Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами



Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами
Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами

 


Владельцы патента RU 2521739:

ЭМЕРСОН ПРОЦЕСС МЕНЕДЖМЕНТ РЕГЬЮЛЭЙТОР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ИНК. (US)

Нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство, содержит корпус, содержащий нагрузочную диафрагму, расположенную между первой оболочкой и второй оболочкой. Первая оболочка и первая сторона нагрузочной диафрагмы образуют первую камеру, а вторая оболочка и вторая сторона нагрузочной диафрагмы образуют вторую камеру. Узел предохранительного клапана соединен с нагрузочной диафрагмой. Узел предохранительного клапана содержит седло предохранительного клапана, имеющее отверстие, которое формирует проход с обеспечением гидравлического соединения первой камеры и второй камеры, и затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью перемещения с седлом предохранительного клапана. Затвор предохранительного клапана выполнен с возможностью перемещения от седла предохранительного клапана в выпускное положение с обеспечением протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на выходное давление, которое существенно превосходит давление, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение. Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к регуляторам для текучей среды и, более конкретно, к внутреннему предохранительному клапанному устройству для использования с нагрузочными регуляторами.

Уровень техники

В системах управления технологическими процессами используют различные полевые устройства для управления параметрами процесса. Регуляторы для текучей среды широко распространены во всех системах управления технологическими процессами для управления давлениями различных текучих сред (например, жидкостей, газов и т.д.). Регуляторы для текучей среды обычно используются для доведения давления текучей среды до меньшего значения и/или по существу постоянного значения. В частности, регулятор для текучей среды имеет входное отверстие, которое обычно принимает текучую среду с относительно высоким давлением, и обеспечивает относительно низкое и/или по существу постоянное давление в выходном отверстии.

При перемещении технологической текучей среды с высоким давлением через технологическую систему управления регулятор уменьшает давление этой текучей среды по меньшей мере в одной точке и подает эту текучую среду, имеющую низкое или пониженное давление, в подсистему или другие приемосдаточные пункты. Например, газовый регулятор, связанный с частью оборудования (например, котлом), может принимать газ, имеющий относительно высокое давление, от газораспределительного источника и может доводить газ до низкого, по существу постоянного давления, подходящего для обеспечения возможности его безопасного и эффективного использования оборудованием.

Для предотвращения ситуаций, при которых давление ниже по течению потока (т.е. давление в выходном отверстии) достигает опасных уровней, регуляторы для текучей среды обычно содержат устройства для защиты от превышения давления. Устройства для защиты от превышения давления функционально соединены с регулятором для текучей среды и приходят в действие (например, если давление ниже по течению потока текучей среды достигает заданного значения) с предотвращением нежелательного (например, опасного) увеличения давления в источнике, расположенном ниже по течению потока. Некоторые устройства для защиты от превышения давления (например, отключающие устройства) прерывают поток технологической текучей среды, направленный к источнику, расположенному ниже по течению потока, до осуществления возврата вручную этих устройств.

Однако в некоторых случаях увеличение давления текучей среды, например вследствие температурных изменений, может вызвать нежелательное приведение в действие устройства для защиты от превышения давления. Для предотвращения нежелательного приведения в действие устройства для защиты от превышения давления некоторые известные пружинные регуляторы для текучей среды содержат внутренний предохранительный клапан, который выполнен за одно целое с регулятором для текучей среды. Внутренний предохранительный клапан выпускает технологическую текучую среду, например в атмосферу, при увеличении давления технологической текучей среды, например по причине температурных изменений. Если давление технологической текучей среды ниже по течению потока превышает установку внутреннего предохранительного клапана, этот клапан открывается и выпускает текучую среду в атмосферу. Устройство для защиты от превышения давления приходит в действие, если давление в выходном отверстии превышает заданное давление несмотря на выпуск технологической текучей среды через внутренний предохранительный клапан. Примерами таких известных пружинных регуляторов, которые содержат внутренний предохранительный клапан, являются регуляторы серий S201 и S202, произведенные компанией Fisher International.

Некоторые известные регуляторы, например регуляторы с нагрузкой давлением, не выпускают текучую среду в атмосферу, ввиду чего внутренний предохранительный клапан не может быть выполнен за одно целое с регулятором. В этих регуляторах с нагрузкой давлением дополнительный внешний предохранительный клапан использован для предотвращения нежелательного приведения в действие или частого переключения устройств для защиты от превышения давления, например по причине температурных изменений в технологической текучей среде. Однако для такого внешнего предохранительного клапана часто необходимы дополнительные монтажные работы, прокладка труб, производственные затраты, запас материалов и обслуживание, что приводит к увеличению затрат.

Раскрытие изобретения

В одном из вариантов реализации нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство, содержит корпус, в котором между первой оболочкой и второй оболочкой расположена нагрузочная диафрагма. Первая оболочка и первая сторона нагрузочной диафрагмы образуют первую камеру, а вторая оболочка и вторая сторона нагрузочной диафрагмы образуют вторую камеру. Устройство для предохранительного клапана соединено с нагрузочной диафрагмой. Устройство для предохранительного клапана содержит седло предохранительного клапана, имеющее отверстие, которое формирует проход для гидравлического соединения первой и второй камер, и затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью перемещения с седлом предохранительного клапана. Затвор предохранительного клапана перемещается в направлении от седла предохранительного клапана в выпускное положение и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на выходное давление, которое значительно больше давления, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение.

Еще в одном варианте реализации нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее устройство для предохранительного клапана, содержит диафрагму, расположенную в корпусе регулятора между первой камерой и второй камерой и выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением, вторым положением и третьим положением в ответ на давление технологической текучей среды, обнаруженное второй камерой. Седло предохранительного клапана соединено с диафрагмой таким образом, что указанное седло предохранительного клапана и диафрагма перемещаются между первым положением, вторым положением и третьим положением, причем седло предохранительного клапана имеет отверстие, формирующее проход для гидравлического соединения первой и второй камер. Затвор предохранительного клапана соединен с возможностью скольжения с седлом предохранительного клапана для взаимодействия с отверстием и препятствует протеканию текучей среды между первой и второй камерами, когда диафрагма и седло предохранительного клапана перемещаются между первым и вторым положениями; и в ответ на давление в выходном отверстии, которое значительно больше давления, при котором нагрузочный регулятор входит в закрытое положение, затвор предохранительного клапана перемещается в направлении от седла предохранительного клапана в третье положение и обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой и второй камерами.

Еще в одном варианте реализации внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами содержит седло предохранительного клапана, имеющее цилиндрический корпус и первую фланцевую часть. Первая фланцевая часть содержит опорную поверхность, которая взаимодействует с первой стороной диафрагмы, если устройство для предохранительного клапана находится в закрытом положении, и отходит от первой стороны диафрагмы, если нагрузочный регулятор находится в выпускном положении. Между второй фланцевой частью седла предохранительного клапана и частью нагрузочного регулятора расположен смещающий элемент. Смещающий элемент смещает первую сторону диафрагмы в направлении опорной поверхности. Ограничитель перемещения расположен по меньшей мере внутри части нагрузочного регулятора и взаимодействует с седлом предохранительного клапана таким образом, что взаимодействие ограничителя перемещения и седла предохранительного клапана вызывает перемещение опорной поверхности в направлении от первой стороны диафрагмы, если диафрагма перемещается в направлении к ограничителю перемещения.

Еще в одном варианте реализации внутреннее устройство для предохранительного клапана для использования с нагрузочными регуляторами содержит средство для обеспечения гидравлической связи между первой и второй камерами привода, причем указанная вторая камера гидравлически соединена с выходным отверстием нагрузочного регулятора. Внутреннее предохранительное клапанное устройство дополнительно содержит средства для управления средствами, образующими гидравлическую связь, которые обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на давление текучей среды в выходном отверстии, которое значительно больше давления, соответствующего наступлению закрытия регулятора.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан известный регулятор для текучей среды с нагрузкой давлением, осуществленный совместно с известным нагрузочным регулятором.

На фиг.2 показано поперечное сечение известного нагрузочного регулятора, показанного на фиг.1.

На фиг.3 показана часть еще одного известного нагрузочного регулятора, который осуществлен с известным внутренним предохранительным клапанным устройством.

На фиг.4А показан нагрузочный регулятор согласно одному из вариантов реализации, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство.

На фиг.4B показано поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.4А.

На фиг.5А показано поперечное сечение нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.5B показано еще одно поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.5А.

На фиг.5С показан один из вариантов реализации затвора клапана, используемого в нагрузочном регуляторе, показанном на фиг.5А и 5B.

На фиг.6А показано поперечное сечение одного из вариантов реализации нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

На фиг.6B показано еще одно поперечное сечение нагрузочного регулятора, показанного на фиг.6А.

На фиг.7 показано поперечное сечение одного из вариантов реализации нагрузочного регулятора, имеющего внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно еще одному варианту реализации.

Осуществление изобретения

Обычно регуляторы для текучей среды преобразуют поток текучей среды в соответствии со считываемым давлением ниже по течению потока и тем самым поддерживают давление в технологической системе в допустимых и/или постоянных пределах. Регуляторы для текучей среды обычно содержат диафрагму, которая функционально соединена с затвором клапана посредством соединения (например, рычага) с перемещением затвора клапана относительно седла клапана для прекращения или пропускания потока текучей среды между входным отверстием и выходным отверстием. Регуляторы для текучей среды обычно регулируют поток и давление технологической текучей среды с использованием заданного управляющего усилия или нагрузки, действующих на первую сторону диафрагмы, и тем самым перемещают затвор клапана в первом направлении. Вторая сторона диафрагмы гидравлически соединена с текучей средой в выходном отверстии, причем сила, с которой действует указанная текучая среда на диафрагму, вызывает ее перемещение во втором направлении, противоположном первому направлению. Таким образом, диафрагма перемещает затвор клапана в ответ на перепад между давлением текучей среды в выходном отверстии (т.е. силой, действующей на вторую сторону диафрагмы) и заданным управляющим усилием (т.е. силой, действующей на первую сторону диафрагмы) и тем самым изменяет поток через регулятор для достижения по существу постоянного давления на выходе.

В одном из вариантов реализации пружинный регулятор содержит нагрузочный элемент в форме смещающего элемента (например, пружину), который действует на первую сторону диафрагмы с заданным управляющим усилием. Еще в одном варианте реализации регулятор с нагрузкой давлением содержит нагрузочный элемент в форме нагрузочного давления, поданного регулятором, который действует с заданным регулирующим усилием на первую сторону диафрагмы. Регуляторы с нагрузкой давлением обычно обеспечивают более точное регулирование давления на выходе при более высоких расходах и более высоких давлениях на выходе по сравнению с пружинными регуляторами. Таким образом, регуляторы с нагрузкой давлением являются более предпочтительными в сравнении с пружинными регуляторами, если требуется более высокая точность регулировки давления ниже по течению потока (например, при измерениях).

