ВКЛАДЫШ ШАРОВОГО КЛАПАНА И УЗЕЛ КЛАПАННОЙ ЧАСТИ
BALL VALVE INSERT AND VALVE PART ASSEMBLY

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Шаровой клапан является широко известным регулирующим устройством и содержит шаровидный клапанный элемент с проточным каналом между двумя отверстиями, причем для формирования проточного канала шаровидный клапанный элемент может быть просто полым. Клапанный элемент расположен в пространстве внутри корпуса клапана и выровнен с двумя соединенными концевыми трубками, задающими, соответственно, впуск и выпуск для шарового клапана, так что в одном положении поворота отверстия выровнены с трубками, образуя проточный канал от впуска к выпуску, в то время как во втором положении поворота с трубками выровнены стороны клапанного элемента, с полным блокированием тем самым прохождения потока.
Для обеспечения герметичного соединения клапанного элемента с трубками уплотнительные кольца располагают так, что они зажаты между опорным вкладышем уплотнительного кольца и клапанным элементом, при этом для прижатия уплотнительного кольца вставляют пружинные средства.
В общем случае для обеспечения поворота к клапанному элементу прикреплена рукоятка.
В соответствии с настоящим изобретением предложена более простая и легкая в осуществлении конструкция шарового клапана.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения поставленной задачи изобретение содержит признаки, включенные в прилагаемую формулу изобретения, согласно которым предложен вставной элемент для шарового клапана, отличающийся тем, что указанный вставной элемент представляет собой комбинированный смещающий и опорный вставной элемент, сформированный как одно целое, содержащий:
- впускную секцию в сообщении по текучей среде с выпускной секцией посредством внутреннего проточного канала,
- опорный профиль в направлении к выпускной секции, форма которого обеспечивает опору для уплотнительного элемента, и
- смещающую секцию вставного элемента, которая занимает промежуточное положение между впускной секцией и опорным профилем.
В одном из вариантов осуществления, вставной элемент выполнен с возможностью расположения внутри трубки, простирающейся между первым концом с отверстием и вторым концом с отверстием и имеющей между ними внутренний профиль на внутренней поверхности стенки указанной трубки, так что указанный вставной элемент вводится через указанное отверстие второго конца и располагается в направлении к указанному внутреннему профилю, сформированному с возможностью предотвращать любое дальнейшее движение вставного элемента к первому концу указанной трубки.
В одном из вариантов осуществления, узел клапанной части образован вставным элементом и вставлен в указанную трубку, причем указанная трубка выполнена с расширяющейся секцией, имеющей с увеличивающийся внутренний диаметр при обзоре в направлении от первого конца ко второму концу, при этом предусмотрена плоская секция, которая проходит от уступа к началу расширяющейся секции и имеет толщину стенки меньше, чем соседние секций трубчатого узла.
В одном из вариантов осуществления, шаровой клапан образован двумя узлами клапанной части, расположенными так, что поверхности их первых концов контактируют и охватывают элемент шарового клапана, расположенный между соответствующими двумя опорными профилями, каждый их которых служит опорой для уплотнительного элемента, контактирующего с указанным элементом шарового клапана, причем указанные поверхности первых концов скреплены вместе, например, посредством сварки или твердой пайки.
В одном из вариантов осуществления, длина вставных элементов такова, что при соединении двух узлов клапанной части вставные элементы сжимаются таким образом, что в смещающей секции создается смещающее напряжение, толкающее уплотнения и опорные профили к элементу шарового клапана.
За счет формирования шарового клапана из таких узлов клапанной части, корпус клапана может быть легко заменен самими трубчатыми узлами.
