ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ ДЛЯ СИММЕТРИЧНОГО ВХОДА
INPUT CONTROL FOR SYMMETRIC INPUT

[0001] Данное изобретение относится к приборам для регулирования потока текучей среды, таким как газовые регуляторы, и, в частности, к газовым регуляторам, содержащим уравновешивающий механизм.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Давление, при котором типичные газораспределительные системы подают газ, может варьироваться в зависимости от требований, предъявляемых к системе, климату, источнику энергоснабжения и/или другим факторам. Тем не менее, большинство установок конечных пользователей, оснащенных газовыми приборами, такими как котлы, печи и т.д., нуждаются в том, чтобы газ подавали под заданным давлением и на уровне или ниже максимальной функциональной возможности газового регулятора. Таким образом, газовые регуляторы реализованы в этих распределительных системах для обеспечения того, чтобы поставляемый газ соответствовал требованиям установок конечных пользователей. Обычные газовые регуляторы, как правило, содержат привод замкнутой системы управления для измерения и регулирования давления подаваемого газа.
[0003] В дополнение к замкнутой системе управления, некоторые обычные газовые регуляторы содержат уравновешивающий механизм для улучшения реакции газового регулятора на изменения в выходном давлении. Уравновешивающий механизм выполнен с возможностью уменьшать воздействие входного давления на эксплуатационные параметры газового регулятора. Входное давление имеет гидравлическое сообщение с выравнивающей диафрагмой для приложения силы к управляющему элементу газового регулятора в противоположном направлении от силы выходного давления. Соответственно, когда входное давление изменяется, прикладывается соответствующая сила для уравновешивания силы, создаваемой входным давлением, как описано ниже, таким образом, что газовый регулятор действует только в ответ на выходное давление.
[0004] В обычных регуляторах, имеющих уравновешивающий механизм, часть текучей среды, протекающей через газовые регуляторы, может проходить через каналы, расположенные в управляющем элементе в продольном направлении, и каналы, открытые для выравнивающей полости, которая по меньшей мере частично ограничена выравнивающей диафрагмой. Такая конфигурация обеспечивает высокую пропускную способность при низких показателях давления на входе. Однако, когда открывается клапан, давление на входе, оказывающее воздействие на выравнивающую диафрагму, не остается постоянным. В частности, измеряемое давление уменьшается, когда клапан открывается, в результате чего происходит "спад" и нестабильность в газовом регуляторе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Прибор для регулирования потока текучей среды содержит регулирующий клапан, имеющий корпус клапана, который ограничивает собой впускное отверстие и выпускное отверстие, при этом регулирующий клапан дополнительно содержит клапанный канал, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием. Привод соединен с регулирующим клапаном и содержит тарелку клапана, при этом тарелка клапана расположена внутри регулирующего клапана и приспособлена для перемещения вдоль продольной оси между закрытым положением, находящимся в герметичном зацеплении с клапанным каналом, и открытым положением, расположенным далеко от клапанного канала. Корпус в сборе расположен рядом с клапанным каналом, и кольцевой корпус в сборе имеет первое отверстие, выполненное с возможностью приема тарелки клапана. Прибор для регулирования потока текучей среды дополнительно содержит выравнивающую диафрагму, прикрепленную к части тарелки клапана и к части корпуса в сборе. Кроме того, прибор для регулирования потока текучей среды имеет выравнивающую полость, и часть выравнивающей полости ограничена верхней поверхностью выравнивающей диафрагмы и внутренней поверхностью корпуса в сборе. Прибор для регулирования потока текучей среды дополнительно содержит измерительный канал, проходящий от впускного отверстия регулирующего клапана к выравнивающей полости таким образом, что впускное отверстие регулирующего клапана имеет гидравлическое сообщение с выравнивающей полостью.
[0006] К тому же, способ подачи давления на сборку уравновешивающего механизма прибора для регулирования потока текучей среды включает введение части текучей среды, текущей от впускного отверстия прибора для регулирования потока текучей
среды к выпускному отверстию прибора для регулирования потока текучей среды в первый торец измерительного канала. Первый торец измерительного канала расположен выше по потоку по отношению к клапанному каналу, который выполнен с возможностью герметичного зацепления с тарелкой клапана, чтобы закрывать прибор для регулирования потока текучей среды. Способ реализации изобретения дополнительно включает размещение второго торца измерительного канала вблизи или внутри выравнивающей полости, ограниченной частью выравнивающей диафрагмы таким образом, что впускное отверстие прибора для регулирования потока текучей среды находится в гидравлическом сообщении с выравнивающей полостью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0007] Фиг. 1 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении варианта реализации газового регулятора в полностью открытом положении, при этом газовый регулятор содержит привод и регулирующий клапан с измерительным каналом;
[0008] Фиг. 2 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении измерительного канала и корпуса в сборе, проиллюстрированных на Фиг 1;
[0009] Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении альтернативного варианта реализации измерительного канала;
[0010] Фиг. 4 представляет собой частичный вид сбоку в поперечном сечении корпуса в сборе;
[0011] Фиг. 5 представляет собой частичный вид сбоку в поперечном сечении тарелки клапана; и
[0012] Фиг. 6 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении направляющей втулки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Фиг. 1 и 2 иллюстрируют прибор для регулирования потока текучей среды 10, содержащий регулирующий клапан 12, который имеет корпус клапана 13, ограничивающий собой впускное отверстие 14 и выпускное отверстие 16, при этом регулирующий клапан 12 дополнительно содержит клапанный канал 18, расположенный между впускным отверстием 14 и выпускным отверстием 16. Привод 20 соединен с регулирующим клапаном 12 и содержит тарелку клапана 22, при этом тарелка клапана 22 расположена внутри регулирующего клапана 12 и приспособлена для перемещения вдоль продольной оси 24 между закрытым положением, находящимся в герметичном зацеплении с клапанным каналом 18, и открытым положением, расположенным далеко от клапанного канала 18. Корпус в сборе 26 расположен рядом с клапанным каналом 18, и кольцевой корпус в сборе 26 имеет первое отверстие 28, выполненное с возможностью приема по меньшей мере части тарелки клапана 22. Прибор для регулирования потока текучей среды 10 дополнительно содержит выравнивающую диафрагму 30, прикрепленную к части тарелки клапана 22 и к части корпуса в сборе 26. Кроме того, прибор для регулирования потока текучей среды 10 имеет выравнивающую полость 32, и часть выравнивающей полости 32 ограничена верхней поверхностью 31 выравнивающей диафрагмы 30 и внутренней поверхностью 33 корпуса в сборе 26. Прибор для регулирования потока текучей среды 10 дополнительно содержит измерительный канал 34, проходящий от впускного отверстия 14 регулирующего клапана 12 к выравнивающей полости 32 таким образом, что впускное отверстие 14 регулирующего клапана 12 имеет гидравлическое сообщение с выравнивающей полостью 32. Имея такую настройку, входное давление, подаваемое в выравнивающую полость 32, не зависит от положения тарелки клапана 22, и давление, воздействующее на выравнивающую диафрагму 30, является постоянным. Соответственно, стабильность прибора для регулирования потока текучей среды 10 повышается, тем самым обеспечивая высокую пропускную способность при высоких показателях давления на входе.
