Регулируемый выпускной диффузор (варианты) и способ сброса давления текучей среды в трубе
Изобретение относится к выпускным диффузорам, обеспечивающим сброс давления текучей среды. Сущность: диффузорное устройство включает в себя отверстие для сброса давления и регулируемый затвор, который регулирует открытие отверстия посредством регулирования положений в ответ на уровни внутреннего давления. Диффузорное устройство может также включать в себя предохранительный механизм, в котором используются клапаны для увеличения или сброса давления, действующего на затвор для открытия или закрытия отверстия. Технический результат: повышение надежности работы. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к диффузорам и, более конкретно, к выпускным диффузорам, которые обеспечивают сброс давления текучей среды регулируемым образом.
В обычных случаях применения производственных или технологических процессов возникает множество условий, которые приводят к созданию избыточного давления текучей среды. Если подобное давление не сбрасывать, оно может отрицательно повлиять на работу, привести к нарушению нормального функционирования машин и т.д. Соответственно, используются различные системы для сброса избыточного давления в атмосферу. Подобные системы могут быть достаточно простыми, такими как выхлопная труба или другое выпускное отверстие постоянного сечения, которое обеспечивает постоянный сброс давления в атмосферу. Однако такие устройства по своей природе неэффективны вследствие постоянного сброса или потери давления.
В других устройствах, таких как обычные клапаны сброса давления, избыточное давление сбрасывается в атмосферу только тогда, когда внутреннее давление достигает заданного значения. При заданном значении редукционный клапан "срабатывает", посредством чего осуществляется открытие отверстия в атмосферу для сброса давления. Таким образом, подобные устройства можно охарактеризовать как работающие в бистабильном режиме с одной установкой. Следовательно, однажды установленное устройство невозможно регулировать или эффективно подстраивать к быстроменяющимся условиям. В патенте США №3026800 приведен один пример подобного устройства.
Следовательно, существует необходимость в постоянном предохранении машин от достижения экстремального уровня внутреннего давления. Диффузоры предназначаются в различных машинах для обеспечения выпускного канала для сброса избыточного внутреннего давления. Кроме того, подобные машины, как правило, работают под действием различных экстремальных условий, например в технологическом оборудовании, используемом для нефтепереработки и в химической промышленности, в энергетических установках, котлах и т.п. Принимая во внимание диапазоны сверхвысоких давлений и температур, в условиях которых работают подобные машины, диффузор должен быть выполнен таким, чтобы он не приводил к изменениям, ухудшающим работу установок.
Обычные системы с вентиляционным выпуском, как правило, требуют большого регулирующего клапана, исполнительного механизма и устройства для регулирования ослабления шума, функционирующих согласованно с нерегулируемым диффузором. Вообще говоря, регулирующий клапан принимает сигнал, характеризующий давление текучей среды, и приводит в действие исполнительный механизм для сброса давления в случае необходимости. Однако проблема, связанная с такой системой, заключается в том, что добычные диффузоры не способны оптимально функционировать за пределами узкого диапазона условий эксплуатации вследствие их заданной нерегулируемой конструкции. Более точно, фиксированное состояние диффузора затрудняет оптимизацию, что обусловлено тем, что размер диффузора не может быть изменен при изменении уровня внутреннего давления или скорости потока текучей среды. Кроме того, большой регулирующий клапан и исполнительный механизм создают проблемы для специалистов в данной области техники, связанные с необходимостью добавления подобных громоздких и дорогих компонентов в системы с вентиляционным выпуском.
В качестве существующего возможного варианта сброса нежелательного давления рассматривается использование дросселирующего выпускного клапана. Обычные дросселирующие выпускные клапаны предусматривают использование пневмоцилиндра, непосредственно соединенного с дросселирующим затвором, расположенным внутри устройства с диффузором. Это требует использования больших приводных устройств и может привести к ограничению применения из-за проблем, связанных с температурой, что обусловлено непосредственной близостью приводных устройств (исполнительных механизмов) к системам с вентиляционным выпуском, в которых создается и используется давление.
