ШАР КЛАПАНА ДЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Российский патент 2016 года по МПК F16K5/06 F16K37/00 G01F1/42 G01F1/40 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область изобретения

Предложенное изобретение относится к технике для обеспечения непосредственного измерения расхода, и, в частности, к клапану, выполненному с обеспечением возможности непосредственного измерения расхода.

2. Краткое описание уровня техники

В настоящее время большинство систем, в которых протекает текучая среда, требуют наличия запорного клапана для перекрывания потока и отдельного измерительного устройства для контроля расхода системы. Эти дополнительные элементы в системе занимают дополнительное пространство и увеличивают потери напора. Кроме того, может потребоваться значительное увеличение длины трубопровода в зависимости от типа устройства, используемого для измерения потока.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно некоторым вариантам, предложенное изобретение может быть выполнено в форме устройства, такого как клапан, содержащий корпус в комбинации с шаром.

Корпус клапана может быть выполнен с верхним по течению входом, предназначенным для обеспечения возможности определения и/или измерения давления выше по течению, и с нижним по течению входом, предназначенным для обеспечения возможности определения и/или измерения давления ниже по течению, причем указанные входы сориентированы относительно общей оси клапана.

Шар клапана может быть расположен в корпусе клапана с обеспечением возможности поворота относительно общей оси и возможности работы между открытым и закрытым положениями для обеспечения соответственно протекания потока текучей среды и прекращения его протекания. Шар клапана может также быть выполнен:

с калиброванным элементом, выполненным с возможностью образования калиброванного отверстия для обеспечения возможности протекания текучей среды и имеющим коэффициент потока,

с каналом давления выше по течению, расположенным выше по течению от калиброванного отверстия и находящимся в проточном сообщении с верхним по течению входом, для измерения давления потока текучей среды выше по течению, при нахождении шара клапана в открытом положении,

с каналом давления ниже по течению, расположенным ниже по течению от калиброванного отверстия и находящимся в проточном сообщении с нижним по течению входом, для измерения давления потока текучей среды ниже по течению, при нахождении шара клапана в открытом положении, и

с обеспечением возможности определения режима потока текучей среды по меньшей мере частично на основании измеренной разности давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению, в соответствии с коэффициентом потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана, по существу, в открытом положении.

Предложенное изобретение может иметь один или более из следующих дополнительных признаков.

Например, калиброванное отверстие может иметь фиксированный калиброванный внутренний диаметр и быть выполнено как единое целое с шаром клапана или может быть выполнено в отдельной вставке.

Канал давления выше по течению и канал давления ниже по течению могут быть выполнены с противоположных сторон шара клапана.

Калиброванное отверстие может быть выбрано из группы отдельных взаимозаменяемых вставок с отверстиями, обеспечивающих возможность измерения различных расходов и условий потока.

Калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, может быть измерительным соплом.

Клапан может быть закрытым клапаном рабочего объема с полным перекрытием.

Калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, может включать сопло Вентури ими иметь конфигурацию сопла Вентури, которое используется для измерения потока.

Либо канал давления выше по течению расположен под углом к общей оси, либо канал давления ниже по течению расположен под углом к общей оси, либо оба канала расположены под углом к общей оси.

Калиброванный элемент может быть выполнен с возможностью поворота между закрытым и открытым положением с обеспечением протекания текучей среды через калиброванное отверстие, когда калиброванный элемент повернут в закрытое положение, для непосредственного измерения потока, и с обеспечением протекания текучей среды вокруг калиброванного элемента, когда калиброванный элемент повернут в открытое положение и не производится непосредственное измерение потока.

Устройство может также включать сигнальный процессор, выполненный с возможностью приема сигналов от датчиков каналов давления выше по течению и ниже по течению, содержащих информацию о принятом давлении потока текучей среды в клапане выше по течению и ниже по течению, и определения условий в потоке текучей среды по меньшей мере частично на основании измеренной разницы давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана, по существу, в открытом положении.

