ТАРЕЛОЧНЫЙ УЗЕЛ С БОКОВЫМ СТВОЛОМ ДЛЯ УСТРОЙСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2017 года по МПК F16K27/02 F16K1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к тарелочным узлам для устройства регулирования потока текучей среды и, более конкретно, к тарелочным узлам элемента управления для регулятора текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]Давление, при котором типичные газораспределительные системы подают газ, может варьироваться в зависимости от требований, предъявляемых к системе, климату, источнику энергоснабжения и/или другим факторам. Тем не менее, большинство установок конечных пользователей, оснащенных газовыми приборами, такими как котлы, печи и т.п., нуждаются в том, чтобы газ подавали под заданным давлением и на уровне или ниже максимальной функциональной возможности газового регулятора. Таким образом, газовые регуляторы выполнены в этих распределительных системах для обеспечения того, чтобы поставляемый газ соответствовал требованиям установок конечных пользователей. Обычные газовые регуляторы, как правило, содержат привод замкнутой системы управления для измерения и регулирования давления подаваемого газа.

[0003] Различные рабочие параметры, такие как температура и давление, могут неблагоприятно воздействовать на общий срок службы компонентов регулятора, рассматриваемых в любом количестве. Например, как показано на фиг. 1, элементы управления для традиционных регуляторов могут, как правило, содержать тарелочный узел 10 для открывания и закрывания канала 20 регулирующего клапана, таким образом, регулируя поток газа, подаваемого к последующему потребителю. Традиционный тарелочный узел 10 содержит металлический держатель 12 тарелки, который вмещает резиновый тарелочный элемент 14, служащий для обеспечения непроницаемого для текучей среды уплотнения с каналом 20 регулирующего клапана в закрытом положении.

[0004] При высоких рабочих температурах (например, 80°C и выше) традиционные тарелочные узлы 10 могут быть более восприимчивы к износу и истиранию. Например, при повышенных рабочих температурах резиновый тарелочный элемент 14 может быть более склонен к физической деформации, особенно при высоких давлениях (например, 150 фунт на кв. дюйм и выше), тогда как стальной держатель 12 тарелки остается недеформированным. Как показано стрелками на фиг. 1, существует возможность, что текучая среда с повышенным давлением в данной ситуации проникнет в любой зазор 18 между наружной окружностью тарелочного элемента 14 и внутренней стенкой держателя 12 тарелки. Это давление может, в конечном счете, накапливаться за тарелочным элементом 14. Соответственно, когда тарелочный узел 10 открывается и перемещается от канала 20 клапана, накопленное давление может по меньшей мере частично вытеснять тарелочный элемент 14 из предназначенного положения. Фиг. 2 иллюстрирует один возможный результат с боковой краевой частью А тарелочного элемента 14, вытесненной из держателя 12 тарелки относительно остального тарелочного элемента 14. В конечном итоге это приводит к тому, что уплотняемая поверхность тарелочного элемента 14 будет расположена под углом относительно канала 20 клапана, что может неблагоприятно влиять на планируемую работу устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Один из аспектов настоящего изобретения представляет устройство регулирования потока текучей среды, содержащее корпус клапана и приводной механизм. Корпус клапана имеет вход, выход и клапанный канал, расположенный между входом и выходом. Приводной механизм соединен с корпусом клапана для регулирования потока текучей среды от входа к выходу через клапанный канал и снабжен тарелочным узлом и мембраной, функционально связанной с тарелочным узлом. Тарелочный узел расположен в корпусе клапана и выполнен с возможностью смещения относительно клапанного канала в соответствии с изменениями давления, воспринимаемыми мембраной. Тарелочный узел содержит кольцевой тарелочный элемент, цилиндрический держатель тарелки, выпускное отверстие, круговую канавку и по меньшей мере один боковой канал. Цилиндрический держатель тарелки имеет первую сторону, обращенную к клапанному каналу, и вторую сторону, обращенную от клапанного канала. Выпускное отверстие выполнено в первой стороне держателя тарелки вдоль его центральной оси. Кольцевая канавка выполнена в первой стороне держателя тарелки и расположена коаксиально с выпускным отверстием, и вмещает по меньшей мере часть кольцевого тарелочного элемента. По меньшей мере один боковой канал выполнен в держателе тарелки и обеспечивает сообщение по текучей среде между выпускным отверстием и кольцевой канавкой, так что любая нагнетаемая текучая среда в корпусе клапана, которая накапливается в кольцевой канавке между кольцевым тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через выпускное отверстие сквозь боковой канал.

