КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ
VALVE UNIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к клапанному узлу и, в частности к двухседельному клапану.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Конструкция двухседельного клапана широко применяется, поскольку двухседельный клапан может уравновешиваться и лучше компенсировать прикладываемую к пробке клапана силу. Использование двухседельного клапана имеет множество преимуществ, и, в частности, исполнительный механизм может приводить в действие пробку клапана для закрывания седла клапана при приложении лишь небольшой силы. Однако трудно контролировать зазор между седлом клапана и пробкой клапана, при этом трудность проявляется, в частности, когда в седле клапана и пробке клапана используется уплотнение типа металл-металл, и это является причиной тому, что утечка двухседельного клапана больше, чем у клапана с одним седлом.
Согласно уровню техники обычно выполняется чистовая обработка пробки клапана и седла клапана для уменьшения утечки. С одной стороны, осуществляется обработка пробки клапана в соответствии с конструкцией поверхности седла клапана с целью достижения удовлетворительного эффекта уплотнения при нахождении в контакте с поверхностью седла клапана. С другой стороны, необходимо выполнять обработку, такую как шлифовка поверхности седла клапана, так что поверхность седла клапана согласуется с поверхностью пробки клапана. Можно видеть, что технический процесс способа является сложным, а стоимость - высокая.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение направлено на создание клапанного узла, способного обеспечивать более высокий эффект уплотнения простым образом.
Для достижения целей данного изобретения предлагается клапанный узел, при этом клапанный узел включает:
корпус клапана;
седло клапана, расположенное во внутренней камере корпуса клапана, при этом седло клапана включает первое седло клапана и второе седло клапана, расположенные в продольном направлении; и
пробку клапана, предназначенную для перемещения относительно седла клапана, при этом пробка клапана включает первую контактную часть и вторую контактную часть, при этом первая контактная часть предназначена для контакта с седлом клапана с образованием уплотнения, вторая контактная часть включает кольцевой выступ, при этом выступ выполнен с возможностью деформации после выдавливания во второе седло клапана, при этом вторая контактная часть предназначена для образования уплотнения посредством контакта со вторым седлом клапана с помощью деформированного выступа;
при этом блокировочная часть, предназначенная для блокирования вращения пробки клапана, расположена во внутренней камере корпуса клапана.
Поскольку на пробке клапана расположен лишь кольцевой выступ, и выступ может быть деформирован посредством сжимания с образованием эффекта уплотнения пробки клапана и седла клапана, то нет необходимости в точной обработке пробки клапана, так что пробка клапана имеет контактную форму, согласованную с седлом клапана. Отпадает также необходимость в выполнении операций, таких как шлифование седла клапана, и хороший эффект уплотнения между пробкой клапана и корпусом клапана может быть достигнут лишь за счет выдавливания пробки клапана, что обеспечивает возможность управления потоком утечки в закрытом состоянии внутри требуемого диапазона, что приводит к экономии стоимости обработки. Дополнительно к этому блокировочная часть предотвращает вращение пробки клапана в корпусе клапана, что обеспечивает лучшее действие уплотнения.
Согласно одному варианту выполнения данного изобретения твердость материала выступа меньше твердости материала седла клапана с целью обеспечения возможности деформации выступа в случае выдавливания.
В частности, выступ выполнен из бронзы, а седло клапана выполнено из чугуна. Таким образом, твердость материала выступа на пробке клапана меньше твердости материала седла клапана, и тем самым выступ деформируется, когда на пробку клапана действует сила выдавливания.
Согласно другому варианту выполнения данного изобретения первое седло клапана включает первую наклонную поверхность, первая контактная часть пробки клапана включает первую контактную поверхность, по существу параллельную первой наклонной поверхности, и первая наклонная поверхность предназначена для образования уплотнения при вхождении в контакт с первой контактной поверхностью с целью достижения эффекта уплотнения за счет жесткого контакта типа поверхность-поверхность.
Согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения второе седло клапана включает вторую наклонную поверхность, и выступ пробки клапана является деформируемым после выдавливания с помощью второй наклонной поверхности. Поскольку выступ является деформируемым после выдавливания с помощью второй наклонной поверхности, то выступ может также образовывать контактную поверхность, соответствующую второй наклонной поверхности.
Согласно одному варианту выполнения данного изобретения выступ расположен на второй контактной поверхности, и вторая контактная поверхность по существу параллельна первой наклонной поверхности.
Согласно одному варианту выполнения данного изобретения выступ является прямоугольным утолщением. Утолщение легче подвергается деформации в случае выдавливания за счет наличия прямого угла.
В варианте выполнения, в котором выступ является прямоугольным утолщением, выступ способен образовывать контактную поверхность после выдавливания во второе седло клапана, и контактная поверхность по существу параллельна второй наклонной поверхности. Таким образом, образованная контактная поверхность может создавать уплотнение со второй наклонной поверхностью.
Согласно одному варианту выполнения данного изобретения выступ выполнен, в частности, так, что существует зазор между первой наклонной поверхностью и первой контактной поверхностью, когда выступ приходит в контакт со второй наклонной поверхностью без приложения внешней силы. В случае приложения внешней силы, выступ деформируется за счет внешней силы и может обеспечивать уплотнительный контакт со второй наклонной поверхностью, при этом зазор между первой наклонной поверхностью и первой контактной поверхностью сужается настолько, что первая наклонная поверхность приходит в контакт с первой контактной поверхностью с реализацией лучшего эффекта уплотнения.
Согласно другому варианту выполнения данного изобретения посадочная поверхность между первой контактной поверхностью и второй контактной поверхностью и поверхностью второго седла клапана является подвижной посадкой с целью реализации более легкого движения вверх и вниз пробки клапана относительно седла клапана.
Согласно другому варианту выполнения данного изобретения пробка клапана включает по меньшей мере одну пару выступающих приливов, расположенных противоположно, при этом образована щель по меньшей мере между двумя выступающими приливами, корпус клапана включает выпуклость, согласованную с положением щели, и блокировочная часть способна по меньшей мере частично входить в щель с целью предотвращения вращения пробки клапана в корпусе клапана, за счет чего достигается улучшенный эффект уплотнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже приведено более подробное пояснение данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые не ограничивают объем данного изобретения и на которых изображено:
фиг.1 - разрез корпуса клапана согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.2А - часть первого седла клапана варианта выполнения согласно фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг.2В - часть фиг.2А в увеличенном масштабе;
фиг.3 - часть второго седла клапана варианта выполнения согласно фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг.4А - пробка клапана согласно одному варианту выполнения данного изобретения на виде сверху;
фиг.4В - разрез пробки клапана по линии С-С на фиг.4А;
фиг.5 - часть Q на фиг.4В в увеличенном масштабе;
фиг.6 - часть Р на фиг.4В в увеличенном масштабе;
фиг.7А - разрез по линии Е-Е клапанного узла согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.7В - разрез клапанного узла согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.8А - часть Х на фиг.7В в увеличенном масштабе;
фиг.8В - часть Х1 на фиг.8А в увеличенном масштабе;
фиг.9А - часть Y на фиг.7В в увеличенном масштабе;
фиг.9В - часть Y1 на фиг.9А в увеличенном масштабе;
фиг.10А - часть Z на фиг.7А в увеличенном масштабе;
фиг.10В - разрез клапанного узла по линии F-F на фиг.7А для иллюстрации блокировочной части, которая может предотвращать вращение пробки клапана в корпусе клапана;
фиг.11 - клапанный узел согласно одному варианту выполнения данного изобретения в полуоткрытом состоянии;
фиг.12А - часть S на фиг.11 в увеличенном масштабе;
фиг.12В - часть Т на фиг.11 в увеличенном масштабе; и
фиг.13 - соотношение раскрыва корпуса клапана и внешней силы, прикладываемой к пробке клапана в собранном виде.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для пояснения технических решений, целей и признаков данного изобретения ниже приводится описание специфических вариантов выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Данное изобретение предлагает клапанный узел. Хотя для описания специфических вариантов выполнения используется двухседельный клапан с толканием для открывания, клапанный узел можно применять также в клапанах других типов и конструкций, например двухседельных клапанах с толканием для закрывания. Данное изобретение не ограничивается клапаном конкретного типа, и конструкция клапана применима также к различным типам среды.
