ОБЪЕМНЫЙ БУСТЕР С ДИСКРЕТНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ МОЩНОСТИ
VOLUME BOOSTER WITH DISCRETE POWER CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Это изобретение относится к системам регулирования потока текучей среды и, более конкретно, к объемным бустерам потока для улучшения производительности регулирующего клапана в системах регулирования потока текучей среды.
Уровень техники
Системы для регулирования потоков текучих сред, таких как сжатый воздух, природный газ, нефть, пропан или тому подобные, в общем случае являются известными в данной области. Эти системы часто включают, по меньшей мере, один регулирующий клапан для регулирования различных параметров потока текучей среды. Типичные регулирующие клапаны включают регулирующий элемент, такой, например, как стержень клапана, подвижным образом расположенный в протоке для регулирования потока текучей среды. Положение такого регулирующего элемента может регулироваться с помощью позиционера посредством пневматического привода, такого как поршневой исполнительный механизм или мембранный привод, как известно в данной области. Традиционные позиционеры, например, передают пневматические сигналы приводу для перевода регулирующего элемента регулирующего клапана между открытым и закрытым положениями. Однако скорость, с которой стандартный позиционер может переводить регулирующий клапан, частично зависит от размеров привода и регулирующего клапана. Например, приводы/регулирующие клапаны больших размеров требуют, как правило, большего времени для перевода.
Следовательно, в таких системах дополнительно применяются один или более объемных бустеров, расположенных между позиционером и приводом. Объемные бустеры используются для увеличения объема пневматического сигнала, посылаемого от позиционера, тем самым увеличивая скорость, с которой привод переводит регулирующий элемент регулирующего клапана. Традиционные объемные бустеры предлагаются с различными мощностями, так что определенный объемный бустер может быть установлен в систему регулирования таким образом, чтобы он удовлетворял требованиям конкретного применения. Если применение изменяется, объемный бустер может быть переключен на другой объемный бустер, имеющий другую мощность.
Раскрытие изобретения
Один вариант воплощения устройства регулирования потока текучей среды, сконструированный согласно принципам настоящего изобретения, содержит корпус, подводящий путь, выводящий путь, подводящее отверстие, регулирующий элемент, мембранный узел и, по меньшей мере, один ограничитель. Корпус включает впускное отверстие, общее отверстие и выпускное отверстие. Подводящий путь проходит между впускным отверстием и общим отверстием. Выводящий путь проходит между общим отверстием и выпускным отверстием. Подводящее отверстие расположено в корпусе вдоль подводящего пути между впускным отверстием и общим отверстием. Регулирующий элемент расположен в корпусе и приспособлен для перемещения между закрытым положением в уплотнительном контакте с подводящим отверстием для перекрытия подводящего пути и открытым положением на расстоянии от подводящего отверстия для открытия подводящего пути. Мембранный узел задает выводящее отверстие, расположенное вдоль выводящего пути между общим отверстием и выпускным отверстием. Мембранный узел приспособлен для перемещения между закрытым положением, в котором выводящее отверстие находится в уплотнительном контакте с регулирующим элементом для перекрытия выводящего пути, и открытым положением, в котором выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента для открытия выводящего пути. По меньшей мере, один ограничитель расположен в корпусе для ограничения потока текучей среды вдоль выводящего пути, когда выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента. По меньшей мере, один ограничитель является селективно манипулируемым между множеством положений относительно корпуса для задания множества определенных выводящих мощностей для выводящего пути.
Краткое описание чертежей
На Фигуре 1 схематически представлена пружина одностороннего действия и узел мембранного привода, включающий объемный бустер, сконструированный согласно принципам настоящего изобретения;
На Фигуре 2 показан вид сбоку в разрезе одного варианта воплощения объемного бустера, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения;
На Фигуре 3 показан вид сбоку в разрезе другого варианта воплощения объемного бустера, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения;
На Фигуре 4 показан вид в перспективе выводящего регулировочного кольца и регулирующего картриджа объемного бустера, показанного на Фигуре 3;
На Фигурах 5A-5D схематически показаны виды сверху четырех различных рабочих конфигураций выводящего регулировочного кольца и регулирующего картриджа, показанных на Фигурах 3 и 4; и
На Фигуре 6 схематически представлен узел поршневого исполнительного механизма двойного действия, включающий два объемных бустера, сконструированных согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Примеры, т.е. варианты воплощений, описанные здесь, не имеют целью быть исчерпывающими или ограничить объем изобретения точной описанной формой или формами. Скорее, нижеследующее описание выбрано с тем, чтобы предоставить специалистам в данной области примеры одного или более предпочтительных вариантов воплощений.
На Фигуре 1 схематически представлена пружина одностороннего действия и узел мембранного привода 10, сконструированный согласно принципам настоящего изобретения. В частности, узел привода 10 содержит привод 12, позиционер 14, объемный бустер 44, регулятор 18 и контроллер 20. Привод 12 приспособлен быть функционально связанным с регулирующим клапаном (не показан), оснащенным подвижным регулирующим элементом для регулирования потока текучей среды через систему, такую, например, как система распределения текучей среды или другая система технологической обработки текучей среды.
Объемный бустер 44 включает впускное отверстие 108, общее отверстие 110, регулировочное отверстие 130 и выпускное отверстие 146. Позиционер 14 включает вход 38 и выход 40. Привод 12 включает отверстие сообщения с бустером 42. Привод 12, позиционер 14, объемный бустер 44 и регулятор 18 сообщаются друг с другом посредством множества линий текучей среды. В частности, регулятор 18 сообщается посредством текучей среды с позиционером 14 и объемным бустером 44 посредством подводящей магистрали L1, которая расщепляется на первую подводящую магистраль L1' и вторую подводящую магистраль L1”. Выход 40 позиционера 14 сообщается посредством текучей среды с регулировочным отверстием 130 объемного бустера 44 посредством выходной сигнальной линии L2. Общее отверстие 110 объемного бустера 44 сообщается посредством текучей среды с отверстием сообщения с бустером 42 привода 12 посредством линии управления L3.
Как будет описано более подробно, первая подводящая магистраль L1' приспособлена для передачи давления питания к входу 38 позиционера 14, и вторая подводящая магистраль L1” приспособлена для передачи давления питания к впускному отверстию 108 объемного бустера 44. Давление питания может подаваться в подводящую магистраль L1 через регулятор 18 от источника давления, такого, например, как компрессор. Кроме того, позиционер 14 приспособлен для передачи пневматического управляющего сигнала объемному бустеру 44 через выходную сигнальную линию L2 для регулирования работы привода 12.
Например, основываясь на электрическом сигнале, полученном от контроллера 20 через электрическое соединение Е1, позиционер 14 передает пневматический сигнал к регулировочному отверстию 130 объемного бустера 44 через выходную сигнальную линию L2. Пневматический сигнал проходит через объемный бустер 44 с целью выдачи команды приводу 12 на приведение в действие регулирующего клапана (не показан). Как правило, позиционер 14 приспособлен генерировать пневматический сигнал относительно умеренного давления. Следовательно, в зависимости от размера привода 12 и/или желаемой скорости, с которой привод 12 должен переводить регулирующий клапан, объемный бустер 44 может быть активирован, дополняя пневматический сигнал дополнительной текучей средой, источником которой является подводящая магистраль L1, как будет описано.
В варианте воплощения, изображенном на Фигуре 1, привод 12 включает отказоустойчивый привод, содержащий диафрагму 22 и пружину 24, находящиеся в кожухе диафрагмы 26. Диафрагма 22 разделяет кожух 26 на верхнюю полость 26а и нижнюю полость 26b. Пружина 24 расположена в нижней полости 26b кожуха 26 и смещает диафрагму 22 по направлению вверх. Следовательно, когда позиционер 14 посылает пневматический сигнал объемному бустеру 44 через выходную сигнальную линию L2, пневматическое давление подается в верхнюю полость 26а привода 12 через отверстие сообщения с бустером 42, тем самым приводя к смещению диафрагмы 22 по направлению вниз. Это смещение по направлению вниз переводится затем в соответствующее смещение регулирующего элемента сопряженного регулирующего клапана (не показан), как это понимается в данной области.