Следовательно, можно видеть, что по-прежнему сохраняется потребность в диффузоре, который может работать оптимальным образом, даже в экстремальных условиях, при которых работают системы с вентиляционным выпуском, в которых создается или используется давление, при этом диффузор должен работать надежно, быть компактным и недорогим.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является диффузор, раскрытый в публикации SU 542178. В частности известный диффузор содержит трубу, имеющую, по меньшей мере, одно отверстие, и регулируемый затвор, находящийся внутри трубы и выполненный с возможностью перемещения относительно, по меньшей мере, одного отверстия на основании измеренного рабочего параметра. При этом способ сброса давления текучей среды в трубе согласно указанному документу заключается в том, что устанавливают подвижный затвор внутри трубы; выполняют отверстие в трубе; и перемещают затвор относительно отверстия на основании измеренного рабочего параметра.
Согласно первому объекту настоящего изобретения создан регулируемый выпускной вентильный диффузор, содержащий трубу, имеющую, по меньшей мере, одно отверстие, и регулируемый затвор, находящийся внутри трубы и выполненный с возможностью перемещения относительно, по меньшей мере, одного отверстия на основании измеренного рабочего параметра; при этом отверстие представляет собой диффузорный элемент, образующий часть трубы, причем диффузорный элемент выполнен с возможностью его регулируемого открытия внутрь трубы в зависимости от положения затвора; при этом затвор выполнен с возможностью плавного регулирования под действием первой и второй противоположных сил, действующих на затвор, причем первая сила действует на первый торец затвора и создается давлением текучей среды внутри трубы, а вторая сила действует на второй торец затвора и создается пружиной; при этом диффузор дополнительно содержит регулирующий клапан, сообщающийся по текучей среде с трубой, причем регулирующий клапан выполнен с возможностью мониторинга давления текучей среды в трубе и создания третьей силы, воздействующей на затвор, при этом третья сила действует на второй торец затвора.
Предпочтительно, диффузор дополнительно содержит узел для предварительной нагрузки, выполненный с возможностью сообщения сжимающего усилия пружине для регулирования предварительной нагрузки пружины.
Предпочтительно, регулирующий клапан создает третью силу на основе сравнения между контролируемым давлением текучей среды и заданным пороговым значением.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ сброса давления текучей среды в трубе, при котором устанавливают подвижный затвор внутри трубы; выполняют отверстие в трубе; перемещают затвор относительно отверстия на основании измеренного рабочего параметра; определяют перепад давления между, по меньшей мере, двумя разными точками вдоль трубы; и прикладывают дополнительную силу к тому торцу, который противоположен торцу, открытому для воздействия давления текучей среды в трубе, для регулирования положения затвора.
Предпочтительно, перемещение выполняют посредством плавного перемещения затвора внутри трубы.
Предпочтительно, плавное перемещение затвора осуществляют посредством первой и второй противоположных сил, действующих на первый и второй противоположные торцы затвора, при этом первая сила создается давлением текучей среды внутри трубы, а вторая сила создается пружиной.
Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан выпускной диффузор для сброса давления текучей среды, содержащий выпускную трубу, выполненную с возможностью присоединения к источнику текучей среды под давлением; направляющий держатель, соединенный с выпускной трубой, имеющий закрытый конец; диффузорный элемент, расположенный внутри направляющего держателя; затвор, расположенный с возможностью плавного перемещения внутри направляющего держателя и выполненный с возможностью перемещения относительно диффузорного элемента; и пружину, расположенную между затвором и закрытым концом направляющего держателя и обеспечивающую смещение затвора к закрытому положению диффузора, а давление текучей среды обеспечивает смещение затвора к открытому положению диффузора.
Предпочтительно, диффузор дополнительно включает в себя дополнительный источник текучей среды под давлением, сообщающийся с направляющим держателем и действующий на затвор.
Предпочтительно, дополнительный источник текучей среды под давлением представляет собой тот же источник текучей среды под давлением, который соединен с выпускной трубой.
Предпочтительно, диффузор дополнительно включает в себя регулирующий клапан, соединенный с дополнительным источником текучей среды под давлением и с закрытым концом направляющего держателя.
Предпочтительно, диффузор дополнительно включает в себя датчик давления, функционально соединенный с выпускной трубой и выполненный с возможностью передачи сигнала, характеризующего давление текучей среды, регулирующему клапану, который выполнен с возможностью направления давления текучей среды к закрытому концу направляющего держателя на основании сигнала давления текучей среды.
