РЕГУЛЯТОР ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, ОБЛАДАЮЩЕЙ УЛУЧШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ ПОТОКА
FLUID MEDIUM REGULATOR HAVING IMPROVED FLOW STABILITY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится, главным образом, к устройствам управления текучей средой, таким как регуляторы газа или текучей среды, и, в частности, к регулятору текучей среды, снабженному парой мембран, взаимодействующих с регулирующим элементом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Давление, с которым типичные системы распределения газа подают газ, может изменяться в соответствии с требованиями, предъявляемыми к системе, климатом, источником питания и/или другими факторами. Однако большая часть объектов конечного пользователя, оборудованных газовыми аппаратами, такими как печи, сушильные шкафы и др., требует, чтобы газ распределялся в соответствии с заранее заданным давлением и при максимальной пропускной способности регулятора газа или ниже нее. Поэтому такие системы распределения обеспечивают регуляторами газа для гарантии, что подаваемый газ отвечает требованиям объектов конечного пользователя. Обычные регуляторы газа, как правило, включают приводной механизм системы управления с обратной связью для определения и регулирования давления подаваемого газа.
[0003] Регуляторы текучей среды, обычно используемые в таких системах распределения газа, широко известны в технике. Одним из типов регулятора текучей среды является одноступенчатый регулятор давления, который выполняет уменьшение давления на входе или давления источника до давления на выходе или давления подачи за один этап. Другим типом регулятора текучей среды является двухступенчатый регулятор, который понижает давление на входе до давления на выходе за два этапа.
[0004] В регуляторах давления на характеристики регулятора может влиять множество экологических и/или механических факторов. Таким образом, существует необходимость в создании регулятора текучей среды или газа, испытывающего пониженное или минимальное вредное влияние из-за экологических и/или механических факторов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В соответствии с первым иллюстративным аспектом предложен двухступенчатый регулятор текучей среды, включает корпус регулятора, имеющий вход текучей среды и выход текучей среды, соединенные каналом для протекания текучей среды, часть корпуса регулятора, образующую первую камеру и вторую камеру, проходное отверстие первой ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды и ведущее к гнезду первой ступени, проходное отверстие второй ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды и ведущее к гнезду второй ступени, регулирующий элемент первой ступени, расположенный в канале для протекания текучей среды и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда первой ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда первой ступени, причем регулирующий элемент первой ступени выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды для управления потоком технологической текучей среды через проходное отверстие первой ступени, и регулирующий элемент второй ступени, расположенный в канале для протекания текучей среды и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда второй ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда второй ступени. К корпусу регулятора прикреплен приводной механизм, который функционально связан с регулирующим элементом второй ступени и выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды на выходе текучей среды, чтобы перемещать регулирующий элемент второй ступени между открытым положением и закрытым положением, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие второй ступени. Регулирующий элемент первой ступени функционально связан с первой мембраной и второй мембраной, причем первая и вторая мембраны расположены между первой камерой и второй камерой.
[0006] В соответствии со вторым иллюстративным аспектом предложен способ улучшения устойчивости в двухступенчатом регуляторе, который включает этапы создания обычного двухступенчатого регулятора потока, имеющего корпус регулятора, вход текучей среды и выход текучей среды, соединенные каналом для протекания текучей среды с частью корпуса регулятора, образующей первую камеру и вторую камеру, регулятор, кроме того, имеет проходное отверстие первой ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды и ведущее к гнезду первой ступени, проходное отверстие второй ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды и ведущее к гнезду второй ступени, регулирующий элемент первой ступени, расположенный в канале для протекания текучей среды и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда первой ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда первой ступени, при этом регулирующий элемент первой ступени выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды для регулирования потока технологической текучей среды через проходное отверстие первой ступени, регулирующий элемент второй ступени, расположенный в канале для протекания текучей среды и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда второй ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда второй ступени, регулятор, кроме того, имеет приводной механизм, прикрепленный к корпусу регулятора, приводной механизм функционально связан с регулирующим элементом второй ступени и выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды на выходе текучей среды, чтобы перемещать регулирующий элемент второй ступени между открытым положением и закрытым положением для регулирования потока технологической текучей среды через проходное отверстие второй ступени. Способ включает создание первой мембраны, установку первой мембраны между первой камерой и второй камерой, соединение радиальной внутренней части первой мембраны с регулирующим элементом первой ступени, создание второй мембраны и соединение радиальной внутренней части второй мембраны с регулирующим элементом первой ступени.
