Высокотемпературный клапан

Высокотемпературный клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение по существу относится к регулирующим клапанам и более конкретно к регулирующим клапанам, пригодным для использования в условиях высокой температуры.

Уровень техники

По существу известно, что в некоторых технологических процессах для транспортировки текучих сред между по меньшей мере двумя местами или для выполнения разделения потока или смешения потоков иногда соединяют по меньшей мере два трубопровода. Как правило, клапаны содержат регулирующий элемент, такой как затвор клапана, и по меньшей мере один внутренний компонент, действующие совместно для регулировки расхода текучей среды через корпус клапана.

Различные внутренние компоненты часто упоминаются как механизм клапана. Типичный механизм клапана включает по меньшей мере одно седло клапана, например закрепленное внутри корпуса клапана. Однако результатом использования многочисленных компонентов для формирования желательного механизм клапана может быть образование путей протечки на стыках в нем. Для герметизации этих путей протечки в типичные механические узлы встраивают резиновые уплотнительные кольца или им подобные уплотнения. Однако эти материалы эффективны лишь примерно до 450°F (232,22°C). Таким образом, существует потребность в отличающихся решениях для работы при температурах выше 450°F (232,22°C).

Раскрытие изобретения

Один вариант реализации настоящего изобретения содержит механический узел для регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, причем регулирующее устройство регулировки расхода текучей среды содержит корпус клапана и регулирующий элемент. Корпус клапана задает входное отверстие, выходное отверстие и горловину, расположенную между входным отверстием и выходным отверстием. Регулирующий элемент расположен внутри горловины корпуса клапана и выполнен с возможностью перемещения смещению между первым положением и вторым положением для регулировки расхода текучей среды через корпус клапана. Механический узел содержит седло клапана и крепежное кольцо. Седло клапана прикреплено к корпусу клапана внутри горловины, и крепежное кольцо соединено через резьбу с седлом клапана. Между механическим узлом и корпусом клапана установлено уплотнение, которое предотвращает протечку и выполнено с возможностью выдерживания температур по меньшей мере 450°F (232,22°C).

В одном варианте реализации уплотнение может содержать кольцевое уплотнение, включающее графитовый материал, которое зажато между седлом клапана и крепежным кольцом и находится во взаимодействии с корпусом клапана для обеспечения надежной герметизации текучей среды. Графитовый материал помогает уплотнению выдерживать рабочие температуры по меньшей мере 450°F (232,22°C).

В другом варианте реализации уплотнение может содержать контакт металлических поверхностей между крепежным кольцом и корпусом клапана.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано сечение вида сбоку первого варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.1А показан частичное подробное сечение регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, показанного на фиг.1, взятое из круга 1А на фиг.1.

На фиг.2 показано сечение вида сбоку второго варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.2А показан частичный подробный вид регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, показанного на фиг.1, взятый из круга 2А на фиг.2.

На фиг.3 показано сечение вида сбоку третьего варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.4 показано сечение вида сбоку четвертого варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.5 показано сечение вида сбоку пятого варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.5А показан частичный подробный вид регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, показанного на фиг.5, взятого из круга 5 на фиг.5.

На фиг.6 показано поперечное сечение одного варианта реализации уплотнения для использования в регулирующем устройстве для регулировки расхода текучей среды, выполненном в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.7 показано сечение другого варианта реализации уплотнения для использования в регулирующем устройстве для регулировки расхода текучей среды, выполненном в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.8 показано сечение вида сбоку шестого варианта реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.8А показан частичный подробный вид регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, показанного на фиг.8, взятый из круга 8 на фиг.8.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан один вариант реализации управляющего потоком текучей среды, например регулирующего клапана 10, выполненного в соответствии с настоящим изобретением с возможностью работы при высоких температурах, например, по меньшей мере 450°F (232,22°C). Показанный на фиг.1 регулирующий клапан 10 содержит неразгруженный трехходовый регулирующий клапан 10, который может быть использован для сходящихся или расходящихся потоков. Регулирующий клапан 10 по существу содержит корпус 12, механический узел 14, крышку 16 и регулирующий элемент 18. Корпус 12 включает первый канал 20, второй канал 22, третий канал 24 и горловину 26. Дополнительно, корпус 12 включает верхнюю полку 28 и нижнюю полку 30. Горловина 26 по существу задана проходящей между верхней и нижней полками 28, 30 корпуса 12. Регулирующий элемент 18 выполнен с возможностью смещения относительно механического узла 14 для регулировки расхода текучей среды через него, как будет описано далее.

