ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ГАЙКА ДЛЯ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
SEALING NUT FOR CONTROL VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к регулирующим клапанам, которые снабжены регулируемыми герметизирующими (нажимными) гайками, насаженными на шток клапана и предназначенными для оперативного контакта с набивкой сальника клапана. В более конкретной формулировке изобретение относится к герметизирующей гайке, имеющей отверстия, прорези или какие-либо другие выемки (углубления), размер которых позволяет проводить регулировку посредством инструмента, отличающегося от обычного гаечного ключа.
Уровень техники
Из уровня техники широко известны регулирующие клапаны, посредством которых управляют потоком жидкостей и/или газов, находящихся в рабочей системе под высоким давлением. Как правило, внутри корпуса клапана в позиции, позволяющей перекрывать или пропускать проходящий через клапан поток, помещен регулирующий элемент, такой как затвор, стакан или какой-то другой узел этого типа. Обычно указанный элемент функционально связан со штоком поворотного или поступательного типа, в свою очередь, присоединенным к соответствующему исполнительному механизму клапана.
Как известно, шток клапана окружен сальниковой набивкой клапана. Во многих приложениях такая набивка помещена в коробку сальника или в крышку клапана. В любом случае по многим причинам для проведения необходимых регулировок, касающихся такой набивки, предусмотрено наличие герметизирующей гайки. В типичном варианте она представляет собой гайку с шестигранной головкой, размеры и форма которой позволяют проводить регулировку с помощью обычного гаечного ключа.
В случае применения в клапане штоков большого диаметра регулировка гайки с шестигранной головкой традиционной формы может оказаться затруднительной вследствие потенциальных ограничений для стандартного гаечного ключа со стороны различных компонентов клапана, окружающих гайку. В некоторых приложениях зазор, оставленный указанными компонентами клапана для регулирования, не позволяет использовать стандартный ключ даже в случае штока обычного размера.
Таким образом, желательно иметь альтернативу стандартной герметизирующей гайке.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из аспектов изобретения регулирующий клапан содержит корпус, имеющий вход, выход и канал для текучей среды, проходящий между входом и выходом. Из корпуса выступает шток клапана, а коробка сальника присоединена к корпусу и имеет канал, выполненный с возможностью введения в него штока. В указанном канале выполнена первая выточка, размеры которой рассчитаны на размещение в ней сальниковой набивки клапана, прилегающей к участку штока, и вторая выточка, снабженная внутренней резьбой. Герметизирующая гайка имеет центральное отверстие, выполненное с возможностью введения в него штока, и снабженную резьбой наружную поверхность, взаимодействующую со второй выточкой. Кроме того, у гайки имеется регулирующая поверхность, обращенная к первой выточке. Регулируемая головка, выполненная на герметизирующей гайке, снабжена регулировочными отверстиями, размер которых рассчитан на введение в них регулирующего инструмента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в герметизирующей гайке выполнена выточка, размеры которой рассчитаны на размещение в ней пружинного пакета, а размеры указанной первой выточки рассчитаны на размещение в ней прокладки сальника. Каждое из регулировочных отверстий может быть расположено радиально и пересекать центральное отверстие герметизирующей гайки. Возможен вариант и с диаметральным расположением регулировочных отверстий. Коробку сальника можно снабдить парой установочных фланцев, выполнив между ними пару вырезов, обеспечивающих доступ к расположенным соответствующим образом регулировочным отверстиям. Предпочтительно, чтобы эти отверстия были расположены диаметрально относительно регулировочной головки. Регулирующую поверхность гайки можно сформировать в выточке, выполненной в гайке.
Предпочтительно сформировать заплечик на штоке клапана за счет ступенчатого изменения его диаметра. При этом центральное отверстие герметизирующей гайки может иметь часть с уменьшенным диаметром, выбранным из условия предотвращения прохождения указанного заплечика через центральное отверстие герметизирующей гайки. Шток клапана может являться поворотным или поступательно перемещающимся.