[0007] В соответствии с третьим иллюстративным аспектом предложен двухступенчатый регулятор текучей среды, который включает корпус регулятора, имеющий вход текучей среды и выход текучей среды, соединенные каналом для протекания текучей среды, с частью корпуса регулятора, образующей первую камеру и вторую камеру, проходное отверстие первой ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды, гнездо первой ступени, проходное отверстие второй ступени, расположенное в канале для протекания текучей среды, и гнездо второй ступени. Регулирующий элемент первой ступени расположен в канале для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда первой ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда первой ступени, причем регулирующий элемент первой ступени выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие первой ступени. Регулирующий элемент второй ступени расположен в канале для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда второй ступени, и закрытым положением, установленным напротив гнезда второй ступени, а приводной механизм функционально связан с регулирующим элементом второй ступени и выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды на выходе текучей среды для перемещения регулирующего элемента второй ступени между открытым положением и закрытым положением, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие второй ступени. Первая мембрана включает радиальную внутреннюю часть, функционально связанную с регулирующим элементом первой ступени, а вторая мембрана включает радиальную внутреннюю часть, функционально связанную с регулирующим элементом первой ступени.
[0008] В соответствии с четвертым иллюстративным аспектом предложен регулятор текучей среды, который включает корпус регулятора, имеющий вход текучей среды и выход текучей среды, соединенные каналом для протекания текучей среды, а часть корпуса регулятора образует первую камеру и вторую камеру, проходное отверстие, расположенное в канале для протекания текучей среды, гнездо и регулирующий элемент, расположенный в канале для протекания текучей среды и выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, расположенным на расстоянии от гнезда, и закрытым положением, установленным напротив гнезда, причем регулирующий элемент выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие. Первая мембрана, имеющая радиальную внутреннюю часть, функционально связана с регулирующим элементом, а вторая мембрана, имеющая радиальную внутреннюю часть, также функционально связана с регулирующим элементом.
[0009] Кроме того, в соответствии с одним или большим количеством вышеупомянутых первого, второго, третьего или четвертого аспектов, предложен двухступенчатый регулятор и/или способ, который может дополнительно включать одну или больше следующих предпочтительных форм.
[0010] В некоторых предпочтительных формах двухступенчатый регулятор может включать входную муфту, соединенную с корпусом регулятора, входная муфта образует по меньшей мере часть первой камеры, причем первая и вторая мембраны прикреплены к корпусу регулятора посредством входной муфты. Любая из первой мембраны и второй мембраны может включать радиальную внутреннюю часть, функционально связанную с регулирующим элементом первой ступени, причем радиальная внутренняя часть первой мембраны может быть расположена на расстоянии в осевом направлении от радиальной внутренней части второй мембраны. Первая мембрана может содержать изгиб и может содержать выпуклую часть, которая может быть ориентирована к поверхности второй камеры.
[0011] В других предпочтительных формах двухступенчатый регулятор может, кроме того, содержать первую пружину, расположенную в первой камере и упирающуюся в гнездо первой пружины, при этом первая пружина расположена с возможностью смещать регулирующий элемент первой ступени в направлении открытого положения, вторую пружину, расположенную во второй камере и упирающуюся в гнездо второй пружины, при этом вторая пружина расположена с возможностью смещать регулирующий элемент первой ступени в направлении закрытого положения. Первая мембрана может содержать радиальную внутреннюю часть, закрепленную между гнездом первой пружины и гнездом второй пружины, а вторая мембрана может содержать радиальную внутреннюю часть, взаимодействующую с гнездом второй пружины и расположенную на расстоянии в осевом направлении от радиальной внутренней части первой мембраны. Корпус регулятора может содержать съемную входную муфту, при этом входная муфта образует первую камеру и включает центральную опору, гнездо первой пружины, включающее внутреннюю часть и наружную часть, при этом внутренняя часть имеет такие размеры, чтобы окружать и скользить вдоль центральной опоры. Наружная часть может содержать фланец, имеющий верхнюю по потоку грань и нижнюю по потоку грань, с внутренней частью второй мембраны, упирающейся в верхнюю по потоку грань, и с нижней по потоку гранью, функционально связанной с радиальной внутренней частью первой мембраны.
[0012] В других предпочтительных формах регулирующий элемент первой ступени может включать тарелку клапана, связанную с держателем тарелки, расположенным во второй камере, а гнездо второй пружины может опираться на держатель тарелки. Держатель тарелки может включать центральную часть, выполненную с возможностью размещения тарелки клапана, наружный фланец, образующий гнездо второй пружины, и множество опор, проходящих между центральной частью и наружным фланцем, с опорами, отделенными посредством отверстий для протекания.
