вентиль

Формула изобретения

1. Вентиль, содержащий корпус, выполненный с полостью (116) и сквозным проходным отверстием (112, 114) для потока текучей среды, образующим траекторию потока текучей среды, пересекающую полость (116), крышку (142) корпуса, средство управления потоком, расположенное в полости (116) для избирательного закрывания и открывания проходного отверстия для потока текучей среды, устройство управления вентилем, присоединенное к средству управления потоком, включающее средство (150) управления вентилем, шток, имеющий ось и присоединенный к указанному средству управления потоком с помощью соединительного средства, обеспечивающего возможность аксиального смещения штока относительно средства управления потоком без поворота при удержании в неподвижном состоянии средства управления потоком, а также средство (152) для смещения штока, в рабочем состоянии соединенное со средством (150) управления вентилем и штоком для избирательного смещения штока, причем средство (152) для смещения штока заставляет шток смещаться с последовательностью стадий, предусматривающей только аксиальное смещение и затем поворот при смещении средства (150) управления вентилем в одном направлении, и поворот и затем только аксиальное смещение при смещении средства (150) управления вентилем в другом направлении, и стопорное средство (130), отличающийся тем, что стопорное средство (130) расположено на средстве управления потоком для стопорения аксиального смещения штока в направлении средства управления потоком и передачи усилия штока средству управления потоком, при этом при смещении средства (150) управления вентилем в указанном одном направлении средство управления потоком разгружается от осевого усилия, действующего со стороны штока, и затем шток поворачивается, а при смещении средства (150) управления вентилем в указанном другом направлении шток поворачивается и затем осуществляется нагружение средства управления потоком осевым усилием, действующим со стороны штока, и обеспечивающим дополнительное уплотнение в выбранном положении вентиля.

2. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что средство (152) для смещения штока заставляет шток смещаться с последовательностью стадий, предусматривающей только аксиальное смещение в направлении от средства управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении к средству управления потоком в ответ на смещение средства (150) управления вентилем в одном направлении.

3. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что средство (152) для смещения штока заставляет шток смещаться с последовательностью стадий, предусматривающей только аксиальное смещение в направлении от средства управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении к средству управления потоком в ответ на смещение средства (150) управления вентилем в другом направлении.

4. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что средство управления потоком выполнено со сквозным каналом (113), соосным с проходным отверстием (112, 114) для потока текучей среды в корпусе.

5. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что средство (152) для смещения штока выполнено в виде подъемно-поворотного механизма, заставляющего шток совершать сначала только аксиальное движение во время ограниченного интервала смещения средства (150) управления вентилем, а затем движение поворота за время смещения средства (150) управления вентилем, отличного от данного ограниченного интервала.

6. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что средство управления потоком выполнено в виде пробки (119), установленной с возможностью поворота в полости (116) корпуса.

7. Вентиль по п.6, отличающийся тем, что средство управления потоком дополнительно снабжено цапфой (136), установленной с возможностью поворота вокруг оси штока и расположенной на средстве управления потоком со стороны, противоположной штоку.

8. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что в крышке (142) корпуса выполнены проходное отверстие (121) для штока, сообщенное с полостью (116) корпуса, и опорная поверхность (132) штока, окружающая проходное отверстие (121) для штока, при этом шток, проходящий через проходное отверстие (121) для штока, выполнен с уплотняемой поверхностью (128) штока, расположенной вокруг указанного штока с возможностью герметичного контактирования с опорной поверхностью (132) для штока при избирательном смещении штока в сторону от средства управления потоком, и с обеспечением автоматического саморегулирования усилия штока для уплотнения проходного отверстия (121) для штока относительно полости (116) корпуса.

9. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что соединительное средство между штоком и средством управления потоком дополнительно снабжено средством, заставляющим средство управления потоком перемещаться возвратно-поступательно поперек оси штока при повороте штока.

10. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что соединительное средство между штоком и средством управления потоком дополнительно снабжено реечной передачей, образованной из зубчатой рейки (224) и шестерни (226) и расположенной между средством управления потоком и штоком.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к вентилю в сборе, в котором элемент управления потоком приводится в действие поворотным и совершающим возвратно-поступательное движение штоком, который присоединен к элементу управления потоком с помощью соединительного средства, которое позволяет штоку совершать возвратно-поступательное движение относительно элемента управления потоком.