В одном из вариантов осуществления, узел клапанной части, также именуемый шаровым картриджем, образован двумя вставными элементами, каждый из которых имеет выступы, отходящие от опорных профилей, при этом они соединены и скреплены вместе, например, посредством сварки или твердой пайки, причем шаровидный клапанный элемент удерживается между указанными выступами и указанными выпускными секциями, причем каждый из соответствующих двух опорных профилей служит опорой для уплотнительного элемента, контактирующего с указанным элементом шарового клапана. В одном из вариантов осуществления, когда вставные элементы соединены вместе и удерживают между собой клапанный элемент, вставные элементы сжимаются так, что в смещающей секции создается смещающее напряжение, толкающее уплотнения и опорные профили в направлении к элементу шарового клапана, создавая герметичное соединение. В одном из вариантов осуществления, шаровой клапан образован узлом клапанной части и расположен внутри трубки, простирающейся между первым концом с отверстием и вторым концом с отверстием и содержащей между ними внутренний профиль на внутренней поверхности стенки указанной трубки, причем указанный вставной элемент вводится через указанное отверстие второго конца и размещается в направлении к указанному внутреннему профилю, который сформирован с возможностью предотвращать любое дальнейшее движение вставного элемента к первому концу указанной трубки. В одном из вариантов осуществления, указанная трубка представляет собой единую трубку с заранее сформованной секцией, имеющей расширяющуюся секцию с увеличивающимся внутренним диаметром при обзоре в направлении от первого конца ко второму концу, и с неформованной секцией. В одном из вариантов осуществления, указанная неформованная секция имеет углубленный участок, выполненный в виде углубления на внутренней боковой стенке единой трубки и содержащий уступ, так что при формировании участка вокруг клапанного узла/узлов второй из концов заходит в уступ углубленного участка, с образованием тем самым плоской секции этой единой секции трубки.
В любом из вариантов осуществления картриджа шарового клапана можно выполнить проверку на герметичность этого единого узла, перед его окончательной сборкой в шаровой клапан. Это позволит облегчить и удешевить процесс замены неисправного компонента.
Вариант настоящего изобретения относится к способу изготовления шарового клапана, приведенному в прилагаемой формуле изобретения. При этом, согласно одному из вариантов осуществления, обеспечивают наличие вставного элемента, выполненного как одно целое в виде комбинированного смещающего и опорного вставного элемента с впускной секцией и выпускной секцией, опорным профилем в направлении к выпускной секции, форма которого обеспечивает опору для уплотнительного элемента, и смещающей секцией вставного элемента, занимающей промежуточное положение между впускной секцией и опорным профилем, затем вставляют его внутрь трубки, используя второй конец так, что наружная поверхность указанной впускной секции размещается рядом с внутренним профилем на внутренней поверхности стенки указанной трубки, с предотвращением любого дальнейшего движения вставного элемента к первому концу указанной трубки.
Вариант настоящего изобретения относится к способу изготовления шарового клапана, в соответствии с которым обеспечивают наличие вставного элемента, выполненного как одно целое в виде комбинированного смещающего и опорного вставного элемента с впускной секцией и выпускной секцией, опорным профилем в направлении к выпускной секции, форма которого обеспечивает опору для уплотнительного элемента, и со смещающей секцией вставного элемента, занимающей промежуточное положение между впускной секцией и опорным профилем, затем обеспечивают наличие двух узлов клапанной части, каждый из которых образован путем вставления вставного элемента в трубку, с использованием второго конца так, что наружная поверхность указанной впускной секции размещается в направлении к внутреннему профилю на внутренней поверхности стенки указанной трубки, с предотвращением любого дальнейшего движения вставного элемента к первому концу указанной трубки, после чего устанавливают две клапанные части вместе путем соединения поверхностей их вторых концов и скрепления их вместе, например, посредством сварки или твердой пайки.
Вариант настоящего изобретения относится к способу изготовления шарового клапана, в соответствии с которым обеспечивают наличие вставного элемента, выполненного как одно целое в виде комбинированного смещающего и опорного вставного элемента с впускной секцией и выпускной секцией, опорным профилем в направлении к выпускной секции, форма которого обеспечивает опору для уплотнительного элемента, и смещающей секцией вставного элемента, занимающей промежуточное положение между впускной секцией и опорным профилем, затем обеспечивают наличие узла клапанной части, образованного двумя вставными элементами, соединенными с шаровидным клапанным элементом, причем указанные два вставных элемента содержат выступы, отходящие от опорных профилей и выполненными с возможностью удержания между собой клапанного элемента, после чего вставляют его в трубку, используя второй конец так, что наружная поверхность указанной впускной секции размещается в направлении к внутреннему профилю на внутренней поверхности стенки указанной трубки, с предотвращением любого дальнейшего движения вставного элемента к первому концу указанной трубки. В одном из вариантов осуществления, указанная трубка представляет собой единую трубку с заранее сформованной секцией с расширяющейся секцией, имеющей увеличивающийся внутренний диаметр при обзоре в направлении от первого конца ко второму концу, и с неформованной секцией, при этом предусмотрено последующее придание формы указанной неформованной секции.
К преимуществам любого из вариантов осуществления относится снижение количества сборочных компонентов, требующих покупки, транспортировки, хранения на складе и т.п.
Кроме того, как вкладыш, так и узлы клапанной части применимы в целом ряде различных клапанов, подлежащих производству.
При этом требуется меньший объем сварочных и прочих работ, что уменьшает время стоимость производства, а также возможную зону ослабления, с повышением таким образом устойчивости к внутреннему давлению и, тем самым, повышению возможной нагрузки.
Кроме того, обеспечивается возможность изготавливать более компактный корпус клапана.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показан пример шарового клапана из уровня техники.
На фиг. 2 показан один из вариантов осуществления узла клапанной части, образованного трубкой и вставным элементом, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3 показан вариант осуществления, в котором предусмотрено два таких узла клапанной части, соединенных с шаровидным клапанным элементом, расположенным между двумя вставными узлами.
На фиг. 4 показан шаровой клапан, сконструированный из двух таких узлов клапанной части согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5 показан вариант осуществления узла клапанной части, выполненного в виде клапанного картриджа с двумя соединенными вставными элементами, охватывающими шаровидный клапанный элемент.
На фиг. 6 показана единая трубка со сформованной секцией и неформованной секцией.
На фиг. 7а, b показан картридж шарового клапана, вставленный в единую трубку, с последующим приданием формы неформованной секции для удержания внутри картриджа шарового клапана.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следует понимать, что подробное описание и частные примеры, хотя и раскрывают варианты осуществления изобретения, приведены лишь в иллюстративных целях, поскольку с учетом подробного описания для специалиста станут ясны различные изменения и модификации, не выходящие за рамки правовой охраны и сущности изобретения.
На фиг. 1 показан шаровой клапан (1) из уровня техники, в котором шаровидный клапанный элемент (2), имеющий сквозное расточное отверстие (3), удерживается внутри полости (4) клапана в корпусе (11) клапана посредством концевых трубок (5) или сварных концов (5), так что сохраняется внутреннее давление текучей среды и обеспечена опора для внутренних частей, таких как клапанный элемент, в открытом и закрытом положении.
Между концевыми трубками (5) и клапанным элементом (2) расположено уплотнительное кольцо (6), поддерживаемое опорным кольцом (7) и дисковой пружиной (8), при этом дисковая пружина (8) смещает уплотнительное кольцо (6) к клапанному элементу (2), обеспечивая герметичность. Кроме того, в закрытом положении силы текучей среды, действующие на клапанный элемент (2), прижимают его к уплотнительному кольцу (6), дополнительно обеспечивая герметичность.
Концевые трубки (5) прикреплены, например, посредством сварки, к корпусу (1) клапана, и имеется рукоятка (9), которая присоединена к штоку (10), прикрепленному к клапанному элементу (2), и посредством которой он приводится в поворотное движение между открытым и закрытым положениями.
На фиг. 2 показан конструкционный элемент согласно настоящему изобретению, содержащий узел (21) концевой трубки, выполненный с расширяющейся секцией (22), имеющей увеличивающийся внутренний диаметр при обзоре в направлении от первого конца (23) ко второму концу (24). Проиллюстрировано постепенное линейное увеличение, но в альтернативных вариантах оно может быть прерывистым, криволинейным, и т.д. и меняться от первого внутреннего диаметра d1 до второго внутреннего диаметра d2, где d2 больше d1.
Внутренний диаметр трубчатого узла (21) на первой секции при обзоре с первого конца (23) к началу расширяющейся секции (22) (с наименьшим внутренним диаметром) может быть постоянным и подобным первому внутреннему диаметру d1, так же как и внутренний диаметр при обзоре с конца расширяющейся секции (с наибольшим внутренним диаметром) ко второму концу (24) может быть постоянным и подобным второму внутреннему диаметру d2.
В другом проиллюстрированном варианте осуществления на внутренних стенках трубчатого узла (21) в области вокруг начала расширяющейся секции (22) (где она является наименьшей) образован разрыв посредством внутреннего уступа (26), или внутренней ступеньки или просто внутреннего профиля на внутренней стенке, формирующего увеличенный диаметр, причем секция (25), проходящая от уступа к началу расширяющейся секции (22), является «плоской» с первым внутренним диаметром d1, в результате чего она немного больше секции, идущей от первого конца (23) к внутреннему уступу (26). Таким образом, разрыв (25) трубчатого узла (21) на этой секции имеет толщину стенки меньше, чем соседние секции трубчатого узла (21), например, путем выполнения углубления в неформованной заготовке трубки, которой впоследствии придают форму, соответствующую форме трубчатого узла (21), и которую соединяют с секцией, идущей от первого конца (23) к расширяющейся секции (22).
Комбинированный смещающий и опорный вставной элемент (30а) вставлен в концевой трубчатый узел (21), при этом вставным элементом (30) сформирован проход от его впускной секции (31а) к выпускной секции (31b); наружный диаметр на впускной секции может быть немного больше внутреннего диаметра по меньшей мере первого конца (23) трубчатого узла (21). В проиллюстрированном варианте с внутренним уступом (26) наружный диаметр превышает внутренний диаметр трубчатого узла в секции, идущей от первого конца (23) до уступа (26), но вписывается в секцию, идущую от уступа (26) до начала расширяющейся секции (22), так что наружный диаметр приблизительно равен d1.
В более общем виде, внутренняя стенка представляет собой трубчатый узел (2), при этом первый конец вставного элемента (30а) сформирован так, что форма внутреннего профиля (26) на внутренней стенке трубчатого узла (21) соответствует внешней форме впускного (31а) конца вставного элемента (30а), поэтому при введении вставного элемента (30) в трубчатый узел (21) он надежно устанавливается своим впускным (31) концом на внутреннем профиле (26), что предотвращает любое дальнейшее движение в направлении первого конца (23) трубчатого элемента (21).
Секция вставного элемента (30а) в направлении к впускной секции (31а) может быть выполнена таким образом, что она немного сжимается, будучи введенной в трубчатый узел (21).
Секция вставного элемента (30а) в направлении к выпускной секции (31b) имеет форму (32), которая позволяет удерживать опорный элемент (6), такой как уплотнительное кольцо (6), заменяя тем самым опорное кольцо (7) в том же назначении.
Секция (33) вставного элемента (30а) между впускной секцией (31а) и профилем (32) представляет собой смещающий элемент (33), которому внутренне присуща смещающая или пружинящая способность.
Трубчатый узел (21) в области в направлении ко второму концу (24) может быть снабжен углублением (29) в его стенке.
На фиг. 2 показан первый вариант осуществления узла (50) клапанной части согласно настоящему изобретению, образованного вставным элементом (30а), вставленным в трубчатый узел (21).
На фиг. 3 и 4 показан шаровой клапан (1), образованный двумя такими узлами (50а) клапанной части, расположенными так, чтобы охватывать (шаровидный) клапанный элемент (2). Уплотнительные элементы (6) установлены в опорных профилях (32) и контактируют с клапанным элементом (2) для обеспечения герметичности. Длина вставных элементов (30а) такова, что узлы (50а) клапанной части соединены, при этом в их смещающих элементах (33) сохраняется напряжение, так что они толкают уплотнительные элементы (6) в направлении к клапанному элементу (2) и прижимают их к клапанному элементу (2).
После соединения на втором конце (24) поверхности узлов (50а) клапанной части скрепляются вместе, например, посредством твердой пайки, сварки (51), и т.д., по периферии и, как показано на фиг. 4, через отверстие, образованное двумя соединенными углублениями (29), рукоятка (9) соединяется со штоком (10), прикрепленным к клапанному элементу (2). Дополнительно может быть предусмотрена сальниковая коробка и уплотнительные элементы.
Также проиллюстрирован вариант с фланцами (52), соединенными с концевыми трубками (21), которые могут быть соединены или не соединены с любым из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления узла (50b) клапанной части, который содержит вставные элементы (30b), соединенные с шаровидным клапанным элементом (2), причем узел (50b) клапанной части может также именоваться шаровым картриджем (50b). Два вставных элемента (30b) в проиллюстрированном варианте содержат выступы (34), отходящие от опорных профилей (32) уплотнительных элементов (6) и выполненные с возможностью удерживать между собой клапанный элемент (2). Выступы (34) двух вставных элементов (30b) могут быть скреплены друг с другом (например, сваркой, твердой пайкой, и т.д.), с формированием устойчивого шарового картриджа (50b), который может быть проверен на предмет утечки перед финальной сборкой в шаровой клапан.
Затем уже может быть сформирован готовый шаровой клапан (1) путем размещения шарового картриджа (50b) внутри двух трубчатых узлов (21) так же как описано выше в связи с фиг. 2-4.
Альтернативный вариант сборки шарового картриджа (50b) может включать формирование вставного элемента (30b) в виде единой трубчатой детали, возможно заранее сформованной как описано выше в связи с фиг. 5 на одной половине, размещение внутри нее шаровидного клапанного элемента (2), после чего формируют либо обе половины, либо неформованную половину вокруг клапанного элемента (2) до получения формы с фиг. 5.
На фиг. 6 показан вариант, альтернативный конструкции двух трубчатых узлов (21), в котором предусмотрена только одна единая трубка (60), заранее сформованная на одной секции (61а) (заранее сформованная секция может быть первой половиной трубки (60)) так, как описано выше в связи с фиг. 2, однако неформованная на второй секции (61b) (неформованная секция может быть второй половиной трубки (60)). Шаровой картридж (50b) в варианте с фиг. 5, или отдельные части (30а, 6, 2, 6, 30а) в варианте с фиг. 2 и 3 вводятся в отверстие неформованной единой трубки (23) до тех пор, пока конец (23) не достигнет уступа (26) заранее сформованной секции (61а).
В проиллюстрированном варианте неформованная секция (61b) содержит при этом участок (62) разрыва, содержащий уступ (26) этой второй секции, причем указанный участок (62) разрыва выполнен в виде углубления во внутренней боковой стенке единой трубки (60). При формовании указанного участка вокруг клапанного узла/узлов (50а, 50b) второй из концов (23) заходит в уступ (26) участка (62) разрыва.
На фиг. 7а показана указанная трубка (60), выполненная как единая трубка (60), в которой узел клапанной части, будучи шаровым картриджем (60b), вставлен в отверстие неформованной секции (61b), которой впоследствии придается форма в соответствии с формованной секцией (61а), что обеспечивает фиксацию шарового картриджа (50), так что единая трубка (60) образует корпус клапана.