КЛАПАН В СБОРЕ Российский патент 2017 года по МПК F16K31/126 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству регулирования давления и, более конкретно, к узлу для быстрого выпуска давления и к клапану в сборе, содержащему устройство регулирования давления.

Уровень техники

Направляющий клапан также называют направляющим устройством или управляющим клапаном. Направляющий клапан в общем предназначен для управления работой клапана регулирования давления (устройства регулирования давления).

На Фиг. 1 показан обычный клапан регулирования давления в сборе 01, содержащий главный клапан 02, направляющий клапан 03 и исполнительный механизм 04. В частности, главный клапан 02 подключен к главной линии 012 для текучей среды. Корпус главного клапана 02 содержит впускную камеру 05, соединенную с источником подачи текучей среды (например, станцией подачи газа) через главную линию 012 для текучей среды, и выпускную камеру 06, соединенную с потребителем текучей среды (например, потребителем газа) через главную линию 012 для текучей среды. Как известно, соединение и отсоединение впускной камеры 05 и выпускной камеры 06 может обеспечиваться за счет седла клапана, где стержень клапана взаимодействует с седлом клапана. Стержень клапана перемещается между положением зацепления с седлом клапана и положением, удаленным от седла клапана, за счет штока клапана, который соединен со стержнем клапана. Шток главного клапана 02 соединен с исполнительным элементом исполнительного механизма 04 (например, исполнительным элементом может быть мембрана или поршень). Исполнительный элемент делит камеру управления исполнительного механизма 04 на камеру 07, которая сообщается с первой камерой 09 давления направляющего клапана 03, и на камеру 08, сообщающуюся со второй камерой 011 давления направляющего клапана 03. Первая камера 09 давления определяет изменение давления в выпускной камере 06 (или давления на выпуске) главного клапана 02, управляя таким образом степенью открытия между второй камерой 011 давления и третьей камерой 010 давления (например, третья камера 010 давления сообщается по текучей среде с впускной камерой 05 главного клапана 02), а затем изменение степени открытия может вызывать изменение давления во второй камере 011 давления, таким образом меняется давление, действующее на двух концах исполнительного элемента исполнительного механизма 04, а перемещение исполнительного элемента может вызывать перемещение стержня главного клапана 02. Таким образом, давление в выпускной камере 06 главного клапана 02 регулируется автоматически посредством направляющего клапана 03 и исполнительного механизма 04.

На Фиг. 2а показана характерная конфигурация известного направляющего клапана 03. Направляющий клапан 03 содержит отверстие 032 для быстрого выпуска и клапанное окно 033, расположенное между прокладкой 031 клапанного окна и седлом клапана. Прокладка 031 клапанного окна соединена с мембраной 034 посредством опорной пластины 035 и крепежного элемента 036. Как показано на фигурах, когда давление в первой камере 09 давления с одной стороны мембраны 034 уменьшается, мембрана 034 перемещается вверх, перемещая таким образом прокладку 031 клапанного окна вверх, тем самым увеличивая степень открытия между прокладкой 031 клапанного окна и клапанным окном 033. Поскольку давление в третьей камере 010 давления в целом выше давления во второй камере 011 давления, давление в третьей камере 010 давления передается во вторую камеру 011 давления. В результате давление, действующее на исполнительный элемент исполнительного механизма 04, меняется, а исполнительный элемент перемещает стержень главного клапана 02, увеличивая таким образом степень открытия главного клапана 02, тем самым увеличивая давление на выпуске главного клапана. И наоборот, когда давление в первой камере 09 давления с одной стороны мембраны 034 увеличивается, мембрана 034 перемещается вниз, перемещая таким образом прокладку 031 клапанного окна вниз, тем самым уменьшая степень открытия между прокладкой 031 клапанного окна и клапанным окном 033, а давление во второй камере 011 давления уменьшается. В результате давление, действующее на исполнительный элемент исполнительного механизма 04, меняется, а исполнительный элемент перемещает стержень клапана главного клапана 02, уменьшая таким образом степень открытия главного клапана 02, тем самым снижая давление на выпуске главного клапана. Если давление в первой камере 09 давления увеличивается постепенно, прокладка 031 клапанного окна упирается в клапанное окно 033, то есть клапанное окно 033 закрыто. Затем открывается отверстие 032 для быстрого выпуска, и давление из второй камеры 011 давления быстро выпускается в первую камеру 09 давления через отверстие 032 для быстрого выпуска, так как давление во второй камере 011 давления выше давления в первой камере 09 давления.