Краткое описание предшествующего технического уровня

В поворотном вентиле закрывающий элемент поворачивается между открытым и закрытым положениями вентиля, и поворот закрывающего элемента осуществляется с помощью штока, присоединенного к закрывающему элементу. В шаровом вентиле шток только поворачивается и не совершает возвратно-поступательного движения. В поворотном конусном пробковом вентиле, например, в золотниковом пробковом вентиле шток также поворачивается и не совершает возвратно-поступательного движения. В другом виде поворотных конусных пробковых вентилей пробка поднимается от седел корпуса вентиля и затем поворачивается с помощью штока, который выполнен за одно целое с пробкой, при этом пробка также совершает возвратно-поступательное движение вместе со штоком. Следовательно, необходимо предусмотреть некоторое свободное пространство внутри корпуса вентиля, обеспечивающее возможность подъема пробки внутри корпуса. Когда такая пробка снова устанавливается на седла корпуса вентиля, частицы, образующие взвесь в текучей среде, оказываются захваченными между пробкой и седлами корпуса вентиля, тем самым ухудшается целостность уплотнения. Таким образом, конструкция с подъемным типом пробки может быть использована только для чистых текучих сред без взвешенных частиц и не для суспензий и т.д.

Во многих вентилях, применяемых в настоящее время, целостность уплотнения ухудшается, когда уплотняемые поверхности изнашиваются в процессе использования вентиля, и вентиль начинает протекать. Застойная (мертвая) зона в полости корпуса вентиля способствует накоплению грязи и продуктов износа в полости корпуса. Это представляет собой недостаток, в особенности, с точки зрения применения вентиля в сантехнике.

Выше приведены некоторые из недостатков вентилей по предшествующему техническому уровню, которые применяются в настоящее время. Следовательно, существует потребность в вентиле с пренебрежимо малой мертвой свободной зоной в полости корпуса вентиля, в вентиле, который автоматически саморегулируется с учетом износа уплотняемых поверхностей, и в вентиле, который можно использовать как для чистых текучих сред, так и для текучих сред с взвешенными частицами. Работа некоторых вентилей по предшествующему техническому уровню типа шаровых вентилей зависит от давления текучей среды, которое обеспечивает уплотнение, и поскольку закрывающий элемент поворачивается при полной нагрузке, созданной давлением текучей среды, действующим на него, требуется большой "пусковой" момент, чтобы повернуть закрывающий элемент в выбранное положение вентиля. Следовательно, также существует потребность в вентиле, в котором уплотнение обеспечивается независимо от давления текучей среды, и в вентиле с низким пусковым моментом.

В соответствии с предшествующим техническим уровнем только неповоротные вентили с возвратно-поступательно движущимися штоками выполнены с задними седлами штока, которые могут быть нагружены изменяемым извне усилием установки штока, чтобы загерметизировать проходное отверстие для штока от полости корпуса вентиля с целью предотвращения поступления загрязняющих веществ в атмосферу вне системы дымовых труб. До сих пор считалось, что выполнение задних седел на штоках поворотных вентилей с целью предотвращения поступления загрязняющих веществ в атмосферу вызывает трудности. Современный метод удерживания загрязняющих веществ в поворотных вентилях заключается в том, что уплотнение штока подвергают "динамическому нагружению" с помощью пружин, которые создают постоянное сжимающее усилие, действующее на уплотнение (набивку) штока. Это сжимающее усилие, действующее на уплотнение штока, не является автоматически саморегулирующимся и просто "сдерживает (вмещает в себя)" загрязняющие вещества вместо того, чтобы "предотвращать" их поступление в атмосферу. Следовательно, существует потребность в поворотном вентиле, который может быть выполнен с задним седлом штока, тем самым усилие установки на заднее седло автоматически саморегулируется с учетом износа уплотняемых поверхностей, чтобы предотвратить поступление загрязняющих веществ в атмосферу вне системы дымовых труб, а не просто "сдерживать" их, как в случае с динамическим нагружением.

Краткое описание настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к получению лучшего уплотнения в вентиле, который приводится в действие с помощью штока, совершающего поворот и возвратно-поступательное движение.