Согласно некоторым вариантам предложенного изобретения, устройство может быть выполнено в виде клапанной системы, содержащей в комбинации клапан, датчик канала давления выше по течению и датчик канала давления ниже по течению. Клапан может содержать корпус, выполненный с верхним по течению входом, предназначенным для определения и измерения давления выше по течению, и нижним по течению входом, предназначенным для определения и измерения давления ниже по течению. Указанные входы могут быть сориентированы относительно общей оси. Шар клапана может быть расположен в корпусе клапана с обеспечением возможности поворота относительно общей оси и работы между открытым и закрытым положениями, для обеспечения возможности протекания текучей среды и прекращения протекания текучей среды, соответственно. Шар клапана может также быть выполнен:

с калиброванным элементом, выполненным с возможностью образования калиброванного отверстия для обеспечения протекания текучей среды и имеющим коэффициент потока,

с каналом давления выше по течению, расположенным выше по течению от калиброванного отверстия, для измерения давления потока текучей среды выше по течению, при нахождении шара клапана в открытом положении, причем канал давления выше по течению наклонен относительно общей оси, и

с каналом давления ниже по течению, расположенным ниже по течению от калиброванного отверстия, для измерения давления потока текучей среды ниже по течению, при нахождении шара клапана в открытом положении, причем канал давления ниже по течению наклонен по отношению к общей оси.

Датчик канала давления выше по течению может быть расположен по отношению к каналу давления выше по течению с обеспечением возможности реагировать на давление выше по течению и обеспечивать сигналы, содержащие информацию о давлении.

Датчик канала давления ниже по течению может быть расположен относительно канала давления ниже по течению с обеспечением возможности реагировать на давление ниже по течению и обеспечивать соответствующие сигналы, содержащие информацию о давлении.

Система клапана может также включать сигнальный процессор, выполненный с возможностью приема соответствующих сигналов от датчиков канала давления выше по течению и канала давления ниже по течению и определения условий в потоке текучей среды по меньшей мере частично на основании измеренной разницы давлений между каналами давлений выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана в открытом положении.

В альтернативных случаях предложены также варианты выполнения, в которых пользователь может выполнять вручную расчет разности давлений между каналами выше по течению и ниже по течению на основании, например, по меньшей мере частично, информации, содержащейся в получаемых соответствующих сигналах. Например, отсчеты показаний для каналов выше по течению и ниже по течению могут быть получены из принятых соответствующих сигналов, и пользователь может произвести ручные вычисления разности давлений между каналами выше по течению и каналами ниже по течению на основании, по меньшей мере частично, полученных отсчетов.

Одно преимущество предложенного изобретения состоит в том, что оно обеспечивает возможность непосредственного измерения потока через герметизирующее тело или шар запорного клапана с полным перекрытием в любой системе, где присутствует течение текучей среды. Предложенное изобретение, которое включает непосредственное измерение потока в герметизирующем теле или шаре запорного клапана с полным перекрытием, уменьшает общее количество элементов, необходимых в системе, и обеспечивает одно место потери напора при определении требований общей потери напора в системе, и полное перекрытие.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чертежи выполнены не в масштабе, и на них:

фиг. 1а схематически изображает устройство в виде запорного клапана с полным перекрытием, выполненного согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 1b схематически изображает часть запорного клапана с полным перекрытием, изображенного на фиг. 1а, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 1с изображает диаграмму сигнального процессора, который может образовывать часть устройства согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 2 схематически изображает часть запорного клапана с полным перекрытием, подобного клапану, показанному на фиг. 1а, имеющего стопорное кольцо, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 3 схематически изображает часть запорного клапана с полным перекрытием, подобного клапану, показанному на фиг. 1а, имеющего типичное сопло, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 4 схематически изображает часть запорного клапана с полным перекрытием, подобного клапану, показанному на фиг. 1а, имеющего измерительное сопло, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 5 схематически изображает запорный клапан с полным перекрытием, имеющий измерительное сопло, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 6 схематически изображает часть запорного клапана с полным перекрытием, подобного клапану, показанному на фиг. 1а, имеющего шар клапана с соплом Вентури, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 7а-7d схематически изображает запорный клапан с полным перекрытием, подобный клапану, показанному на фиг. 1а, но имеющий вращающийся калиброванный элемент или пластину, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения, включая фиг. 7а, показывающую калиброванную пластину, повернутую в закрытое положение для выполнения прямых измерений потока, фиг. 7b, показывающую калиброванную пластину, повернутую в открытое положение, фиг. 7с, иллюстрирующую поток через калиброванную пластину в закрытом положении на фиг. 7а, и фиг. 7d, иллюстрирующую поток вокруг калиброванной пластины в открытом положении на фиг. 7b,

