Взаимозаменяемое клапанное устройство для использования в регуляторах расхода текучей среды
Предложено взаимозаменяемое клапанное устройство для использования с регуляторами расхода текучей среды. Вариант предложенного клапанного устройства включает первое удерживающее приспособление, соединенное с возможностью отсоединения с проходом для потока текучей среды регулятора расхода текучей среды между входным и выходным отверстиями. Первое удерживающее приспособление содержит первый корпус, содержащий первый канал для размещения в нем блока управления потоком, первое удерживающее приспособление имеет первое отверстие, соосно выровненное с первым каналом для образования первого дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды, когда удерживающее приспособление соединено с регулятором расхода текучей среды. Регулятор расхода текучей среды дополнительно содержит второе удерживающее приспособление, отличающееся от первого удерживающего приспособления и взаимозаменяемое с ним, причем второе удерживающее приспособление содержит второй корпус, имеющий второй канал для размещения в нем блока управления потоком. Второе удерживающее приспособление содержит второе дроссельное отверстие, соосно выровненное со вторым каналом для образования второго дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды, когда второе удерживающее приспособление соединено с регулятором расхода текучей среды. Первое удерживающее приспособление обеспечивает первую характеристику потока текучей среды, а второе удерживающее приспособление обеспечивает вторую характеристику потока текучей среды, отличную от первой характеристики потока текучей среды. Изменение характеристик потока текучей среды является следствием наличия первого и второго удерживающих приспособлений, имеющих дроссельные отверстия с разными диаметрами или размерами. Технический результат - уменьшение общего числа компонентов для обеспечения широкого диапазона характеристик потока текучей среды в регуляторе расхода текучей среды. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к регуляторам расхода текучей среды и, более конкретно, к взаимозаменяемому клапанному устройству для использования с регуляторами расхода текучей среды.
Уровень техники
Регуляторы расхода текучей среды обычно используются в системах управления технологическими процессами для регулирования давлений различных текучих сред (например, жидкостей, газов и т.п.). Регуляторы расхода текучей среды обычно используются для регулирования давления текучей среды по существу до постоянного значения. В частности, регулятор расхода текучей среды имеет входное отверстие, в которое обычно подается питающая текучая среда под относительно высоким давлением, и обеспечивает относительно низкое и по существу постоянное давление в выходном отверстии.
Для регулирования давления за элементом, регуляторы текучей среды, как правило, включают датчик или мембрану для определения давления на выходе при сообщении через текучую среду с давлением ниже по потоку. Клапанное устройство расположено в проходе для потока текучей среды для регулирования или изменения расхода текучей среды через дроссельное отверстие между входным и выходным отверстиями. Клапанное устройство, как правило, включает элемент управления потоком, перемещающийся относительно посадочной поверхности или седла клапана, которая образует дроссельное отверстие прохода для потока текучей среды. Регулятор расхода текучей среды с заданным размером или геометрией дроссельного отверстия обеспечивает конкретную или максимальную пропускную способность или расход текучей среды при заданном перепаде давления (например, коэффициент расхода текучей среды). Для обеспечения различных пропускных способностей текучей среды, чтобы изменить характеристику дроссельного отверстия и чтобы обеспечить необходимую пропускную способность текучей среды, часто заменяют или изменяют элемент управления потоком, удерживающее приспособление и/или седло клапана. В некоторых случаях для достижения необходимого расхода, пропускной способности или коэффициента расхода текучей среды при помощи конкретного дроссельного отверстия может потребоваться отличающийся от обычного регулятор расхода текучей среды, имеющий корпус клапана с другими размерами (например, проход для потока текучей среды с другими размерами).
Раскрытие изобретения
В одном из примеров, первое удерживающее приспособление соединено с возможностью отсоединения с проходом для потока текучей среды регулятора расхода текучей среды между входным и выходным отверстиями. Первое удерживающее приспособление содержит первый корпус, имеющий первый канал для размещения в нем блока управления потоком, и имеет первое отверстие, соосно выровненное с первым каналом для образования первого дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды после соединения удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды. Регулятор текучих сред дополнительно содержит второе удерживающее приспособление, выполненное взаимозаменяемым с первым удерживающим приспособлением и отличным от него, причем второе удерживающее приспособление содержит второй корпус, имеющий второй канал для размещения в нем блока управления потоком. Второе удерживающее приспособление имеет второе дроссельное отверстие, соосно выровненное со вторым каналом для образования второго дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды после соединения второго удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды, Первое удерживающее приспособление обеспечивает первую характеристику потока текучей среды, а второе удерживающее приспособление обеспечивает вторую характеристику потока текучей среды, отличную от первой характеристики потока текучей среды.
В другом варианте регулятор расхода текучей среды содержит гильзу клапана, соединяемую с возможностью отсоединения с корпусом клапана регулятора расхода текучей среды для образования по меньшей мере части прохода для потока текучей среды между входным и выходным отверстиями корпуса клапана. Гильза клапана содержит множество различных и взаимозаменяемых удерживающих приспособлений для использования с регулятором расхода текучей среды, причем каждое из указанного множества удерживающих приспособлений имеет дроссельное отверстие для задания другой соответствующей пропускной способности текучей среды регулятора расхода текучей среды. Гильза клапана дополнительно содержит блок управления потоком, расположенный в полости первого удерживающего приспособления, выбранного из указанного множества удерживающих приспособлений, и запорный элемент, соединенный с концом первого удерживающего приспособления для удержания блока управления потоком в полости.
