ГНЕЗДО ПРУЖИНЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВМЕСТЕ С ПРИВОДАМИ Российский патент 2016 года по МПК F16K31/126 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к приводам и, в частности, к гнезду пружины для использования вместе с приводами.

Уровень техники

В системах управления технологическими процессами, как правило, применяются приводы для управления или установки клапанов или регуляторов жидкости. Многие из этих приводов включают возвратную пружину, пружину предварительной нагрузки, пружину смещения или подобную им для достижения желаемых рабочих параметров. Например, некоторые пневматические приводы, которые используются вместе с регуляторами жидкости понижения давления, включают пружину, предварительно нагруженную с помощью регулировочного винта для установки давления на выходе регулятора.

В общем случае, пружины, используемые в приводах управления технологическими процессами, захватываются между гнездами пружины. В случае винтовой пружины каждый конец пружины приходит в зацепление с соответствующим гнездом пружины. Гнезда пружин для винтовых пружин, как правило, служат для предотвращения соскальзывания пружин в сторону относительно их продольных осей. Далее, в некоторых известных приводах одно или оба гнезда пружины, захватывающие винтовую пружину, могут быть направляемыми гнездами, которые наклоняются относительно продольной оси пружины для обеспечения возможности гнезду (гнездам) пружины оставаться полностью зацепленным(и) с витками на концах пружины независимо от ориентации и/или деформации (например, бокового отклонения) витков пружины.

Раскрытие изобретения

В одном примере гнездо пружины для использования вместе с пневматическим приводом включает корпус цилиндрической формы. Корпус цилиндрической формы включает упор для помещения конца винтовой пружины; ступицу, выступающую от упора по направлению к первой поверхности корпуса, при этом ступица расположена центрально на корпусе и имеет размер, соответствующий внутреннему диаметру винтовой пружины; и отверстие во второй поверхности корпуса, расположенной с противоположной стороны от первой поверхности, при этом отверстие сконфигурировано для помещения в него конца регулировочного винта пневматического привода так, что стенка отверстия приходит в зацепление с регулировочным винтом для удержания в значительной степени продольной оси корпуса относительно продольной оси регулировочного винта и продольной оси пружины.

В другом примере гнездо пружины для использования вместе с приводом включает корпус, имеющий упор, служащий для помещения конца пружины привода; направляющую деталь, выступающую от упора по направлению к первой поверхности корпуса, при этом направляющая деталь сконфигурирована таким образом, что она соответствует внутреннему диаметру винтовой пружины для удержания конца винтовой пружины в зацеплении с упором; и отверстие в поверхности корпуса, расположенной с противоположной стороны от направляющей детали, при этом отверстие сконфигурировано для помещения в него конца регулятора пневматического привода так, что отверстие приходит в зацепление с регулятором для уменьшения в значительной степени наклона корпуса и потери устойчивости пружины.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1 показан образец привода, воплощающий образец гнезда пружины, описанный здесь.

На Фигуре 2 более подробно показан вид в поперечном разрезе образца гнезда пружины, показанного на Фигуре 1.

На Фигурах 3А и 3В показан образец регулировочного винта, который может использоваться вместе с образцом гнезда пружины, описанным здесь.

На Фигурах 4А и 4В показан альтернативный регулировочный винт, который может использоваться вместе с образцом гнезда пружины, описанным здесь.

Осуществление изобретения

Образец гнезда пружины, описанный здесь, может использоваться вместе с приводами (например, приводами управления технологическими процессами), имеющими винтовые пружины для реализации функции возврата под действием пружины, смещения диафрагмы и т.д. Известные приводы управления технологическими процессами, как правило, включают верхнее и нижнее гнезда пружины для захвата винтовой пружины. Одно из гнезд пружины (например, нижнее гнездо пружины) может быть прикреплено к диафрагме или другому управляющему устройству, в то время как другое гнездо пружины (например, верхнее гнездо пружины) может быть соединено с регулировочным устройством, которое обеспечивает возможность перемещать гнездо пружины вдоль продольной оси пружины для регулировки высоты сжатия и, следовательно, нагрузки на пружину. При работе конец пружины, соединенный с гнездом пружины, которое прикреплено к диафрагме, может перемещаться вместе с диафрагмой по направлению к и/или от гнезда пружины, соединенной с регулятором, тем самым приводя к дальнейшему сжатию пружины или позволяя ей растягиваться.

