Регуляторы для текучей среды, содержащие гофрированные мембраны

Регулятор содержит корпус клапана, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие текучей среде проходить через него, опорную тарелку, расположенную внутри крышки и соединенную с корпусом клапана, а также первую и вторую мембраны. Каждая мембрана имеет гофрированный профиль и расположена в послойной конфигурации. Гофрированные профили имеют пилообразную структуру, сформированную множеством линейных частей, образующих острые кромки или точки изгиба. Мембраны функционально соединены с опорной тарелкой, и каждая из мембран защемлена между корпусом клапана и крышкой вблизи наружного края мембраны. Увеличивается срок службы мембраны. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение, в общем, относится к регуляторам для текучей среды и, в частности, к регуляторам для текучей среды, содержащим гофрированные мембраны.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Регуляторы для текучей среды широко распространены в автоматизированных системах управления технологическим процессом для управления расходом и/или давлениями различных текучих сред (например, жидкостей, газов и т.п.). Регуляторы для текучей среды обычно используются для регулирования давления текучей среды, по существу, до постоянного значения. В частности, регулятор для текучей среды содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, любое из которых может обеспечивать подачу текучей среды, которая контактирует с чувствительным элементом или мембраной внутри регулятора. В случае регулятора для текучей среды мембранного типа, текучая среда, которая контактирует с мембраной, обеспечивает перемещение мембраны с движением уплотняющего элемента, что приводит к прохождению определенного объема текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием.

[0003] Обычно мембрана внутри регулятора для текучей среды защемлена по своему наружному краю между крышкой и корпусом клапана регулятора для текучей среды. Такое соединение с защемлением по контуру мембраны может служить причиной концентраций напряжений в мембране. Эти концентрации напряжений могут приводить к преждевременному выходу мембраны из строя или ее усталости и/или выходу мембраны из места ее закрепления по контуру, тем самым уменьшая срок службы мембраны и обуславливая повышенные затраты на обслуживание и стоимость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Одно описанное в качестве примера устройство содержит корпус клапана, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие текучей среде проходить через него, опорную тарелку, расположенную внутри крышки и соединенную с корпусом клапана, а также первую и вторую мембраны. Каждая мембрана имеет гофрированный профиль и расположена в послойной конфигурации. Мембраны функционально соединены с опорной тарелкой, и каждая из мембран защемлена между корпусом клапана и крышкой вблизи наружного края мембраны.

Другое описываемое приведенное в качестве примера устройство содержит корпус клапана, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие текучей среде проходить через него, камеру для текучей среды, расположенную внутри корпуса клапана, множество мембран в послойной конфигурации, расположенных смежно с камерой для текучей среды, при этом каждая мембрана имеет гофрированный профиль. Первая мембрана функционально соединена с опорной тарелкой, а вторая мембрана функционально соединена со штоком клапана. Указанное устройство также содержит крышку, содержащую опорную тарелку. Мембраны защемлены между корпусом клапана и крышкой.

Другое описанное приведенное в качестве примера устройство содержит множество мембран, каждая из которых имеет гофрированный профиль и расположена в послойной конфигурации. Указанные мембраны закреплены по своим наружным краям и смежно с камерой для текучей среды. Указанное устройство также содержит шток клапана, функционально соединенный с мембранами через отверстия в них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0005] На фиг. 1 проиллюстрирован известный регулятор для текучей среды.

[0006] На фиг. 2 проиллюстрирован покомпонентный вид приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды, выполненного в соответствии с идеями данного изобретения.

[0007] На фиг. 3 проиллюстрирован поперечный разрез регулятора для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 2.

[0008] На фиг. 4 проиллюстрирован поперечный разрез другого приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды.

[0009] На фиг. 5А проиллюстрирован поперечный разрез гофрированной мембраны приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 2 и 3.

[0010] На фиг. 5В проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе части гофрированной мембраны, проиллюстрированной на фиг. 5А.

[0011] На фиг. 5С проиллюстрирован другой увеличенный вид в поперечном разрезе альтернативной части гофра, который может быть использован для выполнения мембраны, проиллюстрированной на фиг. 5А.