Предпочтительным образом кожух 26 включает одно или более выпускных отверстий 28 таким образом, что текучая среда, содержащаяся в нижней полости 26b, выпускается из кожуха 26, когда диафрагма 22 смещается по направлению вниз. Такой выпуск способствует смещению диафрагмы 22 по направлению вниз. Для перевода привода 12 по направлению вверх позиционер 14 останавливается, посылая пневматический сигнал, или уменьшает давление пневматического сигнала таким образом, что пружина 24 смещает диафрагму 22 по направлению вверх. По мере смещения диафрагмы 22 по направлению вверх давление, накопленное в верхней полости 26а кожуха 26, выводится через линию управления L3 в объемный бустер 44 и из выпускного отверстия 148 в атмосферу. Этот вывод в атмосферу способствует смещению диафрагмы 22 по направлению вверх.
Теперь со ссылкой на Фигуру 2 будет описан один вариант воплощения объемного бустера 44, сконструированного согласно настоящему изобретению. Бустер 44 может быть сконструирован как модифицированный вариант одного из объемных бустеров, описанных в Заявке на Патент Соединенных Штатов, Порядковый Номер 11/107,073, имеющий название: «Компоновка Асимметричного Объемного Бустера для Исполнительных Механизмов Клапанов», внесенной в реестр 15 апреля 2005, полное содержание которой настоящим включено здесь по ссылке. Тем не менее, детали будут здесь описаны для полноты картины.
Бустер 44 в общем случае включает корпус 100, имеющий камеру всасывания 102 и общую камеру 104, сообщающиеся друг с другом посредством подводящего отверстия 106. Камера всасывания 102 включает впускное отверстие 108 на одном конце, которое открывается во внешнюю область корпуса 100. Камера всасывания 102 сообщается с подводящим отверстием 106 на своем внутреннем конце. Общая камера 104 сообщается с подводящим отверстием 106 и открывается во внешнюю область корпуса 100 общим отверстием 110. Камера всасывания 102 и впускное отверстие 108 сообщаются с регулятором 18 в примере, показанном на Фигуре 1, посредством второй подводящей магистрали L1”. Общая камера 104 сообщается с приводом 12 посредством линии управления L3.
Байпасный канал с ограниченным протеканием 112 сообщается с общей камерой 104 и имеет байпасный регулировочный винт 114. Байпасный регулировочный винт 114 может регулироваться таким образом, чтобы дать возможность прохождения малых объемов текучей среды от позиционера 14, через бустер 44 и к приводу 12, в то же время избегая вовлечения функции нагнетания объема объемного бустера 44. Больший перепад давлений через бустер 44 будет активировать бустер 44, как будет обсуждаться ниже.
Подводящий клапан 116 расположен в камере всасывания 102 в смежном положении с подводящим отверстием 106. Подводящий клапан 116 в данном примере размещается интегрально, т.е. как одна часть, на части стержня 118 и смещается относительно туго в закрытое положение в гнезде 120 подводящего отверстия 106 с помощью пружины 122.
В данном примере в корпусе выше камеры всасывания и общей камеры 102 и 104 и подводящего отверстия 106 задается полость 124. Выводящий канал 126 задается в корпусе 100 для обеспечения возможности сообщения посредством текучей среды между областью вытяжной камеры 128 полости 124 и общей камерой 104. Регулировочное отверстие 130 бустера 44 обеспечивает сообщение посредством текучей среды между выходной сигнальной линией L2 (показана на Фигуре 1) от позиционера 14 и областью верхней сигнальной камеры 132 полости 124.
Байпасное отверстие 133 обеспечивает сообщение посредством текучей среды между байпасным каналом 112 и регулировочным отверстием 130. Следовательно, когда позиционер 14 посылает находящуюся под избыточным давлением текучую среду к бустеру 44 через регулировочное отверстие 130 для перемещения привода 12, текучая среда проходит в верхнюю синальную камеру 132 и через байпасное отверстие 133. Если давление текучей среды не достаточно высокое для активации бустера 44, как будет описано здесь, текучая среда проходит только через байпасное отверстие 133 и байпасный канал с ограниченным протеканием 112 и в общую камеру 104. Оттуда текучая среда проходит к приводу 12. Разумеется, поскольку бустер 44 не был активирован, смещение привода 12 может занять сравнительно долгое время.
Для активации бустера 44 бустер 44 включает плавающий мембранный узел 134, расположенный в полости 124, и который разделяет полость 124 на вытяжную и сигнальную камеры 128 и 132. Мембранный узел 134 включает плавающий коллектор 136, заключенный между парой диафрагм 138 и 140. Коллектор 136 включает центральное отверстие 142 и множество радиальных каналов 144, проходящих радиально по направлениям от центрального отверстия 142. В описанном варианте воплощения имеется восемь (8) радиальных каналов 144, только пять (5) из которых изображены на виде в разрезе, представленном на Фигуре 2. Радиальные каналы 144 сообщаются посредством текучей среды с кольцевым каналом 146, проходящим вокруг коллектора 136 между диафрагмами 138 и 140. Кольцевой канал 146 сообщается далее посредством текучей среды с выпускным отверстием 148, которое имеет выход в атмосферу снаружи корпуса 100.
Выводящий клапан 150 размещен на стержне клапана 118 с противоположной стороны от подводящего клапана 116. Выводящее отверстие 152 задается в нижней части коллектора 136 и обеспечивает сообщение между областью вытяжной камеры 128 полости 124 и центральным отверстием 142 коллектора 136. Выводящий клапан 150 оказывает давление на гнездо 154 для перекрытия выводящего отверстия 152. Полость пружины 156 задается выше мембранного узла 134 и вмещает пружину 158, которая смещает плавающий мембранный узел 134 по направлению вниз к выводящему клапану 150 для перекрытия выводящего отверстия 152. Когда выводящий клапан 150 перекрыт, область вытяжной камеры 128 полости 124 не сообщается с выпускным отверстием 148. Когда он открыт, общая камера 104 бустера 44 сообщается посредством текучей среды с выпускным отверстием 148 через область вытяжной камеры 128 и мембранный коллектор 136, тем самым задавая «выводящий путь» объемного бустера 44.
В дополнение к вышеуказанному, бустер 44 включает один или более ограничителей 161, которые проиллюстрированы линиями воображаемого контура на Фигуре 2. Ограничители 161 расположены в одном или более радиальных каналов 144 коллектора 136 мембранного узла 134. Ограничители 161 содержат заглушки, такие как заглушки труб NPT размером 1/8 дюйма, запечатывающие полностью соответствующие радиальные каналы 144 и предотвращающие протекание через них текучей среды. В изображенном варианте воплощения один или более ограничителей 161 включают два ограничителя 161, запечатывающих два радиальных канала 144. Следует, однако, понимать, что любое число радиальных каналов 144 могут быть заполнены ограничителями 161 для достижения различных мощностей потока через коллектор 136 в выводящем процессе, как будет описано.
При работе для приведения в действие привода 12 по направлению вниз позиционер 14 посылает пневматический сигнал объемному бустеру 44. В зависимости от величины давления пневматического сигнала сигнал либо приводит в действие привод 12 сам по себе (как обсуждается выше), либо сигнал активирует объемный бустер 44, и сигнал дополняется давлением текучей среды, подаваемым от регулятора 18 через впускное отверстие 108 бустера 44.
Например, в то время, как имеющий избыточное давление сигнал активирует привод 12, он также подается в сигнальную камеру 132. С целью описания, перепад давлений через объемный бустер 44 задается как перепад давлений, имеющий место через мембранный узел 134, т.е. между сигнальной камерой 132 и областью вытяжной камеры 128 полости 124. Поскольку область вытяжной камеры 128 непрерывно сообщается посредством текучей среды с общей камерой 104 корпуса 100 (через выводящий канал 126), можно также сказать, что перепад давлений через объемный бустер 44 задается как перепад давлений, имеющий место между сигнальной камерой 132 и общей камерой 104.