В случае, когда гнездо пружины, соединенное с регуляторным устройством, является гнездом пружины направляемого типа, это гнездо пружины может наклоняться относительно продольной оси пружины. Следовательно, продольная ось этого гнезда пружины может не быть соосной или даже параллельной продольной оси пружины или направлению движения пружины при сжатии/растяжении пружины. Такой наклон гнезда пружины может привести к потере устойчивости пружины (т.е. искривлению центральной оси ее витков), что может привести в результате к избыточному износу или повреждению привода. Например, в воплощениях, в которых винтовая пружина окружена оболочкой пружины, такая потеря устойчивости может вызвать соприкосновение пружины с внутренней стенкой оболочки. Соприкосновение между винтовой пружиной и внутренней стенкой оболочки пружины может привести в результате к износу и, следовательно, утончению стенки оболочки, рассогласованию положений других компонентов привода и/или клапана, соединенного с приводом, смещению установленного давления и/или ухудшению характеристик управления в целом.

В противоположность вышеописанным известным конфигурациям гнезда пружины в образце конфигурации гнезда пружины, описанном здесь, концы винтовой пружины привода зафиксированы таким образом, что продольная ось образца гнезда пружины удерживается в значительной степени фиксированной (т.е. параллельной или соосной) относительно продольной оси оболочки пружины и пружины. Следовательно, в случае образца гнезда пружины, описанного здесь, ориентация концов винтовой пружины может быть в значительной степени фиксирована относительно продольной оси оболочки пружины, направления движения (например, сжатия/растяжения) пружины и регулировочного винта или подобного ему. Другими словами, образец гнезда пружины, описанный здесь, в значительной степени способствует предотвращению или уменьшению наклона гнезда пружины относительно направления движения пружины, регулировочного винта и т.д. Такое существенное уменьшение или предотвращение наклона гнезда пружины в значительной степени способствует предотвращению или уменьшению потери устойчивости винтовой пружины, тем самым исключая вышеупомянутые проблемы, связанные с избыточной потерей устойчивости винтовой пружины.

Более конкретно, как описывается более подробно ниже, образец гнезда пружины, описанный здесь, имеет отверстие, размер которого позволяет помещать в него конец регулятора, такого как регулировочный винт. Отверстие является достаточно глубоким и имеет малые допуски для предотвращения в значительной степени наклонного перемещения гнезда пружины относительно продольной оси регулировочного винта. Например, может использоваться посадка с легким натягом или с минимальным зазором между отверстием гнезда пружины и концом регулятора.

На Фигуре 1 показан образец привода 100, в котором воплощен образец гнезда пружины 102, описанный здесь. Образец привода 100 включает оболочку диафрагмы 104, имеющую первую часть оболочки 106, соединенную со второй частью оболочки 108 посредством крепежей 110 и 112. Части оболочки 106 и 108 захватывают диафрагму 114, которая технологически соединена со стержнем привода 116. Образец привода 100 также включает оболочку пружины 118, в которой размещается винтовая пружина 120, которая захвачена между образцом гнезда пружины 102 и другим гнездом пружины 122, соединенным с диафрагмой 114. Регулятор или регулировочный винт 124 приводится в резьбовое зацепление с резьбовым отверстием 126 оболочки пружины 118 так, что вращение регулировочного винта 124 приводит к перемещению образца гнезда пружины 102 по направлению к или от другого гнезда пружины 122, что дает возможность сжимать или растягивать пружину 120 на желаемую величину.

При работе стержень привода 116 технологически соединяется с клапаном жидкости (например, регулировочным клапаном жидкости) (не показан), и регулировочный винт 124 поворачивается до установления желаемого давления на выходе. При работе стержень привода 116 может перемещаться вверх и вниз (в ориентации, показанной на Фигуре 1) для поддержания желаемого давления на выходе. Такое перемещение стержня привода 116 может приводить к дальнейшему сжатию пружины 120 и/или позволять пружине 120 растягиваться. В противоположность вышеописанным известным конфигурациям гнезда пружины и, как описано более подробно ниже, образец гнезда пружины 102 приходит в зацепление с регулировочным винтом 124 таким способом, при котором в значительной степени предотвращается или уменьшается какой-либо наклон гнезда пружины 102 относительно продольной оси регулировочного винта 124, оболочки пружины 118 и пружины 120. Как результат, образец гнезда пружины 102 в значительной степени способствует предотвращению или уменьшению какой-либо потери устойчивости пружины 120 (т.е. искривления центральной оси витков пружины 120), тем самым предотвращая соприкосновение пружины 120 с внутренней стенкой 128 оболочки пружины 118 при работе привода 100.

На Фигуре 2 более детально показан вид в поперечном разрезе образца гнезда пружины 102, показанного на Фигуре 1. Образец гнезда пружины 102 имеет корпус 200 цилиндрической формы, который может быть изготовлен из металлического материала (например, сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь и т.д.) в любом процессе (или любых процессах) по желанию, таком как вытачивание на станке, литье, штамповка или любое их сочетание. Корпус 200 может быть в значительной степени унитарным (т.е. состоять из одной части), как показано на Фигуре 2, или, как вариант, может быть изготовлен из множества частей, соединенных или скрепленных вместе любым подходящим способом. Корпус 200 включает упор 202, который имеет такие размеры и такую конфигурацию, что на него помещается конец винтовой пружины 120 (Фигура 1), как показано на Фигуре 1. Корпус 200 также включает направляющую деталь или ступицу 204, которая выступает от упора 202 по направлению к поверхности 206 корпуса 200. Ступица 204 расположена центрально на корпусе 200 и имеет размер, соответствующий внутреннему диаметру винтовой пружины 120, как показано на Фигуре 1. Следовательно, ступица или направляющая деталь 204 выполняет функцию, по меньшей мере частично, ограничения или предотвращения перемещения в сторону конца винтовой пружины 120 относительно регулировочного винта 124 и оболочки пружины 118 и, следовательно, выполняет функцию удержания конца винтовой пружины 120 (Фигура 1) в зацеплении с упором 202.

Корпус 200 образца гнезда пружины 102 также включает отверстие 208 в поверхности 210 корпуса 200, расположенной с противоположной стороны от поверхности 206. Отверстие 208 имеет такой размер, что в него помещается конец регулировочного винта 124 (Фигура 1) так, что стенка 212 отверстия 208 приходит в зацепление с регулировочным винтом 124 для удержания в значительной степени продольной оси 214 корпуса 200 относительно продольной оси регулировочного винта 124 и продольной оси пружины 120, тем самым в значительной степени способствуя предотвращению или уменьшению какого-либо наклона корпуса 200 вокруг продольной оси 214 и/или какой-либо потери устойчивости пружины 120 (Фигура 1). Отверстие 208 может дополнительно включать фаску или поверхность ввода 216 для облегчения попадания конца регулировочного винта 124 в отверстие 208. В данном образце отверстие 208 не является резьбовым (например, стенка 212 является относительно гладкой). Однако в других образцах отверстие 208 может при желании включать определенную текстуру поверхности или отделку.

На Фигурах 3А и 3В показан образец регулировочного винта 124, который может использоваться вместе с образцом гнезда пружины 102, описанным здесь. Образец регулировочного винта 124 включает резьбовой вал 300 и головку 302, которая для данного образца показана в виде шестигранной головки, однако которая может, как вариант, иметь любую другую форму. Следовательно, для образца регулировочного винта 124, показанного на Фигурах 3А и 3В, резьбовой конец 304 регулировочного винта 124 может сдвижным образом помещаться в отверстие 208 (Фигура 2) образца гнезда пружины 102 (Фигура 2).

На Фигурах 4А и 4В показан альтернативный образец регулировочного винта 400, который может использоваться вместе с образцом гнезда пружины 102 (Фигура 2), описанным здесь. Альтернативный регулировочный винт 400 включает часть резьбового вала 402, часть с уменьшенным диаметром 404 и головку 406. Часть с уменьшенным диаметром 404 не является резьбовой и, следовательно, может обеспечивать относительно гладкую внешнюю поверхность. Следовательно, нерезьбовой конец 408 регулировочного винта 400 может сдвижным образом помещаться в отверстие 208 образца гнезда пружины 102 (Фигура 2). Нерезьбовая часть с уменьшенным диаметром 404 может применяться для предотвращения повреждения резьбы (например, резьбы регулировочного винта 124 вблизи конца 304 (Фигура 3)), которая может под действием силы приходить в соприкосновение со стенкой 212 отверстия 208 (Фигура 2) и становиться деформированной. Такая деформация резьбы может привести к трудностям при отсоединении регулировочного винта 124 от оболочки пружины 118. Образцы регулировочных винтов 124 и 400 могут быть изготовлены из любого подходящего металлического материала, включая, например, сталь, углеродистую сталь, нержавеющую сталь и т.д.

Независимо от того, используется образец регулировочного винта 124 или альтернативный образец регулировочного винта 400, отверстие 208 имеет такой размер, что перемещение продольной оси 214 (Фигура 2) гнезда пружины 102 относительно продольных осей регулировочных винтов 214 или 400 в значительной степени предотвращается или уменьшается. Другими словами, в случае образца гнезда пружины 102 и образцов регулировочных винтов 124 и 400 продольная ось 214 в значительной степени удерживается соосно или, по меньшей мере, параллельно продольным осям регулировочных винтов 124 и 400. Более конкретно, отверстие 208 может иметь такой размер, что посадка производится слегка с натягом или, как вариант, с минимальным зазором с концами 304 и 408 соответственно регулировочных винтов 124 и 400.

В то время, как образец гнезда пружины 102 описан в связи с пневматическим приводом для использования вместе с управляющими узлами понижения давления, доктрина приведенного образца может в более общем случае применяться для использования вместе с другими типами приводов и/или клапанов жидкости. Также, в то время как образец гнезда пружины 102 описан в ориентации, показанной на Фигуре 1 как верхнее гнездо пружины, образец гнезда пружины 102 может использоваться в приводе и в других положениях, ориентациях и т.д. Далее, в то время, как образец гнезда пружины 102 описан имеющим в общем случае цилиндрический корпус, вместо этого может использоваться любая другая форма (любые другие формы) или геометрия (например, полигональная). Еще далее, в то время как образец гнезда пружины 102 описан имеющим нерезьбовое отверстие для помещения в него регулировочного винта, отверстие может, как вариант, включать подходящую резьбу, приходящую в резьбовое зацепление с регулировочным винтом.

Кроме того, в то время, как образец гнезда пружины 102 включает одно отверстие, которое приходит в зацепление с регулировочным винтом для предотвращения наклонного перемещения гнезда пружины и потери устойчивости пружины, вместо этого или в дополнение к образцу конфигурации из отверстия и регулировочного винта могут применяться и другие способы направления перемещения гнезда пружины для предотвращения наклона гнезда пружины. Например, оболочка пружины может включать один или более выступов, проходящих внутрь и предназначенных для зацепления с соответствующими выемками или другими особенностями гнезда пружины для побуждения перемещения гнезда пружины в значительной степени только вдоль продольной оси оболочки пружины (т.е. предотвращения наклона гнезда пружины). В дополнение или вместо этого выступ(ы) может (могут) быть частью гнезда пружины, и внутренняя стенка оболочки пружины может включать один или более направляющих каналов, реек и т.д., предназначенных для помещения в них или для зацепления с ними выступов, для направления перемещения гнезда пружины так, чтобы оно происходило в значительной степени только вдоль продольной оси оболочки пружины.

Хотя здесь описан некоторый образец оборудования, объем настоящего патента им не ограничивается. Наоборот, этот патент охватывает все виды оборудования и изделий, должным образом попадающие в объем приложенной формулы изобретения буквально или в рамках доктрины аналогов

Описано гнездо пружины (102) для использования вместе с приводами. Образец гнезда пружины включает корпус (200), имеющий упор (202) для помещения на него конца пружины привода (120), направляющую деталь (204), выступающую от упора по направлению к первой поверхности (206) корпуса, при этом направляющая деталь сконфигурирована соответствующей внутреннему диаметру винтовой пружины для удержания конца винтовой пружины в зацеплении с упором, и отверстие (208) в поверхности (210) корпуса, находящейся с противоположной стороны от направляющей детали, при этом отверстие сконфигурировано для помещения в него конца регулятора (124; 400) пневматического привода таким образом, что отверстие приходит в зацепление с регулятором для уменьшения в значительной степени наклона корпуса и потери устойчивости пружины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гнездо пружины для использования вместе с пневматическим приводом, содержащее:
корпус цилиндрической формы, включающий:
упор для помещения на него конца винтовой пружины;
ступицу, выступающую от упора по направлению к первой поверхности корпуса, расположенную центрально на корпусе и имеющую размер, соответствующий внутреннему диаметру винтовой пружины; и
отверстие во второй поверхности корпуса, находящейся с противоположной стороны от первой поверхности, при этом отверстие сконфигурировано для помещения в него конца регулировочного винта пневматического привода так, что стенка отверстия приходит в зацепление с регулировочным винтом для удержания в значительной степени продольной оси корпуса относительно продольной оси регулировочного винта и продольной оси пружины, причем отверстие имеет скошенную поверхность ввода для облегчения попадания конца регулировочного винта в указанное отверстие.

2. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что стенка отверстия приходит в зацепление с регулировочным винтом для фиксации в значительной степени ориентации конца винтовой пружины относительно продольной оси пневматического привода.

3. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что стенка отверстия приходит в зацепление с регулировочным винтом для уменьшения в значительной степени наклона корпуса или потери устойчивости винтовой пружины.

4. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что отверстие имеет такой размер для возможности помещения в него резьбового конца регулировочного винта.

5. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что отверстие имеет такой размер для возможности помещения в него конца регулировочного винта, не имеющего резьбы.

6. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что отверстие содержит выемки для зацепления с соответствующими выступами оболочки пружины, проходящими внутрь для побуждения перемещения гнезда пружины в значительной степени только вдоль продольной оси оболочки пружины.

7. Гнездо по п. 1, отличающееся тем, что гнездо пружины включает верхнее гнездо пружины.

8. Гнездо пружины для использования вместе с приводом, содержащее:
корпус, включающий:
упор для помещения на него конца пружины привода;
направляющую деталь, выступающую от упора по направлению к первой поверхности корпуса и сконфигурированную соответствующей внутреннему диаметру винтовой пружины для удержания конца винтовой пружины в зацеплении с упором; и
отверстие в поверхности корпуса, находящейся с противоположной стороны от направляющей детали, при этом отверстие сконфигурировано для помещения в него конца регулятора пневматического привода таким образом, что отверстие приходит в зацепление с регулятором для существенного уменьшения наклона корпуса и потери устойчивости пружины, причем отверстие имеет скошенную поверхность ввода для облегчения попадания конца регулировочного винта в указанное отверстие.

9. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что направляющая деталь является в значительной степени унитарной.

10. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что направляющая деталь расположена центрально на корпусе.

11. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что корпус имеет цилиндрическую форму.

12. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что отверстие сконфигурировано для помещения конца регулятора в него с возможностью сдвига.

13. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что отверстие сконфигурировано для помещения в него резьбовой части конца регулятора с возможностью сдвига.

14. Гнездо по п. 8, отличающееся тем, что корпус является унитарным и включает металлический материал.

15. Гнездо по п. 14, отличающееся тем, что металлический материал включает сталь.

16. Гнездо пружины для использования вместе с приводом, содержащее:
средство для зацепления конца винтовой пружины привода; и
средство для помещения регулятора привода и предотвращения в значительной степени наклона средства для зацепления и потери устойчивости винтовой пружины, имеющее скошенную поверхность ввода для облегчения попадания конца регулировочного винта в указанное отверстие.

17. Гнездо по п. 16, отличающееся тем, что средство для помещения включает средство для зацепления регулятора для удержания в значительной степени продольной оси средства для помещения относительно продольной оси привода.

18. Гнездо по п. 16, отличающееся тем, что средство для зацепления конца винтовой пружины включает упор.

19. Гнездо по п. 16, отличающееся тем, что средство для помещения регулятора включает отверстие.

20. Гнездо по п. 16, отличающееся тем, что средство для зацепления и средство для помещения изготовлены как единое целое.