Вентиль содержит корпус вентиля, имеющий полость корпуса и сквозное проходное отверстие для потока текучей среды, пересекающее полость корпуса. В полости корпуса расположен элемент управления потоком, состоящий из поворотного элемента или совершающего возвратно-поступательное движение элемента, который предназначен для избирательного закрывания или открывания проходного отверстия для потока текучей среды. Средство управления вентилем присоединено к элементу управления потоком для избирательного смещения элемента управления потоком в положение перекрывания потока или в положение, при котором поток может течь. Средство управления вентилем содержит шток, присоединенный к элементу управления потоком с помощью соединительного средства, которое обеспечивает возможность аксиального смещения штока относительно элемента управления потоком, но по существу не позволяет выполнить никакой поворот штока и элемента управления потоком друг относительно друга. Другими словами, соединительное средство выполнено таким, что в том случае, если элемент управления потоком удерживается в неподвижном состоянии, шток нельзя повернуть, а можно сместить только аксиально по отношению к элементу управления потоком. Примерами таких соединительных средств являются шлицы или шпунтовое соединение, как в шаровом вентиле. Элемент управления потоком имеет стопорное средство для стопорения аксиального смещения штока в направлении элемента управления потоком, при этом усилие штока передается элементу управления потоком с тем, чтобы обеспечить лучшее уплотнение в выбранном положении вентиля.

Средство для смещения штока, такое как подъемно-поворотный механизм, связано со средством управления вентилем и штоком, тем самым указанное средство для смещения штока заставляет шток смещаться с такой последовательностью стадий, которая предусматривает только аксиальное смещение в сторону от элемента управления потоком и затем поворот в ответ на смещение средства управления вентилем в одном направлении, и поворот и затем только аксиальное смещение в направлении к элементу управления потоком в ответ на смещение средства управления вентилем в другом направлении. Таким образом, смещение средства управления вентилем в указанном одном направлении приводит по существу к разгрузке элемента управления потоком от осевого усилия, действующего со стороны штока, и вызывает затем поворот штока с целью избирательного смещения элемента управления потоком, а смещение средства управления вентилем в указанном другом направлении вызывает поворот штока с целью избирательного смещения элемента управления потоком, а затем нагружение элемента управления потоком осевым усилием, действующим со стороны штока, с тем, чтобы обеспечить лучшее уплотнение проходного отверстия для потока текучей среды в выбранном положении вентиля, чем в том случае, когда к элементу управления потоком не приложено осевое усилие со стороны штока.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения корпус вентиля имеет опорную поверхность для штока, окружающую проходное отверстие для штока, которое сообщается по текучей среде с полостью корпуса вентиля. Шток, который проходит через проходное отверстие для штока, имеет заднее седло, которое герметично входит в контакт с опорной поверхностью для штока так, чтобы загерметизировать проходное отверстие для штока от полости корпуса вентиля с целью предотвращения поступления загрязняющих веществ вокруг штока.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения элемент управления потоком имеет полый сквозной канал, выравниваемый относительно проходного отверстия для потока текучей среды при открытом положении вентиля. Средство для смещения штока в виде механизма подъема, поворота и повторной установки заставляет шток смещаться с такой последовательностью стадий, которая предусматривает только аксиальное смещение в сторону от элемента управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении элемента управления потоком в ответ на смещение средства управления вентилем в одном направлении. Указанное средство для смещения штока заставляет шток смещаться с такой последовательностью стадий, которая предусматривает только аксиальное смещение в сторону от элемента управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении элемента управления потоком в ответ на смещение средства управления вентилем в другом направлении. Таким образом, при использовании механизма подъема, поворота и повторной установки для средства смещения штока можно загерметизировать проходное отверстие для потока текучей среды от полости корпуса вентиля как в закрытом положении вентиля, так и в открытом положении вентиля, если это будет желательно.

В конструкции по настоящему изобретению шток совершает возвратно-поступательное движение относительно элемента управления потоком, но нет необходимости в том, чтобы элемент управления потоком совершал возвратно-поступательное движение вместе со штоком, когда шток смещается в сторону от элемента управления потоком. Следовательно, очень близко к верхней поверхности элемента управления потоком в вентиле может быть установлена крышка с тем, чтобы минимизировать мертвую зону в полости корпуса вентиля. Это особенно важно в случае применения вентиля в санитарно-техническом оборудовании. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением разработан новый вентиль, в котором элемент управления потоком не должен подниматься, отрываясь от седел корпуса вентиля, тем самым обеспечивается возможность применения вентиля как для чистых текучих сред, так и для текучих сред, содержащих частицы в виде взвеси, например, суспензий.