Предпочтительно, датчик давления включает в себя измерительную диафрагму в выпускной трубе и расположенные с противоположных сторон измерительной диафрагмы первый и второй отводы для измерения давления.
Предпочтительно, первый и второй отводы для измерения давления представляют собой датчики статического давления.
Предпочтительно, регулирующий клапан представляет собой трехпутевой распределитель.
Предпочтительно, диффузор дополнительно включает в себя редукционный клапан между регулирующим клапаном и направляющим держателем, при этом редукционный клапан выполнен с возможностью сброса всего давления текучей среды для исключения его воздействия на заднюю сторону затвора.
Предпочтительно, редукционный клапан представляет собой клапан с электромагнитным управлением.
Предпочтительно, диффузор дополнительно включает в себя механизм регулирования предварительной нагрузки пружины.
Предпочтительно, механизм регулирования предварительной нагрузки пружины представляет собой резьбовой узел, выполненный с возможностью сообщения сжимающего усилия пружине.
Согласно четвертому объекту настоящего изобретения создан регулируемый выпускной диффузор, содержащий направляющий держатель, выполненный с возможностью подсоединения к выходу, выпускающему текущую среду под давлением, при этом направляющий элемент имеет, по меньшей мере, одно отверстие; подвижный элемент, выполненный с возможностью перемещения внутри направляющего элемента и с возможностью регулируемого открытия и закрытия отверстия; и средство для автоматического регулирования подвижного элемента относительно отверстия на основании, по меньшей мере, одного рабочего параметра.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно отверстие представляет собой диффузорный элемент, расположенный в направляющем держателе.
Предпочтительно, подвижный элемент представляет собой плавно перемещающийся затвор, расположенный внутри направляющего держателя и диффузора.
Предпочтительно, средство для автоматического регулирования включает в себя пружину, смещающую затвор против направления действия давления выходящей текучей среды к закрытому положению.
Предпочтительно, средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя трубу, соединяющую выходящую текучую среду с затвором и функционирующую согласованно с пружиной.
Предпочтительно, средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя регулирующий клапан в трубе, соединяющей выходящую текучую среду с затвором.
Предпочтительно, средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя датчик, выполненный с возможностью мониторинга рабочего параметра машины, с которой функционально соединен регулируемый выпускной диффузор.
Предпочтительно, рабочий параметр представляет собой давление текучей среды в выпускной трубе, причем средство для автоматического регулирования включает в себя датчик давления, выполненный с возможностью передачи сигнала, представляющего давление текучей среды на регулирующий клапан.
Предпочтительно, датчик давления включает в себя измерительную диафрагму в выпускной трубе и расположенные с противоположных сторон измерительной диафрагмы первый и второй отводы для измерения давления.
Предпочтительно, отводы для измерения давления представляют собой датчики статического давления.
Предпочтительно, регулирующий клапан генерирует управляющий сигнал соленоиду, приводящему в действие предохранительный клапан на основе сравнения давления текучей среды с заданной величиной.
Предпочтительно, средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя редукционный клапан, выполненный с возможностью регулирования перемещения затвора в полностью открытое положение.
Эти и другие объекты и отличительные признаки изобретения станут более очевидными из нижеприведенного подробного описания при рассмотрении его совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 - схематическое сечение выпускного клапана, созданного в соответствии с изобретением и показанного в закрытом положении;
фиг.2 - схематическое сечение выпускного клапана, созданного в соответствии с изобретением и показанного в полуоткрытом положении;
фиг.3 - схематическое сечение выпускного клапана, созданного в соответствии с изобретением и показанного в полностью открытом положении;
фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая приведенную в качестве примера последовательность этапов, которые могут быть выполнены в соответствии с изобретением;
фиг.5 - сечение альтернативного варианта осуществления выпускного вентильного диффузора, созданного в соответствии с изобретением; и
фиг.6 - сечение другого альтернативного варианта осуществления выпускного вентильного диффузора, созданного в соответствии с изобретением.
Несмотря на то, что изобретение может подвергаться различным модификациям, и могут быть выполнены альтернативные конструкции, некоторые иллюстративные варианты осуществления его были показаны на чертежах и будут подробно описаны ниже. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами, а все модификации, альтернативные конструкции и эквиваленты, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения, определены прилагаемой формулой изобретения.
