СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО НАКОНЕЧНИКА ПРОБКИ СО СТАЛЬНЫМ ОПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ПОСРЕДСТВОМ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ И КЛЕЯ
METHOD OF CONNECTION OF CERAMIC TIP OF PLUG WITH STEEL BEARING ELEMENT BY MEANS OF THREADED CONNECTION AND GLUE

Область техники
Настоящее изобретение относится к компонентам клапанов вообще и к соединению наконечника пробки клапана с опорным элементом в частности.
Уровень техники
Многие описывающие клапаны заявки, в частности заявки, описывающие работу клапанов в средах со средней или низкой температурой, требуют использование наконечника пробки клапана, выполненного из материала, противостоящего коррозии и эрозии. В соответствии с этим наконечник пробки часто выполнен из керамического материала, например карбида вольфрама. Выбранный наконечник пробки клапана обычно прикреплен к стальному опорному элементу посредством пайки тугоплавким припоем вместе с несколькими операциями термической обработки, часто проводимыми при температурах, превышающих 1300°F (704°C). После охлаждения блока происходит соединение опорного элемента со стержнем клапана. Стержень клапана функционально соединен с приспособлением привода, перемещающим стержень клапана с возможностью взаимодействия герметичным образом уплотнительной поверхности на наконечнике пробки с седлом клапана или его отсоединения от седла клапана.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним иллюстративным вариантом реализации настоящего изобретения блок пробки клапана содержит опорный элемент, содержащий корпус опорного элемента, содержащий первый конец и противоположный первому концу второй конец. Опорный элемент также содержит расположенный осесимметрично первый элемент сопряжения, расположенный примыкающим к первому концу корпуса опорного элемента, причем первый элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Опорный элемент также содержит элемент сопряжения со стержнем клапана, расположенный вблизи второго конца корпуса опорного элемента, причем элемент сопряжения со стержнем выполнен с возможностью прикрепления опорного элемента к стержню клапана. Опорный элемент выполнен из металлического материала. Блок пробки клапана также содержит наконечник пробки, содержащий первый конец и противоположный первому концу второй конец. Наконечник пробки также содержит расположенный осесимметрично второй элемент сопряжения, расположенный примыкающим к первому концу, причем второй элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Наконечник пробки также содержит уплотнительную поверхность пробки, расположенную вблизи первого конца, причем уплотнительная поверхность пробки выполнена с возможностью взаимодействия герметичным образом с седлом клапана. Наконечник пробки выполнен из керамического материала. Блок пробки клапана также содержит клей. Снабженный резьбой участок первого элемента сопряжения на опорном элементе взаимодействует со снабженным резьбой участком второго элемента сопряжения на наконечнике пробки, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения и по меньшей мере часть снабженного резьбой участка второго элемента сопряжения с целью прикрепления наконечника пробки к опорному элементу.
В соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой выступ сопряжения, простирающийся в осевом направлении наружу от первого конца корпуса опорного элемента, причем снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа сопряжения. Дополнительно, второй элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения, простирающееся в осевом направлении внутрь от второго конца к первому концу наконечника пробки, причем снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения. Кроме того, выступ сопряжения на опорном элементе вставлен в отверстие сопряжения наконечника пробки с возможностью взаимодействия посредством резьбы снабженного резьбой участка на выступе сопряжения со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа сопряжения по меньшей мере с частью снабженного резьбой участка отверстия сопряжения.
-5
-5
-5
-5
В соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения керамический материал представляет собой карбид вольфрама, а металлический материал представляет собой сталь. В соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения клей представляет собой эпоксидный клей. В соответствии с еще одним вариантом реализации настоящего изобретения керамический материал выбран так, чтобы иметь коэффициент теплового расширения, составляющий от 0,7×10/°С до 0,4×10/°С, а металлический материал выбран так, чтобы иметь коэффициент теплового расширения, составляющий от 1,9×10/°С до 1,1×10/°C.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения элемент сопряжения со стержнем на опорном элементе представляет собой отверстие для стержня, простирающееся в осевом направлении внутрь от второго конца корпуса опорного элемента к первому концу, причем отверстие для стержня выполнено с возможностью введения в него части стержня клапана.
