Устройство позиционирования (варианты), содержащее гнездо пружины с самовыравниванием, и регулятор текучей среды, содержащий гнездо пружины с самовыравниванием - RU2531545C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение в общем относится к устройству управления потоком текучей среды, в частности, к устройству управления потоком текучей среды, включающему устройство позиционирования, и к позиционирующему устройству для устройства управления потоком текучей среды.

Уровень техники

Устройства управления потоком текучей среды охватывают различные категории оборудования, включая распределительные клапаны и регуляторы. Такие управляющие устройства приспособлены к подсоединению в пределах системы управления обработкой текучей среды, такой как системы химической обработки, системы подачи природного газа и т.д., предназначенные для управления проходящим через них потоком текучей среды. Каждое управляющее устройство определяет направление движения потока текучей среды и охватывает управляющий элемент для регулирования размера такого потока. Например, на Фиг.1 показан известный регулятор 10, включающий корпус клапана 12 и силовой привод 14. Корпус клапана 12 определяет направление потока 16 и включает горловину 18. На Фиг.1 регулятор 10 конфигурируется под процесс подъема текучей среды. Силовой привод 14 охватывает верхнюю оболочку силового привода 20, нижнюю оболочку силового привода 22, сборочный узел мембраны 30, включая мембрану 32 и сборку устройства позиционирования 34.

Сборка устройства позиционирования 34 содержит трубчатый управляющий элемент 33, цилиндрическую винтовую пружину 35, центральный стержень 36, первое гнездо пружины 38 и второе гнездо пружины 40. Трубчатый управляющий элемент 33 располагается в пределах верхней и нижней оболочек 20, 22 силового привода и приспособлен к двунаправленному смещению в ответ на изменения давления на сборочном узле мембраны 30. Будучи сконфигурированным таким образом, трубчатый управляющий элемент 33 управляет потоком текучей среды, проходящим через сужение 18 корпуса клапана 12. Как изображено в дополнение к этому, регулятор 10 включает седло клапана 26, расположенное в сужении 18 корпуса клапана 12. Когда давление на выходе корпуса клапана 12 становится высоким, то уплотняющая поверхность 28 сборки устройства позиционирования 34 может герметично войти в сцепление с седлом клапана 26 и закрыть сужение 18. Аналогично в случае отсутствия какого-либо давления в силовом приводе 14 или после несрабатывания мембраны 32 цилиндрическая винтовая пружина 35, которая передвигается с помощью центрального стержня 36 и располагается в пределах трубчатого управляющего элемента 33, смещает трубчатый управляющий элемент 33 в открытое положение, которое показано на Фиг.1.

На Фиг.1 также видно, что цилиндрическая винтовая пружина 35 традиционного регулятора 10 перемещается центральным стержнем 36 между первым гнездом пружины 38 и вторым гнездом пружины 40. Первое гнездо пружины 38, как правило, включает плоскую пластину, которая жестко прикреплена к центральному стержню 36. Второе гнездо пружины 40 имеет более сложную конфигурацию и жестко прикреплена к внутренней стенке трубчатого управляющего элемента 33. Обычно второе гнездо пружины 40 крепится резьбовым соединением к внутренней стенке трубчатого управляющего элемента 33. Как показано на Фиг.2, второе гнездо пружины 40 включает цельный компонент с поперечным сечением сложной геометрической формы, предназначенным для установки и выравнивания пружины 35 в трубчатом управляющем элементе 33.

В частности, второе гнездо пружины 40 регулятора 10, отображенного на Фиг.2, имеет поперечное сечение такой геометрической формы, которая напоминает модифицированную коническую или треугольную форму, включая место крепления 42, место установки 44 и часть, предназначенную для приема стержня 46. Место крепления 42 содержит множество внешних витков резьбы 48, которые через резьбовое соединение подсоединяют второе гнездо пружины 40 к трубчатому управляющему элементу 33. Часть для приема стержня 46 определяет положение отверстия 50, предназначенного для приема центрального стержня 36 (как показано на Фиг.1) таким образом, чтобы трубчатый управляющий элемент 33 и второе гнездо пружины 40 могли перемещаться относительно центрального стержня 36 во время работы регулятора 10. Место установки 44 второго гнезда пружины 40 располагается между местом крепления 42 и частью для приема стержня 46 и приспосабливается к зацеплению конечной части пружины 35. В частности, место установки 44 включает, как правило, горизонтальную установочную поверхность 52 и поверхность выравнивания 54. Как показано на Фиг.1, конец пружины 35 упирается в установочную поверхность 52, и внутренняя сторона пружины 35 располагается рядом и/или соприкасается с поверхностью выравнивания 54. Сконфигурированное подобным образом место установки 44 второго гнезда пружины 40 работает на поддержку и выравнивание пружины 35 в пределах трубчатого управляющего элемента 33.