[0013] В предпочтительных вариантах способа между радиальной внутренней частью первой мембраны и радиальной внутренней частью второй мембраны может быть предусмотрен промежуток в осевом направлении. Корпус регулятора может включать съемную входную муфту, образующую по меньшей мере часть первой камеры, каждая из первой и второй мембран может быть снабжена радиальной наружной частью, а входная муфта может использоваться для крепления радиальных наружных частей к корпусу регулятора. Первая мембрана может быть снабжена изгибом, имеющим выпуклую часть, и изгиб может быть ориентирован в направлении второй камеры. Гнездо первой пружины может быть снабжено внутренней частью и наружной частью, с внутренней частью, имеющей такие размеры, чтобы окружать и скользить вдоль центральной опоры, наружная часть может быть снабжена фланцем, имеющим верхнюю по потоку грань и нижнюю по потоку грань. Внутренняя часть второй мембраны может быть расположена так, чтобы упираться в верхнюю по потоку грань, а нижняя по потоку грань может быть расположена в направлении радиальной внутренней части первой мембраны. Способ может включать создание регулирующего элемента первой ступени с тарелкой клапана, соединенной с держателем тарелки, размещение держателя тарелки во второй камере и создание гнезда второй пружины на держателе тарелки. Способ может, кроме того, включать создание держателя тарелки с центральной частью, выполненной с возможностью размещения тарелки клапана, создание держателя тарелки с наружным фланцем, образующим гнездо второй пружины, и создание множества опор, отделенных посредством отверстий для протекания и проходящих между центральной частью и наружным фланцем. Внутренняя муфта может быть соединена с возможностью снятия с корпусом регулятора, причем входная муфта прикрепляет радиальную наружную часть первой и второй мембран к корпусу регулятора. Радиальная внутренняя часть первой и второй мембран может быть расположена с промежутком в осевом направлении друг относительно друга.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] На фиг. 1 приведен поперечный разрез обычного двухступенчатого регулятора, собранного в соответствии с принципами предшествующего уровня техники.
[0015] На фиг. 2 приведен поперечный разрез двухступенчатого регулятора, включающего двухмембранный узел, собранный в соответствии с принципами настоящего изобретения.
[0016] На фиг. 3 приведен увеличенный фрагментарный вид поперечного разреза входной части двухступенчатого регулятора, иллюстрирующий двухмембранный узел, собранный в соответствии с принципами настоящего изобретения.
[0017] На фиг. 3А приведен увеличенный фрагментарный вид поперечного разреза гнезда пружины, имеющего кольцевой фланец.
[0018] На фиг. 4 приведен увеличенный фрагментарный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий две мембраны двухмембранного узла, смежного с входной муфтой.
[0019] На фиг. 5 приведена увеличенная вертикальная проекция передней стороны держателя тарелки, собранного в соответствии с принципами настоящего изобретения.
[0020] На фиг. 6 приведен вид сбоку держателя тарелки по фиг. 5.
[0021] На фиг. 7 приведена вертикальная проекция вида сзади держателя тарелки по фиг. 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0022] Хотя в дальнейшем тексте изложено подробное описание одного или большего количества типичных вариантов осуществления изобретения, следует иметь в виду, что правовой объем изобретения определяется содержанием формулы, изложенной в конце настоящего описания. Нижеследующее подробное описание следует рассматривать только в качестве иллюстративного и не описывающего все возможные варианты осуществления изобретения, поскольку описание всех возможных вариантов осуществления было бы непрактичным, если не невозможным. Может быть реализовано множество альтернативных вариантов осуществления, используя либо существующую технологию, либо технологию, разработанную после даты подачи данного патента, и такие альтернативные варианты осуществления будут подпадать под объем действия формулы, определенной изобретением.