На Фиг. 2b показана характерная конфигурация другого известного направляющего клапана 03'. Направляющий клапан 03' содержит отверстие 032' для быстрого выпуска и клапанное окно 033', расположенное между прокладкой 031' клапанного окна и седлом клапана. Прокладка 031' клапанного окна соединена с мембраной 034' посредством опорной пластины 035' и крепежного элемента 036'. Как показано на фигурах, когда давление в первой камере 09' давления с одной стороны мембраны 034' уменьшается, мембрана 034' перемещается вниз, перемещая таким образом прокладку 031' клапанного окна вниз, тем самым увеличивая степень открытия между прокладкой 031' клапанного окна и клапанным окном 033'. Поскольку давление во впускной камере 010' давления в целом выше давления во второй камере 011' давления, давление в третьей камере 010' давления передается во вторую камеру 011' давления. В результате давление, действующее на исполнительный элемент исполнительного механизма 04, меняется, а исполнительный элемент перемещает стержень главного клапана 02, увеличивая таким образом степень открытия главного клапана 02, тем самым увеличивая давление на выпуске главного клапана. И наоборот, когда давление в первой камере 09' давления с одной стороны мембраны 034' увеличивается, мембрана 034' перемещается вверх, перемещая таким образом прокладку 031' клапанного окна вверх, тем самым уменьшая степень открытия между прокладкой 031' клапанного окна и клапанным окном 033', а давление во второй камере 011' давления уменьшается. В результате давление, действующее на исполнительный элемент исполнительного механизма 04, меняется, а исполнительный элемент перемещает стержень клапана главного клапана 02, уменьшая таким образом степень открытия главного клапана 02, тем самым снижая давление на выпуске главного клапана. Если давление в первой камере 09' давления увеличивается постепенно, прокладка 031' клапанного окна упирается в клапанное окно 033', то есть клапанное окно 033' закрыто. Затем открывается отверстие 032' для быстрого выпуска, и давление из второй камеры 011' давления быстро выпускается в первую камеру 09' давления через отверстие 032' для быстрого выпуска, так как давление во второй камере 011' давления выше давления в первой камере 09' давления.

Однако направляющие клапаны, показанные на Фиг. 2а и 2b, характеризуются некоторыми недостатками. То есть, прокладка 031 и 031' клапанного окна должна быть соединена с мембраной 034, 034', поэтому необходимы дополнительные элементы 035, 036, что повышает сложность монтажа и замены элементов. Более того, в известных распределительных клапанах отверстие для быстрого выпуска находится на одной стороне от прокладки клапанного окна.

Таким образом, необходим клапан в сборе и направляющий клапан с другими конфигурациями.

Раскрытие изобретения

Согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение предоставляет клапан в сборе, содержащий: корпус клапана, характеризующийся наличием первой камеры давления и второй камеры давления, причем давление в первой камере давления ниже давления во второй камере давления, и давление во второй камере давления выпускается в первую камеру давления в ответ на изменение давления в первой камере давления; блокирующее устройство, расположенное между первой камерой давления и второй камерой давления; шток клапана, расположенный в корпусе клапана, причем один конец штока клапана взаимодействует с возможностью перемещения с блокирующим устройством; и мембрану, соединенную со штоком клапана и расположенную смежно с первой камерой давления или над ней; причем, когда давление в первой камере давления изменяется, мембрана перемещает шток клапана в результате определения изменения давления в первой камере давления.

В соответствии с одним примером первая камера давления содержит внутреннюю камеру, расположенную на штоке клапана, и на одном конце штока клапана, который взаимодействует с блокирующим устройством, выполнено соединительное отверстие, причем соединительное отверстие обеспечивает сообщение внутренней камеры штока клапана со второй камерой давления.

В соответствии с одним примером соединительное отверстие находится с одной стороны одного конца штока клапана, который взаимодействует с блокирующим устройством, причем, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, соединительное отверстие блокируется блокирующим устройством, а первая камера давления отсекается от второй камеры давления, причем, когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, первая камера давления сообщается со второй камерой давления через соединительное отверстие.

В соответствии с одним примером в корпусе клапана дополнительно выполнено клапанное окно для размещения в нем штока клапана, а вторая камера давления расположена на клапанном окне и характеризуется наличием бокового отверстия для сообщения второй камеры давления с внешним давлением.

В соответствии с одним примером первая камера давления дополнительно содержит третью камеру давления, расположенную смежно с другим концом штока клапана и сообщающуюся с внутренней камерой штока клапана, а мембрана расположена над третьей камерой давления и перемещает шток клапана в результате определения изменения давления в третьей камере давления.

В соответствии с одним примером клапан в сборе дополнительно содержит четвертую камеру давления, соединенную со второй камерой давления посредством блокирующего устройства, давление в которой выше давления во второй камере давления, причем, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, четвертая камера давления сообщается со второй камерой давления, а когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, четвертая камера давления отсечена от второй камеры давления.

В соответствии с одним примером четвертая камера давления дополнительно содержит смещающий элемент, предназначенный для возврата блокирующего устройства в исходное положение.

В соответствии с одним примером, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, первая камера давления сообщается со второй камерой давления, а когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, первая камера давления отсечена от второй камеры давления.

В соответствии с одним примером мембрана соединена со штоком клапана посредством верхней пластины и нижней пластины, расположенной на штоке клапана, и винтовой гайки.

Клапан в сборе в соответствии с настоящим изобретением может обеспечивать одно или несколько из следующих преимуществ.

Во-первых, соединительное отверстие находится рядом с первым отверстием, тем самым обеспечивая большую гибкость конструкции клапана в сборе.

Во-вторых, больше не нужно присоединять прокладку клапанного окна к мембране, тем самым снижая сложность монтажа.

Также не нужен дополнительный элемент для соединения прокладки клапанного окна с мембраной.