[0012] На фиг. 5D проиллюстрирован поперечный разрез гофрированной мембраны приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 4.

[0013] На фиг. 5Е проиллюстрирован поперечный разрез другой приведенной в качестве примера гофрированной мембраны.

[0014] На фиг. 5F проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе части гофрированной мембраны, проиллюстрированной на фиг. 5Е.

[0015] На фиг. 5G проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе другой части гофрированной мембраны, проиллюстрированной на фиг. 5Е.

[0016] На фиг. 6А проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе защемляющего узла приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 2 и 3.

[0017] На фиг. 6В проиллюстрирован поперечный разрез приведенной в качестве примера прокладки.

[0018] На фиг. 7 проиллюстрирован увеличенный вид центральной части приведенного в качестве примера регулятора для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 4.

[0019] На фиг. 8 проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе приведенной в качестве примера крышки регуляторов для текучей среды, проиллюстрированных на фиг. 2, 3 и 6А.

[0020] На фиг. 9 проиллюстрирован увеличенный вид в поперечном разрезе приведенного в качестве примера корпуса клапана регуляторов для текучей среды, проиллюстрированных на фиг. 2, 3 и 6А.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Указанные фигуры приведены не в масштабе. Вместо этого, чтобы внести ясность относительно многочисленных слоев и участков, толщины слоев на фигурах могут быть увеличены. Там, где это возможно, для обозначения одних и тех же или подобных деталей по всей(м) фигуре(ам) и сопровождающему их письменному описанию будут использоваться одни и те же номера позиций. Как используется в данном патентном документе, утверждение, что любая деталь (например, слой, пленка, участок или пластина), любым образом дислоцированная (например, дислоцированная, расположенная, размещенная или образованная на и т.д.) на другой детали, означает, что деталь, обозначенная позицией, либо находится в соприкосновении с другой деталью, либо деталь, обозначенная позицией, находится над другой деталью, с одной или более промежуточными деталями, расположенными между ними. Утверждение, что любая деталь находится в соприкосновении с другой деталью, означает, что между указанными двумя деталями не существует никакой промежуточной детали.

[0022] Во многих известных регуляторах для текучей среды применяется мембрана, которая взаимодействует с текучей средой в чувствительной камере. Текучая среда может перемещать мембрану, которая, в свою очередь, перемещает шток клапана. Это перемещение штока клапана вызывает перемещение уплотняющей тарелки, которая прикреплена к штоку клапана, таким образом изменяя расход текучей среды и/или разность давлений между впускным отверстием и выпускным отверстием регулятора для текучей среды. Многочисленные циклы перемещения мембраны могут привести к преждевременному выходу из строя или выходу из строя, обусловленному циклическим нагружением (например, усталостью), вследствие концентраций напряжений. Геометрия мембраны и способ, которым мембрана закреплена (например, защемлена), могут иметь существенное влияние на концентрацию напряжений, возникающих в мембране. Кроме того, мембрана или часть мембраны со временем может выходить из мест закрепления (например, становиться незащемленной) по своему контуру, что приводит к ухудшению рабочих характеристик или потере основной функции регулятора для текучей среды.

[0023] В соответствии с идеями данного изобретения в приведенных в качестве примера регуляторах для текучей среды, описанных в данном документе, может быть реализована конструкция с множеством мембран, которые взаимодействуют с текучей средой в чувствительной камере. Более конкретно, в приведенных в качестве примера регуляторах для текучей среды может быть использовано множество мембран, каждая из которых имеет гофрированный профиль и расположена в послойном размещении, чтобы, по существу, улучшить распределение напряжений, испытываемых мембранами. В частности, послойное укладывание мембран, имеющих гофрированный профиль, по существу, уменьшает тангенциальные напряжения, возникающие в мембранах. Уменьшение этих и других напряжений приводит к увеличению общей надежности регулятора для текучей среды и снижению связанных с ремонтом расходов.