[0023] Обратимся к фиг. 1, на которой показан обычный двухступенчатый регулятор 10 текучей среды. Регулятор 10 текучей среды содержит корпус 11 регулятора и содержит вход 12 текучей среды и выход 14 текучей среды, которые соединены каналом 16 для протекания текучей среды, проходящим, главным образом, через корпус 11. Регулятор текучей среды, в основном, разделен на ряд камер, включая первую камеру 18, вторую камеру 20 и третью камеру 22. Регулятор 10 текучей среды содержит проходное отверстие 24 первой ступени, расположенное в канале 16 для протекания текучей среды и ведущее к гнезду 26 первой ступени, и проходное отверстие 28 второй ступени, расположенное в канале 16 для протекания текучей среды и ведущее к гнезду 30 второй ступени. Регулирующий элемент 32 первой ступени расположен в канале 16 для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением (как показано на фиг. 1), в котором регулирующий элемент первой ступени расположен на расстоянии от гнезда 26 первой ступени, и закрытым положением, в котором регулирующий элемент первой ступени установлен напротив гнезда 26 первой ступени (в котором регулирующий элемент 16 будет расположен слева от открытого положения по фиг. 1). Регулирующий элемент 32 первой ступени выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие первой ступени. Регулирующий элемент 34 второй ступени расположен в канале 16 для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением (как показано на фиг. 1), в котором регулирующий элемент 34 второй ступени расположен на расстоянии от гнезда 30 второй ступени, и закрытым положением, в котором регулирующий элемент 34 второй ступени установлен напротив гнезда 30 второй ступени. Регулятор 10 текучей среды содержит приводной механизм 36, который прикреплен к корпусу 11 регулятора. Приводной механизм 36 прикреплен или иным способом функционально связан с регулирующим элементом 34 второй ступени и выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды на выходе 14 текучей среды, чтобы перемещать регулирующий элемент 34 второй ступени между открытым положением и закрытым положением для регулирования потока технологической текучей среды через проходное отверстие 28 второй ступени. Приводной механизм 36 может быть обычным, он перемещает рычаг 37, функционально связанный с регулирующим элементом 34 второй ступени, чтобы открывать или закрывать регулирующий элемент второй ступени, в зависимости от режима давления в камере 22. Приводной механизм 36 включает мембрану, пружины нагрузки, и подходящий шток или другое подходящее известное соединительное устройство. Регулирующий элемент первой ступени функционально связан с мембраной 38 и, когда регулирующий элемент 32 первой ступени находится в закрытом положении, мембрана 30 создает границу давления между камерами 18 и 20. Пружина 40 расположена в камере 18, упирается в регулирующий элемент 32 и прилагает смещающую нагрузку к регулирующему элементу в направлении открытого положения, тогда как другая пружина 42 расположена в камере 20 и прилагает смещающую нагрузку к регулирующему элементу 32 в направлении закрытого положения.
i
0
i
o
а
m
[0024] Во время действия вход 12 открыт для подачи давления P, тогда как выход 14 открыт для выходного или управляющего давления Р, которое является управляющим давлением, необходимым для устройств, расположенных ниже по потоку, требующих газа при пониженном управляющем давлении. Давление P на входе выше, чем выходное или управляющее давление P. Обычно камера 18 сообщается через вентиляционный канал 44 с атмосферой, и, следовательно, камера 18 находится под атмосферным давлением Р. Наконец, камера 20 обычно находится под средним давлением P между давлением на входе и давлением на выходе. Во время работы давление на входе обычно достаточно высокое для удерживания регулирующего элемента 32 первой ступени в открытом положении, как показано на фиг. 1. Если давление на входе падает в достаточной степени, то давление в камере 20 прилагается к мембране 38 с помощью пружины 42, принуждая регулирующий элемент 32 перемещаться влево или в закрытое положение, закрывая первую ступень. Работа второй ступени также происходит известным образом. Когда давление в камере 22 падает, среднее давление в газовом устройстве ниже по потоку падает, пружины нагрузки в приводном механизме 36, которые упираются в мембрану 39 приводного механизма 36, преодолевают давление газа на мембрану. В результате приводной механизм перемещает шток и/или пластину мембраны вниз, поворачивая рычаг 37 в направлении для перемещения регулирующего элемента 34 второй ступени от гнезда 30, подавая дополнительный газ в камеру 22. Напротив, когда давление в камере 22 увеличивается, приводной механизм принуждает управляющий элемент 34 второй ступени перемещаться вниз или к гнезду 30, понижая давление на камеру 22.