Дополнительно, так как прокладка клапанного окна представляет собой независимый элемент, ее замена является простой и менее дорогостоящей.

Краткое описание чертежей

Приведенное ниже описание фигур поможет лучше понять вариант осуществления настоящего изобретения. Детали на фигурах изображены непропорционально.

На Фиг. 1 показана блочная схема клапана регулирования давления в сборе;

на Фиг. 2а показан частичный вид в разрезе известного направляющего клапана;

на Фиг. 2b показан частичный вид в разрезе другого известного направляющего клапана;

на Фиг. 3 показана блочная схема одного варианта осуществления клапана в сборе в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 4 показан частичный вид в разрезе одного варианта осуществления клапана в сборе в соответствии с настоящим изобретением в положении, в котором первое отверстие открыто, а соединительное отверстие закрыто;

на Фиг. 5 показан увеличенный частичный вид первого отверстия и соединительного отверстие согласно Фиг. 4;

на Фиг. 6 показан частичный вид в разрезе варианта осуществления согласно Фиг. 4 в положении, в котором первое отверстие закрыто, а соединительное отверстие открыто;

на Фиг. 7 показан увеличенный частичный вид первого отверстия и соединительного отверстия согласно Фиг. 6;

на Фиг. 8 показан частичный вид в разрезе другого варианта осуществления клапана в сборе в соответствии с настоящим изобретением в положении, в котором первое отверстие открыто, а соединительное отверстие закрыто;

на Фиг. 9 показан частичный вид в разрезе варианта осуществления согласно Фиг. 8 в положении, в котором первое отверстие закрыто, а соединительное отверстие открыто;

на Фиг. 10 показан частичный вид в разрезе другого варианта осуществления клапана в сборе в соответствии с настоящим изобретением в положении, в котором первое отверстие закрыто, а соединительное отверстие открыто;

на Фиг. 11 показан частичный вид в разрезе варианта осуществления согласно Фиг. 10 в положении, в котором первое отверстие открыто, а соединительное отверстие закрыто;

на Фиг. 12 показана блочная схема одного варианта осуществления направляющего клапана в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 13 показана блочная схема другого варианта осуществления направляющего клапана в соответствии с настоящим изобретением; и

на Фиг. 14 показан один пример характерной конфигурации направляющего клапана согласно Фиг. 13.

На указанных выше фигурах одинаковыми ссылочными позициями могут быть обозначены одинаковые, аналогичные или соответствующие элементы или функции.

Осуществление изобретения

Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления со ссылками на фигуры, которые являются неотъемлемой частью настоящего изобретения. На прилагаемых фигурах в качестве примера проиллюстрированы характерные варианты осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированные варианты осуществления не исключают остальные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что не выходя за пределы объема настоящего изобретения можно использовать другие варианты осуществления или некоторые конструктивные или логические замены. Поэтому приведенное ниже подробное описание не следует рассматривать как ограничение настоящего изобретения, а объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

В приведенном ниже раскрытии делаются ссылки на прилагаемые фигуры. Фигуры составляют часть настоящего изобретения, и некоторые характерные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на фигурах в качестве примера. Поэтому некоторые термины, определяющие положение в пространстве, такие как «лево», «право», «верх», «низ», «впереди», «сзади», «линейный», «вперед» и «назад», используются относительно направлений, показанных на фигурах. Таким образом, детали вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть расположены в разных направлениях, а термины, определяющие положение в пространстве, используются в качестве примера, а не ограничения. Следует понимать, что не выходя за пределы объема настоящего изобретения можно использовать другие варианты осуществления или некоторые конструктивные или логические замены. Поэтому приведенное ниже подробное описание не следует рассматривать как ограничение настоящего изобретения, а объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

На Фиг. 3 показана блочная схема одного варианта осуществления клапана в сборе 31 в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фигурах, клапан в сборе 31 содержит третью камеру 309 давления, вторую камеру 311 давления, четвертую камеру 310 давления и внутреннюю камеру 312 штока клапана. Третья камера 309 давления может воспринимать давление из внешнего источник давления, и клапан в сборе 31 управляет сообщением и степенью открытия между второй камерой 311 давления и четвертой камерой 310 давления или внутренней камерой 312 штока клапана в ответ на изменение давления в третьей камере 309 давления, тем самым регулируя давление во второй камере 311 давления. Как показано на Фиг. 3, давление из второй камеры 311 давления может подаваться в другие элементы, оборудование или устройства.

Далее будет подробно описан вариант осуществления клапана в сборе в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 4 показан частичный вид в разрезе одного варианта осуществления клапана в сборе 31 в соответствии с настоящим изобретением в положении, в котором первое отверстие открыто, а соединительное отверстие закрыто. Клапан в сборе 31 содержит корпус 305 клапана, мембрану 304, клапанное окно 303, шток 307 клапана и блокирующее устройство 301 (например, прокладку клапанного окна).

Корпус 305 клапана образует третью камеру 309 давления, вторую камеру 311 давления и четвертую камеру 310 давления. Как показано на фигурах, каждая из третьей камеры 309 давления, второй камеры 311 давления и четвертой камеры 310 давления содержит соединительный канал, а третья камера 309 давления и четвертая камера 310 давления могут воспринимать давление из других внешних источников давления соответственно. Давление во второй камере 311 давления может подаваться в другие детали, оборудование или устройства. Например, во второй камере 311 давления выполнено боковое отверстие 3112 для соединения второй камеры 311 давления с внешним давлением.