Клапанный узел согласно данному изобретению включает, как показано на фиг.1, корпус клапана; седло клапана, расположенное во внутренней камере корпуса клапана; и пробку клапана, предназначенную для перемещения относительно седла клапана, при этом движение вверх и вниз пробки клапана относительно седла клапана может задавать различные положения открывания (полностью открытого, частично открытого или полуоткрытого, закрытого) клапана.
В таком двухседельном клапане первое седло клапана и второе седло клапана расположены в продольном направлении, и пробка клапана включает первую контактную часть и вторую контактную часть, при этом первая контактная часть первого седла клапана предназначена для контакта с первым клапанным седлом с образованием уплотнения, вторая контактная часть имеет кольцевой выступ, при этом выступ предназначен для деформации после выдавливания во второе седло клапана, при этом вторая контактная часть предназначена для образования уплотнения при контакте со вторым седлом клапана с помощью деформированного выступа.
Когда первая контактная часть приходит в контакт с первым седлом клапана для образования уплотнения, а вторая контактная часть образует уплотнение посредством контакта со вторым седлом клапана с помощью деформированного выступа, то задается закрытое положение клапана.
Когда пробка клапана перемещается относительно седла клапана, первая контактная часть и первое седло клапана выходят из контакта, и деформированный выступ второй контактной части также выходит из контакта со вторым седлом клапана, то задаются различные состояния клапана от частично открытого до полностью открытого.
Дополнительно к этому блокировочная часть может предотвращать вращение пробки клапана в корпусе клапана, что обеспечивает улучшенное действие уплотнения.
Показанный на фиг.1 корпус 1 клапана включает внутреннюю камеру 16 и верхнее отверстие 14, предназначенное для расположения штока клапана (не изображен), пробка клапана (не изображена) может входить во внутреннюю камеру 16 корпуса 1 клапана через нижнее отверстие 18 корпуса 1 клапана и пробка клапана может зажиматься с помощью прилива 19 в корпусе 1 клапана с целью предотвращения вращения пробки клапана во внутренней камере 16 корпуса клапана.
Как показано на фиг.2А, 2В и 3, корпус 1 клапана включает первое седло 11 клапана и второе седло 12 клапана, расположенные в продольном направлении.
Как показано в увеличенном масштабе на фиг.2А и 2В, первое седло 11 клапана включает первую наклонную поверхность 111 и задающую поверхность 17, по которой первая наклонная поверхность 11 может входить в контакт с пробкой клапана (не изображена) с образованием уплотнения, при этом задающая поверхность 17 может задавать раскрыв совместно с противоположной задающей поверхностью (не изображена), раскрыв и пробка клапана (не изображена) могут задавать совместно различные потоки среды.
Как показано в увеличенном масштабе на фиг.3, второе седло 12 клапана включает вторую наклонную поверхность 122 и приемную поверхность 123, по которой вторая наклонная поверхность 122 может входит в контакт с пробкой клапана (не изображена) с образованием уплотнения, при этом приемная поверхность 123 может задавать раскрыв совместно с противоположной поверхностью (не изображена) для приема пробки клапана, и пробка клапана и приемная поверхность 123 расположены в корпусе 1 клапана с подвижной посадкой.