[0024] В некоторых примерах, описанных в данном документе, мембраны имеют центральное отверстие, в котором может быть жестко закреплен шток клапана с целью увеличения точности перемещения штока клапана. Кроме того, некоторые примеры, описанные в данном документе, содержат структуры для повышения трения между поверхностями, задействованными в защемлении мембран. Это улучшает общую надежность регулятора для текучей среды за счет предупреждения выхода мембран из соединения с защемлением. В частности, конструкции, закрепляющие мембраны, такие как защемляющие поверхности корпуса клапана и/или крышки, могут содержать шлицы или другие неровности на защемляющих поверхностях, которые соприкасаются с наружными краями мембран, для повышения трения при защемлении. Повышенное трение может предотвращать выход мембран из зацепления с защемляющими поверхностями, таким образом значительно улучшая надежность регулятора для текучей среды. Для дополнительного повышения трения в этих наружных областях мембран, мембраны могут содержать шлицы вблизи своих наружных краев. Дополнительно или альтернативно, для конфигураций, в которых шток клапана жестко соединен с мембранами, мембраны вблизи своих центральных частей могут иметь шлицы для дополнительного повышения трения в центральных частях. Другие примеры, описанные в данном документе, включают размещение прокладки вблизи наружных краев мембран для предотвращения чрезмерных смещений мембран, которые могут привести к высоким пиковым напряжениям и преждевременному выходу мембран из строя.

[0025] Перед описанием приведенных в качестве примера регуляторов для текучей среды, указанных выше, ниже представлено краткое описание известного регулятора для текучей среды со ссылкой на фиг. 1. Обратимся к фиг. 1, на которой представлен поперечный разрез регулятора 100 для текучей среды. Регулятор 100 для текучей среды содержит корпус 102 клапана, соединенный с крышкой 104 с помощью множества крепежных элементов 106, 108, расположенных вдоль внешнего края корпуса 102 клапана и крышки 104 традиционным способом. Мембрана 110 удерживается между корпусом 102 клапана и крышкой 104 и разделяет пространство внутри корпуса 102 клапана и крышкой 104 на чувствительную камеру 112 для текучей среды и камеру 114 атмосферного давления. В альтернативном варианте реализации изобретения атмосферная камера 114 может быть не под атмосферным давлением (например, для регулятора разности давления текучей среды). Мембрана 110 имеет криволинейный профиль и, таким образом, имеет криволинейную часть 115. Например, криволинейная часть 115 может иметь волнообразную форму поперечного сечения с одной точкой изгиба.

[0026] Регистрационный канал 116 позволяет текучей среде проходить из выпускного отверстия 118 в чувствительную камеру 112 для текучей среды. Опорная тарелка 120 мембраны функционально соединена с мембраной 110 и пружиной 122, которая прилагает нагрузочное усилие к опорной тарелке 120. Величину усилия, прилагаемого пружиной 122, можно регулировать путем поворота регулировочного винта 124, который соединен с крышкой 104 с помощью резьбового соединения. В этом конкретном примере к штоку 126 клапана прикреплена пластина 125 штока.

[0027] Когда давление текучей среды в выпускном отверстии 118 снижается, мембрана 110 перемещается в направлении корпуса 102 клапана, оказывая противодействие усилию пружины 127 и перемещая шток 126 клапана, который прикреплен к уплотняющей тарелке 128. Соответствующее движение уплотняющей тарелки 128 приводит к увеличению прохода между впускным отверстием 130 и выпускным отверстием 118 и, посредством этого, к уменьшению разности давлений между впускным отверстием 130 и выпускным отверстием 118.

[0028] На фиг. 2 проиллюстрирован покомпонентный вид приведенного в качестве примера регулятора 200 для текучей среды, выполненного в соответствии с идеями данного изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 2, мембраны 202 и 204 защемлены в послойной конфигурации между корпусом 206 клапана и крышкой 208. Корпус 206 клапана и крышка 208 соединены с помощью множества крепежных элементов, проходящих сквозь проходные отверстия 209 и входящих в зацепление с резьбовыми отверстиями 210. Каждая из мембран 202, 204 имеет гофрированный профиль, чтобы уменьшить пиковые напряжения, возникающие внутри мембран 202, 204, за счет по меньшей мере уменьшения тангенциальных напряжений, а также получения значительно большей площади поверхности для распределения напряжений по сравнению с относительно плоским профилем или одиночной криволинейной частью, как в криволинейной мембране (например, часть 115, проиллюстрированная на фиг. 2). Примерные профили или геометрии гофрирования будут проиллюстрированы более подробно со ссылкой на фиг. 5В и 5С.

