RU2711693C2 - Соединения стержня и заглушки клапана и инструменты для обжимки - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к области конструкций клапанов для управления потоком жидкости и способов их сборки, а также конструкций инструментов, применяемых при сборке клапанов. Клапан содержит плунжер, имеющий первую сторону, вторую сторону, расположенную напротив первой стороны, отверстие, проходящее от первой стороны ко второй стороне, причем первая часть отверстия выполнена сужающейся от первого диаметра до второго диаметра, меньшего, чем первый диаметр, стержень клапана, расположенный внутри отверстия плунжера клапана и включающий в себя первую секцию, вторую секцию, третью секцию, расположенную между первой и второй секциями, при этом третья секция выполнена сужающейся от третьего диаметра до четвертого диаметра, меньшего, чем третий диаметр, причем третья секция стержня зацеплена с упомянутой первой частью отверстия, а конусные поверхности первой части отверстия плунжера клапана и третьей секции стержня клапана выполнены с возможностью создания силы трения, препятствующей выдвижению стержня клапана из отверстия. 6 н. и 34 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится в целом к клапанам, и в частности к соединениям стержня и заглушки клапана, и инструментам для обжимки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Контрольные клапаны обычно используются в системах управления процессом, например, таких как: системы управления потоком продукции на пищевых фабриках, системы поддержания уровней жидкости на крупных резервуарных станциях и т.п. Контрольные клапаны используются для управления потоком продукции или для поддержания уровней жидкости, работая подобно переменному каналу. Количество жидкости, протекающей через корпус контрольного клапана, может точно контролироваться путем точного перемещения заглушки клапана (например, элемента клапана), расположенной внутри корпуса клапана. В некоторых известных автоматизированных контрольных клапанах, таких как клапаны с поступательным движением стержня (например, запорный клапан, шаровой клапан, мембранный клапан, клапан с зажимом и т.п.), стержень клапана функционально соединяет заглушку клапана с приводом. привод перемещает заглушку клапана внутри корпуса клапана относительно седельного кольца между открытым и закрытым положениями, позволяя ограничивать поток жидкости между впуском и выпуском клапана. Стержень клапана соединен с заглушкой клапана при управлении заглушки клапана и ориентирован перпендикулярно заглушке клапана. Совпадение осей стержня клапана и заглушки клапана представляет собой важный фактор в обеспечении надлежащего уплотнительного взаимодействия между заглушкой и седельным кольцом клапана и в достижении герметичности при эксплуатации.

[0003] В некоторых известных контрольных клапанах стержень клапана соединен с заглушкой клапана посредством резьбы в резьбовом отверстии заглушки клапана. Однако допуски между резьбами на стержне клапана и в резьбовом отверстии часто приводят к несовпадению осей. Кроме того, стержень клапана, как правило, прикреплен без возможности вращения к заглушке клапана с помощью ведущего штыря, что может вызвать несовпадение осей стержня клапана и заглушки клапана и негативно повлиять на целостность заглушки клапана.

[0004] Другие известные контрольные клапаны используют стержень клапана, имеющий шейку или острый скос, способствующие выравниванию стержня клапана и отверстия в заглушке клапана. Однако изготовление такого профиля требует удаления материала со стержня и таким образом создает более слабые участки на стержне клапана. Кроме того, шейка создает зону с повышенной концентрацией напряжений, что отрицательно сказывается на прочности стержня клапана. К тому же, когда известные клапаны подвергаются воздействию высоких температур и / или сильных вибраций, стержень клапана может изнашиваться и ослабляться в отверстии заглушки клапана. В результате соединения стержня и заглушки клапана становятся несоосными и поэтому требуют ремонта или замены.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Типовое устройство, описанное в данном документе, содержит заглушку клапана, имеющую первую сторону, вторую сторону напротив первой стороны и отверстие, идущее с первой стороны на вторую сторону. Первая часть отверстия сужается от первого диаметра до второго диаметра, меньшего чем первый диаметр. Это типовое устройство также содержит стержень клапана, расположенный внутри отверстия заглушки клапана. Стержень клапана содержит первый отрезок, второй отрезок и третий отрезок между первым и вторым отрезками. Третий отрезок сужается от третьего диаметра до четвертого диаметра, меньшего чем третий диаметр. Третий отрезок стержня клапана сцеплен с первой частью отверстия. Конусы первой части заглушки клапана и третьего отрезка стержня клапана создают силу трения, препятствующую выдвижению стержня клапана из отверстия.

[0006] Другое типовое устройство, описанное в данном документе, содержит заглушку, помещаемую в корпус клапана для управления потоком жидкости через него. Заглушка имеет первую сторону, вторую сторону напротив первой стороны и канал, проходящий между первой стороной и второй стороной. Канал имеет первый диаметр на первой стороне и второй диаметр на второй стороне. Второй диаметр меньше первого диаметра. Первая часть канала сужается под углом около 1,5° между первым диаметром и вторым диаметром. Это типовое устройство также содержит стержень, вставляемый в канал заглушки. Стержень содержит первый отрезок, второй отрезок на конце стержня или около него и третий отрезок между первым и вторым отрезками. Первый отрезок имеет третий диаметр, второй отрезок имеет четвертый диаметр, меньший чем третий диаметр, а третий отрезок сужается под углом около 1,5° между третьим диаметром и четвертым диаметром.

[0007] Пример, описанный в данном документе, содержит вставку стержня клапана в центральное отверстие в заглушке клапана. Центральное отверстие проходит между первой стороной и второй стороной заглушки клапана. Часть центрального отверстия сужается от первого диаметра до второго диаметра, меньшего чем первый диаметр. В данном типовом способе стержень клапана содержит первый отрезок, второй отрезок на конце стержня или около него и третий отрезок между первым и вторым отрезками. Третий отрезок сужается между третьим диаметром и четвертым диаметром, меньшим чем третий диаметр. Когда стержень клапана вставляется в центральное отверстие, третий отрезок стержня клапана сцепляется с сужающейся частью центрального отверстия и создает силу трения, препятствующую выдвижению стержня клапана из центрального отверстия. Данный типовой способ также включает в себя соединение стержня клапана и заглушки клапана.

[0008] Типовой инструмент для обжимки, описанный в данном документе, содержит корпус, имеющий первую сторону и вторую сторону напротив первой стороны, и удлинитель, выступающий наружу из второй стороны корпуса. Удлинитель имеет диаметр меньше, чем корпус, и концевую поверхность. Данный типовой инструмент для обжимки содержит одну или больше проушин для обжимки, выступающих наружу из второй стороны корпуса, и канал, проходящий через корпус и удлинитель вдоль продольной оси инструмента для обжимки. Канал имеет первый отрезок с первым диаметром и второй отрезок со вторым диаметром, меньшим чем первый диаметр.

[0009] Типовой способ, описанный в данном документе, включает в себя вставку стержня клапана в заглушку клапана. Конец стержня клапана выступает наружу из нижней части заглушки клапана, а внешняя поверхность стержня клапана имеет резьбу. Стержень клапана имеет резьбовое отверстие, входящее в конец стержня клапана вдоль продольной оси стержня клапана, и кольцевой обод, выступающий наружу из конца стержня клапана. Данный типовой способ включает в себя навинчивание гайки на внешнюю поверхность стержня клапана. Данный типовой способ также включает в себя присоединение инструмента для обжимки к концу стержня клапана в направлении продольной оси стержня клапана. Инструмент для обжимки имеет одну или больше проушин для обжимки, зацепляющихся за кольцевой обод на конце стержня клапана. Данный типовой способ также включает в себя радиальную деформацию кольцевого обода наружу посредством одной или больше проушин для обжимки на одном или большем количестве участков, для предотвращения вращения гайки относительно стержня клапана.

[0010] Другой типовой инструмент для обжимки, описанный в данном документе, содержит корпус, имеющий первую поверхность, вторую поверхность напротив первой поверхности и третью поверхность между первой и второй поверхностями. Данный типовой инструмент для обжимки содержит отверстие, проходящее через корпус вдоль продольной оси корпуса. Отверстие имеет первый отрезок с первой шириной на второй поверхности и второй отрезок со второй шириной, смежной с первой поверхностью. Вторая ширина меньше первой ширины. Отверстие принимает болт с головкой болта, расположенной внутри первого отрезка отверстия, и резьбовой стержень болта, проходящий через второй отрезок отверстия и за пределы первой поверхности корпуса. Данный типовой инструмент для обжимки также содержит одну или более стенок для обжимки, выступающих из первой поверхности корпуса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0011] ФИГ. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию в частичном разрезе известного клапана с поступательным движением стержня, показывающую известное соединение стержня и заглушки клапана.

[0012] ФИГ. 2 представляет собой увеличенную иллюстрацию части клапана с поступательным движением стержня по ФИГ 1.

[0013] ФИГ. 3 представляет собой вид в разрезе другого известного соединения стержня и заглушки клапана.

[0014] ФИГ. 4 представляет собой вид в разрезе типового разобранного стержня клапана и типовой заглушки клапана, сконструированных в соответствии с идеями данного изобретения. ФИГ. 4 иллюстрирует увеличенный вид конца типового стержня клапана.

[0015] ФИГ. 5 представляет собой вид сверху типовой заглушки клапана по ФИГ. 4.

[0016] ФИГ. 6 представляет собой вид сбоку типового стержня клапана по ФИГ. 4.

[0017] ФИГ. 7 представляет собой вид в разрезе типового стержня клапана и типовой заглушки клапана по ФИГ. 4 в собранном состоянии. ФИГ. 7 также иллюстрирует увеличенный вид конца стержня клапана, в котором конец был обжат.

[0018] ФИГ. 8 представляет собой вид сбоку типового стержня клапана и типовой заглушки стержня клапана по ФИГ. 4 в собранном состоянии, в котором конец типового стержня клапана не был обжат.

[0019] ФИГ. 9 представляет собой боковой вид в перспективе типового инструмента для обжимки конца стержня клапана, такого как типовой стержень клапана по ФИГ. 4, в соответствии с идеями данного изобретения.

[0020] ФИГ. 10 представляет собой вид в разрезе типового инструмента для обжимки из ФИГ. 9.

[0021] ФИГ. 11 представляет собой вид в разрезе конца типового стержня клапана из ФИГ. 4 и типового инструмента для обжимки из ФИГ. 9.

[0022] ФИГ. 12 представляет собой вид в перспективе конца типового стержня клапана из ФИГ. 11 после обжимки с помощью типового инструмента для обжимки из ФИГ. 9.

[0023] ФИГ. 13 иллюстрирует другие типовые инструменты для обжимки, имеющие несколько зубцов для обжимки, которые могут быть использованы для обжимки конца стержня клапана.

[0024] ФИГ. 14 представляет собой блок-схему, представляющую типовой способ или процесс соединения стержня клапана и заглушки клапана и деформации или обжимки конца стержня клапана, который может быть выполнен с помощью типового инструмента для обжимки из ФИГ. 9.

[0025] Фигуры не в масштабе. Вместо этого, для пояснения нескольких слоев и зон толщина слоев может быть увеличена на графических материалах. Где это возможно, одинаковые номера ссылок будут использоваться на всех графических материалах и в сопровождающих письменных описаниях для обозначения одинаковых или подобных частей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0026] Перед описанием деталей типовых соединений стержня и заглушки клапана и типовых инструментов для обжимки, описываемых в данном документе, сначала предоставляется краткое обсуждение известных клапанов с поступательным движением стержня в связи с ФИГ. 1, 2 и 3. ФИГ. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию в частичном разрезе известного клапана 100 с поступательным движением стержня с пневматической активацией. Привод 102 соединен с корпусом 104 клапана и контролирует движение стержня 106. Стержень 106 проходит через систему прокладок 108 крышки 110 в узел 112 клапана. ФИГ. 2 представляет собой увеличенную иллюстрацию части узла 112 клапана по ФИГ. 1, включая стержень 106. Стержень 106 клапана соединен со стержнем 114 привода на верхнем конце 116 стержня клапана 106 и заглушкой 118 клапана на нижнем конце 120 стержня 106 клапана. Заглушка 118 клапана может двигаться в ячейке 122 и содержит посадочную поверхность 124, взаимодействующую с седлом 126 клапана в отверстии 128, контролируя зону порта, через который жидкость может течь от впускного канала 130 к выпускному каналу 132. Таким образом, поток жидкости, пропускаемый через клапан 100, контролируется положением стержня 106 клапана и положением заглушки 118 клапана относительно седла 126 клапана в отверстии 128. Положение стержня 106 клапана можно изменять от закрытого положения, в котором заглушка 118 клапана находится в герметичном сцеплении с седлом 126 клапана (то есть, перекрывает поток жидкости через корпус 104 клапана) до частично открытого или полностью открытого (например, максимального) положения скорости потока, в котором заглушка 118 клапана находится на расстоянии от седла 126 клапана (то есть, пропускает поток жидкости через корпус 104 клапана). В частично открытом или полностью открытом положении жидкость течет от впуска 130 через отверстие 128 седла 126 клапана и порт134 в ячейку 122 и выходит из выпуска 132.

[0027] Как более четко показано на ФИГ. 2, нижний конец 120 стержня 106 имеет резьбу 136 и угловое отверстие 138. Заглушка 118 клапана содержит центральное сквозное отверстие 140 с резьбой 142, отверстия заглушки клапана или балансировочные каналы 144 и глухое отверстие 146, идущее под углом от первой поверхности 148 клапана в сторону второй поверхности 150 клапана. Резьба 136 на нижнем конце 120 стержня 106 входит в резьбу 142 заглушки 118 клапана. Как можно увидеть на ФИГ. 2, штифт 152, немного большего диаметра чем глухое отверстие 146, расположен в глухом отверстии 146 заглушки 118 клапана и угловом отверстии 138 стержня 106 клапана.

[0028] Для сборки узла 112 клапана центральное сквозное отверстие 140 (с резьбой 142) сверлится в заглушке 118 клапана, и резьба 136 нарезается на нижнем конце 120 стержня 106. После этого стержень 106 соединяется с заглушкой 118 клапана путем ввинчивания резьбы 136 в резьбу 142 центрального сквозного отверстия 140, чтобы поместить стержень 106 в заглушке 118 клапана. Однако, резьбы 136, 142 как правило неэффективны для радиального или углового выравнивания. Допуск между резьбой 136 стержня 106 и резьбой 142 центрального сквозного отверстия 140 относительно велик. Кроме того, центральное сквозное отверстие 140 не всегда концентрично или соосно со стержнем 106. К тому же, после многочисленных открываний и закрываний клапана 100 резьбы 136, 142 склонны к износу и ослаблению. В некоторых случаях выравнивание между стержнем и заглушкой требует достижения соответствия определенного допуска (например, максимального показания индикатора (МПИ), на износ) определенным стандартам или классификациям. Например, для запорных клапанов класса V выравнивание между заглушкой и стержнем должно быть лучше чем 0,010 дюйма (0,254 мм) МПИ. МПИ представляет собой разницу между максимальным и минимальным измерением на поверхности части или между двумя частями. Однако, соединение заглушки и стержня узла 112 клапана, показанного на ФИГ. 2, дает выравнивание от 0,0001 дюйма (0,00254 мм) до 0,081 дюйма (2,0574 мм), что представляет собой относительно большой диапазон, большая часть которого не соответствует стандартам запорных клапанов класса V.

[0029] К тому же, после ввинчивания стержня 106 в центральное сквозное отверстие 140 в заглушке 118 и стержне 106 сверлится отверстие, образующее глухое отверстие 146 и отверстие 138. Штифт 152 после этого запрессовывается или вбивается в глухое отверстие 146 и отверстие 138, чтобы прикрепить стержень 106 к заглушке 118 клапана и предотвратить вращение заглушки 118 относительно стержня 106. Этот процесс запрессовки штифта 152 в стержень 106 под углом может вызвать неправильное выравнивание стержня 106 (то есть, расположение не под прямым углом относительно заглушки 118). Это неправильное выравнивание стержня 106 относительно заглушки 118 клапана может также негативно повлиять на соединение (например, связь, сочленение) стержня 106 и заглушки 118 клапана, и таким образом, герметичное взаимодействие между заглушкой 118 клапана и седлом 126 клапана.

[0030] Кроме того, когда клапан 100 используется в более тяжелых условиях, например, с воздействием на узел 112 клапана относительно высоких температур и / или вибраций, соединение стержня и заглушки клапана склонно к износу и ослаблению, что приводит к дополнительному несовпадению осей стержня 106 и заглушки 118 и, таким образом, заглушки 118 и седла 126 клапана. В некоторых случаях этот износ вызывает расширение центрального отверстия 140. Чтобы исправить эту ситуацию, может быть использован стержень клапана большего диаметра с существующей заглушкой 118 клапана для обеспечения лучшего соединения между стержнем 106 клапана и заглушкой 118 клапана. Новый стержень клапана изготавливается, начиная с заготовки стержня, имеющей больший диаметр (например, больше исходного стержня 106 клапана) чем отверстие в крышке 110, а потом основная часть стержня клапана подвергается механической обработке (так, чтобы стержень клапана мог пройти через систему прокладок 108 в крышке 110), за исключением нижнего конца стержня клапана, который вставляется в центральное отверстие 140. Однако, этот процесс механической обработки дорог и часто вызывает изгиб стержня клапана, что требует дополнительной механической обработки для выпрямления стержня клапана. Также, у некоторых материалов, таких как закаленная сталь 316SST, этот процесс механической обработки удаляет более прочную внешнюю поверхность стержня клапана, что ослабляет стержень клапана и может привести к дальнейшему расшатыванию и / или поломке.

[0031] ФИГ. 3 представляет собой схематическое изображение в частичном разрезе другого известного узла 300 клапана, имеющего стержень 302, соединенный с заглушкой 304 клапана с помощью крепежного элемента 306. Заглушка 304 клапана представляет собой цилиндрический элемент, имеющий часть внутренней стенки 308, образующую полость 310. Заглушка 304 клапана имеет центральное отверстие 312, образованное первым отверстием 314 в первой поверхности 316 заглушки 304 клапана и вторым отверстием 318 во второй поверхности 320 заглушки 304 клапана. Стержень 302 клапана имеет первую часть или отрезок 322, имеющий первый диаметр или сечение, и вторую часть или отрезок 324, имеющий второй диаметр или сечение меньше первого диаметра. Второй отрезок 324 имеет отрезок с резьбой 326. Когда стержень 304 клапана вставляется в центральное отверстие 312 заглушки 304 клапана, резьбовой отрезок 326 выходит за пределы второй поверхности 320 заглушки 304 клапана, и крепежный механизм 306 присоединяется резьбой ко второму отрезку 324 стержня 302, соединяя стержень 302 с заглушкой 304. Между первым и вторым отрезками 322, 324 стержня 302 стержень 302 имеет поясок или конус 328 (например, шейку). Первое отверстие 314 центрального отверстия 312 также имеет соответствующий поясок или конус 330. Когда стержень 302 вставляется в центральное отверстие 312, конус 328 сцепляется с конусом 330 первого отверстия 314, центруя или выравнивая стержень 302 и центральное отверстие 312.

[0032] Для изготовления стержня клапана 302 заготовка стержня, имеющая диаметр первого отрезка 322 подвергается механической обработке внизу на конце, чтобы образовать поясок 328 и второй отрезок 324. Однако, этот процесс механической обработки удаляет материал с участков стержня 302 клапана, на которых прочность материала наиболее необходима (то есть, на поверхности соединения стержня 302 и заглушки 304). Когда материал удаляется, остается относительно небольшой участок, на который может действовать нагрузка. Кроме того, любые силы или нагрузки на стержень 302 концентрируются на пояске 328. В условиях высокой температуры и / или сильной вибрации в пояске 328 может накопиться усталость относительно быстрее чем в стержне полного диаметра. В результате соединение стержня и заглушки склонно к износу и ослаблению. В некоторых случаях центральное отверстие 312 расширяется, и после этого используется более широкий стержень для обеспечения лучшего соединения. Однако более широкий сменный стержень изготавливается аналогично описанному выше процессу механической обработки и, таким образом, в итоге страдает от аналогичных недостатков.

[0033] Другой недостаток узла 300 клапана, показанного на ФИГ. 3 заключается в том, что крепежный механизм 306 склонен к ослаблению, когда узел 300 клапана подвергается воздействию сред с относительно высокими температурами и / или вибрациями. В некоторых случаях для поддержания соединения между стержнем 302 клапана и заглушкой 304 клапана стержень 302 клапана и / или крепежный механизм 306 приваривается к заглушке 304 клапана. Однако, стержень 302 клапана, крепежный механизм 306 и / или заглушку 304 клапана нельзя сварить вместе, если стержень 302 клапана, крепежный механизм 306 или заглушка 304 клапана изготовлены из несвариваемых материалов, или если материал наполнителя несовместим с материалом основы стержня 302 клапана, крепежного механизма 306 или заглушки 304 клапана. К тому же, в некоторых случаях сварка вызывает усиленную деформацию стержня 302 клапана и заглушки 304 клапана из-за тепла, образующегося во время процесса сварки. Следовательно, для выпрямления стержня 302 необходима дополнительная обработка после сварки и / или механическая обработка. В других ситуациях на конец стержня 302 устанавливается заглушка с помощью высокоэффективного инструмента, деформирующего конец стержня 302. Однако, аналогично подходу со штифтом, обсуждаемому выше, этот процесс склонен вызывать несовпадение осей стержня 302 клапана и заглушки 304 клапана, и таким образом нарушать целостность узла 300 клапана.

[0034] В данном документе описаны типовые соединения стержня и заглушки клапана, существенно уменьшающие и / или устраняющие проблемы с выравниванием и ослаблением, испытываемые известными соединениями, описанными выше. В целом, типовые соединения стержня и заглушки клапана, описанные в данном документе, включают в себя типовой стержень, имеющий конусный отрезок, и заглушку с каналом, имеющим соответствующий конусный отрезок. Когда стержень вставляется в заглушку, конусный отрезок стержня сцепляется трением (например, соприкасается) с конусным отрезком заглушки. Конусные отрезки скошены под относительно небольшим углом (например, около 1,5 градусов (°)), что дает лучшее выравнивание между стержнем и заглушкой, так что клапан может достигать большего запорного действия. Кроме того, сцепление или непосредственный контакт между конусными отрезками образует самовыравнивающееся и самоблокирующееся соединение (например, самоблокирующееся сочленение, зажимной конус). В частности, угол конуса меньше угла (например, около 7°), дающего удержание трением между поверхностями, большее чем сила оттягивания, отделяющая стержень от заглушки (то есть, инструментальный конус или самозажимной конус). К тому же, конусные отрезки дают относительно большую площадь соприкосновения между стержнем и заглушкой. Такая относительно большая площадь соприкосновения не только сопротивляется выдвижению стержня из канала заглушки, но также увеличенная площадь соприкосновения дает лучшее выравнивание, улучшает распределение нагрузки, повышает усталостную долговечность и предотвращает локальную пластическую деформацию и ослабление из-за вибрации. Увеличенная длина сцепления также предотвращает действие типового соединения стержня и заглушки клапана, подобное штифтовому соединению, используемому в узле 112 клапана из ФИГ. 1 и 2, и вращение вокруг единственной точки соприкосновения между стержнем и заглушкой.

[0035] Эти типовые соединения стержня и заглушки клапана также относительно легки в сборке. В некоторых примерах, описанных в данном документе, конец стержня проходит через заглушку клапана, а крепежный механизм, такой как гайка, крепится к концу стержня, выходящему за пределы заглушки клапана. Самоблокирующееся соединение (которое может быть создано силой руки) позволяет оператору закрепить гайку без использования других опорных элементов или тисков для фиксации стержня и заглушки на месте (то есть, силы трения между стержнем и заглушкой достаточно для удержания стержня на месте во время навинчивания гайки). Кроме того, когда гайка затягивается на стержне, стержень дополнительно втягивается в канал заглушки, таким образом создавая осевое натяжение отрезка стержня, расположенного в канале, и подвергая сжатию внешний диаметр конусного отрезка. Такое натяжение и сжатие дает относительно более прочное и более надежное соединение чем известные соединения стержня и заглушки. Кроме того, натяжение и сжатие снижает степень усталости стержня, как правило вызываемой средами с высокими температурами и / или сильными вибрациями. Таким образом, эти типовые соединения стержня и заглушки клапана могут быть использованы в более тяжелых условиях (например, в средах с высокими температурами и / или сильными вибрациями, такими как в энергетической промышленности). Также, во время работы, когда заглушка клапана толкается в седельное кольцо или в седло клапана, стержень клапана дополнительно вталкивается в канал заглушки клапана, и таким образом, достигается дополнительное выравнивание стержня клапана в канале.

[0036] Данные типовые соединения стержня и заглушки клапана могут достигать допусков, лучших чем 0,010 дюйма (0,254 мм) (например, 0,002 дюйма (0,0508 мм)), и таким образом могут соответствовать требованиям к показателям класса V. Также, в отличие от штифтового соединения из ФИГ. 1 и 2, эти типовые соединения стержня и заглушки клапана не требуют вставки штифта в стержень с применением силы, что может вызвать неправильное выравнивание стержня.

[0037] К тому же, типовые стержни клапана, описанные в данном документе, могут быть изготовлены из существующих заготовок стержней (например, стандартных шлифованных и полированных заготовок стержней) и не требуют дополнительной механической обработки и / или выравнивания после сборки, в отличие от известных соединений стержня и заглушки клапана, описанных выше. Например, поскольку данные типовые соединения стержня и заглушки клапана устойчивы к износу и ослаблению, изготовление данных типовых стержней клапана не должно начинаться с заготовки относительно большого диаметра и механической обработки основной части заготовки, как описано в связи с известными стержнями клапана выше. Таким образом, данные типовые стержни клапана не требуют дополнительной механической обработки для выпрямления стержня клапана. Кроме того, поскольку конусный отрезок данного типового стержня клапана пологий (то есть, менее крутой), конус не образует поясок, который иначе создавал бы слабые участки на стержне.

[0038] В данном документе описаны также типовые инструменты для обжимки, которые могут быть использованы для обжимки конца стержня клапана, такого как типовые конусные стержни клапана, чтобы предотвратить вращение гайки относительно стержня и случайное ее удаление или ослабление. В целом, типовые инструменты для обжимки, описанные в данном документе, содержат один или более зубцов, проушин или стенок для обжимки и канал, принимающий крепежный элемент, такой как болт. Один типовой инструмент для обжимки должен крепиться с помощью болта на конце стержня. По мере затягивания инструмента для обжимки на конце стержня, проушины для обжимки деформируют стенку или обод на конце стержня радиально наружу над гайкой. Данные типовые инструменты для обжимки не требуют работы молотком или ударных операций, которые, как правило, приводят к неправильному выравниванию, как описано выше. Вместо этого, данные типовые инструменты для обжимки присоединяются к концу стержня клапана и затягиваются на конце стержня клапана в направлении, совпадающем с продольной осью стержня клапана. Силы, создаваемые при затягивании инструмента для обжимки, концентрируются рядом с концом стержня клапана вдоль продольной оси стержня клапана и поэтому не влияют на выравнивание между стержнем клапана и заглушкой клапана.

[0039] Вид в разрезе типового узла 400 клапана, имеющего типовой стержень клапана 402 и типовую заглушку клапана 404 (например, закрывающий элемент, элемент клапана, контрольный элемент) проиллюстрирован на ФИГ. 4. Типовой узел 400 клапана может быть использован в любом клапане с направляющей цилиндрической «клеткой» и неконтурной системой продольной балансировки заглушки (например, клапан с поступательным движением стержня), таком как, например, клапан с поступательным движением стержня 100 по ФИГ. 1. В проиллюстрированном примере стержень 402 имеет верхний конец 406 и нижний конец 408 напротив верхнего конца 406. Верхний конец 406 соединяется с приводом или стержнем привода, а нижний конец 408 соединяется с заглушкой 404. Например, верхний конец 406 может быть соединен со стержнем привода 114 активируемого клапана 100 с поступательным движением стержня, изображенного на ФИГ. 1. В проиллюстрированном примере из ФИГ. 4 стержень 402 имеет первую часть или отрезок 410, вторую часть или отрезок 412 и третью часть или отрезок 414. Первый отрезок 410 имеет первый диаметр или ширину (например, сечение), обозначенный как D1, а второй отрезок 412 имеет второй диаметр или ширину, обозначенный как D2, меньше первого диаметра D1. Первый и второй диаметры D1, D2 соответствующего первого и второго отрезков 410, 412 практически постоянны. Другими словами, первый отрезок 410 имеет практически постоянный диаметр, равный первому диаметру D1, а второй отрезок 412 имеет практически постоянный диаметр, равный второму диаметру D2. Третий отрезок 414 расположен между первым и вторым отрезками 410, 412 и представляет собой конус (например, имеет уменьшающийся диаметр или ширину). Другими словами, третий отрезок 414 имеет диаметр или ширину, уменьшающийся от первого диаметра D1 первого отрезка 410 до второго диаметра D2 второго отрезка 412. Угол конуса обозначен как угол θ1, представляющий угол внешней поверхности третьего отрезка 414 относительно внешних поверхностей первого и второго отрезков 410, 412 и / или продольной оси 415 стержня 402. В проиллюстрированном примере угол θ1 практически линейный или постоянный вдоль третьего отрезка 414. Однако в других примерах конус может иметь нелинейный угол (например, конус, изменяющийся в различной степени по длине третьего отрезка 414). Первый отрезок 410 стержня 402 может иметь любую длину. В проиллюстрированном примере второй отрезок 412 стержня 402 длиннее третьего отрезка 414 стержня 402. Однако, в других примерах третий отрезок 414 стержня 402 может быть длиннее второго отрезка 412 стержня 402.

[0040] В проиллюстрированном примере заглушка 404 имеет первую поверхность или сторону 416 (например, верхнюю сторону) и вторую поверхность или сторону 418, противоположную первой стороне 416. Чтобы принять стержень 402, заглушка 404 имеет центральный канал 420 (например, отверстие, сквозное отверстие, проем, канал и т.п.), образованный между первым отверстием 422 в первой стороне 416 и вторым отверстием 424 во второй стороне 418. В проиллюстрированном примере первое отверстие 422 имеет третий диаметр или ширину, обозначенный как D3, а второе отверстие 424 имеет четвертый диаметр или ширину, обозначенный как D4, меньший чем третий диаметр D3. Канал 420 имеет первую часть или отрезок 426 и вторую часть или отрезок 428. В проиллюстрированном примере первый отрезок 426 канала 420 конусный, а второй отрезок 428 канала 420 имеет практически постоянный диаметр. Первый отрезок 426 канала 420 конусный от третьего диаметра D3 первого отверстия 422 до четвертого диаметра D4 второго отрезка 428. Угол конуса, обозначенный как θ2, представляет угол внутренней поверхности первого отрезка 426 канала 420 к внутренней поверхности второго отрезка 428 канала и / или продольной оси 429 заглушки 404. В проиллюстрированном примере угол θ1 третьего отрезка 414 стержня 402 практически равен углу θ2 первого отрезка 426 канала 420. Второй отрезок 428 канала 420 имеет практически постоянный диаметр, равный четвертому диаметру D4. Вид сверху типовой заглушки 404 проиллюстрирован на ФИГ. 5, где конус первого отрезка 426 канала 420 можно увидеть между третьим диаметром D3 и четвертым диаметром D4. В проиллюстрированном примере четвертый диаметр D4 второго отверстия 424 практически равен или больше второго диаметра D2 второго отрезка 412 стержня 402. Таким образом, когда стержень 402 вставляется в канал 420, третий отрезок 414 стержня 402 сцепляется или соприкасается с первым отрезком 426 канала 420, а второй отрезок 412 стержня 402 проходит через второй отрезок 428 канала 420 и за пределы второй стороны 418 заглушки 404 клапана. Третий отрезок 414 стержня 402 клапана может быть такой же длины, короче или длиннее первого отрезка 426 канала 420. В проиллюстрированном примере первый отрезок 426 канала 420 длиннее второго отрезка 428 канала 420. Однако в других примерах второй отрезок 428 может быть такой же длины или длиннее первого отрезка 426 отверстия 420.

[0041] В проиллюстрированном примере углы θ1, θ2, которые практически одинаковы, могут быть любыми углами меньше чем примерно 7°, что дает силу трения между внешней поверхностью третьего отрезка 414 стержня 402 и внутренней поверхностью первого отрезка 426 канала 420, препятствующую извлечению стержня 402 из канала 420. Другими словами, стержень 402 и заглушка 404 образуют самоблокирующееся соединение или сочленение. Например, углы θ1, θ2 могут быть около 1.5°. В проиллюстрированном примере длина третьего отрезка 414 стержня 402 и первого отрезка 426 канала 420 составляет около 1,75 дюйма (44,45 мм). В таком примере второй диаметр D2 приблизительно на 0,125 дюйма (3,175 мм) (то есть, одну восьмую (1/8) дюйма) меньше первого диаметра D1, а четвертый диаметр D4 также приблизительно на 0,125 дюйма (3,175 мм) меньше третьего диаметра D3. Например, если первый диаметр D1 составляет 1,0 дюйм (25,4 мм), то второй диаметр D2 составляет около 0,875 дюйма (22,225 мм). Когда стержень 402 вставлен в канал 420, имеется относительно большая площадь поверхности соприкосновения между третьим отрезком стержня 402 и первым отрезком 426 канала 420. Эта относительно большая площадь соприкосновения не только уменьшает или устраняет возможность удаления стержня 402 из канала 420, но большая площадь соприкосновения также способствует выравниванию стержня 402 по оси канала 420 заглушки 404.

[0042] В других примерах могут применяться другие типы конусов (например, самоблокирующиеся конусы), обеспечивающие аналогичную силу трения, предотвращающую удаление стержня 402 из канала 420. Например, конус может быть конусом Морзе, конусом Джейкобза, конусом Джарно или конусом Брауна - Шарпе. Каждый из этих типов указывает конус (например, в дюймах на фут) на основании диаметра меньшего конца, диаметра большего конца и / или осевого расстояния между двумя концами. Таким образом, в других примерах углы θ1, θ2 конусов, диаметры D1, D2, D3, D4 и / или длины конусных отрезков 416, 426 могут быть разными. Другими словами, любой из углов θ1, θ2 конусов, диаметров D1, D2, D3, D4 и / или длин конусных отрезков 414, 416 может зависеть от желательных значений любого одного или более из этих параметров.

[0043] В проиллюстрированном примере третий отрезок 414 стержня 402 уменьшается от первого диаметра D1 первого отрезка 410 до второго диаметра D2 второго отрезка. Однако, в других примерах диаметры первого и второго отрезков 410, 412 могут быть другими чем диаметры верха и / или низа третьего отрезка 414 (то есть, в месте начала и / или конца конуса). Например, поясок или кромка может быть предусмотрена между третьим отрезком 414 и вторым отрезком 412 так, что диаметр третьего отрезка 414 уменьшается до диаметра, другого чем диаметр второго отрезка 412. Аналогично, для заглушки 404 диаметры первого отверстия 422 и / или второго отверстия 424 могут быть другими чем диаметры мест начала и / или конца конуса первого отрезка 426 канала 420. Например, поясок или кромка может быть предусмотрена между первым отверстием 422 и началом конусной первой части 426 канала 420 так, что первая часть 426 канала 420 имеет диаметр, другой чем диаметр первого отверстия 422.

[0044] Чтобы дополнительно соединить стержень 402 с заглушкой 404, второй отрезок 412 стержня 402 содержит резьбовой сегмент 430, и к резьбовому сегменту 430, выходящему за пределы второй стороны 418 заглушки 404 может быть прикреплен крепежный механизм. В проиллюстрированном примере крепежный механизм выполнен в виде резьбовой гайки 432 (например, стопорной гайки, натяжной гайки). Вид сбоку типового стержня 402 клапана проиллюстрирован на ФИГ. 6, где можно увидеть первый отрезок 410, второй отрезок 412, третий отрезок 414, резьбовой сегмент 430 и обод или стенку 434. В некоторых примерах для дополнительной фиксации или крепления гайки 432 на конце 408 стержня 402 конец 408 стержня 402 может быть деформирован путем обжимки, что предотвращает вращение гайки 432 (например, в направлении, освобождающем гайку 432 от стержня 402) относительно стержня 402. Типовой инструмент для обжимки конца стержня описан в данном документе в дополнительных деталях. В проиллюстрированном примере из ФИГ. 4 обод 434 (например, стенка, выступ) выходит из конца 408 стержня 402 в направлении, параллельном продольной оси 415 стержня 402. Стенка 434 образует полость 438. После присоединения гайки 432 ко второму отрезку 412 стержня 402 одна или больше частей стенки 434 или целая стенка 434 может быть деформирована наружу, чтобы предотвратить удаление (например, отвинчивание) гайки 432 от стержня 402. В проиллюстрированном примере стенка 434 выступает приблизительно на 0,25 дюйма (6,35 мм) из конца 408 стержня 402 и имеет внутренний диаметр около 0,65 дюйма (16,51 мм). Однако в других примерах стенка 434 может выступать на другие расстояния из конца 408 стержня 402. Полость 438 и стенка 434 могут быть образованы путем сверления глухого отверстия в конце заготовки стержня. Кроме того, для соединения инструмента для обжимки со стержнем 402 (как обсуждается в дополнительных деталях в данном документе) отверстие 440 проходит в конец 408 стержня 402 вдоль продольной оси 415 стержня 402. Отверстие 440 имеет резьбу 442, которая может быть использована для соединения инструмента для обжимки с концом 408 стержня 402. В проиллюстрированном примере отверстие 440 имеет диаметр около 0,3125 дюйма (7,9375 мм). Однако в других примерах отверстие 440 может иметь другой диаметр.

[0045] Как описано в данном документе, типовой стержень 402 и типовая заглушка 404 самоблокирующиеся, что упрощает сборку узла 400 клапана. Например, в некоторых случаях стержень и заглушка 402, 404 устанавливаются в корпус клапана в вертикальной ориентации. Например, стержень 402 может сначала вставляться через крышку корпуса клапана в вертикальной ориентации. После этого заглушка 404 выравнивается под концом 408 стержня 408 и может сдвигаться вверх, чтобы вставить стержень 402 в канал 420. Когда стержень и заглушка 402, 404 сжаты вместе, сила трения, создаваемая соприкосновением третьего отрезка 414 стержня 402 и первого отрезка 426 канала 420, предотвращает удаление стержня 402 из канала 420. Стержень 402 и заглушка 404 могут быть сжаты вместе вручную для создания достаточного трения для предотвращения спадания заглушки 404 со стержня 402. После этого оператор может навинтить гайку 432 на резьбовой отрезок 430 стержня 430. В результате типовые заглушка и стержень 402, 404 клапана могут быть собраны без использования тисков или других опорных конструкций. В некоторых случаях вся сборка клапана может быть выполнена на одной рабочей станции.

[0046] Как проиллюстрировано на ФИГ. 4 и 5, заглушка 404 представляет собой сбалансированную заглушку имеющую балансировочные каналы 444a, 444b, 444c, 444d. Балансировочные каналы 444a, 444b, 444c, 444d делают возможной жидкостное соединение между первой и второй сторонами 416, 418 заглушки 404. В других примерах заглушка 404 может иметь больше или меньше балансировочных каналов. В других примерах заглушка 404 может не иметь балансировочных каналов. В проиллюстрированном примере заглушка 404 имеет стенку 446, идущую от второй стороны 418, образующую полость 448. Край стенки 446 образует седельную поверхность 450. В других примерах заглушка 404 может быть закрывающим элементом другого типа (например, диском) или любой другой конструкцией, изменяющей поток жидкости через клапан. Заглушка 404 может быть изготовлена из стали, алюминия или любых других подходящих материалов и может быть сформирована путем механической обработки, литья под давлением или с помощью любых других подходящих процессов.

[0047] ФИГ. 7 иллюстрирует типовой стержень 402 и типовую заглушку 404 узла 400 клапана в собранном состоянии. В проиллюстрированном примере третий отрезок 414 стержня 402 сцеплен с первым отрезком 426 канала 420. Трение между этими двумя поверхностями, создаваемое самоблокирующимся конусом, обеспечивает силу удержания, предотвращающую удаление стержня 402 из отверстия 420 заглушки 404. Второй отрезок 412 стержня 402 расположен во втором отрезке 428 отверстия 420 и проходит через второе отверстие 424 и за пределы второй стороны 418 заглушки 404. Когда гайка 432 навинчивается на резьбовой сегмент 430 стержня 402, гайка 432 тянет стержень 402 дальше в канал 420, и таким образом увеличивает силу трения между третьим отрезком 414 стержня 402 и первым отрезком 426 канала 420.

[0048] К тому же, при вращении или затягивании гайки 432 на стержне 402, сила втягивания гайки 432 создает осевое натяжение стержня 402 во втором и третьем отрезках 412, 414, а также сжимает внешний диаметр третьего отрезка 414 стержня 402. Осевое натяжение растягивает второй отрезок 412 стержня 402 и заставляет стержень 402 действовать подобно пружине, создавая таким образом устойчивое к вибрации и / или усталости соединение, дающее лучшее радиальное и перпендикулярное выравнивание между стержнем и заглушкой 402, 404. Кроме того, это осевое натяжение существенно уменьшает и / или предотвращает движение между стержнем 402 и заглушкой 404, и таким образом существенно уменьшает и / или предотвращает ослабление частей из-за тепловых изменений и / или вибраций. Другими словами, стержень 402 остается выровненным с каналом 404, а степень износа и / или ослабления существенно снижается и / или устраняется по сравнению с известными соединениями стержня и заглушки клапана, изображенными на ФИГ. 1-3. В результате стержень 402 устойчив к усталости и износу в более тяжелых условиях (например, в средах с высокими температурами и / или сильными вибрациями). К тому же, когда заглушка 404 клапана прижимается к седельному кольцу (например, к седлу клапана 126 из ФИГ. 1), стержень 402 дополнительно вдавливается в канал 420, и таким образом соединение между стержнем 402 клапана и заглушкой 404 клапана уплотняется, и стержень 402 клапана дополнительно выравнивается (например, притирается). Осевое сжатие соединения уплотняет соединение.

[0049] В проиллюстрированном примере из ФИГ. 7 стенка 434 была деформирована наружу и над концом гайки 432, предотвращая удаление гайки 432 со стержня 402 (например, от вибрации, усталости и / или изменений температуры). Другими словами, стенка 434 деформируется или обжимается для предотвращения вращения гайки 32 относительно стержня 402. В других примерах гайка 432 может быть соединена со стержнем 402 с помощью других технологий крепления, таких как точечная сварка. ФИГ. 8 показывает вид сбоку стержня 402, вставленного в заглушку 404. Стенка 446 (ФИГ. 4) заглушки 404 удалена на ФИГ. 8, чтобы показать открытую гайку 432. В проиллюстрированном примере из ФИГ. 8, стенка 434 стержня 402 еще не деформирована.

[0050] В проиллюстрированном примере стержень 402 соединен с заглушкой 404 с помощью гайки 432. Однако в других примерах стержень 402 может быть соединен с заглушкой 404 с помощью других технологий. Например, в применениях, специфических для Национальной ассоциации инженеров - коррозионистов (NACE), конец 408 стержня 402 может быть соединен с заглушкой 404 прихваточным швом. В других примерах инструмент для обжимки (например, такой как типовой инструмент для обжимки, описанный в данном документе) может быть использован для вытягивания стержня 402, уплотнения и обжимки конца 408 стержня 402 на второй стороне 418 заглушки 404.

[0051] Типовой инструмент 900 для обжимки конца стержня (например, конца 408 стержня 402) проиллюстрирован на ФИГ. 9. Вид в разрезе типового инструмента 900 для обжимки проиллюстрирован на ФИГ. 10. Инструмент 900 для обжимки имеет корпус 902 с первой поверхностью или стороной 904 (например, верхней стороной) и второй поверхностью или стороной 906 (например, нижней стороной), противоположной первой стороне 904, и третьей поверхностью или стороной 908 (например, боковой стороной). В проиллюстрированном примере инструмент 900 для обжимки также имеет конусную поверхность или сторону 910 между третьей стороной 908 и второй стороной 906. Однако в других примерах конусной боковой поверхности 910 может не быть (например, третья сторона 908 может доходить до второй стороны 906).

[0052] Чтобы деформировать конец и / или стенку стержня, инструмент 900 для обжимки содержит одну или более проушин для обжимки. Проушины для обжимки могут быть выполнены в виде стенок, лепестков, зубцов, клиньев, стержней и / или любых других структур, способных обжимать стенку или обод. В проиллюстрированном примере инструмент 900 для обжимки имеет три проушины для обжимки: первую проушину 912a, вторую проушину 912b и третью проушину 912c (см. ФИГ. 11). Проушины 912a, 912b, 912c расположены на первой стороне 904 и выступают из нее наружу. Три проушины 912a, 912b, 912c проходят между (например, соединены с) первой стороной 904 и удлинителем 914, выступающим из первой стороны 904 в направлении, параллельном продольной оси 916 корпуса 902. Удлинитель 914 имеет внешнюю поверхность 918 и концевую поверхность 920. В проиллюстрированном примере диаметр или ширина удлинителя 914 на внешней поверхности 918 меньше диаметра или ширины корпуса 902 на третьей поверхности 908.

[0053] Чтобы обеспечить крепление инструмента 900 для обжимки на конце стержня, инструмент 900 для обжимки имеет канал 922 (например, отверстие, сквозное отверстие, проем, канал и т.п.), принимающий крепежный элемент, такой как болт (например, болт 1100 по ФИГ. 11, как более подробно описано в данном документе). Канал 922, как более четко проиллюстрировано на ФИГ. 10, проходит через корпус 902 и удлинитель 914 вдоль продольной оси 916. Канал 922 имеет первую часть или отрезок 924 и вторую часть или отрезок 926. Первый отрезок 924 канала 922 расположен внутри корпуса 902, а второй отрезок 926 канала 922 проходит через удлинитель 914 и в корпусе 902. Первый отрезок 924 имеет первый диаметр, обозначенный как D1, а второй отрезок 926 имеет второй диаметр, обозначенный как D2, меньший чем первый диаметр D1. Однако в других примерах диаметры могут быть различными или одинаковыми. Болт, имеющий головку и резьбовой стержень, может быть вставлен в канал 922 так, чтобы головка располагалась в первом отрезке 924 канала 922, а резьбовой стержень проходил через второй отрезок 926 канала 922 и выходил из верхней поверхности 920 удлинителя 914. В проиллюстрированном примере второй отрезок 926 длиннее первого отрезка 924. Однако в других примерах первый отрезок 924 может быть длиннее второго отрезка 926.

[0054] В проиллюстрированном примере канал 922 также имеет третью часть или отрезок 928 между первым и вторым отрезками 924, 926. Третий отрезок 928 канала 922 имеет третий диаметр, обозначенный как D3, больший первого и второго диаметров D1, D2 первого и второго отрезков 924, 926 соответственно. Поверхность 930 образована между вторым и третьим отрезками 926, 928, где головка болта зацепляется при затягивании инструмента 900 для обжимки на стержне. Во многих случаях инструмент 900 для обжимки может быть использован для обжимки стержня снизу стержня или под стержнем. Инструмент 900 для обжимки крепится к нижней части стержня и затягивается на стержне, чтобы деформировать конец и / или стенку стержня. Чтобы предотвратить выпадение болта из канала 922, пока оператор двигает инструмент 900 для обжимки к нижней части стержня, на внутренней поверхности канала 922 образован паз 932, удерживающий стопорное кольцо 934. Стопорное кольцо 934 имеет внутренний диаметр, меньший внешнего диаметра головки болта. Стопорное кольцо 934 может быть изготовлено, например, из пластика или резины.

[0055] ФИГ. 11 иллюстрирует увеличенный вид в разрезе конца 408 стержня 402, проходящего через канал 420 заглушки 404. Гайка 432 на резьбе соединена с резьбовым сегментом 430 стержня 402. В проиллюстрированном примере болт 1100 расположен внутри канала 922 инструмента 900 для обжимки. Болт 1100 имеет головку 1102 и резьбовой стержень 1104. Чтобы обжать или деформировать стенку 434 стержня 402, резьбовой стержень 1104 болта ввинчивается или вкручивается в отверстие 440. По мере затягивания болта 1100, удлинитель 914 инструмента 900 для обжимки двигается в полость 438. В конце концов, по мере дальнейшего затягивания или закручивания болта 1100, проушины 912a, 912b, 912c сцепляются со стенкой 434 и деформируют стенку 434 наружу (например, как показано на ФИГ. 7). В проиллюстрированном примере болт 1100 выполнен в виде винта с углублением под ключ, содержащего отверстие 1106 в головке 1102 для приема инструмента (например, шестигранного ключа или торцового ключа). Отверстие 1106 имеет меньший диаметр чем стопорное кольцо 934, что дает возможность вставлять инструмент в головку 1102 болта 1100 без удаления стопорного кольца 934. Таким образом, болт 1100 может оставаться внутри инструмента 900 для обжимки. В других примерах отверстие 1106 может быть другой формы (например, крестообразный, прямой шлиц и т.п.), чтобы принимать любой другой инструмент или долото (например, крестообразное долото, стандартную или шлицевую отвертку и т.п.). В других примерах болт 1100 может быть выполнен в виде крепежного приспособления другого типа, такого как болт с фланцем (например, болт с головкой и шайбой), винт с плоской головкой и т.п.

[0056] ФИГ. 12 иллюстрирует вид снизу стержня 402 после деформации стенки 434. Поскольку инструмент 900 для обжимки использует конец 408 стержня 402 в качестве силы реакции нагрузки для выполнения операции обжимки, никакие дополнительные нагрузки или воздействия не прикладываются к стержню 402, и таким образом к соединению между стержнем и заглушкой 402, 404 клапана. В результате стержень и заглушка 402, 404 клапана не ослабляются и не выбиваются из выровненного положения, что часто встречается при использовании известных технологий обжимки и сварки.

[0057] В проиллюстрированном примере инструмент 900 для обжимки имеет три проушины для обжимки. Однако инструмент 900 для обжимки может иметь больше или меньше проушин, которые могут иметь различные формы (например, профили) и могут быть расположены по-разному. ФИГ. 13 иллюстрирует альтернативные варианты инструмента для обжимки, имеющие различное количество проушин. Инструмент 1300 для обжимки с двумя проушинами имеет две проушины, расположенные на равных радиальных расстояниях друг от друга (например, напротив друг друга), а инструмент 1302 для обжимки с четырьмя проушинами имеет четыре проушины, расположенные на равных радиальных расстояниях друг от друга. В других примерах искривленная или круглая стенка может быть предусмотрена между удлинителем 914 и верхней поверхностью 904 так, что когда используется инструмент для обжимки, вся стенка 434 деформируется наружу.

[0058] ФИГ. 14 иллюстрирует типовую блок схему, представляющую типовой способ 1400 обжимки конца стержня, который может быть реализован с помощью типового инструмента 900 для обжимки из ФИГ. 9. Типовой способ 1400 описан в связи со стержнем 402 из ФИГ. 4. Однако следует понимать, что типовой способ 900 может быть использован с любым стержнем, имеющим резьбовое отверстие и стенку, которая может быть деформирована. Например, способ 1400 может быть выполнен на стержне 302, показанном на ФИГ. 3, если резьбовое отверстие сформировано на конце стержня 302 и образована стенка, выходящая из конца стержня 302. Типовой способ 1400 может быть выполнен оператором-человеком и / или машиной.

[0059] В проиллюстрированном примере способ 1400 включает в себя вставку стержня клапана в заглушку клапана (блок 1402). Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 7, стержень 402 может быть вставлен в канал 420 в заглушке 404. Типовой способ 1400 включает в себя соединение стержня клапана с нижней частью заглушки клапана (блок 1404). В некоторых примерах стопорная гайка или другой крепежный механизм может быть навинчен или накручен на резьбовой сегмент на конце стержня клапана. Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 7, гайка 432 навинчивается на резьбовой сегмент 430 и сцепляется со второй стороной 418 (например, нижней стороной) заглушки 404. Типовой способ 1400 включает в себя соединение инструмента для обжимки с концом стержня клапана (блок 1406). В некоторых примерах болт или другой резьбовой крепежный элемент может быть использован для соединения инструмента для обжимки с концом стержня клапана. Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 11, болт 1100 может быть ввинчен в отверстие 440 в конце 408 стержня 402. Типовой способ 1400 включает в себя деформацию конца стержня клапана путем обжимки конца стержня клапана (блок 1408). В некоторых примерах деформация конца стержня клапана включает в себя затягивание или закручивание болта, вталкивающего инструмент для обжимки в конец стержня клапана. Например, как проиллюстрировано на ФИГ. 11, болт 1100 может быть ввинчен в отверстие 440 в конце 408 стержня 402. После затягивания болта 1100 первая, вторая и третья проушины для обжимки 912a, 912b, 912c зацепляются за стенку 434 на конце стержня 402 и деформируют стенку 434 наружу над гайкой 432, предотвращая вращение гайки 432 относительно стержня 402.

[0060] Исходя из изложенного выше, будет понятно, что описанные выше соединения стержня и заглушки клапана обеспечивают лучшее выравнивание стержня и заглушки, устойчивое к движению и усталости стержня и заглушки клапана, и таким образом обеспечивает возможность поддержания плотного перекрывания клапана заглушкой. Такие типовые соединения заглушки и стержня также имеют повышенную виброустойчивость. Натяжение, создаваемое в стержне, позволяет соединению стержня и заглушки лучше противостоять вибрации, и таким образом предотвращать ослабление. Кроме того, большая площадь соприкосновения между стержнем и заглушкой достигает лучшего распределения нагрузки и предотвращает локальную пластическую деформацию (и ослабление из-за вибрации). К тому же, длинное сцепление между стержнем и заглушкой предотвращает вращение стержня внутри канала заглушки.

[0061] Такие типовые соединения заглушки и стержня клапана также позволяют упростить, удешевить и повысить эффективность изготовления. Эти типовые соединения стержней клапанов и заглушек клапанов могут быть выгодно изготовлены и собраны без мест концентрации напряжений в зонах повышенной нагрузки соединения. Например, с применением такого типового самоблокирующегося конуса стержни существующих размеров могут быть использованы для изготовления такого типового стержня без необходимости механической обработки заготовки стержня большего диаметра, как описано в известных способах. Кроме того, данные типовые стержни не требуют пояска или шейки, которые как правило формируются, начиная с заготовки увеличенного размера с последующим удалением материала для изготовления части стержня стандартного диаметра, требующего выпрямления после механической обработки. Вместо этого, данные типовые стержни могут быть изготовлены из стандартных шлифованных и полированных заготовок стержней без каких-либо процедур выпрямления.

[0062] Кроме того, конусные отрезки стержня и центрального канала заглушки создают самоблокирующееся соединение, упрощающее сборку стержня и заглушки клапана. Трения конуса достаточно, чтобы удерживать заглушку на стержне, пока гайка закрепляется на стержне. Это позволяет улучшить контроль крутящего момента и нагрузки на соединении стержня и устраняет скручивание стержня при попытке затянуть соединение. Кроме того, данные типовые соединения стержня и заглушки клапана могут достигать менее 0,002 дюйма (0,0508 мм) МПИ без дополнительной механической обработки.

[0063] Также будет понятно, что описанные выше инструменты для обжимки могут быть использованы для деформации конца стержня, предотвращающей вращение гайки относительно стержня (например, ослабление). Кроме того, данные типовые инструменты для обжимки могут быть использованы для деформации конца стержня без нарушения выравнивания стержня внутри заглушки. К тому же, в отличие от известных способов обжимки, требующих дополнительного сверления и штифтов, нет необходимости переносить данное типовое соединение стержня и заглушки на другую рабочую станцию (например, имеющую сверлильный станок для сверления отверстия через заглушку и стержень и последующего вбивания удерживающего штифта). Вместо этого, обжимка может быть выполнена на той же рабочей станции, что и установка заглушки на стержень.

[0064] Хотя в данном документе описаны некоторые типовые способы устройства и изделия, объем защиты данного патента ими не ограничивается. Напротив, данный патент охватывает все способы, устройства и изделия объективно соответствующие объему формулы данного патента.

Claims (73)

1. Контрольный клапан для управления потоком жидкости, содержащий плунжер клапана, имеющий первую сторону, вторую сторону, расположенную напротив первой стороны, отверстие, проходящее от первой стороны ко второй стороне, причем первая часть отверстия выполнена сужающейся от первого диаметра до второго диаметра, меньшего, чем первый диаметр, стержень клапана, расположенный внутри отверстия плунжера клапана и включающий в себя первую секцию, вторую секцию, третью секцию, расположенную между первой и второй секциями, при этом третья секция выполнена сужающейся от третьего диаметра до четвертого диаметра, меньшего, чем третий диаметр, причем третья секция стержня зацеплена с упомянутой первой частью отверстия, а конусные поверхности первой части отверстия плунжера клапана и третьей секции стержня клапана выполнены с возможностью создания силы трения, препятствующей выдвижению стержня клапана из отверстия.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что вторая часть отверстия имеет по существу постоянный диаметр, равный второму диаметру.

3. Клапан по п. 1 или 2, отличающийся тем, что длина первой части отверстия плунжера больше длины его второй части.

4. Клапан по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что первая секция стержня имеет по существу постоянный диаметр, равный третьему диаметру, а вторая секция стержня имеет по существу постоянный диаметр, равный четвертому диаметру.

5. Клапан по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что первая часть отверстия плунжера и третья секция стержня клапана сужаются по существу под одинаковым углом.

6. Клапан по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что конус первой части отверстия и конус третьей секции стержня по существу линейны.

7. Клапан по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что конус первой части отверстия и конус третьей секции стержня имеют угол около 1,5 градусов.

8. Клапан по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что вторая секция стержня клапана

имеет резьбу, расположена снаружи от второй стороны плунжера клапана и снабжена резьбовой гайкой, соединенной со второй секцией.

9. Клапан по п. 8, отличающийся тем, что стержень клапана дополнительно содержит

обод, выступающий из конца стержня клапана и деформированный радиально наружу над концом резьбовой гайки для предотвращения вращения гайки относительно стержня клапана.

10. Контрольный клапан для управления потоком жидкости, содержащий

плунжер, расположенный в корпусе клапана с возможностью контролирования потока

жидкости через него и имеющий первую сторону, вторую сторону, расположенную напротив первой стороны, и отверстие, проходящее между первой стороной и второй стороной и имеющее первый диаметр на первой стороне и второй диаметр на второй стороне, причем второй диаметр меньше первого диаметра, а первая часть отверстия выполнена сужающейся под углом около 1,5 градусов между первым диаметром и вторым диаметром,

стержень, установленный в отверстии плунжера и имеющий первую секцию, вторую секцию на конце стержня или рядом с ним и третью секцию, расположенную между первой и второй секциями, причем первая секция имеет третий диаметр, вторая секция имеет четвертый диаметр, меньший, чем третий диаметр, а третья секция выполнена сужающейся под углом около 1,5 градусов между третьим диаметром и четвертым диаметром.

11. Клапан по п. 10, отличающийся тем, что вторая часть отверстия плунжера имеет по

существу постоянный диаметр, равный второму диаметру.

12. Клапан по п. 10 или 11, отличающийся тем, что первая часть отверстия плунжера

выполнена длиннее его второй части .

13. Клапан по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что по меньшей мере часть

второй секции стержня имеет резьбу и расположена снаружи от второй стороны плунжера.

14. Клапан по любому из пп. 10-13, отличающийся тем, что стержень содержит обод,

выступающий наружу из конца стержня в направлении, по существу параллельном продольной оси стержня.

15. Клапан по любому из пп. 10-14, отличающийся тем, что стержень выполнен с резьбовым отверстием, расположенным в конце стержня в направлении, параллельном продольной оси стержня.

16. Клапан по любому из пп. 10-15, отличающийся тем, что первая секция стержня имеет

по существу постоянный диаметр и соединена с приводом клапана.

17. Способ сборки контрольного клапана по любому из пп. 1-16, включающий следующие этапы:

- вставляют стержень клапана в центральное отверстие плунжера клапана с обеспечением сцепления третьей секции стержня клапана с сужающейся частью центрального отверстия с созданием силы трения, препятствующей выдвижению стержня клапана из центрального отверстия,

- соединяют стержень клапана с плунжером клапана.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что используют стержень клапана, вторая секция которого имеет резьбу, a соединение стержня клапана с плунжером осуществляют путем

прикрепления резьбовой гайки ко второй секции.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что дополнительно закручивают резьбовую гайку для натяжения второй секции стержня клапана.

20. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что дополнительно обжимают конец стержня клапана над резьбовой гайкой для предотвращения вращения резьбовой гайки относительно стержня клапана.

21. Инструмент для обжимки конца стержня контрольного клапана при его сборке

способом по п. 20, содержащий

корпус, имеющий первую сторону и вторую сторону, расположенную напротив первой

стороны,

удлинение, выступающее наружу от второй стороны корпуса и имеющее диаметр, меньший, чем у корпуса, и торцевую поверхность,

по меньшей мере одну проушину для обжимки, выступающую наружу из второй стороны корпуса, и

отверстие, проходящее через корпус и удлинение вдоль продольной оси инструмента и имеющее первый участок с первым диаметром и второй участок со вторым диаметром, меньшим, чем первый диаметр.

22. Инструмент по п. 21, отличающийся тем, что по меньшей мере одна проушина для обжимки расположена между второй стороной корпуса и внешней поверхностью удлинения.

23. Инструмент по п. 21 или 22, отличающийся тем, что проушины для обжимки расположены на равном радиальном расстоянии друг от друга вокруг удлинения.

24. Инструмент по любому из пп. 21-23, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кольцевой паз на первом участке отверстия.

25. Инструмент по п. 24, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стопорное

кольцо, расположенное внутри кольцевого паза с возможностью зацепления головки болта при его размещении внутри отверстия.

26. Инструмент по любому из пп. 21-25, отличающийся тем, что отверстие дополнительно содержит третий участок, расположенный между первым участком и вторым участком и имеющий третий диаметр, больший, чем второй диаметр.

27. Инструмент по любому из пп. 21-26, отличающийся тем, что второй участок отверстия длиннее его первого участка.

28. Способ сборки контрольного клапана по п. 15, стержень которого имеет резьбу на внешней поверхности, резьбовое отверстие, расположенное в конце стержня в направлении, параллельном продольной оси стержня, и кольцевой обод, выступающий наружу из конца стержня, включающий следующие этапы:

- вставляют стержень клапана в плунжер клапана, при этом конец стержня размещают выступающим наружу из нижней части плунжера,

- навинчивают гайку на внешнюю поверхность стержня,

- к концу стержня клапана в направлении его продольной оси присоединяют инструмент

для обжимки, имеющий по меньшей мере одну проушину для обжимки, с зацеплением проушин за кольцевой обод на конце стержня,

- деформируют кольцевой обод радиально наружу посредством по меньшей мере одной проушины для обжимки на по меньшей мере одном участке для предотвращения вращения гайки относительно стержня клапана.

29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что присоединение инструмента для обжимки к

концу стержня клапана осуществляют путем ввинчивания крепежного элемента, частично расположенного внутри отверстия инструмента для обжимки, в резьбовое отверстие в конце стержня клапана.

30. Способ по п. 28 или 29, отличающийся тем, что кольцевой обод деформируют путем

затягивания крепежного элемента на конце стержня клапана с перемещением инструмента для обжимки в сторону конца стержня клапана с зацеплением по меньшей мере одной проушины для обжимки за кольцевой обод.

31. Способ по п. 29 или 30, отличающийся тем, что головку крепежного элемента располагают внутри отверстия инструмента для обжимки.

32. Способ по любому из пп. 28-31, отличающийся тем, что используют инструмент для обжимки, содержащий корпус и кольцевое удлинение, выступающее из корпуса, причем присоединение инструмента для обжимки к концу стержня клапана осуществляют путем вставки удлинения в кольцевой обод на конце стержня клапана.

33. Инструмент для обжимки конца стержня контрольного клапана при его сборке способом по одному из пп. 28-31, содержащий

корпус, имеющий первую поверхность, вторую поверхность, расположенную напротив первой поверхности, и третью поверхность, расположенную между первой и второй поверхностями,

- отверстие, проходящее через корпус вдоль его продольной оси и имеющее первый участок с первой шириной со стороны второй поверхности и второй участок со второй шириной со стороны первой поверхности, причем вторая ширина меньше первой ширины, при этом отверстие выполнено с возможностью размещения в нем болта с головкой с расположением головки внутри первого участка отверстия, а резьбового стержня болта – внутри второго участка отверстия с выходом за пределы первой поверхности корпуса,

- одну или больше стенок для обжимки, выступающих из первой поверхности корпуса.

34. Инструмент по п. 33, отличающийся тем, что он дополнительно содержит удлинение,

выступающее наружу из первой поверхности корпуса, причем второй участок отверстия проходит через удлинение.

35. Инструмент по п. 34, отличающийся тем, что наружная ширина удлинения меньше наружной ширины корпуса.

36. Инструмент по п. 34 или 35, отличающийся тем, что по меньшей мере одна стенка

для обжимки расположена между первой поверхностью корпуса и наружной боковой поверхностью удлинения.

37. Инструмент по любому из пп. 34-36, отличающийся тем, что стенки для обжимки в количестве трех выступают из первой поверхности корпуса и расположены на равном радиальном расстоянии друг от друга вокруг удлинения.

38. Инструмент по любому из пп. 34-37, отличающийся тем, что удлинение выступает из

первой поверхности корпуса дальше, чем по меньшей мере одна стенка для обжимки.

39. Инструмент по любому из пп. 33-38, отличающийся тем, что корпус содержит конусную поверхность между третьей поверхностью и второй поверхностью.

40. Инструмент по любому из пп. 33-39, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кольцевой паз на внутренней поверхности первого участка отверстия с возможностью размещения в нем стопорного кольца для фиксации головки болта внутри первого участка.

Images