Показанная на фиг.4А и 4В пробка 2 клапана включает два выступающих прилива 29, расположенных противоположно на одной стороне дна пробки, при этом выступающие приливы 29 выступают наружу вдоль направления, перпендикулярного оси, и проходят в направлении, параллельном оси. Между двумя выступающими приливами 29 образована щель 290, при этом два отверстия 28 открыты наверху пробки 2 клапана и среда может протекать в пробку 2 клапана из отверстий 28, когда пробка 2 клапана расположена в корпусе клапана (не изображен).
В показанной на фиг.4 в увеличенном масштабе части пробки 2 клапана пробка 2 клапана включает дистальную поверхность 24 и посадочную поверхность 23, при этом вторая контактная часть 22 пробки 2 клапана образована между дистальной поверхностью 24 и посадочной поверхностью 23 и положение второй контактной части 22 в корпусе клапана выбрано для обеспечения контакта со вторым седлом 12 клапана с целью образования нижнего уплотнения.
В частности, вторая контактная часть 22 может быть второй контактной поверхностью 222, включающей кольцевой выступ 20. Для обеспечения деформации выступа после выдавливания во второе седло 12 клапана, выступ 20 может быть выполнен из материала, твердость которого меньше твердости материала седла 12 клапана, например седло 12 клапана выполнено из чугуна, а выступ 20 выполнен из бронзы. Поскольку твердость бронзы меньше твердости чугуна, то при приложении определенного давления к пробке 2 клапана, так что выступ 20, выполненный из бронзы, выдавливается в седло 12 клапана, выполненное из чугуна, может происходить легкая пластическая деформация выступа 20, выполненного из бронзы, и деформированный выступ может образовывать посадку по поверхности контакта с выдавливающей поверхностью, так что достигается улучшенное уплотнительное действие между контактной поверхностью и вторым седлом 12 клапана.
Выступ 20 может быть прямоугольным утолщением, и прямоугольное утолщение включает горизонтальную плоскость 203 и вертикальную плоскость 202. При приложении определенного давления, прямоугольная кромка между горизонтальной плоскостью 203 и вертикальной плоскостью 202 может выдавливаться в седло 12 клапана, что облегчает возникновение деформации.
В другой показанной в увеличенном масштабе на фиг.6 части пробки 2 клапана пробка 2 клапана включает первую контактную часть 21, соединяющую посадочную поверхность 23 и задающую поверхность 27. В частности, первая контактная часть 21 может быть первой контактной поверхностью 211, при этом положение первой контактной части 21 в корпусе клапана может быть выбрано с обеспечением контакта с первым седлом 11 клапана, в частности верхнее уплотнение создается за счет жесткого контакта первой контактной поверхности 21 и первого седла 11 клапана. Таким образом, первая контактная поверхность 211 может быть по существу параллельной первой наклонной поверхности первого седла 11 клапана, и обе поверхности по существу параллельны друг другу с образованием уплотнительной поверхности с целью обеспечения возможности управления потоком утечки среды на первой контактной поверхности 211 в требуемом диапазоне в закрытом положении.
На фиг.7А и 7В схематично показано вытягивание пробки клапана вверх для перевода корпуса клапана в закрытое положение. На фиг.7А и 7В во внутреннюю камеру 16 корпуса клапана через верхнее отверстие 14 корпуса 1 клапана входит шток 3 клапана, один конец которого соединен с пробкой 2 клапана, а другой конец соединен с исполнительным механизмом (не изображен) с помощью соединительного механизма 4.
Когда исполнительный механизм приводит в движение шток 3 клапана для вытягивания пробки 2 клапана вверх с помощью соединительного механизма 4 до остановки, то клапан находится в закрытом положении (как показано на фиг.7А и 7В). Когда исполнительный механизм приводит в движение шток 3 клапана для перемещения пробки 2 клапана вниз с помощью соединительного механизма 4, то клапан находится в открытом состоянии (как показано на фиг.11).