[0025] На фиг. 2 показан двухступенчатый регулятор 110 текучей среды, собранный в соответствии с принципами раскрываемого примера настоящего изобретения. Для простоты ссылок и до возможной степени те же самые или одинаковые компоненты будут сохранять те же ссылочные номера, которые приведены выше, относительно уже описанного обычного двухступенчатого регулятора текучей среды, хотя ссылочные номера будут увеличены на 100. Регулятор 110 текучей среды содержит корпус 111 регулятора и содержит вход 112 текучей среды и выход 114 текучей среды, которые соединены каналом 116 для протекания текучей среды, проходящим, главным образом, через корпус 111. Следует иметь в виду, что текучая среда протекает через регулятор 110 текучей среды ниже по потоку в направлении вправо, при взгляде на чертеж, от верхнего по потоку конца, ориентированного к входу 112, в направлении вниз по потоку, ориентированному к выходу 114. Регулятор текучей среды, в основном, разделен на ряд камер, включая первую камеру 118, вторую камеру 120 и третью камеру 122. Регулятор 110 текучей среды содержит проходное отверстие 124 первой ступени, расположенное в канале 116 для протекания текучей среды и ведущее к гнезду 126 первой ступени, и проходное отверстие 128 второй ступени, расположенное в канале 116 для протекания текучей среды и ведущее к гнезду 130 второй ступени. Гнездо 130 второй ступени образовано дроссельным штуцером 131 второй ступени. В показанном примере проходное отверстие второй ступени включает конический вход 131а.
[0026] Регулирующий элемент 132 первой ступени расположен в канале 16 для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением (аналогично показанному на фиг. 1 со ссылками на обычный регулятор), в котором регулирующий элемент 132 первой ступени расположен на расстоянии от гнезда 126 первой ступени, и закрытым положением, в котором регулирующий элемент 132 первой ступени установлен напротив гнезда 126 первой ступени (как показано на фиг. 2). Как в описанном выше обычном регуляторе, регулирующий элемент 132 первой ступени выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды, чтобы регулировать поток технологической текучей среды через проходное отверстие 124 первой ступени.
[0027] Регулирующий элемент 134 второй ступени расположен в канале 116 для протекания текучей среды и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением (аналогично показанному на фиг. 1 со ссылками на обычный регулятор), в котором регулирующий элемент 134 второй ступени расположен на расстоянии от гнезда 130 второй ступени, и закрытым положением, в котором регулирующий элемент 134 второй ступени установлен напротив гнезда 130 второй ступени (как показано на фиг. 2). Регулятор 110 текучей среды содержит приводной механизм 136, который прикреплен к корпусу 111 регулятора. Приводной механизм 136 прикреплен или иным способом функционально связан с регулирующим элементом 134 второй ступени и выполнен с возможностью реагировать на изменение давления текучей среды на выходе 114 текучей среды, чтобы перемещать регулирующий элемент 134 второй ступени между открытым положением и закрытым положением, для регулирования потока технологической текучей среды через проходное отверстие 128 второй ступени. Приводной механизм 136 может быть обычным, он перемещает рычаг 137, функционально связанный с регулирующим элементом 134 второй ступени, чтобы открывать или закрывать регулирующий элемент 134 второй ступени, в зависимости от режима давления в камере 122. Приводной механизм 136 содержит мембрану 139, пружины нагрузки и подходящий шток или другое подходящее известное соединительное устройство, чтобы преобразовывать перемещение мембраны вверх и вниз в соответствующее перемещение регулирующего элемента 134 второй ступени.
[0028] Регулирующий элемент 132 первой ступени функционально связан с первой мембраной 138, и, когда регулирующий элемент 132 первой ступени находится в закрытом положении по фиг. 2, мембрана 138 создает границу давления между камерами 118 и 120. Регулирующий элемент первой ступени также содержит вторую мембрану 150, которая расположена в камере 118. Пружина 140 также расположена в камере 118 и упирается в регулирующий элемент 132, чтобы прилагать смещающую нагрузку к регулирующему элементу 132 в направлении открытого положения. Другая пружина 142 расположена в камере 120 и прилагает смещающую нагрузку к регулирующему элементу 132 в направлении закрытого положения.
[0029] Обратимся к фиг. 3, согласно которой корпус 111 регулятора предпочтительно содержит входную муфту 152, которая может быть закреплена для баланса корпуса 111 регулятора посредством, например, множества резьбовых крепежных деталей или болтов 154, или другими подходящими средствами. Входная муфта 152 включает внутреннюю полость 156, главным образом образующую камеру 118, а также включает по существу цилиндрическую центральную часть 158, снабженную резьбовым отверстием 160, сообщающимся с входом 112. Дроссельный штуцер 162 первой ступени ввернут в резьбовое отверстие 160, причем дроссельный штуцер 162 первой ступени включает центральное отверстие 164, главным образом образующее проходное отверстие 124 первой ступени. Дроссельный штуцер 162 также включает конец ниже по потоку, главным образом образующий гнездо 126 первой ступени. В показанном примере дроссельный штуцер 162 первой ступени содержит кольцевой фланец 166, который проходит по существу радиально наружу относительно центральной оси А.
