КОМБИНАЦИЯ ЗАПОРНОГО КЛАПАНА И ОБРАТНОГО КЛАПАНА СО ВСТРОЕННЫМ ИЗМЕРЕНИЕМ РАСХОДА, ДАВЛЕНИЯ И/ИЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ И СО СВОЙСТВОМ ИЗМЕНЕНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
COMBINATION OF SHUTOFF VALVE AND CHECK VALVE WITH BUILT-IN MEASUREMENT OF FLOW RATE, PRESSURE AND / OR TEMPERATURE AND WITH PROPERTY OF CHANGE OF CONFIGURATION DURING OPERATION

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Приоритет данной заявки испрашивается на основании предварительной заявки №62/425,289 на патент США, поданной 22 ноября 2016 года, содержание которой полностью включено в данный документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область изобретения
Данное изобретение относится к комбинированному запорному и обратному клапану и, более конкретно, к комбинированному запорному и обратному клапану для жидкостной системы.
2. Краткое описание уровня техники
В большей части жидкостных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) требуется наличие отсечных/запорных клапанов для обеспечения возможности проведения технического обслуживания и обратных клапанов для обеспечения надлежащей работы. Средства для измерения параметров потока устанавливают на постоянной или временной основе для контроля расхода в системе. В случае постоянной установки в жидкостной системе ОВКВ указанные средства занимают дополнительное пространство и увеличивают потери напора в системе. В зависимости от типа используемого средства измерения может потребоваться значительное увеличение длины трубы. Использование временно установленных средств измерения расхода может быть трудоемким и, в зависимости от типа используемой технологии, такие средства могут иметь разную степень точности, обладать разными возможностями для переноса данных и иметь разные причины возникновения протечек текучей среды.
Обратные клапаны и запорные/отсечные клапаны также занимают место и увеличивают потери напора в системе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, согласно данному изобретению предложен комбинированный клапан для жидкостной системы ОВКВ, который работает в качестве запорного клапана, обратного клапана и в качестве средства для измерения параметров текучей среды, таких как расход, давление и/или температура. Согласно данному изобретению также обеспечена возможность установки запорного клапана во время эксплуатации с прямолинейной ориентацией с образованием угла 180°, или с угловой ориентацией под углом 90°, а также под углом промежуточной величины.
Новая комбинация запорного клапана и обратного клапана со встроенными датчиками расхода, давления и/или температуры обеспечивает более компактную конфигурацию изделия, что позволяет экономить пространство, например, благодаря устранению необходимости использования отдельных компонентов в системе ОВКВ, таких как отдельные запорные клапаны, обратные клапаны, расходомеры, датчики давления и/или термометры.
Когда комбинированный клапан работает в качестве принудительно-запорного отсечного клапана, обеспечивается возможность предотвратить прохождение потока текучей среды в любом направлении, так что может быть выполнено техническое обслуживания насоса или системы. Оптимизированный профилированный диск запорного клапана сводит к минимуму воздействие, которое запорный элемент оказывает на общее падение давления комбинированного клапана при нахождении в полностью открытом положении. Когда комбинированный клапан работает в качестве обратного клапана, он позволяет предотвратить обратный поток и гравитационную циркуляцию, которые в случае возникновения могут нанести вред работе насоса или системы.
Измерение потока следует проводить посредством соответствующего встроенного электромагнитного, электромеханического или механического устройства, используемого в возможном сочетании со средствами измерения давления и/или температуры.
Возможность изменения конфигурации при эксплуатации обеспечена благодаря фланцевому соединению, с помощью которого обеспечено соединение верхней по потоку впускной половины клапана с его нижней по потоку выпускной половиной. Фланец расположен так, что при соединении впускной и выпускной элементы клапана выровнены с обеспечением прямого расположения (под углом 180°), при котором впускной и выпускной элементы имеют общую ось. Для пользователя также обеспечена возможность расположить впускной и выпускной элементы так, что выпускной элемент клапана будет расположен перпендикулярно (под углом 90°) впускному элементу. Также возможны варианты расположения под углами промежуточной величины.