Во время работы трубчатый управляющий элемент 33 и второе гнездо пружины 40 перемещаются относительно центрального стержня 36 в ответ на изменение величины давления на сборке мембраны 30. Это перемещение вызывает циклическое растягивание и сжатие пружины 35 по мере движения трубчатого управляющего элемента 33. Однако расширение и сжатие пружины 35 может привести к отклонению первого гнезда пружины 38 от заданного положения относительно трубчатого управляющего элемента 33. Такое отклонение от заданного положения может оказаться результатом дефектов, возникших во время производства таких пружин. Эти дефекты могут стать причиной неравномерной нагрузки по периметру пружины 35, что может привести к поперечному смещению пружины 35 и соприкосновению ее с внутренней стенкой трубчатого управляющего элемента 33 и/или проталкиванию первого гнезда пружины 38 в поперечном направлении к внутренней стенке трубчатого управляющего элемента 33. Это явление обычно называют боковой нагрузкой, которая может привести к преждевременному износу и/или к выходу из строя пружины 35 и/или первого гнезда пружины 38. Эта проблема усугубляется, если пружина 35 представляет собой пружину большого размера, работающую с высоким темпом и создающую значительные нагрузки.

Раскрытие изобретения

Один из аспектов настоящего раскрытия изобретения обеспечивает применение сборки устройства позиционирования для регулирования движения потока текучей среды по пути движения текучей среды, определяемого регулятором. Сборка устройства позиционирования содержит трубчатый управляющий элемент, центральный стержень, первое гнездо пружины, второе гнездо пружины и саму пружину. Центральный стержень располагается, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и приспособлен к закреплению к корпусу регулятора. Первое гнездо пружины располагается в пределах трубчатого управляющего элемента и закрепляется относительно центрального стержня. Второе гнездо пружины располагается, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и определяет размер отверстия, через которое проходит центральный стержень. Пружина располагается между первым и вторым гнездом пружины и приспосабливается к отклонению трубчатого управляющего элемента в предопределенное положение относительно корпуса регулятора. Второе гнездо пружины содержит соединительную деталь гнезда пружины, зафиксированную относительно управляющего элемента, и кольцо гнезда клапана, входящее в зацепление с пружиной и приспособленное к смещению относительно соединительной детали гнезда пружины для выполнения самовыравнивания пружины в пределах трубчатого управляющего элемента подобным образом.

В некоторых осуществлениях изобретения кольцо гнезда клапана шарнирно соединено с соединительной деталью гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения второе гнездо пружины включает такое соединение шарового и шарнирного типа между соединительной деталью гнезда пружины и кольцом гнезда клапана, при котором кольцо гнезда клапана может быть шарнирно присоединено к соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения соединительная деталь гнезда пружины содержит частично выпуклую сферическую поверхность, и кольцо гнезда клапана входит в зацепление со сферической выпуклой поверхностью соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения кольцо гнезда клапана содержит частично вогнутую сферическую поверхность, сцепляющуюся с частично выпуклой сферической поверхностью соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения сборка дополнительно содержит нейлоновое направляющее кольцо, расположенное между первым гнездом пружины и внутренней поверхностью трубчатого управляющего элемента, и способствующее движению между первым гнездом пружины и трубчатым управляющим элементом.

Другой аспект настоящего раскрытия изобретения указывает на применение сборки устройства позиционирования для регулирования движения потока текучей среды по пути ее прохождения, определяемого регулятором. Сборка устройства позиционирования содержит трубчатый управляющий элемент, центральный стержень, первое гнездо пружины, второе гнездо пружины и саму пружину. Центральный стержень располагается, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и приспособлен к закреплению к корпусу регулятора. Первое гнездо пружины располагается в пределах трубчатого управляющего элемента и закреплено относительно центрального стержня. Второе гнездо пружины располагается, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и определяет положение выпуклой внешней поверхности и размер отверстия, через которое проходит центральный стержень. Пружина располагается между первым и вторым гнездом пружины и приспосабливается к отклонению трубчатого управляющего элемента в предопределенное положение относительно корпуса регулятора. Часть пружины входит в зацепление со вторым гнездом пружины и располагается с возможностью перемещения относительно выпуклой внешней поверхности для выполнения самовыравнивания пружины в пределах трубчатого управляющего элемента подобным образом.