фиг. 8а схематически изображает клапан, имеющий чувствительные элементы или датчики высокого и низкого давления, расположенные в нем, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 8b схематически изображает чувствительный элемент или датчик давления, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения,

фиг. 9 схематически изображает преобразователь давления и/или сигнальный процессор, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1а, 1b показано предложенное изобретение в виде устройства 10, такого как клапан или запорный клапан с полным перекрытием, имеющий корпус 12 в комбинации с шаром 14. Запорный клапан 10 с полным перекрытием также имеет рукоятку 15 для поворота шара 14 клапана в открытое или закрытое положение. На фиг. 1а и 1b шар 14 показан в открытом положении, обеспечивающем возможность протекания текучей среды через шар 14. Когда рукоятка 15 поворачивается или повернута почти на 90° в любом направлении, шар 14 будет в закрытом положении, так что поток текучей среды через шар 14 прекращается.

Корпус 12 клапана может быть выполнен с верхним по течению входом 12а для обеспечения возможности определения и измерения давления выше по течению и с нижним по течению входом 12b для определения и измерения давления ниже по течению. Верхний вход 12а и нижний вход 12b могут быть ориентированы относительно общей оси А.

Шар 14 может быть расположен в корпусе 12 с возможностью поворота относительно общей оси А и с возможностью работы между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания текучей среды или прекращения ее протекания, соответственно. В качестве примера, текучая среда течет в направлении, показанном стрелкой F. Шар 14 может также быть выполнен с калиброванным отверстием, показанным, в целом, стрелкой 14а, с каналом 14b давления выше по течению и каналом 14с давления ниже по течению. Калиброванное отверстие 14а может быть сформировано или образовано калибровочным элементом 14а′, размеры которого определяются центральным отверстием, обеспечивающим возможность протекания потока F текучей среды с заранее определенным коэффициентом потока. Калибровочный элемент 14а′ может быть выполнен в форме кольцевой структуры, соответствующей показанной на фиг. 7b, такой что калиброванное отверстие 14а является центральным отверстием с круговой формой. Однако объем изобретения предполагает включение калибровочного элемента 14а′, выполненного с другими типами или видами конструкций, и с центральным отверстием, имеющим другие типы или виды соответствующих форм, включая овальную форму, квадратную форму, треугольную форму, при этом форма основана, по меньшей мере частично, на заранее определенном коэффициенте потока.

Канал 14b давления выше по течению может быть расположен выше по течению от калиброванного отверстия 14а и находиться в проточном сообщении с верхним по течению входом 12а для определения и измерения давления потока F текучей среды выше по течению, при нахождении шара 12 клапана в открытом положении. Канал 14b давления выше по течению также может быть наклонен по отношению к общей оси А, как показано на чертежах. Канал 14с давления ниже по течению может быть расположен ниже по течению от калиброванного отверстия 14а и находиться в проточном сообщении с нижним по течению входом 12b для определения и измерения давления потока текучей среды ниже по течению, при нахождении шара 12 в открытом положении. Канал 12b давления ниже по течению также может быть наклонен по отношению к общей оси А, как показано на чертежах. При работе, состояние потока F текучей среды может быть определено на основании, по меньшей мере частично, измеренной разницы давлений между каналами 14b, 14с давления выше по течению и ниже по течению, в соответствии с заранее определенным коэффициентом потока калиброванного отверстия 14а, при нахождении шара 12, по существу, в открытом положении и протекании текучей среды F через корпус 14 клапана.

На фиг. 1а канал 14b давления выше по течению показан как образующий часть единого узла 13 вход-шток, который соединяет шар 14 с рукояткой 15.