В случае клапана 10, служащего для соединения потоков, проточный канал, который идентифицирован ссылочным знаком Р1 на фиг.1, включает второй и третий каналы 22, 24, служащие в качестве входных отверстий, и первый канал 20, служащий в качестве общего выходного отверстия. В случае клапана 10, служащего для разделения потока, который идентифицирован ссылочным знаком Р2 на фиг.1, проточный канал включает первый канал 20, служащий в качестве входного отверстия, и второй и третий каналы 22, 24, служащие в качестве выходных отверстий. Выполненный таким образом раскрытый вариант реализации определяет треходовый регулирующий клапан 10 как клапан "с общим боковым отверстием". Механический узел 14 и регулирующий элемент 18 функционирует по существу одинаково при объединении потоков и их разделении.

Например, в раскрытой неразгруженной конфигурации регулирующий элемент 18 содержит шток 32 и неразгруженный затвор 34 клапана. Неразгруженный затвор 34 содержит направленный каналом затвор клапана. Механический узел 14 задает первую посадочную поверхность 36, расположенную рядом с нижней полкой 30 корпуса 12, и вторую посадочную поверхность 38, расположенную рядом с верхней полкой 28 корпуса 12. Шток 32 регулирующего элемента 18 расположен с возможностью перемещения внутри отверстия 40, заданного крышкой 16, так что регулирующий элемент 18 и, более конкретно, затвор 34 регулирующего элемента 18 могут быть смещены между первым положением в герметизирующем взаимодействии с первой посадочной поверхностью 36 и вторым положением в герметизирующем взаимодействии со второй посадочной поверхностью 38. При затворе 34, находящемся в первом положении, регулирующий элемент 18 закрывает второй канал 22 и задает проточный канал между первым и третьим каналами 20, 24. При затворе 34, находящемся во втором положении, регулирующий элемент 18 закрывает третий канал 24 и задает проточный канал между первым и вторым каналами 20, 22. При расположении затвора 34 между первым и вторым положениями может быть достигнуты вышеупомянутые использования клапана для объединения и/или разделения потоков.

Как показано на фиг.1, а также на фиг.1А, механический узел 14 описанного здесь варианта реализации содержит седло 42 клапана и крепежное кольцо 44. Седло 42 содержит кольцевую посадочную часть 46, верхнюю кольцевую часть 48 и оконную часть 50. Кольцевая посадочную часть 46 является по существу кольцеобразной и включает некоторую часть наружной резьбы 52, наружный заплечик 53 и первую посадочную поверхность 36. Некоторая часть наружной резьбы 52 находится в резьбовом взаимодействии с некоторой частью внутренней резьбы 56, сформированной в нижней полке 30 корпуса 12. Сформированная таким образом кольцевая посадочная часть 46 фиксирует седло 42 в корпусе 12 посредством резьбового взаимодействия и препятствует смещению относительно него. В одном варианте реализации седло клапана 42 закреплено в корпусе 12 с достаточным вращающим моментом, так что наружный заплечик 53, сформированный на кольцевой посадочной части 46, взаимодействует с нижней полкой 30, как показано на чертеже. Взаимодействие предпочтительно достигнуто с силой, достаточной для герметичного уплотнения для текучей среды типа "металл-металл" между внешним заплечиком 53 и нижней полкой 30. Оконная часть 50 задает несколько окон 50а, которые находятся в гидравлической связи с первым, вторым и третьим каналами 20, 22, 24 корпуса 12.

Верхняя кольцевая часть 48 седла 42 расположена напротив горловины 26 кольцевой посадочной части 46 и рядом с верхней полкой 28 корпуса 12. Как показано на фиг.1А, верхняя кольцевая часть 48 включает по существу кольцеобразный элемент, имеющий внешнюю цилиндрическую поверхность 58, некоторой частью внутренней резьбы 60 и верхнюю поверхность 62. Крепежное кольцо 44 также является по существу кольцеобразным и включает фиксирующую часть 64 и сжимающую часть 66. Фиксирующая часть 64 включает внутреннюю цилиндрическую поверхность 68 и некоторой частью наружной резьбы 70. Внутренняя цилиндрическая поверхность 68 задает вторую посадочную поверхность 38. Некоторая часть наружной резьбы 70 находится в резьбовом взаимодействии с некоторой частью внутренней резьбы 60, сформированной на верхней кольцевой части 48 седла 42. Сжимающая часть 66 включает нижнюю поверхность 74 и внешнюю цилиндрическую поверхность 76.