Согласно Фиг. 4 край мембраны 304 прикреплен к корпусу 305 клапана и расположен с одной стороны третьей камеры 309 давления. Мембрана 304 выполнена с возможностью перемещения в ответ на изменение давления в третьей камере 309 давления. В примере согласно Фиг. 4 край мембраны 304 зажат между корпусом 305 клапана и крышкой 306 клапана, прикрепленной к корпусу клапана. Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что также возможны и другие формы крепления.

Также согласно Фиг. 4, показанное клапанное окно характеризуется наличием нижней части 303 и верхней части 3031, которые могут образовывать одну деталь или могут быть отделены друг от друга. Клапанное окно прикреплено к корпусу 305 клапана. Нижняя часть 303 клапанного окна образует первое отверстие между второй камерой 311 давления и четвертой камерой 310 давления.

Также согласно Фиг. 4, показанный шток клапана характеризуется наличием нижней части 307 штока клапана и верхней части 3071 штока клапана, которые могут образовывать одну деталь или могут быть отделены друг от друга. Шток клапана проходит через клапанное окно и соединен с мембраной 304. Как показано на фигурах, шток клапана содержит внутреннюю камеру 312, и на одном конце штока клапана выполнено соединительное отверстие 302. Мембрана 304 соединена со штоком клапана посредством винтовой гайки 321 и верхней пластины 3072 и нижней пластины 3073, причем верхняя пластина 3072 и нижняя пластина 3073 находятся на верхней части 3071 штока клапана.

Также согласно Фиг. 4, прокладка 301 клапанного окна расположена в четвертой камере 310 давления и смещена к первому отверстию и соединительному отверстию 302 посредством смещающего элемента 308. Показанный смещающий элемент 308 представляет собой пружину. Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что также возможны и другие упругие элементы, например гофрированная трубка.

Далее со ссылками на Фиг. 4-7 будет описана работа приведенного в качестве примера клапана в сборе 31. На Фиг. 5 показан увеличенный частичный вид варианта осуществления согласно Фиг. 4, где первое отверстие 401 находится в открытом положении, а соединительное отверстие 302 находится в закрытом положении. Как четко видно на Фиг. 5, в этом положении прокладка 301 клапанного окна упирается в шток клапана под действием смещающего усилия пружины 308, тем самым закрывая соединительное отверстие 302 внутренней камеры 312 штока клапана, тогда как первое отверстие 401 в этом положении открыто. В примере, показанном на Фиг. 4-7, давление в четвертой камере 310 давления больше давления во второй камере 311 давления. Таким образом, когда первое отверстие 401 находится в открытом положении, давление в четвертой камере 310 давления подается во вторую камеру 311 давления. Скорость подачи зависит от степени открытия первого отверстия 401.

Далее будет описано, как изменение давления в третьей камере 309 давления влияет на степень открытия первого отверстия 401.

Когда давление в третьей камере 309 давления клапана в сборе 31 уменьшается, мембрана 304 перемещается вниз под действием смещающего усилия пружины (не показана), расположенной с противоположной стороны третьей камеры 309 давления. Так как шток 307 клапана соединен с мембраной 304, шток 307 клапана перемещается вниз вместе с мембраной 304, толкая прокладку 301 клапанного окна вниз. В результате расстояние между первым отверстием 401 и прокладкой 301 клапанного окна увеличивается, то есть увеличивается степень открытия первого отверстия 401, тем самым обеспечивая возможность более быстрой подачи давления из четвертой камеры 310 давления во вторую камеру 311 давления, таким образом вызывая увеличение давления во второй камере 311 давления.

И наоборот, когда давление в третьей камере 309 давления клапана в сборе 31 увеличивается, давление в третьей камере 309 давления преодолевает смещающее действие пружины (не показана), расположенной с противоположной стороны мембраны 304, таким образом мембрана 304 перемещается вверх, а шток 307 клапана перемещается вверх вместе с мембраной 304, и прокладка 301 клапанного окна перемещается вверх, опираясь на шток 307 клапана за счет смещающего действия смещающей пружины 308. В результате расстояние между первым отверстием 401 и прокладкой 301 клапанного окна уменьшается, то есть уменьшается степень открытия первого отверстия 401.

Далее будет описан процесс открытия соединительного отверстия 302.

Согласно Фиг. 6, если давление в третьей камере 309 давления клапана в сборе 31 продолжает увеличиваться, прокладка 301 клапанного окна больше не перемещается вверх, так как она упирается в нижний торец клапанного окна 303. Если давление в третьей камере 309 давления продолжает увеличиваться, мембрана 304 преодолевает смещающее усилие пружины и продолжает перемещаться вверх, тем самым перемещая шток 307 клапана вверх. В результате шток 307 клапана не взаимодействует с прокладкой 301 клапанного окна, то есть соединительное отверстие 302 открыто. В показанных примерах давление во внутренней камере 312 штока клапана ниже давления во второй камере 311 давления, при этом внутренняя камера 312 штока клапана сообщается с третьей камерой 309 давления через первый канал 313, выполненный в штоке 307 клапана. Таким образом, когда соединительное отверстие 302 открыто, давление во второй камере 311 давления быстро выпускается в третью камеру 309 давления через внутреннюю камеру 312 штока клапана через соединительное отверстие 302.