Если обратиться к чертежам, то видно, что фиг.1, 2 и 3 иллюстрируют один вариант осуществления регулируемого выпускного диффузора 10, который включает в себя регулируемый затвор 12, который расположен внутри трубы 14 и который может принимать различные положения рядом с диффузорным элементом или отверстием 16, образующим часть трубы 14. В частности, фиг.1 иллюстрирует данный вариант осуществления в полностью закрытом положении, при котором регулируемый затвор 12 находится в положении, которое обеспечивает максимальное закрытие диффузорного элемента 16 регулируемым затвором. Фиг.3 иллюстрирует тот же вариант осуществления в полностью открытом положении, при котором регулируемый затвор 12 находится в положении, которое обеспечивает максимальное открытие отверстия 16 для подвергания его воздействию со стороны внутреннего пространства трубы 14. Фиг.2 иллюстрирует вариант осуществления с регулируемым затвором 12 в полуоткрытом положении между полностью открытым и полностью закрытым положениями, в результате чего обеспечивается возможность создания некоторого сопротивления потоку текучей среды между пространством, наружным по отношению к трубе 14, и внутренним пространством трубы 14 через диффузорный элемент 16.
Кроме того, регулируемый выпускной диффузор 10 дополнительно включает в себя седло 18, держатель 20 и торцевую пластину 22. Диффузорный элемент 16 может быть расположен физически вблизи седла 18 на первом конце 24 трубы 14, и держатель 20 может быть расположен на втором конце 26 трубы 14. Торцевая пластина 22 может находиться вблизи части 28 держателя 20, противоположной диффузорному элементу 16. Диффузорный элемент 16, седло 18, держатель 20 и торцевая пластина 22 взаимодействуют для образования сплошного барьера между внутренним пространством трубы 14 и атмосферой, за исключением отверстия, образуемого диффузорным элементом 16. Следует понимать, что диффузорный элемент 16 может быть выполнен в виде любого из множества известных материалов и конструкций, обеспечивающих диффузию и имеющих перфорированную, пористую или лабиринтную структуру, способствующую регулируемому выпуску текучей среды.
Регулируемый затвор 12 находится внутри трубы 14 и может принимать различные положения между седлом 18 и торцевой пластиной 22. В зависимости от положения регулируемого затвора 12 диффузорный элемент 16 будет в различающейся степени открыт для воздействия со стороны внутреннего пространства трубы 14. Положение затвора 12 может регулироваться под действием сил, включающих в себя первую и вторую противоположные силы, показанные стрелками α и β на чертеже, которые действуют на затвор 12. Первая сила α действует на первый конец 30 затвора 12 и создается давлением текучей среды внутри трубы 14. Вторая сила β действует на второй конец 32 затвора 12 и создается смещающим устройством, таким как пружина 34. Разность первой и второй сил приводит к результирующей силе, которая действует на затвор 12 и заставляет затвор 12 плавно перемещаться регулируемым образом внутри трубы 14, в результате чего изменяется степень открытия диффузорного элемента.
Для измерения давления потока текучей среды, важность чего будет раскрыта здесь с дополнительными подробностями, может быть предусмотрено любое количество измерительных преобразователей. В показанном варианте осуществления измерительная диафрагма 36 предусмотрена внутри трубы 14 и может быть соединена непосредственно с внутренней поверхностью 38 трубы 14 на стороне 40 седла 18, противоположной диффузорному элементу 16. С обеих сторон измерительной диафрагмы 36 имеются датчики давления или отводы 42а, 42b для измерения давления, установленные таким образом, что они проходят через трубы 14. Отводы 42 для измерения давления показаны в виде датчиков статического давления, но при желании могут представлять собой датчики динамического давления. Кроме того, каждый отвод 42 сообщается по текучей среде с регулирующим клапаном 44. Регулирующий клапан 44 также сообщается по текучей среде с предохранительным клапаном 46, который, в свою очередь, сообщается по текучей среде с трубой 14 через торцевую пластину 22. Как будет понятно специалисту в данной области техники, за счет того, что первый и второй датчики давления расположены по обе стороны от места ограничения потока, разность давлений или изменение давления может быть определено, например, за счет возможностей обработки данных, обеспечиваемых управляющим устройством 50. Соответственно, при распознавании уменьшения давления в трубе 14 регулирующий клапан 44 изменяет направление потока текучей среды, создающего давление, через отводы 42 для измерения давления так, чтобы текучая среда проходила к торцевой пластине 22, что приводит к созданию третьей силы γ, которая действует на второй конец 32 затвора 12, чтобы способствовать перемещению затвора 12 в закрытое положение. Третья сила γ действует на затвор 12 в том же направлении, что и пружина 34, что способствует регулируемому перемещению затвора 12 к более закрытому положению для уменьшения степени открытия диффузорного элемента 16 и увеличения давления в трубе 14.