В еще одном варианте модульное клапанное устройство содержит первое удерживающее приспособление, имеющее первую полость для размещения подвижного элемента управления потоком, и первое заплечико, образующее первое седло клапана. Первое седло клапана образует первое дроссельное отверстие, обеспечивающее первую пропускную способность потока регулятора расхода текучей среды после соединения первого удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды. Тарелка расположена в первой полости и выполнена с возможностью перемещения относительно первого седла клапана для управления потоком текучей среды через первое дроссельное отверстие, а для удержания тарелки в первой полости первого удерживающего приспособления уплотнение соединено с концом первого удерживающего приспособления. Клапанное устройство также содержит второе удерживающее приспособление, которое выполнено взаимозаменяемым с первым удерживающим приспособлением и отличным от него, причем второе удерживающее приспособление имеет вторую полость для размещения в ней подвижного элемента управления потоком и второе заплечико, образующее второе седло клапана, Второе седло клапана образует второе дроссельное отверстие, которое обеспечивает вторую пропускную способность потока текучей среды после соединения второго удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды, причем первая пропускная способность потока текучей среды отлична от второй пропускной способности потока текучей среды.
Краткое описание графических материалов
На фиг.1 показан известный регулятор расхода текучей среды.
На фиг.2 показан описанный в настоящей заявке регулятор расхода текучей среды согласно одному из вариантов реализации.
На фиг.3 показан вариант гильзы клапана по фиг.2.
На фиг.4 показан описанный в настоящей заявке регулятор расхода текучей среды согласно другому варианту реализации.
На фиг.5 показан вариант гильзы клапана по фиг.4.
Осуществление изобретения
Вариант модульного клапанного устройства или гильз клапана, описанный в настоящем изобретении, обеспечивает взаимозаменяемость различных удерживающих приспособлений, каждый из которых может соединяться с регулятором расхода текучей среды для обеспечения различной соответствующей пропускной способности текучей среды. В частности, вариант модульного клапанного устройства, описанный в настоящем изобретении, может содержать множество различных и взаимозаменяемых удерживающих приспособлений для использования с регулятором расхода текучей среды, причем каждое удерживающее приспособление имеет дроссельное отверстие, определяющее различную максимальную пропускную способность текучей среды или расход регулятора расхода текучей среды при данном перепаде давления в регуляторе расхода текучей среды. Например, максимальный расход может быть связан с коэффициентом расхода (Cv), который используется для классификации или прогнозирования расхода через регулятор расхода текучей среды в нормальных условиях. Например, значение коэффициента расхода может определяться как количество галлонов США в минуту при температуре воды 60°F, которое будет протекать через регулятор расхода текучей среды при перепаде давления один фунт на один квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) на дроссельном отверстии.
В результате взаимозаменяемости, обеспечиваемой гильзами клапана, описываемыми в настоящем изобретении, возможно, в целом потребуется меньшее количество компонентов для обеспечения большего разнообразия характеристик потока текучей среды или пропускных способностей регуляторов расхода текучей среды, чем в обычных регуляторах расхода текучей среды. Иначе говоря, при варианте гильз клапана, описываемом здесь, возможно, для обеспечения различных пропускных способностей текучей среды или характеристик потока текучей среды будет необязательно изготавливать и создавать запас всевозможных комбинаций конфигураций седла клапана, корпуса клапана и/или дроссельного отверстия, как обычно требуется в известных клапанных устройствах или регуляторах расхода текучей среды. Вместо того, требуется изготавливать и создавать запас только взаимозаменяемых или сменных компонентов удерживающего приспособления, и для приспособления к конкретным вариантам применения при необходимости могут изготавливаться различные удерживающие приспособления.
Иначе говоря, взаимозаменяемые удерживающие приспособления могут использоваться для обеспечения множества характеристик потока, при этом используя те же компоненты или детали блока управления потоком. Например, каждое удерживающее приспособление может иметь дроссельные отверстия разного размера для обеспечения характеристик потока текучей среды, связанных с коэффициентом расхода текучей среды в промежутке, немного большем чем ноль и 0,50, используя, по существу, те же компоненты клапанного устройства. Например, первое удерживающее приспособление может иметь дроссельное отверстие, обеспечивающее пропускную способность текучей среды, характеризуемую коэффициентом расхода, например, около 0,06, а второе удерживающее приспособление может иметь дроссельное отверстие, обеспечивающее пропускную способность текучей среды, характеризуемую коэффициентом, например, около 0,2. Кроме того, удерживающие приспособления могут конфигурироваться для размещения, по существу, такого же блока регулирования расхода текучей среды и могут конфигурироваться для сборки с тем же корпусом клапана регулятора расхода текучей среды.
Кроме того, вариант удерживающих приспособлений, описанных в настоящем изобретении, может содержать один или несколько проходов для потока текучей среды, чтобы поддерживать увеличенные расходы текучей среды, которая может вытекать из дроссельного отверстия, размеры которого предназначены для большей или увеличенной пропускной способности текучей среды. Например, выступ удерживающего приспособления может содержать один или несколько проходов для потока текучей среды, которые, по существу, перпендикулярны дроссельному отверстию регулятора расхода текучей среды для сообщения через текучую среду дроссельного отверстия и измерительной камеры регулятора расхода текучей среды.
Перед рассмотрением описанного в настоящей заявке регулятора расхода текучей среды согласно одному из вариантов реализации ниже представлено краткое описание известного регулятора 100 расхода текучей среды, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.1, регулятор 100 расхода текучей среды, согласно одному из вариантов реализации, содержит корпус 102 клапана, посредством резьбы соединенный с крышкой 104, которая образует проход для текучей среды между входным отверстием 106 и выходным отверстием 108. Нагрузочный блок 110 расположен в крышке 104 для обеспечения нагрузки на мембрану 112, где нагрузка соответствует желаемому давлению текучей среды на выходе. Мембрана 112 закреплена между крышкой 104 и корпусом 102 клапана таким образом, что мембрана 112 и корпус 102 клапана образуют измерительную камеру 114, которая имеет сообщение через текучую среду с выходным отверстием 108 посредством прохода 116.