Как показано на фиг.1А, верхняя кольцевая часть 48 настоящего варианта реализации механического узла 14 задает кольцевую выемку 78. Кольцевая выемка 78 расположена рядом с внешними цилиндрическими поверхностями 58, 76 верхней кольцевой части 48 и крепежного кольца 44, а также расположенного рядом с нижней поверхностью 74 сжимающей части 66 крепежного кольца 44. Более конкретно, как показано на фиг.1А, кольцевая выемка 78 задана внутренней стенкой 80 и нижней стенкой 82 верхней кольцевой части 48 седла 42. В сформированной таким образом кольцевой выемке 78 размещено уплотнение 84 для обеспечения герметизации между механическим узлом 14 и корпусом 12. В раскрытом здесь варианте реализации уплотнение 84 содержит кольцеобразное уплотнение, имеющее по существу прямоугольное поперечное сечение, подобное выемке 78.

Например, во время эксплуатации и когда затвор 34 находится во втором положении и взаимодействует со второй посадочной поверхностью 38, текучая среда может просачиваться вдоль пути протечки между горловиной 26 и третьим каналом 24 корпуса 12. В частности, текучая среда может просачиваться из горловины 26 вдоль стыка некоторой части наружной резьбы 70, сформированной на фиксирующей части 64 крепежного кольца 44, с некоторой частью внутренней резьбы 60, сформированной на верхней кольцевой части 48 седла 42. Отсюда текучая среда может просачиваться вдоль стыка верхней поверхности 62 верхней кольцевой части 48 седла 42 с нижней поверхностью 74 сжимающей части 66 крепежного кольца 44, затем вдоль любого стыка внешней цилиндрической поверхности 76 крепежного кольца 44 с верхней полкой 28 корпуса 12, и наконец в третий канал 24.

Соответственно, уплотнение 84, которое расположено внутри кольцевой выемки 78, обеспечивает надежную герметизацию в отношении текучей среды между механическим узлом 14 и корпусом 12 и таким образом герметически закрывает этот потенциальный путь протечки. Уплотнение 84 сжимается между нижней поверхностью 74 сжимающей части 66 крепежного кольца 44 и нижней стенкой 82 выемки 78 верхней кольцевой части 48 седла 42. Указанное сжатие принуждает уплотнение 84 к герметичному взаимодействию с нижней поверхностью 74 сжимающей части 66 крепежного кольца 44 и нижней стенкой 82 выемки 78 верхней кольцевой части 48 седла 42. Дополнительно, указанное сжатие принуждает уплотнение 84 к расширению в направлении, перпендикулярном сжимающей нагрузке, так что уплотнение 84 герметично взаимодействует как с верхней полкой 28 корпуса 12, так и с внутренней стенкой 80 выемки 78 верхней кольцевой части 48 седла клапана 32. Таким образом, следует отметить, что уплотнение 84 настоящего варианта реализации служит статическим уплотнением и обеспечивает надежную герметизацию текучей среды в любом направлении для эффективной герметичной изоляции вышеуказанного пути протечки между механическим узлом 14 и корпусом 12.

В одном варианте реализации уплотнение 84 может быть выполнено из гибкого графитового закладочного материала или графитового слоистого кольца. Например, в одном варианте реализации уплотнение 84 может быть выполнено из навитой графитовой ленты с содержанием графита по меньшей мере 94,5%. Сформированное таким образом уплотнение 84 может иметь поперечное сечение, напоминающее несколько вертикально совмещенных лент, как, например, показано на фиг.6. Плотность уплотнения 84 может лежать в диапазоне от примерно 85 фунт/фут³ (1362 кг/м³) до примерно 95 фунт/фут³ (1522 кг/м³), и предпочтительно 90 фунт/фут³ (1441 кг/м³). В одном варианте реализации такое графитовое уплотнение 84 может быть выполнено из материала GTK марки Union Carbide или эквивалентного материала.

В дополнительном варианте реализации уплотнение 84 может быть выполнено из чередующихся пакетированных слоев гибких графитовых листов и листов политетрафторэтилена (PTFE), соединенных вместе горячим прессованием, как, например, показано на фиг.7. Предпочтительно листы политетрафторэтилена представляют собой листы сырого политетрафторэтилена. В одном варианте реализации уплотнение 84 может содержать шесть слоев гибкого графита, такого как графит марки GTJ Grafoil, каждый с номинальной толщиной 0,030 дюйма (0,76 мм), чередующегося с пятью слоями толщиной 0,005 дюйма (0,13 мм) сырого политетрафторэтилена, и таким образом задавать полную номинальную толщину примерно 0,205 дюйма (5,2 мм). В этом варианте реализации плотность уплотнения может лежать в диапазоне от примерно 85 фунт/фут³ (1362 кг/м³) до примерно 95 фунт/фут³ (1522 кг/м³).