[0014] Если рассматривать прибор для регулирования потока текучей среды 10 более подробно, то прибор для регулирования потока текучей среды 10 содержит привод 20 и регулирующий клапан 12, как проиллюстрировано на Фиг. 1 и 2. Регулирующий клапан 12 содержит корпус клапана 13, образующий впускное отверстие 14, например, для приема газа из газораспределительной системы, и выпускное отверстие 16 для подачи газа в установку, содержащую, например, одно или более устройств. Привод 20 соединен с регулирующим клапаном 12 и содержит блок управления в сборе 36, имеющий управляемый элемент, такой как тарелка клапана 22. В первом или стандартном эксплуатационном режиме блок управления в сборе 36 измеряет давление на выпускном отверстии 16 регулирующего клапана 12 (т.е. давление на выходе) и регулирует положение тарелки клапана 22 таким образом, что давление на выходе приблизительно равно заданному значению или контрольному давлению.
[0015] Как проиллюстрировано на Фиг. 1 и 2, регулирующий клапан 12 ограничивает собой рабочую щель 38 и устье клапана 40. Рабочая щель 38 расположена между впускным отверстием 14 и выпускным отверстием 16, а также имеет расположенный в ней клапанный канал 18. Газ должен проходить через клапанный канал 18 с целью прохода между впускным отверстием 14 и выпускным отверстием 16 регулирующего клапана 12. Клапанный канал 18 можно передвигать по отношению к регулирующему клапану 12 таким образом, что его можно заменить другим клапанным каналом, имеющим отверстие другого диаметра или другой конфигурации с целью приспособления характеристик эксплуатации и потока регулирующего клапана 12 к конкретному приложению. В описанном варианте реализации изобретения устье клапана 40 ограничивает собой отверстие, расположенное вдоль оси, которая, как правило, параллельна горизонтальной продольной оси 24 (т.е. вдоль оси X эталонной системы координат, проиллюстрированной на Фиг. 1) и, как правило, перпендикулярна вертикальной продольной оси (т.е. оси, расположенной вдоль или параллельно оси Y эталонной системы координат, проиллюстрированной на Фиг. 1) впускного отверстия 14 и выпускного отверстия 16 регулирующего клапана 12.
[0016] Как проиллюстрировано на Фиг. 1, привод 20 содержит корпус 42 и блок управления в сборе 36, что описано выше. Корпус 42 содержит верхний элемент корпуса 42а и нижний элемент корпуса 42b, соединенные вместе, например, посредством множества крепежных деталей. Нижний элемент корпуса 42b ограничивает собой распределительную полость 44 и устье привода 46. Устье привода 46 соединено с устьем клапана 40 регулирующего клапана 12, чтобы обеспечить гидравлическое сообщение между приводом 20 и регулирующим клапаном 12. Верхний элемент корпуса 42а ограничивает собой вспомогательную полость 48 и башенный блок 50 для размещения части блока управления в сборе 36, как будет описано ниже.
[0017] Блок управления в сборе 36 содержит сборочный узел диафрагмы 52, тарелку и выравнивающий сборочный узел 54, а также стравливающий клапан 56. Сборочный узел диафрагмы 52 содержит диафрагму 58, поршень 60, регулирующую пружину 62, уравновешивающую пружину 64, седло комбинированной пружины 68, седло уравновешивающей пружины 72, седло регулирующей пружины 76 и направляющую поршня 80.
[0018] В частности, диафрагма 58 включает тарелкообразную диафрагму, ограничивающую собой отверстие сквозь ее центральную часть. Диафрагма 58 выполнена из гибкого, по существу, воздухонепроницаемого, материала, и ее край закреплен с уплотнительной прокладкой между верхним и нижним элементами корпуса 42а, 42b корпуса 42. Следовательно, диафрагма 58 отделяет вспомогательную полость 48 от распределительной полости 44.
[0019] Седло комбинированной пружины 68 расположено на верхней части диафрагмы 58 и ограничивает собой отверстие, расположенное концентрично с отверстием в диафрагме 58. Как проиллюстрировано на Фиг. 1, седло комбинированной пружины 68 поддерживает регулирующую пружину 62 и уравновешивающую пружину 64.