В другом варианте реализации настоящего изобретения выступ сопряжения на опорном элементе содержит верхнюю поверхность, а опорный элемент также содержит промежуточную поверхность, расположенную между наружной поверхностью корпуса опорного элемента и наружной поверхностью выступа сопряжения. В еще одном варианте реализации настоящего изобретения отверстие сопряжения в наконечнике пробки частично определено нижней поверхностью отверстия, а нижняя поверхность пробки расположена вблизи от второго конца наконечника пробки. В еще одном варианте реализации настоящего изобретения нижняя поверхность пробки в наконечнике пробки расположена вблизи промежуточной поверхности опорного элемента, а нижняя поверхность отверстия для отверстия сопряжения в наконечнике пробки расположена вблизи верхней поверхности выступа сопряжения на опорном элементе. В другом варианте реализации настоящего изобретения нижняя поверхность пробки для наконечника пробки входит в контакт с промежуточной поверхностью опорного элемента.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения в опорном элементе, простирающееся в осевом направлении внутрь от первого конца корпуса опорного элемента ко второму концу корпуса опорного элемента, а снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения в опорном элементе. Кроме того, второй элемент сопряжения представляет собой выступ пробки, простирающийся в осевом направлении наружу от нижней поверхности пробки в наконечнике пробки, а снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа пробки. Выступ пробки на наконечнике пробки вставлен в отверстие сопряжения в опорном элементе таким образом, что снабженный резьбой участок выступа пробки взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения в опорном элементе, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа пробки по меньшей мере с частью снабженного резьбой участка отверстия сопряжения в опорном элементе.
В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом реализации настоящего изобретения способ сборки блока пробки клапана включает обеспечение наличия металлического опорного элемента, содержащего корпус опорного элемента, содержащего первый конец и противоположный первому концу второй конец. Способ также включает формирование расположенного осесимметрично первого элемента сопряжения на опорном элементе, причем первый элемент сопряжения расположен вблизи первого конца корпуса опорного элемента, и первый элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Элемент сопряжения со стержнем выполнен на опорном элементе, причем этот элемент сопряжения со стержнем расположен вблизи второго конца корпуса опорного элемента, и элемент сопряжения со стержнем выполнен с возможностью прикрепления опорного элемента к стержню клапана. Способ дополнительно включает обеспечение наличия керамического наконечника пробки, содержащего первый конец и противоположный первому концу второй конец. Способ также включает обеспечение наличия осесимметрично расположенного второго элемента сопряжения на наконечнике пробки, причем второй элемент сопряжения расположен примыкающим ко второму концу и второй элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Уплотнительная поверхность пробки выполнена на наконечнике пробки, причем уплотнительная поверхность пробки расположена вблизи первого конца, и уплотнительная поверхность пробки выполнена с возможностью взаимодействия герметическим образом с седлом клапана. Способ также включает нанесение клея на один участок из снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения и снабженного резьбой участка второго элемента сопряжения. Кроме того, способ также включает взаимодействие посредством резьбы снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения со снабженным резьбой участком второго элемента сопряжения таким образом, что клей входит в контакт с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения и с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка второго элемента сопряжения. Кроме того, способ включает обеспечение отверждения клея посредством нагрева опорного элемента, наконечника пробки и клея до температуры, не превышающей 400°F (204°C).
В другом варианте реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой выступ сопряжения, простирающийся в осевом направлении наружу от первого конца корпуса опорного элемента, а снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа сопряжения. Кроме того, второй элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения, простирающееся в осевом направлении внутрь от второго конца к первому концу наконечника пробки, а снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения. Кроме того, выступ сопряжения в опорном элементе вставлен в отверстие сопряжения в наконечнике пробки таким образом, что снабженный резьбой участок выступа сопряжения взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа сопряжения по меньшей мере с частью снабженного резьбой участка сопряжения.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения керамический наконечник пробки выполнен из карбида вольфрама, а металлический опорный элемент выполнен из стали. В другом варианте реализации настоящего изобретения эпоксидный клей нанесен на один участок из снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения и снабженного резьбой участка второго элемента сопряжения.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения в опорном элементе, простирающееся в осевом направлении внутрь от первого конца корпуса опорного элемента ко второму концу корпуса опорного элемента, а снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения в опорном элементе. Кроме того, второй элемент сопряжения представляет собой выступ пробки, простирающийся в осевом направлении наружу от нижней поверхности пробки для наконечника пробки, а снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа пробки. Выступ пробки для наконечника пробки вставлен в отверстие сопряжения в опорном элементе таким образом, что снабженный резьбой участок выступа пробки взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения в опорном элементе, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа пробки с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка отверстия сопряжения в опорном элементе.