Кроме того, регуляторы для текучей среды, у которых максимальное расчетное давление текучей среды на выходе ниже максимального расчетного давления текучей среды на входе, обычно нуждаются в защите от превышения давления. Иными словами, устройства для защиты от превышения давления часто являются необходимыми для технологических применений, в которых давление на входе превышает давление на выходе, и предотвращают ситуации, когда давление текучей среды ниже по течению потока превышает заданное значение (например, опасное давление) или становится больше давления на входе. Устройства для безопасного отключения и устройства для отслеживания реального значения представляют собой два типа устройств для защиты от превышения давления, которые используются вместе с регуляторами для текучей среды. Устройство для безопасного отключения обычно распознает давление на выходе (давление ниже по течению потока) и закрывает регулятор для текучей среды, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор, если давление ниже по течению потока достигает заданного значения. Устройство для отслеживания обычно содержит первый или рабочий регулятор, установленный последовательно со вторым регулятором. Второй регулятор обычно распознает давление ниже по течению потока (т.е. управляющее давление) и управляет давлением ниже по течению потока, если регулятор рабочего давления прекращает управление давлением ниже по течению потока.

В использовании регулятор давления переходит в закрытое положение, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор, если расположенное ниже по течению потока потребление технологической текучей среды уменьшается, и/или источник, расположенный ниже по течению потока, отключается (т.е. переходит по существу к нулевому потреблению). Например, если потребление ниже по течению потока значительно уменьшается или прекращается совсем (например, в случае нулевого потока), то затвор клапана в регуляторе для текучей среды герметично взаимодействует с седлом клапана, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через регулятор (т.е. перемещается в закрытое положение). Тем не менее, в некоторых случаях по причине коррозии, повреждения компонентов регулятора, забивки песком, трубной накипи и т.д. затвор клапана может быть недостаточно плотно прижат к седлу клапана, и таким образом обеспечивается возможность продолжения протекания технологической текучей среды между входным и выходным отверстиями регулятора и, следовательно, роста давления ниже по течению потока (например, регулирующего давления). Устройства для защиты от превышения давления активируются, если давление ниже по течению потока увеличивается до нежелательного уровня (например, опасного уровня), и тем самым предотвращают чрезмерный рост давления в потребителе, расположенном ниже по течению потока. Таким образом, устройства для защиты от превышения давления часто обеспечивают управление сбросом давления или ограничением давления и тем самым предотвращают разрушение технологической системы, которое может быть вызвано чрезмерным давлением.

Если затвор клапана должным образом прижат (например, плотно взаимодействует) к седлу клапана, и давление текучей среды между выходным отверстием и потребителем, расположенным ниже по течению потока, ниже заданного безопасного уровня давления, то устройство для защиты от превышения давления не активируется. Тем не менее, технологическая текучая среда обычно остается захваченной между выходной стороной затвора клапана регулятора и потребителем, расположенным ниже по течению потока. В некоторых случаях давление текучей среды между выходным отверстием и потребителем, расположенным ниже по течению потока, может зависеть от увеличения давления по причине, например, увеличения температуры окружающего воздуха. Увеличение давления указанной захваченной текучей среды в выходном отверстии может вызвать активацию устройства для защиты от превышения давления. Для предотвращения нежелательной активации устройства для защиты от превышения давления по причине температурных изменений пружинные регуляторы обычно содержат внутренний предохранительный клапан, который сбрасывает давление в выходном отверстии или отводит избыточную текучую среду в атмосферу. Устройство для защиты от превышения давления обычно имеет уставку давления, которая больше уставки давления внутреннего предохранительного клапана, и активируется, если давление текучей среды в выходном отверстии значительно превышает уставку давления внутреннего предохранительного клапана.

Тем не менее, регуляторы с нагрузкой давлением не связаны с внешней атмосферой, и, таким образом, внутренний предохранительный клапан не может быть интегрирован с основным регулятором. Указанное отсутствие внутреннего предохранительного клапана может вызвать нежелательную или неожиданную активацию устройства для защиты от превышения давления в ситуациях, в которых давление технологической текучей среды в выходном отверстии увеличивается по причине, например, температурных изменений, если регулятор находится в закрытом положении. Таким образом, регуляторы с нагрузкой давлением обычно не используются с устройствами для защиты от превышения давления, поскольку устройства для защиты от превышения давления имеют тенденцию к нежелательной активации в таких применениях. Для предотвращения нежелательной активации устройств для защиты от превышения давления регулятор с нагрузкой давлением обычно соединяют с наружным предохранительным клапаном. Но такой подход требует дополнительного оборудования, обслуживания, монтажных работ, трудовых ресурсов и, таким образом, увеличения затрат. В качестве альтернативного варианта вместо регуляторов с нагрузкой давлением и, таким образом, вместо наружных предохранительных клапанов обычно используются автоматические регуляторы непрямого действия. Однако автоматические регуляторы непрямого действия являются очень сложными и, следовательно, относительно дорогими.

Некоторые известные нагрузочные регуляторы содержат внутреннее предохранительное клапанное устройство, которое выпускает или отводит технологическую текучую среду, если технологическая текучая среда в выходном отверстии основного регулятора имеет заданное давление, которое вызывает начало запирания нагрузочного регулятора. Регулятор переходит в закрытое положение, если протекание текучей среды через нагрузочный регулятор прекращено (например, если потребление ниже по течению потока по существу является нулевым). Однако выброс или отвод технологической текучей среды в атмосферу каждый раз при входе нагрузочного регулятора в закрытое положение или во время нахождения в указанном положении может быть нежелательным, поскольку закрытое положение может происходить часто и, таким образом, в атмосферу может выбрасываться большое количество технологической текучей среды. Например, указанные известные нагрузочные регуляторы обычно не подходят для технологических применений, использующих опасную текучую среду (например, природный газ), поскольку предохранительный клапан нагрузочного регулятора начинает выпускать или отводить технологическую текучую среду в атмосферу в закрытом положении нагрузочного регулятора или при переходе в указанное положение. Таким образом, для применений, использующих опасную текучую среду, предпочтителен предохранительный клапан, который не производит сброс в начале запирания. Иными словами, существует потребность в предохранительном клапанном устройстве, имеющем смещение давления и тем самым обеспечивающем существенный диапазон нечувствительности или существенное эксплуатационное разделение между закрытым положением нагрузочного регулятора и положением спуска предохранительного клапана.

На практике нагрузочные регуляторы функционально соединены с основным регулятором для текучей среды. Как указано выше, нагрузочные регуляторы создают давление, обеспечивающее заданное регулирующее усилие для основного регулятора. Однако основной регулятор обычно переходит в закрытое положение (т.е. обеспечивает по существу нулевой поток) при выходном давлении текучей среды, которое больше выходного давления текучей среды, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение. Как указано выше, известные нагрузочные регуляторы, содержащие внутренние предохранительные клапаны, обычно начинают выпускать или отводить текучую среду в атмосферу в начале закрытого положения нагрузочного регулятора. В результате, в ситуации избыточного давления нагрузочный регулятор начинает выпускать или отводить в атмосферу технологическую текучую среду до начала закрытого положения основного регулятора. Кроме того, в указанных известных нагрузочных регуляторах отсутствуют средства для управления давлением, при котором нагрузочный регулятор начинает сброс или отвод текучей среды в атмосферу, так что начало выпускного положения может быть задано для активации, если выходное давление текучей среды превышает давление текучей среды, которое вызывает запирание основного регулятора.

В результате, отсутствие возможности управления точкой начала сброса давления или установкой нагрузочного регулятора (т.е. давления, при котором нагрузочный регулятор сбрасывает давление) заставляет нагрузочный регулятор сбрасывать или отводить в атмосферу текучую среду при давлении на выходе, которое ниже давления текучей среды на выходе, при котором основной регулятор переходит в закрытое положение. Сброс или отвод технологической текучей среды в атмосферу каждый раз, когда нагрузочный регулятор входит в закрытое положение, приводит к выпуску в атмосферу большого количества технологической текучей среды. Например, технологическая текучая среда может выходить в атмосферу в течение длительного времени, если потребление ниже по течению потока вызывает рост давления в выходном отверстии до уровня, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение (и таким образом начинает выпускать в атмосферу технологическую текучую среду), но который ниже уровня давления, вызывающего переход основного регулятора в закрытое положение. В результате, регуляторы с нагрузкой давлением обычно являются не подходящими для технологических применений, в которых используется опасная текучая среда (например, природный газ). Таким образом, предпочтительно чтобы нагрузочный регулятор выполнял сброс давления, если давление текучей среды на выходе является близким к давлению, которое вызывает переход в закрытое положение как нагрузочного регулятора, так и основного регулятора. Кроме того, конфигурирование нагрузочного регулятора для перехода в закрытое положение при давлении, которое больше давления, вызывающего переход основного регулятора в закрытое положение, нежелательно, поскольку нагрузочный регулятор имеет тенденцию к самостоятельному регулированию текучей среды и берет на себя управление давлением ниже по течению потока и таким образом осуществляет нежелательное и/или неподходящее управление давлением ниже по течению потока.

Внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предусматривает смещение давления активации предохранительного клапана путем формирования существенного диапазона нечувствительности или существенного разделения между давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается закрытое положение нагрузочного регулятора, и давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается положение сброса давления или точка разгрузки внутреннего предохранительного клапана. Кроме того, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предусматривает смещение давления между давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается закрытое положение основного регулятора, и давлением на выходе основного регулятора, при котором имеет место или начинается положение сброса внутреннего предохранительного клапана, входящего в состав нагрузочного регулятора. Иными словами, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, управляет смещением давления между давлением текучей среды на выходе, которое вызывает начало положения сброса внутреннего предохранительного клапанного устройства, и давлением текучей среды на выходе, которое вызывает начало закрытия нагрузочного регулятора и/или основного регулятора. В описанном варианте реализации смещение давление задано таким образом, чтобы давление, при котором внутренний предохранительный клапан нагрузочного регулятора находится в положении сброса, было значительно больше давления на выходе, при котором основной регулятор находится в закрытом положении, и давления на выходе, при котором нагрузочный регулятор находится в закрытом положении.

Таким образом, описанное здесь предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации обеспечивает регулируемую заданную силу для предохранительного клапана, так что активация указанного предохранительного клапана может быть осуществлена при различных заданных давлениях текучей среды на выходе. Кроме того, внутреннее предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, предпочтительно может быть интегрировано с регуляторами с нагрузкой давлением для обеспечения повышенной точности путем существенной минимизации нежелательного сброса или отвода в атмосферу технологической текучей среды и/или предотвращения нежелательной или неожиданной активации устройств для защиты от превышения давления, которые функционально соединены с нагрузочными регуляторами и/или основными регуляторами. Таким образом, предохранительное клапанное устройство согласно одному из вариантов реализации, описанное здесь, обеспечивает использование устройств для защиты от превышения давления вместе с регуляторами с нагрузкой давлением без необходимости использования наружного предохранительного клапана.

Перед обсуждением подробностей внутреннего предохранительного клапанного устройства согласно одному из вариантов реализации приведено описание примера известного регулятора 100 с нагрузкой давлением для текучей среды, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.1, известный регулятор 100 содержит известный регулятор 102 с нагрузкой давлением, который обеспечивает регулирующее давление или нагрузку для основного регулятора 104. Наружный предохранительный клапан 106 гидравлически соединен с основным регулятором 104 таким образом, чтобы регулятор 100 мог использоваться с опасной технологической текучей средой, такой как, например, природный газ. Устройство 108 для защиты от превышения давления также может быть гидравлически соединено с регулятором 100. Наружный предохранительный клапан 106 может быть гидравлически соединен между регулятором 104 и устройством 108 для предотвращения неожиданной активации устройства 108. Однако наружный предохранительный клапан 106 требует дополнительных монтажных работ, запаса материалов, трудовых ресурсов, обслуживания, и т.д., которые увеличивают затраты. В другом варианте реализации изобретения вместо регулятора 102 и наружного клапана 106 может быть использован автоматический регулятор с контрольным каналом. Однако такие известные автоматические регуляторы с контрольным каналом являются более сложными и дорогими.