[0020] Поршень 60 в соответствии с описанным вариантом реализации изобретения содержит, как правило, продолговатый стержневой элемент, содержащий часть уплотнительной манжеты 84, траверсу задвижки 88, резьбовую часть 92 и направляющую часть 96. Часть уплотнительной манжеты 84 может иметь общую форму вогнутой тарелки и может проходить по окружности средней части поршня 60, а также может располагаться прямо под диафрагмой 58. Траверса задвижки 88 содержит полость, выполненную с возможностью размещения муфты 100, которая соединяется с частью тарелки и выравнивающего сборочного узла 54 для обеспечения соединения между сборочным узлом диафрагмы 52 и диском и выравнивающим сборочным узлом 54, как будет описано ниже.
[0021] Направляющая часть 96 и резьбовая часть 92 поршня 60 расположены посредством отверстий в диафрагме 58 и седле комбинированной пружины 68, соответственно. Направляющая часть 96 поршня 60 расположена с возможностью скольжения в полости в направляющей поршня 80, что поддерживает осевое выравнивание поршня 60 по отношению к остальной части блока управления в сборе 36. Уравновешивающая пружина 64, седло уравновешивающей пружины 72 и гайка 104 расположены на резьбовой части 92 поршня 60. Гайка 104 удерживает уравновешивающую пружину 64 между седлом комбинированной пружины 68 и седлом уравновешивающей пружины 72. Регулирующая пружина 62 расположена наверху седла комбинированной пружины 68, как уже указывалось, и внутри башенного блока 50 верхнего элемента корпуса 42а. Седло регулирующей пружины 76 ввинчено в башенный блок 50 и прижимает регулирующую пружину 62 к седлу комбинированной пружины 68. В описанном варианте реализации изобретения регулирующая пружина 62 и уравновешивающая пружина 64 включают спиральные пружины сжатия. Соответственно, регулирующая пружина 62 базируется на верхнем элементе корпуса 42а и прилагает направленную вниз силу к седлу комбинированной пружины 68 и диафрагме 58. Уравновешивающая пружина 64 базируется на седле комбинированной пружины 68 и прилагает направленную вверх силу к седлу уравновешивающей пружины 72, что, в свою очередь, прилагается к поршню 60. В описанном варианте реализации изобретения силу, создаваемую регулирующей пружиной 62, регулируют путем регулирования положения седла регулирующей пружины 74 в башенном блоке 50, и, следовательно, также регулируют контрольное давление регулятора 10.
[0022] Регулирующая пружина 62 противодействует давлению в распределительной полости 44, которое измеряют с помощью диафрагмы 58. Как уже указывалось, это давление является таким же давлением, как и то, что существует в выпускном отверстии 16 регулирующего клапана 12. Соответственно, сила, прилагаемая регулирующей пружиной 62, устанавливает давление на выходе до требуемого заданного значения или контрольного давления для регулятора 10. Сборочный узел диафрагмы 52 функционально соединен с тарелкой клапана 22 и выравнивающим сборочным узлом 54, как указано выше, посредством траверсы задвижки 88 поршня 60 и муфты 100, а также посредством рычага управления 108.
[0023] Тарелка и выравнивающий сборочный узел 54 содержат плунжер привода 112, который находится в зацеплении с рычагом управления 108 для перемещения тарелки клапана 22 между открытым и закрытым положениями, когда диафрагма 58 прогибается из-за изменений выходного давления. В частности, плунжер привода 112 представляет собой обычный линейный шток, имеющий торцевую поверхность, которая находится в зацеплении с рычагом управления 108. Рычаг управления 108 представляет собой слегка изогнутый шток и включает опорный торец 108а и свободный торец 108b. Опорный торен 108а шарнирно соединен с нижним элементом корпуса 130b и содержит штифт 113, имеющий закругленный торец и находящийся в зацеплении с торцевой поверхностью плунжера привода 112. Свободный торец 108b получен между верхней частью и штоком муфты 100, который прикреплен к траверсе задвижки 88 поршня 60. Таким образом, муфта 100 и рычаг управления 108 функционально соединяют тарелку и выравнивающий сборочный узел 54 со сборочным узлом диафрагмы 52.
[0024] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, тарелка клапана 22 тарелки и выравнивающего сборочного узла 54 функционально соединена с плунжером привода 112 и имеет уплотняющую поверхность 156, которая выполнена с возможностью зацепления с выпускным отверстием клапанного канала 18, чтобы перекрывать поток текучей среды через регулирующий клапан 12, когда регулирующий клапан находится в закрытом положении. Тарелка клапана 22 может быть прямо или косвенно соединена с плунжером привода 112 посредством плунжера симметричного входа 116 и седла балансирной пружины 120, и объединенные элементы поддерживаются для линейного перемещения с помощью направляющей плунжера 124, тарелки стопорной шайбы 128, стопорной шайбы выравнивающей диафрагмы 132, корпуса симметричного входа 136 и втулки направляющей 195. Направляющая плунжера 124 выполнена с возможностью без зазора входить в устье привода 46, и направляющая плунжера 124 может быть прикреплена к устью привода 46 с помощью любых средств, известных в данной области техники, таких как резьба. В качестве варианта, направляющая плунжера 126 может быть не прикреплена к устью привода 46. Направляющая плунжера 126 может включать радиальную стенку 174, имеющую множество отверстий 175, расположенных в ней, чтобы образовывать участок пути, обеспечивающий выпускному отверстию 16 гидравлическое сообщение с распределительной полостью 44, как описано ниже. Направляющая плунжера 126 может также содержать центральное отверстие 176, которое принимает плунжер привода 112. Плунжер привода 112 также с возможностью скольжения принимается в цилиндрической части 158 направляющей плунжера 124 для обеспечения боковой поддержки для плунжера привода 112, как проиллюстрировано на Фиг. 1. Направляющая плунжера 124 дополнительно содержит множество каналов 140, расположенных рядом с цилиндрической частью 158, образующей часть пути, обеспечивающую выпускному отверстию 16 гидравлическое сообщение с распределительной полостью 44, как описано ниже.