[0030] В показанном примере мембрана 138 включает радиальную наружную часть 168 и радиальную внутреннюю часть 170. Мембрана 138 также включает среднюю часть 169, расположенную между частями 168 и 170. Мембрана 138 также включает изгиб 171, имеющий выпуклую часть, которая в раскрытом примере ориентирована в направлении камеры 120. Аналогично, мембрана 150 включает радиальную внутреннюю часть 172 и радиальную наружную часть 174, и, кроме того, включает среднюю часть, расположенную между частями 172 и 174. Радиальная наружная часть 168 мембраны 138 и радиальная наружная часть 174 мембраны 150 прикреплены к корпусу 111 регулятора посредством входной муфты 152. В частности, мембраны 138 и 150 выполнены с такими размерами, чтобы радиальные наружные части 168 и 174 проходили между взаимодействующими монтажными поверхностями 152а и 111а на входной муфте 152 и корпусе 111 регулятора, соответственно. Радиальная внутренняя часть мембраны 138 прикреплена к поверхности 158а центральной части 158 входной муфты 152 посредством кольцевого фланца 166 дроссельного штуцера 162 первой ступени.
[0031] Пружина 140 включает верхний по потоку конец 140а, упирающийся во внутреннюю поверхность 156а полости 156, и нижний по потоку конец 140b, упирающийся в гнездо 141 пружины. Гнездо 141 пружины включает отверстие 143, выполненное с такими размерами, чтобы насаживаться на центральную часть 158 входной муфты 152. Пружина 142 включает верхний по потоку конец 142а, упирающийся в кольцевой фланец 180, соединенный с регулирующим элементом 132 первой ступени, а также включает нижний по потоку конец 142b, упирающийся в часть корпуса 111 регулятора, расположенную в камере 120. Поверхность кольцевого фланца 180 образует гнездо 181 пружины. Как показано на фиг. 3А, гнездо 141 пружины показано частично и включает наружный или кольцевой фланец 143, имеющий противоположные поверхности 143а и 143b. В показанном примере поверхность 143b образует гнездо 141 пружины.
[0032] В совокупности мембрана 138 и мембрана 150 образуют двухмембранный узел 151. Узел может также быть изменен, чтобы включать больше, чем две мембраны. Мембрана 138 действует до известной степени аналогично мембране 38 в обычном регуляторе, тогда как мембрана 150 действует как демпфер, сдерживающий перемещение регулирующего элемента 132 первой ступени к гнезду 126 первой ступени и от него. В совокупности мембранный узел 151 оказывает большее сдерживающее действие на перемещение регулирующего элемента 132 первой ступени к гнезду 126 первой ступени и/или от него, чем было бы достижимо с помощью только единичной мембраны.
[0033] Обратимся к увеличенному виду с пространственным разделением деталей, который показан на фиг. 4 и на котором входная муфта 152 и мембраны 138 и 150 показаны более подробно. Мембрана 138 включает центральное отверстие 138а. Центральное отверстие 138 выполнено с такими размерами, чтобы насаживаться на дроссельный штуцер 162 первой ступени, так что радиальная внутренняя часть 170 мембраны 138 удерживается на месте между фланцем 166 дроссельного штуцера и поверхностью 158а центральной части 158. При креплении таким образом, средняя часть 169 мембраны 138 расположена между поверхностью 143а гнезда 141 пружины и поверхностью 180b кольцевого фланца 180 держателя 178 тарелки. Мембрана 150 включает среднюю часть 173, расположенную между внутренней и наружной частями 172 и 174. Когда мембрана 150 расположена так, как показано на фиг. 3, средняя часть 173 расположена посредине в камере 118, между гнездом 141 пружины и окружающей стенкой камеры 118.
[0034] Снова обратимся к фиг. 4, согласно которой мембрана 150 включает центральное отверстие 150а, которое выполнено с такими размерами, чтобы насаживаться на гнездо 143 пружины, с радиальной внутренней частью, взаимодействующей с поверхностью 143b гнезда 141 пружины. Следовательно, радиальная внутренняя часть мембраны 150 функционально связана с регулирующим элементом 132 первой ступени благодаря тому, что, когда регулирующий элемент 132 первой ступени перемещается вдоль оси А к гнезду 126 первой ступени и от него, радиальная внутренняя часть 172 будет перемещаться вдоль оси А. Следует иметь в виду, что, когда регулирующий элемент 132 первой ступени перемещается к гнезду 126 и от него, гнездо 141 пружины и кольцевой фланец 180 регулирующего элемента 132 первой ступени перемещаются в связке друг с другом по существу в осевом направлении.