[0029] Мембраны 202, 204 имеют соответствующие плоские центральные части 212, 214, промежуточные части 216, 218, имеющие указанный ранее гофрированный профиль, и наружные части 220, 222, которые являются, по существу, плоскими. Расположение мембран 202, 204 в послойной конфигурация дополнительно уменьшает пиковые напряжения внутри мембран 202, 204, посредством этого увеличивая срок службы мембран 202, 204 и улучшая общую надежность регулятора 200 для текучей среды. Несмотря на то, что в примере с фиг. 2 проиллюстрированы две мембраны, может быть использовано любое другое количество мембран. Кроме того, мембраны 202, 204 могут состоять из металла, эластомера и/или любого другого подходящего материала (материалов). Профиль гофрирования (например, величина высоты гофров и т.п.) также может отличаться между мембранами 202 и 204.

[0030] На фиг. 3 проиллюстрирован поперечный разрез приведенного в качестве примера регулятора 200 для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 2. В этом примере мембраны 202, 204 не содержат центральных отверстий. Корпус 206 клапана и крышка 208 защемляют и закрепляют мембраны 202, 204 на их наружных частях 220, 222 посредством защемляющего узла 301. Первая из мембран 202 примыкает к атмосферной камере 302, а вторая мембрана 204 перемещается с помощью текучей среды в чувствительной камере 303. В свою очередь, вторая мембрана 204 толкает пластину 310 штока клапана (т.е. упорное соединение), которая, в свою очередь, перемещает шток 126 клапана посредством перемещения ее центральной части 214, возникающего вследствие контакта с текучей средой в чувствительной камере 303 для текучей среды. Кроме того, когда вторая мембрана 204 перемещается вверх в ответ на давление текучей среды в чувствительной камере 303, первая мембрана 202 может перемещаться вверх, вызывая перемещение опорной тарелки 308, таким образом оказывая противодействие усилию пружины 122.

[0031] В некоторых примерах, чтобы, по существу, повысить легкость сборки, между мембранами 202, 204 может быть нанесен смазочный материал. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения, чтобы дополнительно повысить легкость сборки, между опорной тарелкой 308 и первой мембраной 202, а также между пластиной 310 штока клапана и второй мембраной 204 может быть нанесен смазочный материал. Смазочный материал может представлять собой материал на основе графита для противозадирных применений или любое другое подходящее смазочное вещество.

[0032] Как и в случае с регулятором 100 для текучей среды, выпускное отверстие 311 сообщается по текучей среде с чувствительной камерой 303 через регистрационный канал 312. В результате этого чувствительная камера 303 имеет такое же давление текучей среды, что и выпускное отверстие 311. Шток 126 клапана перемещается вдоль оси прохода 314 и прикреплен к уплотняющей тарелке 128. Камера 316 содержит уплотняющую тарелку 128 и примыкает к отверстию 318, которое обеспечивает сообщение по текучей среде от впускного отверстия 320 к выпускному отверстию 311. Смещение мембраны 204 противодействует усилию пружины 127 и вызывает перемещение штока 126 клапана, таким образом толкая уплотняющую тарелку 128 в направлении от ее уплотняющего положения. Это перемещение уплотняющей тарелки 128 изменяет размер прохода в камере 316 между впускным отверстием 320 и выпускным отверстием 311, что изменяет расход текучей среды через него.