Регулятор 100 расхода текучей среды включает клапанное устройство или блок 118 для управления потоком текучей среды через регулятор 100 расхода текучей среды. Клапанное устройство 118 включает тарелку 120 и смещающий элемент 122, расположенный в канале 124 корпуса 102 клапана. Тарелка 120 также включает шток 126 для функциональной связи мембраны 112 и тарелки 120. Седло 128 клапана расположено в канале 124 и опирается на заплечики 130 канала 124. Удерживающее приспособление 132 соединено посредством резьбового соединения с каналом 124 корпуса 102 клапана для удержания седла 128 клапана, смещающего элемента 122 и тарелки 120 в канале 124 корпуса 102 клапана. Смещающий элемент 122 расположен между удерживающим приспособлением 132 и седлом 128 клапана для смещения тарелки 120 в направлении седла 128 клапана.
В действии, мембрана 112 перемещается относительно штока 126, вызывая перемещение тарелки 120 относительно седла 128 клапана, в зависимости от перепада давления на противоположных сторонах мембраны 112. Мембрана 112 перемещается (например, взаимодействует) относительно штока 126, вызывая перемещение тарелки 120 относительно седла 128 клапана для регулирования или изменения потока текучей среды между входным отверстием 106 и выходным отверстием 108. Текучая среда под давлением протекает между входным отверстием 106 и выходным отверстием 108 до тех пор, пока силы с противоположных сторон мембраны 112 не уравновесятся.
Тарелка 120, удерживающее приспособление 132 и седло 128 клапана обеспечивают пропускную способность текучей среды, характеристику или производительность регулятора 100 расхода текучей среды. В частности, седло 128 клапана включает отверстие 134, и удерживающее приспособление имеет отверстие 136, которые совместно образуют дроссельное отверстие 138 прохода для потока текучей среды через регулятор 100 расхода текучей среды. Дроссельное отверстие 138 определяет или контролирует пропускную способность регулятора 100 расхода текучей среды. Например, дроссельное отверстие 138 может обеспечить пропускную способность текучей среды, которая соответствует коэффициенту расхода текучей среды 0,06.
Отверстие 136 удерживающего приспособления 132 соосно выровнено с отверстием 134 седла 128 клапана и имеет размеры, по существу одинаковые с отверстием 134 седла 128 клапана, таким образом, что, когда удерживающее приспособление 132 соединено с корпусом 102 клапана, часть 140 корпуса удерживающего приспособления 132 поддерживает седло 128 клапана. Выполнение удерживающего приспособления 132 с отверстием большего размера, чем отверстие 134 седла 128 клапана, может не обеспечивать соответствующей опоры седлу 128 клапана.
Поэтому, чтобы обеспечить разные пропускные способности или характеристики потока текучей среды, возможно, потребуется другое седло клапана и/или удерживающее приспособление. Например, удерживающее приспособление 132 и седло 128 клапана регулятора 100 расхода текучей среды можно заменить другим седлом клапана и удерживающим приспособлением, имеющими другие размеры отверстий. Например, для обеспечения большей пропускной способности текучей среды, отверстия седла 128 клапана и удерживающего приспособления 132 могут иметь размеры, большие, чем размеры отверстий 134 и 136 седла 128 клапана и удерживающего приспособления 132, соответственно. Однако проход для потока текучей среды (например, канал 124) регулятора 100 расхода текучей среды может оказаться недостаточным (например, размер слишком мал), чтобы справляться с расходом или поддерживать расход текучей среды, связанный с характеристиками или пропускной способностью потока текучей среды, обусловленными отверстием, которое допускает увеличенную пропускную способность потока текучей среды. Таким образом, для достижения желаемых характеристик может потребоваться другой корпус клапана, имеющий увеличенный проход для потока текучей среды (например, больший канал 124). В результате для обеспечения большего разнообразия характеристик или пропускных способностей регуляторов расхода текучей среды необходимо большее количество компонентов, в связи с чем увеличивается стоимость изготовления и хранения.
На фиг.2 показан вариант регулятора 200 расхода текучей среды, имеющего гильзу клапана или клапанное устройство 202, описанное в настоящем изобретении. Согласно фиг.2, вариант регулятора 200 расхода текучей среды содержит корпус 204, имеющий верхнюю часть корпуса или крышку 206, соединенную (например, по резьбе) с нижней частью корпуса или корпусом 208 клапана. Корпус 208 клапана формирует проход для потока текучей среды между входным отверстием 210 и выходным отверстием 212 регулятора 200 расхода текучей среды. Мембрана 214 закреплена между корпусом 208 клапана и крышкой 206 таким образом, что первая сторона 216 мембраны 214 и крышка 206 образуют нагрузочную камеру 218 для размещения в ней нагрузочного блока 220. Вторая сторона 222 мембраны 214 и внутренняя поверхность 224 корпуса 208 клапана образуют измерительную камеру 226. Измерительная камера 226 имеет сообщение через текучую среду с выходным отверстием 212 посредством прохода 228 и воспринимает давление текучей среды в выходном отверстии 212.
Нагрузочный блок 220 функционально связан с мембраной 214 посредством мембранной пластины или опорной пластины 230 и прикладывает эталонную силу или нагрузку (например, заданную силу) к мембране 214. В данном варианте нагрузочный блок 220 содержит смещающий элемент 232 (например, пружину), расположенный в нагрузочной камере 218, который прикладывает нагрузку к мембране 214 посредством мембранной пластины 230. Смещающий элемент 232 установлен между мембранной пластиной 230 и подпружиненной тарелкой 234, которая функционально связана с регулирующим приспособлением 236 пружины посредством винта 238. Регулирующее приспособление 236 пружины перемещает смещающий элемент 232 с помощью подпружиненной тарелки 234 для регулировки (например, увеличения или уменьшения) величины заданной силы или нагрузки, которую смещающий элемент 232 прикладывает к первой стороне 216 мембраны 214. Например, поворот регулирующего приспособления 236 пружины в первом направлении (например, по часовой стрелке) или втором направлении (например, против часовой стрелки) изменяет величину сжатия смещающего элемента 232 (например, сжимает или ослабляет смещающий элемент 232) и таким образом величину нагрузки, приложенной к первой стороне 216 мембраны 214.
