трубопроводная арматура со съемными внутренними исполнительными механизмами

Формула изобретения

1. Внутренний клапан, включающий:

корпус, включающий вход и выход клапана и имеющий седло клапана, расположенное между входом и выходом клапана;

орган управления потоком, оперативно связанный с корпусом, при этом указанный орган управления перемещается между первым положением, в котором указанный орган управления прижат к седлу клапана для ограничения прохождения потока текучей среды через клапан, и вторым положением, в котором между органом управления потоком и седлом клапана имеется зазор, позволяющий потоку текучей среды проходить через клапан; и

исполнительный механизм, содержащий кожух, расположенный внутри корпуса между входом и выходом клапана и реагирующий на давление текучей среды, вынуждая орган управления потоком перемещаться между первым и вторым положениями.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что исполнительный механизм содержит поршень, расположенный внутри кожуха с возможностью перемещения, причем поршень и кожух совместно образуют первую камеру текучей среды, при этом текучая среда, поданная в первую камеру из источника давления, перемещает поршень в первое положение, а выход текучей среды из первой камеры перемещает поршень во второе положение.

3. Клапан по п. 2, отличающийся тем, что поршень оперативно связан со штоком клапана, соединенным с органом управления потоком.

4. Клапан по п. 3, отличающийся тем, что поршень и кожух дополнительно совместно образуют вторую камеру текучей среды, причем вторая камера соединена по текучей среде с вентиляционным каналом и поршнем, расположенным между первой камерой текучей среды и второй камерой текучей среды.

5. Клапан по п. 3, отличающийся тем, что исполнительный механизм представляет собой внутренний пневматический привод.

6. Клапан по п. 5, отличающийся тем, что кожух дополнительно содержит фланцевые кромки, включающие крепежные отверстия, корпус содержит отверстия, а исполнительный механизм прикреплен к корпусу разъемным соединением посредством крепежных деталей, принимаемых указанными крепежными отверстиями кожуха и отверстиями корпуса.

7. Клапан по п. 6, отличающийся тем, что исполнительный механизм может быть удален с корпуса и заменен на второй исполнительный механизм, содержащий кулачок, который оперативно связан со штоком клапана.

8. Клапан по п. 7, отличающийся тем, что второй исполнительный механизм содержит второй кожух, имеющий вторые фланцевые кромки, включающие вторые крепежные отверстия, причем второй кожух выполнен с возможностью прикрепления к корпусу с помощью крепежных деталей, которые входят во вторые крепежные отверстия и в отверстия корпуса.

9. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает выравнивающий элемент для прижатия к спускному порту, выполненному как одно целое с органом управления потоком, при этом указанный выравнивающий элемент перемещается, по меньшей мере, между третьим положением, в котором выравнивающий элемент плотно прижат к спускному порту, ограничивая прохождение потока текучей среды через спускной порт, и четвертым положением, в котором выравнивающий элемент отделен зазором от спускного порта, позволяя потоку текучей среды проходить через спускной порт.

10. Клапан по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно включает шток клапана, оперативно связанный с выравнивающим элементом, при этом исполнительный механизм воздействует на шток клапана с целью установки выравнивающего элемента, по меньшей мере, в четвертое положение.

11. Клапан по п. 9, отличающийся тем, что выравнивающий элемент выполнен с возможностью перемещаться в пятое положение, позволяя потоку текучей среды быстрее проходить через спускной порт.

12. Клапан по п. 11, отличающийся тем, что исполнительный механизм содержит внутренний пневматический привод, включающий:

кожух, имеющий поршень, расположенный между первой камерой, соединенной по текучей среде с источником давления, и второй камерой, соединенной с атмосферным давлением; при этом повышенное давление в первой камере вынуждает поршень переместиться в шестое положение, а пониженное давление в первой камере вынуждает поршень переместиться в седьмое положение; и

шток привода, первым своим концом связанный с поршнем, а вторым своим концом оперативно связанный со штоком клапана таким образом, что поршень в шестом положении вынуждает выравнивающий элемент переместиться, по меньшей мере, в четвертое положение.

13. Клапан по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно включает смещающий элемент, который вынуждает выравнивающий элемент переместиться, по меньшей мере, в третье положение при нахождении поршня в седьмом положении.

14. Клапан по п. 12, отличающийся тем, что исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения выравнивающего элемента в пятое положение.

15. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что первое положение органа управления потоком соответствует закрытому рабочему положению клапана, а второе положение соответствует открытому рабочему положению клапана.

16. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что указанный исполнительный механизм выбран из множества исполнительных механизмов и является взаимозаменяемым со вторым исполнительным механизмом, выбранным из этого множества механизмов.

17. Клапан по п. 16, отличающийся тем, что исполнительный механизм содержит внутренний пневматический привод.

18. Клапан по п. 16, отличающийся тем, что второй исполнительный механизм содержит кулачковый механизм.

19. Клапан по п. 18, отличающийся тем, что второй исполнительный механизм содержит рукоятку, оперативно связанную с кулачком для перемещения выравнивающего элемента между, по меньшей мере, первым положением и вторым положением посредством контакта со штоком клапана.

20. Клапан по п. 19, отличающийся тем, что кулачок предназначен заставить выравнивающий элемент перемещаться в третье положение.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к трубопроводной арматуре, и в частности, к трубопроводной арматуре со съемными внутренними исполнительными механизмами.

Уровень техники

Самозапирающиеся отсечные клапаны, обычно называемые внутренними клапанами, обеспечивают защиту от выбросов опасных веществ, сжатых жидкостей и/или газов, например, таких как пропан, бутан, NH₃ (безводный аммиак) и т.п., при прохождении такого опасного вещества между первым и вторым местоположениями. Во внутренних клапанах применяются механизмы управления потоком, запирающиеся при внезапно возникших условиях избыточного потока, вызванных, например, разрывом, разъединением или иным нарушением пути прохождения потока. Такие механизмы управления потоком обычно называют клапанами контроля перерасхода потока, они используются в применениях, требующих автоматического безопасного перекрывания потока текучей среды в случае возникновения возможности утечки, выброса и т.п. потенциально опасных (например, воспламеняющихся, токсичных) видов текучей среды.

Работа клапана контроля перерасхода потока в типичном случае основывается на перепаде давления вдоль клапана. Например, клапан открывается, когда давление на входе приблизительно равно давлению на выходе. Для выравнивания давления вдоль клапана во внутренних клапанах в типичном случае применяют выравнивающий элемент, который приводится в действие для выравнивания или уравновешивания давления вдоль органа управления потоком. Внутреннему клапану зачастую требуется применение исполнительного механизма или системы, например, рычажного управления, управления с помощью троса и/или системы управления с силовым приводом. В типичном случае применяемый исполнительный механизм позволяет выравнивающему элементу перемещаться между полностью открытым положением и полностью закрытым положением.

В одном варианте для дистанционного управления внутренним клапаном может применяться такой исполнительный механизм, как, например, внешний пневматический привод. Такие внешние механические приводы имеют большие габаритные размеры и требуют значительного пространства. Однако, зачастую такие известные внутренние клапаны используются в определенных применениях, где свободного пространства мало или оно ограничено, что затрудняет установку такого внешнего пневматического привода с клапаном. Кроме того, для таких внешних пневматических приводов может потребоваться дополнительная опора при работе с установленным клапаном.

Дополнительно или в качестве альтернативы следует отметить, что многие известные способы активации привода являются взаимоисключающими, и, в результате, многие производители предлагают ряд семейств внутренних клапанов с различной конструкцией, каждая из которых имеет конфигурацию, выполненную специально для удовлетворения конкретных нужд разных потребителей. Вследствие такого подхода производители вынуждены изготовлять и поддерживать большое число отличающихся продуктов, что затруднительно с точки зрения складского хранения и требует больших затрат.

Раскрытие изобретения

В одном варианте внутренний клапан содержит корпус, в котором имеется седло клапана, расположенное между входом и выходом. Орган управления потоком, оперативно связанный с корпусом, перемещается между первым положением, в котором этот орган управления потоком прижат к седлу клапана, ограничивая прохождение текучей среды через клапан, и вторым положением, в котором орган управления и седло клапана разделяет промежуток, позволяющий текучей среде проходить через клапан. Исполнительный элемент расположен внутри корпуса и реагирует на давление текучей среды, вынуждая орган управления потоком перемещаться между первым и вторым положениями.

В другом варианте устройство управления потоком включает первый орган управления потоком, способный перемещаться между первым и вторым рабочими положениями, а также съемный исполнительный механизм, связанный с клапаном и предназначенный для перемещения клапана между первым и вторым рабочими положениями. Этот исполнительный механизм выбирают из множества исполнительных механизмов, и он является взаимозаменяемым со вторым исполнительным механизмом, выбранным из множества механизмов. Исполнительный механизм располагается внутри корпуса клапана между входом и выходом клапана.