[0033] На фиг. 4 проиллюстрирован поперечный разрез другого приведенного в качестве примера регулятора 400 для текучей среды. Корпус 402 клапана и крышка 404 защемляют и закрепляют первую и вторую мембраны 406, 408 на их наружных частях 410, 412. Мембраны 406, 408, которые примыкают к атмосферной камере 416, смещаются текучей средой, присутствующей в чувствительной камере 418. В этом примере мембраны 406, 408 имеют соответствующие центральные отверстия 420, 422. Шток 424 клапана, который прикреплен к пластине 426 штока клапана и опорной тарелке 428, закрепляет мембраны 406, 408 и прокладку 429 между пластиной 426 штока клапана и опорной тарелкой 428, таким образом сжимая прокладку 429 и уплотняя центральные отверстия 420, 422. Шток 424 клапана, который может быть выполнен цельным с пластиной 426 штока клапана и/или опорной тарелкой 428, проходит через центральные отверстия 420, 422, а также прикреплен к плунжеру 430 клапана. Прикрепление штока 424 клапана к этим компонентам, которое может быть выполнено с помощью крепежного элемента, сварки или другим способом, существенно повышает точность регулятора 400 для текучей среды. При эксплуатации шток 424 клапана перемещается мембранами 406, 408, что вызывает перемещение плунжера 430 клапана в направлении от уплотняющего положения 431.

[0034] Как и в случае с регулятором 200 для текучей среды, в некоторых примерах, чтобы, по существу, повысить легкость сборки, между мембранами 406, 408 может быть нанесен смазочный материал. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения, чтобы дополнительно повысить легкость сборки, между опорной тарелкой 428 и первой мембраной 406, а также между пластиной 426 штока клапана и второй мембраной 408 может быть нанесен смазочный материал. Смазочный материал может представлять собой материал на основе графита для противозадирных применений или любое другое подходящее смазочное вещество.

[0035] Как и в случае с регулятором 100 для текучей среды, впускное отверстие 433 сообщается по текучей среде с чувствительной камерой 418 через регистрационный канал 434. В результате этого чувствительная камера 418 имеет такое же давление текучей среды, что и впускное отверстие 433. Шток 424 клапана перемещается вдоль оси отверстия 436 и жестко прикреплен к плунжеру 430 клапана. Камера 438 содержит плунжер 430 клапана и примыкает к отверстию 437, которое обеспечивает сообщение по текучей среде от впускного отверстия 433 к выпускному отверстию 440. Смещение мембран 406, 408 в направлении крышки 404 оказывает противодействие усилию пружины 439 и вызывает перемещение штока 424 клапана, таким образом толкая плунжер 430 клапана в направлении от его уплотняющего положения 431. Это перемещение плунжера 430 клапана изменяет размер прохода в камере 438 между впускным отверстием 433 и выпускным отверстием 440, что изменяет расход текучей среды через него. Центральный участок 442, показывающий центральные места закрепления мембран 406, 408, подробно рассматривается далее со ссылкой на фиг. 7.

[0036] На фиг. 5А проиллюстрирован поперечный разрез гофрированных мембран 202, 204, проиллюстрированных на фиг. 2 и 3. Мембраны 406, 408 (и любые другие примеры ниже) могут описывать признаки со ссылкой на фиг. 5В, 5С, 5F и 5G. Центральные части 212, 214 и наружные части 220, 222 являются относительно плоскими по сравнению с промежуточными частями 216, 218, которые имеют область 502 гофрированного кольцевого профиля. В этом конкретном примере область 502 гофрированного профиля проиллюстрирована как имеющая множество кривых, контуров и/или точек изгиба.

[0037] На фиг. 5В проиллюстрирован увеличенный вид области 502 гофрированного профиля, которая гнется и изгибается во время работы регулятора 200 для текучей среды. В ориентации на фиг. 5В гофрированный или неплоский профиль 502 имеет гофры с множеством выпуклых частей 504а, 504b, 504с и вогнутых частей 506а, 506b. Вогнутые части 506а, 506b могут изменяться по высоте выше и ниже относительно плоских частей 508, 510. Несмотря на то, что в этом примере изображены три выпуклые части 504а, 504b и 504с, может быть использовано любое другое количество выпуклых частей или гофров. Каждая из выпуклых частей 504а, 504b, 504с и вогнутых частей 506а, 506b может иметь разные радиусы кривизны вдоль гофрированного профиля 502. Например, радиус выпуклой части 504а может отличаться от радиуса выпуклой части 504b. Аналогично, радиусы кривизны выпуклых частей 504а, 504b, 504с могут отличаться друг от друга и/или от радиусов кривизны вогнутых частей 506а, 506b.