Как показано на фиг.1, основной регулятор 104 согласно одному из вариантов реализации содержит привод 110, который функционально соединен с клапаном 112, имеющим входное отверстие 114 и выходное отверстие 116. Привод 110 содержит узел 118 основной диафрагмы, расположенный между первым корпусом 120 привода и вторым корпусом 122 привода. Первый корпус 120 образует нагрузочную камеру 124, а второй корпус 122 образует управляющую камеру 126. Регулятор 102 имеет входное нагрузочное отверстие 128, гидравлически соединенное с входным отверстием 114 клапана 112, и выходное нагрузочное отверстие 130, которое находится в гидравлической связи с нагрузочной камерой 124 и обеспечивает нагрузочное давление в нагрузочной камере 124.

Клапан 112 содержит корпус 132 клапана, который соединен с нижним корпусом 122 привода. Седло 134 клапана размещено в корпусе 132 клапана и формирует рабочее отверстие 136, через которое текучая среда может протекать между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116. Затвор 138 клапана, соединенный с первым концом 140 штока 142 клапана, содержат уплотняющий диск 144 (например, эластичный уплотняющий диск), который герметично взаимодействует с седлом 134 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116. Направляющая 146 штока совмещает шток 142 клапана и уплотняющий диск 144 по меньшей мере с одним из нижнего корпуса 122 привода, корпуса 132 клапана или седла 134. Не показанная на чертеже направляющая 146 содержит по меньшей мере один проход, находящийся в гидравлической связи с выходным отверстием 116 и камерой 126 регулирующего давления.

Узел 118 диафрагмы содержит диафрагму 148, которую поддерживает пластина 150 диафрагмы и которая имеет первую сторону или поверхность 152, открытую к нагрузочной камере 124, и вторую сторону или поверхность 154, открытую к камере 126 регулирующего давления. Диафрагма 148 функционально соединена с затвором 138 посредством штока 142 и рычага 156 и заставляет затвор 138 перемещаться в направлении к седлу 134 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116, когда диафрагма 148 перемещается в направлении к камере 126. Рычаг 156 соединен с диафрагмой 148 посредством пластины 150 и узла 160 стойки толкателя. Первый конец 162 узла 160 стойки толкателя взаимодействует со второй стороной 154 диафрагмы 148 посредством пластины 150, а второй конец 164 узла 160 функционально соединен с закрывающей пружиной 166 посредством гнезда для пружины или винта 168, выполненных с возможностью регулирования. Закрывающая пружина 166 расположена в корпусе 170 для пружины между регулируемым гнездом 168 для пружины и вторым гнездом 172 для пружины (например, корпусной частью корпуса 170 для пружины). Закрывающая пружина 166 обеспечивает заданную нагрузку или силу, которая смещает диафрагму 148 в направлении к нагрузочной камере 124 посредством узла 160 стойки толкателя, которая в свою очередь вызывает перемещение затвора 138 клапана в направлении к седлу 134 клапана, тем самым препятствуя протеканию текучей среды через клапан 112 (например, в закрытом положении). Величина силы, с которой действует закрывающая пружина 166, может быть выбрана (например, увеличена или уменьшена) посредством регулируемого гнезда 168. Кроме того, пластина 150 содержит проход или отводное отверстие 174, которое обеспечивает гидравлическое соединение нагрузочной камеры 124 и камеры 126 регулирующего давления и, таким образом, гидравлическое соединение нагрузочного выходного отверстия 130 регулятора 102 и выходного отверстия 116 основного регулятора 104.

На фиг.2А показано поперечное сечение известного нагрузочного регулятора 102, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.1 и 2, регулятор 102 содержит верхний корпус 202 и нижний корпус 204, которые соединены вместе посредством соединительных элементов 206. Нагрузочная диафрагма 208 расположена между верхним корпусом 202 и нижним корпусом 204. Верхний корпус 202 и первая сторона 210 нагрузочной диафрагмы 208 образуют первую камеру 212. Нагрузочная пружина 214 расположена между первым гнездом 216 и регулируемым вторым гнездом 218. В показанном варианте реализации первая камера 212 гидравлически соединена, например, с атмосферой.

Первое гнездо 216 для пружины соединено с пластиной 220 нагрузочной диафрагмы, которая поддерживает нагрузочную диафрагму 208. Регулятор 222 нагрузочный пружины (например, винт) взаимодействует со вторым гнездом 218 и тем самым обеспечивает выбор длины нагрузочной пружины 214 (например, сжимает или освобождает нагрузочную пружину 214) и, таким образом, выбор (например, увеличения или уменьшения) величины заданной силы или нагрузки, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 нагрузочной диафрагмы 208.

Нижний корпус 204 и вторая сторона 224 нагрузочной диафрагмы 208 по меньшей мере частично образуют вторую камеру 226, нагрузочное входное отверстие 128 и нагрузочное выходное отверстие 130. Вторая камера 226 гидравлически соединена с нагрузочным выходным отверстием 130 посредством канала 228 и, таким образом, находится в гидравлической связи с нагрузочной камерой 124 (фиг.1) основного регулятора 104. Седло 230 нагрузочного клапана расположено в нижнем корпусе 204 и формирует рабочее отверстие 232 между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130. Затвор 234 нагрузочного клапана функционально соединен с нагрузочной диафрагмой 208 посредством нагрузочного штока 236 клапана и пластины 220 нагрузочной диафрагмы. Вторая пружина 238 расположена между вторым гнездом 240 и затвором 234 и смещает затвор 234 в направлении к седлу 230. Жесткость второй пружины 238 обычно значительно меньше жесткости нагрузочной пружины 214. В показанном примере второй конец 242 нагрузочного штока 236 содержит мягкое или эластичное седло 244, которое взаимодействует с соединительным седлом 246, соединенным с пластиной 220 нагрузочной диафрагмы.

Как показано на фиг.1 и 2, в использовании входное отверстие 114 находится в гидравлической связи, например, с газораспределительным источником, который подает текучую среду, имеющую относительно высокое давление. Выходное отверстие 116 клапана 112 находится в гидравлической связи с расположенным ниже по течению потока потребителем или другим промежуточным устройством, которые потребляют технологическую текучую среду с необходимым (например, низким) давлением.

Регулятор 102 обычно регулирует входное давление текучей среды во входном отверстии 114 и тем самым обеспечивает или вырабатывает необходимое нагрузочное давление для нагрузочной камеры 124 основного регулятора 104. Для достижения необходимого нагрузочного давления нагрузочная пружина 214 располагает затвор 234 нагрузочного клапана относительно седла 230 таким образом, чтобы ограничить поток технологической текучей среды между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130. Таким образом, нагрузочное давление зависит от величины силы, с которой нагрузочная пружина 214 действует на нагрузочную диафрагму 208 и, таким образом, на затвор 234, определяя его положение относительно седла 230. Уставка необходимого нагрузочного давления может быть выбрана регулирующей силой, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 диафрагмы 208 посредством регулировочного винта 222.

При увеличении потребления в выходном отверстии 116 давление текучей среды в выходном отверстии 116 немедленно уменьшается. Вторая камера 226 регулятора 102 распознает уменьшение давления технологической текучей среды в выходном отверстии 116 через канал 228 и отводное отверстие 174. Таким образом, при уменьшении давления технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 130 и, следовательно, при уменьшении силы, действующей на вторую сторону 224 диафрагмы 208, которая должна быть меньше заданной силы, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 диафрагмы 208, указанная нагрузочная пружина 214 вызывает перемещение нагрузочной диафрагмы 208 в направлении к второй камере 226. Если нагрузочная диафрагма 208 перемещается в направлении к второй камере 226, затвор 234 отходит от седла 230 и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды через рабочее отверстие 232 между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130 (например, в открытом положении) и таким образом вызывает рост давления в нагрузочном выходном отверстии 130.

Основной регулятор 104 обеспечивает нагрузочное давление в нагрузочной камере 124. В свою очередь указанное нагрузочное давление действует на первую сторону 152 диафрагмы 148 и вызывает перемещение диафрагмы 148 в направлении к камере 126 регулирующего давления (например, в нисходящем направлении относительно фиг.1). Если диафрагма 148 перемещается в направлении к камере 126, то диафрагма 148 заставляет рычаг 156 перемещать затвор 138 в направлении от седла 134 и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды через рабочее отверстие 136 между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116 для удовлетворения нужд потребителя, расположенного ниже по течению потока.

Наоборот, при уменьшении или отключении потребления в выходном отверстии или ниже по течению потока давление технологической текучей среды в указанном выходном отверстии 116 увеличивается. Увеличивающееся давление в выходном отверстии 116 распознается второй камерой 226 регулятора 102 через отводное отверстие 174 в пластине 150 и канал 228. Давление в выходном отверстии действует на вторую сторону 224 нагрузочной диафрагмы 208. Сила, действующая на вторую сторону 224, преодолевает силу, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210, когда давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 130 действует на вторую сторону 224 нагрузочной диафрагмы 208 с силой, которая превышает заданную силу, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210 нагрузочной диафрагмы 208. В этом случае нагрузочная диафрагма 208 перемещается в направлении к первой камере 212, и тем самым вызывает перемещение затвора 234 в направлении к седлу 230, и тем самым ограничивает поток текучей среды через рабочее отверстие 232. Вторая пружина 238 смещает затвор 234, вследствие чего указанный затвор герметично взаимодействует с седлом 230 (например, в закрытом положении), по существу тем самым препятствуя протеканию текучей среды через рабочее отверстие 232 между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130, и таким образом уменьшает подачу нагрузочного давления в нагрузочную камеру 124.

Регулятор 102 находится в закрытом положении, если затвор 234 герметично взаимодействует с седлом 230 и обеспечивает надежную герметизацию и тем самым препятствует протеканию текучей среды через рабочее отверстие 232 между нагрузочным входным отверстием 128 и нагрузочным выходным отверстием 130. В результате нагрузочное давление в нагрузочной камере 126 уменьшается. Таким образом, в закрытом положении сила, действующая на вторую сторону 154 диафрагмы 148 через вторую камеру 126 вследствие увеличения давления текучей среды в выходном отверстии 116, вызывает перемещение диафрагмы 148 в направлении к нагрузочной камере 124 (т.е. в восходящем направлении относительно чертежа). Перемещение диафрагмы 148 в направлении к первой камере 124 заставляет рычаг 156 перемещать затвор 138 в направлении к седлу 134 клапана 112. Закрывающая пружина 166 смещает диафрагму 148 в направлении к первой камере 152 (например, вверх) и принуждает затвор 138 к герметичному взаимодействию с седлом 134, тем самым препятствуя протеканию текучей среды между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116. Основной регулятор 104 находится в закрытом положении, если затвор 138 герметично взаимодействует с седлом 134 и тем самым обеспечивает по существу нулевой поток через основной регулятор 104 (т.е. от входного отверстия 114 к выходному отверстию 116). Регулятор 102 запирается при давлении текучей среды в выходном отверстии, которое меньше давления текучей среды в выходном отверстии, вызывающего запирание основного регулятора 104. В противном случае регулятор 102 стремится регулировать текучую среду и берет на себя управление давлением ниже по течению потока, если основной регулятор 104 запирается при давлении текучей среды, которое меньше давления текучей среды, при котором запирается регулятор 102, и таким образом создает нежелательное и/или неподходящее регулирующее давление ниже по течению потока. Если затвор 138 герметично взаимодействует с седлом 134, между выходным отверстием 116 и потребителем, расположенным ниже по течению потока (не показан), остается захваченный сжатый воздух.