Ниже приводится описание относительных положений пробки 2 клапана и корпуса 1 клапана, когда клапан находится в закрытом состоянии, со ссылками на фиг.8А, 8В, 9А и 9В.
Как показано на фиг.8А и 9А, когда клапан находится в закрытом состоянии, циркуляция среды между задающей поверхностью 17 корпуса клапана и задающей поверхностью 27 пробки клапана блокирована и циркуляция среды, вытекающей из отверстий 28 пробки клапана, также блокирована за счет уплотнительного контакта между второй контактной частью 22 и вторым седлом 12 клапана, закрывающего клапан.
Как показано на фиг.8В, поскольку жесткое контактное уплотнение существует между первой контактной частью 21 пробки 2 клапана и первым седлом 11 корпуса клапана, в частности, поскольку первая контактная часть 21 пробки клапана включает первую контактную поверхность 211, по существу параллельную первой наклонной поверхности 111 первого седла 11 клапана, то жесткий контакт двух поверхностей образует уплотнительную поверхность, и уплотнительное действие приводит к тому, что потоком утечки среды между задающей поверхностью 17 корпуса клапана и задающей поверхностью 27 пробки клапана можно управлять в требуемом диапазоне.
Как показано на фиг.9В, утолщение второй контактной поверхности 222 пробки клапана легко деформируется в случае выдавливания за счет малой твердости материала. Таким образом, после выдавливания образуется деформированный выступ 20', и выступ 20' образует утолщенную контактную поверхность 200, почти параллельную второй наклонной поверхности 122, за счет выдавливания с помощью второй наклонной поверхности 122 второго седла 12 клапана. Уплотнение пробки 2 клапана и второго седла 12 клапана может быть реализовано с помощью утолщенной контактной поверхности 200 с целью управления потоком утечки среды внутри требуемого диапазона.
Поскольку пробку 2 клапана необходимо перемещать вверх и вниз относительно седла 11, 12 клапана, то может быть предусмотрена посадка с зазором между посадочной поверхностью 23 пробки клапана и одной поверхностью (т.е. приемной поверхностью 123) второго седла клапана вблизи пробки клапана. Обычно пробка клапана перемещается вверх или вниз.
Кроме того, для исключения вращения пробки 2 клапана в корпусе 1 клапана и отрицательного влияния на действие уплотнения пробка 2 клапана включает по меньшей мере одну пару выступающих приливов 29, расположенных противоположно, и между выступающими приливами 29 образована щель 290. Как показано на фиг.10А и 10В, корпус 1 клапана включает блокировочную часть 19, согласованную с положением щели 290, и блокировочная часть 19 способна по меньшей мере частично выступать в щель 290 с целью предотвращения вращения пробки 2 клапана в корпусе 1 клапана и исключения отрицательного влияния на уплотнительное действие.
Блокировочная часть 19 может быть выполнена в виде выступа, утолщения или т.п. В качестве альтернативного решения предотвращение вращения пробки 2 клапана в корпусе 1 клапана возможно также при предусмотрении аналогичного решения, например, выполнения блокировочной части 19 в виде канавки, в то время как выступ расположен, соответственно, на пробке 2 клапана, который может входить в канавку, при этом ожидаемое предотвращение вращения реализуется за счет контакта канавки и выступа.
На фиг.11 схематично показан клапан в полуоткрытом состоянии. Как показано в увеличенном масштабе на фиг.12А и 12В, когда пробка 2 клапана перемещается вниз относительно седла 11, 12 клапана, поскольку первая контактная часть 21 пробки 2 клапана выходит из контакта с первым седлом 11 клапана, в частности, поскольку первая контактная поверхность 211 первой контактной части 21 пробки клапана не находится в контакте с первой наклонной поверхностью 111 первого седла 11 клапана, то уплотнительная поверхность, образованная первоначально между двумя поверхностями за счет жесткого контакта, больше не существует, среда протекает вниз между задающей поверхностью 17 корпуса клапана и задающей поверхностью 27 пробки клапана и среда реализует соединение. Деформированный выступ 20' может быть также вне контакта со второй наклонной поверхностью 122 второго седла 12 клапана, и пробка 2 клапана перемещается вниз вдоль посадочной поверхности 23.