При работе интегрированный вход 12а, выполненный в узле 13 клапан-шток, и дополнительный вход 12b, выполненный в корпусе 12, позволяют оператору легко определять условия текучей среды, протекающей через запорный клапан с полным перекрытием 10, в соответствии с представленным в настоящем описании. Каналы 14а, 14b давления выше по течению и ниже по течению в шаре клапана или в шаре 14 запорного элемента позволяют измерять внутренние условия в клапане через входы 12а, 12b в узле 13 клапан-шток и корпусе клапана 12. Шар 14 запорного элемента клапана выполнен с возможностью работы между открытым и закрытым положениями с обеспечением возможности протекания текучей среды или прекращения ее протекания, соответственно.

Измерение потока может происходить в шаре 14 клапана 10 путем введения калиброванного отверстия 14а и каналов 14b, 14с. Калиброванное отверстие 14а может иметь фиксированный калиброванный внутренний диаметр и может быть выполнено как единое целое или образовывать часть, так называемого, калиброванного шара 14 с полным перекрытием 10 или может быть выполнено как отдельная вставка. Каналы 14b, 14с давления могут быть расположены непосредственно выше по течению и ниже по течению от калиброванного отверстия 14а в шаре 14 и использованы для измерения давления выше по течению и ниже по течению, соответственно. Интегрированный вход 12а в едином узле 13 вход-шток выполнен с возможностью определения и измерения давления в канале 14b. Соответствующий интегрированный вход 12b, расположенный напротив единого узла 13 вход-шток, обеспечивает возможность определения и измерения давления с помощью другого канала 14с давления. Расход определяется с помощью измеренной разности давлений между каналами давлений выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия 14а, при нахождении шара 14 в полностью открытом положении. Объем изобретения включает также использование отдельных взаимозаменяемых вставок с отверстием для обеспечения возможности измерения различных расходов и условий потока.

Клапан 10 может также включать датчики 18а, 18b каналов давления выше по течению и ниже по течению, соединенные с верхним и нижним по течению входами 12а, 12b и выполненные с возможностью определения давления текучей среды и создания сигналов, содержащих информацию о нем, для обработки сигнальным процессором 16, показанным на фиг. 1с.

Клапан 10, изображенный на фиг. 1а и 1b, может также включать другие компоненты, которые не являются частью рассматриваемого изобретения, например, включать верхний и нижний уплотнители 21а, 21b корпуса клапана, О-образные кольца 23а, 23b, 23с, 23d для обеспечения герметизации при вращении, так же как и другие компоненты в едином узле вход-шток, которые позволяют ему вращаться при повороте рукоятки и обеспечивают возможность передачи, определения и измерения давления из верхнего по течению входа. Кроме того, для упрощения чертежа, не каждый элемент на каждой фигуре обозначен.

Фиг. 1с: Сигнальный процессор 16. Согласно предложенному изобретению, устройство 10 может также включать сигнальный процессор 16, показанный на фиг. 1с, который может быть выполнен с возможностью приема сигналов от датчиков 18а, 18b каналов давления выше по течению и ниже по течению (см. также фиг. 9) и определения условий потока текучей среды на основании, по меньшей мере частично, измеренной разности давлений между каналами 14b, 14с давления выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия 14а, при нахождении шара 14 клапана, по существу, в открытом положении. Сигнальный процессор 16 также выполнен с возможностью обеспечения соответствующих сигналов, содержащих информацию об условиях потока текучей среды, основанную, по меньшей мере частично, на измеренной разности давлений между каналами 14b, 14с, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия 14а, при нахождении шара 14, по существу, в открытом положении. Сигнальный процессор 16 может также иметь процессор и, по меньшей мере, одно запоминающее устройство, содержащее код компьютерной программы, при этом по меньшей мере одно запоминающее устройство с кодом компьютерной программы выполнено с возможностью обеспечения, по меньшей мере, осуществления с помощью, по меньшей мере, одного процессора, сигнальным процессором обработки сигналов устройства, представленного выше. Специалистам понятно, как осуществить с помощью такого сигнального процессора выполнение вышеупомянутой обработки сигналов без лишних экспериментов.