Как более подробно показано на Фиг. 7, направление выпуска из второй камеры 311 давления во внутреннюю камеру 312 штока клапана схематически показано стрелкой, а скорость выпуска определяется степенью открытия соединительного отверстия 302, т.е. чем больше степень открытия, тем выше скорость выпуска.

Из приведенного выше описания становится понятно, что клапан в сборе 31 управляет сообщением и степенью открытия между второй камерой 311 давления и четвертой камерой 310 давления, внутренней камерой 312 штока клапана в ответ на изменение давления в третьей камере 309 давления, тем самым дополнительно регулируя изменение давления во второй камере 311 давления.

На Фиг. 4-7 показано, что внутренняя камера 312 штока клапана сообщается с третьей камерой 309 давления через первый канал 313, то есть внутренняя камера 312 штока клапана и третья камера 309 давления вместе образуют первую камеру давления. Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что в других вариантах осуществления первая камера давления может содержать только внутреннюю камеру 312 штока клапана.

На Фиг. 8-9 показан другой вариант осуществления клапана в сборе 31' в соответствии с настоящим изобретением, согласно которому внутренняя камера 312' штока клапана сообщается с атмосферой.

В частности, согласно Фиг. 8 клапан в сборе 31' содержит корпус 305' клапана, мембрану 304', клапанное окно 303', шток 307' клапана и прокладку 301' клапанного окна. Корпус 305' клапана образует третью камеру 309' давления, вторую камеру 311' давления и четвертую камеру 310' давления.

На Фиг. 8 показан случай, аналогичный случаю, показанному на фиг. 4, когда давление в третьей камере 309' давления клапана в сборе 31' уменьшается, а мембрана 304' перемещается вниз за счет смещающего действия пружины (не показана), расположенной на противоположной стороне третьей камеры 309' давления. Так как шток 307' клапана соединен с мембраной 304', шток 307' клапана перемещается вниз вместе с мембраной 304', толкая прокладку 301' клапанного окна вниз. В результате расстояние между первым отверстием и прокладкой 301' клапанного окна увеличивается, то есть увеличивается степень открытия первого отверстия, тем самым обеспечивая возможность более быстрой подачи давления из четвертой камеры 310' давления во вторую камеру 311' давления, таким образом вызывая увеличение давления во второй камере 311' давления.

И наоборот, когда давление в третьей камере 309' давления клапана в сборе 31' увеличивается, давление в третьей камере 309' давления преодолевает смещающее действие пружины (не показана), расположенной с противоположной стороны мембраны 304', таким образом мембрана 304' перемещается вверх, а шток 307' клапана перемещается вверх вместе с мембраной 304', и прокладка 301' клапанного окна перемещается вверх, опираясь на шток 307' клапана за счет смещающего действия смещающей пружины 308'. В результате расстояние между первым отверстием и прокладкой 301' клапанного окна уменьшается, то есть уменьшается степень открытия первого отверстия.

Далее будет описан процесс открытия соединительного отверстия 302'.

Согласно Фиг. 9, если давление в третьей камере 309' давления клапана в сборе 31' продолжает увеличиваться, прокладка 301' клапанного окна больше не перемещается вверх, так как она упирается в нижний торец клапанного окна 303'. Если давление в третьей камере 309' давления продолжает увеличиваться, мембрана 304' преодолевает смещающее усилие пружины и продолжает перемещаться вверх, тем самым перемещая шток 307' клапана вверх. В результате шток 307' клапана не взаимодействует с прокладкой 301' клапанного окна, то есть соединительное отверстие 302' открыто. В показанных примерах внутренняя камера 312' штока клапана сообщается с атмосферой. Таким образом, когда соединительное отверстие 302' открыто, давление из второй камеры 311' давления быстро выпускается во внутреннюю камеру 312' штока клапана через соединительное отверстие 302'. Скорость выпуска определяется степенью открытия соединительного отверстия 302', т.е. чем больше степень открытия, тем выше скорость выпуска.

На Фиг. 4-9 показаны варианты осуществления, согласно которым давление во внутренней камере штока клапана представляет собой давление в третьей камере давления или давление атмосферы. Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что давление во внутренней камере штока клапана также может представлять собой другое соответствующее давление.

Необходимо отметить, что в приведенном выше описании вариант осуществления показывает, что давление в четвертой камере 310/310' давления выше давления во второй камере 311/311' давления, а давление во второй камере 311/311' давления выше давления в третьей камере 309/309' давления, однако также возможны и другие конфигурации.

На Фиг. 10-11 показан другой вариант осуществления клапана в сборе 31'' в соответствии с настоящим изобретением. Согласно этому варианту осуществления давление в четвертой камере 310'' давления ниже давления во второй камере 311'' давления, а давление во второй камере 311'' давления ниже давления в третьей камере 309'' давления.