В некоторых случаях по причине коррозии, повреждения компонентов регулятора, запесочивания, трубной накипи, и т.д., затвор 138 клапана основного регулятора 104 может не обеспечить надежное уплотнение при взаимодействии с седлом 134 клапана. В результате технологическая текучая среда с высоким давлением из входного отверстия 114 будет продолжать протекать к выходному отверстию 116. Следовательно, давление ниже по течению потока в выходном отверстии 116 будет расти (несмотря на то, что клапан 112 находится в закрытом положении), поскольку потребление потребителя, расположенного ниже по течению потока, значительно уменьшено (например, в случае по существу нулевого потребления). Устройство 108 для защиты от превышения давления активируется, если давление текучей среды в выходном отверстии 116 увеличивается до заданного уровня (например, до заданного безопасного уровня).

Кроме того, в некоторых случаях, когда основной регулятор 104 находится в закрытом положении, на технологическую текучую среду, остающуюся между выходным отверстием 116 и потребителем, расположенным ниже по течению потока, может воздействовать повышенная температура и таким образом вызывать увеличение давления текучей среды в выходном отверстии 116. Такое увеличение давления текучей среды в выходном отверстии 116 по причине увеличения температуры также может вызвать активацию устройства 108. Как указано выше, поскольку нагрузочная камера 124 не открыта для атмосферы, наружный предохранительный клапан 106 обычно соединяется с регулятором 100 и тем самым предотвращает неожиданную активацию устройства 108. Однако использование наружного предохранительного клапана 106 вместе с регулятором 102 и устройством 108 может оказаться нежелательным и/или дорогостоящим.

На фиг.3 показан известный нагрузочный регулятор 300, который содержит внутренний встроенный предохранительный клапан 302 согласно одному из вариантов реализации. Компоненты регулятора 300, которые по существу подобны или идентичны компонентам регулятора 102, обозначены ссылочными номерами, соответствующими компонентам, показанным на фиг.1, которыми они идентичны или подобны, и потому далее не будут подробно описаны еще раз. Соответствующие описания указанных компонентов приведены выше со ссылкой на фиг.1 и 2.

Внутренний предохранительный клапан 302 содержит седло 304 предохранительного клапана, которое функционально соединено с диафрагмой 208 посредством пластины 220 диафрагмы. Седло 304 имеет отверстие 306, которое гидравлически соединено с первой камерой 212 и второй камерой 226. Мягкий затвор 244 штока 236 нагрузочного клапана взаимодействует с отверстием 306 седла 304, тем самым препятствуя (например, блокируя) протеканию текучей среды между первой и второй камерами 212 и 226 соответственно.

В использовании, если давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 130 действует на вторую сторону 224 нагрузочной диафрагмы 208 с силой, которая меньше силы, с которой нагрузочная пружина 214 действует на первую сторону 210, то мягкий затвор 244 взаимодействует с отверстием 306 седла 304 и тем самым предотвращает нежелательную протечку текучей среды между первой и второй камерами 212 и 226. Нагрузочная диафрагма 208 перемещается в направлении к первой камеры 212 (например, в восходящем направлении против силы, приложенной нагрузочной пружиной 214 в ориентации относительно фиг.3), если давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 130 действует на вторую сторону 224 нагрузочной диафрагмы 208 с силой, которая равна нагрузке, приложенной нагрузочной пружиной 214, или превышает ее. Седло 304, которое соединено с нагрузочной диафрагмой 208 посредством пластины 220 нагрузочной диафрагмы, отходит от мягкого затвора 244 и обеспечивает гидравлическое соединение второй камеры 226 и первой камера 212, тем самым обеспечивая сброс давления или выпуск текучей среды, например, в атмосферу. Таким образом, регулятор 300 обеспечивает положение сброса давления, если давление текучей среды во второй камере 226 действует с силой, которая вызывает переход регулятора 300 в закрытое положение (т.е. в начало запирания).

Таким образом, регулятор 300 согласно одному из вариантов реализации обычно используется с безопасной технологической текучей средой, такой как воздух, и не подходит для использования с опасными средами, такими как природный газ. Более конкретно, регулятор 300 не подходит для работы с опасными средами, поскольку предохранительный клапан 302 выпускает или отводит текучую среду в атмосферу при каждом переходе в закрытое положении, что может происходить достаточно часто, или когда находится в закрытом положении. Таким образом, регулятор 300 не подходит для опасных применений, поскольку применения с опасными текучими средами обычно требуют использования предохранительного клапана, который не начинает выпускать или отводить текучую среду в атмосферу при запирании регулятора 300.

Кроме того, при соединении с таким регулятором, как, например, основной регулятор 104, показанный на фиг.1, регулятор 300 начинает выпускать или отводить текучую среду при давлении текучей среды на выходе, которое меньше давления текучей среды на выходе, при котором основной регулятор 104 переходит в закрытое положение. Кроме того, указанные соотношения не могут быть исправлены, поскольку в регуляторе 300 отсутствуют средства управления смещением давления между давлением текучей среды на выходе, которое вызывает переход внутреннего предохранительного клапана 302 в положение сброса давления, и давлением текучей среды на выходе, которое вызывает переход в закрытое положение основного регулятора 104.

На фиг.4А показано поперечное сечение нагружающего регулятора 400 согласно одному из вариантов реализации, который может быть использован вместе с основным регулятором 104 согласно одному из вариантов реализации, показанным на фиг.1. Регулятор 400 содержит внутреннее предохранительное клапанное устройство или узел 402, которое обеспечивает существенное смещение (например, смещение давления) или существенный диапазон нечувствительности между давлением на выходе регулятора, при котором имеет место или начинается закрытое положение регулятора 400, и давлением на выходе регулятора, при котором имеет место или начинается выпускное положение внутреннего устройства 402. Кроме того, внутреннее устройство 402 при соединении функционально с основным регулятором (например, основным регулятором 104, показанным на фиг.1) входит в положение сброса при давлении текучей среды на выходе, которое значительно больше давления текучей среды на выходе, при котором имеет место или начинается закрытое положение основного регулятора 104. Иными словами, внутреннее устройство 402 управляет смещением давления между давлением текучей среды на выходе, при котором внутреннее устройство 402 начинает переход в положение сброса, и давлением текучей среды на выходе, при котором основной регулятор и/или нагрузочный регулятор начинает переход в закрытое положение. На фиг.4B показано еще одно поперечное сечение регулятора 400 согласно варианту реализации, показанному на фиг.4А, иллюстрирующее внутреннее устройство 402 в положении сброса.

Как показано на фиг.4А и 4B, регулятор 400 содержит корпус 404, имеющий нагрузочную диафрагму 406, расположенную между первым корпусом 408 и вторым корпусом 410. Первый корпус 408 и первая сторона 412 нагрузочной диафрагмы 406 образуют первую камеру 414. Нагрузочная пружина 416 расположена в первом корпусе 408 между первым гнездом 418 для пружины и регулируемым вторым гнездом 420 для пружины. Нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406 и вызывает перемещение нагрузочной диафрагмы 406 в направлении к второму корпусу 410 (например, в нисходящем направлении в ориентации относительно фиг.4А и 4B). Первая камера 414 имеет выход или отверстие 422, обеспечивающее гидравлическое соединение первой камеры 414, например, с атмосферой.

Второй корпус 410 формирует проход между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. Нагрузочное входное отверстие 424 гидравлически связано с входным отверстием (например, входным отверстием 114, как показано на фиг.1) регулятора (например, регулятора 104), а нагрузочное выходное отверстие 426 гидравлически связано с нагрузочной камерой (например, нагрузочной камерой 126) основного регулятора (например, основного регулятора 104). Второй корпус 410 и вторая сторона 428 нагрузочной диафрагмы 406 образуют вторую камеру 430. Вторая камера 430 находится в гидравлической связи с нагрузочным выходным отверстием 426 через канал 432 и тем самым обеспечивает возможность распознавания изменения давления технологической текучей среды в выходном отверстии (например, в выходном отверстии 116, как показано на фиг.1) основного регулятора (например, основного регулятора 104). Седло 434 нагрузочного клапана расположено внутри второго корпуса 410 и формирует рабочее отверстие 437, через которое технологическая текучая среда может протекать между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. Первый конец 438 штока 436 нагрузочного клапана функционально соединен с нагрузочной диафрагмой 406, а второй конец 442 содержит затвор 440 нагрузочного клапана. Затвор 440 функционально соединен с нагрузочной диафрагмой 406 и перемещается в направлении к нагрузочному седлу 434 и тем самым препятствует протеканию текучей среды через рабочее отверстие 437 и отходит от седла 434, тем самым обеспечивая возможность протекания текучей среды через рабочее отверстие 437. Закрывающая пружина 444 расположена между затвором 440 и гнездом 446 для пружины затвора клапана и обеспечивает смещение затвора 440 в направлении к седлу 434.

Внутреннее устройство 402 выполнено с возможностью перемещения от седла 448 предохранительного клапана в выпускное положение и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430 в ответ на давление, которое больше давления, при котором регулятор входит в закрытое положение. В этом примере седло 448 соединено с нагрузочной диафрагмой 406 посредством пластины 450 диафрагмы. Седло 448 имеет цилиндрический корпус 452, проходящий вдоль продольной оси 454, и фланцевую часть 456. Цилиндрический корпус 452 имеет первую полость, или отверстие 458, вторую полость, или отверстие 460, диаметр которого меньше диаметра первого отверстия 458, и третье отверстие 462, диаметр которого меньше диаметра первого и второго отверстий 458 и 460. Первое, второе и третье отверстия 458, 460 и 462 формируют проход для гидравлического соединения первой камеры 414 и второй камеры 430. Затвор 464 предохранительного клапана соединен с седлом 448 с возможностью скольжения и перемещается в направлении к третьему отверстию 462 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между первой и второй камерами 414 и 430 и перемещается в направлении от третьего отверстия 462, тем самым обеспечивая возможность протекания текучей среды между первой и второй камерами 414 и 430. Затвор 464 взаимодействует с третьим отверстием 462 или блокирует его, если первая часть 466 затвора 464 расположена во втором отверстии 460 седла 448.

Ограничительный или фракционный элемент 468 (например, уплотнительное кольцо) расположен по меньшей мере между частью затвора 464 и частью седла 448. В описанном примере ограничительный или фрикционный элемент 468 расположен в канале или кольцевом желобе 470, выполненном в затворе 464. Однако в некоторых других примерах ограничительный или фрикционный элемент 468 может быть расположен в канале или кольцевом желобе, выполненном во втором отверстии 460 седла 448, или любом другом подходящем месте между затвором 464 и седлом 448. В некоторых других вариантах реализации несколько уплотнительных колец и/или несколько имеющих различные размеры уплотнительных колец (не показаны) могут быть расположены по меньшей мере между частью затвора 464 и седлом 448 и тем самым обеспечивать более или менее значительное сопротивление или трение таким образом, чтобы активация внутреннего устройства 402 могла осуществляться при различных необходимых заданных давлениях текучей среды в выходном отверстии.

