Исполнительный механизм с устройством для изменения скорости подачи
Система исполнительного механизма для клапана состоит из исполнительного механизма, выполненного с возможностью перемещения первого штока исполнительного механизма, причем исполнительный механизм содержит корпус и управляющий исполнительный компонент, расположенный в корпусе и соединенный с первым штоком исполнительного механизма, при этом управляющий исполнительный компонент и корпус определяют местоположение первой тормозной камеры и второй тормозной камеры, причем в первую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента в первом направлении, а во вторую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента во втором, противоположном первому, направлении; и устройства для изменения скорости подачи, подсоединенного к исполнительному механизму, причем устройство для изменения скорости подачи содержит корректирующий исполнительный компонент; и пружину, образующую в рабочем режиме связь с корректирующим исполнительным компонентом для перемещения посредством него первого штока исполнительного механизма в предопределенное положение при возникновении условия коррекции. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 18 ил.
Область техники
Настоящее раскрытие предмета изобретения, как правило, имеет отношение к исполнительным механизмам клапана и, более конкретно, к исполнительным механизмам клапана с устройством для изменения скорости подачи.
Уровень техники
Управляющие клапаны (например, золотниковые клапаны со скользящим штоком, поворотные клапаны и т.д.) повсеместно используются в системах управления производственными процессами для регулирования потока технологических текущих сред. Такие золотниковые клапаны, как, например, запорные клапаны, шаровые клапаны и т.д., обычно оснащены золотниковым штоком (например, скользящим штоком), который перемещает компонент управления потоком (например, стержень клапана), расположенный на пути прохождения текучей среды от его открытого положения, предназначенного для пропускания потока текучей среды через клапан, до его закрытого положения, предназначенного для предотвращения прохождения текучей среды через клапан. Управляющий клапан обычно содержит исполнительный механизм (например, исполнительный пневматический или гидравлический механизм и т.д.) для перевода работы управляющего клапана на автоматический режим. В процессе работы управляющий блок (например, установочное устройство) подает управляющую текучую среду (например, воздух) в исполнительный механизм для позиционирования компонента управления потоком в требуемом положении с целью регулирования прохождения потока текучей среды через клапан. Исполнительный механизм может переместить компонент управления текучей средой на всю длину рабочего хода от его открытого положения, предназначенного для пропускания потока текучей среды через клапан, до его закрытого положения, предназначенного для предотвращения прохождения текучей среды через клапан.
На практике для подключения отказоустойчивых систем во многих приложениях по управлению производственными процессами требуется применение исполнительных механизмов (например, исполнительных механизмов для клапана). Отказоустойчивая система обеспечивает защиту системы управления производственным процессом, как правило, посредством принуждения исполнительного механизма и, как следствие, компонента управления текучей средой перемещаться либо в полностью закрытое или в полностью открытое положение во время аварийных ситуаций, отказов системы электропитания и/или тогда, когда прекращается подача управляющей текучей среды (например, воздуха) в исполнительный механизм (например, в исполнительный пневматический механизм).
Некоторые известные исполнительные поршневые механизмы (например, исполнительные механизмы с пружинным возвратом) могут обеспечить механический отказоустойчивый возврат. Например, известные исполнительные поршневые механизмы могут использовать внутреннюю пружину при непосредственном соприкосновении с поршнем для обеспечения механического отказоустойчивого возврата с целью смещения положения поршня в одну или другую сторону его рабочего хода (например, в полностью открытое или в полностью закрытое положение) в случае прекращения подачи управляющей текучей среды в исполнительный механизм. Однако в прикладных ситуациях с использованием длинного рабочего хода (например, тогда, когда длина рабочего хода составляет четыре (4) дюйма (11,4 см) или больше), такие исполнительные механизмы с пружинным возвратом в случае длинного рабочего хода часто оказываются слабоуправляемыми. То есть в определенных прикладных ситуациях номинальная сила натяжения пружины смещаемого действия или отказоустойчивого типа может оказаться достаточной для ухудшения рабочих характеристик исполнительного механизма, потому что подаваемой текучей среде и управляющему компоненту приходится преодолевать силу смещения отказоустойчивой пружины. И, в свою очередь, для исполнительных механизмов с длинным рабочим ходом потребуется пружина с более низкой номинальной силой натяжения для того, чтобы приспособиться к длинному рабочему ходу (то есть так, чтобы пружина могла сжиматься по всей длине рабочего хода). Однако в исполнительных механизмах с длинным рабочим ходом пружине с меньшей номинальной силой натяжения пружины часто недостает возможности создать достаточное осевое давление или усилие для плотного входа в седло клапана с целью предотвращения утечки через клапан в случае выхода системы из строя, в результате чего система становится недостаточно отказоустойчивой.
Исполнительные механизмы двойного действия можно использовать в клапанах большего размера, требующих больших длин рабочего хода. Исполнительные механизмы двойного действия часто обеспечивают более высокую точность, чем исполнительные механизмы одинарного действия, потому что исполнительные механизмы двойного действия работают в результате воздействия управляемого перепада давления на исполнительный компонент (например, на поршень) и, таким образом, не полагаются на пружину (например, на номинальную силу натяжения пружины) для возврата исполнительного механизма в требуемое положение (например, в полностью открытое или в полностью закрытое положение и т.д.). Однако в таких известных исполнительных механизмах двойного действия отсутствует механическая помехоустойчивость, которую обеспечивают известные исполнительные вышеуказанные механизмы с пружинным возвратом, поэтому применение исполнительных механизмов двойного действия нежелательно в некоторых прикладных ситуациях.
Для обеспечения отказоустойчивого механизма во многих известных исполнительных механизмах двойного действия используется отказоустойчивая система, приводимая в действие воздухом (например, пневматическая система). Однако такие известные приводимые в действие воздухом отказоустойчивые системы требуют применения дополнительных компонентов (например, резервуаров закачивания, верхних клапанов пробника/переключающих клапанов, объемных бустеров и т.д.), в результате чего существенно возрастает сложность механизма и затраты на его производство. В некоторых примерах некоторые известные исполнительные механизмы двойного действия с длинным рабочим ходом содержат отказоустойчивую систему на пружине смещающего или отказного действия, которая во время работы напрямую и непрерывно воздействует на исполнительный механизм (например, на поршень). Однако при использовании таких пружин смещающего или отказного действия для преодоления прилагаемых ими усилий требуется поршень размера больше обычного.
Раскрытие изобретения
В одном варианте выполнения исполнительный механизм с устройством для изменения скорости подачи содержит первый шток исполнительного механизма, образующий связь с управляющим исполнительным компонентом и устройством для изменения скорости подачи, образующим связь с исполнительным механизмом. В рабочем режиме пружина образует связь с устройством изменения скорости подачи, предназначенным для перемещения первого штока исполнительного механизма в предопределенное положение в ответ на изменение скорости подачи.
В другом примере описанный здесь вариант выполнения исполнительного механизма с устройством для изменения скорости подачи содержит первый исполнительный механизм, оснащенный первым исполнительным компонентом, который располагается в первом корпусе для определения местоположения первой и второй тормозных камер. Когда первый исполнительный механизм находится в рабочем состоянии, то в первую и вторую тормозные камеры поступает управляющая текучая среда, предназначенная для перемещения первого исполнительного компонента в первом направлении, и во вторую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, предназначенная для перемещения первого исполнительного компонента в противоположном первому втором направлении. Второй исполнительный механизм оснащен вторым исполнительным компонентом, расположенным во втором корпусе и предназначенном для определения местоположения третьей и четвертой тормозных камер. В третью управляющую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, предназначенная для перемещения второго исполнительного компонента в положение, которое было зафиксировано тогда, когда первый исполнительный механизм находился в рабочем состоянии. Смещающий элемент располагается в четвертой тормозной камере, предназначенной для перемещения первого исполнительного компонента с помощью второго исполнительного компонента в предопределенное положение, когда управляющая текучая среда высвобождается из третьей тормозной камеры, а первый исполнительный механизм находится в нерабочем состоянии.
И еще в одном примере в состав описанного здесь исполнительного механизма входят средства перемещения первого исполнительного компонента между первым и вторым положениями и средства для перемещения второго исполнительного компонента в положение, которое было зафиксировано тогда, когда средства перемещения первого исполнительного механизма находились в рабочем состоянии. Помимо этого исполнительный механизм содержит средства, предназначенные для перемещения первого исполнительного компонента с помощью второго исполнительного компонента в предопределенное положение в ответ на появление условия коррекции.