Если перепад давлений через объемный бустер 44 незначителен, подводящий клапан 116 и выводящий клапан 150 остаются в закрытых положениях, как изображено на Фигуре 2. То есть, подводящий клапан 116 входит в уплотнительный контакт с гнездом 120 подводящего отверстия 106, и выводящий клапан 150 входит в уплотнительный контакт с гнездом 154 выводящего отверстия 152. В таком расположении мембранный узел 134 остается в статическом положении без нагрузки. Этому положению также способствует пружина 122, смещающая подводящий клапан 116 до приведения в контакт с подводящим отверстием 106, и пружина 158, смещающая мембранный узел 134 до приведения в контакт с выводящим клапаном 150. В такой ситуации пневматический сигнал, посланный через объемный бустер 44, приводит в действие привод 12 сам по себе, как обсуждается выше.
В противоположность этому, значительным перепадом давлений через объемный бустер 44 является тот, который является достаточно большим для смещения мембранного узла 134 как по направлению вверх, так и вниз относительно ориентации объемного бустера 44, изображенной на Фигуре 2.
При работе условие положительного перепада достигается тогда, когда давление в сигнальной камере 132 является существенно большим, чем в области вытяжной камеры 128 полости 124, так, как это происходит, когда позиционер 14 передает сигнал высокого давления регулировочному отверстию 130. Это может происходить, например, тогда, когда контроллер 20 выдает команду позиционеру 14 перевести привод 12 по направлению вниз. Сигнал высокого давления толкает плавающий мембранный узел 134 по направлению вниз, что приводит к смещению подводящего и выводящего клапанов 116, 150 по направлению вниз, тем самым удерживая выводящее отверстие 152 в посаженном положении в выводящем клапане 150 и смещая подводящий клапан 116 по направлению от гнезда 120 подводящего отверстия 106. Таким образом, объемный бустер 44 открывает «подводящий путь», который обеспечивает нагнетание потока текучей среды от регулятора 18 к приводу 12 через объемный бустер 44. В частности, поскольку подводящее отверстие 106 открыто, текучая среда от регулятора 18 протекает в камеру всасывания 102, через подводящее отверстие 106 и общую камеру 104 и к приводу 12 через общее отверстие 110. Снова, поскольку общая камера 104 также непрерывно сообщается посредством текучей среды с областью вытяжной камеры 128 полости 124 через выводящий канал 126, давление в общей камере 104 также регистрируется на нижней диафрагме 140 мембранного узла 134.
Когда контроллер 20 выдает команду позиционеру 14 перевести привод 12 назад по направлению вверх, позиционер 14 может уменьшить давление пневматического сигнала, передаваемого объемному бустеру 44. Это приводит к уменьшению давления в сигнальной камере 132 и его выравниванию с давлением в общей камере 104. Мембранный узел 134 начинает смещаться по направлению вверх, и пружина 122 смещает подводящий и выводящий клапаны 116, 150, которые скреплены вместе стержнем 118, назад по направлению вверх таким образом, что подводящий клапан 116 снова садится в гнездо 102 подводящего отверстия 106, тем самым перекрывая «подводящий путь».
Как только «подводящий путь» перекрыт, подводящий и выводящий клапаны 116, 150 не могут смещаться далее по направлению вверх, однако обратное давление из общей камеры 104 приводит к смещению мембранного узла 134 далее по направлению вверх против действия силы пружины 158. Это приводит к смещению гнезда 154, расположенного на мембранном узле 134, по направлению от выводящего клапана 150 и открытию выводящего отверстия 152. При открытом выводящем отверстии 152 объемный бустер 44 задает «выводящий путь», лежащий между общей камерой 104 и выпускным отверстием 148. То есть, текучая среда, находящаяся под избыточным давлением в общей камере 104, проходит к области вытяжной камеры 128 полости 124 через выводящие каналы 126 в корпусе 100, затем через центральное отверстие 142 в коллекторе 136, через радиальные каналы 144 и из выпускного отверстия 148 в атмосферу. Как только давление в общей камере 104 сравнивается с силой, действующей со стороны пружины 158, мембранный узел 134 смещается назад по направлению вниз, и гнездо 154 снова садится в выводящий клапан 150 для перекрытия «выводящего пути».
Как упоминалось выше, байпасный регулировочный винт 114 может регулироваться таким образом, что разные давления от позиционера 14 будут активировать объемный бустер 44, как описано только что. Например, если байпасный регулировочный винт 114 почти полностью блокирует сообщение между регулировочным отверстием 130 и байпасным каналом с ограниченным протеканием 112, ведущим к общей камере 104, относительно малое давление от позиционера 14 может активировать объемный бустер 44. Это происходит, поскольку почти все давление, передаваемое позиционером 14, будет входить в сигнальную камеру 132 и оказывать давление на верхнюю диафрагму 138, тем самым толкая мембранный узел 134 и подводящий и выводящий клапаны 116, 150 по направлению вниз для открытия «подводящего пути» путем открытия подводящего отверстия 106. В противоположность этому, если байпасный регулировочный винт 114 дает возможность протекания большого объема текучей среды через байпасный канал с ограниченным протеканием 112 и в общую камеру 104, меньшее давление текучей среды будет оказывать давление на верхнюю диафрагму 138 мембранного узла 134, и объемный бустер 44 будет активироваться только под действием сравнительно более высокого давления от позиционера 14.
Объемные бустеры данного типа могут в общем случае быть охарактеризованы как имеющие выводящую мощность и подводящую мощность. Выводящая мощность может быть описана как максимальный объем текучей среды, который может пройти вдоль «выводящего пути», т.е. от общей камеры 104 к выпускному отверстию 148, когда выводящее отверстие 152 открыто. Подводящая мощность может быть описана как максимальный объем текучей среды, который может пройти вдоль «подводящего пути», т.е. от камеры всасывания 102 к общей камере 104, когда подводящее отверстие 106 открыто.
Выводящая мощность объемного бустера 44, изображенного на Фигуре 2, по меньшей мере, частично зависит от геометрии и размеров «выводящего пути», такого как выводящий канал 126 в корпусе 100 и радиальные каналы 144 в коллекторе 136. То есть, форма и размер «выводящего пути» оказывает влияние на сопротивление потоку текучей среды «выводящего пути», которое в свою очередь оказывает влияние на мощность.
Например, размер и число радиальных каналов 144 коллектора 136 вносят вклад в сопротивление потоку текучей среды «выводящего пути», что оказывает непосредственное влияние на мощность «выводящего пути», т.е. выводящую мощность. Как упоминалось выше, данный вариант воплощения объемного бустера 44 описан включающим коллектор 136 с восемью (8) радиальными каналами 144, два (2) из которых запечатаны ограничителями 161, т.е. заглушками. Эти ограничители 161 препятствуют протеканию текучей среды, протекающей вдоль «выводящего пути», через те два (2) радиальных канала 144. Следовательно, текучая среда протекает только через шесть (6) из восьми (8) потенциальных радиальных канала 144. Для увеличения выводящей мощности и уменьшения сопротивления потоку текучей среды коллектора 136 и, следовательно, «выводящего пути», один или оба из ограничителей 161 могут быть извлечены из соответствующих радиальных каналов 144. В противоположность этому, для уменьшения выводящей мощности и увеличения сопротивления потоку текучей среды коллектора 136 и, следовательно, «выводящего пути», более чем два (2) радиальных канала 144 могут быть запечатаны с помощью большего числа ограничителей 161. Эффект от каждого из ограничителей 161 на выводящую мощность и сопротивление потоку текучей среды «выводящего пути» в общем случае одинаков.
Следовательно, следует понимать, что выводящая мощность и сопротивление потоку текучей среды «выводящего пути» объемного бустера 44, описанного здесь, могут быть увеличены или уменьшены согласно требованиям конкретного применения. Это дискретное регулирование может производиться с определенным шагом путем добавления или удаления одного или более ограничителей 161. Это преимущественно дает возможность легко настраивать объемный бустер 44 и использовать во множестве применений, имеющих различные функциональные требования.
На Фигуре 3 изображен альтернативный объемный бустер 244, сконструированный согласно настоящему изобретению и дающий возможность дискретного регулирования выводящей мощности. Основная функция объемного бустера 244, изображенного на Фигуре 3, является той же самой, как и того, который описан выше со ссылкой на Фигуру 2, и, следовательно, такое же количество подробностей не будет повторяться. Однако структура слегка отличается, и в нижеследующем описании эти отличия будут подчеркнуты.
Объемный бустер 244 включает корпус 300, имеющий камеру всасывания 302 и общую камеру, сообщающиеся друг с другом посредством подводящего отверстия 306. Камера всасывания 302 включает впускное отверстие 308 на одном конце, которое открывается во внешнюю область корпуса 300. Впускная камера 302 сообщается с подводящим отверстием 306 на своем внутреннем конце. Общая камера 304 сообщается с подводящим отверстием 306 и открывается во внешнюю область корпуса 300 общим отверстием 310. Объемный бустер 244 приспособлен для использования в системе привода, такой как система, описанная выше со ссылкой на Фигуру 1, и, следовательно, впускная камера 302 и впускное отверстие 308 приспособлены быть связанными посредством сообщения посредством текучей среды с регулятором 18 через вторую подводящую магистраль L1”. Более того, общая камера 304 приспособлена быть связанной посредством сообщения посредством текучей среды с приводом 12 через линию управления L3, как изображено на Фигуре 1.
Как проиллюстрировано на Фигуре 3, впускное отверстие 308 и общее отверстие 310 объемного бустера 244 расположены под углом приблизительно девяносто градусов (90°) друг относительно друга. В такой конфигурации корпус 300 объемного бустера 244 может быть названным уголковый корпусом. Этот тип корпуса может предложить некоторые преимущества конструкционного оформления, однако в других отношениях не оказывает значительного влияния на производительность или функционирование объемного бустера 244.
Обращаясь все еще к Фигуре 3, корпус 300 дополнительно задает байпасный канал с ограниченным протеканием 312, сообщающийся посредством текучей среды с общей камерой 304 и регулировочным отверстием 330. Байпасный канал с ограниченным протеканием 312 включает байпасный регулировочный винт 314. Байпасный регулировочный винт 314 может регулироваться для обеспечения возможности прохождения различных объемов текучей среды от позиционера 14 (показан на Фигуре 1), через бустер 244 и к приводу 12 с или без активации бустера 244, подобно тому, как было описано выше для объемного бустера 44, изображенного на Фигуре 2.
Полость 324 задается в корпусе выше камеры всасывания и общей камеры 302 и 304 и подводящего отверстия 306. Подобно бустеру 44, описанному выше, полость 324 объемного бустера 244, изображенного на Фигуре 3, включает сигнальную камеру 332 и область вытяжной камеры 328. В данном варианте воплощения бустера 244 множество выводящих каналов 326 задается в непрерывном сообщении посредством текучей среды между областью вытяжной камеры 328 полости 324 и общей камерой 304. Кроме того, в данном варианте воплощения множество регистрирующих каналов 329 задается в непрерывном сообщении посредством текучей среды между областью вытяжной камеры 238 полости 324 и общей камерой 304. В данном варианте воплощения множество выводящих и регистрирующих каналов 326, 329 включает выводящие и регистрирующие каналы от первого по шестой 326a-326f, 329a-329f, как будет далее описано ниже.
Байпасное отверстие 333 обеспечивает сообщение посредством текучей среды между байпасным каналом 312 и регулировочным отверстием 330. Следовательно, когда позиционер 14 посылает находящуюся под избыточным давлением текучую среду бустеру 244 через регулировочное отверстие 330 для смещения привода 12, текучая среда проходит в верхнюю сигнальную камеру 332 и через байпасное отверстие 333. Если давление текучей среды не достаточно высокое для активации бустера 244, текучая среда проходит только через байпасное отверстие 333, и байпасный канал с ограниченным протеканием 312, ив общую камеру 304. Оттуда текучая среда проходит к приводу 12. Разумеется, поскольку бустер 244 не активирован, смещение привода 12 может занять сравнительно долгое время.
Подводящий клапан 316 располагается в камере всасывания 302 в смежном положении с подводящим отверстием 306. Подводящий клапан 316 в данном примере размещается интегрально, т.е. как одна часть, на части стержня 318 и смещается относительно туго в закрытое положение в гнезде 320 подводящего отверстия 306 с помощью пружины 322. Выводящий клапан 350 размещается с противоположной стороны стержня 318 от подводящего клапана 316. В данном примере пружина 322 непосредственно приводит к посадке подводящего клапана 316 выводящим клапаном 350.
Для активации бустера 244 бустер 244 далее включает плавающий мембранный узел 334, который в общем случае является идентичным плавающему мембранному узлу 134, описанному выше со ссылкой на объемный бустер 44, описанный выше на Фигуре 2.
Одной отличительной особенностью, однако, является то, что объемный бустер 244, изображенный на Фигуре 3, включает выводящее отверстие 352, оснащенное посадочным кольцом 360. Посадочное кольцо 360 включает внутренний цилиндрический элемент 362, внешний цилиндрический элемент 364 и радиальный элемент 366, проходящий между внутренним и внешним цилиндрическими элементами 362, 364. Внутренний и внешний цилиндрические элементы 362, 364 смещены друг относительно друга в осевом направлении. Радиальный элемент 366 задает гнездо 354, которое приводится в контакт с выводящим клапаном 350, как изображено на Фигуре 3. Внутренний цилиндрический элемент устанавливается в центральном отверстии 342 коллектора 336 мембранного узла 334 таким образом, что внешний цилиндрический элемент 364 проходит в направлении от коллектора 336 и вокруг выводящего клапана 350, когда выводящий клапан 350 посажен в гнездо 354 для перекрытия выводящего отверстия 352, как проиллюстрировано на Фигуре 3. Эта конфигурация обеспечивает определенные функциональные преимущества, которые будут описаны ниже.
Все еще обращаясь к Фигуре 3, выше мембранного узла 334 задается полость пружины 356, в которой размещена пружина 358, которая смещает плавающий мембранный узел 334 по направлению вниз к выводящему клапану 350 для перекрытия выводящего отверстия 352. Когда выводящий клапан перекрыт, вытяжная камера 328 не сообщается с выпускным отверстием 348. Когда он открыт, общая камера 304 бустера 244 сообщается посредством текучей среды с выпускным отверстием 348 через вытяжную камеру 328 и мембранный коллектор 336 в общем случае таким самым способом, как и тот, который описан выше со ссылкой на объемный бустер 244, изображенный на Фигуре 2.
Однако, в отличии от объемного бустера 44, описанного выше со ссылкой на Фигуру 2, корпус 300 объемного бустера 244, изображенного на Фигуре 3, дополнительно включает регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370. На Фигуре 4 проиллюстрирован один вариант воплощения регулирующего картриджа 368 и выводящего регулировочного кольца 370 в виде в перспективе и отсоединенных от объемного бустера 244.
Регулирующий картридж 368 включает в общем случае элемент в форме диска, приспособленный быть удерживаемым в корпусе 300 объемного бустера 244. В частности, как показано на Фигуре 3, корпус 300 объемного бустера 244 включает часть полки 372, ограниченную частью фланца 374. Часть полки 372 ограничивает общую камеру 304 и включает в общем случае плоскую горизонтальную поверхность в форме кольца относительно ориентации объемного бустера 244, изображенного на Фигуре 3. Кроме того, множество резьбовых отверстий 376 задается в части полки 372 для вкручивания в них резьбовых крепежей 378 для скрепления с возможностью регулирования каждого из компонентов объемного бустера 244 вместе, как показано на Фигуре 3. На Фигуре 3 проиллюстрировано только одно (1) резьбовое отверстие 376 и один (1) резьбовой крепеж 378 вследствие изображения в поперечном сечении. Однако, в предпочтительном варианте воплощения объемный бустер 244 включает шесть (6) отверстий 376 и шесть (6) крепежей 378.
Все еще обращаясь к Фигуре 3, регулирующий картридж 368 удерживается на части полки 372 корпуса 300 объемного бустера 244. Регулирующий картридж 368, как упоминалось, имеет в общем случае форму диска и включает центральную часть 380 и периферическую часть 382, как показано на Фигуре 4. Периферическая часть 382 входит в контакт с частью полки 372 корпуса 300. Более того, периферическая часть 382 задает множество отверстий под болты 384 (показаны на Фигурах 3 и 4), походящих насквозь, для вкручивания в них крепежей 378. Периферическая часть 382 дополнительно содержит часть фланца 386, ограничивающую регулирующий картридж 368 и проходящую от него по направлению вверх.
Как проиллюстрировано на Фигуре 3, центральная часть 380 регулирующего картриджа содержит часть каркаса 392, проходящую от него в осевом направлении вниз, и гнездо пружины 396, расположенное выше части каркаса 392. Гнездо пружины 396 содержит кольцевую выемку, образованную в регулирующем картридже 368 для помещения пружины 322, которая смещает подводящий клапан 316, стержень 318 и выводящий клапан 350 в положение, проиллюстрированное на Фигуре 3, т.е. таким образом, что подводящий клапан 316 садится в гнездо 320 подводящего отверстия 306. Часть каркаса 392 содержит в общем случае цилиндрический элемент, задающий множество окон 394, и гнездо клапана 320 подводящего отверстия 306. Окна 394 в части каркаса 392 приспособлены для того, чтобы обеспечить возможность протекания текучей среды через корпус 300 от камеры всасывания 302 к общей камере 304 вдоль «подводящего пути», когда подводящее отверстие 306 открыто. «Подводящий путь» подобен «подводящему пути» бустера 44, описанного выше. То есть, «подводящий путь» проходит от впускного отверстия 308, через камеру всасывания 302, через подводящее отверстие 306, через общую камеру 304 и из общего отверстия 310, когда подводящее отверстие 306 открыто.
Обращаясь теперь к Фигурам 3 и 4, центральная часть 380 регулирующего картриджа 368 задает множество выводящих входных каналов 388 и множество регистрирующих входных каналов 390. Каждый из выводящих и регистрирующих входных каналов 388, 390 включает цилиндрические отверстия, проходящие через регулирующий картридж 368. В описанном варианте воплощения имеется шесть (6) выводящих входных каналов 388, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности, и шесть (6) регистрирующих входных каналов 390, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности, которая ограничивает выводящие входные каналы 388. Каждый из регистрирующих входных каналов 390 имеет один и тот же диаметр.
С целью описания, множество выводящих входных каналов 388 разделено на расположенные последовательно на расстоянии друг от друга выводящие входные каналы от первого до третьего 388а-388с и расположенные последовательно на расстоянии друг от друга выводящие входные каналы от четвертого до шестого 388d-388f. В описанном варианте воплощения выводящие входные каналы от первого до третьего 388а-388с имеют одинаковые диаметры, и выводящие входные каналы от четвертого до шестого 388d-388f имеют одинаковые диаметры. Диаметры выводящих входных каналов от четвертого до шестого 388d-388f являются большими, чем диаметры выводящих входных каналов от первого до третьего 388а-388с, как проиллюстрировано на Фигуре 4.
Все еще обращаясь к Фигурам 3 и 4, выводящее регулировочное кольцо 370, как упоминалось, также включает элемент, в общем случае в форме диска, с центральной частью 400 и периферической частью 402. Периферическая часть 402 задает множество отверстий под болты 412, приспособленных для вкручивания в них крепежей 328 для скрепления различных компонентов объемного бустера 244 вместе. Кроме того, периферическая часть 402 включает байпасное устье 414, которое ведет в байпасное отверстие 416. Байпасное отверстие 416 задает байпасный канал 312 настоящего варианта воплощения объемного бустера 244, который обсуждался выше со ссылкой на Фигуру 3. В частности, байпасное отверстие 416 содержит коленчатый канал, проходящий от байпасного устья 414 к одному из шести (6) регистрирующих выходных каналов 408, которые будут описаны, в центральной части 400 выводящего регулировочного кольца 370. В такой конфигурации байпасное отверстие 416, которое служит в качестве байпасного канала 312 объемного бустера 244, осуществляет сообщение между регулировочным отверстием 330 и общей камерой 304.
Центральная часть 400 задает центральное отверстие 404, множество выводящих выходных каналов 406 и регистрирующие выходные каналы 408. Центральное отверстие 404 задается внутренней цилиндрической поверхностью 410.
Как показано на Фигуре 4, выводящие выходные каналы 406 включают горизонтальные части 406а и вертикальные части 406b, которые проходят в общем случае перпендикулярно горизонтальным частям 406а, тем самым задавая в общем случае имеющие L-образную форму выводящие выходные каналы 406. В такой конфигурации горизонтальные части 406а выводящих выходных каналов 406 выходят из регулирующего картриджа 368 через внутреннюю цилиндрическую поверхность 410 центрального отверстия 404.
Подобно выводящим и регистрирующим входным каналам 388, 390 в регулирующем картридже 368, описанном выше, настоящий вариант воплощения выводящего регулировочного кольца 370 включает шесть (6) выводящих выходных каналов 406, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности, и шесть (6) регистрирующих выходных каналов 408, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности, которая ограничивает выводящие входные каналы 406. Каждый из регистрирующих выходных каналов 408 имеет один и тот же диаметр, который в общем случае равен диаметрам регистрирующих входных каналов 390 в регулирующем картридже 368.
С целью описания, множество выводящих выходных каналов 406 разделено на расположенные последовательно на расстоянии друг от друга выводящие выходные каналы от первого до третьего 406а-406с и расположенные последовательно на расстоянии друг от друга выводящие выходные каналы от четвертого до шестого 406d-406f. В описанном варианте воплощения выводящие выходные каналы от первого до третьего 406а-406с имеют одинаковые диаметры, и выводящие выходные каналы от четвертого до шестого 406d-406f имеют одинаковые диаметры. Диаметры выводящих выходных каналов от четвертого до шестого 406d-406f являются большими, чем диаметры выводящих выходных каналов от первого до третьего 406а-406с, как проиллюстрировано на Фигуре 4. Более того, диаметры выводящих выходных каналов от первого до третьего 406а-406с в общем случае равны диаметрам выводящих входных каналов от первого до третьего 388а-388с, и диаметры выводящих выходных каналов от четвертого до шестого 406d-406f в общем случае равны диаметрам выводящих входных каналов от четвертого до шестого 388d-388f.
Когда регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370 собраны в объемный бустер 244, выводящее регулировочное кольцо 370 располагается сверху регулирующего картриджа 368, как изображено на Фигуре 3. Выводящее регулировочное кольцо 370 должно быть размещено в объемном бустере 244 таким образом, чтобы байпасное устье 414 было совмещенным с байпасным регулировочным винтом 314. Однако, как будет описано, регулирующий картридж 368 может быть размещен в объемном бустере 244 ниже выводящего регулировочного кольца 370 в любом из множества угловых положений, при этом каждое угловое положение задает определенное отношение между выводящими входными каналами 388 в регулирующем компоненте 368 и выводящими выходными каналами 406 в выводящем регулировочном кольце 370. Сочетание одного выводящего входного канала 388 и одного выводящего выходного канала 406 задает один выводящий канал 326. По существу, поток текучей среды через выводящие каналы 326a-326f можно регулировать путем регулировки положения регулирующего картриджа 368 относительно выводящего регулировочного кольца 370.