Один вариант выполнения такого комбинированного клапана включает все указанные средства, образующие, насколько возможно, компактную конфигурацию, чтобы сэкономить пространство и затрачиваемые усилия при установке. Средства для измерения расхода, давления и/или температуры, встроенные в указанный клапан, позволяют исключить вероятность протечки, которая обычно возникает, когда в клапан или вспомогательные средства вставляют датчики для измерения внутреннего давления или температуры текучей среды. Кроме того, с точки зрения проектирования системы, при использовании такого комбинированного клапана может образоваться только одно место потери напора.
Конкретные варианты выполнения
В качестве примера и в соответствии с некоторыми вариантами выполнения данное изобретение может включать или быть выполненным в форме комбинированного клапана, содержащего один или более встроенных измерительных датчиков, обратный клапан и запорный клапан, образующие впускной и выпускной элементы клапана.
Впускной элемент клапана может содержать трубчатую часть, которая имеет впускную часть для приема потока текучей среды и выпускную часть для обеспечения прохождения потока текучей среды из выпускного элемента клапана и проходит вдоль своей оси. Впускной элемент клапана может содержать впускную фланцевую часть, присоединенную к указанной впускной части и проходящую в наружном направлении перпендикулярно оси трубчатой части для присоединения к впускной трубе, из которой поступает поток текучей среды. Впускной элемент клапана может содержать выпускную фланцевую часть, присоединенную к выпускной части и проходящую в наружном направлении под наклоном к оси трубчатой части и к оси соответствующей трубчатой части под углом около 45°.
Выпускной элемент клапана может содержать соответствующую трубчатую часть, которая имеет соответствующую впускную часть для приема потока текучей среды из впускного элемента клапана и соответствующую выпускную часть для обеспечения прохождения потока текучей среды из указанного выпускного элемента и проходит вдоль оси соответствующей трубчатой части. Выпускной элемент клапана может содержать соответствующую выпускную фланцевую часть, присоединенную к соответствующей выпускной части для обеспечения присоединения к выпускной трубе, предназначенной для приема потока текучей среды из комбинированного клапана, и проходящую в наружном направлении перпендикулярно оси соответствующей трубчатой части. Выпускной элемент клапана может содержать соответствующую впускную фланцевую часть, присоединенную к соответствующей впускной части выпускного элемента клапана, проходящую в наружном направлении с наклоном к оси соответствующей трубчатой части под углом около 45° и выполненную с возможностью присоединения к выпускной фланцевой части впускного элемента клапана, так что обеспечена возможность соединения впускного и выпускного элементов клапана с обеспечением
- прямолинейной ориентации под углом 180° относительно оси трубчатой части впускного элемента клапана и оси соответствующей трубчатой части выпускного элемента клапана, которые по существу параллельны друг другу, или
- угловой ориентации под углом 90° относительно оси трубчатой части впускного элемента клапана и оси соответствующей трубчатой части выпускного элемента клапана, которые по существу перпендикулярны друг другу, или
- угловой ориентации под углом промежуточной величины от 90° до 180° относительно оси трубчатой части впускного элемента клапана и оси соответствующей трубчатой части выпускного элемента клапана, которые проходят под углом от 90° до 180° относительно друг друга.
Комбинированный клапан может включать по меньшей мере один из следующих признаков:
- впускной элемент клапана может содержать указанный один или более встроенных измерительных датчиков, причем указанный один или более встроенных измерительных датчиков выполнен с возможностью распознавания некоторого набора параметров, который включает расход, температуру или давление текучей среды, проходящей через комбинированный клапан.
Выпускной элемент клапана может содержать обратный клапан, запорный клапан или оба указанных клапана.
Выпускная фланцевая часть впускного элемента клапана и соответствующая впускная фланцевая часть выпускного элемента клапана могут иметь соответствующие отверстия под болты для обеспечения соединения выпускной фланцевой части и соответствующей впускной фланцевой части.
Соответствующие отверстия могут быть выполнены в четырех углах, так что обеспечена возможность присоединения соответствующей впускной фланцевой части выпускного элемента клапана к соответствующей впускной части впускного элемента клапана с обеспечением прямолинейной ориентации под углом 180°, или под углом 90°, или угловой ориентации под углом промежуточной величины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее приведено описание чертежей, которые необязательно выполнены в масштабе.