Краткое описание чертежей
На ФИГ.1A и 1B показаны взятые в качестве аналога известный управляющий клапан и исполнительный механизм, содержащий известную приводимую в действие воздухом безотказную систему.
На ФИГ.2А показан вариант выполнения описанного здесь исполнительного механизма с устройством для изменения скорости подачи, изображенный в зафиксированном положении.
На ФИГ.2B показан вариант выполнения исполнительного механизма, представленного на ФИГ.2A, где исполнительный механизм с устройством для изменения скорости подачи изображен в предопределенном положении.
На ФИГ.3A представлен чертеж с частичным вскрытием внутренней части второго варианта выполнения исполнительного механизма, описанного здесь и содержащего устройство для изменения скорости подачи, которое изображено в первом положении.
На ФИГ.3B представлен другой чертеж с частичным вскрытием внутренней части варианта выполнения исполнительного механизма, показанного на ФИГ.3A, где устройство для изменения скорости подачи отображено во втором положении.
На ФИГ.4A-4D показаны поперечные сечения варианта выполнения исполнительного механизма, изображенного на ФИГ.3A и 3B в первом положении, промежуточном положении, втором и в предопределенном положении соответственно.
На ФИГ.4E-4H показаны поперечные сечения варианта выполнения исполнительного механизма, изображенного на ФИГ.3A и 3B, который сконфигурирован как исполнительный механизм без возможности закрытия.
ФИГ.5A представлен чертеж с частичным вскрытием внутренней части второго варианта выполнения исполнительного механизма, описанного в данной работе, а на ФИГ.5B - изображение поперечного сечения варианта выполнения исполнительного механизма, представленного на ФИГ.5A.
На ФИГ.6A и 6B показан другой вариант выполнения описанного здесь исполнительного механизма.
Осуществление изобретения
Варианты выполнения описанных здесь исполнительных механизмов обеспечивают устройства для изменения скорости подачи, не требующего сложных и дорогостоящих компонентов, ассоциируемых с известными безотказными системами, приводимыми в действие текучей средой, такими как те, что показаны выше. Хотя варианты выполнения описанных в данной работе исполнительных механизмов могут быть приспособлены под любую длину рабочего хода клапана и под любое приложение (например, приложения по включению/выключению, регулированию подачи и т.д.), описанные в данной работе исполнительные механизмы отличаются особым преимуществом в приложениях по регулированию подачи при совместном использовании с устройствами управления текучей средой (например, клапанами), которые характеризуются большими длинами рабочего хода.
До более подробного описания вариантов выполнения исполнительных механизмов в отношении ФИГ.1A и 1B обеспечивается краткое обсуждение сборки известного управляющего клапана 100. Если рассмотреть ФИГ.1A и 1B, то сборка известного управляющего клапана 100 содержит исполнительный механизм 102 для осуществления рабочего хода или работы клапана 104. Как показано на ФИГ.1A, клапан 104 состоит из корпуса клапана 106, оснащенного седлом клапана 108, расположенного в этом месте для определения отверстия 110, которое обеспечивает проход для потока текучей среды между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114. Компонент для управления потоком 116, который в рабочем режиме образует связь со штоком клапана 118, перемещается в первом направлении (например, в сторону от седла клапана 108 согласно расположению элементов на ФИГ.1A) для разрешения прохождения потока текучей среды между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114 и движется во втором направлении (например, в сторону от седла клапана 108 согласно расположению элементов на ФИГ.1A) для ограничения или предотвращения прохождения потока текучей среды между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114. Таким образом, скорость потока, разрешенная для его прохождения через управляющий клапан 100, управляется положением, которое занимает компонент управления потоком 116 относительно седла клапана 108. В клетку 120, скользя, входит запирающий компонент 116 и располагается между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114 для обеспечения определенных характеристик потока (например, для снижения уровня шума и вероятности образования кавитации и т.д.). Колпачок клапана 122 соединяется с его корпусом 106 с помощью скоб 124 и используется для соединения клапана 104 со скобой 126 исполнительного механизма 102.
Исполнительный механизм 102, показанный на ФИГ.1B, обычно называется исполнительным поршневым механизмом двойного действия. Исполнительный механизм 102 содержит поршень (не показан), который образует рабочую связь с компонентом управления 116 (ФИГ.1A) с помощью штока исполнительного механизма 128. Соединитель штока 131 может быть подсоединен к штоку исполнительного механизма128 и к штоку клапана 118 и оборудован указателем перемещения 130, предназначенным для указания положения исполнительного механизма 102 и, как следствие, положения компонента управления потоком 116 относительно седла клапана 108 (например, открытое положение, закрытое положение и промежуточное положение и т.д.). Датчик обратной связи (не показан) может быть скомпонован для обеспечения подачи сигнала (например, механического сигнала, электрического сигнала и т.д.) на управляющий блок или на установочное устройство (не показаны).
Во время эксплуатации установочное устройство в рабочем режиме может быть подсоединено через сервомеханизм к датчику обратной связи для управления подачей текучей среды (например, сжатого воздуха, гидравлической жидкости и т.д.) выше и/или ниже поршня исполнительного механизма 102 с помощью сигнала, переданного датчиком обратной связи.
В результате перепад давления на поршне перемещает его или в первом, или во втором направлении для изменения положения компонента управления потоком 116 между закрытым положением, когда компонент управления потоком 116 входит в плотный контакт с седлом клапана 108, и полностью открытым положением или положением максимальной скорости потока, когда компонент управления потоком 116 располагается на расстоянии или отходит от седла клапана 108.
Сборка взятого в качестве аналога управляющего клапана 100, показанного на ФИГ.1A и 1B, содержит отказоустойчивую систему 132. Отказоустойчивая система обеспечивает защиту системы управления производством, вызывая перемещение компонента управления потоком 116 в аварийных ситуациях в нужное положение (например, тогда, когда управляющий блок оказывается неспособным обеспечить подачу управляющей текучей среды на исполнительный механизм 102). В этом примере отказоустойчивая система 132 приводится в действие воздухом и оборудована верхним клапаном пробника 134, используемым в процессе передачи текучей среды с помощью исполнительного механизма 102, а также резервуаром для закачивания (не показано), предназначенным для хранения управляющей текучей среды (например, текучей среды под давлением).
Во время работы верхний клапан пробника 134 воспринимает давление управляющей текучей среды в исполнительном механизме 102. Если давление управляющей текучей среды в исполнительном механизме 102 падает ниже предопределенного значения (например, значения, установленного посредством управляющей пружины, расположенной в верхнем клапане пробника 134), то верхний клапан пробника 134 (снабженный многочисленными отверстиями и уплотняющими элементами) обеспечивает создание системы с замкнутым контуром и осуществляет подсоединение резервуара для закачивания к исполнительному механизму 102 с целью подачи туда текучей среды. Резервуар для закачивания обеспечивает подачу хранимой управляющей текучей среды в исполнительный механизм 102 для перемещения компонента управления потоком 116 в любое положение - открытое, закрытое или промежуточное - или, например, фиксирует компонент управления потоком 116 в последнем управляющем положении. Хотя приводимая в действие воздухом безотказная система 132 очень эффективна, она является сложной в монтаже, требует установки дополнительного трубопровода, наличия пространства и проведения технического обслуживания и т.д., вследствие чего возрастает ее стоимость. Помимо этого резервуар для закачивания, используемый для приводимой в действие воздухом безотказной системы 132, обычно требует периодической сертификации (например, ежегодной сертификации), потому что его часто классифицируют как резервуар высокого давления, что приводит к дополнительным затратам денег и времени на его техническое обслуживание. В дополнение к этому безотказная система 132 не обеспечивает первичной (например, на базе пружины) механической отказоустойчивости, которая может оказаться нужной или необходимой в некоторых приложениях.