[0025] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, часть направляющей плунжера 124, такая как нижняя часть цилиндрической стенки 178 направляющей плунжера 124, может быть в зацеплении с корпусом в сборе 26 для крепления корпуса в сборе в устье 40 регулирующего клапана 12. В частности, как проиллюстрировано на Фиг. 4, корпус в сборе 26 может содержать тарелку стопорной шайбы 128, стопорную шайбу диафрагмы 132 и корпус симметричного входа 136, и нижняя часть цилиндрической стенки 178 направляющей плунжера 124 может находиться в зацеплении с тарелкой стопорной шайбы 128, которая расположена между направляющей плунжера 124 и корпусом симметричного входа 136 для удержания тарелки стопорной шайбы 128 и корпуса симметричного входа 136 внутри устья клапана 40. Тарелка стопорной шайбы 128 может иметь форму плоской тарелки и может содержать центральное отверстие 180, через которое проходит плунжер симметричного входа 116. Корпус симметричного входа 136 может быть, в общем, цилиндрическим и вогнутым и может проходить в направлении клапанного канала 18 вдоль продольной оси 25 таким образом, что первый торец 170 расположен рядом с клапанным каналом 18, а второй торец 172 расположен рядом с тарелкой стопорной шайбы 128. Корпус симметричного входа 136 может содержать первое отверстие 28, которое проходит от первого торца 170 корпуса симметричного входа 136 до второго торца 172 вдоль продольной оси 24. Первое отверстие 28 может проходить до вертикально расположенной торцевой поверхности 164 корпуса симметричного входа 136, расположенного между первым торцом 170 и вторым торцом 172 корпуса симметричного входа 136. Первое отверстие 28 может иметь такие размеры и форму, чтобы с возможностью скольжения принимать по меньшей мере часть тарелки клапана 22, когда тарелка клапана 22 не находится в герметичном зацеплении с клапанным каналом 18. Например, первое отверстие 28 может быть цилиндрической формы (и кольцеобразной в поперечном сечении, если смотреть вдоль продольной оси 24) и может иметь немного больший диаметр, чем цилиндрическая первая внешняя стенка 183 тарелки клапана 22.
[0026] Как опять-таки проиллюстрировано на Фиг. 4, корпус симметричного входа 136 может иметь продольную выемку 160, которая ограничена цилиндрической стенкой 162 и вертикально расположенной торцевой поверхностью 164, и торцевая поверхность может быть плоской. Корпус симметричного входа 136 также может содержать фаску 166, выполненную с возможностью зацепления с соответствующей фаской 168, образованной в корпусе 13 регулирующего клапана 12 (как проиллюстрировано на Фиг. 2). Корпус симметричного входа 136 также может иметь плоскую вертикальную стенку 182, расположенную рядом со вторым концом 172, а вертикальная стенка 182 может быть расположена в контакте или непосредственно рядом с поверхностью тарелки стопорной шайбы 128. Корпус симметричного входа 136 может быть симметричным относительно продольной оси, которая может быть соосной с продольной осью 24.
[0027] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 4, корпус в сборе 26 может также содержать стопорную шайбу диафрагмы 132, которая может быть расположена в углублении 160 корпуса симметричного входа 136 и может удерживаться на месте поверхностью тарелки стопорной шайбы 128. В частности, стопорная шайба диафрагмы 132 может быть кольцевой и может иметь цилиндрическую внешнюю стенку 184, которая может находиться в контакте или непосредственно рядом с цилиндрической стенкой 162 углубления 160, а вертикальная, плоская первая торцевая стенка 186 может быть смежной с торцевой поверхностью 164 углубления 160. Вертикальная, плоская вторая торцевая стенка 188 может быть продольно смещена в направлении от первой торцевой стенки 186, и вторая торцевая стенка 188 может быть расположена в одной плоскости с вертикальной стенкой 182 корпуса симметричного входа 136. Кроме того, вертикальная стенка 182 может находиться в контакте или непосредственно рядом с поверхностью тарелки стопорной шайбы 128. Внутренняя стенка 190 может проходить в продольном направлении от первой торцевой стенки 186 ко второй торцевой стенке 188, и внутренняя стенка 190 может включать внутреннюю поверхность 33 корпуса в сборе 26. Внутренняя стенка 190 может состоять из первой цилиндрической части 206, части фаски 207 и второй цилиндрической части 208, причем диаметр первой цилиндрической части 206 больше, чем диаметр второй цилиндрической части 208. Стопорная шайба диафрагмы 132 может быть симметричной относительно центральной оси, которая может быть соосной с продольной осью 24. Вместо отдельного описанного компонента стопорная шайба диафрагмы 132 может составлять единое целое (в общем или частично) с корпусом симметричного входа 136.