Согласно следующему аспекту изобретения предлагается герметизирующая гайка, предназначенная для применения с регулирующим клапаном, содержащим снабженную резьбой коробку сальника и проходящий через нее шток. Герметизирующая гайка снабжена: центральным отверстием, выполненным с возможностью введения в него штока клапана, и наружной поверхностью, снабженной резьбой и расположенной у первого конца гайки. При этом размеры наружной поверхности рассчитаны на резьбовое зацепление с коробкой сальника, а указанная гайка снабжена также регулирующей поверхностью, вводимой в функциональный контакт с набивкой сальника, и регулировочной головкой, расположенной у второго конца герметизирующей гайки и имеющей регулировочные отверстия, размеры которых рассчитаны на введение в них регулирующего инструмента.
Согласно еще одному аспекту изобретения сборка герметизирующей гайки для регулирующего клапана, имеющего корпус и шток, содержит коробку сальника, выполненную с возможностью функционального присоединения к корпусу клапана и снабженную основным каналом, выполненным с возможностью введения в него штока клапана, а также первой и второй выточками. При этом размеры первой выточки рассчитаны на размещение в ней сальниковой набивки клапана, а вторая выточка имеет внутреннюю резьбу. Сборка содержит также герметизирующую гайку, имеющую центральное отверстие, выполненное с возможностью введения в него штока клапана, и снабженную резьбой наружную поверхность, взаимодействующую со второй выточкой коробки сальника. При этом указанная гайка имеет регулирующую поверхность, сформированную в выполненной в ней выточке и обращенную к первой выточке коробки сальника, и регулировочную головку, выполненную на герметизирующей гайке и снабженную регулировочными отверстиями для взаимодействия с регулирующим инструментом, размеры которых рассчитаны на введение в них этого инструмента.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично представлен регулирующий клапан, содержащий сборку герметизирующей гайки, выполненную согласно примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 в перспективном изображении и в увеличенном масштабе представлена герметизирующая гайка, выполненная согласно настоящему изобретению.
Фиг.3 представляет герметизирующую гайку, показанную на фиг.2, в том же масштабе на виде вдоль ее оси.
Фиг.4 представляет герметизирующую гайку, показанную на фиг.2 и 3, в том же масштабе, в сечении.
Фиг.5 в сечении и в увеличенном масштабе представляет герметизирующую гайку, прикрепленную к коробке сальника.
Фиг.6 представляет герметизирующую гайку, прикрепленную к коробке сальника, в перспективном изображении.
Фиг.7 представляет герметизирующую гайку, прикрепленную к коробке сальника, в перспективном изображении с другой точки зрения.
Фиг.8 представляет герметизирующую гайку, прикрепленную к коробке сальника, на виде с торца.
Фиг.9 на виде сбоку представляет увеличенный фрагмент герметизирующей гайки, выполненной согласно другому описанному примеру осуществления настоящего изобретения и показанной прикрепленной к коробке сальника.
Фиг.10 в перспективном изображении представляет герметизирующую гайку, подобную показанным на предыдущих чертежах, иллюстрируя регулирующие отверстия в виде прорезей в поверхности гайки.
Фиг.11 представляет гайку, показанную на фиг.10, в сечении.
Фиг.12 представляет гайку, показанную на фиг.10 и 11, на виде с торца с показом прорезей.
Фиг.13 в перспективном изображении представляет герметизирующую гайку, выполненную согласно следующему примеру осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14 в перспективном изображении представляет герметизирующую гайку, подобную показанной на фиг.13, но, как альтернативный вариант, содержащую в концах выступающих участков отверстия (вырезы).
Осуществление изобретения
Далее в качестве примера представлено подробное описание варианта осуществления изобретения. Однако следует иметь в виду, что фактический объем изобретения определен прилагаемой формулой изобретения. Приводимые в описании сведения следует рассматривать только в качестве примера, не учитывающего каждый возможный вариант осуществления, поскольку описание каждого такого варианта нецелесообразно, даже если бы оно было возможно. При этом, не выходя за границы формулы изобретения, можно реализовать множество альтернативных вариантов изобретения с использованием технических приемов, известных на данный момент или разработанных после подачи заявки.