В других примерах в качестве альтернативы исполнительные механизмы с длинным рабочим ходом могут содержать пружину смещающего или отказного действия, подсоединяемую во время работы к исполнительному компоненту (например, к поршню) исполнительного механизма 102 для обеспечения первичной механической безотказности. Однако таким смещающим пружинам обычно недостает осевого давления или усилия (что, к примеру, приводит к неспособности обеспечить достаточную нагрузку на седло клапана) для того, чтобы компонент управления потоком 116 плотно входил в седло клапана 108 в случае потери или отсутствия подачи управляющей текучей жидкости в исполнительный механизм 102. Поэтому такие известные смещающие пружины обычно требуют установки дополнительной отказоустойчивой системы. Помимо этого, такие известные пружины смещающего или отказного действия невыгодны из-за своего прямого и беспрерывного воздействия во время работы на исполнительный механизм 102 (например, на поршень), в результате чего требуется исполнительный механизм размера больше обычного (например, поршень большей площади) для преодоления сил, «заряженных» в такие пружины смещающего или отказного действия.
На ФИГ.2A и 2B показан вариант выполнения описанного здесь исполнительного механизма 200, в состав которого входит образец пружинного механизма отключения или устройство для изменения скорости подачи 202. ФИГ.2А является иллюстрацией варианта выполнения исполнительного механизма 200, в котором показан вариант выполнения устройства для изменения скорости подачи 202 в фиксированном положении. ФИГ.2B является иллюстрацией варианта выполнения исполнительного механизма 200, в котором показан вариант выполнения устройства для изменения скорости подачи 202 в активизированном положении. Вариант выполнения исполнительного механизма 200 может быть использован для работы или приведения в действие клапанов со скользящим штоком, таких как, например, запорные клапаны, сферические клапаны и т.д., поворотные клапаны, такие как, например, дроссельные затворы, шаровые клапаны, дисковые клапаны и т.д., и/или любого другого устройства или оборудования для управления потоком. Например, вариант выполнения исполнительного механизма 200, изображенный на ФИГ.2A и 2B, может быть использован для работы или запуска взятого в качестве образца клапана 104 из ФИГ.1A.
Если посмотреть на ФИГ.2A и 2B, то устройство для изменения скорости подачи 202 подсоединено к первому исполнительному механизму 204 (например, к исполнительному механизму двойного действия). Первый шток исполнительного механизма 206 соединен с управляющим исполнительным компонентом 208, таким как, например, поршень или мембрана. Управляющий исполнительный компонент 208 располагается в пределах корпуса 210 для определения местоположения первой тормозной камеры 212 и второй тормозной камеры 214. Первый исполнительный механизм 204 подсоединен к источнику подачи управляющей текучей среды 216 с целью реализации ее поступления через установочное устройство 218. Установочное устройство 218 подает управляющую текучую среду в первую тормозную камеру 212 или во вторую тормозную камеру 214 или удаляет ее из них через соответствующие проходы 220 и 222.
Управляющая текучая среда, такая как, например, сжатый воздух, подается с помощью установочного устройства 218 в первую и вторую тормозные камеры 212 и 214 для создания перепада давления на исполнительном управляющем компоненте 208 с целью его перемещения либо в первом направлении вдоль оси 224, либо во втором направлении вдоль оси 224, противоположном первому направлению. К примеру, управляющий исполнительный компонент 208 перемещается в первом направлении (например, вверх, если ориентироваться по ФИГ.2A), когда давление управляющей текучей среды в первой тормозной камере 212 воздействует на первую сторону 226 управляющего исполнительного компонента 208, оказываясь больше усилия, прикладываемого ко второй стороне 228 управляющего исполнительного компонента 208, из-за давления текучей среды во второй тормозной камере 214 (например, в случае удаления управляющей текучей среды из второй тормозной камеры 214).
И, наоборот, управляющий исполнительный компонент 208 перемещается во втором противоположном первому направлении (например, вниз, если ориентироваться по ФИГ.2A), когда давление управляющей текучей среды во второй тормозной камере 214 воздействует на вторую сторону 228 управляющего исполнительного компонента 208, оказываясь больше усилия, прикладываемого к первой стороне 226 управляющего исполнительного компонента 208, из-за давления текучей среды в первой тормозной камере 212 (например, в случае удаления управляющей текучей среды из первой тормозной камеры 212).
Устройство для изменения скорости подачи 202 содержит корпус 230, оснащенный исполнительным корректирующим компонентом 232 (например, корректирующим поршнем), расположенным в приспособлении, который определяет местоположение третьей тормозной камеры 234 и четвертой тормозной камеры 236. Третья тормозная камера 234 с целью пропускания текучей среды подсоединена к источнику подачи управляющей текучей среды 216 через проход 235, который направляет текучую среду (например, сжатый воздух) в третью тормозную камеру 234. Однако в некоторых примерах третья тормозная камера 234 с целью пропускания текучей среды может быть подсоединен к любому другому подходящему источнику подачи управляющей текучей среды, такому как, например, источник подачи воздуха, источник подачи гидравлической жидкости т.д. Когда в третью тормозную камеру 234 поступает управляющая текучая среда, то ее давление воздействует на первую сторону 238 корректирующего исполнительного компонента 232 с целью смещения устройства для изменения скорости подачи 202 в предварительно зафиксированное положение, показанное на ФИГ.2A. Смещающий элемент 240 (например, пружина) располагается в четвертой тормозной камере 236 и прилагает силу ко второй стороне 242 корректирующего исполнительного компонента 232 для его смещения в направлении управляющего исполнительного компонента 208 тогда, когда управляющая текучая среда в третьей тормозной камере 234 израсходована или выпущена из него в ответ на условие 234 перехода за граничное значение параметров источника подачи управляющей текучей среды 216. Другими словами, устройство для изменения скорости подачи 202 активируется, если источник подачи управляющей текучей среды 216 либо не в состоянии обеспечить подачу находящейся под требуемым давлением управляющей текучей среды в третью тормозную камеру 234, либо сменное управляющее устройство (например, управляющее устройство, реализованное в пределах оборудованной измерительными приборами системы безопасности) выборочно высвобождает давление текучей среды в третьей тормозной камере так, как более подробно описано ниже.
В состав четвертой тормозной камеры 236 может входить вентиляционное отверстие 244, через которое может сбрасываться атмосферное давление для того, чтобы управляющей текучей среде в третьей тормозной камере 234 требовалось преодолеть лишь силу смещающего элемента 240 для перевода устройства для изменения скорости подачи 202 в зафиксированное положение, показанное на ФИГ.2A. Также корректирующий исполнительный компонент 232 может содержать сальник круговой формы 245 (например, уплотнительное кольцо), установленный в кольцеобразном пазе 249 для предотвращения проникновения текучей среды в третью тормозную камеру 234 в результате удалении воздуха через вентиляционное отверстие 244. Клапан 246 (например, клапан быстрой разгрузки) может быть подсоединен к проходу 235 между источником подачи управляющей текучей среды 216 и третьей тормозной камерой 234 для обеспечения более быстрого выпуска или удаления управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры 234, если источник подачи управляющей текучей среды 216 не срабатывает (например, для получения возможности более быстрого срабатывания устройства для изменения скорости подачи 202).
В этом примере корректирующий исполнительный компонент 232 содержит шток толкателя или стержень 248. Шток толкателя 248 подсоединен к управляющему исполнительному компоненту 232 в первой конечной части 250 и содержит соединительную деталь или зацепляющий компонент 252 во второй конечной части 254. В этом примере зацепляющий компонент 252 состоит из цилиндрического корпуса с фланцованной частью 256. Соединительной деталью 252 может быть крепежная деталь, подсоединенная через резьбу к конечной части 254 штока толкателя 248, с помощью зажима, расположенного на конечной части 254 штока толкателя 248, или же цельно встроенная в шток толкателя 248, образовывая с ним единую форму или структуру.
Шток толкателя 248 скольжением соприкасается с первым исполнительным механизмом 204 через прорезь 258 (например, вентиляционное отверстие корпуса 210). Когда активируется устройства управляющего исполнительного компонента для изменения скорости подачи 202 (например, когда источник подачи управляющей текучей среды 216 не работает и первый исполнительный механизм 204 находится в нерабочем состоянии), то соединительная деталь 252 цепляет управляющий исполнительный механизм 208 и перемещает его в предопределенное положение, показанное на ФИГ.2B. Следует оценить по достоинству то, что давление в третьей тормозной камере может быть полностью или только частично сброшено, в результате чего осуществляется управление полным путем прохождения соединительной детали 252 устройства для изменения скорости подачи 202 (то есть, предопределенное положение может находиться в конечной точке пути ее прохождения, которая соответствует полностью открытому или закрытому положению либо месту, расположенному между конечными точками пути прохождения).