Для регулирования или изменения потока текучей среды между входным отверстием 210 и выходным отверстием 212 регулятор 200 расхода текучей среды использует клапанное устройство или гильзу 202 клапана. Клапанное устройство 202 в показанном варианте расположено в канале или отверстии 242 (например, снабженном резьбой отверстии) корпуса 208 клапана, которое образует входную камеру 244, сообщающуюся через текучую среду с входным отверстием 210. Клапанное устройство 202 клапана функционально связано с мембраной 214 таким образом, что мембрана 214 вызывает перемещение клапанного устройства 202 между открытым положением, обеспечивающим возможность протекания текучей среды через проход, и закрытым положением, ограничивающим поток текучей среды через проход, в зависимости от перепада давления между сторонами 216 и 222 мембраны 214.
На фиг.3 показано увеличенное изображение клапанного устройства 202 по фиг.2. Клапанное устройство 202 в показанном варианте представляет собой подблок, соединенный с возможностью отсоединения с корпусом 208 клапана. Клапанное устройство 202 включает взаимозаменяемый или сменный корпус или удерживающее приспособление 302, блок 304 управления потоком и запорный элемент или фильтр 306.
Удерживающее приспособление 302 в показанном примере представляет собой цилиндрический корпус, снабженный резьбовой частью 308, для соединения посредством резьбы клапанного устройства 202 с отверстием 242 корпуса 208 клапана регулятора 200 расхода текучей среды. Удерживающее приспособление 302 имеет полость или канал 310 для образования, как минимум, частично, прохода для потока текучей среды регулятора 200 расхода текучей среды, когда клапанное устройство 202 соединено с корпусом 208 клапана. Удерживающее приспособление 302 и канал 310 образуют заплечики 312, снабженные отверстием 314, соосно выровненным с каналом 310 для образования дроссельного отверстия 316 текучей среды регулятора 200 расхода текучей среды, когда удерживающее приспособление 302 соединено с корпусом 208 клапана. В частности, дроссельное отверстие 316 обеспечивает конкретную или максимальную пропускную способность текучей среды регулятора 200. Например, дроссельное отверстие 316 может иметь диаметр или размер для обеспечения максимальной пропускной способности текучей среды, соответствующей коэффициенту расхода приблизительно 0,06.
В показанном примере заплечики 312 образуют седло 318 клапана прохода для потока текучей среды. Кроме того, удерживающее приспособление 302 содержит выступ 320, имеющий проход 322 для потока текучей среды, который имеет первую часть или входное отверстие 324, сообщающееся через текучую среду с выходным отверстием 326 седла 318 клапана, и вторую часть или выходное отверстие 328 имеет сообщение через текучую среду с измерительной камерой 226 (фиг.2). Проход 322 для потока текучей среды поддерживает расход текучей среды, связанный с пропускной способностью текучей среды (или коэффициентом расхода текучей среды), обеспечиваемой дроссельным отверстием 316. Проход 322 для потока текучей среды в показанном варианте по существу перпендикулярен отверстию 314 и/или каналу 310 и расположен ниже по потоку от седла 318 клапана. Кроме того, верхняя поверхность 321 выступа 320 может включать одно или несколько отверстий (не показаны) для обеспечения потока текучей среды в измерительную камеру 226. В других вариантах верхняя поверхность 321 может быть удалена. Как показано, удерживающее приспособление 302 имеет Т-образное поперечное сечение или профиль. Однако в других вариантах удерживающее приспособление 302 может иметь любую форму или профиль поперечного сечения.
Блок 304 управления потоком расположен в канале 310 для управления потоком текучей среды через дроссельное отверстие 316 между входным отверстием 210 и выходным отверстием 212. В частности, удерживающее приспособление 302 (например, канал 310 и заплечики 312) создает общую поверхность раздела блока управления потоком. В данном варианте блок 304 управления потоком включает подвижную тарелку 330 и смещающий элемент 332 (например, пружину). Тарелка 330 расположена в канале 310 удерживающего приспособления 302 и перемещается относительно заплечиков 312 или седла 318 клапана удерживающего приспособления 302. Тарелка 330 имеет уплотняющую поверхность 334, которая взаимодействует с посадочной поверхностью 336, образованной седлом 318 клапана. В частности, уплотняющая поверхность 334 тарелки 330 и посадочная поверхность 336 седла 318 клапана имеют конусную форму или профиль, так что часть 337 уплотняющей поверхности 334 плотно прилегает к седлу 318 клапана для существенного ограничения или предотвращения потока текучей среды через дроссельное отверстие 316, когда клапанное устройство 202 расположено в закрытом положении, как показано на фиг.3. В данном варианте форма или профиль уплотняющей поверхности 334 тарелки 330 является комплементарной к форме или профилю посадочной поверхности 336 седла 318 клапана.
Удерживающее приспособление 338 тарелки соединено с тарелкой 330 для удержания тарелки 330. Хотя это не показано, основание 339 удерживающего приспособления 338 тарелки имеет поперечное сечение квадратной формы, так что наружные края (не показано) основания 339 расположены вдали от внутренней поверхности 441 канала 310 для обеспечения потока текучей среды между входным отверстием 210 и седлом 314 клапана. Иначе говоря, удерживающее приспособление 338 тарелки не воздействует на поток текучей среды через канал 310 и седло 314 клапана. Смещающий элемент 332 расположен в канале 310 между заплечиками 340 удерживающего приспособления 338 тарелки и гнездом 342 пружины для смещения тарелки 330 в направлении седла 318 клапана. Соединительный шток или толкатель 344 соединен с тарелкой 330 для функциональной связи тарелки 330 с мембраной 214 (фиг.2). Конец 346 соединительного штока направляется (например, скользит внутри) отверстием 348 верхней поверхности 321 выступа 320.