С другой стороны, при обнаружении увеличения давления в трубе 14 регулирующий клапан 44 устраняет сообщение по текучей среде с торцевой пластиной 22, в результате чего предотвращается какое-либо увеличение третьей силы γ и содействие регулируемому перемещению затвора 12 в более открытое положение, как показано на фиг.2. Кроме того, третья сила γ, если вообще она существует, созданная посредством регулирующего клапана 44, может быть быстро устранена посредством предохранительного клапана 46 за счет действия соленоида 48 или т.п., имеющего электронные средства связи с предохранительным клапаном 46. В результате приведения в действия соленоида 48 обеспечивается сброс давления предохранительным клапаном 46 в атмосферу. Данное действие также способствует регулируемому перемещению затвора 12 в более открытое положение для увеличения степени открытия диффузорного элемента 16 и способствует сбросу повышенного давления внутри трубы 14.
Фиг.4 иллюстрирует блок-схему, которая представляет алгоритм, который может быть реализован управляющим устройством 50. Первый этап 52 может заключаться в том, что управляющее устройство 50 будет принимать сигналы данных от отводов 42 для измерения давления. В этом случае изменение давления может быть определено так, как это показано на этапе 54. После этого принимается первое решение 56 путем определения того, превышает ли изменение давления Р заранее заданное верхнее пороговое значение, хранящееся в памяти управляющего устройства 50. При ответе "да" подается сигнал на открытие предохранительного клапана 46, как указано на этапе 58, и это затем приводит к открытию диффузорного элемента 16, как указано на этапе 60. После этого алгоритм выполняется вновь, как показано стрелкой 62.
Однако при ответе "нет" принимается второе решение 64 посредством определения того, меньше ли значение Р заданного нижнего порогового значения. При ответе "да" генерируется сигнал на создание третьей силы γ, как указано на этапе 66, что затем приводит к закрытию диффузорного элемента 16, как показано посредством этапа 68. После этого алгоритм выполняется снова, как показано посредством этапа 70. Если ответ на вопрос 64 представляет собой ответ "нет", то алгоритм также выполняется снова, как показано посредством этапа 72.
"Верхнее пороговое значение" определяется здесь как пороговое значение, которое заранее задано пользователем конкретной системы с вентиляционным выпуском для поддержания внутреннего выходного давления текучей среды на допустимом уровне. Данное значение, как правило, рассматривается как значение, немного превышающее максимальное внутреннее давление текучей среды, при котором осуществляется эксплуатация конкретной системы с вентиляционным выпуском. Как только данное верхнее пороговое значение будет превышено, устройство согласно настоящему изобретению обеспечит возврат уровней давления к оптимальным рабочим давлениям посредством открытия диффузорного элемента и сброса избыточного давления.
"Нижнее пороговое значение" определяется здесь как пороговое значение, которое задано пользователем конкретной системы с вентиляционным выпуском для поддержания внутреннего давления текучей среды на уровне, необходимом для работы. Данное значение, как правило, рассматривается как значение, которое немного ниже минимального внутреннего давления текучей среды, необходимого для работы системы с вентиляционным выпуском. Как только данное нижнее пороговое значение будет "превышено", устройство согласно настоящему изобретению обеспечит возврат уровней давления к оптимальным рабочим давлениям посредством закрытия диффузорного элемента и открытия предохранительного клапана в направлении атмосферы.