При нормальной работе (например, когда первый исполнительный механизм 204 находится в рабочем состоянии, а источник подачи управляющей текучей среды также находится в рабочем состоянии и т.д.) источник подачи управляющей текучей среды 216 обеспечивает подачу управляющей текучей среды в третью тормозную камеру 234 для смещения корректирующего исполнительного компонента 232 и, таким образом, для отвода соединительной детали 252 штока толкателя 248 от управляющего исполнительного компонента 208. Первый исполнительный механизм 204 находится в рабочем состоянии, когда источник подачи управляющей текучей среды 216 обеспечивает ее подачу на первую и/или вторую тормозные камеры 212 и/или 214 через установочное устройство 218 и соответствующие проходы 220 и 222.
Например, во время аварийных ситуаций или в случае несрабатывания источника подачи управляющей текучей среды 216 последняя могла быть выработана или удалена из первой и второй тормозных камер 212 и 214 через установочное устройство 218. В исполнительный механизм 200 по желанию может быть включен верхний клапан пробника (например, трехнаправленный верхний клапан пробника) и/или электромагнитный клапан 260 для быстрой выработки или удаления управляющей текучей среды из первой и второй тормозных камер 212 и 214. Также по мере удаления управляющей текучей среды из первой и второй тормозных камер 212 и 214 она также удаляется из третьей тормозной камеры 234 через клапан 246. Удаление управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры 234 вызывает удлинение отклоняющего элемента 240, который перемещает корректирующий исполнительный компонент 232 и шток толкателя 248 по прямолинейному пути вдоль оси 224 в направлении управляющего исполнительного компонента 208 в ответ на условие превышения граничного значения параметров источника подачи управляющей текучей среды 216. Соединительная деталь 252 цепляет управляющий исполнительный компонент 208 (например, вторую сторону 228 управляющего исполнительного компонента 208) и перемещает его в предопределенное положение так, как показано на ФИГ.2B. Таким образом, вариант выполнения описанного здесь исполнительного механизма 200 обеспечивает устройство для изменения скорости подачи 202, которое воздействует на управляющий исполнительный компонент 208 тогда, когда источник подачи управляющей текучей среды 216 не работает или отключается. Следует оценить по достоинству то, что устройство для изменения скорости подачи 202 может быть активировано как отказоустойчивое устройство при обнаруженной потере текучей среды или в любой ситуации так, как определено оператором системы. То есть в любой ситуации, где оператор системы хочет активировать устройство для изменения скорости подачи 202, можно активировать электромагнитный клапан 260.
На ФИГ.3A представлен чертеж с частичным вскрытием внутренней части варианта выполнения другого исполнительного механизма 300, описанного здесь, который оснащен устройством для изменения скорости подачи 302, показанным в зафиксированном или в неактивном положении. На ФИГ. 3 В представлен чертеж с частичным вскрытием внутренней части варианта выполнения исполнительного механизма 300, показанного на ФИГ.3A, который оснащен устройством для изменения скорости подачи 302, показанным в активированном или в предопределенном положении.
Если рассмотреть ФИГ.3A и 3B, то вариант выполнения исполнительного механизма 300 содержит управляющий исполнительный механизм 304, сконфигурированный как исполнительный механизм двойного действия. В состав управляющего исполнительного механизма 304 входит корпус 306, оборудованный управляющим исполнительным компонентом, таким как, например, находящийся там поршень. Управляющий исполнительный компонент 308 определяет местоположение первой тормозной камеры 310 и второй тормозной камеры 312, в которые поступает управляющая текучая среда (например, сжатый воздух), предназначенная для перемещения управляющего исполнительного компонента 308 в первом или втором направлении за счет перепада давления на управляющем исполнительном компоненте 308, создаваемого текучей средой в первой и второй тормозных камерах 310 и 312.
Как показано, в состав устройства для изменения скорости подачи 302 входит корпус 318, оборудованный корректирующим исполнительным компонентом 320 (например, поршнем, мембраной и т.д.) и размещаемый там для определения положения третьей тормозной камеры 322 и четвертой тормозной камеры 324. В третьей тормозной камере 322 из источника подачи управляющей текучей среды (например, источник подачи управляющей текучей среды 216, указанный на ФИГ.2A и 2B), который с целью подачи текучей среды может быть подсоединен к первой и второй тормозным камерам 310 и 312, должна поступать управляющая текучая среда (например, сжатый воздух, гидравлическая жидкость и т.д.). Давление текучей среды в третьей тормозной камере 322 воздействует на первую поверхность 326 корректирующего исполнительного компонента 320, вызывая его перемещение в первом направлении или удерживание в зафиксированном положении (например, так, как показано на ФИГ.3A). Смещающий элемент 328 (например, пружина) размещается в четвертой тормозной камере 324 для смещения корректирующего исполнительного компонента 320 во втором противоположном первому направлении, таким образом, чтобы в случае воздействия давления текучей среды в третьей тормозной камере 322 на первую поверхность 326, которое оказывается меньше усилия, прилагаемого смещающим элементом 328 ко второй поверхности 330 корректирующего исполнительного компонента 320 (например, когда управляющая текучая среда удаляется из третьей тормозной камеры 322), то корректирующий исполнительный компонент 320 перемещается во втором направлении. Другими словами, корректирующий исполнительный компонент 320 перемещается в предопределенное положение в ответ на неспособность источника подачи управляющей текучей среды обеспечить ее поступление в первую и вторую тормозные камеры 310 и 312 управляющего исполнительного механизма 304 и, как следствие, также и в третью тормозную камеру 322.
В примере на ФИГ.3A и 3B смещающий элемент 328 показан в виде пружины, расположенной между гнездом пружины 332 и оболочкой для удерживания пружины 334. Корректирующий исполнительный компонент 320, смещающий элемент 328, гнездо пружины 332 и корпус 334 могут быть предварительно скомпонованы на высоте так, как показано на ФИГ.3B (к примеру, главным образом, на высоте, равной высоте или размеру корпуса 318). При таком подходе установка оболочки 334 облегчает процесс сборки и технического обслуживания варианта выполнения исполнительного механизма 300 за счет предотвращения выхода смещающего элемента 328 из корпуса 318 во время разборки исполнительного механизма для технического обслуживания или ремонтных работ. Корпус 334, скользя, образует связь с гнездом пружины 332 через стержни 336 (например, болты) таким образом, что оболочка 334 перемещается вдоль (например, скользит) корректирующего исполнительного механизма 320 (например, тогда, когда пружина 328 сжимается или растягивается).
В этом примере корректирующий исполнительный компонент 320 отображается как поршень с составной частью 340, в которой имеется выемка, и пазом 342 для входа туда скольжением штока исполнительного механизма 344, который во время работы образует соединение со штоком клапана 345. В других примерах корректирующий исполнительный компонент 320 может быть мембраной или любым другим подходящим исполнительным компонентом. Как показано, шток исполнительного механизма 344 состоит из первого штока исполнительного механизма 346, подсоединенного ко второму или удлиненному штоку исполнительного механизма 348. В других примерах шток исполнительного механизма 344 может быть единой или цельной структурой. Первый шток исполнительного механизма 346 соединяется с управляющим исполнительным компонентом 308 в первой конечной части 350 и со вторым штоком исполнительного механизма 348 во второй конечной части 352. Указатель перемещения 354 может быть подсоединен ко второму штоку исполнительного механизма 348, а шток клапана 345 предназначаться для определения положения управляющего исполнительного компонента 308 и, как следствие, положения компонента управления потоком 116 (ФИГ.1B) относительно седла клапана 108 (ФИГ.1B, например, открытое положение, закрытое положение, промежуточное положение и т.д).