Фиг. 1А-1D изображают комбинированный клапан, в котором впускной и выпускной элементы соединены вместе с обеспечением прямолинейной ориентации под углом 180°, причем Фиг. 1А изображает вид сбоку комбинированного клапана в разрезе, Фиг. 1В иллюстрирует схему конструкции комбинированного клапана, содержащего датчик давления, расходомер, датчик температуры, обратный клапан и запорный клапан-отсекатель, причем все указанные компоненты расположены вдоль общей оси, Фиг. 1С изображает вид сверху в аксонометрии комбинированного клапана, показанного на Фиг. 1А, а Фиг. 1D изображает вид сбоку комбинированного клапана, показанного на Фиг. 1А, при этом все чертежи выполнены в соответствии с некоторыми вариантами выполнения данного изобретения.
Фиг. 2А-2D изображают комбинированный клапан, в котором впускной и выпускной элементы соединены вместе с обеспечением перпендикулярной ориентации или ориентации под углом 90°, причем Фиг. 2А изображает вид сбоку комбинированного клапана в разрезе, Фиг. 2В иллюстрирует схему конструкции комбинированного клапана, содержащего датчик давления, расходомер и датчик температуры, расположенные на одной оси, а также обратный клапан и запорный клапан-отсекатель, расположенные вдоль перпендикулярной оси, Фиг. 2С изображает вид сверху в аксонометрии комбинированного клапана, показанного на Фиг. 2А, а Фиг. 2D изображает вид сбоку комбинированного клапана, показанного на Фиг. 2А, при этом все чертежи выполнены в соответствии с некоторыми вариантами выполнения данного изобретения.
Фиг. 3А-3С изображают комбинированный клапан, в котором впускной и выпускной элементы соединены вместе с обеспечением расположения под углом промежуточной величины, причем Фиг. 3А изображает частичный вид в разрезе комбинированного клапана, Фиг. 3В изображает вид сверху в аксонометрии комбинированного клапана, показанного на Фиг. 3А, Фиг. 3С изображает вид сбоку комбинированного клапана, показанного на Фиг. 3А, при этом все чертежи выполнены в соответствии с некоторыми вариантами выполнения данного изобретения.
Фиг. 4А-4С изображают альтернативную конструкцию фланцев для комбинированного клапана, в котором впускной элемент и выпускной элемент, соответственно, соединены вместе с обеспечением расположений, подобных угловым расположениям на Фиг. 1А-1D, Фиг. 2А-2D и Фиг. 3А-3С, причем Фиг. 4А изображает вид сверху в аксонометрии комбинированного клапана, в котором обеспечена прямолинейная ориентация или ориентация под углом 180°, подобное показанным на Фиг. 1А-1D, Фиг. 4В изображает вид сверху в аксонометрии комбинированного клапана, в котором обеспечена перпендикулярная ориентация или ориентация под углом 90°, подобная показанным на Фиг. 2А-2D, и Фиг. 4С изображает вид сбоку комбинированного клапана, в котором обеспечена ориентация под углом промежуточной величины, подобная показанным на Фиг. 3А-3С, при этом все чертежи выполнены в соответствии с некоторыми вариантами выполнения данного изобретения.
На чертежах для единообразия подобные элементы обозначены подобными номерами и надписями. Каждая вспомогательная линия и сопутствующая надпись для каждого элемента не повторяется на каждом чертеже для того, чтобы облегчить восприятие чертежа в целом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В качестве примера и в соответствии с некоторыми вариантами выполнения на Фиг. 1А-1D настоящее изобретение изображено в виде комбинированного клапана, который обозначен в целом номером 10 и содержит один или более встроенных измерительных датчиков Р, Т, F, обратный клапан CV и запорный клапан IV, образующие впускной элемент 20 клапана и выпускной элемент 40 клапана.
Впускной элемент 20 клапана
Впускной элемент 20 содержит трубчатую часть 22, содержащую впускную часть 24 для приема потока текучей среды и выпускную часть 26 для обеспечения прохождения потока текучей среды из выпускного элемента 20. Трубчатая часть 22 может проходить вдоль оси А трубчатой части.
Впускной элемент 20 содержит впускную фланцевую часть 28, присоединенную к впускной части 24 и проходящую в наружном направлении перпендикулярно оси А трубчатой части для присоединения к впускной трубе (не показана), из которой поступает поток текучей среды.
Впускной элемент 20 содержит выпускную фланцевую часть 30, присоединенную к выпускной части 26 и проходящую в наружном направлении с наклоном к оси А трубчатой части под углом около 45°. На Фиг. 1А показана плоскость, обозначенная стрелками а-а, проходящая относительно оси А трубчатой части и оси А' соответствующей трубчатой части.