Альтернативный вариант осуществления выпускного вентильного диффузора, созданного в соответствии с идеями изобретения, показан на фиг.5 и обозначен в целом ссылочной позицией 110. Как и в случае ранее описанного варианта осуществления, диффузор 110 включает в себя затвор 112, расположенный с возможностью плавного перемещения внутри корпуса 113. Затвор 112 выполнен с возможностью плавного перемещения между полностью закрытым положением, при котором он находится вблизи седла 116, и полностью открытым положением, при котором затвор 112 находится вблизи торцевой пластины 118. Как держатель 114, так и затвор 112 могут быть по существу цилиндрическими по форме, при этом затвор 112 имеет цилиндрическую боковую стенку 120 с боковой поперечиной 122, придающей затвору 112 по существу Н-образную форму, когда он показан в сечении. Кроме того, затвор может включать в себя проходящий в радиальном направлении наружу выступ 124, образующий бортик, у которого может быть предусмотрено уплотнительное кольцо 126 или т.п. для того, чтобы по существу обеспечить уплотнение затвора 112 относительно держателя 114.
Кроме того, аналогично ранее описанному варианту осуществления выпускной вентильный диффузор 110 может включать в себя диффузорный элемент 126 внутри держателя 114. В показанном варианте осуществления диффузорный элемент 126 выполнен в виде отверстия 128, в котором предусмотрен пористый элемент 130, но следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления отверстие 128 может быть просто оставлено открытым или может быть выполнено в виде множества отверстий, одного просверленного отверстия или т.п.
Следовательно, в процессе эксплуатации можно видеть, что выпускной вентильный диффузор 110 может быть предусмотрен с обеспечением его сообщения по текучей среде с трубой 132, по которой проходит текучая среда под давлением для возможного ее выпуска. Если сила, созданная текучей средой под давлением, проходящей в направлении стрелки α, достаточна для преодоления силы β, созданной пружиной 134, которая предусмотрена внутри держателя 114, то можно видеть, что затвор 112 будет плавно перемещаться в направлении стрелки α и соответственно сжимать пружину 134. В зависимости от перепада давлений между соответствующими давлениями в трубе 132 и держателе 114 затвор 112 будет плавно перемещаться и соответственно сжимать пружину 134 в любое число положений между полностью закрытым положением, показанным на фиг.5, и полностью открытым положением, которое не показано, но при этом затвор 112 упирается в торцевую пластину 118 аналогично тому, как это показано на фиг.3 со ссылкой на ранее описанный вариант осуществления изобретения.
Следовательно, в подобном варианте осуществления можно видеть, что рабочий диапазон выпускного вентильного диффузора 110 зависит от размеров пружины 134. Кроме того, обычный специалист в данной области техники легко признает то, что рабочие характеристики выпускного вентильного диффузора 110 могут зависеть от типа используемой пружины 134. Например, пружина 134 может представлять, собой обычную цилиндрическую винтовую пружину, подобную показанной на фиг.5, которая обеспечивает линейную зависимость между силой и смещением, или коническую пружину (не показана), которая может обеспечить нелинейную зависимость между силой и смещением. После выбора и установки пружины задается рабочий диапазон выпускного вентильного диффузора 110, и он не может быть изменен без обеспечения наличия другой пружины внутри держателя 114.
В еще одном варианте осуществления, показанном на фиг.6, рабочий диапазон диффузора зависит не только от размеров пружины. Более точно, следует отметить, что выпускной вентильный диффузор согласно альтернативному варианту осуществления обозначен в целом ссылочной позицией 210 и что все аналогичным образом используемые элементы описаны с использованием тех же ссылочных позиций, но с заданным порядковым номером 200 вместо порядкового номера 100. Например, выпускной вентильный диффузор 210 включает в себя затвор 212, расположенный с возможностью плавного перемещения внутри держателя 214 между седлом 216 и торцевой пластиной 218. Кроме того, диффузор 226 расположен внутри отверстия 228 держателя 214, при этом уплотнительное кольцо 226 расположено у выступа 224. Пружина 234 обеспечивает смещение затвора 212 к седлу 216, и ее усилие может быть преодолено, если перепад давлений между трубой 242 и камерой 236 будет достаточным для преодоления смещающего усилия пружины 234.