В состав варианта выполнения исполнительного механизма 300 также входит соединитель или соединительная деталь 356. Как показано, соединительная деталь 356 образует связь с первым штоком исполнительного механизма 346 и вторым штоком исполнительного механизма 348. Соединительная деталь 356 обладает цилиндрическим корпусом 358 с выступающей частью или круговым выступающим элементом 360. Как более подробно описано ниже, соединительная деталь 356 должна цеплять часть устройства для изменения скорости подачи 302 (например, корректирующий исполнительный компонент 320) в ответ на выход из строя источника подачи управляющей текучей среды (то есть, когда управляющий исполнительный механизм 304 пребывает в нерабочем состоянии.). Как показано на ФИГ.3B, выступающая часть 360 входит в контакт со снабженной выемкой составляющей частью 340 корректирующего исполнительного компонента 320 для подсоединения в рабочем режиме к корректирующему исполнительному компоненту 320 и к управляющему исполнительному компоненту 308 в том случае, когда управляющий исполнительный механизм находится в нерабочем состоянии. В других примерах соединительная деталь 356 может быть встроена в шток исполнительного механизма 344 как единый с ним или цельный элемент либо структура. Тем не менее, в других примерах соединительная деталь 356 может принимать любую другую подходящую форму и/или быть любым подходящим соединителем, который оперативно и выборочно соединяется с управляющим исполнительным компонентом 308 и корректирующим исполнительным компонентом 320 тогда, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в нерабочем состоянии.
Как показано, первый фланец 362 корпуса 306 подсоединяется к первому фланцу 364 корпуса 318 с помощью крепежных деталей 366. Однако в других примерах фланец 362 и фланец 364 может быть создан в виде единого целого как цельный элемент или структура. Аналогично корпус 318 содержит второй фланец 368 для соединения корпуса 318 с фланцем 370 в составе компонента скобы 372. Однако в других примерах второй фланец 368 и фланец 370 также могут составлять единое целое как цельный элемент или структура.
На ФИГ.4A-4C показаны изображения разных положений варианта выполнения исполнительного механизма 300, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии. На ФИГ. 4D представлено схематическое изображение варианта выполнения исполнительного механизма 300 в том случае, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в нерабочем состоянии. Если посмотреть на ФИГ.4A-4D, то управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии в том случае, когда в первую тормозную камеру 310 через канал 402 поступает управляющая текучая среда и/или когда во вторую тормозную камеру 312 через канал 404 поступает управляющая текучая среда с целью принуждения управляющего исполнительного компонента 308 перемещаться между первым положением, показанным на ФИГ.4A, промежуточным положением, показанным на ФИГ.4B, и вторым положением, показанным на ФИГ.4C. Длина прохождения управляющего исполнительного компонента 308 между положением, показанным на ФИГ.4A, и положением, показанным на ФИГ.4C, является полной длиной рабочего хода управляющего исполнительного механизма 304. В других примерах полная длина рабочего хода управляющего исполнительного механизма 304 может оказаться больше восьми дюймов (20,32 см).
Как отмечено выше, вариант выполнения исполнительного механизма 300 может быть использован совместно с устройствами управления текучей средой, такими, как, например, золотниковые клапаны, поворотные клапаны или любое другое подходящее устройство либо оборудование для управления потоком. Например, вариант выполнения исполнительного механизма 300 может быть использован для работы или запуска взятого в качестве аналога клапана 104 из ФИГ.1A.
Во время работы, если посмотреть на ФИГ.1A, 3A, 3B и 4A-4D, во вторую тормозную камеру 312 через канал 404 поступает управляющая текучая среда, предназначенная для перемещения управляющего исполнительного компонента 308 в первое положение, показанное на ФИГ.4A. В первом положении шток исполнительного механизма 344 вызывает перемещение штока клапана 345 и, как следствие, компонента управления потоком 116 (ФИГ.1A) в первое положение (например, в положение «открыто») для прохождения потока текучей среды через клапан 104 (ФИГ.1A). Если посмотреть на ФИГ. 4 В, то для регулировки положения компонента управления 116 относительно седла клапана 108 (ФИГ.1A) с целью ограничения прохождения потока текучей среды через клапан 104, по меньшей мере, часть управляющей текучей среды следует удалить из второй тормозной камеры 312 через второй канал 404, при этом управляющая текучая среда поступает в первую тормозную камеру 310 через первый канал 402 с тем, чтобы перепад давления управляющей жидкости между первой и второй тормозными камерами 310 и 312 заставил управляющий исполнительный компонент 308 переместиться в промежуточное положение, показанное на ФИГ.4B (то есть, в положение между первым положением, показанным на ФИГ.4A, и вторым положением, показанным на ФИГ.4C).
Если посмотреть на ФИГ.4C, то управляющая жидкость удаляется из второй тормозной камеры 312 и поступает в первую тормозную камеру 310 с тем, чтобы вызвать перемещение управляющего исполнительного компонента 308 во второе положение. Во втором положении управляющий исполнительный механизм 304 вызывает перемещение компонента управления потоком 116 во второе положение (например, в положение «закрыто») для предотвращения прохождения потока текучей среды через клапан 104.
Как показано в примерах, проиллюстрированных на ФИГ.4A-4C, во время обычной работы в третью тормозную камеру 322 через третий канал 406 продолжает поступать управляющая текучая среда, предназначенная для удержания корректирующего исполнительного компонента 320 в зафиксированном положении тогда, когда управляющий исполнительный компонент 308 перемещается между первым положением (ФИГ.4A) и вторым положением (ФИГ.4C) (то есть, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии). В зафиксированном положении корректирующий исполнительный компонент 320 и корпус 334 перемещаются в направлении гнезда пружины 332 до тех пор, пока корпус 334 не соприкоснется с гнездом пружины 332. Таким способом гнездо пружины 332 обеспечивает остановку прохождения текучей среды для предотвращения повреждения смещающего элемента 328 в результате чрезмерного повышения давления текучей среды в третьей тормозной камере 322. Другими словами, гнездо пружины 332 предотвращает сжатие смещающего элемента 328 в направлении гнезда пружины 332 (если ориентироваться по ФИГ.4A-4C) за пределы фиксированного положения, показанного на ФИГ.4A-4C.
Когда корректирующий исполнительный компонент 320 находится в зафиксированном положении, то соединительная деталь 356 перемещается между первым и вторым положениями, которые соответствуют первому и второму положениям корректирующего исполнительного компонента 308, и не соприкасается с устройством для изменения скорости подачи 302. Таким образом, устройство для изменения скорости подачи 302 не воздействует, соприкасается или иным образом не оказывает отрицательного действия на работу управляющего исполнительного механизма 304, когда тот находится в рабочем состоянии. Другими словами, управляющий исполнительный механизм 304 не должен преодолевать силу пружины смещающего элемента 328 тогда, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии.
В некоторых примерах управляющая текучая среда, поступающая, например, из источника подачи управляющей текучей среды, может не поступить или отключиться, вызвав тем самым выход управляющей текучей среды (например, выпуск или выхлоп) из первой тормозной камеры 310, второй тормозной камеры 312 и из третьей тормозной камеры 322. В результате управляющий исполнительный компонент 304 становится неработоспособным. Будучи в неработоспособном состоянии, управляющий исполнительный компонент 304 не сможет перемещаться для контроля положения компонента управления потоком 116, и в результате поток текучей среды между впускным 112 и выпускным отверстиями 114 клапана 104 становится неуправляемым.
Как показано на ФИГ.4D, устройство для изменения скорости подачи 302 активируется в том случае, когда управляющий исполнительный механизм 304 оказывается в неработоспособном состоянии. По мере удаления управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры 322 корректирующий исполнительный компонент 320 перемещается во втором, противоположном первому, направлении (например, в направлении третьей тормозной камеры 322, если ориентироваться по ФИГ.4D). Удаление управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры 322 делает возможным воздействие на первую поверхность 326 корректирующего исполнительного компонента 320 для удлинения смещающего элемента 328 и перемещения с его помощью корректирующего исполнительного компонента 320 во второе или расширенное положение так, как показано на ФИГ.4D. По мере удлинения смещающего элемента 328 корпус 334 скользит вдоль стержней 336 вместе с корректирующим исполнительным компонентом 320. По мере того как корректирующий исполнительный компонент 320 перемещается во втором направлении, составляющая часть с выемкой 340 корректирующего исполнительного компонента 320 цепляет выступающую часть 360 соединительной детали 356 для образования в рабочем режиме соединения корректирующего исполнительного компонента 320 с управляющим исполнительным компонентом 308. В свою очередь, корректирующий исполнительный компонент 320 вызывает перемещение управляющего исполнительного компонента 308 в предопределенное положение, показанное на ФИГ.4D. В результате компонент управления потоком 116 также перемещается в предопределенное положение (например, в положение «открыто»). С целью возврата или перемещения устройства для изменения скорости подачи 302 в зафиксированное положение управляющая текучая среда подается в третью тормозную камеру 322 (например, тогда, когда происходит восстановление источника подачи управляющей текучей среды), действие которой вызывает перемещение корректирующего исполнительного компонента 320 в направлении пружинного гнезда 332 (то есть, в зафиксированное положение).