Элемент управления потоком предусмотрен с выполненной с возможностью поворота цапфой у нижней поверхности поворотного вентиля, чтобы создать уплотнение, не зависящее от давления текучей среды. При отсутствии цапфы давление текучей среди, действующее на элемент управления потоком, способствует уплотнению, но "пусковой" момент увеличивается. С другой стороны, когда элемент управления потоком с цапфой разгружен от осевого усилия, действующего со стороны штока, уплотняющее усилие, которое действует на седло, расположенное ниже по ходу течения потока, существенно уменьшается, и пусковой момент, требуемый для поворота элемента управления потоком, также уменьшается.

В шаровом вентиле шарик поворачивается под полной нагрузкой, действующей на седло, расположенное ниже по ходу течения. Следовательно, элемент управления потоком с цапфой по настоящему изобретению имеет меньший пусковой момент по сравнению с шаровым вентилем.

Стопорное средство на элементе управления потоком по настоящему изобретению обеспечивает стопорение аксиального движения штока в направлении элемента управления потоком, тем самым усилие штока передается элементу управления потоком с тем, чтобы создать лучшее уплотнение в выбранном положении вентиля. Средство управления вентилем вызывает возвратно-поступательное смещение штока, и, когда уплотняемые поверхности изнашиваются, шток должен проходить немного дальше в направлении элемента управления потоком, чтобы сохранять эффективное уплотнение. Средство управления вентилем не только обеспечивает это дополнительное перемещение штока, но также автоматически регулирует усилие, действующее со стороны поршня, которое требуется для поддержания целостности уплотнения.

Устройство по настоящему изобретению представляет собой очень простую конструкцию вентиля, который приводится в действие совершающим возвратно-поступательное движение и поворот штоком. Это представляет собой идею "нового использования" средства для смещения штока, такого как подъемно-поворотный механизм, и, кроме того, новую концепцию. В соответствии с этой концепцией при использовании стопорного средства для стопорения аксиального смещения штока в направлении элемента управления потоком, элемент управления потоком может быть нагружен дополнительным усилием, когда это требуется для лучшего уплотнения, и средство управления вентилем автоматически создает необходимое изменяемое извне усилие штока, подлежащее передаче на элемент управления потоком. Таким образом, соединительное средство между штоком и элементом управления потоком образует одностороннюю муфту, с помощью которой усилие штока передается элементу управления потоком в одном направлении смещения штока, а при противоположном направлении смещения штока элемент управления потоком разгружается от усилия штока, тем самым уменьшается пусковой момент, требуемый для смещения элемента управления потоком в выбранное положение вентиля.

В данном случае следует четко понимать, что элемент управления потоком по настоящему изобретению может представлять собой элемент поворотного типа или совершающий возвратно-поступательное движение элемент. То есть, элемент управления потоком расположен в полости корпуса вентиля или с возможностью поворота, или с возможностью возвратно-поступательного движения между открытым и закрытым положениями вентиля. В поворотном вентиле поворот штока непосредственно преобразуется в поворот элемента управления потоком. В вентиле с возвратно-поступательным смещением по настоящему изобретению соединительное средство между штоком и элементом управления потоком представляет собой средство, с помощью которого поворот штока преобразуется в возвратно-поступательное движение элемента управления потоком поперек оси штока, такое как реечная передача, или устройство типа Scotch Yoke-and-pin.

Например, в обычном вентиле с клиновой задвижкой задвижка перемещается возвратно-поступательно вдоль оси штока, тем самым поднимая уплотняемую поверхность задвижки от опорной поверхности корпуса вентиля. Но в вентиле с возвратно-поступательно перемещающейся клиновой задвижкой, которая сконструирована в соответствии с признаками настоящего изобретения, клиновая задвижка перемещается возвратно-поступательно в направлении поперек оси штока. Следовательно, уплотняемая поверхность клиновой задвижки не поднимается, отрываясь от опорной поверхности корпуса вентиля, а скользит вдоль плоскости опорной поверхности корпуса вентиля, когда задвижка смещается возвратно-поступательно поперек оси штока. Таким образом, существует как бы скоблящее действие между задвижкой и седлами корпуса вентиля, тем самым обеспечивается возможность использования вентиля с клиновой задвижкой по настоящему изобретению для работы с текучими средами с частицами во взвешенном состоянии, например, с суспензиями. В традиционном вентиле с клиновой задвижкой, в котором задвижка перемещается возвратно-поступательно вдоль оси штока, частицы, находящиеся в текучей среде во взвешенном состоянии, оказываются захваченными между уплотняемыми поверхностями, когда задвижка повторно устанавливается на седла корпуса вентиля, тем самым ухудшается целостность уплотнения. Поэтому обычный вентиль с клиновой задвижкой нельзя использовать для суспензий. Напротив, клиновую задвижку, конструкция которой выполнена в соответствии с признаками изобретения, можно использовать для суспензий.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке вентиля, в котором шток перемещается возвратно-поступательно относительно элемента управления потоком, и усилие штока передается элементу управления потоком с тем, чтобы обеспечить лучшее уплотнение в выбранном положении вентиля.

Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке вентиля, который автоматически саморегулируется с учетом износа уплотняемых поверхностей для поддержания целостности уплотнения.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в разработке вентиля, который имеет пренебрежимо малую мертвую (застойную) зону в полости корпуса вентиля.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в разработке вентиля с более низким пусковым моментом.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в разработке вентиля, который можно использовать как для работы с чистыми текучими средами, так и с текучими средами с частицами во взвешенном состоянии.

Другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении нижеприведенного подробного описания совместно с сопровождающими чертежами и приложенными пунктами формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой боковое вертикальное, выполненное частично в сечении изображение поворотного пробкового вентиля с конструкцией в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 представляет собой частичное подробное сечение вентиля с возвратно-поступательно перемещающейся клиновой задвижкой, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3 представляет собой частичное подробное сечение вентиля по фиг. 2, выполненное в целом вдоль линии 2А-2А и показывающее вентиль в закрытом положении.

Подробное описание

На фиг. 1 показан вентиль 100 в сборе, содержащий поворотную пробку, конструкция которого выполнена в соответствии с признаками настоящего изобретения.

Корпус 110 вентиля содержит проходные отверстия 112 и 114 для потока текучей среды, находящиеся с противоположных сторон от полости 116 корпуса вентиля, которая открыта к одной стороне корпуса 110 вентиля с целью сообщения вверху с крышкой 142.

Элемент 118 управления потоком в сборе, содержащий запорный элемент 119 в виде конической пробки, расположен в полости 116 корпуса, чтобы открывать или закрывать проходные отверстия 112-114 для потока текучей среды. Пробка 119, имеет сквозной канал 113 для потока текучей среды, который может быть выровнен относительно проходных отверстий 112-114 для потока текучей среды. В корпусе 110 вентиля выровненно относительно него установлена эластомерная втулка 134 с отверстиями для потока текучей среды, окружающая проходные отверстия 112, 114 для потока текучей среды с целью герметичного контактирования с пробкой 119.

Поворот элемента 118 управления потоком выполняется с помощью средства 150 управления вентилем, которое содержит шток 120, проходящий через проходное отверстие 121 для штока в крышке 142. Проходное отверстие 121 для штока сообщается с полостью 116 корпуса и имеет опорное кольцо 132 для штока, расположенное вокруг проходного отверстия 121 для штока. Верхний конец 123 штока 120 присоединен к средству 150 управления вентилем с помощью средства 152 для смещения поршня, которое обеспечивает возможность поворота штока 120 и его возвратно-поступательного движения вдоль оси штока. Нижний конец штока 120 выполнен в виде увеличенного конца 125, имеющего форму гнезда со шлицами 122 на внутреннем диаметре (на поверхности внутреннего отверстия). Пробка 119 на своем верхнем конце имеет сплошной вал со шлицами 124 на наружном диаметре (на наружной поверхности). Охватывающие шлицы 122 штока входят в зацепление с охватываемыми шлицами 124 пробки, тем самым обеспечивая возможность аксиального смещения штока 120 относительно элемента 118 управления потоком. Шток (нижний конец штока) 125 имеет уплотняемую поверхность 128 штока, называемую также задним седлом штока, которая контактирует с опорной поверхностью 132 для штока с образованием уплотнения, чтобы предотвратить поступление загрязняющих веществ в атмосферу вне системы дымовых труб. Следует понимать, что охватываемые/охватывающие шлицы 124/122 на фиг. 1 можно поменять местами.