В качестве примера, функциональность процессора 16 может быть осуществлена с использованием аппаратных средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения или их комбинации. В типичном осуществлении программного обеспечения, процессор 16 включает одну или более архитектур на базе микропроцессоров, имеющих, по меньшей мере, один микропроцессор, память с произвольным доступом (RAM), память только для чтения (ROM), устройства ввода/вывода и управления, и шины данных и адресов, соединяющие их. Специалист может запрограммировать такое основанное на микроконтроллере (или микропроцессоре) устройство для выполнения функциональных возможностей, описанных в настоящем документе, без излишнего экспериментирования. Объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным осуществлением, использующим технологию, либо известную сейчас, либо разработанную в будущем.

На фиг. 2 показан вариант выполнения изобретения, в котором стопорное кольцо 18 расположено в шаре 14 выше по течению от калибровочного элемента 14а′ для обеспечения некоторой удерживающей способности для калибровочного элемента 14а′. На фиг. 2 элементы, подобные элементам, показанным на фиг. 1а, 1b, имеют подобные числовые позиции.

На фиг. 3-5 показаны варианты предложенного изобретения, в которых измерение потока через шар 14 для клапана 10 также может быть выполнено с использованием типичного измерительного сопла, обозначенного как 22 (фиг. 3), расположенного в месте фиксированного калиброванного элемента 14а, образованного калиброванным элементом 14а′, или измерительного сопла, обозначенного в целом как 24, обеспечивающего тот же самый эффект. На фиг. 5 канал 14b выше по течению показан по существу выровненным (то есть не наклоненным) по отношению к верхнему по течению входу 12а.

На фиг. 3-5 элементы, подобные элементам, показанным на фиг. 1а, 1b, имеют подобные числовые позиции.

На фиг. 6 показан вариант выполнения изобретения, в котором сопло Вентури, выполненное в шаре 140 клапана, может также быть использовано для измерения потока. Как показано, шар 140 включает три секции 140а, 140b и 140с. Секция 140а является широкой, секция 140b является суженной относительно широкой секции 140а, и секция 140с является промежуточной относительно секций 140а и 140b. Эффект Вентури подразумевает снижение давления текучей среды, которое происходит в результате протекания текучей среды из широкой секции 140а через суженную секцию 140b к промежуточной секции 140с шара 140. Поток может быть рассчитан подобным образом с коэффициентом потока, изменяющимся в соответствии с конструкцией отверстия, сопла или сопла Вентури, выполненных в шаре клапана. Каналы 14b, 14с давления могут быть выполнены или расположены в любой ориентации в шаре 140. Конструкция также может быть применена к клапанам с подвеской шара на цапфе, согласно некоторым вариантам предложенного изобретения.

На фиг. 7а-7b показан альтернативный вариант выполнения клапана, в целом обозначенного числовой позицией 100, согласно предложенному изобретению, который включает корпус 112 клапана в комбинации с шаром 114 клапана (также известным как герметизирующее тело клапана). Шар 114 клапана включает пластину 114а с калиброванным отверстием, которая используется для измерения потока и может быть повернута вдоль потока, если это требуется оператору. На фиг. 7а и 7с показана пластина 114а с калиброванным отверстием в закрытом положении, в то время как на фиг. 7b и 7d показана пластина 114а с калиброванным отверстием в открытом положении.

Оператор может повернуть пластину 114а с отверстием вдоль потока с обеспечением увеличения потока через клапан 100, как показано на фиг. 7а и 7с; или оператор может повернуть пластину 114а с отверстием поперек потока с обеспечением использования клапана 100 как средства мгновенного измерения потока, как показано на фиг. 7b и 7d. Пластина 114а с калиброванным отверстием может быть установлена в шаре 114 клапана посредством шарниров 114d, расположенных вдоль упомянутой оси А вращения для шара 114 клапана. На одной стороне клапана 100 может быть выполнена рукоятка 115, предназначенная для управления вращением шара 114 клапана. На другой стороне клапана 100 может быть выполнена отдельная ручка или угломерный круг 119, предназначенный для контроля вращения штока 117 пластины с отверстием, который, в свою очередь, контролирует положение пластины 114а с отверстием. Верхний по течению вход 112а, требуемый для совместной работы с каналом 114b давления выше по течению и определения потока текучей среды может быть выполнен или расположен, как показано, в едином шаровом клапане или узле 113 вход-шток. Нижний по течению вход 112b, требуемый для совместной работы с каналом 114с давления ниже по течению, для измерения потока текучей среды, может быть выполнен или расположен, как показано, в штоке 117 пластины с отверстием.