[0035] В соответствии с раскрываемым примером установка мембраны 150 (т.е. добавление второй мембраны), мембрана 150 может действовать как сдерживающая мембрана. В действительности мембрана 150 сдерживает или замедляет перемещение регулирующего элемента 132 первой ступени к гнезду 126 первой ступени и от него. Радиальная наружная часть 174 второй мембраны 158 может также включать кольцевой выступ 192, который может быть выполнен с размерами, подогнанными к соответствующему кольцевому каналу 194, выполненному во входной муфте 152. В показанном примере радиальные наружные части 168 и 174 мембран 138 и 150, соответственно, выполнены с такими размерами, чтобы проходить между поверхностью 152а входной муфты 152 и поверхностью 111а корпуса регулятора, чтобы обеспечить удерживание на месте радиальных наружных частей.
[0036] Обратимся к фиг. 5, 6 и 7, на которых более подробно показан регулирующий элемент 132 первой ступени, который включает тарелку 176 клапана, опирающуюся на держатель 178 тарелки. Держатель 178 тарелки включает приемную площадь 178а, расположенную в радиальной центральной части держателя 178 тарелки. Держатель 178 тарелки также включает кольцевой фланец 180, имеющий поверхность 180а и поверхность 180b, и поверхность 180b образует гнездо 181 пружины. Множество опор 182 проходит по существу в радиальном направлении между приемной площадью 178а и кольцевым фланцем 180. Опоры 182 отделены посредством отверстий 184 для протекания. В показанном примере поверхность 180b образует гнездо пружины для пружины 142. Как показано на фиг. 6, кольцевой фланец 180 расположен вдоль первой плоскости, тогда как приемная площадь 178а и тарелка 178 клапана расположены вдоль другой плоскости, расположенной на расстоянии от первой плоскости.
[0037] Обратимся к фиг. 3, на которой средняя часть 169 мембраны 138 расположена между гнездом 141 пружины и кольцевым фланцем 180. В частности, средняя часть 169 мембраны 138 расположена между поверхностью 143а гнезда 141 пружины и поверхностью 180а кольцевого фланца 180 держателя 178 тарелки. Следует понимать, что, когда регулирующий элемент 132 первой ступени перемещается к гнезду 126 первой ступени и от него, гнездо 141 пружины и держатель 178 тарелки свободно перемещаются немного в осевом направлении параллельно оси А. Следует также понимать, что, когда гнездо 141 пружины и держатель 178 тарелки перемещаются в осевом направлении вдоль оси А, средняя часть 169 мембраны 138 также перемещается в осевом направлении.
[0038] Обратимся к фиг. 3, на которой радиальная внутренняя часть 172 мембраны 150 взаимодействует с поверхностью 143b гнезда 141 пружины. В соответствии с одной или большим количеством предпочтительных форм радиальная внутренняя часть 172 мембраны 150 может быть прикреплена к поверхности 143b гнезда 141 пружины. В любом случае промежуток в осевом направлении образован между средней частью мембраны 138, закрепленной между гнездом 141 пружины и фланцем 180, и радиальной внутренней частью 172 мембраны 150, тогда как соответствующие части двух мембран разделены толщиной гнезда пружины 141. Камера 190 может быть образована между частями двух мембран 138 и 150.
i
0
i
0
а
m
[0039] При работе вход 112 открыт для подачи давления P, тогда как выход 114 открыт для выходного или управляющего давления Р, которое является управляющим давлением, необходимым для устройств, расположенных ниже по потоку, требующих газа при пониженном управляющем давлении. Давление P на входе выше, чем выходное или управляющее давление P. Обычно камера 118 сообщается через вентиляционный канал 144 с атмосферой, и, следовательно, камера 118 находится под атмосферным давлением Р. Наконец, камера 120 обычно находится под средним давлением P между давлением на входе и давлением на выходе. Во время действия давление на входе обычно достаточно высокое для удерживания регулирующего элемента 132 первой ступени в открытом положении (аналогично показанному на фиг. 1). Если давление на входе падает в достаточной степени, то давление в камере 120 прилагается к мембране 138 с помощью пружины 142, принуждая регулирующий элемент 132 перемещаться влево или в закрытое положение по фиг. 2, закрывая первую ступень. Работа второй ступени происходит известным образом. Когда давление в камере 122 падает, среднее давление в газовом устройстве ниже по потоку падает, пружины нагрузки в приводном механизме 136, которые упираются в мембрану 139 приводного механизма 136, преодолевают давление газа на мембрану. Следовательно, приводной механизм перемещает шток и/или пластину мембраны вниз, поворачивая рычаг 137 в направлении, подходящем для перемещения регулирующего элемента 134 второй ступени от гнезда 130, подавая дополнительный газ в камеру 122. Напротив, когда давление в камере 122 увеличивается, приводной механизм принуждает управляющий элемент 134 второй ступени перемещаться вниз или к гнезду 130, понижая давление на камеру 122. Как описано выше, мембрана 150 сдерживает осевое перемещение регулирующего элемента 132 первой ступени.