Однако отличие второго альтернативного варианта осуществления заключается в выполнении регулируемого вручную узла 238 для предварительного нагружения пружины. Как показано на фиг.6, узел 238 может включать в себя держатель 240, в котором плунжер 242 установлен с возможностью вращения. Более точно, плунжер 242 может включать в себя шток 244, имеющий множество витков 246 наружной резьбы, предназначенных для соединения с множеством витков 248 внутренней резьбы, выполненных в держателе 240. Первый конец 250 плунжера 242 может включать в себя ручку 252 управления, в то время как второй конец 254 плунжера может включать в себя стопор 256. Цилиндрическая винтовая пружина 234 выполнена с возможностью сцепления со стопором 256, так что перемещение плунжера 242 в направлении стрелки β вызывает сжатие пружины 234 и соответственно увеличение предварительной нагрузки на пружине 234. Соответственно, потребуется другой перепад давлений между давлениями в трубе 232 и камере 236 для преодоления смещающего усилия пружины 234 по мере перемещения плунжера 242 в направлении стрелки β. Такое перемещение может быть выполнено за счет соответствующего поворота плунжера 242. Следует понимать, что в дополнительных альтернативных вариантах осуществления предварительное нагружение пружины 234 может быть выполнено с помощью других механизмов, включая храповые узлы, кулачки и т.п., но возможные механизмы не ограничены вышеуказанными. Следует понимать, что пружина 234 может быть выполнена в виде конической пружины, как в первом варианте осуществления.
Из вышеизложенного специалист в данной области техники легко может осознать, что идеи изобретения могут быть использованы для создания диффузора и управления диффузором, имеющим регулируемую установку и рабочий диапазон, в результате чего обеспечивается возможность приспосабливания диффузора для конкретной операции, тем самым минимизируя шум при работе диффузора.
1. Регулируемый выпускной вентильный диффузор, содержащий:
трубу, имеющую, по меньшей мере, одно отверстие, и
регулируемый затвор, находящийся внутри трубы и выполненный с возможностью перемещения относительно, по меньшей мере, одного отверстия на основании измеренного рабочего параметра;
при этом отверстие представляет собой диффузорный элемент, образующий часть трубы, причем диффузорный элемент выполнен с возможностью его регулируемого открытия внутрь трубы в зависимости от положения затвора;
при этом затвор выполнен с возможностью плавного регулирования под действием первой и второй противоположных сил, действующих на затвор, причем первая сила действует на первый торец затвора и создается давлением текучей среды внутри трубы, а вторая сила действует на второй торец затвора и создается пружиной;
при этом диффузор дополнительно содержит регулирующий клапан, сообщающийся по текучей среде с трубой, причем регулирующий клапан выполнен с возможностью мониторинга давления текучей среды в трубе и создания третьей силы, воздействующей на затвор, при этом третья сила действует на второй торец затвора.
2. Диффузор по п.1, дополнительно содержащий узел для предварительной нагрузки, выполненный с возможностью сообщения сжимающего усилия пружине для регулирования предварительной нагрузки пружины.
3. Диффузор по п.1, в котором регулирующий клапан создает третью силу на основе сравнения между контролируемым давлением текучей среды и заданным пороговым значением.
4. Способ сброса давления текучей среды в трубе, при котором
устанавливают подвижный затвор внутри трубы;
выполняют отверстие в трубе;
перемещают затвор относительно отверстия на основании измеренного рабочего параметра;
определяют перепад давления между, по меньшей мере, двумя разными точками вдоль трубы; и
прикладывают дополнительную силу к тому торцу, который противоположен торцу, открытому для воздействия давления текучей среды в трубе, для регулирования положения затвора.
5. Способ по п.4, при котором перемещение выполняют посредством плавного перемещения затвора внутри трубы.
6. Способ по п.4, при котором плавное перемещение затвора осуществляют посредством первой и второй противоположных сил, действующих на первый и второй торцы затвора, при этом первая сила создается давлением текучей среды внутри трубы, а вторая сила создается пружиной.
7. Выпускной вентильный диффузор для сброса давления текучей среды, содержащий:
выпускную трубу, выполненную с возможностью присоединения к источнику текучей среды под давлением;
направляющий держатель, соединенный с выпускной трубой, имеющий закрытый конец;
диффузорный элемент, расположенный внутри направляющего держателя;
затвор, расположенный с возможностью плавного перемещения внутри направляющего держателя и выполненный с возможностью перемещения относительно диффузорного элемента; и
пружину, расположенную между затвором и закрытым концом направляющего держателя и обеспечивающую смещение затвора к закрытому положению диффузора, а давление текучей среды обеспечивает смещение затвора к открытому положению диффузора.