В некоторых осуществлениях изобретения часть пружины, которая входит в зацепление со вторым гнездом пружины, шарнирно соединена с выпуклой внешней поверхностью.

В некоторых осуществлениях изобретения второе гнездо пружины выполняется как соединение шарового и шарнирного типа и может быть подсоединено шарнирно.

В некоторых осуществлениях изобретения второе гнездо пружины содержит соединительную деталь гнезда пружины, которая прикреплена к управляющему элементу и перемещает выпуклую внешнюю поверхность, и кольцо гнезда клапана, расположенное между соединительной деталью гнезда пружины и самой пружиной, кольцо гнезда клапана, которое, двигаясь, входит в зацепление с выпуклой внешней поверхностью для содействия самовыравниванию пружины в пределах трубчатого управляющего элемента подобным образом.

В некоторых осуществлениях изобретения соединительная деталь второго гнезда пружины подсоединена с помощью резьбы к трубчатому управляющему элементу.

В некоторых осуществлениях изобретения выпуклая внешняя поверхность соединительной детали гнезда пружины содержит частично выпуклую сферическую поверхность, а кольцо пружины клапана цепляет частично вогнутую сферическую поверхность соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения кольцо пружины клапана содержит частично выпуклую сферическую поверхность, которая входит в зацепление с частично вогнутой сферической поверхностью соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения сборка может дополнительно содержать нейлоновое направляющее кольцо, расположенное между первым гнездом пружины и внутренней поверхностью трубчатого управляющего элемента, которое способствует перемещению между первым гнездом пружины и трубчатым управляющим элементом.

Другой аспект настоящего раскрытия изобретения указывает на применение регулятора, содержащего корпус клапана, оболочку силового привода, трубчатый управляющий элемент, центральный стержень, первое гнездо пружины, второе гнездо пружины и пружину. Корпус клапана определяет путь прохождения потока текучей жидкости. Оболочка силового привода соединена с корпусом клапана. Трубчатый управляющий элемент располагается, по меньшей мере, частично в пределах оболочки силового привода и приспособлен к смещению относительно корпуса регулятора для регулирования движения потока текучей жидкости по пути ее прохождения. Центральный стержень, по меньшей мере, частично располагается в пределах трубчатого управляющего элемента и прикреплен к оболочке силового привода. Первое гнездо пружины располагается в пределах трубчатого управляющего элемента и закреплено относительно центрального стержня. Второе гнездо пружины располагается, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и определяет размер отверстия, через которое проходит центральный стержень. Пружина располагается между первым и вторым гнездом пружины и отклоняет трубчатый управляющий элемент в предопределенное положение относительно оболочки силового привода. Второе гнездо пружины содержит соединительную деталь гнезда пружины, прикрепленную к трубчатому управляющему элементу, и кольцо гнезда клапана, входящего в зацепление с пружиной и приспособленного к смещению относительно соединительной детали гнезда пружины для выполнения самовыравнивания пружины в пределах трубчатого управляющего элемента подобным образом.

В некоторых осуществлениях изобретения кольцо гнезда клапана шарнирно соединено с соединительной деталью гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения второе гнездо пружины охватывает шаровое и шарнирное соединение между соединительной деталью гнезда пружины и кольцом гнезда клапана, которое может быть шарнирно присоединено к соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения соединительная деталь гнезда клапана содержит частично выпуклую сферическую поверхность, а кольцо гнезда клапана входит в зацепление с частично выпуклой сферической поверхностью соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения кольцо гнезда клапана содержит частично вогнутую сферическую поверхность, которая входит в сцепление с частично вогнутой сферической поверхностью соединительной детали гнезда пружины.

В некоторых осуществлениях изобретения сборка дополнительно содержит нейлоновое направляющее кольцо, расположенное между первым гнездом пружины и внутренней поверхностью трубчатого управляющего элемента и способствующее движению между первым гнездом пружины и трубчатым управляющим элементом.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана боковая проекция поперечного сечения традиционного регулятора;

На Фиг.2 показана подробная частичная проекция поперечного сечения гнезда пружины традиционного регулятора на Фиг.1;

На Фиг.3 показана боковая проекция поперечного сечения регулятора, сконструированного в соответствии с настоящим раскрытием изобретения; и

На Фиг.4 показана подробная частичная проекция поперечного сечения гнезда пружины регулятора на Фиг.3.