[0038] На фиг. 5С проиллюстрирован альтернативный неплоский или гофрированный профиль 511, имеющий относительно острые кромки или точки изгиба. В отличие от области 502 гофрированного профиля гофрированный профиль 511 имеет множество, по существу, линейных частей 512, которые образованы относительно острыми кромками 514. Этот профиль может быть изготовлен из штампованного листового металла или с применением любого подходящего материала или процесса.

[0039] На фиг. 5D проиллюстрирован поперечный разрез мембран 406, 408, проиллюстрированных на фиг. 4, которые содержат отверстия 420, 422 в центральной части 516. Как было рассмотрено выше, центральные отверстия 420, 422 могут быть использованы для соединения мембран 406, 408 с опорной тарелкой 428 и пластиной 426 штока клапана. Мембраны 406, 408 имеют промежуточную часть 518 в дополнение к вышеуказанным наружным частям 410, 412.

[0040] На фиг. 5Е проиллюстрирован поперечный разрез приведенной в качестве примера мембраны 522, в которой выполнено множество отверстий 524, 526, которые могут быть использованы для функционального соединения множества мембран 522 с опорной тарелкой 428 и пластиной 426 штока клапана посредством штока 424 клапана. Мембрана 522 имеет центральную часть 527, промежуточную часть 528 и наружную часть 530.

[0041] На фиг. 5F проиллюстрирован увеличенный вид наружной части 530 мембраны 522, проиллюстрированной на фиг. 5Е. В этом примере наружная часть 530 имеет шлицы 532, повышающие трение.

[0042] На фиг. 5G проиллюстрирован увеличенный вид центральной части 527, проиллюстрированной на фиг. 5Е. В этом примере центральная часть 527 имеет шлицы 534, повышающие трение. Более подробное описание шлицов 532, 534 и их связи с трением приведено далее со ссылкой на фиг. 6А, 6В и 7. Мембраны 202, 204, 406, 408, 522, используемые в регуляторах 200, 400 для текучей среды, могут содержать любую комбинацию отверстий, шлицов и т.п.

[0043] На фиг. 6А проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе защемляющего узла 301 регулятора 200 для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 3. Крышка 208 и корпус 206 клапана, как было описано выше, соединены вместе для защемления мембран 202, 204. Выточка 600 корпуса 206 клапана удерживает наружные области 220, 222 мембран 202, 204. Крышка 208 и корпус 206 клапана могут иметь фасонные (например, закругленные) кольцевые края 602, 604 для предупреждения испытывания мембранами 202, 204 локализованных концентраций напряжений при отклонении наружных областей 220, 222 мембран 202, 204 и соприкосновении их с крышкой 208 или корпусом 206 клапана.

[0044] В альтернативном или дополнительном варианте реализации изобретения поверхности 610, 612 могут иметь шлицы, повышающие трение между мембранами 202, 204, крышкой 208 и корпусом 206 клапана для предотвращения выхода наружных областей 220, 222 мембран 202, 204 из защемляющего узла 301. Мембраны 202, 204 также могут иметь шлицы в своих наружных областях 220, 222 (как проиллюстрировано на фиг. 5F), чтобы дополнительно повысить трение в защемляющем соединении.