На фиг.1 представлен регулирующий клапан 20, содержащий корпус 22, который имеет входной конец 24 и выходной конец 26. Через указанный корпус проходит канал 28 для текучей среды, состоящий из входного участка 30, выходного участка 32 и регулируемого участка 34. На участке 34 установлен перемещаемый регулирующий компонент 36, выполненный с возможностью такой установки и содержащий шток 38 клапана. Функцию регулирующего компонента 36 может выполнять затвор клапана, стакан клапана или любой другой компонент такого типа, используемый в известных регулирующих клапанах. Шток 38 может относиться к поступательному, поворотному или какому-либо другому типу перемещаемого штока. Клапан 20 содержит коробку 40 сальника, в которой расположена герметизирующая (нажимная) гайка 42, выполненная согласно первому примеру осуществления изобретения. Шток 38 проходит от регулирующего компонента 36 (внутри корпуса 22 клапана) через коробку 40 сальника и герметизирующую гайку 42 к исполнительному механизму 46 клапана. Следует иметь в виду, что поток, протекающий через клапан 20, регулируют известным образом посредством перемещения регулирующего компонента 36 между различными положениями с использованием исполнительного механизма 46, прикрепленного любым пригодным образом к штоку 38 клапана.
На фиг.2, 3 и 4 показана герметизирующая гайка 42. Согласно описываемому примеру она имеет первую часть 48, по существу, в форме цилиндра, снабженную наружной резьбой 50. Кроме того, у гайки 42 имеется регулировочная головка 52, сформированная второй ее частью 54. Этой части также можно придать, по существу, цилиндрическую форму. Согласно описываемому примеру у первой части 48 диаметр больше, чем у второй. В альтернативных вариантах можно диаметр первой части 48 сделать меньше диаметра второй части 54, а также выполнить оба диаметра одинаковыми или примерно одинаковыми.
1
2
Гайка 42 имеет центральное отверстие 56, т.е. отверстие, расположенное, по существу, на ее оси А. Согласно описываемому примеру диаметр указанного отверстия выбран из условия возможности проведения через него штока 38, чтобы он мог перемещаться указанным выше образом, осуществляя управление клапаном 20. Кроме того, гайка 42 имеет выточку 58, также расположенную, по существу, по оси А. Согласно описываемому примеру предпочтительно, чтобы глубина D этой выточки была меньше размера D первой части 48 гайки по указанной оси. У конца выточки 58 сформирована регулирующая поверхность 60. Следует иметь в виду, что эта поверхность 60 ориентирована так, чтобы она была обращена к сальниковой набивке клапана (описываемой далее), т.е. герметизирующую гайку 42 можно использовать для надлежащих регулировок сальниковой набивки клапана известным из уровня техники образом.
Вторая часть 54 данной гайки 42 снабжена регулировочными отверстиями 62. Согласно описываемому примеру они расположены по радиусам данной части, хотя еще более предпочтительно диаметральное расположение этих отверстий. В представленном примере предусмотрено наличие восьми "радиальных" или четырех "диаметральных" регулировочных отверстий 62, однако их количество можно увеличить или уменьшить. Как видно из чертежа, ось 62а каждого из указанных отверстий пересекает ось А герметизирующей гайки 42. Далее более подробно будет показано, что в предпочтительном варианте каждое регулировочное отверстие 62 является цилиндрическим и выполнено с возможностью введения в него регулирующего инструмента (описанного ниже). Цилиндрическая форма для отверстий 62 не является обязательной; в альтернативном варианте вместо нее можно использовать конфигурацию, пригодную для взаимодействия с любым надлежащим регулирующим инструментом. В частности, предусмотрена возможность выполнить указанные отверстия с круглым, квадратным, шестиугольным, прямоугольным или любым другим поперечным сечением, причем единственным обязательным условием для регулирующего инструмента Т является возможность взаимодействия с регулировочным отверстием. В виде другой альтернативы отверстие можно выполнить в виде шлица, сформированного, например, в торцевой поверхности второй части 54 герметизирующей гайки (как это показано на фиг.10-12 и более подробно описано далее). Кроме того, необязательно просверливать отверстие 62 через часть 54 слишком глубоко, т.е. до пересечения с центральным отверстием 56.