Клапан в сборе 31'' содержит корпус 305'' клапана, мембрану 304'', клапанное окно 303'', шток 307'' клапана и прокладку 301'' клапанного окна. Корпус 305'' клапана образует третью камеру 309'' давления, вторую камеру 311'' давления и четвертую камеру 310'' давления.

Как показано на Фиг. 10, третья камера 309'' давления расположена над мембраной 304''. Когда давление в третьей камере 309'' давления уменьшается, мембрана 304'' перемещается вверх, перемещая шток 307'' клапана вверх. Прокладка 301'' клапанного окна упирается в клапанное окно 303'', то есть первое отверстие закрыто, а нижний торец штока 307'' клапана не взаимодействует с прокладкой 301'' клапанного окна, то есть соединительное отверстие 302'' открыто. Давление из внутренней камеры 312'' штока клапана передается во вторую камеру 311'' давления через соединительное отверстие 302'', и давление во второй камере 311'' давления увеличивается.

Если давление в третьей камере 309'' давления увеличивается, мембрана 304'' перемещается вниз, перемещая шток 307'' клапана вниз до тех пор, пока шток 307'' клапана не упрется в торец прокладки 301'' клапанного окна, после чего соединительное отверстие закрывается.

Как показано на Фиг. 11, если давление в третьей камере 309'' давления продолжает увеличиваться, шток 307'' клапана толкает прокладку клапанного окна 308'' вниз, в результате чего нижний конец клапанного окна 303'' перестает взаимодействовать с прокладкой 308'' клапанного окна, то есть первое отверстие открывается. В результате давление из второй камеры 311' давления быстро выпускается в четвертую камеру 310'' давления через первое отверстие.

Из приведенного выше описания вариантов осуществления становится понятно, что клапан в сборе согласно настоящему изобретению может обеспечивать одно или несколько следующих преимуществ:

Во-первых, соединительное отверстие находится рядом с первым отверстием, тем самым обеспечивая большую гибкость конструкции клапана в сборе.

Во-вторых, больше не нужно присоединять прокладку клапанного окна к мембране, тем самым снижая сложность монтажа.

Также не нужны дополнительные элементы для соединения прокладки клапанного окна с мембраной.

Дополнительно прокладка клапанного окна представляет собой независимый элемент, за счет чего ее замена является простой и менее дорогостоящей.

Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что клапан в сборе согласно настоящему изобретению можно применять в любом оборудовании, устройстве или системе регулирования давления. Далее будет описан вариант осуществления, согласно которому клапан в сборе согласно настоящему изобретению используется в качестве направляющего клапана.

На Фиг. 12 показана блочная схема одного варианта осуществления направляющего клапана 30 в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фигурах, направляющий клапан 30 содержит клапан в сборе согласно настоящему изобретению, например клапан в сборе 31, 31' или 31'', описанный со ссылкой на Фиг. 4-11. На Фиг. 12 дополнительно показан главный клапан 02 и исполнительный механизм 04, используемый вместе с направляющим клапаном 30. Главный клапан 02 содержит впускную камеру 05, выпускную камеру 06, клапанное окно, находящееся между впускной камерой 05 и выпускной камерой 06, стержень клапана, функционально соединенный с клапанным окном, и шток клапана, соединенный со стержнем клапана. Исполнительный механизм 04 содержит исполнительный элемент, соединенный со штоком клапана, камеру 07 управления, расположенную с одной стороны исполнительного элемента, и камеру 08 управления, расположенную с другой стороны исполнительного элемента.

В направляющем клапане 30 давление из выпускной камеры 06 главного клапана 02 поступает в третью камеру 309 (/309'/309'') давления клапана в сборе 31 (/31'/31'') и она соединена с камерой 07, расположенной с одной стороны исполнительного элемента исполнительного механизма 04, а в четвертую камеру 310 (/310'/310'') давления клапана в сборе 31 (/31'/31'') давление поступает из впускной камеры 05 главного клапана 02. Вторая камера 311 (/311'/311'') давления клапана в сборе 31 (/31'/31'') соединена с камерой 08, расположенной с другой стороны исполнительного элемента исполнительного механизма 04. Когда давление в выпускной камере 06 главного клапана 02 меняется, давление в третьей камере 309 (/309'/309'') давления может меняться соответственно. Как описано со ссылкой на Фиг. 4-11, изменение давления в третьей камере 309 (/309'/309'') давления изменяет сообщение и степень открытия между второй камерой 311 (/311'/311'') давления, четвертой камерой 310 (/310'/310'') давления и внутренней камерой 312 (/312'/312'') штока клапана, тем самым регулируя давление во второй камере 311 (/311'/311'') давления.

Так как третья камера 309 (/309'/309'') давления и вторая камера 311 (/311'/311'') давления сообщаются по текучей среде с камерами 07, 08 исполнительного механизма 04 соответственно, изменения давления в третьей камере 309 (/309'/309'') давления и второй камере 311 (/311'/311'') давления могут вызывать перемещение исполнительного элемента исполнительного механизма 04, перемещая таким образом шток клапана главного клапана 02, тем самым открывая, или закрывая, или изменяя степень открытия клапанного окна главного клапана 02 для регулирования давление на выпуске главного клапана 02. Изменение давления на выпуске может дополнительно протекать в обратном направлении в направляющий клапан 30.