8. Диффузор по п.7, дополнительно включающий в себя дополнительный источник текучей среды под давлением, сообщающийся с направляющим держателем и действующий на затвор.
9. Диффузор по п.8, в котором дополнительный источник текучей среды под давлением представляет собой тот же источник текучей среды под давлением, который соединен с выпускной трубой.
10. Диффузор по п.9, дополнительно включающий в себя регулирующий клапан, соединенный с дополнительным источником текучей среды под давлением и с закрытым концом направляющего держателя.
11. Диффузор по п.10, дополнительно включающий в себя датчик давления, функционально соединенный с выпускной трубой и выполненный с возможностью передачи сигнала, характеризующего давление текучей среды, регулирующему клапану, который выполнен с возможностью направления давления текучей среды к закрытому концу направляющего держателя на основании сигнала давления текучей среды.
12. Диффузор по п.11, в котором датчик давления включает в себя измерительную диафрагму в выпускной трубе и расположенные с противоположных сторон измерительной диафрагмы первый и второй отводы для измерения давления.
13. Диффузор по п.12, в котором первый и второй отводы для измерения давления представляют собой датчики статического давления.
14. Диффузор по п.12, в котором регулирующий клапан представляет собой трехпутевой распределитель.
15. Диффузор по п.12, дополнительно включающий в себя редукционный клапан между регулирующим клапаном и направляющим держателем, при этом редукционный клапан выполнен с возможностью сброса всего давления текучей среды для исключения его воздействия на заднюю сторону затвора.
16. Диффузор по п.15, в котором редукционный клапан представляет собой клапан с электромагнитным управлением.
17. Диффузор по п.7, дополнительно включающий в себя механизм регулирования предварительной нагрузки пружины.
18. Диффузор по п.17, в котором механизм регулирования предварительной нагрузки пружины представляет собой резьбовой узел, выполненный с возможностью сообщения сжимающего усилия пружине.
19. Регулируемый выпускной диффузор, содержащий:
направляющий держатель, выполненный с возможностью подсоединения к выходу, выпускающему текущую среду под давлением, при этом направляющий элемент имеет, по меньшей мере, одно отверстие;
подвижный элемент, выполненный с возможностью перемещения внутри направляющего элемента и с возможностью регулируемого открытия и закрытия отверстия; и
средство для автоматического регулирования подвижного элемента относительно отверстия на основании, по меньшей мере, одного рабочего параметра.
20. Диффузор по п.19, в котором, по меньшей мере, одно отверстие представляет собой диффузорный элемент, расположенный в направляющем держателе.
21. Диффузор по п.20, в котором подвижный элемент представляет собой плавно перемещающийся затвор, расположенный внутри направляющего держателя и диффузора.
22. Диффузор по п.21, в котором средство для автоматического регулирования включает в себя пружину, смещающую затвор против направления действия давления выходящей текучей среды к закрытому положению.
23. Диффузор по п.22, в котором средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя трубу, соединяющую выходящую текучую среду с затвором и функционирующую согласованно с пружиной.
24. Диффузор по п.23, в котором средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя регулирующий клапан в трубе, соединяющей выходящую текучую среду с затвором.
25. Диффузор по п.24, в котором средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя датчик, выполненный с возможностью мониторинга рабочего параметра машины, с которой функционально соединен регулируемый выпускной диффузор.
26. Диффузор по п.25, в котором рабочий параметр представляет собой давление текучей среды в выпускной трубе, причем средство для автоматического регулирования включает в себя датчик давления, выполненный с возможностью передачи сигнала, представляющего давление текучей среды на регулирующий клапан.
27. Диффузор по п.26, в котором датчик давления включает в себя измерительную диафрагму в выпускной трубе и расположенные с противоположных сторон измерительной диафрагмы первый и второй отводы для измерения давления.
28. Диффузор по п.27, в котором отводы для измерения давления представляют собой датчики статического давления.
29. Диффузор по п.27, в котором регулирующий клапан генерирует управляющий сигнал соленоиду, приводящему в действие предохранительный клапан на основе сравнения давления текучей среды с заданной величиной.
30. Диффузор по п.24, в котором средство для автоматического регулирования дополнительно включает в себя редукционный клапан, выполненный с возможностью регулирования перемещения затвора в полностью открытое положение.