[0045] Прокладка 614 может быть использована для предотвращения испытания мембранами 202, 204 чрезмерных отклонений возле их наружных областей 220, 222 и, таким образом, для предоставления опоры и снижения общих напряжений мембран 202, 204. Также прокладка 614 предоставляет дополнительную площадь поверхности для мембран 202, 204, чтобы распределять напряжения и дополнительно снижать общие пиковые напряжения мембран 202, 204. Несмотря на то, что прокладка 614 проиллюстрирована расположенной с примыканием к корпусу 206 клапана, прокладка 614 может альтернативно или дополнительно (т.е. в случае с несколькими прокладками) быть расположена с примыканием к крышке 208. Прокладка 614 может иметь шлицы 616 на поверхности, соприкасающейся с мембранами 202, 204, и может быть изготовлена из композитного, эластомерного, пластмассового, металлического или любого другого подходящего материала. Несмотря на то, что проиллюстрированы только прокладки 202, 204, признаки, описанные применительно к фиг. 6А, могут быть применены к прокладкам 406, 408, 522.

[0046] На фиг. 6В проиллюстрирована прокладка 618 со шлицами 620 на обеих сторонах. Несмотря на то, что шлицы проиллюстрированы на фиг. 6А выполненными на одной стороне прокладки 614, такие шлицы могут, например, быть использованы на обеих сторонах прокладки 618, если поверхность 612 не содержит шлицов. Подобным образом, если поверхность 610 не содержит шлицов, прокладка 618 может быть размещена с примыканием к поверхности 610.

[0047] На фиг. 7 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе центрального участка 442 регулятора 400 для текучей среды, проиллюстрированного на фиг. 4. Мембраны 406, 408 защемлены между корпусом 402 клапана и крышкой 404. Опорная тарелка 428 может содержать контуры 700 для соответствия профилю гофрирования мембран 406, 408. Мембраны 406, 408 и прокладка 429 закреплены между опорной тарелкой 428 и пластиной 426 штока клапана. В этом конкретном примере пластина 426 штока клапана выполнена как одно целое со штоком 424 клапана. Прокладка 429 сжата для поддержания уплотнения отверстий 420, 422. Это сжатие обусловлено расстоянием между пластиной 426 штока клапана и опорной тарелкой 428, сжимающими прокладку 429 и мембраны 406, 408 за счет посадки с натягом (т.е. суммарная толщина прокладки 429 и мембран 406, 408 больше, чем расстояние между опорной тарелкой 428 и пластиной 426 штока клапана). Несмотря на то, что мембраны 406, 408 проиллюстрированы на фиг. 7, такая схема защемления также может быть применена для послойного размещения множества мембран 522.

[0048] Мембраны 406, 408, 522 также могут иметь шлицы в своих центральных частях 516, 527 (как проиллюстрировано на фиг. 5G), чтобы повысить трение между мембранами 406, 408, 522 и опорной тарелкой 428 и/или пластиной 426 штока клапана. Повышение трения в этих местах предотвращает выход мембран 406, 408, 522 из центральных мест закрепления возле центров мембран 406, 408, 522, таким образом повышая надежность (например, срок службы) регулятора для текучей среды.

[0049] На фиг. 8 и 9 проиллюстрированы увеличенные виды в разрезе крышки 208 и корпуса 206 клапана, проиллюстрированного на фиг. 2, 3 и 6А. Крышка 208 и корпус 206 клапана соединяются вместе поверхностями 802, 902 с помощью множества крепежных элементов, как описано выше. Наружные области 220, 222 прокладок 202, 204 размещаются послойно и зажимаются между поверхностями 610, 612. В этом примере крышка 208 и корпус 206 клапана имеют шлицы на поверхностях 610, 612 для сцепления за счет трения с мембранами 202, 204. Когда мембраны 202, 204 защемлены, поверхности 610, 612 обеспечивают, по существу, герметичное уплотнение. Фасонные кольцевые края 602, 604 позволяют мембранам 202, 204 накатываться на кольцевые края 602, 604 или изгибаться вокруг них, не вызывая сильно локализованных концентраций напряжений, которые в противном случае будут возникать, если они будут контактировать с относительно острыми краями. Эти приведенные в качестве примера конфигурации и варианты также могут применяться к мембранам 406, 408, 522, корпусу 402 клапана, крышке 404 и т.д.

