Регулятор расхода, обеспечивающий улучшенное уплотнение путем использования дифференциального термического расширения - RU2016116661A

1. Регулятор расхода текучей среды, содержащий:

корпус клапана, в котором выполнены впускное отверстие, выпускное отверстие, проточный канал для текучей среды, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием, и продольную ось, и имеющий первый коэффициент термического расширения;

седло клапана, расположенное внутри корпуса клапана и образующее отверстие, через которое проходит проточный канал для текучей среды;

клапанную клетку, соединенную с седлом клапана внутри корпуса клапана и образующую внутреннее отверстие, и имеющую второй коэффициент термического расширения, отличающийся от первого коэффициента термического расширения;

клапанный запорный элемент, размер которого обеспечивает возможность его введения во внутреннее отверстие клапанной клетки и возможность перемещения вдоль оси между закрытым положением, в котором он взаимодействует с седлом клапана, и открытым положением;

сальник, образованный по меньшей мере одним из седла клапана и клапанной клетки; и

уплотняющий узел, расположенный внутри сальника для образования уплотнения между корпусом клапана и клапанной клеткой,

причем уплотняющий узел находится в первом состоянии сжатия, в котором он обеспечивает первую радиальную и осевую силы сжатия, и выполнен с возможностью перемещения во второе состояние сжатия, в котором он обеспечивает вторую радиальную и осевую силы сжатия, превышающие первую радиальную и осевую силы сжатия,

при этом перемещение уплотняющего узла обусловлено дифференциальным термическим расширением между корпусом клапана и клапанной клеткой в осевом направлении, параллельном продольной оси, и в радиальном направлении, поперечном продольной оси.

2. Регулятор расхода текучей среды по п. 1, в котором седло клапана и клапанная клетка прикреплены друг к другу посредством множества винтов.

3. Регулятор расхода текучей среды по любому из предыдущих пунктов, в котором седло клапана и клапанная клетка присоединены резьбой друг к другу.

4. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел расположен внутри сальника таким образом, что образован радиальный зазор между клапанной клеткой и по меньшей мере одним участком уплотнения уплотняющего узла, при этом радиальный зазор, по существу, закрыт при перемещении уплотняющего узла во второе состояние сжатия.

5. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел содержит по меньшей мере один участок уплотнения и по меньшей мере одну прокладку, непосредственно примыкающую по меньшей мере к одному участку уплотнения, имеющему коэффициент термического расширения, равный первому или второму коэффициенту термического расширения.

6. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одна прокладка находится в контакте по меньшей мере с одним участком уплотнения, и выполнена с возможностью приложения первой и второй радиальных сил сжатия по меньшей мере к одному участку уплотнения для смещения его по направлению наружу с упором в корпус клапана для образования уплотнения между корпусом клапана и клапанной клеткой.

7. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один участок уплотнения изготовлен из такого же материала, что и корпус клапана.

8. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одна прокладка расположена радиально по направлению внутрь по меньшей мере от одного участка уплотнения внутри сальника.

9. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел содержит по меньшей мере один участок уплотнения, первую прокладку и вторую прокладку, при этом первая прокладка непосредственно примыкает по меньшей мере к одному участку уплотнения, вторая прокладка расположена между седлом клапана и клапанной клеткой, а по меньшей мере один участок уплотнения имеет коэффициент термического расширения, равный первому или второму коэффициенту термического расширения.

10. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел содержит первый участок уплотнения, второй участок уплотнения, третий участок уплотнения, четвертый участок уплотнения и первую и вторую навитые прокладки, при этом первый и второй участки уплотнения примыкают к корпусу клапана и имеют коэффициент термического расширения, равный первому коэффициенту термического расширения, третий и четвертый участки уплотнения примыкают к клапанной клетке и имеют коэффициент термического расширения, равный второму коэффициенту термического расширения, первая навитая прокладка расположена между первым и третьим участками уплотнения, а вторая навитая прокладка расположена между вторым и четвертым участками уплотнения таким образом, что первая навитая прокладка выполнена с возможностью приложения первой и второй радиальных сил сжатия к первому и третьему участкам уплотнения для смещения первого участка уплотнения по направлению к клапанной клетке, и смещения третьего участка уплотнения по направлению к корпусу клапана, а вторая навитая прокладка выполнена с возможностью приложения первой и второй радиальных сил сжатия ко второму и четвертому участкам уплотнения для смещения второго участка уплотнения по направлению к клапанной клетке и смещения четвертого участка уплотнения по направлению к корпусу клапана.

11. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором первый и второй участки уплотнения изготовлены из такого же материала, что и клапанная клетка, и в котором третий и четвертый участки уплотнения изготовлены из такого же материала, что и корпус клапана.

12. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел содержит участок уплотнения, прокладку и удерживающий элемент уплотнения, при этом участок уплотнения имеет коэффициент термического расширения, равный первому или второму коэффициенту термического расширения.

13. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором удерживающий элемент уплотнения расположен между седлом клапана и корпусом клапана и непосредственно примыкает к участку уплотнения и прокладке.

14. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором уплотняющий узел дополнительно содержит прокладочное кольцо, расположенное между двумя навитыми прокладками.

15. Регулятор расхода текучей среды по п. 1 или 2, в котором он выполнен с возможностью функционирования в условиях рабочей температуры между приблизительно 450ºF (232°С) и приблизительно 1100°F(593°С).

16. Регулятор расхода текучей среды, содержащий:

корпус клапана, в котором выполнены впускное отверстие, выпускное отверстие, проточный канал для текучей среды, проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием, и продольную ось, и имеющий первый коэффициент термического расширения;

седло клапана, расположенное внутри корпуса клапана и образующее отверстие, через которое проходит проточный канал для текучей среды;

клапанную клетку, соединенную с седлом клапана внутри корпуса клапана и образующую внутреннее отверстие, и имеющую второй коэффициент термического расширения, отличающийся от первого коэффициента термического расширения;

клапанный запорный элемент, размер которого обеспечивает возможность его введения во внутреннее отверстие клапанной клетки и возможность перемещения вдоль оси между закрытым положением, в котором клапанный запорный элемент взаимодействует с седлом клапана, и открытым положением;

уплотняющий узел, расположенный внутри регулятора расхода текучей среды для оказания воздействия на уплотнение между клапанной клеткой и корпусом клапана, содержащий смещающий элемент и участок уплотнения, примыкающий к смещающему элементу, причем уплотняющий узел находится в первом состоянии сжатия, в котором смещающий элемент прикладывает первую радиальную силу сжатия к уплотняющему участку для смещения уплотняющего участка по направлению к корпусу клапана, и выполнен с возможностью перемещения во второе состояние сжатия, в котором смещающий элемент прикладывает вторую радиальную силу сжатия, превышающую первую радиальную силу сжатия, к уплотняющему участку для смещения уплотняющего участка по направлению к корпусу клапана, при этом перемещение уплотняющего узла обусловлено дифференциальным термическим расширением между корпусом клапана и клапанной клеткой в направлении, параллельном продольной оси, и в направлении, поперечном продольной оси.

17. Регулятор расхода текучей среды по п. 16, в котором смещающий элемент содержит прокладку со спиральной намоткой, а уплотняющий участок имеет коэффициент термического расширения, равный первому коэффициенту термического расширения.

18. Регулятор расхода текучей среды по п. 16 или 17, в котором смещающий элемент расположен радиально по направлению внутрь от уплотняющего участка.

19. Регулятор расхода текучей среды по п. 16 или 17, в котором уплотняющий узел дополнительно содержит уплотняющий удерживающий элемент, выполненный с возможностью сжатия смещающего элемента.

20. Регулятор расхода текучей среды по п. 16 или 17, в котором уплотняющий удерживающий элемент расположен между седлом клапана и корпусом клапана, и непосредственно примыкает к смещающему элементу.

21. Регулятор расхода текучей среды по п. 16 или 17, в котором уплотняющий узел содержит первый уплотняющий участок, второй уплотняющий участок, третий уплотняющий участок и четвертый уплотняющий участок, при этом первый и второй уплотняющие участки примыкают к корпусу клапана и имеют коэффициент термического расширения, равный первому коэффициенту термического расширения, а третий и четвертый уплотняющие участки примыкают к клапанной клетке и имеют коэффициент термического расширения, равный второму коэффициенту термического расширения, и

в котором смещающий элемент содержит первую и вторую прокладки со спиральной намоткой, первая прокладка со спиральной намоткой расположена между первым и третьим уплотняющими участками, а вторая прокладка со спиральной намоткой расположена между вторым и четвертым уплотняющими участками таким образом, что первая прокладка со спиральной намоткой выполнена с возможностью приложения первой радиальной силы сжатия к первому третьему участкам уплотнения для смещения первого и третьего участков уплотнения по направлению к корпусу клапана, а вторая прокладка со спиральной намоткой выполнена с возможностью приложения вторых радиальных сил сжатия ко второму и четвертому участкам уплотнения для смещения второго и четвертого уплотняющих участков по направлению к корпусу клапана.

22. Уплотняющий узел для регулятора расхода текучей среды, содержащего корпус клапана, седло клапана и клапанную клетку, при этом корпус клапана изготовлен из первого материала, имеющего первый коэффициент термического расширения, а клапанная клетка или седло клапана изготовлены из второго материала, имеющего второй коэффициент термического расширения, отличающийся от первого коэффициента термического расширения, а уплотняющий узел содержит:

смещающий элемент и

по меньшей мере один уплотняющий участок, примыкающий к смещающему элементу,

причем уплотняющий узел находится в первом состоянии сжатия, в котором смещающий элемент прикладывает первую радиальную силу сжатия по меньшей мере к одному уплотняющему участку для смещения его по направлению к корпусу клапана для оказания воздействия на уплотнение между клапанной клеткой и корпусом клапана, при этом уплотняющий узел выполнен с возможностью перемещения во второе состояние сжатия, в котором смещающий элемент прикладывает вторую радиальную силу сжатия, превышающую первую радиальную силу сжатия, по меньшей мере к одному уплотняющему участку для смещения по меньшей мере одного уплотняющего участка по направлению к корпусу клапана для оказания воздействия на уплотнение между клапанной клеткой и корпусом клапана, при этом перемещение уплотняющего узла обусловлено дифференциальным термическим расширением между корпусом клапана и клапанной клеткой или седлом клапана в направлении, параллельном продольной оси, и в направлении, поперечном продольной оси.

23. Уплотняющий узел по п. 22, в котором по меньшей мере один уплотняющий участок имеет коэффициент термического расширения, равный первому коэффициенту термического расширения, а смещающий элемент выполнен с возможностью смещения по меньшей мере одного уплотняющего участка в контакт с корпусом клапана для оказания воздействия на уплотнение.

24. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором по меньшей мере один уплотняющий участок и корпус клапана изготовлены из одинакового материала.

25. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором смещающий элемент содержит прокладку со спиральной намоткой.

26. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором смещающий элемент расположен радиально по направлению внутрь от уплотняющего участка.

27. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, дополнительно содержащий уплотняющий удерживающий элемент, выполненный с возможностью сжатия смещающего элемента.

28. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором уплотняющий удерживающий элемент расположен между седлом клапана и корпусом клапана, и непосредственно примыкает к смещающему элементу.

29. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором по меньшей мере один уплотняющий участок содержит первый уплотняющий участок, второй уплотняющий участок, третий уплотняющий участок и четвертый уплотняющий участок, при этом первый и второй уплотняющие участки примыкают к корпусу клапана и имеют коэффициент термического расширения, равный первому коэффициенту термического расширения, третий и четвертый уплотняющие участки примыкают к клапанной клетке и имеют коэффициент термического расширения, равный второму коэффициенту термического расширения, и

причем смещающий элемент содержит первую и вторую прокладки со спиральной намоткой, первая прокладка со спиральной намоткой расположена между первым и вторым уплотняющими участками, а вторая прокладка со спиральной намоткой расположена между вторым и четвертым уплотняющими участками таким образом, что первая прокладка со спиральной намоткой выполнена с возможностью приложения первой и второй радиальных сил сжатия к первому и третьему уплотняющим участкам для смещения первого и третьего уплотняющих участков с примыканием к клапанной клетке, а вторая прокладка со спиральной намоткой выполнена с возможностью приложения первой и второй радиальных сил сжатия ко второму и четвертому уплотняющим участкам для смещения второго и четвертого уплотняющих участков с упором в корпус клапана.

30. Уплотняющий узел по п. 22 или 23, в котором уплотняющий узел выполнен с возможностью функционирования в условиях температуры между приблизительно 450ºF (232ºС) и приблизительно 1100ºF (593ºС).