Поступление загрязняющих веществ в атмосферу имеет место в том случае, когда текучие среды в полости 116 корпуса вентиля выходят из него, проходя вокруг штока. Крышка 138 сальника (сальниковая коробка) обеспечивает приложение сжимающего усилия к сальниковой набивке 140 штока, охватывающей шток 123, для поддержания эффективного уплотняющего контакта со штоком, тем самым герметизируя проходное отверстие 121 для штока относительно полости 116 корпуса вентиля.

Средство 152 для смещения штока представляет собой разновидность механизма подъема, поворота и повторной установки и заставляет шток 120 смещаться с такой последовательностью стадий, которая предусматривает только аксиальное смещение в сторону от элемента 118 управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении элемента 118 управления потоком в ответ на смещение (поворот) средства 150 управления вентилем в одном направлении. В ответ на смещение (поворот) средства 150 управления вентилем в противоположном направлении средство 152 для смещения штока заставляет шток 120 смещаться с такой последовательностью стадий, которая предусматривает только аксиальное смещение в сторону от элемента 118 управления потоком, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении элемента 118 управления потоком. Верхняя поверхность 130 пробки 119 действует в качестве стопорного средства для стопорения дальнейшего аксиального смещения штока 120 в направлении пробки 119, тем самым усилие штока передается пробке 119, когда нижняя поверхность 126 штока 125 входит в контакт с верхней поверхностью 130 пробки 119. Когда шток 120 смещается в аксиальном направлении от пробки 119, пробка 119 разгружается от усилия штока, и, таким образом, требуется приложение меньшего крутящего момента к средству 150 управления вентилем для поворота пробки 119.

Когда средство 150 управления вентилем смещают (поворачивают) в одном направлении для открывания вентиля, шток 120 смещается только аксиально в сторону от пробки 119, которая при этом разгружается от усилия штока, затем шток 120 поворачивается вместе с элементом 118 управления потоком на заранее определенный угол поворота, в данном случае на 90 градусов, чтобы открыть проходные отверстия 112-114 для потока текучей среды путем выравнивания канала 113 в пробке 119 относительно проходных отверстий 112-114 для потока текучей среды. При дальнейшем смещении средства 150 управления вентилем в том же направлении открывания вентиля, шток 120 смещается только аксиально в противоположном направлении к пробке 119 до тех пор, пока нижняя поверхность 126 штока (нижнего конца штока) 125 не войдет в контакт со стопором 130 пробки, тем самым обеспечивая передачу усилия штока пробке 119, чтобы создать дополнительное нагружение пробки 119 для достижения лучшей целостности уплотнения по сравнению с тем случаем, когда шток не передает усилие на пробку. Таким образом, проходные отверстия 112-114 для потока текучей среды оказываются уплотненными относительно полости 116 корпуса вентиля, когда элемент 118 управления потоком занимает положение, соответствующее открытому положению вентиля.

Когда средство 150 управления вентилем смещают в противоположном направлении с целью закрывания вентиля, указанная последовательность движений штока, описанная выше, повторяется. Это означает, что шток 120 смещается только аксиально в сторону от пробки 119, чтобы разгрузить пробку от осевого усилия, действующего со стороны штока, затем шток поворачивается на 90 градусов вместе с пробкой 119, и после этого шток 120 смещается только аксиально в направлении пробки 119 до тех пор, пока поверхность 126 штока не войдет в контакт со стопором 130 на пробке 119, тем самым обеспечивая передачу усилия штока пробке 119, чтобы герметично закрыть проходные отверстия 112-114 для потока текучей среды в закрытом положении вентиля. Пробка 119 в своей нижней части несет цапфу 136, посредством которой уплотняющее действие обеспечивается независимо от давления текучей среды. Тем не менее давление текучей среды способствует уплотнению за счет того, что это давление прижимает пробку к расположенному ниже по ходу течения седлу, окружающему проходное отверстие для потока текучей среды.