[0050] Несмотря на то, что в данном документе было описано конкретное приведенное в качестве примера устройство, объем защиты этого изобретения не ограничивается им. Напротив, это изобретение охватывает все способы, устройство и изделия, четко попадающие в объем защиты, определяемый измененными пунктами формулы изобретения, либо в буквальном смысле, либо в соответствии с доктриной эквивалентов.

1. Регулятор текучей среды, содержащий:

корпус клапана, содержащий впускное отверстие и выпускное отверстие, выполненные с возможностью прохождения текучей среды через него;

опорную тарелку, расположенную внутри крышки и соединенную с корпусом клапана; и

первую и вторую мембраны, каждая из которых имеет гофрированный профиль и расположена в послойной конфигурации, при этом мембраны функционально соединены с опорной тарелкой, причем гофрированные профили имеют пилообразную структуру, сформированную множеством линейных частей, образующих острые кромки или точки изгиба, а каждая из мембран защемлена между корпусом клапана и крышкой вблизи наружного края мембраны.

2. Регулятор текучей среды по п. 1, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет центральное отверстие для жесткого соединения мембран с опорной тарелкой.

3. Регулятор текучей среды по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет центральное отверстие для жесткого соединения мембран со штоком, прикрепленным к опорной тарелке.

4. Регулятор текучей среды по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет шлицы вблизи наружного края мембраны для повышения трения между мембранами, корпусом клапана и крышкой.

5. Регулятор текучей среды по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка имеет шлицы для повышения трения между первой или второй мембраной и корпусом клапана или крышкой.

6. Регулятор текучей среды по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка удерживает прокладку вблизи наружных краев мембран.

7. Регулятор текучей среды по п. 6, отличающийся тем, что прокладка имеет шлицы.

8. Регулятор текучей среды по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка содержит фасонный кольцевой край вблизи наружных краев мембран.

9. Регулятор текучей среды, содержащий:

корпус клапана, содержащий впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие текучей среде проходить через него;

камеру для текучей среды, расположенную внутри корпуса клапана;

множество мембран в послойной конфигурации, примыкающих к камере для текучей среды, при этом каждая мембрана имеет гофрированный профиль, причем первая мембрана функционально соединена с опорной тарелкой, вторая мембрана функционально соединена со штоком клапана, а гофрированные профили имеют пилообразную структуру, сформированную множеством линейных частей, образующих острые кромки или точки изгиба; и

крышку, содержащую опорную тарелку, при этом мембраны защемлены между корпусом клапана и крышкой.

10. Регулятор текучей среды по п. 9, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет одно или более отверстий вблизи центра мембраны для жесткого соединения мембраны с опорной тарелкой.

11. Регулятор текучей среды по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет шлицы вблизи наружного края или центра мембраны.

12. Регулятор текучей среды по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка имеет шлицы.

13. Регулятор текучей среды по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка содержит кольцевую выточку, удерживающую наружные края мембран.

14. Регулятор текучей среды по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что корпус клапана или крышка содержит фасонный кольцевой край вблизи наружных краев мембран.

15. Регулятор текучей среды по любому из пп. 9 или 10, дополнительно содержащий прокладку вблизи наружных краев мембран.

16. Регулятор текучей среды, содержащий:

множество мембран, каждая из которых имеет гофрированный профиль и расположена в послойной конфигурации, при этом мембраны закреплены на своих наружных краях и примыкают к камере для текучей среды, а гофрированные профили имеют пилообразную структуру, сформированную множеством линейных частей, образующих острые кромки или точки изгиба; и

шток клапана, функционально соединенный с мембранами через центральные отверстия мембран.

17. Регулятор текучей среды по п. 16, отличающийся тем, что шток клапана жестко соединен с мембранами через центральные отверстия.

18. Регулятор текучей среды по любому из пп. 16 или 17, отличающийся тем, что каждая из мембран имеет шлицы вблизи наружного края или центра мембраны.

19. Регулятор текучей среды по любому из пп. 16 или 17, дополнительно содержащий прокладку вблизи наружных краев мембран.

20. Регулятор текучей среды по любому из пп. 16 или 17, отличающийся тем, что мембраны закреплены с помощью шлицевых поверхностей.