Регулируемый-фиксированный узел сброса давления и регулятор, содержащий его
Владельцы патента RU 2659587:
ЭМЕРСОН ПРОЦЕСС МЕНЕДЖМЕНТ РЕГЬЮЛЭЙТОР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ИНК. (US)
Изобретение относится к регуляторам, содержащим регулируемый-фиксируемый узел сброса давления. Технический результат заключается в обеспечении надежной фиксации регулируемого седла уравновешивающей пружины в положении штока привода. Узел сброса давления для регулятора содержит шток привода, тарелку сброса давления; мембранную тарелку, мембрану, седло уравновешивающей пружины, фланец плунжера на штоке привода и седло плунжера на штоке привода. Шток привода содержит множество удерживающих пазов для сброса давления. Тарелка сброса давления и мембранная тарелка функционально присоединены к штоку привода. Мембрана по меньшей мере частично расположена между тарелкой сброса давления и мембранной тарелкой. Седло уравновешивающей пружины разъемно прикреплено к штоку привода на одном из множества удерживающих пазов. Фланец плунжера и седло плунжера разделены с помощью паза плунжера. Выточка на штоке привода расположена между фланцем для крепления тарелки и седлом плунжера. Привод перемещает плунжер клапана в корпусе клапана для управления потоком жидкости через корпус клапана. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники
[0001] Настоящее изобретение, как правило, относится к регуляторам и более конкретно к регуляторам, содержащим регулируемый-фиксированный узел сброса давления.
Смежная технология
[0002] Потоком жидкости из одного местоположения в другое местоположение часто управляют с помощью клапана или регулятора. Клапан или регулятор может быть спроектирован для поддержания некоторых показателей скорости потока или давления текучей среды в предварительно заданном диапазоне. Регулятор содержит приводной механизм, который управляет местоположением плунжера по отношению к седлу клапана. Плунжер и седло клапана взаимодействуют для регулирования потока жидкости через клапан или регулятор.
[0003] В некоторых случаях, таких как эксплуатация бака для горючего, существует возможность поднятия давления жидкости до опасных уровней. Например, в отрасли промышленности, которая относится к природному газу или пропану, клапан регулятора может управлять вытеканием природного газа или пропана из бака. При повышении температуры природного газа или пропана в баке будет также повышаться давление природного газа или пропана. Если давление превышает расчетное давление для регулятора или бака, может возникнуть отказ вследствие изменения свойств материала, вызывающий опасность для жизни и имущества. Таким образом, большая часть регуляторов, установленных на баках, содержит некий вид устройства для сброса давления, либо установленного на баке, либо на самом регуляторе.
[0004] В некоторых регуляторах узел сброса давления может быть расположен в корпусе привода. Узел сброса давления содержит шток привода, мембранную тарелку, тарелку сброса давления и мембрану, по меньшей мере частично расположенную между мембранной тарелкой и тарелкой сброса давления. Уравновешивающая пружина расположена между седлом уравновешивающей пружины и тарелкой сброса давления, при этом уравновешивающая пружина смещена от тарелки сброса давления по направлению к мембране с образованием разъемного уплотнения между мембраной и тарелкой сброса давления. В общем, существует два типа узлов сброса давления: нерегулируемый узел и регулируемый узел. Нерегулируемые узлы содержат седло уравновешивающей пружины, которое является закрепленным к штоку привода и неподвижным по отношению к штоку привода. Нерегулируемые узлы настроены на определенное давление сброса и не могут быть перенастроены. Однако нерегулируемые узлы очень надежны.
[0005] Регулируемые узлы, с другой стороны, содержат регулируемое седло уравновешивающей пружины, которое подвижно прикреплено к штоку привода с помощью зажимной гайки. Регулируемое седло уравновешивающей пружины можно перемещать вдоль штока привода для регулирования смещения, образованного уравновешивающей пружиной. Регулируемые узлы более универсальны и могут быть предназначены для различных давлений сброса. Однако регулируемые узлы более восприимчивы к поломке, поскольку седло уравновешивающей пружины может неожиданно перемещаться вдоль штока привода, если зажимная гайка становится ненатянутой. По этой причине, регулируемые узлы менее надежны и некоторые нормы не допускают использование регулируемых узлов для некоторых применений.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Согласно одному приведенному в качестве примера аспекту настоящего изобретения узел сброса давления может содержать шток привода, содержащий множество удерживающих пазов. Тарелка сброса давления может быть функционально присоединена к штоку привода и мембранная тарелка может быть функционально присоединена к штоку привода. Мембрана может быть по меньшей мере частично расположена между тарелкой сброса давления и мембранной тарелкой. Седло уравновешивающей пружины может быть разъемно прикреплено к штоку привода на одном из множества удерживающих пазов. Уравновешивающую пружину можно регулировать путем перемещения узла крепления от одного удерживающего паза к другому удерживающему пазу.