Пример регулирующего инструмента Т показан на фиг.3. Указанный инструмент имеет стержень S, выполненный с возможностью введения его в любое из регулировочных отверстий 62. В качестве инструмента Т можно использовать стандартный инструмент типа отвертки, шпильки, прутка или какого-то другого подходящего приспособления.
На фиг.5 представлена герметизирующая гайка 42, введенная в коробку 40 сальника. Указанная коробка имеет выточку 64, снабженную резьбой, параметры которой согласованы с резьбой 50 на первой части 48 указанной гайки. Кроме того, в коробке сальника предусмотрен основной канал 66, выполненный с возможностью введения в него штока 38 клапана и ориентированный, по существу, вдоль оси В. Следует иметь в виду, что при вводе гайки 42 в коробку 40 сальника оси А и В совпадают. Данный канал 66 снабжен выточкой 68, причем ее размеры, а также размеры выточки 58 гайки 42 выбраны из условия размещения в указанных выточках соответственно сальниковой набивки 70 и пружинного пакета 72 известного типа. В типичном случае предусматривается также наличие прокладки 74 сальника. Очевидно, что при повороте вокруг оси А герметизирующая гайка 42 перемещается вдоль указанной оси в направлении, параллельном оси штока 38 клапана, что позволяет пользователю регулировать усилие, прикладываемое к сальниковой набивке 70. Предпочтительно, чтобы коробка 40 сальника имела также пару установочных фланцев 76, которые в описываемом примере позволяют прикрепить ее к исполнительному механизму.
В примере, представленном на фиг.5, шток 38 клапана состоит из первой части 80 и второй части 82, причем вторая часть имеет уменьшенный диаметр. Таким образом, у границы указанных частей формируется заплечик (упор) 84. Кроме того, из фиг.5 видно, что основной канал 66 также состоит из первой части 86 и второй части 88, причем вторая часть имеет уменьшенный диаметр. Таким образом, у границы указанных частей сформирован заплечик (упор) 90. Согласно описываемому примеру величина диаметров различающихся частей 80, 82, 86 и 88 такова, что заплечик 84, сформированный на штоке 38, контактирует с заплечиком 90, сформированным внутри герметизирующей гайки 42, таким образом, что предотвращается прохождение первой части 80 штока через отверстие 56 гайки. В связи с описываемым примером можно отметить, что наличие заплечиков 84 и 90, имеющих надлежащие размеры, позволяет предотвратить выброс текучей среды в случае поломки штока 38 клапана.
На фиг.6-8 показано, что коробка 40 сальника имеет корпус 92, присоединенный к установочным фланцам 76 посредством переходных участков 94а и 94b (на фиг.8 указанные участки не видны). Переходные участки 94а и 94b выполнены более узкими, чем установочная поверхность 96 на каждом из установочных фланцев 76. На обеих сторонах коробки 40 сальника образована пара вырезов 98а и 98b, обеспечивающих доступ к гайке. Например, вырезы 98а и 98b (расположенные на фиг.8 соответственно справа и слева) выполнены между переходными участками 94а, 94b соответственно на верхней и на нижней частях (см. фиг.8). Из фиг.6 и 7 видно, что количество регулировочных отверстий 62, расположенных на регулировочной головке 52 в зоне вырезов 98а и 98b, в предпочтительном варианте при любом взаимном положении гайки и коробки сальника превышает единицу. В результате повышаются шансы использовать одно или несколько регулировочных отверстий 62 для регулировки посредством надлежащего регулирующего инструмента, нужным образом установленного через вырезы 98а и 98b в выбранное отверстие 62.