Еще в одном варианте в состав клапана входит средство для переключения клапана в первое или второе рабочее положение. Клапан также содержит средство для выравнивания перепада давления вдоль клапана для активации средства перевода клапана в первое или второе рабочее положение, а также средство для позиционирования средства выравнивания давления. Средство позиционирования располагается внутри корпуса клапана и реагирует на давление текучей среды, заставляя средство выравнивания давления перемещаться между, по меньшей мере, третьим положением и четвертым положением.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан описанный здесь вариант клапана, выполненный с вариантом внутреннего привода.

Фиг.2 - вид в разрезе варианта клапана по Фиг.1.

На Фиг.3 представлен местный разрез части варианта исполнения клапана по Фиг.1 и Фиг.2.

На Фиг.4 представлен другой местный разрез части варианта исполнения клапана по Фиг.1, 2 и 3.

На Фиг.5 представлен вариант клапана по Фиг.1-4, но выполненный с вариантом рычага.

На Фиг.6 представлен местный разрез части варианта исполнения клапана по Фиг.5.

Осуществление изобретения

В типичном случае клапан контроля перерасхода потока, входящий в состав внутреннего клапана, открывается и закрывается, исходя из давления и/или расхода текучей среды в системе, к которой данный внутренний канал подключен или в которой он установлен. В результате, для управления системой, в которой работает внутренний клапан, имеющий встроенный клапан контроля перерасхода потока, в типичном случае необходимо выровнять давление между входом клапана и его выходом до прокачки текучей среды через клапан. Во внутренних клапанах часто применяется выравнивающий элемент, управляемый исполнительным механизмом, предназначенный для выравнивания или уравновешивания давления вдоль органа первичного управления потоком во внутреннем клапане. Такие исполнительные механизмы могут включать, например, рычаг, тросовый механизм управления, систему с силовым приводом и т.п. В типичном случае исполнительный механизм перемещает выравнивающий элемент между, по меньшей мере, первым положением (например, полностью закрытым положением) и вторым положением (например, полностью открытым положением, в котором текучей среде позволено проходить через спускной канал).

Для управления работой выравнивающего элемента часто применяют внешние пневматические приводы. В типичном случае такой внешний пневматический привод оперативно связан с рычагом внутреннего клапана, который в свою очередь оперативно связан с выравнивающим элементом через кулачковый элемент. Для такого рычажно-кулачкового механизма требуется система уплотнений, предотвращающая нежелательную утечку через рычажный механизм. Кроме того, внутренние клапаны часто используются в определенных применениях, где имеется ограниченное свободное пространство, что затрудняет доступ к внутреннему клапану, его рычажному механизму и т.п. А поскольку такие внешние пневматические приводы имеют большие габаритные размеры, требующие значительного пространства, это может ограничивать применение внутренних клапанов с пневматическим управлением. Для работы внешнего пневматического привода в месте установки внутреннего клапана может потребоваться также дополнительная опора. Однако, внешний пневматический привод можно легко отсоединить от внутреннего клапана, оставляя клапан установленным в систему, для выполнения операций по обслуживанию, ремонту и/или замене пневматического привода.

Описанные здесь варианты клапанов имеют в своем составе внутренние исполнительные механизмы, применение которых делает внутренний клапан более компактным. Один вариант внутреннего исполнительного механизма содержит внутренний пневматический привод. Техник, специалист по обслуживанию или ремонту легко может извлечь такой внутренний пневматический привод и выполнить операции по обслуживанию его на рабочем месте, поскольку этот привод соединяется с клапаном разъемным соединением. В одном варианте такой привод крепится к корпусу клапана с помощью резьбовых крепежных деталей. В других примерах привод может соединяться с клапаном при помощи зажимов и/или любых других механизмов крепления.

Такая конфигурация позволяет выполнять операции по обслуживанию, ремонту и/или замене внутреннего пневматического привода, оставляя сам клапан установленным в системе. Кроме того, для такого варианта внутреннего пневматического привода не требуются уплотнительные прокладки, поскольку внутренний пневматический привод находится внутри клапана, следовательно, такая конструкция уменьшает число составных частей и устраняет возможность нежелательной утечки через уплотнения. Дополнительно или в качестве альтернативы описанные здесь конструкции вариантов клапанов позволяют осуществлять опционную трансформацию клапана с ручным управлением (например, рычажным) в клапан с управлением от силового привода (например, от пневматического привода) и наоборот, не извлекая клапан из системы (т.е., оставляя клапан установленным в системе).