[0028] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 4, прибор для регулирования потока текучей среды 10 может также содержать выравнивающую диафрагму 30, которая может иметь форму тарелки и может быть прикреплена к части корпуса в сборе 26 и к части тарелки клапана 22. Выравнивающая диафрагма 30 может быть выполнена из гибкого, по существу, воздухонепроницаемого, материала, и в радиальном направлении наружный край 191 выравнивающей диафрагмы 30 может быть закреплен между первой торцевой стенкой 186 стопорной шайбы диафрагмы 132 и торцевой поверхностью 164 корпуса симметричного входа 136. Радиально внутренний торец 192, который ограничивает собой центральное отверстие выравнивающей диафрагмы 30, может быть прикреплен к любой подходящей части тарелки клапана 22 плунжера симметричного входа 116. Например, радиально внутренний торец 192 выравнивающей диафрагмы 30 может быть закреплен с уплотнительной прокладкой между тарелкой клапана 22 и плунжером симметричного входа 116 или радиально внутренний торец 192 может быть прикреплен с уплотнительной прокладкой к тарелке клапана 22 смежно с плунжером симметричного входа 116. Таким образом прикрепленная, выравнивающая диафрагма 30 может покрывать или может быть непосредственно рядом полностью или частично с цилиндрической второй внешней стенкой 193 тарелки клапана 22, и цилиндрическая вторая внешняя стенка 193 может иметь меньший диаметр, чем цилиндрическая первая внешняя стенка 183 тарелки клапана 22. Кроме того, выравнивающая диафрагма 30 может покрывать или может быть непосредственно рядом полностью или частично с верхней стенкой 194 тарелки клапана 22. Выравнивающая диафрагма 30 может иметь такой размер, чтобы тарелка клапана 22 могла переходить из полностью открытого положения в закрытое положение без задействования выравнивающей диафрагмы 30.
[0029] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 6, прибор для регулирования потока текучей среды 10 может также содержать неподвижную втулку направляющей 195, расположенную между тарелкой клапана 22 и седлом балансирной пружины 120. Втулка направляющей 195 может иметь центральное отверстие 196, которое проходит вдоль центральной оси втулки направляющей 195 от первого конца 200 до второго конца 201, и центральная ось может быть соосной с продольной осью 24. Центральное отверстие 196 может с возможностью скольжения принимать плунжер симметричного входа 116 таким образом, что плунжер симметричного входа 116 перемещается в центральном отверстии 196 по отношению к втулке направляющей 195. Уплотняющая прокладка может быть расположена между плунжером симметричного входа 116 и центральным отверстием 196, чтобы предотвращать протекание текучей среды сквозь зазор между внешней поверхностью плунжера симметричного входа 116 и центральным отверстием 196. Втулка направляющей 195 может включать цилиндрическую первую стенку 197, проходящую от первого торца 200 до второго торца 201, и цилиндрическую вторую стенку 198, проходящую от второго торца 201 до первого торца 200. Первая стенка 197 может иметь больший диаметр, чем вторая стенка 198. Вертикальная опорная стенка 199 может проходить между первой стенкой 197 и второй стенкой 198, и опорная стенка 199 может быть расположена между первым торцом 200 и вторым торцом 201. Первая стенка 197 может иметь немного меньший диаметр, чем внутренняя стенка 190 стопорной шайбы диафрагмы 132. Плоская, вертикальная нижняя поверхность 202 может быть расположена на первом торце 200 втулки направляющей 195 рядом с тарелкой клапана 22. Втулка направляющей 195 может быть прикреплена к корпусу в сборе 26 любым подходящим образом. Например, резьбовая часть первой стенки 197 может с помощью резьбы находиться в зацеплении с резьбовой частью внутренней стенки 190 стопорной шайбы диафрагмы 132. Втулка направляющей 195 может быть симметричной относительно продольной оси 24. Вместо отдельного описанного компонента втулка направляющей 195 может составлять единое целое (в общем или частично) со стопорной шайбой диафрагмы 132.
[0030] Опорная стенка 199 может быть выполнена с возможностью насадки на первый конец балансирной пружины 148, а второй конец балансирной пружины 148 может быть выполнен с возможностью зацепления с частью седла балансирной пружины 120, как проиллюстрировано на Фиг. 2. Балансирная пружина 148 может представлять собой любой подходящий упругий элемент, такой как спиральная пружина, который является соосным с продольной осью 24. Поскольку опорная стенка 199 является неподвижной, второй конец балансирной пружины 148 поджимает седло балансирной пружины 120 таким образом, что оно входит в зацепление с плунжером привода 112. Балансирная пружина 148 может быть в предварительно напряженном состоянии, чтобы обеспечить подходящую силу смещения независимо от положения плунжера привода 112.
[0031] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 5, прибор для регулирования потока текучей среды 10 может содержать тарелку клапана 22. Тарелка клапана 22 может проходить вдоль центральной оси таким образом, что тарелка клапана имеет первый торец 152 и противоположный в продольном направлении второй торец 154, а центральная ось может быть соосной с продольной осью 24. Тарелка клапана 22 может включать цилиндрическую первую внешнюю стенку 183, проходящую от первого торца 152 до второго торца 154, и цилиндрическую вторую внешнюю стенку 193, проходящую от второго торца 154 до первого торца 152. Первая внешняя стенка 183 может иметь больший диаметр, чем вторая внешняя стенка 193. Вертикальная стенка сопряжения 204 может проходить между первой внешней стенкой 183 и второй внешней стенкой 193, и стенка сопряжения 204 может быть расположена между первым торцом 152 и вторым торцом 154.
[0032] Плоская, вертикальная верхняя стенка 205 может быть расположена на втором торце 154 тарелки клапана 22, и верхняя стенка 205 может быть расположена рядом или в контакте с нижней поверхностью 202 втулки направляющей 195, когда тарелка клапана 22 находится в полностью открытом положении. Плунжер балансирной части 116 может быть скреплен с тарелкой клапана 22 на или рядом со вторым торцом 201 тарелки клапана 22. Например, часть плунжера балансирной части 116 может входить и быть закрепленной в отверстии, образованном в выступе 209, который начинается от верхней стенки 194, как проиллюстрировано на Фиг. 2. Выступ 209 может быть выполнен с возможностью входить в соответствующее отверстие, образованное в нижней поверхности 202 втулки направляющей 195.