При эксплуатации клапана коробку 40 сальника можно прикрепить к исполнительному механизму любым пригодным образом. Сальниковую набивку 70, пружинный пакет 72 и прокладку 74 можно собрать в единый узел также обычным образом и зафиксировать на месте посредством герметизирующей гайки 42, ввинченной в основной канал 66 коробки 40 сальника. При введении инструмента Т через выбранный вырез (98а или 98b) в доступное отверстие 62 появляется возможность поворачивать герметизирующую гайку 42 в желаемом направлении вокруг ее оси, тем самым перемещая ее в основном канале 66 вперед или назад. В результате поворота гайки к сальниковой набивке 70 клапана прикладывается большее или меньшее сжимающее усилие. Если инструмент Т встретит препятствие в виде одного из переходных участков 94, ведущих к установочным фланцам 76, его можно вывести из выбранного регулировочного отверстия поворотом гайки 42 на некоторый угол в желаемом направлении, а затем ввести в другое регулировочное отверстие 62. Таким образом, используя любое из доступных регулировочных отверстий 62, можно перемещать герметизирующую гайку 42 вперед или назад (т.е. в нужном направлении). В связи с описываемым примером следует иметь в виду, что появляется возможность поворачивать герметизирующую гайку посредством инструмента Т таким образом и в таком угловом интервале С (см. фиг.8), которые могут оказаться недоступными при использовании обычного гаечного ключа в паре с традиционной гайкой, имеющей шестигранную головку. Сказанное в особой степени справедливо для клапанов с относительно большим диаметром штока. По меньшей мере, в некоторых приложениях такие диаметры приводят к проблемам, связанным с необходимостью наличия зазора между гаечным ключом и переходными или другими участками коробки сальника.
В примере, представленном на фиг.9, шток 138 клапана, расположенный в коробке 140 сальника, состоит из первой части 180 и второй части 182, причем вторая часть имеет уменьшенный диаметр. Таким образом, у границы указанных частей формируется заплечик 184. Кроме того, из фиг.9 видно, что герметизирующая гайка 142 имеет центральное отверстие 156. Внутренняя торцевая поверхность 143 гайки формирует упор 190. В регулировочной головке 152 гайки выполнены регулировочные отверстия 162. Указанные отверстия могут быть аналогичными или почти такими же, как отверстия, описанные выше в связи с первым приведенным примером. Согласно примеру, представленному на фиг.9, диаметры различающихся частей 180, 182 и центрального отверстия 156 подобраны таким образом, что заплечик 184, сформированный на штоке 138, находится в контакте с упором 190, сформированным на внутренней поверхности герметизирующей гайки 142, предотвращая тем самым прохождение первой части 180 штока через отверстие 156 этой гайки. В связи с описываемым примером можно отметить, что наличие заплечика 184 и упора 190, имеющих надлежащие размеры, позволяет предотвратить выброс текучей среды в случае поломки штока 138 клапана.
Каждую из описанных выше герметизирующих гаек 42 и 142 можно снабдить надлежащими уплотнительными кольцами или шайбами, уплотнениями и/или другими компонентами такого рода, применяемыми в соответствии с уровнем техники. Кроме того, приведенный на фиг.9 пример, за исключением специально оговоренных его особенностей, не следует рассматривать как взаимоисключающий по отношению к другому представленному примеру (другим представленным примерам). Каждый вариант осуществления может включать в себя особенности и конструкции, описанные в связи с другим вариантом.
Герметизирующая гайка 142, показанная на фиг.10-12, имеет первую часть 148, имеющую, по существу, форму цилиндра и снабженную наружной резьбой 150. Кроме того, у гайки имеется регулировочная головка 152, сформированная второй ее частью 154. Этой части также можно придать, по существу, цилиндрическую форму. Согласно описываемому примеру у первой части 148 диаметр больше, чем у второй. В альтернативных вариантах можно диаметр первой части 148 сделать меньше диаметра второй части 154, а также выполнить оба диаметра одинаковыми или примерно одинаковыми.