В данном варианте клапанное устройство 202 включает также фильтр 306 (например, спеченный металл или сетку), соединенный с удерживающим приспособлением 302. Фильтр 306 расположен внутри входной камеры 244 (фиг.2) для фильтрования или препятствования попаданию грязи (например, осколков, загрязнений и др.) в проход для потока текучей среды. В данном варианте, конец 350 удерживающего приспособления 302 включает лапки, скобы или пальцы 352 для размещения расширенной части 354 фильтра 306. Точнее, фильтр 306 соединен с концом 350 удерживающего приспособления 302 с помощью опрессовки, прессовой посадки, защелкивающегося разъема, посадки с натягом и др. Таким образом, в дополнение к фильтрованию загрязнений в проходе для потока текучей среды, фильтр 306 удерживает блок 304 управления потоком в канале 310 удерживающего приспособления 302. В других вариантах фильтр может быть расположен в канале 310, и крышка может крепиться к концу 350 удерживающего приспособления 302 для удержания блока 304 управления потоком в канале 310.
Для создания уплотнения между измерительной камерой 226 и входной камерой 244 клапанное устройство 202 включает уплотнение 356. Уплотнение 356 (например, уплотнительное кольцо) расположено между удерживающим приспособлением 302 клапанного устройства 202 и корпусом 206 клапана регулятора 200 расхода текучей среды. Кроме того, уплотнение 356 расположено между измерительной камерой 226 и резьбой 308 удерживающего приспособления 302 для предотвращения попадания грязи между резьбой 308 прохода для потока текучей среды через измерительную камеру 226.
При использовании, со ссылками на фиг.2 и 3, регулятор 200 расхода текучей среды согласно одному из вариантов реализации имеет сообщение через текучую среду, например, с расположенным выше по течению источником давления, подающим текучую среду (например, газ) под относительно высоким давлением через входное отверстие 210, и имеет сообщение через текучую среду, например, с расположенным ниже по течению устройством или системой низкого давления через выходное отверстие 212. Регулятор 200 регулирует выходное давление текучей среды, протекающей через него, до необходимого давления, соответствующего заданной нагрузке, создаваемой настраиваемым нагрузочным блоком 220.
Для достижения необходимого давления на выходе, регулирующее приспособление 236 пружины вращают (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки) для повышения или снижения нагрузки, приложенной смещающим элементом 232 к первой стороне 216 мембраны 214. Нагрузка, приложенная смещающим элементом 232, регулируется для соответствия необходимому давлению на выходе. При эталонной уставке давления измерительная камера 226 воспринимает давление текучей среды под давлением в выходном отверстии 212 через проход 228, в результате чего мембрана 214 перемещается в ответ на изменения давления в измерительной камере 226.
Например, когда потребность в расходе ниже по течению уменьшается, давление текучей среды на выходе 212 увеличивается. Находящаяся под повышенным давлением текучая среда в измерительной камере 226 прикладывает силу ко второй стороне 222 мембраны 214 и таким образом вызывает прямолинейное перемещение мембраны 214 и смещающего элемента 232 в направлении от соединителя 344 штока. В свою очередь, смещающий элемент 332 клапанного устройства 202 вызывает перемещение тарелки 330 в направлении седла 318 клапана для ограничения потока текучей среды между входным отверстием 210 и выходным отверстием 212. Часть 337 уплотняющей поверхности 334 тарелки 330 плотно прилегает к посадочной поверхности 336 седла 318 клапана для ограничения или предотвращения потока текучей среды через дроссельное отверстие 316 регулятора 200 расхода текучей среды, как показано на фиг.3.
Когда потребность в расходе ниже по течению увеличивается, давление на выходе 212 уменьшается. Если давление текучей среды под давлением в измерительной камере 226 меньше, чем эталонное давление или сила, приложенная смещающим элементом 232 к первой стороне 216 мембраны 214, мембрана 214 перемещается, изгибается или деформируется в направлении корпуса 208. В свою очередь, мембранная пластина 230 взаимодействует с соединителем 344 штока тарелки 330 для перемещения тарелки 330 в направлении от седла 318 клапана для обеспечения возможности протекания или увеличения потока текучей среды между входным отверстием 210 и выходным отверстием 212. Когда тарелка 330 расположена на максимальном отдалении от седла 318 клапана (например, при открытом положении), дроссельное отверстие 316 обеспечивает или допускает максимальную пропускную способность потока текучей среды или расход текучей среды.
Как указано выше, дроссельное отверстие 316 определяет максимальную пропускную способность текучей среды или расход текучей среды регулятора 200 расхода текучей среды. Например, максимальный расход может быть связан с коэффициентом расхода (Cv), который используется для классификации или прогнозирования расхода через регулятор 200 расхода текучей среды в нормальных условиях, как указано выше. При использовании дроссельное отверстие 316 по одному из вариантов имеет размеры для обеспечения пропускной способности потока, связанной с коэффициентом расхода приблизительно 0,06 или характеризующейся им. Кроме того, проход 322 для потока текучей среды имеет размеры для поддержания максимального расхода текучей среды, допускаемого дроссельным отверстием 316 во время работы.
На фиг.4 показан вариант регулятора 400 расхода текучей среды, имеющего клапанное устройство 402, описанное здесь. Те компоненты регулятора 400 расхода текучей среды и/или клапанного устройства 402, которые по существу аналогичны или идентичны компонентам регулятора 200 расхода текучей среды и/или клапанного устройства 202, описанного выше на фиг.2 и 3, и имеющие функции, по существу аналогичные или идентичные функциям тех компонентов, ниже подробно не описываются. Вместо этого можно прочесть соответствующие описания, изложенные выше.
Аналогично клапанному устройству 202 по фиг.2 и 3, клапанное устройство 402 представляет собой подблок, соединенный с возможностью отсоединения с корпусом 208 клапана для образования по меньшей мере части прохода для потока текучей среды между впускным отверстием 210 и выпускным отверстием 212. Клапанное устройство 402 обеспечивает иную производительность, характеристики или пропускную способность регулятора 400 расхода текучей среды, чем производительность, характеристики или пропускная способность регулятора 200 расхода текучей среды, обеспечиваемая удерживающим приспособлением 302 по фиг.2 и 3. Например, когда клапанное устройство 402 соединено с регулятором 400 расхода текучей среды, клапанное устройство 402 создает пропускную способность потока текучей среды, связанную или характеризуемую коэффициентом расхода около 0,2. В отличие от него, при соединении с регулятором 200 расхода текучей среды по фиг.2, клапанное устройство 202 обеспечивает пропускную способность потока текучей среды или расход, характеризующийся коэффициентом расхода приблизительно 0,06.