[0033] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 5, тарелка клапана 22 может иметь уплотняющую поверхность 156, расположенную на первом торце 152 тарелки клапана 22. Уплотняющая поверхность 26 может быть расположена рядом с внешним радиальным краем тарелки клапана 22, и уплотняющая поверхность выполнена с возможностью герметичного зацепления с клапанным каналом 18 в закрытом положении. Уплотняющая поверхность 156 может быть частью уплотнительной втулки, закрепленной в полости, образованной в тарелке клапана 22, или может представлять собой поверхность самой тарелки клапана 22. Уплотняющая поверхность 156 может состоять из любого подходящего материала или комбинации материалов, таких как упругий, сжимаемый материал. Промежуточная поверхность 203 может быть расположена радиально внутрь по отношению к уплотняющей поверхности 156 (т.е. в радиальном направлении по отношению к продольной оси 24) на первом торце 152 тарелки клапана 22.
[0034] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 4, выравнивающая полость 32 может быть по меньшей мере частично ограничена частью верхней поверхности 31 выравнивающей диафрагмы 30 и по меньшей мере частью внутренней поверхности 33 корпуса в сборе 26. В частности, выравнивающая полость 32 может быть ограничена полностью или частично верхней поверхностью 31 выравнивающей диафрагмы 30, полностью или частично внутренней стенкой 190 стопорной шайбы диафрагмы 132, полностью или частично нижней поверхностью 202 втулки направляющей 195 и/или полностью или частично первой стенкой 197 втулки направляющей 195. Когда тарелка клапана 22 находится в полностью открытом положении, проиллюстрированном на Фиг. 2, выравнивающая полость 32 может быть по меньшей мере отчасти ограничена полностью или частично верхней поверхностью 31 выравнивающей диафрагмы 30 и полностью или частично первой стенкой 197 втулки направляющей 195.
[0035] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, прибор для регулирования потока текучей среды 10 может содержать измерительный канал 34, проходящий от впускного отверстия 14 регулирующего клапана 12 к выравнивающей полости 32 таким образом, что впускное отверстие 14 регулирующего клапана 12 имеет гидравлическое сообщение с выравнивающей полостью 32. Измерительный канал 34 может быть ограничен, например, внутренней частью трубки 210. Трубка 210 может быть жесткой или допускать деформацию, и трубка 210 может иметь любую подходящую толщину и форму поперечного сечения. Трубка 210 может быть выполнена в виде единой, унитарной части или может быть образована из нескольких частей, соединенных вместе для образования трубки 210. Кроме того, или в качестве варианта, измерительный канал 34 может быть полностью или частично ограничен отверстием, образованным, например, сквозь часть корпуса клапана 13. Один измерительный канал 34 может быть включен в состав прибора для регулирования потока текучей среды 10 или же можно применить более одного измерительного канала 34.
[0036] Как опять-таки проиллюстрировано на Фиг. 2, измерительный канал 34 (или трубка 210, или аналогичная структура, ограничивающая собой измерительный канал 34) может иметь первый торец 300, расположенный на или рядом с впускным отверстием 14 выше по потоку от клапанного канала 18 (и выше по потоку от рабочей щели 38, образованной в корпусе клапана 13), и второй торец 302, расположенный рядом с выравнивающей полостью 32. Трубка 210 может проходить через внутреннюю часть корпуса клапана 13, частично ограничивая собой впускное отверстие 14 (например, внутренняя стенка 211 корпуса клапана 13, отделяющая впускное отверстие 14 от выпускного отверстия 16), и через часть корпуса в сборе 26 - и, в частности, через часть корпуса в сборе 26 между первым торцом 213 корпуса в сборе и вторым торцом 215 корпуса в сборе 26. Измерительный канал 34 может дополнительно проходить через часть выпускного отверстия 16, расположенную между внутренней стенкой 211 и корпусом в сборе 26.
[0037] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, измерительный канал 34 может быть линейным, а осевая линия измерительного канала 34 может проходить в направлении, которое не параллельно продольной оси 24. В частности, осевая линия L измерительного канала 34 может образовывать угол наклона с продольной осью 24, если смотреть в плоскости поперечного сечения вдоль продольной оси 24, как проиллюстрировано на Фиг. 2. Например, угол между осевой линией L измерительного канала 34 и продольной осью 24 может быть в диапазоне от 10 градусов до 80 градусов. В качестве варианта, осевая линия L измерительного канала 34 может быть расположена по отношению к продольной оси 24 под прямым углом.
[0038] Имея такую конфигурацию, измерительный канал 34 может проходить через корпус симметричного входа 136 между первым торцом 170 и вторым торцом 172, как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 4. Например, измерительный канал 34 может проходить через часть продольной выемки 160 корпуса симметричного входа 136 таким образом, что часть продольной выемки 160 может находиться на торцевой поверхности 164 продольной выемки 160 или рядом с ней. Измерительный канал 34 также может проходить через часть стопорной шайбы диафрагмы 132, такую как часть, расположенная на первой торцевой стенке 186 или рядом с ней.
[0039] Вместо линейного измерительного канала 34 измерительный канал 34 может иметь любую подходящую форму или комбинацию форм. Например, первый сегмент измерительного канала 34 может быть линейным, а второй сегмент измерительного канала 34 может быть нелинейным, и первый сегмент измерительного канала 34 может иметь осевую линию, которая не параллельна продольной оси 24. В качестве варианта, первый сегмент измерительного канала 34 может быть линейным и второй сегмент измерительного канала 34 может быть линейным, с осевой линией первого сегмента, образующей тупой угол с осевой линией второго сегмента. В другом альтернативном варианте реализации изобретения по меньшей мере часть измерительного канала 34 может быть нелинейной, и часть измерительного канала, являющаяся нелинейной, может иметь осевую линию, которая имеет радиус кривизны, если смотреть в плоскости поперечного сечения вдоль продольной оси 24.
