Уплотнение для клапана

007703 Изобретение относится к уплотнению, используемому как уплотнение для штока в клапане для регулирования потоков, содержащих твердый материал, например потоков суспензий. Существуют различные способы создания уплотнения между штоком клапана и корпусом клапана,допускающие прямолинейное перемещение штока. Для регулирования потока суспензии, как правило,используется управляющий клапан. Во всех управляющих клапанах регулирование потока осуществляется путем изменения отверстия, через которое протекает поток. Один из наиболее известных способов заключается в регулировке положения пробки клапана относительно его седла для изменения размера отверстия и, тем самым, протекающего через клапан потока. Сила, необходимая для перемещения пробки клапана, создается приводом, соединенным с ней через тягу привода и шток клапана. Уплотнение между штоком и корпусом клапана обычно обеспечивается скользящим уплотнительным устройством. Хотя такое устройство годится для большинства жидкостей и газов, оно, как правило,не может использоваться при работе с суспензиями. При проникании суспензии в скользящее уплотнение содержащиеся в ней твердые частицы вызывают истирание уплотнения и выход его из строя, что приводит к утечке жидкости или суспензии из клапана. Различные типы устройств, обеспечивающих уплотнение между штоком и корпусом клапана, описаны, например, в US 6182684, где используется сильфон для уравновешивания скользящей части уплотнения. Шаровой клапан с сильфонным уплотнением описан также в US 5090658. Целью изобретения является устранение некоторых недостатков известных уплотнений и создание усовершенствованного уплотнения между штоком и корпусом клапана, позволяющего исключить скользящее движение. Существенные особенности изобретения указаны в прилагаемой формуле. Уплотнение согласно изобретению подходит преимущественно для клапана, который используется для регулирования потоков, содержащих твердый материал, таких как потоки суспензий. Под суспензией понимается негомогенная жидкость с некоторым содержанием твердых частиц во взвешенном состоянии. Клапан содержит корпус, в котором находится седло клапана. Седло образует отверстие между двумя отсеками внутри корпуса. Поток суспензии, поступающий в корпус клапана через впускное отверстие, попадает в первый по ходу потока отсек корпуса и вытекает через выпускное отверстие из второго отсека. Для регулирования расхода выходящей из клапана суспензии отверстие между двумя отсеками снабжено пробкой клапана. Пробка выполнена так, что при ее установке в отверстие прохождение потока суспензии из первого отсека во второй прекращается. Для регулирования потока суспензии между двумя отсеками пробка клапана соединена с приводом,установленным предпочтительно вне корпуса клапана. Корпус имеет отверстие для штока клапана, установленного между пробкой и средством, соединенным с приводом. Размеры отверстия для штока таковы,что шток может свободно перемещаться в нем, не касаясь корпуса клапана. Таким образом, шток через отверстие выходит из корпуса клапана. Другой конец штока, противоположный его концу, соединенному с пробкой, прикреплен к средству, имеющему контакт с приводом, и перемещение штока происходит в пределах, определенных приводом. В соответствии с изобретением, шток клапана уплотнен так, что суспензия остается внутри уплотнительного устройства. Согласно изобретению, уплотнение для штока клапана закреплено одним концом на корпусе клапана, а другим концом на средстве, имеющем контакт с приводом. На корпусе клапана уплотнение закреплено вокруг отверстия, через которое проходит шток клапана, так что между штоком и уплотнением имеется зазор. На средстве, имеющем контакт с приводом, уплотнение закреплено так, что между ним и штоком клапана имеется зазор, ширина которого по существу одинакова на всем расстоянии между местами крепления к корпусу клапана и к средству, имеющему контакт с приводом. Согласно изобретению,уплотнение расположено снаружи корпуса клапана. Уплотнение установлено предпочтительно на верхней части корпуса клапана, но в зависимости от условий работы оно может быть установлено на любой другой стороне корпуса. В предпочтительном варианте осуществления изобретения пробка клапана установлена так, что когда отверстие между двумя отсеками корпуса клапана полностью закрыто, она находится в самом нижнем положении относительно корпуса клапана, а когда это отверстие полностью открыто, пробка находится в самом верхнем положении относительно корпуса клапана. При перемещении штока между открытым и закрытым положениями пробки в пределах хода, определенного приводом, соответственно перемещается уплотнение, окружающее шток. Когда при работе клапана, регулирующего поток суспензии, пробка находится, по меньшей мере, в частично открытом положении, суспензия будет течь из первого отсека во второй отсек. При этом пространство, образованное между уплотнением и штоком клапана, может, по меньшей мере, частично заполняться суспензией, так как шток не имеет контакта с корпусом клапана. Поскольку шток соединен со средством, имеющим контакт с приводом, сам привод изолирован от пространства, где находится суспензия, и защищен от нее. Уплотнение штока клапана согласно изобретению надежно предотвращает утечку жидкости из клапана, позволяя при этом штоку клапана свободно перемещаться в процессе работы. Уплотнение согласно изобретению выполнено гибким и поэтому может перемещаться при перемещении штока клапана. Другими необходимыми свойствами уплотнения согласно изобретению являются следующие:-1 007703 гибкость, позволяющая пробке клапана совершать требуемое перемещение между закрытым и открытым положениями; коррозионная стойкость к химическим веществам, содержащимся в суспензии и окружающей среде; способность противостоять рабочему давлению, позволяющая уплотнению выдерживать давление потока суспензии; сопротивление истиранию; это свойство необходимо для уплотнения и штока клапана, чтобы противостоять истиранию, вызываемому протеканием потока суспензии. Свойства, которые может иметь уплотнение согласно