В некоторых других вариантах реализации по меньшей мере часть затвора 464 может быть выполнена, например, из резины, материала Teflon® или любого другого материала, подходящего для фрикционного взаимодействия с седлом 448, для обеспечения значительного смещения давления между давлением текучей среды, которое вызывает переход в закрытое положение, и давлением текучей среды, которое вызывает переход в положение выпуска. В других вариантах реализации затвор 464 может содержать кольцевые гребни, неравномерности, выступы или любые другие подходящие конфигурации и/или материалы, обеспечивающие возможность взаимодействия затвора 464 с седлом 448, тем самым обеспечивая существенное смещение давления. В других вариантах реализации седло 448 может содержать кольцевые желоба для приема уплотнительных колец, прокладок, выполненных, например, из резины, выступов и/или других конфигураций и/или материалов, походящих для обеспечения фрикционного взаимодействия затвора 464 с седлом 448 для существенного смещения давления.

В закрытом положении затвор 464 взаимодействует с третьим отверстием 462 седла 448 (как показано на фиг.4А) и тем самым препятствует протеканию текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430, а в положении выпуска перемещается в направлении от второго отверстия 460 и третьего отверстия 462 (как показано на фиг.4B) и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430. Ограничительный или фрикционный элемент 468 обеспечивает сопротивление (например, за счет фрикционных сил) и тем самым препятствует перемещению седла 448 в направлении от затвора 464 (т.е. в положении выпуска, как показано на фиг.4B), если регулятор 400 находится в запертом положении (т.е. в закрытом положении, как показано на фиг.4А). Иными словами, давление в выходном отверстии (например, выходном отверстии 116) основного регулятора (например, основного регулятора 104), которое вызывает переход регулятора 400 в закрытое положение, не вызывает переход устройства 102 в открытое положение или положение отвода в начале запирания или после него. Напротив, требуется дополнительное увеличение давления, существенно превышающего давление текучей среды, необходимое для перехода в закрытое положение, для преодоления сопротивления (например, фрикционного сопротивления), созданного ограничительным элементом 468, и перевода устройства 402 в положение сброса.

Кроме того, при соединении функционально с основным регулятором 104 закрытое положение основного регулятора 104 не вызывает переход устройства 102 в открытое положение или выпускное положение в начале закрытия основного регулятора 104 или после него. Напротив, требуется дополнительное увеличение давления, существенно большего по сравнению с давлением, необходимым для перехода основного регулятора 104 в закрытое положение, для преодоления сопротивления (например, фрикционного сопротивления), созданного ограничительным элементом 468, и перевода устройства 402 в положение выпуска. Как показано на фиг.4B, в выпускном положении седло 448 перемещено в направлении от затвора 464 и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430.

В показанном примере затвор 464 имеет шток 472 и фланцевую часть 474. Предохранительный смещающий элемент 476, например предохранительная смещающая пружина, расположен между заплечиком 478 седла 448 и фланцевой частью 474 затвора 464 и смещает затвор 464 в направлении к первому концу 438 нагрузочного штока 436 клапана. В показанном варианте реализации первый конец 438 нагрузочного штока 436 содержит мягкое или эластичное седло 480, которое взаимодействует с затвором 464 и тем самым соединяет функционально нагрузочный затвор 440 с нагрузочной диафрагмой 406. Таким образом, затвор 464 может свободно колебаться отдельно от нагрузочного штока 436, тем самым способствуя уменьшению несоосности между нагрузочным штоком 436, нагрузочным затвором 440, нагрузочной диафрагмой 406, корпусом 404, и т.д. В результате нагрузочный шток 436, нагрузочный затвор 440, нагрузочная диафрагма 406 и корпус 404 могут быть изготовлены с большими допусками и таким образом уменьшить стоимость изготовления и упростить указанный узел.

В использовании нагрузочная диафрагма 406 может перемещаться по меньшей мере между первым положением, вторым положением и третьим положением в ответ на давление технологической текучей среды, распознанное в нагрузочном выходном отверстии 426. В первом положении сила нагрузочной пружины 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406 и вызывает перемещение нагрузочной диафрагмы 406 в направлении к второй камере 430. Диафрагма 406 перемещается в первое положение, когда давление технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 действует на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 через вторую камеру 430 с первой силой, которая меньше силы нагрузочной пружины 416, действующей на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406. В свою очередь нагрузочная диафрагма 406 перемещает нагрузочный затвор 440 в первое положение посредством штока 436. В первом положении нагрузочный затвор 440 перемещен в направлении от нагрузочного седла 434 и тем самым обеспечивает возможность протекания текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426 (например, в открытом положении).

В открытом положении внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 находится в закрытом положении и предотвращает протекание текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430. Предохранительная пружина 476 смещает затвор 464 в направлении к эластичному седлу 480. Высокое давление текучей среды в нагрузочном входном отверстии 424 уменьшается до нагрузочного давления (например, необходимого нагрузочного давления) при протекании текучей среды через рабочее отверстие 437 к нагрузочному выходному отверстию 426 в зависимости от положения затвора 440 относительно седла 434. Нагрузочное давление должно быть подано, например, в нагрузочную камеру (например, нагрузочную камеру 124, показанную на фиг.1) основного регулятора (например, основного регулятора 104, показанного на фиг.1). Нагрузочная пружина 416 может быть отрегулирована (например, сжата или отпущена) посредством регулировочного винта 482 для увеличения или уменьшения силы, действующей на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406.

Вторая камера 430 распознает давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 через канал 432. Нагрузочная диафрагма 406 перемещается во второе положение (как показано на фиг.4A), если давление технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 действует на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 со второй силой, которая больше (например, немного больше) силы, с которой нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406. В свою очередь, во втором положении, нагрузочная диафрагма 406 вызывает перемещение затвора 440 в направлении к седлу 434. Закрывающая пружина 444 смещает затвор 440 в направлении к седлу 434 и тем самым обеспечивает его герметичное взаимодействие с указанным седлом 434, препятствуя протеканию текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426 (т.е. в закрытом положении). Закрытое положение имеет место, если регулятор 400 препятствует протеканию текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. В закрытом положении предохранительная пружина 476 продолжает смещать затвор 464 в направлении к первому концу 438 штока 436 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430.

Ограничительный элемент 468 обеспечивает фрикционное сопротивление и тем самым ограничивает или прекращает перемещение седла 448 в направлении от затвора 464, когда нагрузочная диафрагма 406 входит во второе положение, и/или регулятор 400 входит в закрытое положение (как показано на фиг.4А). Таким образом, после достижения закрытого положения или входа в него (т.е. в начале перехода в закрытое положение) предохранительное клапанное устройство 402 не находится в положении выпуска, т.е. не обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430.

При соединении с регулятором, таким как основной регулятор 104, показанный на фиг.1, давление текучей среды в выходном отверстии 116 продолжает увеличиваться, когда регулятор 400 входит в закрытое положение. Указанное увеличение давления текучей среды в выходном отверстии вызывает переход основного регулятора 104 в закрытое положение (т.е. обеспечивает по существу нулевой поток между входным отверстием 114 и выходным отверстием 116). Таким образом, основной регулятор 104 входит в закрытое положение, если давление текучей среды в выходном отверстии 116 больше давления текучей среды в выходном отверстии 116, при котором регулятор 400 входит в закрытое положение. В результате, согласно одному из вариантов реализации внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 прекращает гидравлическую связь между первой камерой 414 и второй камерой 430 в начале запирания основного регулятора 104. Таким образом, внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 выполнено с возможностью (например, посредством ограничительного элемента 468) сброса при давлении текучей среды, которое больше давления текучей среды, вызывающего начало запирания основного регулятора.

Для преодоления силы (например, фрикционной силы), приложенной ограничительным элементом 468, давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 действует на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 через вторую камеру 430 с силой, которая значительно больше силы, с которой действует текучая среда, чтобы вызвать переход регулятора 400 в закрытое положение (а также больше упругой силы, с которой нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406).

При увеличении давления технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 (и, как следствие, переходе основного регулятора 104 в закрытое положение), нагрузочная диафрагма 406 и седло 448 предохранительного клапана перемещаются в третье положение (как показано на фиг.4B) в направлении к первой камере 414, и таким образом вызывают разделение или перемещение затвора 464 в направлении от седла 448 и тем самым обеспечивают возможность протекания текучей среды между первой и второй камерами 414 и 430. Иными словами, внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 препятствует сбросу или отводу технологической текучей среды при переходе в закрытое положение или в начале указанного перехода в закрытое положение регулятора 400 и/или основного регулятора 104. Напротив, внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 сбрасывает давление или отводит текучую среду, если давление в выходном отверстии существенно больше давления в выходном отверстии, которое вызывает указанное закрытое положение, но меньше давления в выходном отверстии, которое вызывает активацию устройства для защиты от превышения давления (например, устройства 108, показанного на фиг.1), которое функционально соединено с регулятором 400 согласно одному из вариантов реализации.

Таким образом, если нагрузочная диафрагма 406 и седло 448 перемещаются из второго положения (которое соответствует закрытому положению), показанного на фиг.4А, в третье положение (которое соответствует положению сброса давления), показанное на фиг.4B, внутреннее предохранительное клапанное устройство 402 обеспечивает возможность протекания текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430. В результате, согласно одному из вариантов реализации, ограничительный элемент 468 обеспечивает существенный диапазон нечувствительности или существенное разделение между закрытым положением регулятора 400 и/или основного регулятора 104 и положением сброса предохранительного клапанного устройства 402. В применении с использованием природного газа, в котором необходимо обеспечить регулирующее давление 2 фунта на квадратный дюйм (13,8 кПа) (например, давление ниже по течению потока или давление в выходном отверстии), положение сброса внутреннего предохранительного клапанного устройства 402 может быть задано или сконфигурировано с возможностью активации при достижении давлением текучей среды в выходном отверстии значения 3 фунта на квадратный дюйм (20,7 кПа). Такая уставка больше давления текучей среды, при котором регулятор 400 переходит в закрытое положение (например, 2,2 фунта на квадратный дюйм (15,18 кПа)), и больше давления текучей среды, при котором в закрытое положение переходит основной регулятор 104 (например, 2,8 фунта на квадратный дюйм (19,32 кПа)), но меньше давления, при котором должно активироваться устройство избыточного давления (например, 4,5 фунта на квадратный дюйм (31,05 кПа)).

Иными словами, ограничительный элемент 468 управляет смещением давления между давлением текучей среды в выходном отверстии, которое вызывает переход внутреннего предохранительного клапанного устройства 402 в положение сброса давления, и давлением текучей среды в выходном отверстии, которое вызывает начало запирания основного регулятора и/или нагрузочного регулятора. Таким образом, предохранительное клапанное устройство 402 согласно одному из вариантов реализации обеспечивает возможность использования устройства для защиты от превышения давления вместе с регуляторами с нагрузкой давлением без необходимости использования наружного предохранительного клапана (например, наружного предохранительного клапана 108, показанного на фиг.1).