Более того, описанные здесь варианты внутреннего клапана могут подключаться к разным приводным механизмам (с помощью взаимозаменяемого элемента сопряжения или изменением конфигурации), не являющимся взаимоисключающими. В результате этого многие изготовители могут предоставить ряд внутренних клапанов различной конфигурации, имеющих модульный корпус с конфигурацией, позволяющей сопряжение с множеством отличающихся приводных механизмов для различных применений в соответствии с потребностью потребителей. Такой подход дает возможность изготовителям иметь гибкую систему производства и выпускать меньшее число видов изделий, что позволяет снизить общие затраты на изготовление, складское хранение и т.п.

Описанный здесь вариант внутреннего клапана включает внутренний пневматический привод, связанный разъемным соединением с корпусом клапана. Этот внутренний пневматический привод располагается внутри корпуса внутреннего клапана между входом и выходом клапана и реагирует на давление текучей среды, вынуждая орган управления потоком перемещаться между первым положением, в котором этот орган управления потоком ограничивает прохождение потока текучей среды через клапан, и вторым положением, в котором орган управления потоком позволяет потоку текучей среды проходить через клапан. Более того, вариант исполнительного механизма можно выбрать из множества исполнительных механизмов, и его также можно взаимно заменять другим исполнительным механизмом другого вида, выбранным из множества механизмов. Как указано выше, такие исполнительные механизмы могут включать рычаг, тросовое управление, пневматический привод и/или любой другой приемлемый исполнительный механизм (механизмы).

На фиг.1 показан описанный здесь вариант клапана 100. Этот вариант клапана 100 изображен как самозапирающийся отсечной клапан, такой, например, как внутренний клапан. Корпус 102 клапана 100 имеет первую или верхнюю часть 104, конфигурация которой позволяет ей соединяться по текучей среде с источником первого давления или источником входного давления (например, с трубопроводом, грузовиком-заправщиком, баком и т.п.), в котором находится рабочая текучая среда под относительно высоким давлением, и вторую или нижнюю часть 106, конфигурация которой позволяет ей соединяться по текучей среде с источником второго давления или источником выходного давления (например, с насосом, трубопроводом, шлангом, грузовиком-заправщиком, и т.п.), к которому данный клапан 100 подает текучую среду. Например, в составе источника первого давления может находиться бак, содержащий жидкость или газ под давлением, которую (который) нужно подать по назначению, например, через клапан 100. Другими словами, первая часть 104 клапана 100 может быть погружена в текучую среду с относительно высоким давлением. Вторая часть 106 клапана 100 может находиться снаружи по отношению к источнику первого давления и служить для подключения к шлангу, трубе или любому другому соответствующему компоненту транспортирования текучей среды. Таким образом, текучая среда течет из источника первого давления через клапан 100 к компоненту транспортирования (например, шлангу) и к объекту назначения (например, к другому баку для хранения и/или к дополнительным элементам управления процессом).

Корпус 102 имеет снабженную наружной резьбой часть 108, расположенную между первой частью 104 и второй частью 106. Эта снабженная резьбой часть 108 может вкручиваться в соответствующее резьбовое отверстие источника первого давления, например, бака или другой накопительной емкости, в результате чего первая часть 104 клапана 100 оказывается расположенной внутри источника первого давления. В других вариантах клапан 100 может содержать корпус, имеющий фланцевую часть или часть с двойным фланцем, предназначенную для подключения или монтажа этого варианта клапана 100 к трубопроводной системе, накопительному баку, системе заправки от грузовика-заправщика или к любой другой системе распределения или хранения текучей среды. Кроме того, хотя данный вариант клапана 100 описан как внутренний клапан, представленные здесь варианты можно применить для любого другого соответствующего устройства управления потоком и/или клапана (клапанов).