[0040] В альтернативном варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 3, измерительный канал 34 (включая трубку 210) может по меньшей мере частично выходить наружу по отношению к корпусу клапана 13 регулирующего клапана 12 (т.е. за пределы внутреннего объема, ограниченного корпусом клапана 13). В частности, первая часть 304 измерительного канала 34 (такая как первая часть трубки 210) может проходить через часть корпуса клапана 13 (или элемента, прикрепленного к корпусу клапана 13), ограничивающую впускное отверстие 14, или часть, прикрепленную к впускному отверстию 14 таким образом, что первая часть 304 измерительного канала 34 имеет гидравлическое сообщение с впускным отверстием 14. Первый торец 308 первой части 304 может соответствовать первому торцу 300 измерительного канала 34, и первый торец 308 может простираться внутри впускного отверстия 14 или может быть расположен рядом с поверхностью корпуса клапана 13, ограничивающей впускное отверстие 14. Второй торец 310 первой части 304 может быть расположен снаружи по отношению к корпусу клапана 13.
[0041] Как опять-таки проиллюстрировано на Фиг. 3, вторая часть 306 измерительного канала 34 может проходить от второго торца первой части 304 таким образом, что вторая часть 306 по меньшей мере частично расположена снаружи по отношению к корпусу клапана 13. В частности, первый торец 312 второй части 306 может быть расположен рядом со вторым торцом 310 первой части 304, и первый торец 312 второй части 306 могут быть расположен снаружи по отношению к корпусу клапана 13. Второй торец 314 второй части 306 может быть расположен внутри или непосредственно рядом с выравнивающей полостью 32 таким образом, что впускное отверстие 14 регулирующего клапана 12 находится в гидравлическом сообщении с выравнивающей полостью 32. Вторая часть 306, расположенная рядом со вторым торцом 314, может проходить через часть корпуса клапана 13, такую как часть устья клапана 40. Вторая часть 306 может дополнительно проходить через часть корпуса в сборе 26, такую как часть корпуса в сборе 26 между первым торцом 213 корпуса в сборе и вторым торцом 215 корпуса в сборе 26. В частности, вторая часть 306 может проходить через корпус симметричного входа 136 между первым торцом 170 и вторым торцом 172. Например, вторая часть 306 может проходить через часть продольной выемки 160 корпуса симметричного входа 136, такую как часть цилиндрической стенки 162 продольной выемки 160. Вторая часть 306 также может проходить через часть стопорной шайбы диафрагмы 132, такую как часть внутренней стенки 190.
[0042] Первая часть 304 и вторая часть 306 могут не быть соосными, и угол между первой частью 304 и второй частью 306 (или сегментом второй части 306, примыкающим к первому торцу 312) может представлять собой тупой угол. Первая часть 304 и вторая часть 306 могут иметь любую подходящую форму или комбинацию форм. Например, каждая из первой части 304 и второй части 306 может быть линейной или частично линейной. Каждая из первой части 304 и второй части 306 может содержать два или более линейных сегментов, и эти линейные сегменты могут не быть соосно расположенными. К тому же, каждая из первой части 304 и второй части 306 может содержать один или более нелинейных сегментов, таких как один или более изогнутых сегментов.
[0043] Как проиллюстрировано на Фиг. 1, прибор для регулирования потока текучей среды 10 может необязательно содержать вспомогательное устройство в виде прибора для непрерывного контроля избыточного давления 212, который действует для перекрытия потока текучей среды через регулирующий клапан 12 в ситуации избыточного давления, пока выходное давление не снизится после отказа привода 20. Прибор для непрерывного контроля 212 в проиллюстрированном варианте реализации изобретения имеет аналогичную конфигурацию, что и привод 20, а также прибор для непрерывного контроля 212 работает подобным образом, что и привод 20. Поскольку прибор для непрерывного контроля 212 реагирует только в том случае, когда выходное давление превышает давление отсечки, установленное с помощью диафрагмы 248 и регулирующей пружины 252, сборочный узел диафрагмы прибора для непрерывного контроля 242 и тарелка и выравнивающий сборочный узел 244 сконфигурированы соответствующим образом. Балансирная пружина 214, расположенная между седлом пружины 286 и стопорной шайбой диафрагмы 292, смещает тарелку клапана 222 в стандартное открытое положение. Муфта 272 и рычаг управления 276 сконфигурированы так, что муфта 272 только приводит в действие рычаг управления 276 в нужном направлении для перемещения тарелки клапана 222 в закрытое положение и в зацепление с верхней по потоку стороной клапанного канала 18, чтобы перекрыть поток текучей среды через регулирующий клапан 12. Шток 272а муфты 272 входит в зацепление со свободным торцом 276b рычага управления 276 для поворота рычага управления 276, когда диафрагма 248 и поршень 250 перемещаются вверх по причине выходного давления, превышающего давление отсечки. С другой стороны, верхняя часть 272а муфты 272 расположена удаленно от рычага управления 276 так, что направленное вниз передвижение диафрагмы 248 и поршня 250, вызванное снижением выходного давления, не вызывают перемещение рычага управления 276. Конечно, специалистам в данной области техники известны альтернативные конфигурации приборов для непрерывного контроля избыточного давления, включая приборы для непрерывного контроля, выполненные с возможностью закрытия, когда выходное давление опускается ниже уровня отсечки при низком давлении, и авторы изобретения считают их применимыми в газовых регуляторах в соответствии с данным описанием изобретения.