[0007] Согласно другому приведенному в качестве примера аспекту настоящего изобретения регулятор может содержать узел сброса давления и корпус клапана, содержащий входное и выходное отверстия для жидкости. Привод может быть функционально присоединен к плунжеру клапана с помощью штока привода, при этом привод перемещает плунжер клапана внутри корпуса клапана для управления потоком жидкости через корпус клапана.
[0008] Дополнительно, согласно любому одному или нескольким из вышеизложенных аспектов узел сброса давления может дополнительно включать любую одну или несколько из следующих предпочтительных форм.
[0009] Узел сброса давления может содержать множество удерживающих ограничителей, расположенных между удерживающими пазами. Узел сброса давления может содержать удерживающую скобу, расположенную в одном из удерживающих пазов. Узел сброса давления может содержать седло уравновешивающей пружины, расположенное на штоке привода. Узел сброса давления может содержать уравновешивающую пружину, расположенную между седлом уравновешивающей пружины и тарелкой сброса давления. Узел сброса давления может содержать секцию направляющей пружины на штоке привода для удерживания уравновешивающей пружины. Узел сброса давления может содержать плунжер, расположенный на штоке привода, при этом плунжер соединяет шток привода с мембранной тарелкой. Узел сброса давления может содержать фланец плунжера на штоке привода. Узел сброса давления может содержать седло плунжера на штоке привода. Узел сброса давления может содержать паз плунжера, разделяющий фланец и седло плунжера. Узел сброса давления может содержать часть плунжера, расположенную в пазе плунжера. Узел сброса давления может содержать фланец для крепления тарелки на штоке привода. Узел сброса давления может содержать отверстие в тарелке сброса давления, и фланец для крепления тарелки может быть присоединен к тарелке сброса давления через отверстие. Узел сброса давления может содержать выточку на штоке привода, при этом выточка расположена между фланцем для крепления тарелки и седлом заглушки. Узел сброса давления может содержать три удерживающих паза. Узел сброса давления может содержать два удерживающих ограничителя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] На Фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера регулятора, содержащего регулируемый-фиксированный узел сброса давления;
[0011] На Фиг. 2 проиллюстрирован в увеличенном масштабе вид в поперечном сечении регулируемого-фиксированного узла сброса давления согласно Фиг. 1; и
[0012] На Фиг. 3 проиллюстрирован вид в поперечном сечении штока привода регулируемого-фиксированного узла сброса давления согласно Фиг. 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Регулируемые-фиксированные узлы сброса давления, описанные в данном документе, преимущественно обеспечивают способность регулировать уставку седла пружины сброса давления без возникновения риска непреднамеренного перемещения седла пружины сброса давления. Таким образом, раскрытые регулируемые и фиксированные узлы сброса давления более приспособлены, чем традиционные нерегулируемые узлы, и более надежны, чем традиционные регулируемые узлы. Более того, раскрытые регулируемые-фиксированные узлы сброса давления легко изготавливать и устанавливать в существующие регуляторы.
[0014] Вообще говоря, раскрытые регулируемые-фиксированные узлы сброса давления обеспечивают надежную фиксацию регулируемого седла уравновешивающей пружины в положении на штоке привода. Таким образом, раскрытые регулируемые-фиксированные узлы сброса давления надежны и применимы в регуляторах, требующих нерегулируемый узел сброса давления согласно местным нормам.
[0015] Если не указано иное, любую из особенностей или характеристик любого одного из вариантов реализации регулируемых-фиксированных узлов сброса давления, раскрытых в данном документе, можно комбинировать с особенностями или характеристиками любых других вариантов реализации регулируемых-фиксированных узлов сброса давления.
[0016] Возвращаясь к Фиг. 1, регулятор 10 содержит клапан 30 и привод 60. Клапан 30 содержит корпус 32 клапана, содержащий входное отверстие 34 для жидкости и выходное отверстие 36 для жидкости, соединенные проходом 38. Входное отверстие 34 для жидкости может быть соединено с источником жидкости, таким как бак (не показан). В одном приведенном в качестве примера варианте реализации входное отверстие 34 для жидкости соединено с баком для горючего, таким как бак для природного газа или бак для пропана. Плунжер 40 клапана и седло 42 клапана расположены в проходе 38 для жидкости, при этом плунжер 40 клапана и седло 42 клапана взаимодействуют для управления потоком жидкости через проход. Плунжер 40 клапана может быть функционально присоединен к приводу 60 с помощью приводного узла 44.