В примере на ФИГ.4A-4D устройство для изменения скорости подачи 302 варианта выполнения исполнительного механизма 300 компонуется в конфигурацию без возможности открытия в том случае, когда образует связь с клапаном, таким как, например, клапан 104 на ФИГ.1А. Другими словами, вариант выполнения исполнительного механизма 300 (в случае подсоединения к клапану 104) конфигурируется таким образом, что, находясь в предопределенном положении, этот исполнительный механизм 300 вызывает перемещение компонента управления потоком 116 в сторону от гнезда клапана 108 для получения возможности прохождения потока текучей среды через клапан 104. Однако в других примерах исполнительный механизм 300 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы, находясь в предопределенном положении, исполнительный механизм 300 вызвал перемещение управляющего компонента 116 в направлении седла клапана 108 для предотвращения прохождения потока текучей среды через клапан 104 и/или в любое другое подходящее или желательное промежуточное положение. Таким образом, в других примерах вариант выполнения исполнительного механизма 300 может быть сконфигурирован без возможности закрытия.
Конфигурация без возможности закрытия вызывает герметичное вхождение компонента управления потоком 116 в седло клапана 108 (например, положение «закрыто») для предотвращения прохождения потока текучей среды через клапан 104. Например, ФИГ.4E-4H являются иллюстрациями варианта выполнения исполнительного механизма 300, сконфигурированного как система без возможности закрытия в случае подсоединения к клапану, такому как, например, клапан 104 из ФИГ.1A. В этом примере устройство для изменения скорости подачи 302 ориентировано в обратном направлении (например, транспонировано) относительно того, как оно показано на ФИГ.3A.
Во время обычной работы в четвертую тормозную камеру 324 через канал 408 поступает управляющая текучая среда, предназначенная для поддержания корректирующего исполнительного компонента 320 в зафиксированном положении тогда, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии. Соединительная деталь 356 перемещается между поверхностью 410 корпуса 334 и второй поверхностью 330 корректирующего исполнительного компонента 320 по мере перемещения управляющего исполнительного механизма 304 между первым и вторым положениями, показанными на ФИГ.4E и 4G. Когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в нерабочем состоянии, управляющая текучая среда высвобождается из четвертой тормозной камеры 324 через канал 408, вызывая перемещение тем самым корректирующего исполнительного компонента 320 во втором направлении к четвертой тормозной камере 324 до предопределенного положения. К примеру, соединительная деталь 356 соприкасается с поверхностью 410 корпуса 334, когда корректирующий исполнительный компонент 320 перемещается в предопределенное положение. В свою очередь, соприкосновение соединительной детали 356 и корпуса 334 приводит управляющий исполнительный механизм 304 в движение по направлению к предопределенному положению, и, как следствие, также вызывается перемещение компонента управления потоком 116 в предопределенное положение для предотвращения прохождения потока текучей среды через клапан 104.
На ФИГ.5A представлен чертеж с частичным вскрытием внутренней части еще одного варианта выполнения исполнительного механизма 500, описанного в данной работе и содержащего устройство для изменения скорости подачи 502. На ФИГ.5B показано поперечное сечение варианта выполнения исполнительного механизма 500 из ФИГ.5A. Вариант выполнения исполнительного механизма 500 обеспечивает меньший профиль или высоту, чем описанные здесь исполнительные механизмы 200 и 300, в результате чего он занимает меньше места, чем варианты выполнения описанных здесь исполнительных механизмов 200 и 300.
Вариант выполнения исполнительного механизма 500 содержит первый корпус 504, расположенный в пределах или внутри второго корпуса 506. Шток исполнительного механизма 508 подсоединяется (например, с помощью крепежных деталей) к управляющему исполнительному компоненту 510 (например, к поршню, мембране и т.д.) первого корпуса 504 и, скользя, образует связь с корректирующим исполнительным компонентом 512 (например, с поршнем, мембраной и т.д.) второго корпуса 506. В этом примере корректирующий исполнительный компонент 512 содержит паз 514, предназначенный для входа туда скольжением штока исполнительного механизма 508. Управляющий исполнительный компонент 510 во время работы вызывает подсоединение компонента управления потоком к штоку исполнительного механизма 508 через шток клапана 516 для его перемещения между первым и вторым положениями или в любую точку между ними.
Управляющий исполнительный компонент 510 определяет положение первой тормозной камеры 520, в которую через первый канал 522 поступает управляющая текучая среда (например, сжатый воздух, гидравлическая жидкость и т.д.) для того, чтобы вызвать перемещение управляющего исполнительного компонента 510 в первом направлении, и положение второй тормозной камеры 524, в которую через второй канал 526 поступает управляющая текучая среда (например, сжатый воздух, гидравлическая жидкость и т.д.) для того, чтобы вызвать перемещение управляющего исполнительного компонента 510 во втором, противоположном первому, направлении. В этом примере первый канал 522 и второй канал 526 являются проходами для текучей среды (в том числе, к примеру, каналы, шланги и т.д.), образующими единое целое в пределах фланца 528 второго корпуса 506. В состав первого канала 522 входит трубка или трубообразный элемент 530, предназначенный для подсоединения первого канала 522 к первой тормозной камере 520.
Корректирующий исполнительный компонент 512 размещается во втором корпусе 506 для определения положения третьей тормозной камеры 532 и четвертой тормозной камеры 534. В третью тормозную камеру 532 через третий канал 536 поступает управляющая текучая среда с целью перемещения корректирующего исполнительного компонента 512 в зафиксированное положение. Корректирующий исполнительный компонент 512 перемещается в предопределенное положение, когда управляющая текучая среда высвобождается из третьей тормозной камеры 532 через третий канал 536, при этом управляющий исполнительный компонент 510 находится в нерабочем состоянии. Для доходчивости изложения составные части устройства для изменения скорости подачи 502 не показаны на ФИГ.5A и будут обсуждены ниже в связи с ФИГ.5B.
Если рассмотреть ФИГ.5B, то устройство для изменения скорости подачи 502 содержит пружинное устройство безопасности или удерживающую оболочку 540, подсоединенную к корректирующему исполнительному компоненту 512, и, скользя, соприкасается с гнездом пружины 542 с помощью стержней 544. Смещающий элемент 546 (например, пружина) размещается или захватывается между оболочкой 540 и гнездом пружины 542 с тем, чтобы вызвать перемещение корректирующего исполнительного компонента 512 и оболочки 540 в предопределенное положение тогда, когда управляющий исполнительный компонент 510 находится в нерабочем состоянии (например, в случае выхода из строя системы для подачи управляющей текучей среды под давлением), и, как следствие, текучая среда удаляется из третьей тормозной камеры 532. Такая конфигурация позволяет устройству для изменения скорости подачи 502 предотвратить выход элемента 546 из второго корпуса 506, когда оболочка 540 вынимается из второго корпуса 506 во время технического обслуживания или ремонта. Оболочка 540 и гнездо пружины 542 оборудованы пазами 548 для входа туда первого корпуса 504.
Шток исполнительного механизма 508 содержит соединительную деталь 552 в своей конечной части 554, которая должна захватить корректирующий исполнительный компонент 512, когда тот перемещается в предопределенное положение так, как показано на ФИГ.5B. Соединительная деталь 552 оснащена или образует кольцеобразный выступающий компонент или круговой выступ 556. Таким образом, сцепление соединительной детали 552 с корректирующим исполнительным компонентом 512 вызывает перемещение первого исполнительного компонента 510 в предопределенное положение. Соединительной деталью 552 может быть крепежное приспособление, зажим и т.д. В других примерах соединительная деталь 552 и шток исполнительного механизма 508 образуют единое целое в виде цельного элемента или структуры.