Например, как изображено схематически на Фигурах 5A-5D, регулирующий картридж 368 может быть размещен, по меньшей мере, в четырех определенных положениях относительно выводящего регулировочного кольца 370. На Фигурах 5A-5D выводящие входные каналы от первого до шестого 388a-388f схематически проиллюстрированы воображаемыми линиями, и выводящие выходные каналы от первого до шестого 406a-406f схематически проиллюстрированы сплошными линиями. Так же, как и в реальном объемном бустере 244, описанном выше, выводящие выходные каналы от первого до шестого 406a-406f показаны закрепленными на Фигурах 5A-5D.
На Фигуре 5А выводящие входные каналы от первого до третьего 388а-388с совмещены с выводящими выходными каналами от первого до третьего 406а-406с, и выводящие входные каналы от четвертого до шестого 388d-388f совмещены с выводящими выходными каналами от четвертого до шестого 406d-406f. В такой конфигурации это расположение обеспечивает прохождение максимального количества объема текучей среды через регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370 вдоль «выводящего пути». Например, с целью описания, можно сказать, что каждый из выводящих входных и выходных каналов от первого до третьего 388а-388с, 406а-406с, т.е., более узких каналов, включает мощность потока, равную 0.5, и каждый из выводящих входных и выходных каналов от четвертого до шестого 388d-388f, 406d-406f, т.е. более широких каналов, включает мощность потока, равную 2.0. Более того, следует понимать, что мощность каждого из выводящих каналов от первого до шестого 326a-326f, который составляет сочетание выводящего входного канала 388 и выводящего выходного канала 406, определяется меньшей мощностью соответствующих выводящих входных и выходных каналов 388, 406.
Таким образом, когда регулирующий картридж 368 размещен, как показано на Фигуре 5А, каждый из выводящих каналов от первого до третьего 326а-326с, образованных выводящими входными и выходными каналами от первого до третьего 388а-388с, 406а-406с, имеет мощность, равную 0.5, и каждый из выводящих каналов от четвертого до шестого 326d-326f, образованных выводящими входными и выходными каналами от четвертого до шестого 388d-388f, 406d-406f, имеет мощность, равную 2.0. Таким образом, конкретное расположение, изображенное на Фигуре 5А, имеет полную выводящую мощность, равную 7.5, которая является суммой мощностей каждого из выводящих каналов от первого до шестого 326a-326f.
На Фигуре 5В регулирующий картридж 368 повернут таким образом, что первый выводящий входной канал 388а совмещен со вторым выводящим выходным каналом 406b; второй выводящий входной канал 388b совмещен с третьим выводящим выходным каналом 406с; третий выводящий входной канал 388с совмещен с четвертым выводящим выходным каналом 406d; четвертый выводящий входной канал 388d совмещен с пятым выводящим выходным каналом 406е; пятый выводящий входной канал 388е совмещен с шестым выводящим выходным каналом 406f; и шестой выводящий входной канал 388f совмещен с первым выводящим выходным каналом 406а. В такой конфигурации, в данном примере, выводящие каналы от первого до четвертого 326a-326d имеют мощности потока, равные 0.5, и пятый и шестой выводящие каналы 326е, 326f имеют мощности, равные 2.0. Следовательно, полная мощность потока данного расположения равна 6.0.
На Фигуре 5С регулирующий картридж 368 повернут далее таким образом, что первый выводящий входной канал 388а совмещен с третьим выводящим выходным каналом 406с; второй выводящий входной канал 388b совмещен с четвертым выводящим выходным каналом 406d; третий выводящий входной канал 388с совмещен с пятым выводящим выходным каналом 406е; четвертый выводящий входной канал 388d совмещен с шестым выводящим выходным каналом 406f; пятый выводящий входной канал 388е совмещен с первым выводящим выходным каналом 406а; и шестой выводящий входной канал 388f совмещен со вторым выводящим выходным каналом 406b. В такой конфигурации, в данном примере, выводящие каналы от первого до пятого 326а-326е имеют мощности потока, равные 0.5, и только шестой выводящий канал 326f имеет мощность, равную 2.0. Следовательно, полная мощность потока данного расположения равна 4.5.
На Фигуре 5D регулирующий картридж 368 повернут еще далее таким образом, что первый выводящий входной канал 388а совмещен с четвертым выводящим выходным каналом 406d; второй выводящий входной канал 388b совмещен с пятым выводящим выходным каналом 406е; третий выводящий входной канал 388 с совмещен с шестым выводящим выходным каналом 406f; четвертый выводящий входной канал 388d совмещен с первым выводящим выходным каналом 406а; пятый выводящий входной канал 388е совмещен со вторым выводящим выходным каналом 406b; и шестой выводящий входной канал 388f совмещен с третьим выводящим выходным каналом 406с. Другими словами, выводящие входные каналы от первого до третьего 388а-388с совмещены с выводящими выходными каналами от четвертого до шестого 406d-406f, и выводящие входные каналы от четвертого до шестого 388d-388f совмещены с выводящими выходными каналами от первого до третьего 406а-406с. В такой конфигурации, в данном примере, каждый из выводящих каналов от первого до шестого 326a-326f имеют мощности потока, равные 0.5. Следовательно, полная мощность потока данного расположения равна 3. Следовательно, данное расположение обеспечивает прохождение минимального количества объема текучей среды через регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370 вдоль «выводящего пути».
Дальнейший поворот описанного варианта воплощения регулирующего картриджа 368 относительно выводящего регулировочного кольца 370 не приведет к получению каких-либо дальнейших отличающихся значений мощностей потока, однако, наоборот, даст в результате только мощности потока, идентичные одной из четырех, уже описанных.
Как упоминалось выше, регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370 прикреплены в объемном бустере 244, изображенном на Фигуре 3, с помощью множества крепежей 378. Следовательно, для поворота регулирующего картриджа 368 между различными положениями для получения различных мощностей потока, крепежи 378 должны сначала быть ослаблены и сняты, по меньшей мере, до той степени, когда они уже не мешают свободному повороту регулирующего картриджа 368. Поскольку регулирующий картридж 368 включает только шесть (6) отверстий под болты 384, описанных выше, крепежи 378 смогут быть закреплены снова, только если данные отверстия под болты 384 будут совмещены с отверстиями под болты 408 в выводящем регулировочном кольце 370.
В одном варианте воплощения объемного бустера 244 регулирующий картридж 368 может далее включать один или более указателей, которые обозначены индексами 418 на Фигуре 4, и выводящее регулировочное кольцо 370 может включать отметку, которая обозначена индексом 420 на Фигуре 4. Поскольку настоящий вариант воплощения регулирующего картриджа 368 может практически быть повернут между шестью (6) различными положениями для задания четырех (4) определенных мощностей потока, картридж 368 может включать шесть (6) указателей 418, только три из которых могут быть видимыми в виде, представленном на Фигуре 4. Указатели 418 находятся в фиксированных положениях на регулирующем картридже 368 таким образом, что один из них совмещается с отметкой 420 на выводящем регулировочном кольце 370 в каждом из шести положений, тем самым указывая пользователю или технику на то, какое положение занимает регулирующий картридж 368. Указатели 418 могут также включать информацию, указывающую пользователю или технику на точное значение мощности потока, обеспечиваемое конкретным положением регулирующего картриджа 368. Это преимущественно позволяет легко регулировать регулирующий картридж 368 от одного положения к другому, смотря на расположение указателей 418 относительно отметки 420.
В то время, как регулирующий картридж 368 и выводящее регулировочное кольцо 370 были описаны здесь сконфигурированными таким образом, что регулирующий картридж 368 может регулироваться между шестью (6) различными положениями для задания четырех (4) определенных мощностей потока, альтернативные варианты воплощений объемного бустера 244 могут преимущественно быть сконструированы имеющими регулирующий картридж 368 с возможностью регулировки в общем случае между любым числом положений для задания в общем случае любого числа различных мощностей потока.
Как упоминалось выше, одной определенной характерной особенностью объемного бустера 244, изображенного на Фигуре 3, является посадочное кольцо 360, размещенное на мембранном узле 334, которое преимущественно усиливает устойчивость объемного бустера 244. В частности, как проиллюстрировано на Фигуре 3, внешний цилиндрический элемент 364 посадочного кольца 360 располагается в центральном отверстии выводящего регулировочного кольца 370, когда мембранный узел 334 посажен в выводящий клапан 350. Это эффективно разделяет область вытяжной камеры 328 полости 324 на выводящую подсекцию 328а и регистрирующую подсекцию 328b. Выводящая подсекция 328а расположена вокруг выводящего клапана 350 и внутри посадочного кольца 360, в то время как регистрирующая подсекция 328b расположена с внешней стороны посадочного кольца 360. В такой конфигурации регистрирующая подсекция 328b в значительной степени отдельно сообщается посредством текучей среды с регистрирующими каналами 329, и выводящая подсекция 328а в значительной степени отдельно сообщается посредством текучей среды с выводящими каналами 326. Следовательно, нижняя диафрагма 340 мембранного узла 334 защищена от выводимой текучей среды, протекающей от выводящих каналов 326, которая может вызвать турбулентность в условиях высокой скорости и дестабилизировать работу бустера 244. Конструкция посадочного кольца 360, следовательно, увеличивает устойчивость объемного бустера 244.
В то время, как объемные бустеры 44, 244 настоящей заявки описаны как используемые вместе с системой мембранного привода одностороннего действия, как изображено на Фигуре 1, следует понимать, что они могут также быть использованы в системе поршневого исполнительного механизма двойного действия 500, как изображено на Фигуре 5.
Узел поршневого исполнительного механизма двойного действия 500 содержит поршневой привод 512, позиционер 514, первый и второй объемные бустеры 516а, 516b, регулятор 518 и контроллер 520. Различные компоненты соединены вместе посредством множества линий текучей среды. Например, регулятор 518 обеспечивает подведение под избыточным давлением к позиционеру 514 и объемным бустерам 516а, 516b через подводящую магистраль L1. На основе электрического сигнала, полученного от контроллера 520, позиционер 514 передает пневматический сигнал каждому из объемных бустеров 516а, 516b через первую и вторую выходные сигнальные линии L2', L2”. Наконец, объемные бустеры 516а, 516b передают регулирующее давление приводу 512 через две линии управления L3', L3”.
Привод 512 включает кожух 513, содержащий поршень 515. Поршень 515 может двигаться в кожухе 513, основываясь на давлениях, поступающих от объемных бустеров 516а, 516b. Например, когда первый объемный бустер 516а подает в кожух 513 давление, которое является большим, чем давление, поданное вторым объемным бустером 516b, поршень 515 движется по направлению вниз. По мере того, как поршень движется по направлению вниз, текучая среда, содержащаяся в кожухе 513 ниже поршня 515, выходит через второй объемный бустер 516b. Когда текучая среда выходит через объемный бустер 516b, текучая среда протекает вдоль «выводящего пути», описанного выше со ссылкой на объемный бустер 44, изображенный на Фигуре 2. Процесс выхода является одним и тем же независимо от того, используется ли в качестве второго объемного бустера 516b объемный бустер 44, изображенный на Фигуре 2, или второй объемный бустер 244, изображенный на Фигуре 3.
Подобным образом, когда второй объемный бустер 516b подает в кожух 513 давление, которое является большим, чем давление, поданное первым объемным бустером 516а, поршень 515 движется по направлению вверх. Следовательно, по мере того, как поршень движется по направлению вверх, текучая среда, содержащаяся в кожухе 513 выше поршня 515, выходит через первый объемный бустер 516а. Текучая среда выходит через первый объемный бустер 516а способом, идентичным тому, как она выходит через второй объемный бустер 516b. Снова, процесс выхода является одним и тем же независимо от того, используется ли в качестве первого объемного бустера 516а объемный бустер 44, изображенный на Фигуре 2, или объемный бустер 244, изображенный на Фигуре 3.
Такой узел привода двойного действия 500 функционирует оптимально, когда подводящая мощность объемных бустеров 516а, 516b является слегка большей, чем выводящие мощности, что также означает, что выводящие сопротивления являются слегка большими, чем подводящие сопротивления. Это происходит потому, что кожух 513 привода 512 предпочтительно поддерживается под постоянным положительным давлением, которое удерживает поршень 515 «жестким». «Жесткий» поршень 515 оптимизирует устойчивость привода 512, защищая поршень 515 от влияния внешних факторов, таких как обратная связь от соответствующего регулирующего клапана. Когда подводящая и выводящая мощности устанавливаются очень близкими друг к другу, давление в кожухе привода 512 будет слегка спадать после каждого перевода поршня 515. Уменьшенная выводящая мощность, следовательно, противодействует данному спаду.
Таким образом, в случае, когда каждый из объемных бустеров 516а, 516b включает объемный бустер 44, изображенный на Фигуре 2, один или более радиальных каналов 144 могут быть запечатаны с помощью заглушки 161. В случае, когда каждый из объемных бустеров 516а, 516b включает объемный бустер 244, изображенный на Фигуре 3, регулирующий картридж 368 может быть отрегулирован в подходящее положение для уменьшения выводящей мощности ниже подводящей мощности.
Таким образом, следует далее понимать, что объемные бустеры 44, 244, описанные здесь, преимущественно дают возможность использовать один и тот же объемный бустер, является ли он объемным бустером 44, изображенным на Фигуре 2, или объемным бустером 244, изображенным на Фигуре 3, в узлах приводов одностороннего действия 10 (Фигура 1) или узлах приводов двустороннего действия 500 (Фигура 6) без принесения в жертву производительности. Регулировка между различными применениями легко осуществляется путем манипулирования ограничителями 161 в объемном бустере 44, например путем добавления или удаления одного или более ограничителей 161, или манипулирования, например, регулирования, регулирующего картриджа 368 объемного бустера 244.
В свете вышеуказанного следует понимать, что объемные бустеры 16, 116, описанные здесь, являются лишь примерами устройств регулирования текучей среды, заключающими в себе принципы настоящего изобретения. Другие устройства регулирования текучей среды также могут выиграть от использования структур и/или преимуществ настоящего изобретения, не отклоняясь от сущности и объема приложенной формулы изобретения и следующих «аспектов».
Аспект 1: Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее: корпус, содержащий впускное отверстие, общее отверстие и выпускное отверстие; подводящий путь, проходящий между впускным отверстием и общим отверстием; выводящий путь, проходящий между общим отверстием и выпускным отверстием; подводящее отверстие, расположенное в корпусе вдоль подводящего пути между впускным отверстием и общим отверстием; регулирующий элемент, расположенный в корпусе и приспособленный для перемещения между закрытым положением в уплотнительном контакте с подводящим отверстием для перекрытия подводящего пути и открытым положением на расстоянии от подводящего отверстия для открытия подводящего пути; мембранный узел, задающий выводящее отверстие, расположенное вдоль выводящего пути между общим отверстием и выпускным отверстием, мембранный узел приспособлен для перемещения между закрытым положением, в котором выводящее отверстие находится в уплотнительном контакте с регулирующим элементом для перекрытия выводящего пути, и открытым положением, в котором выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента для открытия выводящего пути; и, по меньшей мере, один ограничитель, расположенный в корпусе для ограничения потока текучей среды вдоль выводящего пути, когда выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента, по меньшей мере, один ограничитель является селективно манипулируемым между множеством положений относительно корпуса для задания множества определенных выводящих мощностей для выводящего пути.
Аспект 2: Устройство по аспекту 1, отличающееся тем, что мембранный узел содержит коллектор, имеющий множество радиальных каналов, расположенных вдоль выводящего пути, и при этом, по меньшей мере, один ограничитель содержит, по меньшей мере, одну заглушку, расположенную съемным образом, по меньшей мере, в одном из множества радиальных каналов в коллекторе.