В любом из вышеупомянутых вариантов реализации уплотнение 84 дополнительно может содержать неметаллический, неорганический, пассивирующий замедлитель для сопротивления окислению и коррозии.

С уплотнением 84, сформированным как описано выше, регулирующий клапан 10 согласно настоящему варианту реализации может работать при более высоких температурах по сравнению со стандартными управляющими устройствами, включающими резиновые кольца. В частности, описанный здесь вариант реализации может работать при температурах более 450°F (232,22°C) без нарушения целостности уплотнения 84.

На фиг.2 и 2А показан второй вариант реализации управляющего устройства для регулировки расхода текучей среды, например регулирующий клапан 100, выполненный в соответствии с принципами настоящего изобретения и с возможностью функционирования при высоких температурах, например при температурах по меньшей мере 450°F (232,22°С). Регулирующий клапан 100, показанный на фиг.2, содержит трехходовой клапан, который подобен регулирующему клапану 10, описанному выше со ссылкой на фиг.1 и 1А. Например, регулирующий клапан 100 содержит корпус 112, механический узел 114, крышку 116 и регулирующий элемент 118. Корпус 112, крышка 116 и регулирующий элемент 118 идентичны корпусу 12, крышке 16 и регулирующему элементу 18, описанным выше со ссылкой на фиг.1, и, таким образом, эти компоненты не будут описаны еще раз.

Однако, механический узел 114 из варианта реализации регулирующего клапана 100, показанного на фиг.2 и 2А, несколько отличается от механического узла 14, описанного выше со ссылкой на фиг.1 и 1А.

В частности, механический узел 114 включает седло 142 клапана и крепежное кольцо 144. Подобно седлу 42, описанному выше, седло 142, показанное на фиг.2, содержит кольцевую посадочную часть 146, верхнюю кольцевую часть 148 и оконную часть 150. Кольцевая посадочная часть 146 и оконная часть 150 идентичны кольцевой посадочной части 46 и оконной части 50, описанным выше со ссылкой на фиг.1, и, таким образом, не будет описаны повторно. Дополнительно, подобная верхней кольцевой части 48, описанной выше со ссылкой на фиг.1 и 1А, верхняя кольцевая часть 148, показанная на фиг.2 и 2А, включает по существу кольцеобразный элемент, имеющий внешнюю цилиндрическую поверхность 158, некоторую часть внутренней резьбы 160 и верхнюю поверхность 162. Крепежное кольцо 144 включает по существу кольцеобразный элемент, имеющий фиксирующую часть 164 и сжимающую часть 166. Фиксирующая часть 164 включает внутреннюю цилиндрическую поверхность 168 и некоторой часть наружной резьбы 170. Внутренняя цилиндрическая поверхность 168 задает вторую посадочную поверхность 138. Некоторая часть наружной резьбы 170 находится в резьбовом взаимодействии с некоторой частью внутренней резьбы 160, сформированной на верхней кольцевой части 148 седла 142. Сжимающая часть 166 включает нижнюю поверхность 174 и внешнюю цилиндрическая поверхность 176.

Подобно механическому узлу 14, описанному выше со ссылкой на фиг.1 и 1А, уплотнение 184 расположено между крепежным кольцом 144 и верхней кольцевой частью 148 седла клапана 142 для обеспечения надежного герметичного уплотнения для текучей среды между механическим узлом 114 и корпусом 112. Однако, в отличие от варианта реализации, показанного на фиг.1 и 1А, уплотнение 184 согласно настоящему варианту реализации размещено внутри кольцевой выемки 178, сформированной в крепежном кольце 144. Более конкретно, как показано на фиг.2А, сжимающая часть 166 крепежного кольца 144 задает внутреннюю стенку 180 и верхнюю стенку 182, которые в соединении друг с другом задают кольцевую выемку 178. Таким образом, в кольцевой выемке 178 размещено уплотнение 184 в месте, расположенном между крепежным кольцом 144 и верхней кольцевой частью 148 седла 142, и расположенными рядом внешними цилиндрическими поверхностями 176, 158 крепежного кольца 144 и верхней кольцевой частью 148. Кроме того, уплотнение 184 может обеспечивать надежное герметичное уплотнение для текучей среды между механическим узлом 114 и корпусом клапана 112.