Во время работы в третью тормозную камеру 532 через третий канал 536 поступает управляющая текучая среда с целью принуждения корректирующего исполнительного компонента получать управляющую текучую среду через третий канал 536 для того, чтобы вызвать перемещение корректирующего исполнительного компонента 512 в предварительно зафиксированное положение (например, в положение, где смещающий элемент 546 сжимается в направлении гнезда пружины 542). В предварительно зафиксированном положении корректирующий исполнительный компонент 512 и оболочка 540 сжимают смещающий элемент 546 до тех пор, пока поверхность 560 оболочки 540 не соприкоснется с гнездом пружины 542. Удаление управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры 532 ослабляет усилие, прикладываемое к первой стороне 562 корректирующего исполнительного компонента 512, в результате чего смещающий элемент 546 удлиняется и воздействует на вторую сторону 564 корректирующего исполнительного компонента 512 для его перемещения в предопределенное положение. Оболочка 540 скользит вместе с корректирующим исполнительным компонентом 512 вдоль стержней 544.
По мере перемещения корректирующего исполнительного компонента 512 в предопределенное положение тот сцепляется с соединительной деталью 552 для образования в рабочем режиме связи между корректирующим исполнительным компонентом 512 и управляющим исполнительным компонентом 510. В свою очередь, корректирующий исполнительный компонент 512 вызывает перемещение управляющего исполнительного компонента 510 в третье или предопределенное положение, показанное на ФИГ. 5 В. Для возврата или перемещения корректирующего исполнительного компонента 512 в предварительно зафиксированное положение обеспечивается подача управляющей текучей среды в третью тормозную камеру 532, что вызывает перемещение корректирующего исполнительного компонента 512 в направлении гнезда пружины 542.
Варианты выполнения исполнительных механизмов 204, 304 и 504 изображаются как исполнительные поршневые механизмы двойного действия. Однако варианты выполнения устройства для изменения скорости подачи 202, 302 и 502 не ограничиваются использованием совместно с вариантами выполнения управляющих исполнительных механизмов 204, 304 и 504 и могут быть подсоединены к подходящему для этого исполнительному механизму. Например, на ФИГ.6A и 6B показан другой вариант описанного здесь исполнительного механизма 600. Вариант выполнения исполнительного механизма 600 содержит вариант выполнения описанного здесь устройства для изменения скорости подачи 602, подсоединенного к исполнительному мембранному механизму двойного действия 604. На ФИГ.6A показан вариант выполнения устройства для изменения скорости подачи 602, которое находится в предварительно зафиксированном положении тогда, когда исполнительный мембранный механизм 604 находится в рабочем состоянии. На ФИГ.6B показан вариант выполнения устройства для изменения скорости подачи 602, которое находится в предварительно зафиксированном положении тогда, когда исполнительный мембранный механизм 604 находится в нерабочем состоянии.
Варианты выполнения описанных здесь устройств для изменения скорости подачи 202, 302, 502 и 602 могут быть изготовлены в фабричных условиях или модифицированы под существующие исполнительные механизмы (например, под исполнительный механизм 104), которые уже используются. Например, если рассмотреть ФИГ.6A и 6B, то корпус 606 устройства для изменения скорости подачи 602 может быть соединен с верхним кожухом 608 исполнительного мембранного механизма 604 (например, с помощью крепежных приспособлений). Шток толкателя 610 корректирующего исполнительного компонента 612 в рабочем режиме может соприкасаться с управляющим исполнительным компонентом 614 (например, с пластиной мембраны) через паз или вентиляционное отверстие 616 в верхнем кожухе 608 с тем, чтобы соединительная деталь 618 штока толкателя 610 соприкасалась с управляющим исполнительным компонентом 614 с помощью пружины 620 тогда, когда исполнительный мембранный механизм 604 находится в нерабочем состоянии или положении.
В качестве альтернативы или дополнительно исполнительные механизмы 200, 300, 500 и 600 могут быть сконфигурированы под регулируемый останов прохождения. А более конкретно, корректирующие исполнительные компоненты 232, 320, 512 и 612 могут быть позиционированы так, чтобы ограничивать длину рабочего хода или прохождения соответствующих управляющих исполнительных компонентов 208, 308, 510 и 614. Например, если обратиться к представленному на ФИГ.3A, 3B и 4A-4D варианту выполнения исполнительного механизма 300, то гнездо пружины 332 можно поменять на другое гнездо пружины 332, высота или длина которого больше, чем эти же параметры для гнезд, показанных на ФИГ.3A, 3B и 4A-4D. Таким образом, гнездо пружины 332, высота или длина которого больше, чем эти же параметры для гнезд 332, что показаны на ФИГ.3A, 3В и 4A-4D, является причиной предварительной фиксации второго исполнительного компонента 320 в промежуточном положении между предварительно зафиксированным положением на ФИГ.4A-4C и предопределенным положением на ФИГ.4D (например, ближе к соединительной детали 356, если ориентироваться по ФИГ.3B). В результате этого корректирующий исполнительный компонент 320 действует как средство останова продвижения, ограничивая перемещение соединительной детали 356 по мере того, как та передвигается между положением, показанным на ФИГ.4A, и положением, показанным на ФИГ.4B. В результате, к примеру, когда исполнительный механизм 300 подсоединяется к клапану 104, показанному на ФИГ.1B, компонент 116 не может плотно войти в седло клапана 108. Другими словами, когда корректирующий исполнительный компонент 320 находится в вышеуказанном промежуточном положении, рабочий ход управляющего исполнительного механизма 304 окажется меньше тогда, когда корректирующий исполнительный компонент 320 находится в предварительно зафиксированном положении, показанном на ФИГ.4A-4C.
Дополнительно или в качестве альтернативы в рабочих приложениях, которые характеризуются высокой скоростью и/или высокими нагрузками, может оказаться желательной установка амортизатора (амортизирующий эффект, к примеру, может быть создан за счет установки пружинной опоры в конечных точках прохождения или пружины, приводимой в действие гидравлическим либо пневматическим способом) для управляющих исполнительных компонентов 208, 308, 510 или 614 с целью предотвращения удара управляющих исполнительных компонентов 208, 308, 510 или 614 о соответствующие поверхности корпусов 210, 306, 506 или 608. Варианты выполнения исполнительных механизмов 200, 300, 500 или 600 могут преимущественно конфигурироваться для получение амортизирующего эффекта и/или эффекта замедления для предотвращения шума и/или повреждения компонентов вариантов выполнения исполнительных механизмов 200, 300, 500 или 600.
А более конкретно, корректирующие исполнительные компоненты 232, 320, 512 или 612 могут позиционироваться в промежуточном положении, таком, чтобы смещающие элементы 240, 328, 546 или 620 не были полностью сжаты, когда они в рабочем режиме соприкасаются с управляющими исполнительными компонентами 208, 308, 510 или 614. Такое промежуточное позиционирование вызывает подсоединения соединительных деталей 252, 356, 552 или 618 в рабочем режиме к соответствующим управляющим исполнительным механизмам 208, 308, 510 или 608 до завершения прохождения всей длины рабочего хода управляющих исполнительных механизмов 208, 308, 510 или 608. В результате для рабочих приложений, которые характеризуются высокой скоростью и/или высокими нагрузками, соединительные детали 252, 356, 552 или 618 вызывают сжатие соответствующих смещающих элементов 240, 328, 546 или 620 корректирующими исполнительными компонентами 232, 320, 512 или 612 для завершения прохождения полной длины рабочего хода.
Полная длина рабочего хода, к примеру, показана на ФИГ.4A и 4C. Положение управляющего исполнительного компонента 308, показанное на ФИГ.4A, и положение управляющего исполнительного компонента 308, показанное на ФИГ.4C, является полной длиной рабочего хода (например, прохождение на 100%) тогда, когда устройство для изменения скорости подачи 302 находится в предварительно зафиксированном положении, показанном на ФИГ.4A-4C (например, оболочка 334 соприкасается с гнездом пружины 332). Однако устройство для изменения скорости подачи 302 может быть сконфигурировано для перемещения в промежуточное положение, располагаемое между положениями, показанными на ФИГ.4A и 4C. Например, в третью тормозную камеру 322 может поступать управляющая текучая среда, которая прилагает усилие или воздействует на корректирующий исполнительный компонент 320 для того, чтобы вызвать его перемещение в промежуточное положение между предварительно зафиксированным положением на ФИГ.4A-4C и предопределенным положением на ФИГ.4D таким образом, чтобы оболочка 334 отошла в сторону от гнезда пружины 332 (например, образовала промежуток) тогда, когда корректирующий исполнительный компонент 320 находится в предварительно зафиксированном положении (например, когда управляющий исполнительный механизм 304 находится в рабочем состоянии). Такое промежуточное положение вызывает соприкасание управляющего исполнительного механизма 304 в рабочем режиме с корректирующим исполнительным компонентом 320 в точке рабочего хода, расстояние до которой меньше полной длины рабочего хода (например, 98 процентов от длины рабочего хода). После этого полная длина рабочего хода может быть достигнута за счет сжатия смещающего элемента 328 на дополнительную длину рабочего хода (например, на 2 процента от оставшейся длины рабочего хода) с целью перемещения управляющего исполнительного механизма 304 в положение, показанное на ФИГ.4C, для достижения полной длины рабочего хода.