Выпускной элемент 40 клапана
Выпускной элемент 40 содержит соответствующую трубчатую часть 42, которая имеет соответствующую впускную часть 44 для приема потока текучей среды из впускного элемента 20 и соответствующую выпускную часть 46 для обеспечения прохождения потока текучей среды из выпускного элемента 40 и проходит вдоль оси А' соответствующей трубчатой части.
Выпускной элемент 40 содержит соответствующую выпускную фланцевую часть 48, присоединенную к соответствующей выпускной части 46 для обеспечения присоединения к выпускной трубе (не показана на чертежах), предназначенной для приема потока текучей среды из клапана 10, и проходящую в наружном направлении перпендикулярно оси А' соответствующей трубчатой части.
Выпускной элемент 40 содержит соответствующую впускную фланцевую часть 50, присоединенную к соответствующей впускной части 44 выпускного элемента 40, проходящую в наружном направлении с наклоном к оси А' соответствующей трубчатой части под углом около 45° и выполненную с возможностью присоединения к выпускной фланцевой части 30 впускного элемента 20 клапана для обеспечения соединения впускного элемента 20 и выпускного элемента 40, например, с помощью болтов. На Фиг. 1А показана плоскость, обозначенная стрелками а-а относительно оси А трубчатой части и оси А' соответствующей трубчатой части.
Ориентация впускного и выпускного элементов клапана Во время работы обеспечена возможность соединения впускного элемента 20 и выпускного элемента 40 (например, техническим специалистом во время эксплуатации) с обеспечением одного из следующих расположений:
1) с прямолинейной ориентацией под углом 180° относительно оси А трубчатой части впускного элемента 20 и оси А' соответствующей трубчатой части выпускного элемента 40, которые по существу параллельны друг другу, например, как показано на Фиг. 1А-1D и 4А, или
2) с угловой ориентацией под углом 90° относительно оси А трубчатой части впускного элемента 20 и оси А' соответствующей трубчатой части выпускного элемента 40, которые по существу перпендикулярны друг другу, например, как показано на Фиг. 2А-2D и 4 В, или
3) с угловой ориентацией под углом промежуточной величины от 90° до 180° относительно оси А трубчатой части впускного элемента 20 и оси А' соответствующей трубчатой части выпускного элемента 40, которые проходят под углом от 90° до 180° относительно друг друга, например, как показано на Фиг. 3А-3С и 4С.
Другие признаки
Впускной элемент 20 может содержать указанный один или более встроенных измерительных датчиков Р, Т, F, причем указанный один или более встроенных измерительных датчиков выполнены с возможностью распознавания некоторого набора параметров, включая расход, температуру или давление в текучей среде, проходящей через клапан 10. В соответствии с приведенными вариантами выполнения объем данного изобретения включает вариант, в котором выпускной элемент 40 может содержать указанный один или более встроенных измерительных датчиков Р, Т, F.
В качестве примера и в соответствии с некоторыми вариантами выполнения выпускной элемент 40 может содержать обратный клапан CV, или запорный клапан IV, или оба клапана, например, так, как это показано на чертежах. В соответствии с приведенными вариантами выполнения объем настоящего изобретения включает вариант, в котором впускной элемент 20 может содержать обратный клапан CV, или запорный клапан IV, или оба клапана. В качестве примера, запорный клапан IV показан на Фиг. 1А в виде шарового клапана BV, однако объем настоящего изобретения включает другие типы или виды запорных клапанов, которые известны в настоящее время или будут разработаны в будущем.
Фланцевые части 28, 30 и соответствующие фланцевые части 48, 50 могут иметь соответствующие отверстия О под болты В для обеспечения их соединения, например, как выпускная фланцевая часть 30 и соответствующая впускная фланцевая часть 50, как показано на чертежах.
В качестве примера и в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения, а также в соответствии с чертежами соответствующие отверстия О могут быть выполнены в четырех углах, так что обеспечена возможность соединения соответствующей впускной фланцевой части 50 выпускного элемента 40 с выпускной фланцевой частью 28 впускного элемента 20 с обеспечением прямолинейной ориентации под углом 180°, или угловой ориентации под углом 90°, или под углом промежуточной величины. В соответствии с приведенными вариантами выполнения объем настоящего изобретения включает вариант, в котором выпускная фланцевая часть 30 и соответствующая впускная фланцевая часть 50, к примеру, могут иметь больше или меньше четырех отверстий и могут быть соединены с помощью более чем четырех или менее чем четырех болтов, в пределах сущности данного изобретения.
Фиг. 2А-4С
Фиг. 2А-4С изображают другие конфигурации/варианты расположения со ссылочными позициями, которые соответствуют обозначениям частей/компонентов на Фиг. 1А-1D.
Фиг. 2А-2D изображают комбинированный клапан 10, в котором впускной элемент 20 и выпускной элемент 40 соединены вместе с обеспечением перпендикулярного расположения или расположения под углом 90°. Фиг. 2В изображает комбинированный клапан 10, содержащий датчик Р давления, расходомер F и температурный датчик Т, расположенные на одной оси, а также обратный клапан CV и запорный клапан-отсекатель IV, расположенные вдоль перпендикулярной оси.
Фиг. 3А-3С изображают комбинированный клапан 10, в котором впускной элемент 20 и выпускной элемент 40 соединены вместе с обеспечением их расположения под углом промежуточной величины.
Фиг. 4А-4С изображают альтернативный вариант конструкции фланцев комбинированного клапана, в котором впускной элемент 20 и выпускной элемент 40, соответственно, соединены вместе подобно угловым расположениям на Фиг. 1А-1D, 2A-2D и 3А-3С. Например, Фиг. 4А изображает комбинированный клапан 10, в котором обеспечена прямолинейная ориентация или угловая ориентация под углом 180°, подобная ориентации, показанной на Фиг. 1А-1D. Фиг. 4В изображает комбинированный клапан 10, в котором обеспечено перпендикулярная ориентация или ориентация под углом 90°, подобная ориентации, показанной на Фиг. 2А-2D. Фиг. 4С изображает комбинированный клапан 10, в котором обеспечено ориентация под углом промежуточной величины, подобная показанной на Фиг. 3А-3С.
Обратный клапан, запорный клапан, датчики давления, температуры и расхода
Обратные клапаны, такие как элемент CV, запорные клапаны, такие как элемент IV, и клапаны давления, температуры и расхода, такие как элементы Р, Т, F, известны из уровня техники, и объем настоящего изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом таких элементов, который известен в настоящее время или будет разработан в будущем. В качестве дополнительного примера см. другие родственные заявки, указанные далее.
Другие родственные заявки
В качестве примера, родственными для данной заявки являются: заявка №15/173,798 (911-019.021-2//F-B&G-X0021) на патент, поданная 6 июня 2016 года, в которой испрашивается приоритет по заявке №62/171,023, поданной 4 июня 2015 года; заявка №15/262,430 (911-019.023-2//F-B&G-X0023) на патент, поданная 12 сентября 2016 года, в которой испрашивается приоритет по заявке №62/217,355, поданной 11 сентября 2015 года; а также заявка №15/715,779 (911-019.029-2//F-B&G-X0029) на патент, поданная 26 сентября 2017 года, в которой испрашивается приоритет по заявке №62/399,614, поданной 26 сентября 2016 года. Содержание указанных заявок целиком включено в данный документ посредством ссылки.
Объем изобретения
Следует отметить, что варианты выполнения, проиллюстрированные и подробно описанные в данном документе, приведены только в качестве примера, при этом объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными конфигурациями, размерами и/или конструктивными особенностями частей или элементов, рассмотренными в данном документе. Другими словами, специалисту в данной области техники будет понятно, что эти варианты выполнения допускают возможность внесения конструктивных изменений, а также то, что полученные варианты выполнения могут отличаться от раскрытых в данном документе, однако они также будут входить в объем сущности данного изобретения.
Следует понимать, что, если не указано иное, любые признаки, характеристики, варианты или модификации, описанные в данном документе в отношении конкретного варианта выполнения, также могут быть применены, использованы или включены в любой другой вариант выполнения, описанный в данном документе.
Несмотря на то, что данное изобретение описано и проиллюстрировано на основе примерных вариантов его выполнения, возможно выполнение вышеуказанных и других различных дополнений и изъятия в пределах сущности и объема настоящего изобретения.