1
2
Гайка 142 имеет центральное отверстие 156, т.е. отверстие, расположенное, по существу, на ее оси А. Согласно описываемому примеру диаметр указанного отверстия 156 выбран из условия возможности проведения через него штока (в частности, любого штока из описанных выше в связи с предыдущими примерами), т.е. шток может перемещаться указанным выше образом, осуществляя управление регулирующим клапаном (например, клапаном, описанным ранее). Кроме того, гайка 142 имеет выточку 158, также расположенную, по существу, по оси А. Как и в предыдущем примере, предпочтительно, чтобы глубина D этой выточки была меньше размера D первой части 148 гайки по указанной оси. У конца выточки 158 сформирована регулирующая поверхность 160. Следует иметь в виду, что поверхность 160 обращена к сальниковой набивке клапана, рассмотренной выше, так что герметизирующую гайку 142 можно известным образом использовать для надлежащих регулировок сальниковой набивки клапана.
Вторая часть 154 герметизирующей гайки 142 оканчивается торцом 153. Он снабжен регулировочными отверстиями-прорезями, которые в примере, приведенном на фиг.10-12, имеют форму шлицов 163, выполненных в указанном торце. Согласно описываемому примеру шлицы 163 расположены по радиусам данной части, хотя еще более предпочтительно диаметральное расположение этих шлицов. В представленном примере возможны варианты с восемью "радиальными" шлицами 163 или с четырьмя "диаметральными" шлицами, однако количество шлицов можно увеличить или уменьшить. Как показано на чертеже, шлицы 163 пересекают центральное отверстие 156, однако для каждого из них можно выбрать длину, при которой такого пересечения нет. Каждый шлиц 163 имеет, по существу, прямоугольное поперечное сечение (хотя в предпочтительном варианте оно с одной стороны открыто) и предназначен для введения в него регулирующего инструмента соответствующей формы, такого как описанный выше инструмент Т. В порядке альтернативы поперечное сечение шлицов 163 можно выбрать U-образным или придать ему любую другую подходящую форму. Для регулирующего инструмента Т предпочтительно предусмотреть возможность соответствующего поперечного сечения, в частности прямоугольного, U-образного или любого другого подходящего профиля с размерами, рассчитанными на взаимодействие со шлицами 163.
Герметизирующая гайка 242, показанная на фиг.13 и 14, имеет первую часть 248, имеющую, по существу, форму цилиндра и снабженную наружной резьбой 250. Кроме того, у герметизирующей гайки 242 имеется регулировочная головка 252, сформированная второй ее частью 254. Эта часть 254 снабжена выступами 255, которые в описываемом примере расположены, по существу, радиально. В представленном примере выступы имеют, по существу, форму параллелепипедов, однако они могут иметь цилиндрическую или любую другую подходящую конфигурацию. Гайка 242 может быть такой же, как и герметизирующие гайки, описанные выше в связи с предыдущими примерами. Инструмент ТТ, имеющий соответствующую форму, снабжен прямоугольным отверстием 243 (или отверстием какого-либо другого профиля), предназначенным для взаимодействия с выступами 255. В альтернативных вариантах можно предусмотреть наличие инструмента, взаимодействующего с несколькими выступами или с пространством между соседними выступами. В порядке дополнительной альтернативы гаечному ключу с шестигранной головкой можно придать размер, охватывающий гайку 242 по всей ее ширине с зацеплением по плоским поверхностям наружных торцов выступов 255.
На фиг.14 показаны выступы 255, в которых, как альтернативный вариант, выполнены регулировочные отверстия 257, имеющие в данном примере цилиндрическую форму с круглым поперечным сечением. Можно использовать и другие конфигурации. Для взаимодействия с указанными отверстиями можно опять-таки предусмотреть наличие соответствующего инструмента, такого как инструмент Т, представленный на фиг.3. Таким образом, в примере, проиллюстрированном на фиг.14, для взаимодействия с герметизирующей гайкой 242 можно использовать различные инструменты.
Выше приведено подробное описание нескольких различающихся между собой вариантов осуществления изобретения, однако должно быть понятно, что объем изобретения определяется прилагаемой формулой. Приводимые в описании сведения следует рассматривать только в качестве примера, не учитывающего каждый возможный вариант осуществления, поскольку описание каждого такого варианта нецелесообразно, даже если бы оно было возможно. При этом, не выходя за границы формулы изобретения, можно реализовать множество альтернативных вариантов изобретения с использованием технических приемов, известных на данный момент или разработанных после подачи заявки.