Осуществление изобретения

Если обратиться к Фиг.3, то одно осуществление управляющего устройства, сконструированного в соответствие с принципами настоящего раскрытия изобретения, включает регулятор давления 100. Как правило, регулятор давления 100 включает корпус клапана 102 и силовой привод 106. Как будет рассмотрено ниже, корпус клапана 102 определяет путь прохождения текучей среды 108 между впускным отверстием 110 и выпускным отверстием 112 и направляемой в силовой привод 106. Силовой привод 106 включает управляющую сборку 114, которая перемещается между открытым положением, как показано на Фиг.3, и закрытым положением (не показано), где управляющая сборка 114 входит в зацепление с кольцом гнезда клапана 104, расположенным между горловиной 116 корпуса клапана 102. Движение управляющей сборки 114 происходит в ответ на колебания величины давления текучей среды во впускном 110 и выпускном отверстии 112. Соответственно положение управляющей сборки 114 относительно кольца гнезда клапана 104 оказывает отрицательное воздействие на пропускную способность регулятора давления 100.

Как указывалось выше, силовой привод 106 охватывает управляющую сборку 114 и дополнительно верхнюю оболочку силового привода 122, нижнюю оболочку силового привода 124 и коробку 126. Верхняя и нижняя оболочки силового привода 122, 124 соединяются вместе, по меньшей мере, одним резьбовым соединением 119 и соответствующей гайкой 121. Верхняя оболочка силового привода 122 определяет положение центрального отверстия 123, по меньшей мере, одного первого управляющего впускного отверстия 125 и камеры перемещения 127. Камера перемещения 127 содержит указатель перемещения 131, который показывает положение управляющей сборки 114 в пределах силового привода 106. Нижняя оболочка силового привода 124 определяет положение, по меньшей мере, одного второго управляющего впускного отверстия 129. Управляющее отверстие 123 оснащено покрывающей пластиной 117, которая присоединяется к верхней оболочке силового привода 122 с помощью, по меньшей мере, одного резьбового соединения 113.

Взаимодействуя между собой, верхняя и нижняя оболочки силового привода 122, 124 образуют выемку 135, которая соединяется с отверстием силового привода 115 в корпусе клапана 102. Исходя из Фиг.3, клетка 126 силового привода 106 содержит первую конечную часть 126а, протянутую в выемку 135, и вторую конечную часть 126b, определяющую положение кольца гнезда клапана 104.

И если далее рассматривать Фиг.3, управляющая сборка 114 содержит сборочный узел мембраны 133 и сборку устройства позиционирования 138. Сборка устройства позиционирования 138 содержит трубчатый управляющий элемент 130, монтажный сборочный узел 132, центральный стержень 186, первое гнездо пружины 188, второе гнездо пружины 190 и цилиндрическую винтовую пружину 193.

Трубчатый управляющий элемент 130 имеет, как правило, цилиндрическую внутреннюю поверхность 143 и, как правило, цилиндрическую внешнюю поверхность 147. Внутренняя поверхность 143 определяет положение центрального просверленного отверстия, проходящего через трубчатый управляющий элемент 130. В дополнение к этому трубчатый управляющий элемент 130 включает верхнюю конечную часть 130а и нижнюю конечную часть 130b. Верхняя конечная часть 130а располагается в пределах выемки 135 силового привода 106, а нижняя конечная часть 130b - в пределах клетки 126. Верхняя конечная часть 130а трубчатого управляющего элемента 130 открыта и содержит кольцевой фланец 140, сформированный на внешней поверхности 147. В дополнение к этому верхняя часть 130а трубчатого управляющего элемента 130 включает резьбовую часть 141 внутренней поверхности 143. Нижняя часть 130b трубчатого управляющего элемента 130 открыта и подогнана под расположение монтажного сборочного узла 132.

Монтажный сборочный узел 132 включает монтажный компонент 142, фиксатор диска 144, держатель диска 146 и саму герметизирующую мембрану 148. В раскрытом виде монтажный компонент 142 обычно включает цилиндрический корпус с резьбой в открытой нижней конечной части 130b трубчатого управляющего элемента 130, определяющий положение сквозного просверленного отверстия 150. Сквозное просверленное отверстие 150 обычно выравнено в продольном направлении относительно трубчатого управляющего элемента 130. Фиксатор диска 144, как правило, имеет цилиндрический корпус, прикрепленный к монтажному компоненту 142 с помощью пары крепежных деталей 152. В показанном виде крепежные детали 152 содержат резьбовые крепежные приспособления. Аналогично монтажному компоненту 142 фиксатор диска 144 определяет положение сквозного просверленного отверстия 154. Сквозное просверленное отверстие 154 фиксатора диска 144 имеет диаметр, который практически идентичен диаметру просверленного сквозного отверстия 150 в монтажном компоненте 142 и выравнен относительно него в продольном направлении.