Аспект 3: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один ограничитель содержит регулирующий картридж, расположенный в корпусе вдоль выводящего пути с возможностью перемещения между множеством положений для задания множества определенных выводящих мощностей.
Аспект 4: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что регулирующий картридж имеет возможность поворота между множеством положений для задания множества определенных выводящих мощностей.
Аспект 5: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что регулирующий картридж содержит множество выводящих входных каналов различных размеров, сообщающихся посредством текучей среды с множеством выводящих разгрузочных каналов различных размеров, находящихся в корпусе, таким образом, что выводящая мощность для каждого из множества положений регулирующего картриджа зависит от конкретного совмещения множества выводящих входных каналов в регулирующем картридже с множеством выводящих разгрузочных каналов, находящихся в корпусе.
Аспект 6: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что каждый из множества выводящих входных каналов в регулирующем картридже содержит цилиндрическое отверстие.
Аспект 7: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что половина из множества выводящих входных каналов в регулирующем картридже содержит первый диаметр, и половина из множества выводящих входных каналов содержит второй диаметр, который отличается от первого диаметра.
Аспект 8: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что половина из множества выводящих разгрузочных каналов, находящихся в корпусе, содержит третий диаметр, и половина из множества выводящих разгрузочных каналов содержит четвертый диаметр, который отличается от третьего диаметра.
Аспект 9: Устройство по любому из предыдущих аспектов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит указатель, указывающий на положение ограничителя.
Аспект 10: Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее: корпус, содержащий впускное отверстие, общее отверстие и выпускное отверстие; подводящий путь, проходящий между впускным отверстием и общим отверстием; выводящий путь, проходящий между общим отверстием и выпускным отверстием; подводящее отверстие, расположенное в корпусе вдоль подводящего пути между впускным отверстием и общим отверстием; регулирующий элемент, расположенный в корпусе и приспособленный для перемещения между закрытым положением в уплотнитель ном контакте с подводящим отверстием для перекрытия подводящего пути и открытым положением на расстоянии от подводящего отверстия для открытия подводящего пути; и регулирующий картридж, расположенный в корпусе и задающий множество выводящих входных каналов для направления потока текучей среды вдоль выводящего пути, когда выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента, регулирующий картридж имеет возможность поворота между множеством положений в корпусе для задания множества определенных выводящих мощностей для выводящего пути.
Аспект 11: Устройство по аспекту 10, отличающееся тем, что каждый из множества выводящих входных каналов в регулирующем картридже содержит цилиндрическое отверстие.
Аспект 12: Устройство по любому из аспектов 10-11, отличающееся тем, что множество выводящих входных каналов в регулирующем картридже имеет различные размеры.
Аспект 13: Устройство по любому из аспектов 10-12, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит множество выводящих разгрузочных каналов различных размеров, расположенных в корпусе и сообщающихся посредством текучей среды с множеством выводящих входных каналов таким образом, что выводящая мощность для каждого из множества положений регулирующего картриджа зависит от конкретного совмещения множества выводящих входных каналов в регулирующем картридже с множеством выводящих разгрузочных каналов.
Аспект 14: Устройство по любому из аспектов 10-13, отличающееся тем, что половина из множества выводящих входных каналов содержит первый диаметр, и половина из множества выводящих входных каналов содержит второй диаметр, который отличается от первого диаметра.
Аспект 15: Устройство по любому из аспектов 10-14, отличающееся тем, что половина из множества выводящих разгрузочных каналов содержит третий диаметр, и половина из множества выводящих разгрузочных каналов содержит четвертый диаметр, который отличается от третьего диаметра.
Аспект 16: Устройство по любому из аспектов 10-15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит указатель, указывающий на положение регулирующего картриджа в корпусе.
Аспект 17: Устройство по любому из аспектов 10-16, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит мембранный узел, задающий выводящее отверстие, расположенное вдоль выводящего пути между общим отверстием и выпускным отверстием, мембранный узел приспособлен для перемещения между закрытым положением, в котором выводящее отверстие находится в уплотнительном контакте с регулирующим элементом для перекрытия выводящего пути, и открытым положением, в котором выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента для открытия выводящего пути.
Аспект 18: Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее: корпус, содержащий впускное отверстие, общее отверстие, выпускное отверстие; множество выводящих разгрузочных каналов, расположенных в корпусе и обеспечивающих сообщение посредством текучей среды между общим отверстием и выпускным отверстием; подводящий путь, проходящий между впускным отверстием и общим отверстием; выводящий путь, проходящий вдоль множества выводящих разгрузочных каналов между общим отверстием и выпускным отверстием; и регулирующий картридж, расположенный с возможностью поворота в корпусе и задающий множество выводящих каналов, каждый из множества выводящих каналов в регулирующем картридже сообщается посредством текучей среды с одним из множества выводящих разгрузочных каналов, множество выводящих разгрузочных каналов и выводящих входных каналов имеет различные размеры таким образом, что выводящая мощность выводящего пути потока может регулироваться между множеством определенных выводящих мощностей путем поворота регулирующего картриджа между множеством положений относительно корпуса.
Аспект 19: Устройство по аспекту 18, отличающееся тем, что каждый из множества выводящих разгрузочных каналов и выводящих входных каналов содержит цилиндрическое отверстие.
Аспект 20: Устройство по любому из аспектов 18-19, отличающееся тем, что половина из множества выводящих входных каналов в регулировочном картридже содержит первый диаметр, и половина из множества выводящих входных каналов содержит второй диаметр, который отличается от первого диаметра.
Аспект 21: Устройство по любому из аспектов 18-20, отличающееся тем, что половина из множества выводящих разгрузочных каналов в корпусе содержит третий диаметр, и половина из множества выводящих разгрузочных каналов содержит четвертый диаметр, который отличается от третьего диаметра.
Аспект 22: Устройство по любому из аспектов 18-21, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит указатель, указывающий на положение регулирующего картриджа относительно корпуса.
Аспект 23: Устройство по любому из аспектов 18-22, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит: подводящее отверстие, расположенное в корпусе вдоль подводящего пути между впускным отверстием и общим отверстием; и регулирующий элемент, расположенный в корпусе и приспособленный для перемещения между закрытым положением в уплотнительном контакте с подводящим отверстием для перекрытия подводящего пути и открытым положением на расстоянии от подводящего отверстия для открытия подводящего пути.
Аспект 24: Устройство по любому из аспектов 18-23, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит мембранный узел, задающий выводящее отверстие, расположенное вдоль выводящего пути между общим отверстием и выпускным отверстием, мембранный узел приспособлен для перемещения между закрытым положением, в котором выводящее отверстие находится в уплотнительном контакте с регулирующим элементом для перекрытия выводящего пути, и открытым положением, в котором выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента для открытия выводящего пути.
Аспект 25: Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее: корпус, содержащий впускное отверстие, общее отверстие и выпускное отверстие; подводящий путь, проходящий между впускным отверстием и общим отверстием; выводящий путь, проходящий между общим отверстием и выпускным отверстием; подводящее отверстие, расположенное в корпусе вдоль подводящего пути между впускным отверстием и общим отверстием; регулирующий элемент, расположенный в корпусе и приспособленный для перемещения между закрытым положением в уплотнительном контакте с подводящим отверстием для перекрытия подводящего пути и открытым положением на расстоянии от подводящего отверстия для открытия подводящего пути; мембранный узел, содержащий коллектор и диафрагму, коллектор имеет множество радиальных каналов и выводящее отверстие, расположенное вдоль выводящего пути между общим отверстием и выпускным отверстием, коллектор приспособлен для перемещения между закрытым положением, в котором выводящее отверстие находится в уплотнительном контакте с регулирующим элементом для перекрытия выводящего пути, и открытым положением, в котором выводящее отверстие находится на расстоянии от регулирующего элемента для открытия выводящего пути; и, по меньшей мере, одну заглушку, приспособленную быть селективно и съемным образом расположенной, по меньшей мере, в одном из множества радиальных каналов в коллекторе для уменьшения мощности потока текучей среды выводящего пути.