Проходные отверстия 112-114 для потока текучей среды уплотнены относительно полости 116 корпуса вентиля при положениях элемента 118 управления потоком, соответствующих как открытому положению, так и закрытому положению вентиля, и это уплотнение достигается путем использования подъемно-поворотного механизма для средства 152, служащего для смещения штока. Средство 152 для смещения штока, которое заставляет шток смещаться с последовательностью стадий, предусматривающей только аксиальное смещение в сторону от пробки 119, затем поворот и затем только аксиальное смещение в направлении пробки 119, как правило, называют средством для подъема, поворота и повторной установки. Средство 152 для смещения штока, которое заставляет шток смещаться с последовательностью стадий, предусматривающей только аксиальное смещение в сторону от пробки и затем поворот, как правило, называют подъемно-поворотным средством. По мере изнашивания втулки 134 возникает необходимость, чтобы шток 120 проходил немного дальше в направлении пробки 119, чтобы сохранять эффективное уплотнение, и средство 150 управления вентилем автоматически создает внешнее изменяемое (извне) усилие штока, требуемое для поддержания целостности уплотнения. Пример средства для смещения штока в виде средства подъема, поворота и повторной установки и в виде подъемно-поворотного средства разъяснен более подробно в патенте США 5407176, выданном 18 апреля 1995 на имя Nevrekar. Другие примеры средств для подъема, поворота и повторной установки описаны в следующих патентах:

патенте США 2392880, выданном 15 января 1946 на имя Reed;

патенте США 2443995, выданном 22 июня 1948 на имя Snyder;

патенте США 2501150, выданном 21 марта 1950 на имя Anderson;

патенте США 2795960, выданном 18 июня 1957 на имя Heinen и др.;

патенте США 2858097, выданном 28 октября 1958 на имя Blomstran и др.

Другие примеры подъемно-поворотного средства описаны в следующих патентах:

патенте США 2076841, выданном 13 апреля 1937 на имя Heggem;

патенте США 2383549, выданном 28 августа 1945 на имя Hilker;

патенте США 4234157, выданном 18 ноября 1980 на имя Hodgeman и др.;

патенте США 5342028, выданном 30 августа 1994 на имя Nevrekar.

На фиг. 1 показано, что корпус 110 вентиля выполнен с установленной в нем и выровненной относительно него эластомерной втулкой 134. Однако также можно использовать опорные кольца корпуса вентиля или просто уплотнительные кольца на пробке 119. Шток 125 присоединен к пробке 119 с помощью соединительного средства, обеспечивающего возможность аксиального смещения штока 125 относительно пробки 119, но по существу не позволяющего выполнить никакой поворот штока 125 и пробки 119 друг относительно друга. Другими словами, соединительное средство между штоком 125 и пробкой 119 выполнено таким, что, если пробка 119 удерживается в неподвижном состоянии, шток 125 не может поворачиваться, а может смещаться только в аксиальном направлении относительно пробки 119.

Элемент 118 управления потоком, изображенный на фиг. 1, представляет собой коническую пробку. Однако в данном случае следует четко понимать, что элемент управления потоком может представлять собой любой другой тип запорного элемента, успешной работе которого может способствовать приложение дополнительного усилия со стороны штока для достижения лучшей целостности уплотнения по сравнению с тем случаем, когда усилие штока не используется, например, сегментированную коническую пробку, скошенный шарик, цилиндрическую пробку с клиновыми сегментами или любой другой запорный элемент, который использует принцип клина для создания уплотнения механическими средствами. Элемент управления потоком также может содержать перемещающуюся возвратно-поступательно клиновую задвижку, конструкция которой выполнена в соответствии с признаками настоящего изобретения. В такой конструкции соединительное средство между штоком и клиновой задвижкой должно содержать средство, с помощью которого поворот штока преобразуется в возвратно-поступательное движение клиновой задвижки в направлении, перпендикулярном оси штока. Таким образом, настоящее изобретение можно использовать для вентиля с возвратно-поступательно перемещающейся задвижкой, в котором элемент управления потоком представляет собой клиновую задвижку, которая расположена в полости корпуса вентиля с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении поперек оси штока.

На фиг. 1 шлицы 122/124 показаны расположенными внутри крышки 142. Однако эти шлицы могут быть расположены снаружи крышки 142 непосредственно над крышкой 138 сальника штока, при этом уменьшается ход штока внутри сальниковой набивки 140 штока, и, таким образом, увеличивается срок службы сальниковой набивки штока.