Как показано, фиксатор диска 144 прикрепляет держатель диска 146 и саму герметизирующую мембрану 148 к монтажному компоненту 142 сборки фиксатора 132. Держатель диска 146, как правило, включает кольцеобразную пластину, изготовленную из такого твердого материала как сталь. Герметизирующая мембрана 148 обычно содержит кольцеобразный диск, изготовленный из упругого материала и закрепленный на держателе диска 146. В одной форме осуществления изобретения герметизирующая мембрана 148 прикреплена к держателю диска 146 с помощью клейкой ленты. В соответствие с раскрытой в данной работе формой осуществления изобретения конфигурация фиксатора диска 144 ограничивает радиальную деформацию герметизирующей мембраны 148, когда управляющая сборка 114 располагается рядом, прижимая герметизирующую мембрану 148 к кольцу гнезда клапана 104.

Если теперь обратиться к верхней части регулятора 100, представленного на Фиг.3, то видно, что сборочный узел мембраны 133 включает саму мембрану 134, верхнюю пластину мембраны 136а и нижнюю пластину мембраны 136b. Верхняя и нижняя пластины мембраны 136а, 136b фиксируются на кольцевом фланце 140 трубчатого управляющего элемента 130. Пластины мембраны 136а, 136b скрепляются вместе с помощью крепежных деталей 156, таким образом, чтобы соединить вместе трубчатый управляющий элемент 130 и пластины мембраны 136а, 136b. В дополнение к этому пластины мембраны 136а, 136b размещают между собой радиально направленную внутрь мембрану 134. Радиально направленная наружу часть мембраны 134 фиксируется между верхней и нижней оболочкой силового привода 122, 124.

Центральный стержень 186, первое 188 и второе 190 гнезда пружины и сама пружина 193 сборки устройства позиционирования 138, как правило, располагаются в пределах трубчатого управляющего элемента 130 для смещения трубчатого управляющего элемента 130 в открытое положение, показанное на Фиг.3.

Центральный стержень 186 включает первую резьбовую конечную часть 18ба и вторую резьбовую конечную часть 186b. Первая резьбовая конечная часть186а проходит через накрывающую пластину 117 и завинчивается парой внешних гаек 194 для ограничения осевого смещения центрального стержня 186 в направлении вниз относительно ориентации регулятора 100, представленного на Фиг.3. Центральный стержень 186 дополнительно оборудован плечевым соединением 196, расположенным напротив накрывающей пластины 117, если смотреть с места установки внешних гаек 194, для ограничения осевого смещения центрального стержня 186 в направлении вверх относительно ориентации регулятора 100, представленного на Фиг.3. Соответственно первая резьбовая конечная часть 186а центрального стержня 186 основательно закреплена во избежание осевого смещения относительно накрывающей пластины 117, силового привода 106 и корпуса клапана 102, тогда как вторая резьбовая конечная часть 186b входит в силовой привод 106.

Вторая резьбовая конечная часть 186b центрального стержня 186 проходит в трубчатый управляющий элемент 130 и располагается рядом со второй конечной частью 130b трубчатого управляющего элемента 130 для поддержки первого гнезда пружины 188. И более детально - первое гнездо пружины 188 обычно включает плоскую пластину, которая определяет положение центрального отверстия 188а и множества щелей 188b. Множество щелей 188b за счет возможности протекания текучей среды соединены с путем прохождении потока текучей среды 108 через корпус клапана 102 с помощью сквозных отверстий 150, 154, расположенных в монтажном сборочном узле 132, для содействия функционированию регулятора 100 известным способом.

В месте рядом с плечевым соединением 187, образованном на центральном стержне 186, вторая конечная часть 186b центрального стержня 186 входит в центральное отверстие 188а. Гайка фиксации 198 навинчивается на вторую резьбовую конечную часть 186b центрального стержня 186 и придавливает первое гнездо пружины 188 к плечевому соединению 187 таким образом, что первое гнездо пружины 188 фиксируется относительно центрального стержня 186. В таком положении первое гнездо пружины 188 располагается, скользя относительно трубчатого управляющего элемента 130, что более подробно будет рассмотрено ниже. Как показано, первое гнездо пружины 188 поддерживает нижнюю часть 193b пружины 193 трубчатого управляющего элемента 130, посредством чего позиционирует верхнюю часть 193а пружины 193 для образования сцепления со вторым гнездом пружины 190.