На фиг.5 приведено увеличенное изображение клапанного устройства 402 по фиг.4. Со ссылками на фиг.4 и 5, клапанное устройство 402 включает взаимозаменяемый или сменный корпус или удерживающее приспособление 502, блок 304 управления потоком и фильтр 306. Удерживающее приспособление 502, согласно показанному варианту, по существу, аналогично удерживающему приспособлению 302 клапанного устройства 202 по фиг.2 и 3. В частности, удерживающее приспособление 502 выполнено взаимозаменяемым или сменным с удерживающим приспособлением 302 клапанного устройства 202 по фиг.2 и 3. Например, для изменения или обеспечения иной пропускной способности или расхода регулятора 400 расхода текучей среды удерживающее приспособление 502 может быть заменено или взаимно заменено удерживающим приспособлением 302 по фиг.2 и 3.
Удерживающее приспособление 502 в показанном варианте имеет цилиндрический корпус, снабженный резьбовой частью 504, для соединения клапанного устройства 402 с отверстием 242 корпуса 208 клапана регулятора 400 расхода текучей среды. Удерживающее приспособление 502 имеет полость или канал 506 для образования, как минимум, частично, прохода для потока текучей среды регулятора 400 расхода текучей среды, когда клапанное устройство 402 соединено с корпусом 208 клапана. Удерживающее приспособление 502 и канал 506 образуют заплечики 508, имеющие отверстие 510, соосно выровненное с каналом 506 для образования дроссельного отверстия 512 прохода для потока текучей среды регулятора 400 расхода. В частности, дроссельное отверстие 512 определяет характеристику пропускной способности или расхода текучей среды регулятора 400. Например, дроссельное отверстие 512 может иметь диаметр или размер для обеспечения пропускной способности текучей среды, характеризуемой коэффициентом расхода приблизительно 0,2. Таким образом, дроссельное отверстие 512 удерживающего приспособления 502 имеет размеры, большие, чем размеры дроссельного отверстия 316 удерживающего приспособления 302 по фиг.2 и 3. Заплечики 508 удерживающего приспособления 502 образуют седло 514 клапана прохода для потока текучей среды регулятора 400 расхода.
Кроме того, для поддержания расхода текучей среды, связанного с пропускной способностью или характеристикой, обеспечиваемой дроссельным отверстием 512, удерживающее приспособление 502 содержит выступ 516, имеющий проход 518 для потока текучей среды. Проход 518 для потока текучей среды в показанном варианте по существу перпендикулярен отверстию 510 и/или каналу 506 и расположен ниже по потоку от седла 514 клапана. В частности, проход 518 для потока текучей среды поддерживает или обеспечивает протекание большего количества текучей среды в измерительную камеру 226 для поддержания расхода текучей среды, связанного с пропускной способностью текучей среды, обеспечиваемой дроссельным отверстием 512. Например, для поддержания расхода текучей среды, обеспечиваемого дроссельным отверстием 512, проход 518 для потока текучей среды может содержать множество проходов для потока текучей среды, расположенных радиально вокруг оси 520 выступа 516. Как показано, проход 518 для потока текучей среды содержит первый проход 522 для потока текучей среды, расположенный вплотную ко второму проходу 524 для потока текучей среды, ниже по потоку от седла 514 клапана. В данном варианте первый и второй проходы 522 и 524 для потока текучей среды создают проходы для поперечного потока. Иначе говоря, первый проход 522 для потока текучей среды по существу перпендикулярен второму проходу 524 для потока текучей среды. Как первый, так и второй проходы 522, 524 для потока текучей среды имеют сообщение через текучую среду с выходным отверстием 526 седла 514 клапана и измерительной камеры 226. Как показано, удерживающее приспособление 502 имеет Т-образное поперечное сечение или профиль. Однако в других вариантах удерживающее приспособление 502 может иметь любую другую форму или профиль поперечного сечения.
При сборке блок 304 управления потоком устанавливают в канале 506. Точнее говоря, удерживающее приспособление 502 (например, канал 506 и заплечики 508) образует общую поверхность раздела блока управления потоком для размещения блока 304 управления потоком. В частности, тарелка 330, смещающий элемент 332, удерживающее приспособление 338 тарелки, толкатель 344 штока и гнездо 342 пружины расположены внутри канала 506 удерживающего приспособления 502. Фильтр 306 соединен с концом 528 удерживающего приспособления 502, который включает лапки, скобы или пальцы 530 для размещения расширенной части 354 фильтра 306. Для создания уплотнения между измерительной камерой 226 и внутренней камерой 244 клапанное устройство 402 включает уплотнение 356 (например, уплотнительное кольцо), расположенное между резьбовой частью 504 и выступом 516.