Таким образом, по мере перемещения управляющего исполнительного механизма 308 в положение, показанное на ФИГ.4C, круговая выступающая часть 360 соприкасается с корректирующим исполнительным компонентом 320 в точке рабочего хода, которая меньше полной длины рабочего хода (например, 98 процентов от длины рабочего хода). Для завершения полного рабочего хода круговая выступающая часть 360 соприкасается с корректирующим исполнительным компонентом 320 для того, чтобы заставить смещающий элемент 328 производить сжатие в оставшейся части длины рабочего хода (например, на оставшиеся 2 процента пути прохождения) до тех пор, пока оболочка 334 не войдет в гнездо пружины 332. Сжатие смещающего элемента 328 в оставшейся части длины рабочего хода указанным способом сможет снизить скорость первого исполнительного компонента 308 в конце его рабочего хода. Также, к примеру, в приложениях, которые характеризуются высокой нагрузкой, такое позиционирование корректирующего исполнительного компонента 320 вызывает поглощение смещающим элементом 328 сил, генерируемых управляющим исполнительным компонентом 308 (например, механическая энергия управляющего исполнительного компонента 308 может быть передана смещающему элементу 328). В результате смещающий элемент 328 обеспечивает эффект замедления и/или поглощения нагрузки управляющего исполнительного механизма 304.
Вариант выполнения описанного здесь устройства изменения скорости подачи может быть использован совместно с исполнительными механизмами двойного действия, механизмами одинарного действия, оборудованными пружинным возвратом, и/или с любыми другими исполнительными механизмами. Дополнительно или в качестве альтернативы описанный здесь вариант выполнения исполнительного механизма может быть использован для работы или приведения в действие золотниковых клапанов (например, запорных клапанов, сферических клапанов и т.д.), поворотных клапанов (например, дроссельных затворов, шаровых клапанов, дисковых клапанов и т.д.) и/или любого другого устройства или оборудования для управления потоком.
Хотя здесь представлены несколько вариантов выполнения способов и устройств, объем притязаний данного патента этим не ограничивается. Как раз напротив, этот патент охватывает все способы и устройства и производственные изделия, которые либо буквально или по принципу эквивалентности недвусмысленно попадают в объем прилагаемой формулы изобретения.
1. Система исполнительного механизма для клапана, состоящая:
из исполнительного механизма, выполненного с возможностью перемещения первого штока исполнительного механизма, причем исполнительный механизм содержит корпус и управляющий исполнительный компонент, расположенный в корпусе и соединенный с первым штоком исполнительного механизма, при этом управляющий исполнительный компонент и корпус определяют местоположение первой тормозной камеры и второй тормозной камеры; причем в первую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента в первом направлении, а во вторую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента во втором, противоположном первому, направлении; и
устройства для изменения скорости подачи, подсоединенного к исполнительному механизму, причем устройство для изменения скорости подачи содержит
корректирующий исполнительный компонент и
пружину, образующую в рабочем режиме связь с корректирующим исполнительным компонентом для перемещения посредством него первого штока исполнительного механизма в предопределенное положение при возникновении условия коррекции.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что исполнительный механизм содержит пневматический поршень или пружину в исполнительном мембранном механизме.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что пружина находится в сжатом состоянии до наступления условия коррекции, при этом пружина растягивается для перемещения корректирующего исполнительного компонента и первого штока исполнительного механизма в предопределенное положение при возникновении условия коррекции.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что корректирующий исполнительный компонент не влияет на работу управляющего исполнительного компонента до возникновения условия коррекции.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй шток исполнительного механизма, соединенный с корректирующим исполнительным компонентом, при этом второй шток исполнительного механизма в рабочем режиме образует связь с первым штоком исполнительного механизма для перемещения последнего в предопределенное положение.
6. Система по п.5, отличающая тем, что первый шток исполнительного механизма и второй шток исполнительного механизма в рабочем режиме разъединяются до наступления условия коррекции.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что второй шток исполнительного механизма является штоком толкателя, сконфигурированным для соприкосновения с управляющим исполнительным компонентом для перемещения первого штока исполнительного механизма при возникновении условия коррекции.
8. Система по п.5, отличающаяся тем, что первый шток исполнительного механизма и второй шток исполнительного механизма соединены с помощью узкой втулки.
9. Система по п.5, отличающаяся тем, что второй шток исполнительного механизма выполнен с возможностью скользящего соединения с корректирующим исполнительным компонентом.
10. Система по п.1, отличающаяся тем, что пружина и корректирующий исполнительный компонент конфигурируются для отказоустойчивой работы без перехода в открытое положение.
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что пружина и корректирующий исполнительный компонент конфигурируются для отказоустойчивой работы без перехода в закрытое положение.
12. Система по п.1, отличающаяся тем, что предопределенное положение регулируется за счет изменения величины силы, прикладываемой к корректирующему исполнительному компоненту.
13. Система исполнительного механизма с устройством для изменения скорости подачи, состоящая из:
исполнительного механизма, имеющего управляющий исполнительный компонент, расположенный в первом корпусе для определения местоположения первой и второй тормозных камер, при этом в первую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента в первом направлении, а во вторую тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение управляющего исполнительного компонента во втором, противоположном первому, направлении, причем исполнительный механизм находится в рабочем состоянии;
корректирующего исполнительного компонента, расположенного во втором корпусе устройства для изменения скорости подачи для определения местоположения третьей и четвертой тормозных камер, при этом в третью тормозную камеру поступает управляющая текучая среда, вызывая перемещение корректирующего исполнительного компонента в направлении зафиксированного ранее положения, причем исполнительный механизм находится в рабочем состоянии; и
смещающего элемента, расположенного в четвертой тормозной камере и вызывающего корректирующим исполнительным компонентом перемещение управляющего исполнительного компонента в предопределенном направлении в момент выпуска управляющей текучей среды из третьей тормозной камеры, в то время как исполнительный механизм находится в нерабочем состоянии.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно включает шток, подсоединенный к управляющему исполнительному компоненту и образующий подвижную связь с корректирующим исполнительным компонентом.
15. Система по п.14, отличающаяся тем, что дополнительно включает узкую втулку, подсоединенную к штоку для образования в рабочем режиме связи с управляющим исполнительным компонентом и с корректирующим исполнительным компонентом тогда, когда исполнительный механизм находится в нерабочем состоянии, а корректирующий исполнительный компонент перемещается в предопределенное положение.
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что узкая втулка содержит фланцованную часть, предназначенную для соприкосновения с управляющим исполнительным компонентом или корректирующим исполнительным компонентом тогда, когда корректирующий исполнительный компонент перемещается в предопределенном направлении.
17. Система по п.15, отличающаяся тем, что шток состоит из первого штока исполнительного механизма и второго штока исполнительного механизма, при этом узкая втулка образует связь с первым штоком исполнительного механизма и вторым штоком исполнительного механизма.
18. Система по п.13, отличающаяся тем, что первый корпус устанавливается внутри второго корпуса.
19. Система по п.13, отличающаяся тем, что смещающий элемент содержит пружину.
20. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно включает оболочку, подсоединенную к корректирующему исполнительному компоненту и образующую подвижную связь с гнездом пружины, при этом смещающий элемент располагается между оболочкой и гнездом пружины.
21. Система по п.13, отличающаяся тем, что управляющий исполнительный компонент состоит из поршня или мембранной пластины, а корректирующий исполнительный компонент - из поршня.
22. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для изменения скорости подачи не воздействует на исполнительный механизм, находящийся в рабочем состоянии.