Клапан 100, показанный на фиг. 7а-7с, включает другие компоненты, которые не образуют части предложенного изобретения, включая, например, верхний и нижний уплотнители корпуса клапана 121а, 121b, О-образные кольца 123а, 123b, 123с, 123d, 123е, 123f, 123g, 123h для обеспечения герметизации при вращении, так же как другие компоненты в едином узле вход-шток, которые позволяют ему вращаться при повороте ручки и обеспечивают возможность передачи, определения и измерения давления из верхнего по течению входа.

На фиг. 8а показан клапан, обозначенный позицией 200, имеющий чувствительные элементы или датчики 202а, 202b высокого и низкого давления, расположенные в указанном клапане, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения. Клапан 200 имеет много частей или компонентов, подобных частям и компонентам клапана 100, показанного на фиг. 7а и 7b. Далее обозначены и описаны те части или компоненты, изображенные на фиг. 8а, которые не повторяются. Например, чувствительные элементы или датчики 202а, 202b высокого и низкого давления расположены, соответственно, по отношению ко входам подобно входам 112а, 112b, показанным на фиг. 7а, 7b, и имеют кабель 204а, 204b, проходящий через них и от верха и низа клапана 200, как показано, к преобразователю давления и/или сигнальному процессору 280, подобно тому, как это показано на фиг. 9. Предусмотрены также варианты, в которых кабель 204а, 204b выполнен как электрический кабель для передачи электрических сигналов к сигнальному процессору, подобного тому, что показан на фиг. 1с или фиг. 9. В этом типе варианта выполнения чувствительные элементы или датчики 202а, 202b высокого и низкого давления могут включать или быть выполненными в виде определенного рода пьезоэлектрических (на основе PZT-керамики) датчиков, выполненных с возможностью реагировать на давление текучей среды и обеспечивать соответствующий электрический сигнал, содержащий информацию о давлении.

В альтернативных случаях, предусматриваются варианты, в которых кабель 204а, 204b выполнен как полый кабель для передачи давления текучей среды к преобразователю давления, подобно тому, как показано на фиг. 9, в котором давление текучей среды определяется и измеряется, и формируется соответствующий электрический сигнал, содержащий информацию о давлении, для дальнейшей обработки сигналов.

Чувствительные элементы или датчики, подобно элементам 202а, 202b, высокого и низкого давления известны в технике, и объем изобретения не ограничивается никаким конкретным типом или видом датчиков, известных либо сейчас, либо разработанных в будущем. В качестве примера на фиг. 8b показан один такой чувствительный элемент или датчик, обозначенный позицией 250, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения, содержащий узел 252 с иглой и соединительным устройством, полую часть 254 датчика для приема потока текучей среды, зажимную гайку 256, стопорное кольцо 258 и канал или проход 260, находящийся в проточном сообщении с полой частью 254 датчика для подачи потока текучей среды от чувствительного элемента или датчика 250 давления.

На фиг. 9 показано устройство, обозначенное в целом позицией 180, которое может иметь вид или быть выполненным как преобразователь давления и/или сигнальный процессор, согласно некоторым вариантам выполнения предложенного изобретения. Устройство 180 соединено с кабелями 204а, 204b, идущими от клапана 200 и изображенными на фиг. 8а.

В одном типе варианта выполнения преобразователь 180 давления может быть выполнен с возможностью реагировать на давление потока текучей среды, например в кабеле 204а, 204b, и обеспечивать сигналы, содержащие информацию о давлении. Сигналы обрабатываются способом, соответствующим показанному, например, на фиг. 1с, для определения разности давлений между чувствительными элементами или датчиками 202а, 202b высокого и низкого давления.

В альтернативном случае, в другом типе варианта выполнения сигнальный процессор 180 может иметь вид или быть осуществлен в соответствии с тем, что показано на фиг. 1с, с возможностью обработки сигналов для определения разности давлений между чувствительными элементами или датчиками 202а, 202b высокого и низкого давления.