изобретению, не ограничены указанными свойствами. Материалами, пригодными для изготовления предлагаемого гибкого уплотнения для клапана, работающего с суспензией, являются следующие: резина, натуральная или синтетическая; пластмасса, например полиуретан и полиэтилен высокой плотности; композиционные материалы, например резина с полиуретаном или полиуретан, армированный волокном, или армированные резиновые композиты, композиты из различных сортов резины; металл, например сталь; любое сочетание указанных материалов. Материалы, из которых может быть выполнено уплотнение согласно изобретению, не ограничены перечисленными выше материалами. Гибкое уплотнение для штока клапана, работающего с суспензией, может использоваться для различных управляющих клапанов. В первую очередь, оно предназначено для клапанов, регулирующих поток суспензии, однако, область его применения этим не ограничена. Далее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает сбоку с частичным разрезом предпочтительный вариант осуществления изобретения, когда клапан находится в открытом положении, и фиг. 2 - вид сбоку с частичным разрезом варианта, показанного на фиг. 1, когда клапан находится в закрытом положении. Согласно фиг. 1 и 2, корпус 10 клапана имеет впускное отверстие 11 для подачи в него суспензии и выпускное отверстие 12 для выпуска суспензии из клапана. Корпус 10 снабжен перегородкой 8, разделяющей его внутреннее пространство на два отсека - отсек 13, в который подается суспензия, и отсек 14,из которого она выходит. Перегородка 8 имеет отверстие 15, через которое суспензия течет из отсека 13 в отсек 14. Для регулирования потока суспензии отверстие 15 снабжено седлом 7 клапана, в которое вставляется пробка 6, когда нужно закрыть отверстие и прекратить прохождение потока из отсека 13 клапана в отсек 14, как показано на фиг. 2. Для управления перемещением пробки 6 в направлении стрелки 9 между открытым положением,показанным на фиг. 1, и закрытым положением, показанным на фиг. 2, корпус 10 клапана снабжен приводом 1, соединенным с пробкой 6. Привод 1 имеет тягу 2, соединенную гидравлически, пневматически или электрически с соединительным фланцем 3 привода. Соединительный фланец 3 прикреплен с помощью концевой пластины 16 к сильфону 4, действующему как уплотнение штока клапана. На другом конце, противоположном фланцу 3, сильфон 4 прикреплен к корпусе 10 клапана с помощью концевой пластины 17, имеющей отверстие 18. Корпус 10 имеет отверстие 19 по существу такой же формы, как отверстие 18 концевой пластины 17. Шток 5 клапана закреплен между концевой пластиной 16 уплотнения 4 штока клапана и пробкой 6 клапана так, что он находится частично внутри корпуса 10 клапана и частично снаружи. Шток 5 клапана выступает из уплотнения 4 внутрь корпуса 10 через отверстия 18 и 19 в концевой пластине 17 уплотнения 4 и в корпусе 10 соответственно. Согласно изобретению отверстия 18 и 19 выполнены так, что между штоком 5 и внутренней поверхностью сильфона 4 имеется достаточный зазор,позволяющий суспензии свободно проходить через отверстия 18 и 19. Поэтому пространство внутри уплотнения 4 и корпуса 10 клапана является, по существу, закрытым пространством для потока, подлежащего регулированию. Величина зазора между штоком 5 и внутренней поверхностью сильфона 4 является критичной для работы уплотнения. Этот зазор должен быть достаточно большим, чтобы избежать сильного истирания внутренней поверхности сильфона 4. Внутренняя поверхность гибкого уплотнения 4 для штока клапана, регулирующего поток суспензии, нигде не имеет контакта со штоком 5. Для регулирования потока суспензии привод 1 осуществляет, по существу, прямолинейное перемещение его соединительного фланца 3 и соответственно штока 5 и пробки 6 клапана. Соединительный фланец 3 привода и концевая пластина 16 уплотнения 4 штока клапана могут свободно двигаться вместе со штоком 5 и уплотнением 4, а концевая пластина 17 уплотнения 4 закреплена неподвижно на корпусе 10 клапана. В результате перемещения штока 5 сильфон 4, действующий как уплотнение, сжимается или растягивается. Сильфон 4 служит для обеспечения уплотнения между корпусом 10 клапана и отверстиями 18 и 19. Выполненное в виде сильфона уплотнение 4 предотвращает вытекание суспензии из клапана при пере-2 007703 мещении его штока 5. Хотя изобретение было описано применительно к определенному варианту его осуществления, оно допускает различные изменения, очевидные специалистам, без отклонения от его сущности и в пределах объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Уплотнение, предназначенное для использования в качестве уплотнения штока клапана для регулирования потоков, содержащих твердый материал, например потоков суспензии, с помощью привода,отличающееся тем, что уплотнение (4) расположено снаружи корпуса (10) клапана так, что пространство внутри уплотнения (4) и корпуса (10) клапана является, по существу, закрытым пространством для потока, подлежащего регулированию. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнение (4) расположено вокруг штока (5) клапана, соединенного с пробкой (6) клапана и приводом (1). 3. Уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что уплотнение (4) установлено с возможностью перемещения при перемещении штока (5) клапана. 4. Уплотнение по пп.1, 2 или 3, отличающееся тем, что механический контакт между уплотнением(4) и штоком (5) клапана отсутствует. 5. Уплотнение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что механический контакт между штоком (5) клапана и корпусом (10) клапана отсутствует. 6. Уплотнение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено гибким. 7. Уплотнение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено в виде сильфона. 8. Уплотнение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено из резины. 9. Уплотнение по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено из пластмассы. 10. Уплотнение по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено из стали. 11. Уплотнение по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что уплотнение (4) выполнено из композиционного материала.