Ниже приводится описание процесса установки пробки клапана согласно одному варианту выполнения данного изобретения в корпусе клапана.
Пробка клапана проходит во внутреннюю камеру 16 корпуса 1 клапана через нижнее отверстие 18 корпуса 1 клапана, показанное на фиг.1, так что блокировочная часть 19 корпуса клапана может входить в щель, образованную с помощью выступающих приливов пробки клапана.
Выступ пробки клапана выполнен, в частности, так, что существует зазор между первой наклонной поверхностью и первой контактной поверхностью, когда пробка клапана входит в корпус клапана, и выступ приходит в контакт со второй наклонной поверхностью без приложения внешней силы. При приложении определенной внешней силы выступ может быть выдавлен с помощью второй наклонной поверхности; поскольку твердость материала выступа меньше твердости материала второй наклонной поверхности, выступ может быть деформирован с образованием утолщенной контактной поверхности, которая может быть согласована со второй наклонной поверхностью, за счет чего образуется уплотнительная поверхность между утолщенной контактной поверхностью и второй наклонной поверхностью; в соответствии с этим зазор между первой наклонной поверхностью и первой контактной поверхностью может быть радикально уменьшен до минимума для обеспечения улучшенного уплотнительного действия жесткого контакта. Тем самым пробка клапана устанавливается в корпусе клапана.
Следует понимать, что прикладываемая внешняя сила KN увеличивается с увеличением диаметра пробки клапана, как показано на фиг.13. То есть, если раскрыв DN корпуса клапана увеличивается, то может, соответственно, увеличиваться диаметр пробки клапана, а также увеличивается внешняя сила KN, прикладываемая к пробке клапана, с целью деформации кольцевого выступа пробки клапана.
Поскольку лишь кольцевой выступ расположен на пробке клапана и уплотнительный эффект пробки клапана и седла клапана образуется посредством выдавливания, нет необходимости в точной обработке пробки клапана, так что пробка клапана имеет пригонку формы контакта с седлом клапана. Нет необходимости также в выполнении операций, таких как шлифование седла клапана, и хорошее уплотнительное действие между пробкой клапана и корпусом клапана может достигаться посредством лишь выдавливания пробки клапана, что экономит стоимость обработки.
Понятно, что хотя данное описание приведено для различных вариантов выполнения, это не означает, что каждый вариант выполнения включает лишь одно независимое техническое решение. Это сделано в описании лишь для ясности. Специалисты в данной области техники должны рассматривать описание в целом, и технические решения в вариантах выполнения могут образовывать другие варианты выполнения, которые понятны для специалистов в данной области техники с помощью подходящих комбинаций.
Приведенное выше описание является лишь примером вариантов выполнения и не должно ограничивать объем изобретения. Любые эквивалентные вариации, модификации и комбинации, выполняемые специалистами в данной области техники без отхода от концепции и принципа изобретения, должны входить в объем защиты данного изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 Корпус клапана
11 Первое седло клапана
111 Первая наклонная поверхность
12 Второе седло клапана
112 Вторая наклонная поверхность
123 Приемная поверхность
14 Верхнее отверстие
16 Внутренняя камера
17 Задающая поверхность
18 Нижнее отверстие
19 Блокировочная часть
2 Пробка клапана
29 Выступающий прилив
290 Щель
28 Отверстия пробки клапана
21 Первая контактная часть
22 Вторая контактная часть
23 Посадочная поверхность
24 Дистальная поверхность
20 Выступ
20' Деформированная поверхность
222 Вторая контактная поверхность
27 Задающая поверхность
211 Первая контактная поверхность
200 Утолщенная контактная поверхность