Объем изобретения

Следует понимать, что, если явно не заявлено обратное, любое из признаков, характеристик, альтернатив, модификаций, описанных в связи с конкретным вариантом выполнения, может также быть применено, использовано или включено в другом варианте выполнения, описанном здесь. Также чертежи в настоящем описании выполнены не в масштабе.

Несмотря на то, что изобретение описано в качестве примера, применительно к центробежному насосу, его объем включает использование его применительно к другим типам и видам насосов, известных сейчас, или к тем, которые могут быть разработаны в будущем.

Несмотря на то, что изобретение описано и проиллюстрировано применительно к примерам вариантов выполнения, вышеупомянутые и различные другие дополнения и исключения могут быть выполнены без отклонения от его сути и объема.

Группа изобретений относится к арматуростроению, в частности к устройствам, выполненным с обеспечением возможности измерения расхода в системе. Устройство содержит клапан в комбинации с шаром. В корпусе клапана выполнены верхний по течению и нижний по течению входы, расположенные на общей оси. Шар выполнен с возможностью поворота относительно общей оси между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания текучей среды или прекращения протекания текучей среды. Шар имеет калиброванный элемент, калиброванное отверстие которого имеет коэффициент потока, каналы давления, расположенные выше по течению и ниже по течению от калиброванного отверстия и проточно сообщающиеся с верхним по течению и нижним по течению входами, соответственно, для измерения давления выше по течению и ниже по течению, при нахождении шара клапана в открытом положении. Устройство выполнено с обеспечением возможности определения условий потока текучей среды на основании сигналов, содержащих информацию об измеренной разности давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению среды, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана в открытом положении. Имеется конструктивный вариант устройства, содержащего клапанную систему. Группа изобретений направлена на непосредственное измерение потока в шаре запорного клапана с полным перекрытием, уменьшение общего количества элементов, необходимых в системе, и обеспечении одного места потери напора при определении требований общей потери напора в системе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство, содержащее клапан, имеющий:
корпус, имеющий верхний по течению вход, предназначенный для измерения давления выше по течению, и нижний по течению вход, предназначенный для измерения давления ниже по течению, при этом верхний и нижний входы сориентированы относительно общей оси, и
шар, расположенный в корпусе клапана с возможностью поворота относительно общей оси и работы между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания потока текучей среды и прекращения протекания потока текучей среды, соответственно, а также имеющий:
калиброванный элемент, выполненный с возможностью формирования калиброванного отверстия для обеспечения возможности протекания потока текучей среды и имеющий коэффициент потока,
канал давления выше по течению, расположенный выше по течению от калиброванного отверстия и проточно сообщающийся с верхним по течению входом, для измерения давления потока текучей среды выше по течению при нахождении шара клапана в открытом положении, и
канал давления ниже по течению, расположенный ниже по течению от калиброванного отверстия и проточно сообщающийся с нижним по течению входом, для измерения давления потока текучей среды ниже по течению при нахождении шара клапана в открытом положении,
с обеспечением возможности определения условий потока текучей среды по меньшей мере частично на основании сигналов, содержащих информацию об измеренной разности давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана, по существу, в открытом положении.

2. Устройство по п. 1, в котором калиброванное отверстие выполнено или с фиксированным калиброванным внутренним диаметром и как единое целое с шаром клапана, или установлено как отдельная вставка.

3. Устройство по п. 1, в котором канал давления выше по течению и канал давления ниже по течению расположены с противоположных сторон шара клапана.

4. Устройство по п. 1, в котором калиброванное отверстие выбрано из группы отдельных взаимозаменяемых вставок с отверстием, обеспечивающих возможность измерения различных расходов и условий потока.

5. Устройство по п. 1, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, является измерительным соплом.

6. Устройство по п. 1, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, включает сопло Вентури, которое используется для измерения потока.

7. Устройство по п. 1, в котором клапан является запорным клапаном с полным перекрытием.