Вариант клапана 100 содержит орган первичного управления потоком, или первый орган управления, или затвор 110, рабочими положениями которого являются первое и второе рабочие положения, в которых клапан 100 соответственно закрыт и открыт.Переход из одного рабочего положения в другое затвор 110 выполняет, реагируя на перепад давления вдоль представленного варианта клапана 100, как будет описано ниже. Для контроля перепада давления вдоль клапана 100 или воздействия на этот перепад в состав варианта клапана 100 включен второй орган управления потоком или выравнивающий элемент 112. Рабочими положениями этого выравнивающего элемента 112 являются, по меньшей мере, первое рабочее положение, в котором выравнивающий элемент 112 закрыт, и второе рабочее положение, в котором выравнивающий элемент открыт.В представленном примере выравнивающий элемент 112 имеет также третье рабочее положение или положение спуска, находящееся между первым и вторым рабочими положениями.

Рабочие положения клапана 100 могут быть выбраны исполнительным механизмом 114, более подробно описанным ниже. Этот исполнительный механизм 114 связан с корпусом 102 разъемным соединением таким образом, что исполнительный механизм 114 можно извлечь из корпуса 102 (например, в полевых условиях), не прибегая к демонтажу клапана 100 из системы (т.е. внутренний клапан 100 остается установленным в системе). Например, исполнительный механизм можно извлекать для проведения операций по обслуживанию, ремонту или замене исполнительного механизма 114 и/или взаимной замены исполнительного механизма 114 другим (т.е., отличающимся) исполнительным механизмом, выбранным из множества взаимозаменяемых исполнительных механизмов. Исполнительный механизм 114 может быть выполнен в виде тросового управления, шарнирно-рычажного механизма, привода (например, пневматического привода) или в виде любого другого приемлемого исполнительного механизма (механизмов). Кроме того, в отличие от известных внутренних клапанов исполнительный механизм 114 расположен внутри (например, в полости) корпуса 102 клапана 100, таким образом обеспечивая более компактную конструкцию клапана 100 по сравнению с известными внутренними клапанами, имеющими внешние исполнительные механизмы.

Как показано на Фиг.1, исполнительный механизм 114 имеет кожух 116 с фланцевыми кромками 118. Фланцевые кромки 118 включают крепежные отверстия (например, резьбовые отверстия), куда вставляются крепежные детали 120, скрепляющиеся с соответствующими отверстиями 122 корпуса 102 для осуществления разъемного соединения исполнительного механизма 114 с корпусом 102. Кожух 116 может крепиться к корпусу 102 с помощью крепежных деталей 120 или другим способом (способами) крепления.

На Фиг.2 представлен в разрезе вариант клапана 100 по Фиг.1. Затвор 110 оперативно связан с корпусом 102 и перемещается между первым рабочим положением и вторым рабочим положением, управляя прохождением потока текучей среды через корпус 102 клапана 100. Корпус 102 является основным элементом защиты клапана 100 от воздействия давления и поддерживает или образует седельную поверхность или седло клапана 202, в котором имеется отверстие 204, предоставляющее канал для прохождения текучей среды и осуществления соединения по текучей среде между входом 206 и выходом 208, когда затвор 110 отделен зазором от седельной поверхности 202.

В представленном примере затвор 110 показан в виде клапанного устройства дискового типа, в состав которого входит диск 210 (например, металлический диск, резиновый диск и т.п.), плотно прижимающийся к седельной поверхности 202 для того, чтобы ограничивать прохождение текучей среды через клапан 100. Фиксатор диска 212 крепит диск 210 к держателю диска 214 посредством, например, крепежной детали 215. В держателе диска 214 имеется отверстие, образующее спускной канал 216, а также спускной порт или спускное отверстие 218. Как показано в этом варианте, спускной порт 218 изготовляется как одно целое с затвором 110 и обеспечивает канал для прохождения текучей среды между входом 206 и выходом 208.

Выравнивающий элемент 112 оперативно связан с затвором 110 и перемещается между, по меньшей мере, первым положением, в котором он плотно прижат к спускному порту 218 с целью предотвращения или ограничения прохождения потока текучей среды по спускному каналу 216, а также вторым положением, в котором он отделен зазором от спускного порта 218 для обеспечения прохождения потока текучей среды через спускной порт 218. В представленном примере выравнивающий элемент 112 также может перемещаться в третье положение или положение быстрого спуска, расположенное между первым и вторым рабочими положениями. В состав выравнивающего элемента 112 входит дисковый элемент 220, плотно прижимающийся к спускному порту 218 для предотвращения или ограничения прохождения потока текучей среды через спускной канал 216.

Выравнивающий элемент 112 оперативно связан с исполнительным механизмом 114 через шток клапана 222. В представленном примере шток клапана 222 может содержать участок уменьшенного диаметра или суженный участок 224, предназначенный для образования увеличенного зазора между штоком клапана 222 и спускным клапаном 216 в том случае, когда выравнивающий элемент 112 находится в третьем положении. Таким способом выравнивающий элемент 112 дает возможность большему потоку текучей среды или потоку с повышенной скоростью проходить через спускной канал 216, позволяя быстрее выравнивать давление вдоль представленного варианта клапана 100 между его входом 206 и выходом 208.

В представленном варианте исполнительный механизм 114 - это внутренний пневматический привод 226. Внутренний пневматический привод 226 располагается внутри корпуса 102 между входом 206 и выходом 208 и реагирует на давление текучей среды, вынуждая выравнивающий элемент 112 перемещаться между, по меньшей мере, первым и вторым положениями. Благодаря тому, что пневматический привод 226 располагается внутри корпуса 102, вариант клапана 100 имеет более компактные габаритные размеры, что особенно важно в случае применения в тех системах с текучей средой, конфигурации которых имеют ограничения по размерам.

Пневматический привод 226 имеет кожух 228 с поршнем 230, расположенным между первой камерой текучей среды 232, соединенной по текучей среде с внешним источником давления, и второй камерой текучей среды 234, соединенной по текучей среде с атмосферой. В кожухе 228 имеется входной штуцер 236, предназначенный для подключения, например, шланга, соединенного с внешним источником давления. Первый канал 238 кожуха 228 соединяет по текучей среде первую камеру текучей среды 232 с внешним источником давления, и по нему подается текучая среда под давлением, перемещающая поршень 230 в первое или верхнее положение, по нему текучая среда под давлением также выходит из первой камеры текучей среды 232, перемещая поршень 230 во второе или нижнее положение. Второй канал 240 является вентиляционным каналом для вытеснения текучей среды (например, воздуха) из второй камеры 234 в атмосферу при перемещении поршня 230 в верхнее положение.

Шток привода 242 соединен с поршнем 230 своим первым концом 244 и оперативно связан со штоком клапана 222 через соединительный элемент 246. Крышка 248, прикрепленная резьбовым соединением к кожуху 228, поддерживает шток привода 242. Кроме того, пневматический привод 226 может содержать уплотнительный элемент 250 (например, кольцевую прокладку), расположенный между кожухом 228 и корпусом 102, предназначенный для обеспечения герметичного уплотнения, предотвращающего нежелательную утечку между корпусом 102 и кожухом 228.

Дополнительным или альтернативным преимуществом является то, что предлагаемый вариант пневматического привода 226 не требует уплотнительных прокладок для соединения с клапаном, тем самым снижая количество составляющих и устраняя потенциальную возможность нежелательной утечки через клапанное уплотнение. Более того, представленный вариант пневматического привода 226 можно извлекать из корпуса 102, оставляя клапан 100 установленным в системе при замене и/или ремонте пневматического привода 226. Такая конфигурация позволяет обслуживать клапан 100 в полевых условиях.

Дополнительным или альтернативным преимуществом является то, что пневматический привод 226 можно заменять ручным исполнительным механизмом, трансформируя клапан 100 в клапан с ручным управлением 100, как описано ниже при рассмотрении Фиг.5 и Фиг.6.

Представленный вариант клапана 100 может также включать направляющий элемент 252 для поддержки штока клапана 222. Первый смещающий элемент или запирающая пружина 254 располагается между направляющим элементом 252 и соединительным элементом 246 и смещает выравнивающий элемент 112 по направлению к спускному порту 218 (т.е., в закрытое положение) с целью ограничения прохождения текучей среды через спускной порт 218 в то время, когда поршень 230 находится в нижнем положении. Кроме того, представленный вариант клапана 100 может включать второй смещающий элемент или пружину перерасхода 256, расположенный между затвором 110 и гнездом пружины 258 и смещающий затвор 110 по направлению к седельной поверхности 202 с целью ограничения прохождения текучей среды через отверстие 204 в том случае, когда расход текучей среды через клапан 100 превышает заданное значение расхода (например, значение предельного расхода или предельной скорости потока). Гнездо пружины 258 опирается на ступенчатый участок или буртик 260 штока клапана 222, образованный суженным участком 224 штока клапана 222.

На Фиг.3 представлен вариант клапана 100 в первом рабочем положении (например, в закрытом положении), а на Фиг.4 представлен вариант клапана 100 во втором рабочем положении (например, в открытом рабочем положении). В процессе работы смещающий элемент 254 тянет, а давление текучей среды от первого источника на входе 206 клапана 100 толкает затвор 110 и выравнивающий элемент 112 в сторону закрытого положения. Затвор 110 прижимается к седельной поверхности 202, предотвращая прохождение потока текучей среды через отверстие 204, а выравнивающий элемент 112 прижимается к спускному отверстию 218, предотвращая прохождение потока текучей среды по спускному каналу 216. Выравнивающий элемент 112 и затвор 110 обеспечивают выполнение функции контроля перерасхода, поддерживающей безопасность системы. Более конкретно, функция контроля перерасхода защищает систему посредством автоматического ограничения подачи текучей среды от входа 206 в случае слишком большой скорости подачи текучей среды. Другими словами, коэффициент жесткости пружины смещающего элемента 256 подобран так, что в случае превышения заданного или номинального значения расхода текучей среды через клапан 100 затвор 110 будет вынужден перемещаться в сторону седельной поверхности 202.

Работа затвора 110 базируется на разности между входным давлением и выходным давлением представленного варианта клапана 100. Если входное давление существенно превышает выходное давление, то затвор 110 под действием смещающего усилия остается в закрытом положении - прижатым к седельной поверхности 202 (Фиг.3). С другой стороны, когда входное давление приблизительно равно выходному давлению, затвор 110 открывается, позволяя текучей среде проходить через клапан 100 с относительно высокой скоростью (Фиг.4). Выравнивающий элемент 112 выполняет функцию выравнивания или уравновешивания давления между входом 206 и выходом 208. Например, выравнивающий элемент 112 может установить клапан 100 в спускное состояние, позволяющее определенному количеству текучей среды проходить, выравнивая давление вдоль клапана 100, что в свою очередь позволяет открываться затвору 110 (Фиг.3), обеспечивая прохождение текучей среды через клапан 100. Когда давление вдоль клапана 100 выровняется, смещающий элемент 256 вынудит затвор переместиться в открытое рабочее положение.

Обратившись к Фиг.4, следует отметить: для того чтобы выровнять давление вдоль клапана 100, а следовательно, и открыть клапан 100 для прохождения потока текучей среды, пневматический привод 226 активируется, вынуждая выравнивающий элемент 112 переместиться во второе положение. В частности, текучая среда (например, воздух) из внешнего источника текучей среды подается в первую камеру 232 через первый канал 238, вынуждая поршень 230 перемещаться в верхнее положение. По мере перемещения поршня 230 в верхнее положение текучая среда (например, воздух) из второй камеры 234 вытесняется в атмосферу по второму каналу 240. Кроме того, поршень 230 вынуждает шток клапана 222 перемещаться по направлению к верхней части клапана 104 так, чтобы между выравнивающим элементом 112 и спускным отверстием 218 был зазор, позволяющий текучей среде проходить по спускному каналу 216. В представленном варианте поршень 230 может смещать выравнивающий элемент 112 в третье положение так, чтобы участок быстрого выравнивания 224 штока клапана 222 расположился внутри спускного канала 216, способствуя быстрому выравниванию давления через спускной канал 216.

Когда давление вдоль клапана 100 выровняется, затвор 110 под действием смещающего элемента 256 отделяется от седельной поверхности 202, позволяя потоку текучей среды проходить через клапан 100 от его входа 206 до выхода 208. В представленном варианте пневматический привод 226 вынуждает выравнивающий элемент 112 перемещаться во второе положение в то время, когда затвор 110 находится в открытом рабочем положении. В этом открытом рабочем положении выравнивающий элемент 112 прижат к затвору 110, как показано на Фиг.4.

Перемещение текучей среды из первой камеры 232 через первый канал 238 вынуждает поршень 230 перемещаться в нижнее положение. В нижнем положении поршень 230 и смещающий элемент 254 (например, запирающая пружина) вынуждают затвор 110 и выравнивающий элемент 112 перемещаться в закрытое положение, как показано на Фиг.3.

Дополнительным или альтернативным преимуществом представленного варианта клапана 100 является то, что его можно легко трансформировать из внутреннего клапана с силовым приводом (например, с внутренним пневматическим приводом 226) в клапан с ручным управлением (например, с рычажным). На Фиг.5 представлен вариант клапана 100 по Фиг.1-4, но с тем отличием, что он выполнен со вторым исполнительным механизмом 500 (или в нем произведена замена исполнительного механизма), отличающимся от исполнительного механизма 114 по Фиг.1-4. Как показано на Фиг.5, исполнительный механизм 500 включает кожух 502 с фланцевыми кромками 504. В этих фланцевых кромках 504 имеются крепежные отверстия (например, резьбовые отверстия), куда вставляются крепежные детали 506, скрепляющиеся с соответствующими отверстиями 122 корпуса 102 для осуществления разъемного соединения исполнительного механизма 500 с корпусом 102. Кожух 502 может крепиться к корпусу 102 с помощью крепежных деталей 506 или другими соответствующими способами крепления.

На Фиг.6 показана в разрезе часть представленного варианта клапана 100 по Фиг.5 и исполнительного механизма 500. Данный вариант исполнительного механизма 500 представляет собой устройство с рычажным управлением 600. Однако, в других вариантах исполнительный механизм 500 может быть внутренним пневматическим приводом, приводом с тросовым управлением, шарнирно-рычажным механизмом или любым другим приемлемым исполнительным механизмом (механизмами).

В состав рычажного устройства 600 входит кожух 602 с отверстием 604, куда вставляется вал 606, оперативно связанный первым концом 610 вала 606 с кулачком 608, а вторым своим концом 614 вал 606 связан с рукояткой 612. Рукоятка 612 крепится к валу 606 посредством шпильки, крепежной детали или любым другим способом крепления. Размер отверстия 604 может быть подобран так, чтобы в нем могло помещаться уплотнение 616, предотвращающее нежелательную утечку через отверстие 604 кожуха 602 вдоль вала 606. В дополнение или в качестве альтернативы между корпусом 102 и кожухом 602 можно поместить уплотнительный элемент 618 (например, кольцевую прокладку), обеспечивающий герметичность и предотвращающий нежелательную утечку между корпусом 102 и кожухом 602.

В процессе работы, когда клапан 100 находится в закрытом рабочем положении, рычаг 600 находится в первом положении, таким образом, кулачок 608 отделен от связующего элемента 246 и штока клапана 222. В этом положении смещающий элемент 254 тянет выравнивающий элемент 112 и затвор 110 по направлению соответственно к спускному порту 218 и седельной поверхности 202, предотвращая прохождение потока текучей среды через клапан 100. Поворот рукоятки 612 из первого положения во второе положение вынуждает кулачок 608 повернуться и нажать на соединительный элемент 246, перемещая шток клапана 222 в первом направлении - к первой части 104 корпуса 102. Перемещение штока клапана 222 по направлению к первой части 104 вынуждает выравнивающий элемент 112 отдаляться от спускного порта 218, позволяя потоку текучей среды проходить через спускной канал 216 от входа 206 до выхода 208. В некоторых вариантах рычаг 600 можно устанавливать в третье или промежуточное положение между первым положением (например, закрытым положением) и вторым положением (например, открытым положением) выравнивающего элемента 112. В этом третьем положении рычаг 600 устанавливает участок быстрого спуска 224 штока клапана 222 внутрь спускного клапана 216, позволяя увеличить скорость спуска текучей среды через спускной порт 218, что позволяет быстрее выравнивать давление вдоль представленного варианта клапана 100 между его входом 206 и выходом 208.

По мере прохождения текучей среды от входа 206 до выхода 208 через спускной порт 218 перепад давления вдоль клапана 100 (например, на затворе) практически выравнивается. Выравнивание давления на затворе 110 вынуждает затвор 110 под действием смещающего элемента 256 отдаляться от седельной поверхности 202, переходя в открытое рабочее положение.

Для того, чтобы закрыть представленный клапан 100, рычаг 600 возвращают в первое положение рукояткой 612 таким образом, чтобы кулачок 608 выходил из плотного контакта со штоком клапана 222, тем самым позволяя смещающему элементу 254 переместить затвор 110 и выравнивающий элемент 112 по направлению соответственно к седельной поверхности 202 и спускному порту 118 для того, чтобы предотвратить или ограничить прохождение потока текучей среды через клапан 100.

Здесь были описаны определенные варианты устройств и готовых изделий, однако, объем настоящего патента не ограничивается только ими. Напротив, настоящий патент охватывает все виды устройств и готовых изделий, соответствующие поданной в приложении формуле изобретения либо в буквальном смысле, либо согласно доктрине эквивалентов.