Второе гнездо пружины 190 раскрытого в данной работе осуществления изобретения содержит два отдельных и индивидуальных компонента, охватывающих соединительную деталь гнезда пружины 200 и кольцо гнезда клапана 202. Соединительная деталь гнезда пружины 200 прикрепляется к трубчатому управляющему элементу 130 и поддерживает кольцо гнезда клапана 202. Кольцо гнезда клапана 202 сцепляется с соединительной деталью гнезда пружины 200 и перемещается относительно него для самовыравнивания кольца гнезда клапана 202, которое, в свою очередь, приводит к самовыравниванию пружины 193 и первого гнезда пружины 188 в пределах трубчатого управляющего элемента 130 во время компоновки и работы регулятора 100.

Например, как показано более детально на Фиг.4, один вариант осуществления второго гнезда пружины 190 включает соединительную деталь гнезда пружины 200 и кольцо гнезда клапана 202, которое является отдельным и индивидуальным компонентом в отличие от соединительной детали гнезда пружины 200.

Соединительная деталь гнезда пружины 200 имеет поперечное сечение, форма которого обычно напоминает модифицированную коническую или треугольную форму, включая место крепления 204, место установки 206 и часть, предназначенную для приема стержня 208. Место крепления 204 обычно имеет цилиндрическую форму и посредством множества внешних витков резьбы 210, входит в резьбовое соединение с множеством витков резьбы 141 на внутренней поверхности 143 трубчатого управляющего элемента 130 так, как показано на Фиг.3. Место приема стержня 208, как правило, также имеет цилиндрическую форму и содержит конечную стенку 208а, определяющую положение отверстия 212, предназначенного для приема центрального стержня 186, как показано на Фиг.3, с тем, чтобы трубчатый управляющий элемент 130 и второе гнездо пружины 190 могли перемещаться относительно центрального стержня 186 во время работы регулятора 100.

Место установки 206 второго гнезда пружины 200 располагается между местом крепления 204 и частью для приема стержня 208, приспособлено к сцеплению и в качестве перемещаемой опоры кольца гнезда клапана 202 и, следовательно, верхней части 193а пружины 193, которая входит в сцепление с кольцом гнезда клапана 202. Более детально, - место установки 206 содержит стенку, проходящую под углом между местом крепления 204 и частью для приема стержня 208, которая с помощью кольца гнезда клапана 202 определяет место установки напротив нее внешней поверхности 214.

Как показано, раскрытое в данной работе осуществление изобретения кольца гнезда клапана 202 обычно имеет L-образное поперечное сечение, определяющее поверхность установки 216, поверхность выравнивания 218 и внутреннюю поверхность 220. Внутренняя поверхность 220 кольца гнезда клапана 202 входит в зацепление с внешней поверхностью 214 соединительной детали гнезда пружины 200 и приспосабливается к смещению относительно него так, как будет рассмотрено ниже. В раскрытом здесь осуществлении изобретения поверхности установки и выравнивания 216, 218 располагаются под углом приблизительно девяносто градусов относительно друг друга. Как показано на Фиг.3, верхняя часть 193а пружины 193 располагается на поверхности установки 216 кольца гнезда клапана 202, а внутренняя часть 193 с пружины 193 располагается рядом и/или соприкасается с поверхностью выравнивания 218. Кольцо гнезда клапана 202 второго гнезда пружины 190 работает на поддержку и выравнивание верхней части 193а пружины 193 в пределах трубчатого управляющего элемента 130, тогда как первое гнездо пружины 188 поддерживает нижнюю часть 193b пружины 193. Будучи сконфигурированной таким образом, пружина 193 сжимается между первым гнездом пружины 188 и поверхностью установки 216 кольца гнезда клапана 202, принадлежащего второму гнезду пружины 190.

Как упоминалось, кольцо гнезда клапана 202 второго гнезда пружины 190 перемещается относительно соединительной детали гнезда пружины 200. В частности, в раскрытом здесь осуществлении изобретения внешняя поверхность 214 соединительной детали гнезда пружины 200 включает частично выпуклую сферическую поверхность, а внутренняя поверхность 220 кольца гнезда клапана 202 - частично вогнутую сферическую поверхность. В одном осуществлении изобретения внешняя поверхность 214 и внутренняя поверхность 220 могут иметь один и тот же радиус кривизны. В таком случае внешняя поверхность 214 и внутренняя поверхность 220 определяют тип шарового и шарнирного соединения 222 между соединительной деталью гнезда пружины 200 и кольцом гнезда клапана 202, которое позволяет кольцу гнезда клапана 202 соединяться шарнирно, поворачиваться вокруг опорной точки, вращаться и другим образом свободно перемещаться относительно соединительной детали гнезда пружины 200.

Будучи сконфигурированным таким образом, второе гнездо пружины 190 описанного в этой работе регулятора 100 выполняет преимущественно функцию самовыравнивания относительно кольца гнезда клапана 202, цилиндрической винтовой пружины 193 и первого гнезда пружины 188 за счет предоставления кольцу гнезда клапана 202 и цилиндрической винтовой пружине 193 возможности перемещаться относительно внешней поверхности 214 гнезда пружины 190. Например, во время работы трубчатый управляющий элемент 130 и второе гнездо пружины 190 перемещаются вверх-вниз относительно центрального стержня 186 в ответ на изменения величины давления на сборке мембраны 133 в силовом приводе 106. Это перемещение вызывает циклическое растягивание и сжатие пружины 193 по мере движения трубчатого управляющего элемента 130 в направлении седла клапана 104 клетки 126 и от него. Однако расширение и сжатие пружины 35 может привести к отклонению первого гнезда пружины 38 от заданного положения относительно трубчатого управляющего элемента 33. Если цилиндрическая винтовая пружина 193 имеет дефекты, то цилиндрическая винтовая пружина 193 и/или первое гнездо пружины 188 могут подвергнуться боковой нагрузке вследствие неравномерной нагрузки по периметру пружины 193.

Однако, как было упомянуто, перемещаемое кольцо гнезда клапана 202 второго гнезда пружины 190 и перемещаемая верхняя часть 193а пружины 193 преимущественно противодействуют такой нагрузке по периметру за счет поворота вокруг опорной точки, шарнирного соединения, вращения и иначе проводимого саморегулирования их положений относительно соединительной детали гнезда пружины 200 в соответствии с изменением периферических сил, формируемых пружиной 193. В таком случае боковая нагрузка пружины 193 и первого гнезда пружины 188 может быть снижена, что, в свою очередь, может уменьшить износ и увеличить срок службы пружины 193 и первого гнезда пружины 188.

Другим преимуществом раскрытой в данном осуществлении конструкции является обеспечение более простой сборки по сравнению с традиционными конструкциями. В частности, для компоновки сборки устройства позиционирования 138, описанного в данной работе, технический специалист может сначала подсоединить первое гнездо пружины 188 ко второй конечной части 186b центрального стержня 186 и расположить этот стержень 186 в трубчатом управляющем элементе 130. Затем пружина 193 может быть опущена в трубчатый управляющий элемент 130 и позиционирована относительно стержня 186. После этого кольцо гнезда клапана 202 можно разместить на пружине 193 таким образом, чтобы поверхность выравнивания 218 соответствовала этому положению, а поверхность установки 216 входила в зацепление с верхней частью 193а пружины 193. И, наконец, после этого технический специалист может сформировать прорезь 212 в приемной части стержня 208 соединительной детали гнезда пружины 200 на первой конечной части 186а центрального стержня 186, что приведет к сцеплению внешней поверхности 214 места установки 206 с внутренней поверхностью 220 кольца гнезда клапана 202.

Будучи позиционированными таким образом, витки резьбы 210 в месте крепления 204 соединительной детали гнезда пружины 200 могут быть зажаты в витках резьбы 141 на внутренней поверхности 143 трубчатого управляющего элемента 130. Во время зажатия соединительной детали гнезда пружины 200 в трубчатый управляющий элемент 130 соединительная деталь гнезда пружины 200 вращается относительно пружины 193 и кольца гнезда клапана 202. В традиционных конструкциях крутящий момент, приложенный к гнезду пружины, будет передаваться прямо на пружину, препятствуя, таким образом, выравниванию пружины и затрудняя сжатие гнезда пружины особенно в тех случаях, когда пружине требуется предварительная нагрузка. Однако при использовании описанной в данной работе конструкции величина крутящего момента, переданного на пружину 193 в результате зажатия соединительной детали гнезда пружины 200 в трубчатом управляющем элементе 130, уменьшается вследствие непосредственного сцепления кольца гнезда клапана 202 с пружиной 193, а соединительная деталь гнезда пружины 200 специально конструируется под возможность вращения относительно кольца гнезда клапана 202, сопровождаемого минимальным трением. Соответственно процесс компоновки раскрытой в данной работе сборки устройства позиционирования 138 намного проще компоновок традиционных устройств позиционирования.

Помимо этого дополнительно к обсуждаемым до сих пор преимуществам можно было бы применить такую конструкцию сжатия пружины, которая бы учитывала различные рабочие точки установки в рассматриваемой области. Например, в этой области накрывающая пластина 117 могла бы легко сдвигаться с верхней оболочки силового привода 122 и соединительная деталь гнезда пружины 200 могла бы извлекаться из трубчатого управляющего элемента 130, а кольцо гнезда пружины 202 можно было бы заменить другим кольцом гнезда пружины 202 иной толщины, например, для другой величины предварительной нагрузки пружины 193. Помимо этого сама пружина 193 может быть убрана и заменена другой пружиной, рассчитанной на иное усилие. А еще, сжатие пружины 193 можно отрегулировать настройкой осевого положения второго гнезда пружины 190 относительно трубчатого управляющего элемента 130, которую можно легко выполнить, частично вывинтив из резьбы или еще более завинтив представленную здесь соединительную деталь гнезда пружины 202.

Тогда как внешняя поверхность 214 соединительной детали гнезда пружины 200, раскрытая в данной работе, описана как частично выпуклая сферическая поверхность, а внутренняя поверхность 220 кольца гнезда клапана 202 - как частично вогнутая сферическая поверхность с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внешней поверхности 214, альтернативные осуществления изобретения можно было бы сконфигурировать иным образом. Например, в одном альтернативном осуществлении изобретения внешняя поверхность 214 и внутренняя поверхность 220 может быть выпуклой и вогнутой соответственно, однако необязательно частично сферической.

В другом осуществлении изобретения радиусы кривизны внешней и внутренней поверхностей 214, 220 могут различаться. Например, радиус кривизны внешней поверхности 214 на соединительной детали гнезда пружины 200 мог бы оказаться больше, чем радиус кривизны внутренней поверхности 220 кольца гнезда клапана 202. Будучи сконфигурированным подобным образом, кольцо гнезда клапана 202 могло бы также поворачиваться относительно соединительной детали гнезда пружины 200 без проявления признаков какого-либо трения, однако скорее внешняя поверхность 214 могла бы, например, преимущественно действовать как точка опоры.

В другом осуществлении изобретения внешняя поверхность 214 соединительной детали гнезда пружины 200 может быть выпуклой, однако, при этом внутренняя поверхность 220 кольца гнезда клапана 202 может содержать кольцеобразную кромку, при которой существовал бы только линейный контакт между кольцом гнезда клапана 202 и соединительной деталью гнезда пружины 200. И далее в другом осуществлении изобретения внешняя поверхность соединительной детали гнезда пружины 200 может быть вогнутой или даже плоской.

В еще другом осуществлении изобретения второе гнездо пружины 190 может содержать антифрикционный компонент, расположенный меду кольцом гнезда клапана 202 и соединительной деталью гнезда пружины 200 с целью снижения трения и облегчения перемещения кольца гнезда клапана 202. Антифрикционный компонент мог бы включать, например, нейлоновое кольцо или слой графита, слой смазочного материала, слой тефлона и т.д.

Несмотря на то, что в вышеизложенном раскрытии изобретения описаны различные варианты осуществления изобретения, особенности и компоненты регулятора, сборка устройства позиционирования для такого регулятора, нет намерения ограничивать изобретение описанными конкретными реализациями, а скорее есть желание сделать так, чтобы понимание вышеизложенного лицом, обладающим обычной квалификацией в предметной области, и было вкладом в ее развитие.

Реферат

Изобретение относится к устройству управления потоком текучей среды. Регулятор (100), содержит корпус клапана (102), определяющий путь прохождения потока текучей среды (108), корпус силового привода (106), подсоединенный к корпусу клапана, трубчатый управляющий элемент (130), расположенный, по меньшей мере, частично в пределах оболочки силового привода и приспособленный к перемещению относительно корпуса клапана для регулирования движения потока текучей среды через путь прохождения потока текучей среды, центральный стержень(186), расположенный, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и прикрепленный к оболочке силового привода, первое гнездо пружины (188), расположенное в пределах трубчатого управляющего элемента и прикрепленное к центральному стержню, второе гнездо пружины (190), расположенное, по меньшей мере, частично в пределах трубчатого управляющего элемента и определяющее положение отверстия, через которое протянут центральный стержень, и пружину(193), расположенную между первым и вторым гнездом пружины, пружину, приспособленную к отклонению трубчатого управляющего элемента в предопределенное положение относительно корпуса регулятора, при этом второе гнездо пружины содержит соединительную деталь гнезда пружины (200), прикрепленную к управляющему элементу, и кольцо гнезда клапана, входящее в сцепление с пружиной и приспособленное к смещению относительно соединительной детали гнезда пружины для самовыравнивания пружины в пределах трубчатого управляющего элемента подобным образом. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула