ВСТРАИВАЕМЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G01L7/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к регуляторам давления и, в частности, к встраиваемым регуляторам давления.

Уровень техники

В системах управления процессами применяют различные полевые устройства для управления параметрами процессов. Обычно по всей системе управления процессом располагают регуляторы текучей среды для управления давлением различных текучих сред (например, жидкостей, газов и т.п.). Регуляторы текучей среды в типичном случае применяют для того, чтобы регулировать давление текучей среды, поддерживая его практически на постоянном уровне. В частности, регулятор текучей среды содержит вход, куда в типичном случае поступает текучая среда под относительно высоким давлением, способным варьироваться или колебаться, и обеспечивает на своем выходе относительно более низкое и практически постоянное давление этой текучей среды. Например, газовый регулятор, связанный с определенным оборудованием, может получать газ под относительно высоким давлением от газораспределительного источника и может регулировать давление газа, приводя его к более низкому, практически постоянному давлению, приемлемому для безопасного и эффективного применения в работе этого оборудования.

В некоторых случаях для смягчения эффекта затухания входного давления одноступенчатые регуляторы можно соединять с встраиваемым регулятором. В типичном случае при такой конфигурации встраиваемый регулятор работает как регулятор, выполняющий первую стадию снижения давления, а одноступенчатый регулятор работает как регулятор, выполняющий вторую стадию снижения давления. Такие встраиваемые регуляторы располагают снаружи по отношению к одноступенчатому регулятору, что в некоторых случаях при подключении таких встраиваемых регуляторов требует дополнительного пространства и удлиняет систему (например, длину трубопроводов), а это может приводить к трудностям при проектировании процессов, в особенности тогда, когда наличие свободного пространства ограничено.

Раскрытие изобретения

Представленный встраиваемый регулятор давления включает корпус, имеющий резьбу для присоединения к порту другого регулятора давления. В корпусе образованы вход, канал и седловая поверхность. Кроме того, представленный регулятор давления содержит поршневой механизм, оперативно связанный с клапанным затвором. Поршневой механизм способен выполнять скользящее перемещение относительно корпуса клапанного затвора относительно канала и седловой поверхности для управления прохождением текучей среды между входом и другим регулятором. Кроме того, поршневой механизм создает герметичное соединение с поверхностью порта указанного другого регулятора давления с возможностью скользящего перемещения.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан известный встраиваемый регулятор.

На Фиг.2 показан известный регулятор и представленный в качестве примера встраиваемый регулятор, установленный во входном порту известного регулятора.

На Фиг.3 показан вариант встраиваемого регулятора, предназначенный для установки во входной порт другого регулятора.

На Фиг.4 показан еще один вариант встраиваемого регулятора, предназначенный для установки во входной порт другого регулятора.

На Фиг.5 показан вид в разрезе, выполненном по линиям С-С Фиг.4.

На Фиг.6 показан вид в разрезе, выполненном по линиям В-В Фиг.4.

На Фиг.7 показан вид в разрезе, выполненном по линиям А-А Фиг.4.

На Фиг.8 показан другой вариант встраиваемого регулятора, предназначенный для установки во входной порт другого регулятора.

На Фиг.9 показан другой вариант встраиваемого регулятора, предназначенный для установки основной его части во входной порт другого регулятора.

Осуществление изобретения

На указанных выше фигурах и в подробном описании, представленном ниже, показаны в качестве примеров конкретные варианты исполнения. При описании этих вариантов для обозначения одних и тех же или подобных элементов применяются подобные или идентичные числовые обозначения. Чертежи на фигурах не обязательно выполнены в масштабе; некоторые элементы или некоторые виды на фигурах могут быть показаны увеличенными или в схематичном виде, что дает более ясное понимание и позволяет избежать нагромождения лишних деталей. Кроме того, в настоящем описании представлено несколько вариантов исполнения. Любые элементы любого варианта могут быть включены в качестве замены или иным образом скомбинированы с другими элементами других вариантов.

Представленные здесь варианты встраиваемых регуляторов дают возможность, например, усовершенствовать одноступенчатые регуляторы давления, позволяя им содержать как регулятор первой стадии, так и регулятор второй стадии, сохраняя при этом прежние габаритные размеры одноступенчатого регулятора давления. Такое усовершенствование, преобразующее одноступенчатый регулятор давления в двухступенчатый, снижает эффект затухающего входного давления и улучшает возможность управления заданным выходным давлением в случаях, когда существует относительно большое различие между входным и выходным давлениями.

В отличие от известных существующих встраиваемых регуляторов, представленные здесь варианты встраиваемых регуляторов предназначены для размещения практически полностью внутри входного порта, например, другого одноступенчатого регулятора, что уменьшает общий вес, общее число компонентов и стоимость изготовления таких встраиваемых регуляторов. В частности, представленные здесь варианты встраиваемых регуляторов снабжены поршневым механизмом, размер которого подобран таким образом, чтобы он мог герметично прижиматься к поверхности входного порта другого одноступенчатого регулятора, имея возможность скользящего перемещения, что избавляет от необходимости иметь дополнительный кожух, применяемый в типичном случае для известных встраиваемых регуляторов. Такой подход позволяет устанавливать и подключать описанные здесь варианты встраиваемых регуляторов, не прибегая к врезке в существующий трубопровод или изменению его маршрута, что значительно снижает затраты времени и стоимости подключения.

На Фиг.1 показан известный существующий встраиваемый регулятор 100, который включает кожух 102, корпус 104, поршневой механизм 106 и клапанный затвор 108. В кожухе 102 имеется выходное наружное соединительное приспособление 110 (например, «папа»), с отверстием 111. Это соединительное приспособление 110 имеет наружную резьбу 112 для резьбового соединения с внутренней резьбой 258 (Фиг.2) входного порта 204 (Фиг.2), например, регулятора 200 (Фиг.2). Кроме того, в кожухе 102 имеется канал 114, в котором располагаются корпус 104, поршневой механизм 106 и затвор клапана 108.

Корпус 104 включает первую часть 116 и вторую часть 118. Вторая часть 118 заглубляется в канал 114, а первая часть 116 располагается вплотную к отверстию 120 кожуха 102. В первой части 116 имеется множество гнезд 122, предназначенных для захвата инструментом (не показано) с целью надлежащего позиционирования корпуса 104 внутри канала 114 кожуха 102. Кроме того, первая часть 116 содержит входной порт 124, к которому резьбовым соединением подключается труба или другая соединительная конструкция для текучей среды (не показано). Вторая часть 118 содержит канал 126, в котором располагаются удлиненный элемент 128 поршневого механизма 106 и седловая поверхность 130 отверстия 132. В целом, удлиненный элемент 128 герметично прижимается к поверхности 134 канала 126 с возможностью скользящего перемещения в нем, что практически предотвращает воздействие проходящей через встраиваемый регулятор 100 текучей среды на поверхность 136 головки 138 поршневого механизма 106. Как показано на Фиг.1, часть удлиненного элемента 128 окружена уплотнением 139 (например, кольцевой прокладкой), обеспечивающим герметичный контакт между удлиненным элементом 128 и поверхностью 134 канала 126.

Поршневой механизм 106 содержит головку 138 и удлиненный элемент 128, оперативно связанный с затвором клапана 108. Затвор клапана 108 располагается в канале 126 второй части 118 и имеет конфигурацию, предназначенную для плотного контакта с седловой поверхностью 130. Поршневой механизм 106 включает канал 140, имеющий первое отверстие 142, напротив которого расположено множество вторых отверстий 144. В головке 138 образована канавка 146 (например, опоясывающая канавка), в которую помещают уплотнение 148 для герметичного контакта с поверхностью 150 кожуха 102 при скользящем перемещении.

В целом, положение головки 138 влияет на положение затвора клапана 108 по отношению к отверстию 132, а следовательно, и на поток текучей среды через встраиваемый регулятор 100. Более конкретно это проявляется в том, что, если затвор клапана 108 приближается и/или прижимается к седловой поверхности 130, то количество текучей среды, проходящей через отверстие 132, а следовательно, и между входным портом 124 и отверстием 111 выходного соединителя 110, уменьшается. И наоборот, по мере удаления клапанного затвора 108 от седловой поверхности 130 количество текучей среды, проходящей через отверстие 132, а следовательно, и между входным портом 124 и отверстием 111 выходного соединителя 110, возрастает.

В процессе работы давление участка, расположенного ниже по течению, воздействует на торцевую поверхность 152 головки 138 с силой, направленной в целом по стрелке 154 и вынуждающей клапанный затвор 108 двигаться к седловой поверхности 130, а давление входного порта 124 воздействует на участок 156 клапанного затвора 108 с силой, направленной в целом по стрелке 158 и вынуждающей клапанный затвор 108 отдаляться от седловой поверхности 130. Если значение давления ниже по течению приблизится или сравнится с заданным значением давления, то сила, воздействующая на торец 152 головки 138, превзойдет силу, воздействующую на участок 156 клапанного затвора 108, а следовательно, поршневой механизм 106 и клапанный затвор 108 будут перемещаться внутри кожуха 102 таким образом, чтобы клапанный затвор 108 двигался к седловой поверхности 130. И наоборот, если давление ниже по течению падает ниже заданного значения, то сила, воздействующая на участок 156 клапанного затвора 108, превзойдет силу, воздействия давлением зоны, расположенной ниже по течению, на торец 152 головки 138, и поэтому поршневой механизм 106 и клапанный затвор 108 будут перемещаться внутри кожуха 102 таким образом, чтобы клапанный затвор 108 отдалялся от седловой поверхности 130, позволяя текучей среде проходить между входным портом 124 и отверстием 111 выходного соединителя 110.

Применение встраиваемого регулятора 100 дает много преимуществ, однако, в некоторых случаях требования по дополнительному пространству и протяженности системы (например, протяженности трубопроводов), связанные с подключением встраиваемого регулятора 100, приводят к сложностям в процессе разработки, особенно в тех случаях, когда наличие свободного пространства ограничено. Кроме того, расположение встраиваемого регулятора 100 снаружи по отношению к регулятору 200 (Фиг.2), требует для встраиваемого регулятора 100 наличия кожуха 102, в котором бы располагались корпус 104, поршневой механизм 106 и клапанный затвор 108. Это требование приводит к увеличению общего веса, количества компонентов и стоимости изготовления таких встраиваемых регуляторов 100.

На Фиг.2 показан известный существующий регулятор 200 и представленный здесь вариант встраиваемого регулятора 202 (например, встраиваемый регулятор, снижающий давление на первом этапе), расположенный во входном порту 204 регулятора 200, что позволяет регулятору 200 иметь те же самые габаритные размеры, одновременно получив возможность двухступенчатого снижения давления. Встраиваемый регулятор 202 способен работать при любых соответствующих условиях, например, в условиях высокого давления (например, 10000 фунтов на кв. дюйм) и/или в условиях управления потоком коррозионных материалов. Кроме того, положение встраиваемого регулятора 202 внутри входного порта 204 практически устраняет необходимость резать существующий трубопровод или изменять его маршрут для подключения встраиваемого регулятора 202, что значительно снижает время и стоимость подключения. Хотя здесь показано применение представленного варианта встраиваемого регулятора 202 с известным регулятором 200, однако, встраиваемый регулятор 200 можно применять с любым соответствующим регулятором или устройством управления потоком текучей среды, например, с клапаном.

Регулятор 200 включает верхний корпус 206, связанный резьбовым соединением с нижним корпусом 208. Между верхним корпусом 206 и нижним корпусом 208 расположена мембрана 210, отделяющая первую камеру 212, частично образованную верхним корпусом 206, от второй камеры 214, частично образованной нижним корпусом 208.

Пружину 216 располагают в первой камере 212 между верхней поверхностью 218 мембранной пластины 220 и нижней поверхностью 222 гнезда пружины 224. Для того, чтобы изменить заданное значение силы или нагрузки, воздействующей на первую сторону 226 мембраны 210 со стороны пружины 216, регулятор 200 оснащен регулятором пружины 228. В регуляторе пружины 228 имеется ручка наружного доступа 230, связанная с резьбовым шпинделем 232, входящим в резьбовое зацепление с отверстием 234 верхнего корпуса 206. Резьбовой шпиндель 232 имеет конец 236, нажимающий на верхнюю сторону 238 гнезда пружины 224. В целом, при вращении ручки 230 (например, по или против часовой стрелке) изменяется положение конца 236 по отношению к мембранной пластине 220, а следовательно, пружина 216 сжимается или разжимается, что изменяет заданное значение силы или нагрузки, воздействующей на первую сторону 226 мембраны 210.

Нижний корпус 208 содержит входной порт 204, в котором располагают представленный встраиваемый регулятор 202, а также выходной порт 240. Входной порт 204 соединяется по текучей среде с выходным портом 240 посредством первого проточного канала 242, канала 244, второй камеры 214 и второго проточного канала 246. Для управления прохождением потока текучей среды между входным портом 204 и выходным портом 240 в регуляторе 200 установлен подпружиненный клапанный затвор 248, расположенный в канале 250 и имеющий конфигурацию, позволяющую ему плотно прижиматься к седловой поверхности 252, образованной каналом 244. Клапанный затвор 248 связан с удлиненным элементом 254, проходящим через канал 244 к мембране 210 для оперативного соединения мембраны 210 и клапанного затвора 248. В целом, положение диафрагмы 210 влияет на положение клапанного затвора 248 по отношению к каналу 244, а следовательно, и на прохождение потока текучей среды через регулятор 200. Более конкретно, поскольку клапанный затвор 248 приближается к седловой поверхности 252 и/или прижимается к ней, количество текучей среды, проходящей через канал 244, а следовательно, и между входным портом 204 и выходным портом 240, уменьшается. И наоборот, по мере отдаления клапанного затвора 248 от седловой поверхности 252 количество текучей среды, проходящей через канал 244, а следовательно, и между входом 204 и выходом 240, возрастает.

В процессе работы выходное давление воздействует на вторую сторону 256 мембраны 210 с силой, направленной вверх. Если выходное давление приблизится или сравняется с заданным давлением, то сила, толкающая вверх вторую сторону 256 мембраны 210, превзойдет силу пружины 216, толкающую первую сторону 226 мембраны 210 вниз, а следовательно, мембрана 210 и клапанный затвор 248 будут двигаться к седловой поверхности 252. И наоборот, если выходное давление упадет ниже заданного значения, то сила пружины 216, толкающая вниз первую сторону 226 превзойдет силу выходного давления, толкающую вторую сторону 256 вверх, а следовательно, мембрана 210 и клапанный затвор 248 будут отдаляться от седловой поверхности 252.

В целом, известный регулятор 200 снижает и/или регулирует давление между первым проточным каналом 242 и выходным портом 240, а встраиваемый регулятор 202 регулирует и/или снижает давление между входным портом 204 и первым проточным каналом 242, что будет подробнее описано ниже.

На Фиг.3 показан представленный в качестве примера встраиваемый регулятор 300 (например, регулятор, снижающий давление на первом этапе), который можно располагать как встраиваемый регулятор 202 во входном порту 204 известного регулятора 200. Встраиваемый регулятор 300 включает корпус 304 и поршневой механизм 306, которые могут располагаться во входном порту другого регулятора, например, в таком, как входной порт 204 известного регулятора 200 (Фиг.2). В некоторых вариантах корпус 304 и/или поршневой механизм 306 могут быть изготовлены из пластика или ПЭЭК (полиарилэфирэфиркетона), что позволит встраиваемому регулятору 300 обойтись без уплотнений или кольцевых прокладок, в то же время обеспечивая надлежащую герметичность. В других вариантах корпус 304 может быть выполнен из металлического материала, поскольку он может подвергаться воздействию относительно повышенного давления (т.е. давления с выходной стороны), а поршневой механизм 306 может быть изготовлен из пластика или ПЭЭК, поскольку на него воздействует относительно пониженное давление (т.е. давление с входной стороны). Встраиваемый регулятор 300 можно изготовлять, производить и/или собирать любым приемлемым способом, например, с помощью процессов литья, обработки на станке и/или литья под давлением. Хотя здесь подробно и не описано, однако конфигурацию встраиваемого регулятора 300 можно выполнять таким образом, чтобы его можно было с выгодой применять для регулировки обратного давления и/или перенастраивать путем, например, применения смещающих элементов с разным коэффициентом упругости.

Корпус 304 включает первую часть 308 и вторую часть 310. Первая часть 308 располагается от второй части 310 до отверстия 312 входного порта 204. В некоторых вариантах первая часть 308 может иметь, например, шестигранный профиль для захвата инструментом (не показано) с целью надлежащего позиционирования встраиваемого регулятора 300 внутри входного порта 204. Вторая часть 310 содержит наружную резьбу 314, соединяющуюся с внутренней резьбой 258 входного порта 204. Кроме того, вторая часть 310 имеет поверхность 318 с образованной на ней канавкой 320 (например, с опоясывающей канавкой), а также седловую поверхность 322 канала 324. Канал 324 проходит через первую часть 308 и через вторую часть 310. В целом, канавка 320 предназначена для приема удлиненного элемента или бурта 326 поршневого механизма 306, а седловая поверхность 322 предназначена для приема клапанного затвора 328 поршневого механизма 306. Взаимодействие между канавкой 320 и буртом поршня 326 позволяет области 329 между головкой 330 поршневого механизма 306 и второй частью 310 находиться практически под атмосферным давлением, а следовательно, проходящая через встраиваемый регулятор 300 текучая среда практически не воздействует на поверхность 331 головки 330.

Поршневой механизм 306 содержит бурт поршня 326, клапанный затвор 328 и головку 330. Клапанный затвор 328 связан как одно целое с головкой 330 и располагается между множеством каналов 332, позволяющих входу 333 канала 324 корпуса 304 соединяться по текучей среде с первым проточным каналом 242 (Фиг.2). В некоторых вариантах каналы 332 могут быть практически параллельными оси 334 входного порта 204.

Размер поверхности 335 головки 330 можно подобрать таким образом, чтобы она могла создавать герметичный контакт (с возможностью скользящего перемещения) с поверхностью 260 (Фиг.2) входного порта 204. В некоторых вариантах головку 330 можно снабдить датчиком 337 для измерения, например, температуры или давления текучей среды на выходе. В целом, положение головки 330 оказывает влияние на положение клапанного затвора 328 по отношению к каналу 324, а следовательно, и на прохождение потока текучей среды через встраиваемый регулятор 300. Более конкретно, по мере того, как клапанный затвор 328 приближается и/или прижимается к седловой поверхности 322, количество текучей среды, проходящей через канал 324, а значит, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2) уменьшается. И наоборот, по мере удаления клапанного затвора 328 от седловой поверхности 322, количество текучей среды, проходящей через канал 324, а значит, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2) возрастает.

Как отмечалось выше, встраиваемый регулятор 300 регулирует и/или снижает давление между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2). В процессе работы давление в первом проточном канале 242 (Фиг.2) воздействует на торцевую поверхность 336 головки 330 с силой, направленной в целом по стрелке 338 и толкающей клапанный затвор 328 к седловой поверхности 322, а давление входного порта 204 воздействует на участок 340 клапанного затвора 328 с силой, направленной в целом по стрелке 342 и отталкивающей клапанный затвор 328 от седловой поверхности 322. Если давление в первом проточном канале 242 (Фиг.2) приблизится к заданному давлению и/или сравняется с ним, то сила, воздействующая на торцевую поверхность 336 головки 330, превзойдет силу, воздействующую на участок 340 клапанного затвора 328, и силу упругости, прикладываемую смещающим элементом 344 (например, тарельчатой пружиной, волнистой пружиной и т.п.), расположенным между второй частью 310 и головкой 330, а следовательно, поршневой механизм 306 перемещается таким образом, чтобы клапанный затвор 328 двигался к седловой поверхности 322. И наоборот, если давление в первом проточном канале 242 (Фиг.2) падает ниже заданного значения, то сила, воздействующая на участок 340 клапанного затвора 328, и упругая сила, прикладываемая смещающим элементом 344, превосходят силу давления в первом проточном канале 242 (Фиг.2), воздействующую на торцевую поверхность 336 головки 330, а следовательно, поршневой механизм 306 перемещается таким образом, чтобы клапанный затвор 328 отдалялся от седловой поверхности 322, позволяя текучей среде проходить через канал 324, образованный в корпусе 304, и множество каналов 332, образованных в поршневом механизме 306.

Для того, чтобы подключить встраиваемый регулятор 300 и/или установить его в надлежащее положение во входном порту 204, смещающий элемент 344 помещают вокруг бурта 326 таким образом, чтобы поверхность 346 смещающего элемента 344 примыкала и/или прижималась к поверхности 331 головки 330. В целом, смещающий элемент 344 отталкивает клапанный затвор 328 от седловой поверхности 322. Затем захватывают бурт 326 и вводят поршневой механизм 306 во входной порт 204, направив бурт 326 к отверстию 312, до тех пор, пока, например, поверхность 335 головки 330 окажется расположенной вплотную к поверхности 260 (Фиг.2) входного порта 204 и/или герметично прижмется к ней. После этого вкручивают наружную резьбу 314 корпуса 304 во внутреннюю резьбу 258 входного порта 204, а затем прижимают и поворачивают (например, по или против часовой стрелки) первую часть 308 с помощью инструмента (не показано) до тех пор, пока торец 350 бурта 326 не расположится в канавке 320, поверхность 318 второй части 310 прижимается к смещающему элементу 344, и/или клапанный затвор 328 расположится вплотную к седловой поверхности 322 и/или прижмется к ней. После установки встраиваемого регулятора 300 в надлежащее положение во входном порту 204, к этому входному порту 204 можно подключать резьбовым соединением трубу или другую соединительную конструкцию для текучей среды (не показано), и можно включать подачу текучей среды от источника, расположенного выше встраиваемого регулятора 300 по течению.

На Фиг.4 показан другой вариант встраиваемого регулятора 400 (например, регулятора, выполняющего первый этап снижения давления), который можно располагать во входном порту другого регулятора, например, во входном порту 204 известного регулятора 200. Встраиваемый регулятор 400 по Фиг.4 подобен встраиваемому регулятору 202 по Фиг.2. Встраиваемый регулятор 400 включает корпус 402, поршневой механизм 404 и клапанный затвор 406, при этом все указанные компоненты могут располагаться во входном порту 204 известного регулятора 200 (Фиг.2). Корпус 402, поршневой механизм 404 и/или клапанный затвор 406 могут быть изготовлены из металла и/или из пластика, в зависимости, например, от давления текучей среды, которая будет проходить через этот встраиваемый регулятор 400.

Корпус 402 содержит первую часть 408 и вторую часть 410. Первая часть 408 выступает из второй части 410 к отверстию 412 входного порта 204. Первая часть 408 может иметь, например, шестигранный профиль (см. Фиг.5) для захвата инструментом (не показано) с целью установки встраиваемого регулятора 400 в надлежащее положение внутри входного порта 204. Вторая часть 410 содержит наружную резьбу 414 для соединения с внутренней резьбой 258 входного порта 204. Кроме того, вторая часть 410 содержит канал 418, канавку 420, паз 422 и седельную поверхность 424 канала 426. Канал 426 проходит через первую и вторую части 408 и 410. Обычно в канавку 420 помещают уплотнение или кольцевую прокладку 428, в паз 422 вставляется удлиненный элемент или бурт 430 поршневого механизма 404, а седловая поверхность 424 предназначена для приема клапанного затвора 406. Взаимодействие между кольцевым уплотнением 428 и поверхностью 434 бурта 430 и взаимодействие между пазом 422 и буртом 430 позволяет области 436 между головкой 438 поршневого механизма 404 и второй частью 410 находиться практически под атмосферным давлением, а следовательно, текучая среда, проходящая через встраиваемый регулятор 400, не воздействует на поверхность 440 головки 438.

Поршневой механизм 404 включает бурт 430 поршня и головку 438. Клапанный затвор 406 расположен, по меньшей мере, частично, внутри образованного буртом 430 канала 441 посредством, например, тугой посадки, и, по меньшей мере частично, расположен внутри канала 418, образованного в корпусе 402. Обратившись к Фиг.6, следует отметить, что в некоторых вариантах канал 441 бурта 430 имеет цилиндрический профиль, а участок 442 клапанного затвора 406 имеет шестигранный профиль. А поэтому, между поверхностью 446 канала 441 и поверхностями 448 участка 442 образуется множество пустот или зазоров 444, позволяющих текучей среде проходить между входом 450 (Фиг.4) и первым проточным каналом 242 (Фиг.2).

Вернувшись к Фиг.4, следует отметить, что головка 438 поршневого механизма 404 образует множество каналов 452 (см. Фиг.7), в каждом из которых имеется отверстие 454, примыкающее к торцевой поверхности 456 головки 438. В некоторых вариантах эти каналы 452 могут быть практически параллельными оси 458 входного порта 204. Головка 438 образует канавку 460 (например, опоясывающую канавку), куда помещают уплотнитель 462 для герметичного контакта с поверхностью 260 (Фиг.2) входного порта 204, с возможностью скользящего перемещения. В целом, положение головки 438 оказывает влияние на положение клапанного затвора 406 по отношению к каналу 426, а следовательно, на прохождение потока текучей среды через встраиваемый регулятор 400. Более конкретно, по мере того, как клапанный затвор 406 приближается и/или прижимается к седловой поверхности 424, количество текучей среды, проходящей через канал 426, а следовательно, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2) уменьшается. И наоборот, по мере удаления клапанного затвора 406 от седловой поверхности 424 количество текучей среды, проходящей через канал 426, а следовательно, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2), возрастает.

Как отмечалось выше, встраиваемый регулятор 400 регулирует и/или снижает давление между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2). В процессе работы давление первого проточного канала 242 (Фиг.2) воздействует на торцевую поверхность 456 головки 438 с силой, направленной в целом по стрелке 464 и толкающей клапанный затвор 406 к седловой поверхности 424, а давление входного порта 204 воздействует на участок 466 клапанного затвора 406 с силой, направленной в целом по стрелке 468 и отталкивающей клапанный затвор 406 от седловой поверхности 424. Если давление в первом проточном канале 242(фиг.2) приблизится и/или сравняется с заданным значением, то сила, действующая на торцевую поверхность 456 головки 438, превзойдет силу, действующую на участок 466 клапанного затвора 406, и упругую силу смещающего элемента 470 (например, тарельчатой пружины, волнистой пружины и т.п.), расположенного между второй частью 410 и головкой 438, а следовательно, поршневой механизм 404 и клапанный затвор 406 двигаются к седловой поверхности 424. И наоборот, если давление в первом проточном канале 242 (Фиг.2) падает ниже заданного значения, то сила, действующая на участок 466 клапанного затвора 406, и упругая сила смещающего элемента 470 превзойдут силу воздействия давления первого проточного канала 242 (Фиг.2) на торцевую поверхность 456 головки 438, а следовательно, поршневой механизм 404 и клапанный затвор 406 будут отдаляться от седловой поверхности 424, позволяя текучей среде проходить через канал 426, образованный в корпусе 402, вокруг клапанного затвора 406 и через множество каналов 452, образованных в поршневом механизме 404.

Встраиваемый регулятор 400 можно подключать и/или устанавливать в нужное положение внутри входного порта 204 практически аналогично тому, как было описано выше для встраиваемого регулятора 300. Поэтому описание процедуры подключения и/или установки в нужное положение встраиваемого регулятора 400 во входной порт 204 здесь повторяться не будет.

На Фиг.8 показан вариант встраиваемого регулятора 800 (например, встраиваемый регулятор, выполняющий первый этап снижения давления), который можно располагать во входном порту другого регулятора, например, во входном порту 204 известного регулятора 200. Встраиваемый регулятор 800 включает корпус 802, поршневой механизм 804 и клапанный затвор 806, при этом все указанные компоненты практически располагают внутри входного порта 204 известного регулятора 200 (Фиг.2). Корпус 802, поршневой механизм 804 и/или клапанный затвор 806 могут быть изготовлены из металла или пластика в зависимости, например, от давления текучей среды, которая будет проходить через встраиваемый регулятор 800.

Корпус 802 включает первую часть 808 и вторую часть 810. Вторая часть 810 углубляется во входной порт 204, а первая часть 808 должна располагаться вплотную к отверстию 812 входного порта 204. В некоторых вариантах первая часть 808 может содержать множество гнезд 814, предназначенных для захвата инструментом (не показано) с целью установки встраиваемого регулятора 800 в надлежащее положение внутри входного порта 204. Кроме того, первая часть 808 содержит наружную резьбу 816 для соединения с внутренней резьбой 258 входного порта 204 регулятора 200 (Фиг.2), а также входной порт 819, к которому резьбовым соединением подключают трубу или другую соединительную конструкцию для текучей среды (не показано). Вторая часть 810 содержит канал 820, в котором располагается удлиненный элемент 822 поршневого механизма 804, а также седельную поверхность 824 канала 826. Канал 826 образован практически в первой части 808. В целом, удлиненный элемент 822 герметично прижимается к поверхности 828 канала 820 с возможностью скользящего перемещения. Более конкретно, взаимодействие между уплотнением 830, помещенным в канавку 832 (например, в опоясывающую канавку), образованную в удлиненном элементе 822, и поверхностью 828 канала 820 практически предотвращает воздействие проходящей через встраиваемый регулятор 800 текучей среды на поверхность 834 головки 836 поршневого механизма 804.

Поршневой механизм 804 содержит головку 836 и удлиненный элемент 822, оперативно связанный с клапанным затвором 806. Клапанный затвор 806 располагается в канале 820 второй части 810, а его конфигурация выполнена для плотного контакта с седловой поверхностью 824. Поршневой механизм 804 включает канал 838, имеющий первое отверстие 840 напротив множества вторых отверстий 842. Хотя представленный здесь вариант встраиваемого регулятора 800 включает два вторых отверстия 842, однако этот вариант встраиваемого регулятора 800 может иметь любое количество вторых отверстий (например, 1, 2, 3 и т.д.). В головке 836 образована канавка 844 (например, опоясывающая канавка), в которую помещают уплотнитель 845, создающий герметичный контакт с поверхностью 260 (Фиг.2) входного порта 204 с возможностью скользящего перемещения.

В целом, положение головки 836 оказывает влияние на положение клапанного затвора 806 по отношению к каналу 826, а следовательно, на прохождение потока текучей среды через встраиваемый регулятор 800. Более конкретно, по мере того, как клапанный затвор 806 приближается и/или прижимается к седловой поверхности 824, количество текучей среды, проходящей через канал 826, а следовательно, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2) уменьшается. И наоборот, по мере удаления клапанного затвора 806 от седловой поверхности 824 количество текучей среды, проходящей через канал 826, а следовательно, и между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2), возрастает.

Как отмечалось выше, встраиваемый регулятор 800 регулирует и/или снижает давление между входным портом 204 и первым проточным каналом 242 (Фиг.2). В процессе работы давление первого проточного канала 242 (Фиг.2) воздействует на торцевую поверхность 846 головки 836 с силой, направленной в целом по стрелке 848 и толкающей клапанный затвор 806 к седловой поверхности 824, а давление входного порта 204 воздействует на участок 850 клапанного затвора 806 с силой, направленной в целом по стрелке 852 и отталкивающей клапанный затвор 806 от седловой поверхности 824. Если давление в первом проточном канале 242 (фиг.2) приблизится и/или сравняется с заданным значением, то сила, действующая на торцевую поверхность 846 головки 836, превзойдет силу, действующую на участок 850 клапанного затвора 806, а следовательно, поршневой механизм 804 и клапанный затвор 806 приближаются к седловой поверхности 824. И наоборот, если давление в первом проточном канале 242 (Фиг.2) падает ниже заданного значения, то сила, действующая на участок 850 клапанного затвора 806, превзойдет силу воздействия давления первого проточного канала 242 (Фиг.2) на торцевую поверхность 846 головки 836, а следовательно, поршневой механизм 804 и клапанный затвор 806 будут отдаляться от седловой поверхности 824, позволяя текучей среде проходить через канал 826, образованный в корпусе 802, по меньшей мере, одно из вторых отверстий 842 и канал 838, образованный в поршневом механизме 804.

Для того чтобы подключить встраиваемый регулятор 800 и/или установить его в надлежащее положение во входном порту 204, захватывают удлиненный элемент 822 и вводят поршневой механизм 804 во входной порт 204, двигая удлиненный элемент 822 к отверстию 812 до тех пор, пока, например, уплотнение 845, помещенное в канавке 844, не окажется расположенным вплотную к поверхности 260 (Фиг.2) входного порта 204 и/или герметично не прижмется к ней. Затем совмещают канал 820 второй части 810 с удлиненным элементом 822 и вкручивают наружную резьбу 816 корпуса 802 во внутреннюю резьбу 258 входного порта 204. Затем инструмент (не показан) располагают в гнездах 814 и поворачивают (например, по или против часовой стрелки) корпус 802 до тех пор, пока торец 854 второй части 810 не расположится вплотную к поверхности 834 головки 836 и/или не прижмется к ней, и/или клапанный затвор 806 не расположится вплотную к седловой поверхности 824 и/или не прижмется к ней. После установки встраиваемого регулятора 800 в надлежащее положение во входном порту 204, к входному порту 819 можно подключать резьбовым соединением трубу или другую соединительную конструкцию для текучей среды (не показано), и можно включать подачу текучей среды от источника, расположенного выше встраиваемого регулятора 800 по течению.

На Фиг.9 показан вариант встраиваемого регулятора 900 (например, встраиваемый регулятор, выполняющий первый этап снижения давления), который можно поместить во входном порту другого регулятора, например, во входном порту 204 известного регулятора 200 (Фиг.2). Встраиваемый регулятор 900 по Фиг.9 практически подобен встраиваемому регулятору 800 по Фиг.8. Поэтому одинаковые или подобные элементы на Фиг.8 и на Фиг.9 имеют одинаковые числовые условные обозначения. В отличие от встраиваемого регулятора 800 по Фиг.8 корпус 902 встраиваемого регулятора 900 по Фиг.9 включает первую часть 904 и вторую часть 906. Вторая часть 906 углубляется во входной порт 204, а первая часть 904 выступает наружу из отверстия 908 входного порта 204. Вторая часть 906 включает удлиненную часть 910 и резьбовую часть 912, расположенную на некотором расстоянии от удлиненной части 910. Резьбовая часть 912 предназначена для соединения с внутренней резьбой 258 входного порта 204.

Для того, чтобы подключить встраиваемый регулятор 900 и/или установить его в надлежащее положение во входном порту 204, захватывают удлиненный элемент 822 и вводят поршневой механизм 804 во входной порт 204, направив удлиненный элемент 822 к отверстию 908, до тех пор, пока, например, уплотнение 845, помещенное в канавке 844, не окажется расположенным вплотную к поверхности 260 (Фиг.2) входного порта 204 и/или герметично не прижмется к ней. Затем совмещают удлиненный элемент 822 с каналом 916 удлиненной части 910 и вкручивают наружную резьбу 917 резьбового участка 912 во внутреннюю резьбу 258 входного порта 204. Затем инструментом (не показано) захватывают поверхность 918 первой части 904 и поворачивают (например, по или против часовой стрелки) корпус 902 до тех пор, пока торец 920 удлиненной части 910 не расположится вплотную к поверхности 834 головки 936 и/или не прижмется к ней, и/или клапанный затвор 806 не расположится вплотную к седловой поверхности 824 и/или не прижмется к ней. После установки встраиваемого регулятора 900 в надлежащее положение во входном порту 204, к входному порту 819 можно подключать резьбовым соединением трубу или другую соединительную конструкцию для текучей среды (не показано), и можно включать подачу текучей среды от источника, расположенного выше встраиваемого регулятора 900 по течению.

Настоящее изобретение здесь описано на примерах конкретных способов, устройств и готовых изделий, однако объем настоящего изобретения не ограничивается ими. Напротив, настоящее изобретение охватывает все способы, устройства и готовые изделия, отчетливо соответствующие пунктам прилагающейся формулы изобретения либо в явном виде, либо согласно доктрине эквивалентов.

Описаны встраиваемые регуляторы давления. Представленный в качестве примера регулятор давления включает корпус, снабженный резьбой для подключения резьбовым соединением к порту другого регулятора давления. В корпусе имеется вход, канал и седловая поверхность. Кроме того, представленный вариант регулятора давления содержит поршневой механизм, оперативно связанный с клапанным затвором. Поршневой механизм выполнен с возможностью скользящего перемещения относительно корпуса для перемещения клапанного затвора по отношению к каналу и седловой поверхности для управления прохождением текучей среды между входом и другим регулятором. Кроме того, поршневой механизм создает герметичное соединение с поверхностью порта другого регулятора давления, сохраняя возможность скользящего перемещения в нем.

1. Встраиваемый регулятор давления, содержащий:
корпус, имеющий резьбу, выполненную для резьбового соединения с портом другого регулятора давления, причем размер корпуса подобран таким образом, чтобы корпус встраиваемого регулятора имел возможность размещения полностью внутри входного порта другого регулятора давления, при этом корпус имеет вход, канал и седловую поверхность;
поршневой механизм, оперативно связанный с клапанным затвором и выполненный с возможностью скользящего перемещения по отношению к корпусу для перемещения клапанного затвора по отношению к каналу и седловой поверхности для управления прохождением потока текучей среды между входом и другим регулятором, при этом размер поршневого механизма подобран таким образом, чтобы поршневой механизм имел возможность герметично соединяться с поверхностью порта другого регулятора давления с возможностью скользящего перемещения по ней.

2. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что клапанный затвор, по меньшей мере, частично располагается в канале корпуса.

3. Встраиваемый регулятор давления по п.2, отличающийся тем, что поршневой механизм образует герметичное соединение с поверхностью канала.

4. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что поршневой механизм образует, по меньшей мере, один канал для соединения по текучей среде входа с другим регулятором.

5. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что клапанный затвор выполнен с возможностью перемещения, с помощью поршневого механизма, к каналу и седловой поверхности в ответ на давление в другом регуляторе давления.

6. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что указанная резьба представляет собой наружную резьбу.

7. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит смещающий элемент, располагающийся между частью поршневого механизма и поверхностью корпуса для отталкивания поршневым механизмом клапанного затвора от отверстия и седловой поверхности.

8. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что корпус содержит первый материал, а поршневой механизм содержит второй материал, отличающийся от первого материала.

9. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что он представляет собой регулятор, выполняющий первый этап снижения давления.

10. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит порт, снабженный резьбой, примыкающий к входу и выполняющий функции входного порта.

11. Встраиваемый регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что корпус содержит углубление, примыкающее к каналу, а поршневой механизм содержит бурт, при этом указанное отверстие предназначено для приема указанного бурта в момент прижатия клапанного затвора к седловой поверхности.

12. Встраиваемый регулятор давления, содержащий:
корпус, имеющий резьбу, выполненную для резьбового соединения с портом другого регулятора давления, причем размер корпуса подобран таким образом, чтобы корпус встраиваемого регулятора имел возможность размещения полностью внутри входного порта другого регулятора давления, при этом корпус имеет вход, канал и седловую поверхность; и
средство для управления прохождением потока текучей среды между входом и другим регулятором, размер которого подобран таким образом, чтобы указанное средство имело возможность герметично соединяться с возможностью скользящего перемещения с поверхностью порта другого регулятора давления.

13. Встраиваемый регулятор давления по п.12, отличающийся тем, что средство для управления прохождением текучей среды между входом и другим регулятором представляет собой поршневой механизм, оперативно связанный с клапанным затвором.

14. Встраиваемый регулятор давления по п.13, отличающийся тем, что поршневой механизм герметично соединен с поверхностью канала корпуса.

15. Встраиваемый регулятор давления по п.13, отличающийся тем, что клапанный затвор выполнен с возможностью перемещения, с помощью поршневого механизма, к каналу и седловой поверхности в ответ на давление в другом регуляторе давления.

16. Встраиваемый регулятор давления по п.13, отличающийся тем, что корпус содержит углубление, расположенное вплотную к каналу, а поршневой механизм содержит бурт, при этом указанное отверстие предназначено для приема указанного бурта в момент прижатия клапанного затвора к седловой поверхности.

17. Встраиваемый регулятор давления по п.12, отличающийся тем, что дополнительно содержит порт, снабженный резьбой, примыкающий к входу и выполняющий функции входного порта.