При использовании тарелка 330 перемещается относительно заплечиков 508 или седла 514 клапана удерживающего приспособления 502. Уплотняющая поверхность 334 тарелки 330 взаимодействует с посадочной поверхностью 532 седла 514 клапана. В данном варианте уплотняющая поверхность 334 тарелки 330 имеет профиль или форму (например, конический профиль), который является комплементарным к профилю или форме посадочной поверхности 532 (например, конического профиля). Когда тарелка 330 расположена в закрытом положении для существенного ограничения или предотвращения потока текучей среды через дроссельное отверстие 512, как показано на фиг.4 и 5, часть 534 уплотняющей поверхности 334 тарелки 330 взаимодействует с посадочной поверхностью 532 седла 514 клапана. В отличие от клапанного устройства 202 по фиг.2 и 3, тарелка 330 взаимодействует с седлом 514 клапана вдоль части 534 уплотняющей поверхности 334. Часть 534 уплотняющей поверхности 334, которая взаимодействует с седлом 514 клапана, отличается от части 337 уплотняющей поверхности 334, которая взаимодействует с седлом 318 клапана клапанного устройства 202 по фиг.2 и 3, поскольку размер дроссельного отверстия 512 удерживающего приспособления 502 больше, чем размер дроссельного отверстия 316 удерживающего приспособления 302. Таким образом, вариант удерживающего приспособления 502 создает иную характеристику потока регулятора 400 расхода текучей среды, с помощью замены только одного удерживающего приспособления (например, удерживающего приспособления 302). В данном варианте, тарелка 330 имеет конический или конусообразный профиль, так что дроссельное отверстие большего размера, такое как дроссельное отверстие 512, плотно прилегает к основанию 536 тарелки 330, и дроссельное отверстие 512 большего размера обеспечивает больший расход текучей среды через дроссельное отверстие 512, тогда как меньшее дроссельное отверстие, такое как дроссельное отверстие 316, плотно прилегает к концу 538 тарелки 330, и дроссельное отверстие 316 меньшего размера обеспечивает сравнительно меньший расход текучей среды через дроссельное отверстие 316.
Таким образом, в отличие от регулятора 100 расхода текучей среды по фиг.1 для изменения или воздействия на пропускную способность потока соответствующих регуляторов 200 и 400 расхода текучей среды, удерживающее приспособление 302 клапанного устройства 202 по фиг.2 и 3 может быть заменено или взаимно заменено удерживающим приспособлением 502 клапанного устройства 402 по фиг.4 и 5. Кроме того, чтобы поддерживать расход текучей среды, обеспечиваемый дроссельным отверстием регулятора расхода текучей среды, удерживающие приспособления 302 или 502 могут содержать один или несколько проходов для потока текучей среды. Таким образом, разные корпуса клапанов (например, корпус 208 клапана), имеющие увеличенный проход для потока текучей среды, не требуются.
Кроме того, для обеспечения пропускной способности потока текучей среды или характеристики потока регулятора 200 расхода текучей среды, который характеризуется коэффициентом расхода 0,2, клапанное устройство 402 может быть взаимозаменяемым с клапанным устройством 202 регулятора 200 расхода текучей среды по фиг.2. Аналогично, для обеспечения пропускной способности потока текучей среды или характеристики потока регулятора 400 расхода текучей среды, который характеризуется коэффициентом расхода 0,06, клапанное устройство 402 регулятора расхода текучей среды 400 может быть взаимозаменяемым с клапанным устройством 202 по фиг.2. В частности, для изменения или воздействия на пропускную способность потока регулятора расхода текучей среды необходима только взаимная замена или замена удерживающих приспособлений 302 и 502. Таким образом, удерживающее приспособление 302 может быть заменено удерживающим приспособлением 502 для задания пропускной способности потока текучей среды регулятора 200 расхода текучей среды, имеющего коэффициент расхода 0,2, и удерживающее приспособление 502 может быть заменено удерживающим приспособлением 302 для задания пропускной способности потока текучей среды регулятора 400 расхода текучей среды, характеризуемого коэффициентом расхода 0,06. Иначе говоря, поскольку удерживающие приспособления 302 и 502 отличаются соответствующими дроссельными отверстиями 316 и 512, для изменения или воздействия на пропускную способность потока регулятора расхода текучей среды нужно заменить только удерживающие приспособления 302 и 502. В результате клапанное устройство, описанное в настоящем изобретении, значительно уменьшает затраты на изготовление и хранение.
Несмотря на то, что в настоящей заявке описаны некоторые способы, устройство и готовые изделия, объем защиты настоящего изобретения не ограничивается ими. Напротив, объем защиты настоящего изобретения охватывает все способы, устройства и готовые изделия, явно находящиеся в пределах объема пунктов приложенной формулы либо буквально, либо в соответствии с доктриной эквивалентов.
1. Модульное клапанное устройство для использования с регулятором расхода текучей среды, содержащее:
первое удерживающее приспособление, соединенное с возможностью отсоединения с проходом для потока текучей среды регулятора расхода текучей среды между входным и выходным отверстиями, причем первое удерживающее приспособление содержит первый корпус, имеющий первый канал для размещения блока управления потоком, и имеет первое отверстие, соосно выровненное с первым каналом для образования первого дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды после соединения удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды; и
второе удерживающее приспособление, выполненное взаимозаменяемым с первым удерживающим приспособлением и отличным от него, причем второе удерживающее приспособление содержит второй корпус, имеющий второй канал для размещения блока управления потоком, и имеет второе отверстие, соосно выровненное со вторым каналом для образования второго дроссельного отверстия прохода для потока текучей среды после соединения удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды,
при этом первое дроссельное отверстие имеет первый диаметр или размер, а второе дроссельное отверстие имеет второй диаметр или размер, отличный от первого диаметра или размера первого дроссельного отверстия; и
при этом первое удерживающее приспособление обеспечивает характеристику первого потока текучей среды регулятора расхода текучей среды, а второе удерживающее приспособление обеспечивает характеристику второго потока текучей среды регулятора расхода текучей среды, отличную от характеристики первого потока текучей среды.
2. Устройство по п. 1, в котором первое удерживающее приспособление содержит первый проход для потока текучей среды, который по существу перпендикулярен первому дроссельному отверстию и имеет сообщение через текучую среду с измерительной камерой регулятора расхода текучей среды после соединения первого удерживающего приспособления с этим регулятором расхода текучей среды.
3. Устройство по любому из пп. 1-2, в котором второе удерживающее приспособление содержит второй проход для потока текучей среды и третий проход для потока текучей среды, которые по существу перпендикулярны второму дроссельному отверстию, причем второй и третий проходы для потока текучей среды имеют сообщение через текучую среду с измерительной камерой регулятора расхода текучей среды после соединения второго удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды.