Например, как описано выше со ссылкой на фиг.1 и 1А, во время эксплуатации путь протечки может сформироваться между горловиной 126 и третьим каналом 124 корпуса 112. Этот путь протечки может проходить от горловины 26 вдоль стыка некоторой части наружной резьбы 170, сформированной на фиксирующей части 164 крепежного кольца 144, с некоторой частью внутренней резьбы 160, сформированной на верхней кольцевой части 148 седла клапана 142. Отсюда текучая среда может просочиться вдоль стыка верхней поверхности 162 верхней кольцевой части 148 седла клапана 142 с нижней поверхностью 174 сжимающей части 166 крепежного кольца 144, затем вдоль любого стыка внешней цилиндрической поверхности 176 крепежного кольца 144 с корпусом 112, и наконец в третий канал 124.

Соответственно, уплотнение 184, которое расположено внутри кольцевой выемки 178, обеспечивает надежное герметичное уплотнение для текучей среды между механическим узлом 114 и корпусом 112, и, таким образом, герметично блокирует этот потенциальный путь протечки. Уплотнение 184 сжато между верхней стенкой 182 кольцевой выемки 178 сжимающей части 166 крепежного кольца 144 и верхней поверхностью 162 верхней кольцевой части 148 седла 142. Указанное сжатие вынуждает уплотнение 184 герметично взаимодействовать с верхней стенкой 182 кольцевой выемки 178 сжимающей части 166 крепежного кольца 144 и верхней поверхностью 162 верхней кольцевой части 148 седла 142.

Дополнительно, указанное сжатие принуждает уплотнение 184 к расширению в направлении, перпендикулярном сжимающей нагрузке, так что уплотнение 184 герметично взаимодействует как с корпусом 112, так и с внутренней стенкой 180 кольцевой выемки 178, сформированный в сжимающей части 166 крепежного кольца 144. Таким образом, следует отметить, что уплотнение 184 обеспечивает герметичное уплотнение для текучей среды в любом направлении и, таким образом, эффективно и герметично блокирует вышеописанный путь протечки между механическим узлом 114 и корпусом 112. Уплотнение 184, описанное со ссылкой на фиг.2 и 2А, может быть выполнено из любых тех же самых материалов, или может иметь любые из свойств, характеристик и/или форм, что и в уплотнении 84, описанном выше со ссылкой на фиг.1 и 1А. Выполненный таким образом регулирующий клапан 100 может функционировать при температурах более 450°F (232,22°C) без угрозы для целостности уплотнения 184.

Хотя регулирующие клапаны 10, 100 описаны здесь с размещением уплотнения 84, 184 внутри выемки 78, 178, сформированной в любой верхней кольцевой части 48 седла 42 (фиг.1 и 1А) или в крепежном кольце 144 (фиг.2 и 2А), согласно дополнительному варианту реализации указанные выемки могут быть включены в любой следующих элементов: крепежное кольцо 44, 144 и верхнюю кольцевую часть 48, 148 седла 42, 142. В этой конфигурации каждая выемка может иметь подходящие размер и форму для размещения в них лишь части уплотнения 84, 184, так что комбинация выемок может иметь подходящие размер и форму для сжатия уплотнения 84, 184 и обеспечения эффективного герметичного уплотнения для текучей среды между механическим узлом 14, 114 и корпусом 12, 112, как описано здесь. Например, в одном варианте реализации крепежное кольцо 44, 144 может иметь первую кольцевую выемку, в которой может быть размещена верхняя половина, например примерно 50% уплотнения 84, 184, и верхняя кольцевая часть 48, 148 седла 42, 142 может иметь вторую кольцевую выемку, в которой может быть размещена нижняя половина, например приблизительно 50% уплотнения 84, 184. В других вариантах реализации в каждой из кольцевых выемок могут быть размещены более или меньше примерно 50% уплотнения 84, 184.

Кроме того, хотя регулирующие клапаны 10, 100 описаны здесь как включающие направленные каналом затворы клапана, принципы настоящего изобретения также могут быть инкорпорированы в регулирующие клапаны, в которых регулирующие элементы сформированы иначе. Например, на фиг.3 показан дополнительный вариант реализации неразгруженного регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, например регулирующий клапан 200, выполненный в соответствии с принципами настоящего изобретения и приспособленный для эксплуатации при высоких температурах, например при температурах по меньшей мере 450°F (232,22°C). Регулирующий клапан 200 содержит трехходовой клапан, имеющий корпус 212, механический узел 214, крышку (не показана) и регулирующий элемент 218. Корпус 212, механический узел 214 и крышка (не показана) могут быть по существу подобными корпусу 112, механическому узлу 114 и крышке (не показана), описанным выше со ссылкой на фиг.2 и 2А. Таким образом, корпус 212 содержит первый, второй и третий каналы 220, 222, 224 и горловину 226. Механический узел 214 содержит седло 242 и крепежное кольцо 244. Подобно седлам 42, 142, описанным выше, седло 242, показанное на фиг.3, содержит кольцевую посадочную часть 246 и верхнюю кольцевую часть 248, которая разделена от кольцевой посадочной части 246 оконной частью 250. Кольцевая посадочная часть 246 задает первую посадочную поверхность 236. Оконная часть 250 задает некоторую часть окон 250а для предоставления текучей среде возможности протекать через горловину 226 и внутреннюю цилиндрическую поверхность 251. Крепежное кольцо 244 задает вторую посадочную поверхность 238.

В отличие от предыдущих описанных вариантов реализации, регулирующий элемент 218 согласно варианту реализации регулирующего клапана 200, показанному на фиг.3, не включает направленный каналом затвор клапана, а вместо него включает параболический затвор 234 клапана. Параболический затвор 234 содержит герметизирующее кольцо 235, которое направляется внутренней цилиндрической поверхностью 251 оконной части 250 седла 242 и может быть перемещено между первым положением, в котором герметизирующее кольцо 235 герметично взаимодействует с первой посадочной поверхностью 236, и вторым положением, в котором герметизирующее кольцо 235 герметично взаимодействует со второй посадочной поверхностью 238.

В остальном конфигурация механического узла 214, показанная на фиг.3, по существу идентична механическому узлу 114, показанному на фиг.2 и 2А. Более конкретно, крепежное кольцо 244 механического узла 214 содержит выемку 278, в которой размещено уплотнение 284 для обеспечения герметизации между механическим узлом 214 и корпусом 212 способом, идентичным описанному со ссылкой на фиг.2 и 2А. Уплотнение 284 может быть выполнено из любого из материалов, из которых выполнено уплотнение 84, описанное выше со ссылкой на фиг.1 и 1А, или имеет те же свойства, характеристики и/или формы. Таким образом, регулирующий клапан 200 может эксплуатироваться при температурах по меньшей мере 450°F (232,22°C).

Хотя механический узел 214, показанный на фиг.3, описан здесь с размещением уплотнения 284 в выемке 278, сформированной в крепежном кольце 244, подобно варианту реализации, показанному на фиг.2 и 2А, дополнительный вариант реализации регулирующего клапана 200 может включить выемку 278, сформированную в верхней кольцевой посадочной части 248 седла 242, подобно варианту реализации, показанному на фиг.1 и 1А. Кроме того, в другом варианте реализации механический узел 214 может быть сформирован так, что верхняя кольцевая часть 248 седла клапана 242 включает первую кольцевую выемку, в которой размещена нижняя часть уплотнения 284, и крепежное кольцо 244 включает вторую кольцевую выемку, в которой размещена верхняя часть уплотнения 284. Верхняя и нижняя части могут быть или могут не быть равными друг другу.

На фиг.4 показан еще один дополнительный вариант реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, например регулирующий клапан 300, выполненный в соответствии с настоящим изобретением и приспособленный для эксплуатации при высоких температурах, например при температурах по меньшей мере 450°F (232,22°C). Регулирующий клапан 300, включая его механический узел 314, идентичен регулирующему клапану 10, описанному выше со ссылкой на фиг.1 и 1А. Единственное различие состоит в том, что регулирующий клапан 300, показанный на фиг.4, включает расширяющую крышку 316. Таким образом, следует отметить, что регулирующие клапаны, имеющие расширяющие крышки, также могут быть приспособлены к эксплуатации при высоких температурах при условии использования высокотемпературных уплотнений, выполненных по меньшей мере частично из графитового материала, как описано выше со ссылкой на уплотнение 84 из варианта реализации, показанного на фиг.1 и 1А.

Кроме того, следует отметить, что высокотемпературные уплотнения, описанные здесь, также могут быть встроены в регулирующее устройство для регулировки расхода текучей среды, включающее разгруженное регулирующее устройство и регулирующий элемент. Например, на фиг.5 и 5А показан дополнительный вариант реализации регулирующего устройства для регулировки расхода текучей среды, например регулирующий клапан 400, выполненный в соответствии с принципами настоящего изобретения и содержащий разгруженный механический узел 414 и регулирующий элемент 418, которые приспособлены для эксплуатации при высоких температурах, например при температурах по меньшей мере 450°F (232,22°C).

Регулирующий клапан 400, показанный на фиг.5, включает корпус 412, механический узел 414, крышку 416 и регулирующий элемент 418. Корпус 412 содержит корпус трехходового клапана, имеющий первый, второй и третий каналы 420, 422, 424 и горловину 426. По существу, корпус 412, показанный на фиг.5, идентичен корпусам 12, 112, 212, 312, описанным выше, и также включает верхнюю и нижнюю полки 428, 430. Крышка 416 установлена на корпусе 412 известным способом и в раскрытом здесь варианте реализации содержит параболическую крышку 416. Регулирующий элемент 418 содержит шток 432 и трубчатый элемент 433, прикрепленный к штоку 432 некоторыми из полок 437. Трубчатый элемент 433 включает внутреннюю цилиндрическую поверхность 433а и наружную цилиндрическую поверхность 433b. Внутренняя цилиндрическая поверхность 433а задает верхнее седло 439. Наружная цилиндрическая поверхность 433b задает нижнее седло 441, имеющее скошенные края.

Когда клапан 400 используется для соединения потоков, проточный канал, который на фиг.5 обозначен ссылочным символом Р1, включает первый и третий каналы 420, 424, служащие в качестве входных отверстий, и второй канал 422, служащий в качестве общего выходного отверстия. В случае использования клапана 400 для разделения потоков проточный канал, который на фиг.5 обозначен ссылочным символом Р2, включает второй канал 422, служащий в качестве входного отверстия, и первый и третий каналы 420, 424, служащие в качестве выходных отверстий. Сформированный таким образом раскрытый здесь вариант реализации определяет трехходовой регулирующий клапан 400 как клапан с "общим нижним отверстием".

Подобной описанным выше механическим узлам 14, 114, 214, 314 механический узел 414 разгруженного варианта реализации, показанного на фиг.5, содержит седло 442 клапана и крепежное кольцо 444. Седло 442 содержит кольцевую посадочную часть 446, верхнюю кольцевую часть 448 и оконную часть 450. Кольцевая посадочная часть 446 является по существу кольцеобразной и включает некоторую часть наружной резьбы 452 и первую посадочную поверхность 454. Некоторая часть наружной резьбы 452 находится в резьбовом взаимодействии с некоторой частью внутренней резьбы 456, сформированной в нижней полке 430 корпуса 412. Сформированная таким образом кольцевая посадочная часть 446 фиксирует седло 442 в корпусе 412 посредством резьбового соединения и препятствует его смещению. Оконная часть 450 имеет несколько окон 450а, которые находятся в гидравлической связи с первым, вторым и третьим каналами 420, 422, 424 корпуса 412.

Верхняя кольцевая часть 448 седла 442 расположена напротив горловины 426 относительно кольцевой посадочной части 446 и рядом с верхней полкой 428 корпуса 412. Как показано на фиг.5А, верхняя кольцевая часть 448 включает по существу кольцеобразный элемент, имеющий внешнюю цилиндрическую поверхность 458, некоторую часть внутренней резьбы 460 и верхнюю поверхность 462. Крепежное кольцо 444 также по существу является кольцеобразным и включает фиксирующую часть 464 и сжимающую часть 466. Фиксирующая часть 464 включает внутреннюю цилиндрическую поверхность 468 и некоторую часть наружной резьбы 470. Некоторая часть наружной резьбы 470 находится в резьбовом взаимодействии с некоторой частью внутренней резьбы 460, сформированной на верхней кольцевой части 448 седла 442. Сжимающая часть 466 включает нижнюю поверхность 474 и внешнюю цилиндрическую поверхность 476.

Подобно варианту реализации, описанному выше со ссылкой на фиг.2 и 2А, крепежное кольцо 444 механического узла 414, показанного на фиг.5 и 5А, задает кольцевую выемку 478 для размещения уплотнения 484. Уплотнение 484 обеспечивает герметичное уплотнение для текучей среды между механическим узлом 414 и верхней полкой 428 корпуса 412. Более конкретно, как показано на фиг.5А, сжимающая часть 466 крепежного кольца 444 задает внутреннюю стенку 480 и верхнюю стенку 482, которые в комбинации задают кольцевую выемку 478. Таким образом, в кольцевой выемке 478 может быть размещено уплотнение 484 в месте, расположенном между крепежным кольцом 444 и верхней кольцевой частью 448 седла 442, и расположенными рядом внешними цилиндрическими поверхностями 476, 458 крепежного кольца 444 и верхней кольцевой частью 448. Таким образом, уплотнение 484 может обеспечивать герметичное уплотнение для текучей среды между механическим узлом 414 и корпусом 412.

Например, как описано выше со ссылкой на фиг.2 и 2А, во время эксплуатации путь протечки может сформироваться между горловиной 426 и третьим каналом 424 корпуса 412. В частности, текучая среда может просачиваться от горловины 426 вдоль стыка некоторой части наружной резьбы 470, сформированной на фиксирующей части 464 крепежного кольца 444, с некоторой частью внутренней резьбы 460, сформированной на верхней кольцевой части 448 седла 442. Отсюда текучая среда может просачиваться вдоль стыка верхней поверхности 462 верхней кольцевой части 448 седла 442 с нижней поверхностью 474 сжимающей части 466 крепежного кольца 444, затем вдоль любой стыка внешней цилиндрической поверхности 476 крепежного кольца 444 с верхней полкой 428 корпуса 412, и наконец в третий канал 424.

Соответственно, уплотнение 484, расположенное внутри кольцевой выемки 478, обеспечивает герметичное уплотнение для текучей среды между механическим узлом 414 и корпусом 412, и таким образом герметично блокирует этот потенциальный путь протечки. Уплотнение 484 сжато между верхней стенкой 482 кольцевой выемки 478 сжимающей части 466 крепежного кольца 444 и верхней поверхностью 462 верхней кольцевой части 448 седла 442. Указанное сжатие принуждает уплотнение 484 к герметичному взаимодействию с верхней стенкой 482 кольцевой выемки 478 сжимающей части 466 крепежного кольца 444 и верхней поверхностью 462 верхней кольцевой части 448 седла 442.

Дополнительно, указанное сжатие вызывает расширение уплотнения 484 в направлении, перпендикулярном сжимающей нагрузке, так что уплотнение 484 герметично взаимодействует как с верхней полкой 428 корпуса 412, так и с внутренней стенкой 480 кольцевой выемки 478, сформированной в сжимающей части 466 крепежного кольца 444. Таким образом, следует отметить, что уплотнение 484 обеспечивает герметичное уплотнение для текучей среды в любом направлении и таким образом эффективно и герметично блокирует вышеописанный путь протечки между механическим узлом 414 и корпусом 412.

Уплотнение 484, описанное со ссылкой на фиг.5 и 5А, может быть выполнено из любого из тех же материалов, из которых выполнены уплотнение 184, описанное выше со ссылкой на фиг.2 и 2А, а также уплотнение 84, описанное выше со ссылкой на фиг.1 и 1А, или может иметь любое из свойств, характеристик и/или конфигураций указанных описанных выше уплотнений. Выполненный таким образом регулирующий клапан 400 пригоден к эксплуатации при температурах более 450°F (232,22°C) без опасности для целостности уплотнения 484.

Дополнительно, хотя кольцевая выемка 478 из варианта реализации, показанного на фиг.5, как описано здесь, расположена в крепежном кольце 444, подобном тому, которое описано выше со ссылкой на фиг.2 и 2А, дополнительные варианты реализации регулирующего клапана 400 могут включать выемку 478, расположенную внутри верхней кольцевой части 448 седла 442, как, например, в описанном выше варианте реализации со ссылкой фиг.1 и 1А, или каждое крепежное кольцо 44 и верхняя кольцевая часть 448 могут включать кольцевую выемку для размещения части уплотнения 484.

Кроме того, в механическом узле 414 регулирующего клапана 400, показанного на фиг.5, сформированном как описано выше, регулирующий элемент 418 расположен внутри седла 442 и крепежного кольца 444, так что наружная цилиндрическая поверхность 433b регулирующего элемента 418 направляется внутренней цилиндрической поверхностью 468 крепежного кольца 444 при перемещении указанного регулирующего элемента между первым положением, в котором снабженное скошенными краями нижнее седло 441 трубчатого элемента 433 герметично взаимодействует с первой посадочной поверхностью 454 кольцевой посадочной части 446 седла 442, и вторым положением, в котором верхнее седло 439 трубчатого элемента 433 герметично взаимодействует с посадочной поверхностью 447 параболической крышки 416.

Для обеспечения герметичного уплотнения для текучей среды между наружной цилиндрической поверхностью 433b трубчатого элемента 433 регулирующего элемента 418 и внутренней цилиндрической поверхностью 468 крепежного кольца 444, регул