На фиг.5А показано поперечное сечение нагрузочного регулятора 500 согласно одному из вариантов реализации, осуществленного вместе с внутренним предохранительным клапанным устройством или узлом 502 согласно еще одному варианту реализации. На фиг.5B показано еще одно поперечное сечение регулятора 500 согласно варианту реализации, показанному на фиг.5А, иллюстрирующее внутреннее предохранительное клапанное устройство или узел 502 в положении спуска. На фиг.5C показан затвор 504 предохранительного клапана, который может быть использован с внутренним предохранительным клапанным устройством 502 согласно одному из вариантов реализации. Компоненты регулятора 500, которые по существу подобны или идентичны компонентам регулятора 400, описанного выше, обозначены ссылочными номерами, соответствующими компонентам, показанным на фиг.4А и 4B, которым они идентичны или подобны, и потому далее не будут описаны подробно еще раз. Соответствующие описания указанных компонентов приведены выше со ссылкой на фиг.4А и 4B.

Как показано на фиг.5А и 5B, внутреннее предохранительное клапанное устройство или узел 502 согласно одному из вариантов реализации содержит затвор 504 предохранительного клапана, соединенный с седлом 506 предохранительного клапана с возможностью скольжения и имеющий по меньшей мере один ограничительный или фрикционный элемент 508 (например, уплотнительное кольцо), расположенный между затвором 504 и седлом 506. Седло 506 имеет цилиндрический корпус 510 с фланцем 512. Цилиндрический корпус 510 имеет отверстие или проход 514, который обеспечивает гидравлическое соединение первой и второй камер 414 и 430, если регулятор 500 находится в положении сброса (как показано на фиг.5B). Фланец 512 взаимодействует со второй стороной 428 нагрузочной диафрагмы 406 и тем самым соединяет седло 506 с диафрагмой 406. Первый конец 520 штока 516 нагрузочного клапана соединен с первым или нагрузочным затвором 518 клапана, а второй конец 522 указанного штока соединен с затвором 504. Затвор 518 взаимодействует с седлом 434 и тем самым препятствует протеканию текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426 и перемещается в направлении от седла 434, тем самым обеспечивая возможность протекания текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. В показанном варианте реализации ограничительный элемент 508 расположен в желобе 524, выполненном в затворе 504, и обеспечивает уплотнение, препятствуя тем самым протеканию текучей среды между первой камерой 414 и второй камерой 430, если первая часть 526 затвора 504 расположена в первой части 528 прохода 514.

Как показано на фиг.5С, затвор 504 содержит цилиндрическую корпусную часть 530, имеющую полость 532, предназначенную для приема второго конца 522 штока 516. Полость 532 может иметь форму, которая является дополняющей для формы второго конца 522 штока 516. Как показано на чертеже, второй конец 522 штока 516 согласно одному из вариантов реализации впрессован в полость 532 затвора 504. Однако в других вариантах реализации шток 516 может быть соединен с затвором 504 резьбовым способом и/или может быть соединен с затвором 504 посредством любого другого подходящего механизма (механизмов) крепления. Соединение штока 516 с затвором 504 устраняет необходимость использования предохранительной пружины (например, предохранительной пружины 476, показанной на фиг.4А и 4B).

В использовании увеличение давления текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 действует с силой на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 и смещает нагрузочную диафрагму 406 в направлении к первой камере 414. Давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426, которое больше силы, с которой нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406, вызывает перемещение нагрузочной диафрагмы 406 в направлении к первой камере 414. В свою очередь закрывающая пружина 444 смещает затвор 518 нагрузочного клапана в направлении к седлу 434. Взаимодействие затвора 518 с седлом 434, как показано на фиг.5А (т.е. в закрытом положении), препятствует дополнительному прямолинейному смещению затвора 518 в направлении к первой камере 414. В результате также прекращено линейное смещение или перемещение затвора 504 в направлении к первой камере 414. Однако ограничительный элемент 508 обеспечивает сопротивление, для преодоления которого требуется приложение дополнительной силы, созданной технологической текучей средой, к второй стороне 428 нагрузочной диафрагмы 406 для перемещения седла 506 в направлении от затвора 504. Таким образом, ограничительный элемент 508 управляет смещением давления между давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, при котором начинается переход внутреннего предохранительного клапанного устройства 502 в положение выпуска, и давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, при котором начинается переход нагрузочного регулятора в закрытое положение.

Давление текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426, превышающее давление текучей среды, при котором происходит переход в закрытое положение (как показано на фиг.5А), вызывает перемещение нагрузочной диафрагмы 406 в направлении к первой камере 414, когда давление увеличивается до уровня, достаточного для преодоления сопротивления (например, фрикционного сопротивления), созданного ограничительным элементом 508. При увеличении давления текучей среды до уровня, достаточного для преодоления сопротивления ограничительного элемента 508, седло 506, соединенное с нагрузочной диафрагмой 406 посредством пластины 450 диафрагмы, также перемещается в направлении от затвора 504, поскольку нагрузочная диафрагма 406 перемещается в третье положение, показанное на фиг.5B, и тем самым обеспечивает гидравлическое соединение первой и второй камер 414 и 430. Хотя на чертеже показан только один ограничительный элемент 508, между затвором 504 и седлом 506 могут быть расположены несколько ограничительных элементов, предназначенных для увеличения или уменьшения силы, необходимой для перевода внутреннего предохранительного клапанного устройства 502 в выпускное положение, как показано на фиг.5B.

Согласно некоторым другим вариантам реализации по меньшей мере часть затвора 504 может быть выполнена, например, из резины, материала Teflon® или любого другого материала, подходящего для фрикционного взаимодействия с седлом 506 и, следовательно, для обеспечения существенного смещения давления между давлением текучей среды, при котором начинается переход в закрытое положение, и давлением текучей среды, при котором начинается переход в выпускное положение. Согласно другим вариантам реализации затвор 504 может содержать кольцевые гребни, неравномерности, выступы или любые другие конфигурации и/или материалы, обеспечивающие взаимодействие затвора 504 с седлом 506, подходящие для существенного смещения давления. Согласно другим вариантам реализации седло 506 может содержать кольцевые желоба для приема уплотнительных колец и прокладок, выполненных, например, из резины, выступы и/или другие элементы и/или материалы, обеспечивающие фрикционное взаимодействие затвора 504 с седлом 506, подходящие для обеспечения существенного смещения давления.

Кроме того, подобный регулятору 400, показанному на фиг.4А и 4B, регулятор 500 может быть соединен функционально с основным регулятором (например, с основным регулятором 104). Подобно регулятору 400 согласно одному из вариантов реализации, описанному выше со ссылкой на фиг.4А и 4B, внутреннее предохранительное клапанное устройство 502 согласно одному из вариантов реализации, входящее в состав регулятора 500, может быть сконфигурировано или задано с возможностью активации при давлении текучей среды в выходном отверстии, превышающем давление текучей среды в выходном отверстии, которое вызывает переход основного регулятора в закрытое положение.

На фиг.6А показан еще один нагрузочный регулятор 600, осуществленный вместе с внутренним предохранительным клапанным устройством или узлом 602 согласно еще одному варианту реализации. На фиг.6B показано поперечное сечение одного из вариантов реализации нагрузочного регулятора, показанного на фиг.6А, иллюстрирующее внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 в выпускном положении. Компоненты регулятора 600, которые по существу подобны или идентичны компонентам регулятора 400, описанного выше, обозначены ссылочными номерами, соответствующими компонентам, показанным на фиг.4А и 4B, которым они идентичны или подобны, и потому далее не будут описаны подробно еще раз. Соответствующие описания указанных компонентов приведены выше со ссылкой на фиг.4А и 4B.

Как показано на фиг.6А и 6B, внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 согласно одному из вариантов реализации содержит седло 604 предохранительного клапана, смещающий элемент 606 (например, предохранительную пружину) и ограничитель 608 перемещения. Седло 604 содержит шток 610, фланцевую часть 612 и верхнюю часть 614. Седло 604 соединено с нагрузочной диафрагмой 406 посредством пластины 450. Фланцевая часть 612 имеет уплотняющую поверхность 616, пригодную для приема металлического диска, эластичного диска и/или любого другого дискового или уплотняющего элемента. Уплотняющая поверхность 616 фланцевой части 612 взаимодействуют со второй стороной 428 нагрузочной диафрагмы 406 и препятствует протеканию текучей среды между первой и второй камерами 414 и 430, если внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 находится в закрытом положении (как показано на фиг.6А). Смещающий элемент 606 расположен между вторым фланцем или поверхностью 618 седла 604 и поверхностью первого корпуса 408 или, как показано на чертеже, первым гнездом 418 для пружины. Смещающий элемент 606 смещает опорную поверхность 618 (например, взаимодействует с ней) седла 604 в направлении к второй стороне 428 нагрузочной диафрагмы 406. Ограничитель 608 соединен с первым корпусом 408, причем по меньшей мере часть указанного ограничителя расположена в первой камере 414. Верхняя часть 614 соединена разъемным способом с штоком 610 посредством соединительного элемента 620.

В использовании давление технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426, действующее на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 с силой, превышающей силу, с которой нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406, вызывает переход в закрытое положение (как показано на фиг.6А), в котором затвор 440 взаимодействует с седлом 434 и препятствует протеканию текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. При соединении функционально регулятора 500 согласно одному из вариантов реализации с основным регулятором (например, основным регулятором 104) внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 может быть сконфигурировано или задано с возможностью активации при давлении текучей среды в выходном отверстии, превышающем давление текучей среды в выходном отверстии, которое вызывает переход основного регулятор в закрытое положение.

Текучая среда в нагрузочном выходном отверстии 426, давление которой больше давления текучей среды, соответствующего переходу в закрытое положение, вынуждает нагрузочную диафрагму 406 продолжать перемещение в направлении к первой камере 414 (например, сжимать нагрузочную пружину 416). В результате верхняя часть 614 седла 604 взаимодействует с ограничителем 608 и ограничивает или прекращает дополнительное прямолинейное смещение или перемещение седла 604 вдоль оси 622 в направлении к первой камере 414. Однако при дополнительном увеличении давления в выходном отверстии нагрузочная диафрагма 406 продолжает перемещение в направлении к первой камере 414 и таким образом вызывает сжатие ограничительного элемента 606 и перемещение нагрузочной диафрагмы 406 от уплотняющей поверхности 616 (т.е. фланцевой части 612) седла 604. В результате текучая среда протекает между первой камерой 414 и второй камерой 430 (т.е. в выпускном положении), например в атмосферу через выход 422. Таким образом, внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 управляет или обеспечивает средства для управления смещением давления между давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, связанным с началом перехода внутреннего предохранительного клапанного устройства 602 в положение сброса, и давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, связанным с началом перехода нагрузочного регулятора в закрытое положение.

На фиг.7 показан нагрузочный регулятор 700 реализации, содержащий внутреннее предохранительное клапанное устройство или узел 702 согласно еще одному варианту реализации. Компоненты регулятора 700, которые по существу подобны или идентичны компонентам описанного выше регулятора 400, обозначены ссылочными номерами, соответствующими компонентам, показанным на фиг.4А и 4B, которым они идентичны или подобны, и потому далее не будут описаны подробно еще раз. Соответствующие описания указанных компонентов приведены выше со ссылкой на фиг.4А и 4B.