8. Устройство по п. 1, содержащее датчики каналов давления выше по течению и ниже по течению, выполненные с возможностью реагировать на давление текучей среды, определенное в каналах давления выше по течению и ниже по течению, и обеспечивать сигналы, содержащие информацию о давлении текучей среды.

9. Устройство по п. 8, содержащее сигнальный процессор, выполненный с возможностью приема сигналов от датчиков каналов давления выше по течению и ниже по течению и определения условий потока текучей среды по меньшей мере частично на основании измеренной разности давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана, по существу, в открытом положении.

10. Устройство по п. 1, в котором либо канал давления выше по течению наклонен по отношению к общей оси, либо канал давления ниже по течению наклонен относительно общей оси, либо оба указанных канала наклонены.

11. Устройство по п. 1, в котором калиброванный элемент выполнен с возможностью поворота между закрытым и открытым положениями с обеспечением протекания текучей среды через калиброванное отверстие, когда калиброванный элемент находится в закрытом положении, для непосредственного измерения потока и с обеспечением протекания текучей среды вокруг калиброванного элемента, когда калиброванный элемент находится в открытом положении и не производится непосредственное измерение потока.

12. Устройство, содержащее клапанную систему, имеющую:
клапан, содержащий:
корпус, имеющий верхний по течению вход, предназначенный для измерения давления выше по течению, и нижний по течению вход, предназначенный для измерения давления ниже по течению, при этом указанные входы ориентированы относительно общей оси, и
шар, расположенный в корпусе клапана с возможностью поворота относительно общей оси и работы между открытым и закрытым положениями для обеспечения возможности протекания текучей среды и прекращения протекания текучей среды, соответственно, а также имеющий
калиброванный элемент, выполненный с возможностью образования калиброванного отверстия для обеспечения возможности протекания текучей среды и имеющий коэффициент потока,
канал давления выше по течению, расположенный выше по течению от калиброванного отверстия, для измерения давления потока текучей среды выше по течению при нахождении шара клапана в открытом положении, причем канал давления выше по течению наклонен относительно общей оси, и
канал давления ниже по течению, расположенный ниже по течению от калиброванного отверстия, для измерения давления потока текучей среды ниже по течению при нахождении шара клапана в открытом положении, причем канал давления ниже по течению наклонен относительно общей оси,
датчик канала давления выше по течению, выполненный в канале давления выше по течению с обеспечением возможности реагирования на давление выше по течению и обеспечения сигналов, содержащих информацию о давлении, и
датчик канала давления ниже по течению, выполненный в канале давления ниже по течению с обеспечением возможности реагирования на давление ниже по течению и обеспечения сигналов, содержащих информацию о давлении.

13. Устройство по п. 12, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, выполнен либо с калиброванным внутренним диаметром и изготовлен как единое целое с шаром клапана, либо установлен как отдельная вставка.

14. Устройство по п. 12, в котором канал давления выше по течению и канал давления ниже по течению расположены с противоположных сторон шара клапана.

15. Устройство по п. 12, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, выбран из группы отдельных взаимозаменяемых вставок с отверстием, обеспечивающих возможность измерения различных расходов и условий потока.

16. Устройство по п. 12, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, является измерительным соплом.

17. Устройство по п. 12, в котором калиброванный элемент, образующий калиброванное отверстие, включает сопло Вентури, которое используется для измерения потока.

18. Устройство по п. 12, в котором клапан является запорным клапаном с полным перекрытием.

19. Устройство по п. 12, в котором калиброванный элемент выполнен с возможностью поворота между закрытым и открытым положением с обеспечением возможности протекания текучей среды через калиброванное отверстие, когда калиброванный элемент повернут в закрытое положение, для непосредственного измерения потока и с обеспечением возможности протекания текучей среды вокруг калиброванного элемента, когда калиброванный элемент повернут в открытое положение и не проводится непосредственного измерения потока.

20. Устройство по п. 12, содержащее сигнальный процессор, выполненный с возможностью приема сигналов от датчиков каналов давления выше по течению и ниже по течению и определения условий потока текучей среды по меньшей мере частично на основании измеренной разности давлений между каналами давления выше по течению и ниже по течению, с учетом коэффициента потока калиброванного отверстия, при нахождении шара клапана, по существу, в открытом положении.