Следует отметить, что в целях краткости на Фиг. 12 и на других фигурах, на которых показаны варианты осуществления направляющего клапана, которые описываются далее, характерные элементы конструкции главного клапана и исполнительного механизма не показаны. Следует понимать, что направляющий клапан согласно настоящему изобретению можно применять с любым подходящим главным клапаном и/или исполнительным механизмом, ранее известным или созданным после даты подачи настоящего изобретения. В частности, главный клапан 02 может быть клапаном регулирования давления поршневого типа, клапаном регулирования давления рычажного типа или любым другим подходящим клапаном регулирования давления, ранее известным или разработанным после даты подачи настоящего изобретения. Исполнительный механизм 04 может быть исполнительным механизмом мембранного типа, исполнительным механизмом поршневого типа и/или любым другим подходящим исполнительным механизмом, ранее известным или разработанным после даты подачи настоящего изобретения.

Также следует отметить, что согласно варианту осуществления 30 видно, что третья камера 309 давления сообщается по текучей среде с камерой 07, а вторая камера 311 давления сообщается по текучей среде с камерой 08, но также возможны и другие формы соединения. Например, третья камера 309 давления сообщается по текучей среде с камерой 08, а вторая камера 311 давления сообщается по текучей среде с камерой 07. Более того, направление клапанного окна и стержня клапана главного клапана 02 могут быть отрегулированы соответственно.

На Фиг. 13 показана блочная схема другого варианта осуществления направляющего клапана 30' в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фигурах, направляющий клапан 30' содержит клапан в сборе согласно настоящему изобретению, например клапан в сборе 31, 31' или 31'', описанный со ссылкой на Фиг. 4-11. Направляющий клапан 30' дополнительно содержит пятую камеру 318 давления.

На Фиг. 12 дополнительно показан главный клапан 02 и исполнительный механизм 04, используемый вместе с направляющим клапаном 30'. Главный клапан 02 содержит впускную камеру 05, выпускную камеру 06, клапанное окно, находящееся между впускной камерой 05 и выпускной камеры 06, стержень клапана, функционально соединенный с клапанным окном, и шток клапана, соединенный со стержнем клапана. Исполнительный механизм 04 содержит исполнительный элемент, соединенный со штоком клапана, камеру 07 управления, расположенную с одной стороны исполнительного элемента, и камеру 08 управления, расположенную с другой стороны исполнительного элемента.

В направляющем клапане 30 давление из выпускной камеры 06 главного клапана 02 поступает в третью камеру 309 (/309'/309'') давления клапана в сборе 31 (/31'/31'') и она соединена с камерой 07, расположенной с одной стороны исполнительного элемента исполнительного механизма 04, а в пятую камеру 318 давления направляющего клапана 30' давление поступает из впускной камеры 05 главного клапана 02. Вторая камера 311 (/311'/311'') давления клапана в сборе 31 (/31'/31'') соединена с камерой 08, расположенной с другой стороны исполнительного элемента исполнительного механизма 04. Когда давление в выпускной камере 06 главного клапана 02 меняется, давление в третьей камере 309 (/309'/309'') давления может меняться соответственно.

С одной стороны, изменение давления в третьей камере 309 (/309'/309'') давления вызывает изменение сообщения и степени открытия между пятой камерой 318 давление и четвертой камерой 310 (/310'/310'') давления, таким образом давление в четвертой камере 310 (/310'/310'') давления представляет собой давление во впускной камере главного клапана за счет снижения и регулирования давления.

С другой стороны, как описано со ссылкой на Фиг. 4-11, изменение давления в третьей камере 309 (/309'/309'') давления изменяет сообщение и степень открытия между второй камерой 311 (/311'/311'') давления, четвертой камерой 310 (/310'/310'') давления и внутренней камерой 312 (/312'/312'') штока клапана, тем самым регулируя давление во второй камере 311 (/311'/311'') давления.

Так как третья камера 309 (/309'/309'') давления и вторая камера 311 (/311'/311'') давления сообщаются по текучей среде с камерами 07, 08 исполнительного механизма 04 соответственно, изменения давления в третьей камере 309 (/309'/309'') давления и второй камере 311 (/311'/311'') давления могут вызывать перемещение исполнительного элемента исполнительного механизма 04, перемещая таким образом шток клапана главного клапана 02, тем самым открывая, или закрывая, или изменяя степень открытия клапанного окна главного клапана для регулирования давление на выпуске главного клапана 02. Изменение давления на выпуске может дополнительно протекать в обратном направлении в направляющий клапан 30.

Далее будет описан пример характерной конфигурации направляющего клапана 30' со ссылкой на Фиг. 14.