[0017] Приводной узел 44 может содержать шток 46 клапана, функционально присоединенный к рычагу 48, функционально присоединенному к штоку 62 привода. Привод 60 перемещает шток 62 привода в результате изменений давления в клапане 30. Шток 62 привода, в свою очередь, перемещает рычаг 48, который перемещает шток 46 клапана. В других вариантах реализации шток 46 клапана может быть прямо соединенным со штоком 62 привода или в целом образовывать его.
[0018] Привод 60 содержит корпус 64 привода, образующий полость 66. Полость 66 разделена на первую камеру 68 и вторую камеру 70 с помощью мембраны 72. Мембрана 72 надежно прикреплена к корпусу привода с помощью фланца 74 для крепления. Мембранная тарелка 76 функционально прикреплена к штоку 62 привода и мембранная тарелка 76 поддерживает мембрану 72 во время перемещения в полости 66. Мембранная тарелка 76 расположена между мембраной 72 и второй камерой 70. Тарелка 78 сброса давления подвижно прикреплена к штоку 62 привода. Тарелка 78 сброса давления, как правило, перемещается вместе с штоком 62 привода в результате изменений давления во второй камере 70. Тарелка 78 сброса давления расположена между мембраной 72 и первой камерой 68. Иными словами, мембрана 72 по меньшей мере частично расположена между мембранной тарелкой 76 и тарелкой 78 сброса давления.
[0019] Пружина 80 привода расположена в первой камере 68, и по существу имеет общую ось с штоком 62 привода. Пружина 80 привода расположена на одном конце в седле 82 пружины привода и тарелка 78 сброса давления - на другом конце. Уравновешивающая пружина 84 также расположена в первой камере 68, и по существу имеет общую ось со штоком 62 привода. Уравновешивающая пружина 84 расположена между тарелкой 78 сброса давления и седлом 86 сброса давления. Уравновешивающая пружина 84 смещает тарелку 78 сброса давления по направлению к мембранной тарелке 76. Однако, когда давление жидкости во второй камере 70 превышает силу, образованную уравновешивающей пружиной 84, тарелка 78 сброса давления перемещается от мембранной тарелки 76 с образованием канала сброса давления жидкости для вывода из второй камеры 70. Вторая камера 70 соединена по жидкости с проходом 38 для потока, расположенного выше по течению, седла 42 клапана. Таким образом, когда давление жидкости перед седлом 42 клапана превышает предварительно заданный уровень, тарелка 78 сброса давления перемещается от мембранной тарелки 76, что позволяет жидкости перемещаться из корпуса 32 клапана и, таким образом, из бака (не показан), который может быть соединен с корпусом 32 клапана для сброса давления в корпусе 32 клапана и/или в баке.
[0020] Седло 86 уравновешивающей пружины может быть подвижно прикреплено к штоку 62 привода с помощью устройства для крепления, такого как удерживающая скоба 90. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, удерживающая скоба 90 может по меньшей мере быть частично расположена в удерживающем пазе 92, образованном на штоке 62 привода. Удерживающая скоба 90 может содержать обращенный внутрь кольцеобразный фланец 94 и обращенный наружу кольцеобразный фланец 96. Обращенный внутрь кольцеобразный фланец 94 имеет меньший внутренний диаметр, чем внешний диаметр штока 62 привода. Однако обращенный внутрь кольцеобразный фланец 94 расположен в удерживающем пазе 92, который имеет внешний диаметр, который чуть меньше внутреннего диаметра обращенного внутрь кольцеобразного фланца 94. Удерживающая скоба 90 может иметь отверстие 91 на одной стороне, что позволяет удерживающей скобе 90 удлиняться для удаления от удерживающего паза 92 и вставки в другой удерживающий паз 92 (см. Фиг. 3).
[0021] В одном варианте реализации шток 62 привода может содержать множество удерживающих пазов 92а, 92b, 92с, образованных в корпусе 96 штока 62 привода. Шток 62 привода может содержать секцию 98 направляющей пружины на одном конце и фланец 100 плунжера на другом конце. Секция 98 направляющей пружины удерживает пружину 80 привода и уравновешивающую пружину 84. Фланец 100 плунжера и паз 102 плунжера надежно удерживают плунжер 104 (Фиг. 2), который удерживает мембранную тарелку 72. Седло 106 плунжера предотвращает скольжение плунжера 104 по направлению к секции 98 направляющей пружины. Фланец 108 для крепления тарелки отделен от седла 106 плунжера с помощью выточки 110. Фланец 108 для крепления тарелки взаимодействует с отверстием 112 в тарелке сброса давления 78 для удерживания тарелки 78 сброса давления на штоке 62 привода. Пазы 92а, 92b, 92с, во множестве пазов 92, отделены друг от друга множеством удерживающих ограничителей 114а, 114b. Удерживающие ограничители 114а, 114b служат для фиксации удерживающей скобы 90 в одном из удерживающих пазов 92а, 92b, 92с. Когда удерживающую скобу 90 перемещают от одного удерживающего паза 92а, 92b, 92с к другому удерживающему пазу 92а, 92b, 92с, сила смещения, образованная уравновешивающей пружиной 84, изменяется, поскольку изменяется длина в сжатом состоянии пружины. Так как вариант реализации штока 62 привода, проиллюстрированный на Фиг. 3, включает три удерживающих паза 92а, 92b, 92с, другие варианты реализации могут включать больше или меньше удерживающих пазов. Например, другие варианты реализации штока 62 привода могут включать два, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более удерживающих пазов.