Согласно одному из вариантов реализации внутреннее предохранительное клапанное устройство 702 содержит седло 704 предохранительного клапана, соединенное с нагрузочной диафрагмой 406. Седло 704 имеет цилиндрический корпус 706, проходящий вдоль продольной оси 708, и фланцевую часть 710. Цилиндрический корпус 706 имеет полость 712, размер которой подходит для взаимодействия с первым концом 438 штока 436 нагрузочного клапана или для его приема (например, эластичного седла 480). Цилиндрический корпус 706 также имеет камеру 714, содержащую затвор 716 предохранительного клапана, расположенный в указанной камере и имеющий первое отверстие 718, которое обеспечивает гидравлическое соединение полости 712 и камеры 714. В показанном варианте реализации затвор 716 изображен в форме запорного клапана. Указанный запорный клапан содержит шар 720, который смещен в направлении к первому отверстию 718 посредством смещающего элемента 722 (например, пружины). Смещающий элемент 722 расположен между гнездом 724 для пружины и шаром 720.

В использовании седло 704 и нагрузочная диафрагма 406 перемещаются в закрытое положение (как показано на фиг.7А), когда давление технологической текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 действует на вторую сторону 428 нагрузочной диафрагмы 406 с силой, превышающей силу, с которой нагрузочная пружина 416 действует на первую сторону 412 нагрузочной диафрагмы 406. В закрытом положении затвор 440 взаимодействует с седлом 434 и препятствует протеканию текучей среды между нагрузочным входным отверстием 424 и нагрузочным выходным отверстием 426. При соединении функционально регулятора 500 согласно одному из вариантов реализации с основным регулятором (например, с основным регулятором 104) внутреннее предохранительное клапанное устройство 602 может быть сконфигурировано или задано с возможностью активации при давлении текучей среды в выходном отверстии, превышающем давление текучей среды в выходном отверстии, при котором основной регулятор переходит в закрытое положение. При увеличении давления текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 до уровня, превышающего давление, при котором регулятор 700 и/или основной регулятор переходят в закрытое положение, нагрузочная диафрагма 406 и седло 704 продолжают линейное перемещение вдоль оси 708 в направлении к первой камере 414. В результате седло 704 перемещается в направлении от первого конца 438 штока 436 и открывает первое отверстие 718 для текучей среды во второй камере 430 или обеспечивает гидравлическое соединение с указанной текучей средой и, таким образом, для текучей среды в нагрузочном выходном отверстии 426 через канал 432 или обеспечивает гидравлическое соединение с указанной текучей средой.

Для гидравлического соединения первой и второй камер 414 и 430 давление текучей среды действует на первую сторону 726 шара 720 через первое отверстие 718 с силой, которая больше силы, с которой смещающий элемент 722 действует на вторую сторону 728 шара 720. Если давление текучей среды преодолевает силу, с которой действует смещающий элемент 722, то шар 720 перемещается от первого отверстия 718 в направлении к первой камере 414. В результате текучая среда протекает между первой и второй камерами 414 и 430 (т.е. в положении сброса, как показано на фиг.7B) к выходу 422. Таким образом, внутреннее предохранительное клапанное устройство 702 управляет смещением давления между давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, связанным с началом перехода внутреннего предохранительного клапанного устройства 702 в положение сброса, и давлением текучей среды в выходном отверстии регулятора, связанным с началом перехода нагрузочного регулятора в закрытое положение.

Хотя выше описаны некоторые варианты реализации предложенного устройства, объем патентной защиты не ограничивается описанными вариантами. Напротив, настоящая заявка охватывает все устройство и его компоненты, справедливо находящиеся в пределах объема, определенного пунктами приложенной формулы буквально или в соответствии с доктриной эквивалентов.

1. Нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство и содержащий:
корпус, содержащий нагрузочную диафрагму, расположенную между первой оболочкой, образующей первую камеру совместно с первой стороной нагрузочной диафрагмы, и второй оболочкой, образующей вторую камеру совместно со второй стороной нагрузочной диафрагмы; и
узел предохранительного клапана, соединенный с нагрузочной диафрагмой и содержащий:
седло предохранительного клапана, имеющее отверстие, формирующее проход с обеспечением гидравлического соединения между первой и второй камерами; и
затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью перемещения с седлом предохранительного клапана и выполненный с возможностью перемещения от седла предохранительного клапана в выпускное положение с обеспечением возможности протекания текучей среды между первой и второй камерами в ответ на выходное давление, существенно превышающее давление, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение.

2. Регулятор по п.1, в котором узел предохранительного клапана выполнен с возможностью перемещения в выпускное положение в ответ на выходное давление, существенно превышающее давление, при котором основной регулятор, функционально соединенный с нагрузочным регулятором, переходит в закрытое положение, причем основной регулятор переходит в закрытое положение при давлении, существенно превышающем выходное давление, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение.

3. Регулятор по п.2, в котором узел предохранительного клапана содержит уплотнение или пружину, выполненные с возможностью перемещения предохранительного клапана в выпускное положение в ответ на выходное давление, существенно превышающее давление, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение, или давление, при котором основной регулятор переходит в закрытое положение.

4. Регулятор по п.3, в котором уплотнение или пружина расположены по меньшей мере между частью затвора предохранительного клапана и частью седла предохранительного клапана.

5. Регулятор по п.3, в котором уплотнение содержит по меньшей мере одно уплотнительное кольцо.

6. Регулятор по п.1, дополнительно содержащий шток нагрузочного клапана, который функционально соединен с нагрузочной диафрагмой и на первом конце которого расположен затвор нагрузочного клапана, выполненный с возможностью взаимодействия с седлом нагрузочного клапана, расположенным в рабочем отверстии корпуса между нагрузочным входным отверстием и нагрузочным выходным отверстием, с предотвращением протекания текучей среды через рабочее отверстие и возможностью перемещения от седла нагрузочного клапана с обеспечением протекания текучей среды через рабочее отверстие.

7. Регулятор по п.6, дополнительно содержащий податливое седло, соединенное со вторым концом штока нагрузочного клапана с обеспечением взаимодействия с затвором предохранительного клапана и обеспечением функционального соединения затвора нагрузочного клапана и нагрузочной диафрагмы.

8. Регулятор по п.7, дополнительно содержащий смещающий элемент, выполненный с возможностью смещения затвора предохранительного клапана в направлении штока нагрузочного клапана.

9. Регулятор по п.6, в котором второй конец штока нагрузочного клапана жестко соединен с затвором предохранительного клапана.

10. Регулятор по п.9, в котором затвор предохранительного клапана содержит цилиндрическую корпусную часть, имеющую полость для приема второго конца штока нагрузочного клапана.

11. Нагрузочный регулятор, имеющий внутреннее предохранительное клапанное устройство и содержащий:
диафрагму, расположенную в корпусе регулятора между первой камерой и второй камерой и выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением, вторым положением и третьим положением в ответ на давление технологической текучей среды, считанной при помощи второй камеры;
седло предохранительного клапана, соединенное с диафрагмой таким образом, что седло предохранительного клапана и диафрагма выполнены с возможностью перемещения между первым положением, вторым положением и третьим положением, и содержащее отверстие, формирующее проход с обеспечением гидравлического соединения между первой и второй камерами; и
затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью скольжения с седлом предохранительного клапана и выполненный с возможностью взаимодействия с отверстием с предотвращением протекания текучей среды между первой и второй камерами, если диафрагма и седло предохранительного клапана перемещаются между первым и вторым положениями, и возможностью перемещения от седла предохранительного клапана в третье положение с обеспечением протекания текучей среды между первой и второй камерами в ответ на выходное давление, существенно превышающее давление, при котором нагрузочный регулятор переходит в закрытое положение.

12. Регулятор по п.11, в котором затвор предохранительного клапана выполнен с возможностью перемещения от седла предохранительного клапана в третье положение с обеспечением протекания текучей среды между первой и второй камерами в ответ на выходное давление, существенно превышающее давление, при котором основной регулятор, функционально соединенный с нагрузочным регулятором, переходит в закрытое положение.

13. Регулятор по п.11, дополнительно содержащий уплотнительное кольцо или пружину, расположенные по меньшей мере между частью затвора предохранительного клапана и седлом предохранительного клапана, соединенного с затвором предохранительного клапана, с установлением выходного давления, при котором затвор предохранительного клапана переходит в третье положение.

14. Регулятор по п.11, в котором в качестве первого положения использовано открытое положение, при котором нагрузочный регулятор обеспечивает возможность протекания технологической текучей среды между нагрузочным входным отверстием и нагрузочным выходным отверстием.

15. Регулятор по п.11, в котором в качестве второго положения использовано закрытое положение нагрузочного регулятора, при котором предотвращено протекание технологической текучей среды между нагрузочным входным отверстием и нагрузочным выходным отверстием.

16. Регулятор по п.11, в котором в качестве третьего положения использовано выпускное положение, при котором обеспечена возможность протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой.

17. Регулятор по п.11, в котором седло предохранительного клапана содержит цилиндрический элемент, имеющий фланцевую часть и полость.

18. Регулятор по п.17, в котором затвор предохранительного клапана содержит запорный клапан, расположенный по меньшей мере внутри части цилиндрического элемента седла предохранительного клапана.

19. Регулятор по п.17, дополнительно содержащий шток нагрузочного клапана, затвор нагрузочного клапана, соединенный с первым концом штока, и податливое седло, соединенное со вторым концом штока и выполненное с возможностью взаимодействия с частью седла предохранительного клапана или затвора предохранительного клапана с обеспечением функционального соединения затвора нагрузочного клапана с диафрагмой, причем затвор нагрузочного клапана расположен на некотором расстоянии от седла нагрузочного клапана в первом положении с обеспечением возможности протекания текучей среды между нагрузочным входным отверстием и нагрузочным выходным отверстием нагрузочного регулятора и выполнен с возможностью взаимодействия с нагрузочным седлом клапана во втором положении и третьем положении с предотвращением протекания текучей среды между нагрузочным входным отверстием и нагрузочным выходным отверстием.

20. Внутреннее предохранительное клапанное устройство для использования с нагрузочными регуляторами, содержащее:
средства для обеспечения гидравлического соединения между первой камерой и второй камерой привода, гидравлически соединенной с выходным отверстием нагрузочного регулятора, которые содержат седло предохранительного клапана, имеющее отверстие, формирующее проход с обеспечением гидравлического соединения между первой и второй камерами; и
средства для управления средствами для обеспечения гидравлического соединения, выполненные с возможностью обеспечения протекания текучей среды между первой камерой и второй камерой в ответ на выходное давление текучей среды, существенно превосходящее давление, относящееся к началу закрытия регулятора, которые содержат затвор предохранительного клапана, соединенный с возможностью перемещения с седлом предохранительного клапана, и средства для перемещения затвора предохранительного клапана в направлении от отверстия седла предохранительного клапана.

21. Устройство по п.20, в котором средства для управления средствами для обеспечения гидравлического соединения между первой камерой и второй камерой содержат уплотнительное кольцо, расположенное по меньшей мере между частью затвора предохранительного клапана и частью седла предохранительного клапана.

22. Устройство по п.20, в котором средства для управления средствами для обеспечения гидравлического соединения между первой камерой и второй камерой содержат пружину, по меньшей мере частично расположенную внутри седла предохранительного клапана и выполненную с возможностью смещения затвора предохранительного клапана к отверстию седла предохранительного клапана.

23. Устройство по п.20, в котором в качестве давления, относящегося к началу закрытия регулятора, использовано давление, относящееся к началу закрытия нагрузочного регулятора, или давление, относящееся к началу закрытия основного регулятора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах управления различными процессами. Заявлены варианты выполнения терморегулятора давления.