4. Устройство по п. 3, в котором третий проход для потока текучей среды по существу перпендикулярен второму проходу для потока текучей среды.
5. Устройство по п. 1, в котором первое удерживающее приспособление обеспечивает коэффициент расхода, составляющий приблизительно 0,06, а второе удерживающее приспособление обеспечивает коэффициент расхода, составляющий приблизительно 0,2.
6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее блок управления потоком, содержащий тарелку, смещающий элемент и гнездо пружины.
7. Устройство по п. 6, в котором тарелка взаимодействует с первым отверстием вдоль первой части первой уплотняющей поверхности после ее соединения с первым удерживающим приспособлением, а тарелка взаимодействует со вторым отверстием вдоль второй части второй уплотняющей поверхности после соединения тарелки со вторым удерживающим приспособлением, причем первая часть отличается от второй части.
8. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее запорный элемент для удержания блока управления потоком в первом удерживающем приспособлении или втором удерживающем приспособлении.
9. Устройство по п. 1, в котором запорный элемент содержит фильтр, соединенный с концом первого удерживающего приспособления или концом второго удерживающего приспособления, для удержания блока управления потоком соответственно в первом удерживающем приспособлении или втором удерживающем приспособлении.
10. Модульное клапанное устройство, содержащее:
гильзу клапана, соединенную с возможностью отсоединения с корпусом клапана регулятора расхода текучей среды для образования по меньшей мере части прохода для потока текучей среды между входным отверстием и выходным отверстием корпуса клапана, причем гильза клапана содержит:
множество различных и взаимозаменяемых удерживающих приспособлений для использования с регулятором расхода текучей среды, каждое из которых содержит дроссельное отверстие для задания другой соответствующей пропускной способности текучей среды у регулятора расхода текучей среды;
блок управления потоком, расположенный в полости первого удерживающего приспособления, выбранного из указанного множества удерживающих приспособлений;
запорный элемент, соединенный с концом первого удерживающего приспособления для удержания блока управления потоком в полости; и
при этом дроссельное отверстие одного из множества удерживающих приспособлений имеет первый диаметр или размер, а дроссельное отверстие другого из множества удерживающих приспособлений имеет второй диаметр или размер, отличный от первого диаметра или размера дроссельного отверстия указанного одного из множества удерживающих приспособлений.
11. Устройство по п. 10, в котором первое удерживающее приспособление содержит корпус, имеющий Т-образное сечение.
12. Устройство по любому из пп. 10-11, в котором каждое первое удерживающее приспособление содержит проход для потока текучей среды, который по существу перпендикулярен дроссельному отверстию.
13. Модульное клапанное устройство, содержащее:
первое удерживающее приспособление, имеющее первую полость для размещения подвижного элемента управления потоком и первое заплечико, которое образует первое седло клапана, образующее первое дроссельное отверстие, обеспечивающее первую пропускную способность текучей среды регулятора расхода текучей среды после соединения первого удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды;
тарелку, расположенную в первой полости и выполненную с возможностью перемещения относительно первого седла клапана для регулирования расхода текучей среды через первое дроссельное отверстие;
уплотнение, соединенное с концом первого удерживающего приспособления для удержания тарелки в первой полости первого удерживающего приспособления;
второе удерживающее приспособление, выполненное взаимозаменяемым с первым удерживающим приспособлением и отличным от него, причем второе удерживающее приспособление имеет вторую полость для размещения в ней элемента управления потоком и второе заплечико, которые образует первое седло клапана, образующее второе дроссельное отверстие, обеспечивающее вторую пропускную способность текучей среды регулятора расхода текучей среды после соединения второго удерживающего приспособления с регулятором расхода текучей среды, при этом первая пропускная способность текучей среды отлична от второй пропускной способности потока текучей среды; и
при этом первое дроссельное отверстие имеет первый диаметр или размер, а второе дроссельное отверстие имеет второй диаметр или размер, отличный от первого диаметра или размера первого дроссельного отверстия.
14. Устройство по п. 13, в котором первое удерживающее приспособление содержит корпус, имеющий Т-образное сечение.
15. Устройство по п. 13, в котором первое удерживающее приспособление содержит зажимы, расположенные вплотную к концу корпуса для размещения фильтра.
16. Устройство по любому из пп. 13-15, в котором первое удерживающее приспособление содержит первый проход для потока текучей среды для поддержания первой пропускной способности потока текучей среды, а второе удерживающее приспособление содержит второй проход для потока текучей среды для поддержания второй пропускной способности потока текучей среды, отличной от первой пропускной способности потока текучей среды.
17. Устройство по п. 16, в котором первый проход для потока текучей среды по существу перпендикулярен первому дроссельному отверстию и расположен ниже по потоку от первого седла клапана.
18. Устройство по п. 16, в котором второй проход для потока текучей среды второго удерживающего приспособления содержит проход для поперечного потока ниже по потоку от второго седла клапана.
19. Способ соединения гильзы клапана для использования с регулятором расхода текучей среды, включающий:
удаление элемента управления потоком из первого удерживающего приспособления гильзы клапана, причем первое удерживающее приспособление имеет первое дроссельное отверстие для задания первой пропускной способности потока текучей среды;
выбор второго удерживающего приспособления из множества удерживающих приспособлений, второго удерживающего приспособления, имеющего второе дроссельное отверстие для задания второй пропускной способности потока текучей среды, отличной от первой пропускной способности потока текучей среды, обеспечиваемой первым удерживающим приспособлением;
соединение блока управления потоком с поверхностью раздела блока управления потоком второго удерживающего приспособления; и
при этом первое дроссельное отверстие имеет первый диаметр или размер, а второе дроссельное отверстие имеет второй диаметр или размер, отличный от первого диаметра или размера первого дроссельного отверстия.
20. Способ по п. 19, дополнительно включающий соединение гильзы клапана, имеющей второе удерживающее приспособление, с регулятором расхода текучей среды.