В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом реализации настоящего изобретения гидравлический управляющий клапан содержит корпус клапана, содержащий отверстие для входа жидкости, отверстие для выхода жидкости, уравнительный канал для движения жидкости с отверстием для входа жидкости и отверстием для выхода жидкости и седло клапана, расположенное в уравнительном канале с возможностью управления потоком жидкости. Гидравлический управляющий клапан также содержит удлиненный стержень клапана, содержащий первый конец и второй конец, причем первый конец выполнен с возможностью соединения с приводом клапана, а второй конец противоположен первому концу. Блок пробки клапана соединен со вторым концом стержня клапана, и блок пробки клапана содержит опорный элемент, содержащий корпус опорного элемента, содержащий первый конец и противоположный первому концу второй конец. Опорный элемент также содержит расположенный осесимметрично первый элемент сопряжения, расположенный примыкающим к первому концу корпуса опорного элемента, причем первый элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Опорный элемент также содержит элемент сопряжения со стержнем клапана, расположенный вблизи второго конца корпуса опорного элемента, и по меньшей мере часть второго конца стержня клапана соединена с элементом сопряжения стержня клапана, чтобы прикрепить опорный элемент к стержню клапана. Кроме того, опорный элемент выполнен из металлического материала. Блок пробки клапана также содержит наконечник пробки, содержащий первый конец и противоположный первому концу второй конец. Наконечник пробки также содержит расположенный осесимметрично второй элемент сопряжения, расположенный примыкающим ко второму концу, а второй элемент сопряжения содержит снабженный резьбой участок. Наконечник пробки также содержит уплотнительную поверхность пробки, расположенную вблизи первого конца, причем уплотнительная поверхность пробки выполнена с возможностью взаимодействия герметическим образом с седлом клапана. Кроме того, наконечник пробки содержит керамический материал. Блок пробки клапана также содержит клей. Снабженный резьбой участок первого элемента сопряжения на опорном элементе взаимодействует со снабженным резьбой участком второго элемента сопряжения наконечника пробки, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка первого элемента сопряжения с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка второго элемента сопряжения, чтобы прикрепить наконечник пробки к опорному элементу.
В другом варианте реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой выступ сопряжения, простирающийся в осевом направлении наружу от корпуса опорного элемента, а снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа сопряжения. Кроме того, второй элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения, простирающееся в осевом направлении внутрь от второго конца к первому концу наконечника пробки, а снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения. Выступ сопряжения на опорном элементе вставлен в отверстие сопряжения наконечника пробки таким образом, что снабженный резьбой участок выступа сопряжения взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа сопряжения по меньшей мере с частью снабженного резьбой участка отверстия сопряжения.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения керамический материал представляет собой карбид вольфрама, а металлический материал представляет собой сталь. В еще одном варианте реализации настоящего изобретения клей представляет собой эпоксидный клей.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения первый элемент сопряжения представляет собой отверстие сопряжения в опорном элементе, простирающееся в осевом направлении внутрь от первого конца опорного элемента ко второму концу опорного элемента, а снабженный резьбой участок расположен на боковой поверхности отверстия сопряжения в опорном элементе. Второй элемент сопряжения представляет собой выступ пробки, простирающийся в осевом направлении наружу от нижней поверхности пробки наконечника, а снабженный резьбой участок расположен на наружной поверхности выступа пробки. Выступ пробки на наконечнике пробки вставлен в отверстие сопряжения в опорном элементе таким образом, что снабженный резьбой участок выступа пробки взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком отверстия сопряжения в опорном элементе, а клей склеивает по меньшей мере часть снабженного резьбой участка выступа пробки с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка отверстия сопряжения в опорном элементе.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан поперечный разрез блока пробки клапана в соответствии с вариантом реализации изобретения.
На фиг.2 показан поперечный разрез в разобранном виде блока пробки клапана по фиг.1.
На фиг.3 показан поперечный разрез блока пробки клапана в соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения.
На фиг.4 показан поперечный разрез в разобранном виде блока пробки клапана по фиг.3.
На фиг.5 показан поперечный разрез гидравлического управляющего клапана, использующего вариант реализации блока пробки клапана.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1 и фиг.2, блок 10 пробки клапана содержит опорный элемент 12, содержащий корпус 14 опорного элемента и первый элемент 15 сопряжения, такой как выступ 16 сопряжения, простирающийся в осевом направлении наружу от корпуса 14 опорного элемента. Наконечник 18 пробки содержит второй элемент 19 сопряжения, такой как простирающееся во внешнем направлении отверстие 20 сопряжения, содержащее снабженный резьбой участок 22. Выступ 16 сопряжения на опорном элементе 12 вставлен в отверстие 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки, а снабженный резьбой участок 22 в отверстии 20 сопряжения взаимодействует посредством резьбы со снабженным резьбой участком 24 на выступе 16 сопряжения. Клей 26 склеивает снабженный резьбой участок 22 в отверстии 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки со снабженным резьбой участком 24 на выступе 16 сопряжения, прикрепляя посредством этого наконечник 18 пробки к опорному элементу 12.
Как объяснено выше и показано на фиг.1 и фиг.2, опорный элемент 12 из блока 10 пробки клапана содержит корпус 14 опорного элемента и первый элемент 15 сопряжения, такой как выступ 16 сопряжения, простирающийся в осевом направлении наружу от корпуса 14 опорного элемента. Форма корпуса 14 опорного элемента может быть выполнена удлиненной цилиндрической с круговым сечением первого диаметра D1. Однако форма поперечного сечения может быть выполнена любой или в виде комбинации форм, включая форму овала или многоугольника. Корпус 14 опорного элемента содержит первый конец 28 и второй конец 30, противоположный первому концу 28. Продольная ось 32 опорного элемента 12 вытянута вдоль длины корпуса 14 опорного элемента, причем корпус 14 опорного элемента может быть выполнен симметричным относительно продольной оси 32. Нижняя поверхность 34 может быть расположена примыкающей ко второму концу 30 корпуса 14 опорного элемента. Нижняя поверхность 34 может быть выполнена плоской и может быть ориентирована перпендикулярно к продольной оси 32 опорного элемента 12. Промежуточная поверхность 36 может быть расположена примыкающей к первому концу 28 корпуса 14 опорного элемента. Промежуточная поверхность 36 может быть выполнена плоской, и может быть ориентирована параллельно нижней поверхности 34.
Снова обращаясь к фиг.1 и 2, можно видеть, что опорный элемент 12 может содержать элемент сопряжения 37 для стержня клапана, такой как отверстие 38 для стержня, простирающееся в осевом направлении внутрь от нижней поверхности 34 к первому концу 28 корпуса 14 опорного элемента. Отверстие 38 для стержня может быть, по меньшей мере частично, определено цилиндрической боковой поверхностью 40 и конической поверхностью 42. Отверстие 38 для стержня может быть выполнено с размером, обеспечивающим возможность введения в него дистального конца стержня 114 клапана (показан на фиг.5), а стержень 114 клапана может быть прикреплен к приводу 118 клапана (показан на фиг.5) описанным ниже способом. Пара радиальных отверстий 44 может быть выполнена на противоположных сторонах корпуса 14 опорного элемента, причем каждое радиальное отверстие 44 может идти от наружной поверхности 46 корпуса 14 опорного элемента к боковой поверхности 40 отверстия 38 для стержня. Каждое радиальное отверстие 44 может быть выполнено с возможностью введения установочного винта (не показан), прикрепляющего стержень клапана к опорному элементу 12. Однако другие соединительные приспособления могут быть использованы для крепления стержня 114 клапана к корпусу 14 опорного элемента из блока 10 пробки клапана вместо установочных винтов. Например, часть боковой поверхности 40 отверстия 38 для стержня может быть выполнена с резьбой и может взаимодействовать со снабженным резьбой участком стержня 114 клапана.
Вместо отверстия 38 для стержня, показанного на фиг.1 и 2, элемент 37 сопряжения стержня клапана может содержать цилиндрический выступ (не показан), выполненный со снабженной резьбой боковой поверхностью. Цилиндрический выступ может простираться в осевом направлении далеко от нижней поверхности 34 опорного элемента 12. Этот цилиндрический выступ может быть выполнен с возможностью взаимодействия с отверстием (не показано), содержащим снабженную резьбой боковую поверхность, расположенной вблизи осевой конечной части стержня клапана (не показана).
Еще раз обратившись к фиг.1 и 2, можно видеть, что опорный элемент 12 может содержать выступ 16 сопряжения, простирающийся от промежуточной поверхности 36 на первом конце 28 корпуса 14 опорного элемента вдоль продольной оси 32 опорного элемента 12. Форма выступа 16 сопряжения может быть выполнена цилиндрической с круговым сечением второго диаметра D2, причем диаметр D2 выступа 16 сопряжения меньше диаметра D1 корпуса 14 опорного элемента. Наружная поверхность 48 частично определяет выступ 16 сопряжения, а снабженный резьбой участок 24 расположен на наружной поверхности 48. Верхняя поверхность 50 может определять вершину выступа 16 сопряжения. Верхняя поверхность 50 может быть выполнена плоской и может быть параллельной промежуточной поверхности 36.
-5
-5
-5
-5
Опорный элемент 12 может быть выполнен из металла, такого как сталь, включая легированные сплавы и нержавеющую сталь. Коэффициент теплового расширения таких материалов обычно составляет между приблизительно 1,9×10/°C и приблизительно 1,1×10/°С. В соответствии с другим вариантом реализации изобретения опорный элемент 12 может быть выполнен из алюминия, включая алюминиевые сплавы, и может иметь коэффициент теплового расширения между приблизительно 2,3×10/°С и приблизительно 2,1×10/°С. Опорный элемент 12 может быть выполнен посредством машинной обработки из цельной заготовки материала или может быть выполнен в виде агрегата двух или большего числа компонентов. Например, корпус 14 опорного элемента может быть выполнен посредством машинной обработки из первой заготовки материала, а выступ 16 сопряжения может быть выполнен посредством машинной обработки из второй заготовки материала. В этом примере корпус 14 опорного элемента может быть прикреплен к выступу 16 сопряжения при использовании любого способа, обычно используемого в этой области техники, например посредством сваривания, склеивания или посредством механических крепежных деталей.
Обращаясь снова к фиг.1 и 2, можно видеть, что блок 10 пробки клапана также содержит наконечник 18 пробки. Наконечник 18 пробки содержит первый конец 52 и второй конец 54, противоположный первому концу 52. Продольная ось 56 вытянута вдоль длины наконечника 18 пробки, причем наконечник 18 пробки может быть выполнен симметричным относительно продольной оси 56. Форма наконечника 18 пробки может быть цилиндрической с круговым поперечным сечением. Однако форма поперечного сечения может быть выполнена любой или в виде комбинации форм, включая форму овала или многоугольника. Фланец 58 может быть расположен вокруг окружности наконечника 18 пробки вблизи второго конца 54. Нижняя поверхность 60 пробки может быть расположена примыкающий ко второму концу 54 наконечника 18 пробки, причем нижняя поверхность 60 может быть выполнена плоской и может быть ориентирована перпендикулярно продольной оси 56.
Снова обращаясь к фиг.1 и 2, можно видеть, что наконечник 18 пробки содержит второй элемент 19 сопряжения, такой как отверстие 20 сопряжения, простирающееся во внутреннем направлении от нижней поверхности 60 пробки к первому концу 52 наконечника 18 пробки вдоль продольной оси 56. Отверстие 20 сопряжения может быть, по меньшей мере, частично, определено цилиндрической боковой поверхностью 62 и плоской нижней поверхностью 64 отверстия. Расстояние между верхней поверхностью 60 пробки и нижней поверхностью 64 отверстия, измеренное вдоль продольной оси 56 наконечника 18 пробки, может быть больше расстояния между промежуточной поверхностью 36 корпуса 14 опорного элемента и верхней поверхностью 50 выступа 16 сопряжения, измеренного вдоль продольной оси 32 опорного элемента 12, так что при прикреплении наконечника 18 пробки к выступу 16 сопряжения на опорном элементе 12 может существовать зазор между нижней поверхностью 64 отверстия для отверстия 20 сопряжения и верхней поверхностью 50 выступа 16 сопряжения. Снабженный резьбой участок 22 может быть выполнен на боковой поверхности 62 отверстия 20 сопряжения. Размер отверстия 20 сопряжения выполнен с возможностью такого внедрения выступа 16 сопряжения в это отверстие в осевом направлении, чтобы снабженный резьбой участок 24, выполненный на наружной поверхности 48 выступа 16 сопряжения, взаимодействовал со снабженным резьбой участком 22, выполненным на боковой поверхности 22 отверстия 20 сопряжения.
Как показано на фиг.1 и 2, уплотнительная поверхность 66 пробки может быть расположена примыкающей к первому концу 52 наконечника 18 пробки. Уплотнительная поверхность пробки может быть оконтурена и может быть выполнена симметричной относительно продольной оси 56 наконечника 18 пробки. Однако уплотнительная поверхность пробки 66 может быть в виде любой формы или комбинации форм, обеспечивающих возможность взаимодействия герметическим образом уплотнительной поверхности 66 клапана с седлом клапана.
-5
-5
Наконечник 18 пробки может быть выполнен из керамического материала, например карбида вольфрама или любого другого подходящего керамического материала, известного в этой области техники. Известно, что коэффициент теплового расширения керамических материалов значительно ниже коэффициента теплового расширения стали. Например, коэффициент теплового расширения карбида вольфрама обычно составляет от приблизительно 0,7×10/°C до приблизительно 0,4×10/°С.
При необходимости прикрепления наконечника 18 пробки к опорному элементу 12 клей 26 может быть нанесен на снабженный резьбой участок 24 выступа 16 сопряжения опорного элемента 12. В качестве еще одного варианта клей 26 может вместо этого быть нанесен на снабженный резьбой участок 22 в отверстии 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки или на снабженный резьбой участок 24 выступа 16 сопряжения и на снабженный резьбой участок 22 в отверстии 20 сопряжения. Клей 26 может быть эпоксидным клеем. В соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения клей 26 может быть любой другой подходящей разновидностью клеящего материала или промышленного клея, например анаэробные клеем, цианоакриловым клеем, ударопрочным акриловым клеем, силиконовым клеем, фенольной смолой, полиимидным клеем или уретановым клеем.
После нанесения клея 26 отверстие 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки может быть выровнено с выступом 16 сопряжения на опорном элементе 12 таким образом, чтобы продольная ось 56 наконечника 18 пробки была коллинеарной с продольной осью 32 опорного элемента 12. Выступ 16 сопряжения может затем быть вставлен в отверстие 20 сопряжения, и наконечник 18 пробки может быть повернут таким образом, чтобы снабженный резьбой участок 22 в отверстии 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки взаимодействовал со снабженным резьбой участком 22 на выступе 16 сопряжения опорного элемента 12. Наконечник 18 пробки может продолжать поворот до тех пор, пока нижняя поверхность 60 пробки в наконечнике 18 пробки не войдет в непосредственный контакт с по меньшей мере частью промежуточной поверхности 36 опорного элемента 12, причем в этой точке клей 26 контактирует с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка 24 на выступе 16 сопряжения и с по меньшей мере частью снабженного резьбой участка 22 в отверстии 20 сопряжения в наконечнике 18 пробки. В качестве еще одного варианта промежуточный элемент (не показан), например кольцевая прокладка, может быть расположен между верхней поверхностью 60 пробки на наконечнике 18 пробки и промежуточной поверхностью 36 в опорном элементе 12. Блок наконечника 18 пробки и опорный элемент 12 затем нагревают при температуре затвердевания, между приблизительно 300°F и 400°F и предпочтительно равной приблизительно 350°F (176°C), в течение некоторого времени, достаточного для полного затвердевания клея 26.
На фиг.3 и 4 показан еще один вариант реализации блока 10' пробки клапана. Поскольку еще один вариант реализации блока 10' пробки клапана имеет многие особенности, совпадающие с особенностями ранее описанного блока 10 пробки клапана, будут описаны только особенности, уникальные для блока 10' пробки клапана. Вместо отверстия 20 сопряжения второй элемент 19 сопряжения наконечника 18' пробки в блоке 10' пробки клапана содержит выступ 70 пробки, вытянутый от нижней поверхности 60 пробки во втором конце 54 наконечника 18' пробки вдоль продольной оси 56 наконечника 18' пробки. Форма выступа пробки 70 - цилиндрическая с круговым поперечным сечением. Наружная поверхность 72 частично определяет выступ 70 пробки, а снабженный резьбой участок 74 расположен на наружной поверхности 72. Верхняя поверхность 76 может определять вершину выступа 70 пробки. Верхняя поверхность 76 может быть выполнена плоской и может быть параллельна нижней поверхности 60 пробки. Для уменьшения количества используемого материала наконечник 18' пробки может быть выполнен с цилиндрическим внутренним отверстием (не показано), вытянутым во внутреннем направлении от нижней поверхности 60 пробки к первому концу 52 наконечника 18' пробки вдоль продольной оси 56 наконечника 18' пробки.
Снова обращаясь к фиг.3 и 4, можно видеть, что блок 10' пробки клапана также содержит опорный элемент 12', а опорный элемент 12' может иметь удлиненную цилиндрическую форму с круговым поперечным сечением. Однако поперечное сечение может иметь любую форму или комбинацию форм, включая овал или многоугольник. Вместо выступа 16 сопряжения первый элемент 15 сопряжения опорного элемента 12' содержит отверстие 78 сопряжения в опорном элементе, выполненное с возможностью введения в него выступа 70 пробки. В соответствии с этим опорный элемент 12' может содержать верхнюю поверхность 80 опорного элемента вблизи первого конца 28 опорного элемента 12', причем верхняя поверхность 80 опорного элемента может быть выполнена плоской и параллельной нижней поверхности 34 во втором конце 30 опорного элемента 12'. Отверстие 78 сопряжения в опорном элементе может быть простираться внутрь от верхней поверхности 80 опорного элемента ко второму концу 30 опорного элемента 12' вдоль продольной оси 32 опорного элемента 12'.
Отверстие 78 сопряжения в опорном элементе может быть, по меньшей мере частично, определено цилиндрической боковой поверхностью 82 и плоской нижней поверхностью 84 отверстия. Расстояние между верхней поверхностью 80 опорного элемента и нижней поверхностью 84 отверстия, измеренное вдоль продольной оси 32 опорного элемента 12', может превышать расстояние между верхней поверхностью 60 наконечника 18' пробки и верхней поверхностью 76 выступа 70 пробки, измеренное вдоль продольной оси 56 наконечника 18' пробки, так что при прикреплении наконечника 18' пробки к опорному элементу 12' может существовать зазор между нижней поверхностью 84 отверстия для отверстия 78 сопряжения в опорном элементе и верхней поверхностью 76 выступа 70 пробки. Снабженный резьбой участок 86 может быть выполнен на боковой поверхности 82 отверстия сопряжения 78 в опорном элементе. Размер отверстия 78 сопряжения в опорном элементе выполнен с возможностью такого введения выступа 70 сопряжения в это отверстие в осевом направлении, чтобы снабженный резьбой участок 74, выполненный на наружной поверхности 72 выступа 70 пробки, взаимодействовал со снабженным резьбой участком 86, выполненным на боковой поверхности 82 отверстия сопряжения 78 в опорном элементе.
При необходимости прикрепления наконечника 18' пробки к опорному элементу 12' клей 26 может быть нанесен на снабженный резьбой участок 74 выступа 70 пробки на наконечнике 18' пробки. В качестве еще одного варианта клей 26 может вместо этого быть нанесен на снабженный резьбой участок 86 отверстия 20 сопряжения в опорном элементе для опорного элемента 12' или на снабженный резьбой участок 74 выступа 70 пробки и на снабженный резьбой участок 86 отверстия 20 сопряжения в опорном элементе. После нанесения клея 26 отверстие 78 сопряжения в опорном элементе может быть выровнено с выступом 70 пробки наконечника 18' пробки таким образом, чтобы продольная ось 56 наконечника 18' пробки была коллинеарной с продольной осью 32 опорного элемента 12'. Выступ 70 пробки может затем быть вставлен в отверстие 78 сопряжения в опорном элементе, и наконечник 18' пробки может быть повернут таким образом, чтобы снабженный резьбой участок 86 отверстия 78 сопряжения в опорном элементе 12' взаимодействовал со снабженным резьбой участком 74 выступа 70 пробки на наконечнике 18' пробки. Наконечник 18' пробки может продолжать поворот до тех пор, пока нижняя поверхность 60 пробки в наконечнике 18' пробки не войдет в контакт с по меньшей мере частью верхней поверхности 80 опорного элемента для опорного элемента 12'. Как ранее описано, блок наконечника 18' пробки и опорный элемент 12' затем подвергают термической обработке при температуре, приблизительно составляющей 350°F (176°C), для затвердевания клея 26.
На фиг.5 показан пример гидравлического управляющего клапана 100, внутри которого могут быть использованы раскрытые в изобретении блоки 10, 10' пробки клапана. Блок гидравлического управляющего клапана 100 содержит корпус 102 клапана, причем корпус 102 клапана может содержать расположенные противоположно крепежные фланцы 104, 106, предназначенные для установки клапана 100, например, в системе трубопровода. Корпус 102 клапана также содержит отверстие 108 для входа жидкости, отверстие 110 для выхода жидкости и уравнительный канал для движения жидкости с отверстием для входа жидкости и отверстием для выхода жидкости. Удлиненный стержень 114 клапана способен, по меньшей мере частично, быть расположенным внутри корпуса 102 клапана, а стержень 114 клапана может содержать первый конец 116, непосредственно или косвенно соединенный с приводом 118 клапана, и второй конец 120, непосредственно или косвенно соединенный с опорным элементом 12, 12' блока 10, 10' пробки клапана вышеописанным способом. Привод 118 клапана перемещает в осевом направлении стержень клапана 114 относительно седла клапана 122, выполненного в уравнительном канале 112, и осевая сила, прилагаемая приводом 118 клапана, может быть осуществлена сжатым воздухом, подаваемым к обычному приводу с пружиной и диафрагмой. Привод 118 клапана может перемещать стержень клапана в осевом направлении от первого закрытого положения, в котором уплотнительная поверхность 66 пробки из наконечника 18, 18' пробки входит во взаимодействие герметическим образом с седлом клапана 122, ко второму открытому положению, в котором уплотнительная поверхность 66 пробки из наконечника 18, 18' пробки не взаимодействует герметическим образом с седлом клапана 122, обеспечивая тем самым возможность течения жидкости из отверстия 108 для входа жидкости в отверстие 110 для выхода жидкости.
При сборке описанных вариантов реализации настоящего изобретения в соответствии с раскрытием изобретения можно видеть, что температура затвердевания клея 26 значительно ниже технологической температуры операции пайки тугоплавким припоем, где значение температуры может превышать 1300°F (704°C). Низкая температура затвердевания также избавляет от необходимости термообработки металлического опорного элемента 12. Кроме того, затвердевший клей 26 действует в качестве амортизатора, поглощая энергию соударения наконечника 18 пробки с опорным элементом 12, а также компенсируя разность коэффициентов теплового расширения между керамическим наконечником 18 пробки и металлическим опорным элементом 12.
Хотя различные варианты реализации изобретения были описаны выше, это раскрытие изобретения не имеет ограничивающий характер. В описанные варианты реализации изобретения могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы прилагаемых пунктов формулы изобретения.