Направляющий клапан 30' содержит: пятую камеру 318 давления, которая, как показано, расположена в корпусе 305 клапана и сообщается по текучей среде с впускной камерой 05 главного клапана 02; вторую мембрану 314, край которой прикреплен к корпусу 305 клапана, расположенную с одной стороны третьей камеры 309 давления, причем вторая мембрана 314 выполнена с возможностью перемещения в ответ на изменение давления в третьей камере 309 давления; второе клапанное окно, прикрепленное к корпусу 305 клапана и характеризующееся наличием третьего отверстия 315, расположенного между пятой камерой 318 давления и четвертой камерой 310 давления; второй шток 316 клапана, проходящий через второе клапанное окно и соединенное со второй мембраной 314; и стержень 317 клапана, соединенный со вторым штоком 316 клапана и выполненный с возможностью перемещения между положением, в котором он взаимодействует с третьим отверстием 315, и положением, в котором он не взаимодействует с третьим отверстием 315. В ответ на изменение давления в третьей камере 309 давления вторая мембрана 314 перемещает второй шток 316 клапана и стержень 317 клапана между положением, в котором он взаимодействует с третьим отверстием 315, и положением, в котором он не взаимодействует с третьим отверстием 315, тем самым регулируя степень открытия третьего отверстия 315.

Следует отметить, что описанные выше варианты осуществления приведены только в целях описания и не ограничивают настоящее изобретение, и необходимо понимать, что возможны различные модификации и изменения, не выходящие за пределы объема и сути настоящего изобретения, понятные специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Такие модификации и изменения подпадают под объем настоящего изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Объем защиты настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Более того, все ссылочные позиции, приведенные в формуле изобретения, не должны рассматриваться как ограничения формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и формы его спряжения не исключают наличие других элементов или стадий, отличных от указанных в формуле изобретения. Использование форм единственного числа для элементов или стадий не исключает наличие таких элементов или стадий во множественном числе.

Настоящее изобретение относится к клапану в сборе, причем клапан в сборе содержит: корпус клапана, характеризующийся наличием первой камеры давления и второй камеры давления, причем давление в первой камере давления ниже давления во второй камере давления, а давление во второй камере давления выпускается в первую камеру давления в ответ на изменение давления в первой камере давления; блокирующее устройство, расположенное между первой камерой давления и второй камерой давления; и шток клапана, расположенный в корпусе клапана, один конец которого взаимодействует с возможностью перемещения с блокирующим устройством; и мембрану, соединенную со штоком клапана и расположенную рядом с первой камерой давления или над ней; причем, когда давление в первой камере давления изменяется, мембрана перемещает шток клапана в результате определения изменения давления в первой камере давления.

1. Клапан в сборе, содержащий:

корпус клапана, характеризующийся наличием первой камеры давления и второй камеры давления, причем давление в первой камере давления ниже давления во второй камере давления, и давление из второй камеры давления выпускается в первую камеру давления в ответ на изменение давления в первой камере давления;

блокирующее устройство, расположенное между первой камерой давления и второй камерой давления;

шток клапана, расположенный в корпусе клапана, причем один конец штока клапана взаимодействует с возможностью перемещения с блокирующим устройством; и

мембрану, соединенную со штоком клапана и расположенную рядом с первой камерой давления или над ней;

причем, когда давление в первой камере давления меняется, мембрана перемещает шток клапана в результате определения изменения давления в первой камере давления.

2. Клапан в сборе по п. 1, в котором первая камера давления содержит внутреннюю камеру, расположенную на штоке клапана, и на одном конце штока клапана, который взаимодействует с блокирующим устройством, выполнено соединительное отверстие, причем соединительное отверстие обеспечивает сообщение внутренней камеры штока клапана со второй камерой давления.

3. Клапан в сборе по п. 2, в котором соединительное отверстие находится с одной стороны одного конца штока клапана, который взаимодействует с блокирующим устройством, причем, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, соединительное отверстие блокируется блокирующим устройством, а первая камера давления отсекается от второй камеры давления, причем, когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, первая камера давления сообщается со второй камерой давления через соединительное отверстие.

4. Клапан в сборе по п. 3, в котором в корпусе клапана дополнительно выполнено клапанное окно для размещения в нем штока клапана, а вторая камера давления расположена на клапанном окне и характеризуется наличием бокового отверстия для сообщения второй камеры давления с внешним давлением.

5. Клапан в сборе по п. 4, в котором первая камера давления дополнительно содержит третью камеру давления, расположенную смежно с другим концом штока клапана и сообщающуюся с внутренней камерой штока клапана, а мембрана расположена над третьей камерой давления и перемещает шток клапана в результате определения изменения давления в третьей камере давления.

6. Клапан в сборе по п. 4 или п. 5, в котором клапан в сборе дополнительно содержит четвертую камеру давления, соединенную со второй камерой давления посредством блокирующего устройства, давление в которой выше давления во второй камере давления, причем, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, четвертая камера давления сообщается со второй камерой давления, а когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, четвертая камера давления отсекается от второй камеры давления.

7. Клапан в сборе по п. 6, в котором четвертая камера давления дополнительно содержит смещающий элемент, предназначенный для возврата блокирующего устройства в исходное положение.

8. Клапан в сборе по п. 1, в котором, когда шток клапана толкает блокирующее устройство, первая камера давления сообщается со второй камерой давления, а когда шток клапана не взаимодействует с блокирующим устройством, первая камера давления отсекается от второй камеры давления.

9. Клапан в сборе по любому из пп. 1-5 и п. 8, в котором мембрана соединена со штоком клапана посредством верхней пластины и нижней пластины, расположенной на штоке клапана, и винтовой гайки.