[0044] При вводе в эксплуатацию газораспределительной системы, например, когда пользователь запускает в работу прибор, такой как котел, печь и т.д., прибор берет газ из выпускного отверстия 16 и, соответственно, распределительной полости 44 привода 20 и распределительной полости 232 прибора для непрерывного контроля 212, тем самым уменьшая давление, которое измеряют диафрагмы 58, 248. Поскольку давление, измеряемое диафрагмой 58, падает, возникает статический дисбаланс между силой регулирующей пружины и силой давления на выходе на диафрагму 58 таким образом, что регулирующая пружина 62 расширяется и перемещает диафрагму 58 и поршень 60 вниз по отношению к корпусу 42. Это приводит к тому, что рычаг управления 108 поворачивается по часовой стрелке, что, в свою очередь, вращает штифт 113 относительно поверхности плунжера привода 112. Это обеспечивает отдаление плунжера привода 112 и тарелки клапана 22 от выпускного отверстия 125 клапанного канала 18 вследствие воздействия силы балансирной пружины 148 для открытия регулирующего клапана 12. В то же самое время падение давления может также вызвать статический дисбаланс между силой регулирующей пружины и силой давления на выходе на диафрагму 248 таким образом, что регулирующая пружина 252 расширяется и перемещает диафрагму 248 и поршень 250 вниз по отношению к корпусу 230. Однако, поскольку верхняя часть муфты 272 расположена удаленно от рычага управления 276, прибор для непрерывного контроля 212 не реагирует подобным образом на падение давления при движении тарелки клапана 222.
[0045] Когда из газораспределительной системы убирают нагрузку, например, когда пользователь выключает устройство, регулятор 10 изначально реагирует уменьшением потока текучей среды через регулирующий клапан 12. Когда газ продолжает поступать через клапанный канал 18 и в выходную части данной системы, возрастает давление в выпускном отверстии 16 и, соответственно, в распределительной полости 44 привода 20 и распределительной полости 232 прибора для непрерывного контроля 212. Поскольку давление, измеряемое диафрагмой 58, возрастает и преодолевает силу регулирующей пружины, диафрагма 58 и поршень 60 вынуждены передвигаться вверх относительно корпуса 42. Передвижение вверх приводит к тому, что рычаг управления 108 поворачивается против часовой стрелки, что, в свою очередь, вращает плунжер привода 112 и тарелку клапана 22 в сторону клапанного канала 18 для уменьшения потока текучей среды через регулирующий клапан 12. При нормальных условиях эксплуатации давление на выходе будет падать приблизительно до заданного значения давления привода и оставаться в пределах этого значения до тех пор, пока выходная нагрузка не изменится таким образом, что это обусловит ответную реакцию привода 20.
[0046] Давление отсечки прибора для непрерывного контроля выше, чем давление в соответствии с заданным значением привода, и прибор для непрерывного контроля 212 обычно не реагирует на изменения давления в пределах нормального рабочего диапазона прибора для регулирования потока текучей среды 10. В случае выхода из строя привода 20, такого как, например, разрыв диафрагмы 58, тарелка клапана 22 может оставаться открытой, несмотря на повышения выходного давления сверх заданного значения давления привода. В конце концов, давление в контрольной точке питометра 216 достигает давления отсечки прибора для непрерывного контроля 212. Выходное давление, сообщенное распределительной полости 232 посредством сектора прибора для непрерывного контроля 218, вызывает статический дисбаланс между силой регулирующей пружины и силой давления на выходе на диафрагму 248 таким образом, что регулирующая пружина 252 сжимается и перемещает диафрагму 248 и поршень 250 вверх по отношению к корпусу 230. Когда поршень 250 передвигается, шток 272а муфты 272 вращает рычаг управления 276 для приведения в действие привода 278 и перемещения тарелки клапана 222 в зацепление с клапанным каналом 18 с целью перекрыть поток текучей среды через регулирующий клапан 12. Прибор для непрерывного контроля 212 будет продолжать перекрывать поток текучей среды до тех пор, пока давление в контрольной точке питометра 216 будет превышать давления отсечки прибора для непрерывного контроля.
[0047] В процессе работы, когда тарелка клапана 22 находится в открытом положении (т.е. когда уплотняющая поверхность 156 тарелки клапана 22 не находится в герметичном зацеплении с клапанным каналом 18), текучая среда проходит из впускного отверстия 14 к выпускному отверстию 16 через клапанный канал 18. В таком открытом положении часть текучей среды, текущая из впускного отверстия 14 к выпускному отверстию 16, входит в первый торец 300 измерительного канала 34 и проходит через измерительный канал 34 в выравнивающую полость 32, и дальше входит в контакт с верхней поверхностью 31 выравнивающей диафрагмы 30. Таким образом, измерительный канал 34 выполнен с возможностью приведения поверхности верхней поверхности 31 выравнивающей диафрагмы 30 в гидравлическое сообщение с входным давлением, воздействующим на тарелку клапана 22. Соответственно, выравнивающая диафрагма 30 обеспечивает воздействие силы на тарелку клапана 22 в направлении клапанного канала 18 для уравновешивания силы, прилагаемой к тарелке клапана 22 вследствие входного давления текучей среды, проходящей через клапанный канал 18. Элементы тарелки и выравнивающего сборочного узла 54 сконфигурированы таким образом, что сила, прилагаемая к выравнивающей диафрагме 30, приблизительно противоположна и равна силе входного давления, воздействующей на тарелку клапана 22, для устранения любого воздействия входного давления на сборочный узел диафрагмы 52, что, следовательно, обеспечивает более четкий контроль над выходным давлением прибором для регулирования потока текучей среды 10. Более того, входное давление, подаваемое в выравнивающую полость 32, обеспечивает относительно высокую номинальную мощность давления на входе. Это значит, что при измерении постоянного входного давления повышается стабильность работы прибора для регулирования потока текучей среды 10. Такая конфигурация обеспечивает высокую пропускную способность при высоком давлении на входе, потому что измерение давления является постоянным, когда открывается клапан.
[0048] В то время как некоторые примерные варианты реализации изобретения и подробности предложены с целью иллюстративного раскрытия изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения в способах и устройстве, описанные в данном документе, могут быть реализованы без отступления от сущности и объема изобретения.