[0040] Будучи собранным в соответствии с принципами раскрываемого примера, регулятор 110 текучей среды может испытывать улучшенный поток и/или улучшенную устойчивость потока, и может оказаться особенно полезным в сравнительно малых или иначе компактных регуляторах первой ступени, или в двухступенчатых регуляторах. Выполнение двойных или множественных мембран, функционально связанных с регулирующим элементом первой ступени, может обеспечить увеличенный поток, и может препятствовать уменьшению и/или исключить высокочастотную неустойчивость, часто создаваемую при повышенных расходах. Установка двойной или множественной мембраны создает дополнительное трение или сопротивление перемещению регулирующего элемента первой ступени, и, следовательно, установка второй мембраны оказывает сдерживающее действие на перемещение регулирующего элемента. Кроме того, при выполнении второй или демпфирующей мембраны держатель тарелки первой ступени может быть такого размера, чтобы иметь меньшее ограничение потока, что, следовательно, позволяет использовать дросселирующие отверстия большего диаметра. В результате регулятор текучей среды демонстрирует пропускные способности, которые более согласованы, и пропускная способность лучше сопротивляется возможному вредному влиянию примесей газа. Раскрытый регулятор текучей среды также может проявлять высокую пропускную способность при низких температурах. Следовательно, раскрытый регулятор потока проявляет улучшенную пропускную способность и увеличенное сопротивление известным неблагоприятным факторам окружающей среды.
m
а
[0041] При сборке в соответствии с принципами раскрытого примера изгиб 171 на мембране 138 может быть ориентирован таким образом, что выпуклая часть изгиба обращена к камере 120, так что изгиб открыт к давлению P в камере 120, которое обычно является давлением, большим, чем атмосферное давление Р в камере 118. Как вариант, изгиб может быть ориентирован к поверхности камеры 118.
[0042] В соответствии с раскрытым примером настоящее изобретение может обеспечить легкое превращение одно- или двухступенчатого регулятора в регулятор, включающий много- или двухмембранный узел 151, используя ранее существующие компоненты обычного регулятора. После предоставления обычного регулятора существующую входную муфту удаляют для доступа к первой ступени устройства. Может использоваться существующая мембрана, или может использоваться мембрана 138 с изгибом. После установки или повторной установки пружины 142 и держателя тарелки, такого как держатель 178 тарелки, мембрана 138 крепится на место, как показано выше, между фланцем 166 дроссельного штуцера 162 и соответствующей поверхностью 158а центральной части 158, так что средняя часть первой мембраны соединена с регулирующим элементом первой ступени. Кроме того, обеспечивается вторая мембрана и радиальная внутренняя часть которой соединяется с гнездом 141 пружины, так что мембрана 150 надежно соединена с регулирующим элементом 132 первой ступени.
[0043] Как описано выше, двухмембранный узел 151 может использовать две или больше мембран. Кроме того, одна или обе из мембран могут быть смазаны и/или могут быть смазаны местоположения, где одна или обе из мембран взаимодействуют с соответствующим регулирующим элементом и/или окружающими конструкциями. Добавление смазки может изменить сдерживающий эффект второй мембраны, обеспечивая пользователю возможность настройки сдерживающего эффекта.
[0044] Следует понимать, что при включении двухмембранного узла 151, отверстия 184 в держателе тарелки могут быть сделаны больше, благодаря большей стабильности, обеспечиваемой сдерживающим эффектом двухмембранного узла 151. Кроме того, благодаря большей стабильности, дросселирующие отверстия 124 и 128 могут быть больше или меньше, при необходимости. С помощью регулирования размера соответствующих проходных сечений потока, потоком можно управлять или направлять его по или сквозь соответствующие отверстия и проходные отверстия, чтобы дополнительно уменьшить, исключить или минимизировать неустойчивость.
[0045] В то время как некоторые репрезентативные варианты осуществления и детали были показаны с целью иллюстрации изобретения, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в раскрытых в настоящем документе способах и устройствах могут быть выполнены различные изменения без отступления от объема изобретения.