В конструкциях обычного вентиля с клиновой задвижкой или пробкового конусного вентиля по предшествующему техническому уровню, в которых используется подъемно-поворотный механизм, шток перемещается возвратно-поступательно вдоль оси штока, и усилие штока передается элементу управления потоком и снимается с него. Но элемент управления потоком также перемещается возвратно-поступательно одновременно со штоком, тем самым делая вентиль непригодным для использования в случае текучих сред с частицами во взвешенном состоянии. Показанная на фиг. 1 конструкция по настоящему изобретению сохраняет положительные свойства предшествующего технического уровня, но, в отличие от предшествующего технического уровня, элемент 118 управления потоком по настоящему изобретению не перемещается возвратно-поступательно вместе со штоком 120, но при этом возвратно-поступательно перемещающийся шток совершенно определенно обеспечивает приложение усилия штока к элементу 118 управления потоком и снятие этого усилия. Это является важным отличием настоящего изобретения от предшествующего технического уровня.

На фиг. 2, 3 для краткости показаны только существенные элементы, чтобы проиллюстрировать только то, как поворот штока преобразуется в возвратно-поступательное движение элемента управления потоком в направлении поперек оси штока.

Вентиль 200 с возвратно-поступательно перемещающейся клиновой задвижкой содержит корпус 210 вентиля и крышку 242, через которую нижний конец 225 штока проходит в полость 216 корпуса вентиля. Элемент 218 управления потоком содержит два конструктивных элемента (сегмента) 219 и 220, которые заклинены друг относительно друга и удерживаются вместе в плавающем (свободном) соединении с помощью пружин (непоказанных). Элемент 218 управления потоком расположен в полости 216 корпуса и перемещается возвратно-поступательно в направлении, перпендикулярном оси штока, чтобы избирательно закрывать или открывать проходные отверстия 212-214 для потока текучей среды. Шток 225 имеет шлицы 222 на наружном диаметре. Шлицы 222 входят в зацепление с аналогичными шлицами на внутреннем диаметре шестерни 226 и обеспечивают возможность смещения штока 225 вдоль оси штока относительно элемента 218 управления потоком до тех пор, пока нижняя поверхность 228 штока 225 не войдет в контакт с верхней поверхностью 230 сегмента 219, тем самым передавая усилие штока элементу 218 управления потоком. Во время поворота штока 225 шестерня 226 поворачивается вместе со штоком и одновременно входит в зацепление с зубчатой рейкой 224 на сегменте 220 элемента управления потоком, тем самым заставляя элемент 218 управления потоком перемещаться возвратно-поступательно в направлении, перпендикулярном оси штока, как показано на фиг. 3. Следует понимать, что достаточно будет только одного сегмента 219, чтобы образовать элемент 218 управления потоком, вместо двух сегментов 219, 220, и в этом случае зубчатая рейка 224 должна быть размещена на сегменте 219. Также возможны модификации реечной передачи. Например, зубчатая рейка 224 может быть прямолинейной или криволинейной, и в соответствии с этим будет выполнена форма элемента управления потоком, а также полость корпуса и седла корпуса вентиля.

Угол конусности пробки 119 на фиг. 1 и угол заострения на фиг. 2 чрезвычайно важны для того, чтобы вызвать снятие заклинивающих усилий с седел корпуса вентиля после того, как элемент 118, 218 управления потоком будет соответственно разгружен от осевого усилия, действующего со стороны штока, когда шток сместится от элемента управления потоком. Этот угол должен быть больше угла естественного откоса для используемых материалов. Принятие решения о значении данного оптимального угла для элемента управления потоком требует выдающихся технических знаний и квалификации в области рассматриваемого предмета изобретения и, как правило, выходит за пределы компетенции обычного специалиста в данной области.

Таким образом, настоящее изобретение применимо к вентилю, в котором элемент управления потоком состоит из поворотного элемента или элемента, совершающего возвратно-поступательное движение, и нагружается дополнительным усилием со стороны штока, чтобы получить лучшее уплотнение по сравнению с тем случаем, когда усилие штока не приложено к элементу управления потоком, и средство для смещения штока передает усилие штока элементу управления потоком точно в тот момент, когда требуется дополнительное усилие.

Из вышеприведенного описания очевидно, что конструкция по настоящему изобретению хорошо приспособлена для выполнения задач и достижения целей и преимуществ, упомянутых выше, а также преимуществ, присущих изобретению. Несмотря на то, что в целях раскрытия изобретения были описаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления, следует понимать, что могут быть выполнены многочисленные изменения, которые очевидны для специалистов в данной области и которые реализованы в рамках идеи изобретения, раскрытого и определенного в приложенной формуле изобретения.