[0022] Хотя некоторые регулируемые-фиксированные узлы сброса давления были описаны в данном документе согласно идеям настоящего раскрытия, объем приложенной формулы изобретения не ограничен ими. Наоборот, формула изобретения охватывает все варианты реализации идей данного раскрытия, которые в известной степени попадают в объем допустимых эквивалентов.
1. Узел сброса давления для регулятора, содержащий:
шток привода, содержащий множество удерживающих пазов для сброса давления; тарелку сброса давления, функционально присоединенную к штоку привода; мембранную тарелку, функционально присоединенную к штоку привода; мембрану по меньшей мере частично расположенную между тарелкой сброса давления и
мембранной тарелкой;
седло уравновешивающей пружины, разъемно прикрепленное к штоку привода на одном из множества удерживающих пазов;
фланец плунжера на штоке привода; и
седло плунжера на штоке привода;
причем фланец плунжера и седло плунжера разделены с помощью паза плунжера.
2. Узел сброса давления по п. 1, отличающийся тем, что удерживающие пазы разделены множеством удерживающих ограничителей.
3. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, дополнительно содержащий удерживающую скобу, расположенную в одном из удерживающих пазов.
4. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, дополнительно содержащий уравновешивающую пружину, расположенную на приводном штоке.
5. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что уравновешивающая пружина расположена между седлом уравновешивающей пружины и тарелкой сброса давления.
6. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что шток привода содержит секцию направляющей пружины для удержания уравновешивающей пружины.
7. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, дополнительно содержащий плунжер, расположенный на штоке привода, при этом плунжер соединяет шток привода с мембранной тарелкой.
8. Узел сброса давления по п. 7, отличающийся тем, что часть плунжера расположена в пазе плунжера.
9. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, дополнительно содержащий фланец для крепления тарелки на штоке привода.
10. Узел сброса давления по п. 9, дополнительно содержащий отверстие в тарелке сброса давления, при этом фланец для крепления тарелки соединяется с тарелкой сброса давления через это отверстие.
11. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что в число удерживающих пазов входят три удерживающих паза.
12. Узел сброса давления по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что три удерживающих паза разделены с помощью двух удерживающих ограничителей.
13. Узел сброса давления для регулятора, содержащий
шток привода, содержащий множество удерживающих пазов для сброса давления; тарелку сброса давления, функционально присоединенную к штоку привода; мембранную тарелку, функционально присоединенную к штоку привода; мембрану, по меньшей мере частично расположенную между тарелкой сброса давления и
мембранной тарелкой;
седло уравновешивающей пружины, разъемно прикрепленное к штоку привода на одном из множества удерживающих пазов;
фланец для крепления тарелки на штоке привода; седло плунжера на штоке привода; и
выточку на штоке привода, при этом выточка расположена между фланцем для крепления тарелки и седлом плунжера.
14. Узел сброса давления по п. 13, отличающийся тем, что в число удерживающих пазов входят три удерживающих паза.
15. Узел сброса давления по п. 14, отличающийся тем, что три удерживающих паза разделены с помощью двух удерживающих ограничителей.
16. Регулятор для системы подачи жидкости, содержащий: узел сброса давления по п. 1;
корпус клапана, имеющий входное и выходное отверстия для жидкости; и
привод, функционально присоединенный к плунжеру клапана с помощью штока привода,
при этом привод перемещает плунжер клапана в корпусе клапана для управления потоком жидкости через корпус клапана.
17. Регулятор по п. 16, дополнительно содержащий приводной узел, который функционально присоединяет плунжер клапана к приводу.
18. Регулятор по п. 17, отличающийся тем, что приводной узел содержит шток клапана.
19. Регулятор по п. 18, отличающийся тем, что приводной узел дополнительно содержит рычаг, функционально присоединенный к штоку клапана и к штоку привода.