Группа изобретений относится к арматуростроению, в частности к газовым регуляторам, и предназначена для регулирования потоков текучей среды. Регулятор текучей среды содержит привод, клапан и корпус уравновешенного канала, расположенный внутри клапана для кондиционирования потока с целью преобразования турбулентного потока внутри клапана в ламинарный поток, когда текучая среда достигнет воспринимающего участка трубки Пито, расположенной внутри выходного отверстия клапана.

Изобретение относится к системам мониторинга давления, а конкретнее к системам мониторинга давления с несколькими реле давления в общем корпусе. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы мониторинга давления.

Изобретение относится к устройствам, регулирующим поток текучей среды. Сущность: регулятор давления газа снабжен приводом, регулирующим клапаном и устройством нагрузки давлением.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах водоснабжения и других. .

Изобретение относится к газовым регуляторам, снабженным регулирующим клапаном со съемным клапанным портом, и направлено на повышение удобства эксплуатации и максимизацию пропускной способности регулятора при заданном выходном давлении, что обеспечивается за счет того, что устройство согласно изобретению содержит клапанный корпус, несущий клапанный порт, который задает канал, сужающийся от входной к выходной части.

Изобретение относится к устройствам для регулирования давления неагресивных газов (природный газ, сжатый воздух, азот и другие) и может быть использовано как в газовой, так и в других областях промышленности.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для стабилизации заданного уровня тяги двигателей коррекций движения космического аппарата.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для регулирования давления текучей среды. Описаны терморегуляторы давления. Представленный вариант терморегулятора давления содержит корпус регулятора, имеющий вход, по текучей среде соединенный с выходом посредством первого проточного канала. Нагревательный блок расположен внутри корпуса регулятора и охватывает, по меньшей мере, часть первого проточного канала. Нагревательный блок служит для подачи тепла к рабочей текучей среде в процессе прохождения рабочей текучей среды через нагревательный блок по первому проточному каналу, который отделяет рабочую текучую среду от нагревательного блока. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил.

Группа изобретений относится к области автоматики и предназначена для использования в промышленных и жилищных применениях для контроля давления текучей среды за клапаном. Клапан регулирования давления содержит уравновешенный вставной клапан. Уравновешенный вставной клапан имеет фиксатор с центральным каналом. В центральном канале расположены седло клапана и стержень клапана, которые взаимодействуют для открытия и закрытия клапана. Один конец центрального канала закрыт торцевой заглушкой, которая содержит глухой канал для приема части стержня клапана. Давление текучей среды за клапаном передается в глухой канал через полую часть стержня клапана, что приводит к уравновешиванию стержня клапана в фиксаторе. Имеются конструктивный вариант выполнения уравновешенного вставного клапана и способ преобразования неуравновешенного клапана в уравновешенный клапан. Группа изобретений направлена на повышение срока службы, надежности и точности срабатывания клапана. 3 н. и17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение в целом относится к устройствам управления расходом текучей среды и, более конкретно, к седлу клапана с принудительной фиксацией положения для использования с устройствами управления расходом текучей среды. Заявленная группа изобретений включает седло клапана с принудительной фиксацией положения для использования с устройством управления расходом текучей среды и регулятор расхода текучей среды. При этом седло клапана содержит металлическое кольцо и упругое кольцо, соединенное с металлическим кольцом и имеющее уплотняющую поверхность для герметичного взаимодействия с рабочим элементом, регулирующим расход, устройства управления расходом текучей среды, причем по меньшей мере часть внешней поверхности упругого кольца включает круговой выступ для герметичного взаимодействия с круговой канавкой в корпусе устройства управления расходом текучей сред, при этом внутренняя поверхность упругого кольца соединена с внешней поверхностью металлического кольца. Регулятор расхода текучей среды содержит корпус, имеющий плечо, сформированное кольцевой полостью в корпусе между входным отверстием и выходным отверстием, и вышеупомянутое седло клапана, расположенное внутри корпуса. Технический результат заключается в улучшении рабочих характеристик регулятора расхода текучей среды и обеспечении принудительной фиксации положения по существу для предотвращения перемещения седла клапана относительно корпуса устройства управления расходом текучей среды. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к редукторам дыхательных аппаратов. Заявлены редуктор и способ регулирования давления газа в редукторе. Редуктор содержит корпус с тремя, разделенными стенками, камерами: камерой высокого давления, камерой редуцированного давления и камерой регулирования, перегородку, соединенную с подвижным плунжером, разделяющую камеру регулирования на поршневую полость и кольцевую полость; соединенный с плунжером и размещенный в камере высокого давления клапан с уплотнительным элементом, взаимодействующим с седлом в стенке; первый канал, соединяющий камеру редуцированного давления с кольцевой полостью камеры регулирования; второй канал с обратным клапаном, соединяющий одну из полостей камеры регулирования с окружающей средой; третий канал с регулируемым дросселем, соединяющий камеру высокого давления с поршневой полостью. Способ включает подачу газа в поршневую полость камеры высокого давления, поступление газа в камеру редуцированного давления и потребителю газа, возможность изменения потока и давления газа, поступающего потребителю, выпуск газа из поршневой полости в окружающую среду через второй канал. Уменьшение габаритов и массы редуктора при малой амплитуде колебаний давления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам регулирования давления жидкости и газа. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и стабильности работы регулятора давления и расширение технических возможностей. Регулятор давления содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями и фланец, соединенный с корпусом при помощи винтов. В стыке соединения закреплена мембрана, разделяющая полость регулятора давления на топливную и воздушную камеры. Регулятор давления также содержит нижний плунжер и верхний плунжер, скрепленные с мембраной, пружину с резьбовым стаканом для регулирования усилия воздействия нижнего плунжера на седло впускного отверстия. В корпусе выполнены вертикальные впускное и выпускное отверстия, соединяющие впускное и выпускное отверстия с топливной камерой и с датчиками измерения давления и датчиками измерения температуры топлива. Для регулирования сопряжения седла с нижним плунжером мембраны, впускное отверстие седла и соответствующая опорная часть нижнего плунжера выполнены конусной формы, на боковых сторонах корпуса выполнены дополнительные выпускные отверстия с возможностью питания более одного объекта. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может быть использовано в различных областях промышленности для понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания заданного давления. Задачи изобретения - расширение возможностей, повышение надежности и уменьшение габаритов регулятора давления. Поставленные задачи достигаются тем, что в регуляторе давления, включающем в себя корпус с входным и выходным штуцерами, седло с уплотнительной поверхностью, соосно связанный с пружиной клапан, поджатый к уплотнительной поверхности седла, чувствительный элемент в виде сильфона, нагрузочную пружину и демпферный узел, согласно изобретению, демпферный узел расположен внутри сильфона и выполнен в виде поджатой пружиной разрезной втулки, обжимающей шток, направляющая которого неподвижно закреплена в корпусе, и является корпусом для демпферного узла и ограничителем хода сильфона, в гофрах которого размещены кольцевые вкладыши, при этом сильфон одним концом неподвижно закреплен на корпусе, другим - на штоке, связанном с клапаном посредством размещенных в корпусе цилиндрических толкателей, другой конец штока посредством пружины через тарели взаимодействует с регулировочным винтом, а полость рабочего давления сообщается с полостью снаружи сильфона с помощью цилиндрических отверстий, выполненных в корпусе, при этом регулятор давления оснащен травящим устройством в виде закрепленного в крышке дросселя с каналом малого диаметра, перед которым установлен плоский фильтр, а в крышке выполнены сквозные отверстия, с наружной стороны защищенные резиновым кольцом. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам регулирования давления жидкости и газа. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции регулятора давления. Регулятор давления содержит корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен чувствительный элемент, являющийся одновременно запорным элементом, прижимаемым к седлу, и уплотнением в рабочем положении резьбового соединения корпуса и крышки, установленной в верхней части корпуса с возможностью регулирования усилия прижатия чувствительного элемента. Чувствительный элемент выполнен из упругого материала типа полиуретан, в виде двухступенчатого цилиндра, верхняя часть которого состоит из цилиндра большего диаметра, а нижняя часть - из цилиндра меньшего диаметра, в котором выполнены два канала, расположенные перпендикулярно относительно друг друга. 2 ил.

Изобретение относится к клапанному устройству для управления потоком греющей или охлаждающей текучей среды. Заявленная группа изобретений включает клапанное устройство и мембрану для клапанов регулировки давления. При этом вышеуказанное клапанное устройство (101) для управления потоком греющей или охлаждающей текучей среды содержит: корпус (102), имеющий входную часть (3) и выходную часть (4), клапан (111) регулировки давления, расположенный между указанными входной частью (3) и выходной частью (4) и имеющий регулирующий клапанный элемент (112); указанный регулирующий клапанный элемент (112) соединен с мембраной (115); указанная мембрана (115) содержит по меньшей мере один уплотнительный валик (118, 119), при этом первый уплотнительный валик (118) содержит по меньшей мере два уступа (126, 129), клапан (111) регулировки давления содержит углубление (124) для размещения радиально внутренней стороны (122) первого уплотнительного валика (118), причем радиально внутренняя сторона (122) первого уплотнительного валика (118) больше, чем углубление (124), так что уплотнительный валик (118) удерживается в углублении (124) с предварительным напряжением. Вышеуказанная мембрана для клапанов регулировки давления содержит по меньшей мере один уплотнительный валик (118, 119), причем первый уплотнительный валик (118) содержит по меньшей мере два уступа (126, 129) и по меньшей мере одну канавку (131, 431, 433, 731), отличающаяся тем, что по меньшей мере одна канавка (431, 433, 731) выполнена на радиально внешней стороне (123) первого уплотнительного валика (118). Технический результат заключается в создании клапанного устройства с мембраной, которая занимает точно заданное положение относительно регулирующего клапанного элемента и имеет меньший риск возникновения нежелательной вибрации или шума. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к редукторам/регуляторам давления метана для питания двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования давления. Редуктор/регулятор содержит корпус, разделяемый на три камеры, связанные друг с другом посредством трубопроводов высокого сопротивления и посредством открывающего/закрывающего элемента, который соединен с упругой мембраной. Поверхность мембраны пропорционально больше открывающего/закрывающего элемента, так что небольшого давления в камере перед упругой мембраной достаточно, чтобы согнуть ее, преодолевая как сопротивление давления метана в соседней камере, так и сопротивление давления метана в камере, прямо подключенной к баку (бакам), а также сопротивление противодействующей пружины. Регулятор/редуктор давления комплектуется датчиком давления, клапаном регулировки давления, клапанами и соединениями с электроникой, которая управляет процессом питания двигателя. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Клапан регулирования давления, предназначенный для регулирования давления, под которым сжатый газ-вытеснитель подается в емкость, содержащую жидкость, для вытеснения указанной жидкости из емкости, причем указанный клапан содержит: первую и вторую полимерные оболочки (2, 3), причем первая оболочка (2) содержит впускное отверстие (5) и выпускное отверстие (4) для газа, вторая оболочка (3) содержит средство (7) для упругого смещения; полимерную мембрану (9), зажатую между первой и второй оболочками (2, 3), таким образом, образуя первую и вторую камеры, герметично разделенные мембраной; соединение между первой и второй полимерными оболочками достаточно прочное, чтобы выдерживать давления, преобладающие в любой камере, и обеспечивающее непроницаемость для текучей среды между двумя камерами; отличающийся тем, что все полимерные компоненты (2, 3, 9) указанного клапана регулирования давления изготовлены из полимера одного класса. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх