулярно к вертикально ориентированному каналу 64. Следовательно, канал 60а и паз 62а предпочтительно простираются главным образом в радиальном направлении от канала 64 крышки 18 в направлении наружной поверхности крышки 18. Канал 64 в крышке 18 может быть выполнен с помощью просверливания канала 64 сверху, например, через верхнюю поверхность 44 второй части 24 крышки 18. Канал 60а может быть выполнен с помощью просверливания канала от наружной поверхности первой части 22 крышки 18, так чтобы пересекаться с каналом 64. Наконец, паз 62а может быть выполнен подходящим способом в верхней поверхности 44 крышки 18, так чтобы пересекаться с каналом 64. Выходное отверстие 32 и, следовательно, паз 62а простираются к наружной поверхности 46 второй части 24 крышки 18. Предпочтительно верхняя поверхность 44 второй части 24 крышки 18 может упираться в смежную часть 48 скобы 50, так чтобы обеспечить пазу 62а эффективное функционирование в качестве канала.
По-прежнему, со ссылками на фиг.2, канал 14 корпуса 12 клапана включает в себя круговой паз 64. Круговой паз 64 предпочтительно расположен ниже взаимодействующих резьб 16 и 20, и круговой паз 64 взаимодействует со смежной наружной поверхностью крышки 18 для образования полости 26. Как вариант, наружная поверхность крышки 18 может включать в себя круговой паз, который взаимодействует с иллюстрируемым круговым пазом 64 для образования полости 26. Как еще один вариант, корпус клапана и крышка могут включать в себя взаимодействующие круговые пазы для образования полости 26. Крышка 18 предпочтительно включает в себя круговой паз 66, расположенный ниже полости 26, с круговым пазом 66, изготовленным так, чтобы вставлять в него прокладку 68, которая может принимать форму кольцевого уплотнения, сальника или любого другого уплотнения, чтобы образовывать уплотнение, входящее между крышкой и внутренней стенкой корпуса клапана. Предпочтительным является вариант, когда паз 66 и, следовательно, прокладка 68 расположены на первом расстоянии вниз от входного отверстия 30.
Со ссылками на фиг.1, понятно, что другие аспекты регулирующего клапана 10 могут быть обычными. Специалистам понятно, что регулирующий клапан 10 также включает в себя вход 72, содержащий входной канал 74, и выход 76, содержащий выходной канал 78, и канал 80 управления, обеспечивающий сообщение по потоку между входным каналом 74 и выходным каналом 78, в зависимости от положения подвижного элемента управления, который в раскрываемом варианте представляет собой плунжер 82 клапана. Плунжер 82 клапана соединяется с подвижным штоком 84 клапана, который, в раскрываемом варианте, представляет собой линейный или плавно перемещаемый шток. Специалистам в данной области понятно, что шток 84 клапана функционально связан с приводом 85, который может быть любым подходящим приводом.
Как вариант, входной канал текучей среды и выходной канал текучей среды могут быть реверсированы из показанного расположения, так что входной канал текучей среды становится выходным каналом текучей среды, а выходной канал текучей среды становится входным каналом текучей среды, таким образом, превращая клапан нисходящего потока в клапан восходящего потока. Как еще один вариант, входной канал текучей среды и выходной канал текучей среды может быть на той же высоте, что и другой.
Как показано на фиг.2, будучи полностью собранной, крышка 18 предпочтительно полностью входит по резьбе в канал 14 корпуса 12 клапана, так что часть 70 крышки 18 упирается в часть 72 корпуса 12 клапана. Может быть предусмотрена дополнительная прокладка или сальник на поверхности раздела между частями 70 и 72. Кроме того, будучи полностью собранной, прокладка 68 находится в герметичном контакте как с крышкой 18, так и с корпусом 12 клапана. Входное отверстие 30 канала 28 предпочтительно расположено так, что входное отверстие 30 сообщается по потоку с полостью 26.
Со ссылками на фиг.3, регулирующий клапан 10 показан как имеющий альтернативную форму для выходного отверстия 32 канала 28. Для краткости, здесь будет обсуждаться разница между вариантами по фиг.1 и 2, с одной стороны, и по варианту на фиг.3, с другой стороны. Специалистам в данной области, прочитавшим предшествующее описание, понятно, что все остальные компоненты, обсуждаемые ранее со ссылками на фиг.1 и 2, могут быть такими же или практически аналогичными, за исключением недвусмысленно описанных здесь альтернативных форм. В варианте по фиг.3, соединительный участок 62, ведущий к выходному отверстию 32, принимает форму канала 62b. Канал 62b выполнен в верхней или второй части 24 крышки 18 и проходит через расширенную часть 25 к наружной поверхности 46. В показанном варианте канал 62b по-прежнему ориентирован перпендикулярно или главным образом перпендикулярно относительно вертикально ориентированного канала 64. Следовательно, канал 62b предпочтительно простирается главным образом в радиальном направлении от канала 64 крышки 18 в направлении наружной поверхности 46 расширенной части 25 крышки 18. Канал 64 в крышке 18 может быть по-прежнему выполнен путем высверливания канала 64 сверху, например через верхнюю поверхность 44 второй части 24 крышки 18, и канал 62b может быть выполнен путем высверливания канала с наружной поверхности 46 второй части 24 крышки 18, который может находиться в радиальном или практически радиальном направлении, так чтобы пересекаться с каналом 64. Таким образом, выходное отверстие 32 проходит к наружной поверхности 46 второй части 24 крышки 18.
В соответствии с раскрытыми формами входное отверстие 30 расположено на известном расстоянии от прокладки 68, находясь в пазе 66. Кроме того, полость 26 имеет вертикальный размер V. Следовательно, когда крышку 18 начинают отвинчивать для удаления, входное отверстие 30 будет оставаться сообщающимся по потоку с полостью 26 достаточно долго для того, чтобы создавшееся внутреннее давление начало выпускаться, минуя прокладку 68. То есть, когда крышку 18 отвинчивают, по меньшей мере, часть хода крышки 18 вверх, в пределах канала 14, входное отверстие 30 (и, следовательно, канал 28) и путь утечки, образованный на поверхности раздела 40, минуя прокладку 68, будут сообщаться по потоку с полостью 26.
В обоих предыдущих вариантах, выходное отверстие 32 может быть закупорено крышкой, такой как колпачок, пробка или другое подходящее уплотнение, по необходимости. Кроме того, выходное отверстие 32 канала 28 может быть снабжено определенным видом средств индикации, например прозрачной или полупрозрачной крышкой (не показано), или датчиком, определяющим наличие технологической текучей среды или вещества. Такие средства индикации могут включаться, например, при сбросе внутреннего давления через канал 28, который затем становится видимым для специалиста или другого обслуживающего лица. Средства индикации будут показывать лицу, отсоединяющему крышку от регулирующего клапана, что внутреннее давление не было предварительно стравлено перед разборкой из регулирующего клапана.
Кроме того, указанный регулирующий клапан 10 может управлять потоком множества веществ, в том числе, например, такими текучими средами, как нефть, вода, смешанная с грязью, или газ. Специалистам в данной области также понятно, что эти варианты являются лишь иллюстративными, и регулирующий клапан 10 может использоваться для широкого спектра текучих сред, все варианты которых слишком многочисленны, чтобы их перечислять. Когда текучая среда проходит через выходной канал регулирующего клапана 10, прокладка 68 между крышкой 18 и входным отверстием 30 канала 28 препятствует утечке текучих сред через канал 28 индикатора стравливания давления. Однако в случае неисправности прокладки 68, или в случае прокладки в другом месте между крышкой 18 и корпусом 12 клапана, текучие среды найдут свой путь в полость 26, откуда они могли бы сообщаться с выходным отверстием 32 через канал 28.
Поскольку регулирующие клапаны 10 типов, раскрываемых здесь, часто используются в качестве, например, клапанов сброса, для отвода весьма очевидных текучих сред, содержащих углеводороды, и других отработанных текучих сред, в процессе рафинирования нефти, а также для множества других вариантов применения, включая регулирование потока текучих сред, связанных и не связанных с рафинированием нефти, любые текучие среды, просачивающиеся из индикатора стравливания давления, будут преимущественно обнаруживаться и, будучи в форме жидкости, легко видимы наблюдателю снаружи корпуса 12 клапана. Таким образом, специалистам в данной области понятно, что канал 28 функционирует как индикатор стравливания давления.
Для обоих предыдущих вариантов, в случае, когда регулирующий клапан 10 не изолирован должным образом и стравливает внутреннее давление перед демонтажом, описанные варианты предоставляют средства или способ, с помощью которого созданное внутреннее давление выравнивается с атмосферным давлением, перед тем как крышка 18 полностью высвобождена из корпуса 12 клапана. Кроме того, при снятии крышки 18, пока внутреннее давление в регулирующем клапане выше, чем атмосферное давление, канал 28 может обеспечивать звуковой и/или визуальный индикатор повышенного внутреннего давления в регулирующем клапане 10. Если обнаружено такое повышенное внутреннее давление, специалист имеет возможность повторно затянуть крышку 18 и тщательно стравить давление из регулирующего клапана 10, используя другие средства или способы.
В обычном клапане, если внутреннее давление не сброшено перед демонтажом крышки из корпуса клапана, при демонтаже крышка и любая текучая среда во внутренней полости клапана могут в нежелательном, неконтролируемом режиме вылетать или выбрасываться из корпуса клапана. Регулирующий клапан 10, раскрываемый здесь, значительно уменьшает вероятность такой потенциально опасной ситуации.
В одном или нескольких предыдущих вариантах, в описании используются такие термины, как верхний, нижний, внутри и/или снаружи. Эти термины связаны и должны использоваться лишь в контексте описываемых иллюстративных вариантов исполнения, при положении, показанном на фигурах. Специалистам в данной области понятно, что клапаны могут располагаться в ориентациях, отличающихся от показанных на фигурах, и специалистам понятно, как адаптировать эти связанные термины к измененной ориентации обсуждаемых регулирующих клапанов.
Хотя канал стравливания давления регулирующего клапана раскрыт в отношении определенных вариантов его исполнения, специалистам понятно, что прилагаемая формула изобретения не является ограничивающей, и могут выполняться изменения, предусмотренные объемом пунктов формулы.