[0006] Другой аспект настоящего изобретения представляет тарелочный узел, который содержит кольцевой тарелочный элемент, цилиндрический держатель тарелки, разгрузочное отверстие, кольцевую канавку и по меньшей мере один боковой канал. Цилиндрический держатель тарелки имеет первую сторону, обращенную к клапанному каналу, и вторую сторону, обращенную от клапанного канала. Выпускное отверстие выполнено в первой стороне держателя тарелки вдоль его центральной оси. Кольцевая канавка выполнена в первой стороне держателя тарелки и расположена коаксиально с выпускным отверстием, и вмещает по меньшей мере часть кольцевого тарелочного элемента. По меньшей мере один боковой канал выполнен в держателе тарелки и обеспечивает сообщение по текучей среде между выпускным отверстием и кольцевой канавкой, так что любая нагнетаемая текучая среда в корпусе клапана, которая накапливается в кольцевой канавке между кольцевым тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через выпускное отверстие сквозь боковой канал.

[0007] Еще один аспект настоящего изобретения представляет тарелочный узел для устройства регулирования потока текучей среды, который содержит тарелочный элемент, держатель тарелки, канавку и по меньшей мере один канал текучей среды. Держатель тарелки имеет первую сторону и вторую сторону. Канавка выполнена в первой стороне держателя тарелки и вмещает по меньшей мере часть тарелочного элемента. По меньшей мере один канал текучей среды выполнен в держателе тарелки и проходит между канавкой и наружной поверхностью держателя тарелки таким образом, что во время использования нагнетаемая текучая среда, которая накапливается в канавке между тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через канал текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 - поперечный разрез вида сбоку одного традиционного тарелочного узла, расположенного, например, относительно клапанного канала регулятора текучей среды.

[0009] Фиг. 2 - вид сбоку в перспективе традиционного тарелочного узла по фиг. 1, иллюстрирующий тарелочный элемент в частично вытесненном состоянии, которое может возникнуть в результате использования в условиях высокой температуры.

[0010] Фиг. 3 - поперечный разрез вида сбоку одного примера устройства регулирования потока текучей среды, содержащего тарелочный узел, созданный в соответствии с принципами настоящего изобретения.

[0011] Фиг. 4 - поперечный разрез вида сбоку одного примера тарелочного узла по фиг. 3.

[0012] Фиг. 5 - поперечный разрез вида сбоку альтернативного тарелочного узла, созданного в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0013] Настоящее изобретение направлено на тарелочный узел и устройство регулирования потока текучей среды, оборудованное тарелочным узлом, причем тарелочный узел сконструирован и выполнен с возможностью свести к минимуму и/или предотвратить накопление давления за тарелочным элементом в держателе тарелки. В одном варианте осуществления тарелочного узла, описанном ниже, это достигается путем создания держателя тарелки с каналом текучей среды (например, выпускным отверстием), который сообщается по текучей среде с задней стороной тарелочного элемента. При такой конфигурации какое-либо давление, накопленное за тарелочным элементом, может быть сброшено через канал текучей среды без вытеснения тарелочного элемента из предназначенного положения относительно держателя тарелки.

[0014] Со ссылками на чертежи, фиг. 3 изображает газовый регулятор 100, созданный согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Газовый регулятор 100, в общем, содержит приводной механизм 102 и регулирующий клапан 104. Регулирующий клапан 104 содержит вход 106 для приема газа от газораспределительной системы, например, и выход 108 для подачи газа к объекту, имеющему, например, одно или больше устройств. Приводной механизм 102 соединен с регулирующим клапаном 104 и содержит блок 122 управления, имеющий элемент 127 управления, оборудованный тарелочным узлом 200, выполненным согласно настоящему изобретению. Во время первого или нормального рабочего режима блок 122 управления определяет давление на выходе 108 регулирующего клапана 104, т.е. выходное давление, через внешнюю систему трубопроводов, например, и регулирует положение элемента 127 управления, так что выходное давление примерно равно заданному управляющему давлению. Кроме того, в случае возникновения неисправности в системе регулятор 100 может выполнять функцию выпуска с помощью предохранительного клапана 121 выпускного типа, как известно в технике.

[0015] Продолжая ссылаться на фиг. 3, регулирующий клапан 104 образует суженную часть 110 и устье 112 клапана. Устье 112 клапана образует отверстие 114, расположенное вдоль оси, которая в целом перпендикулярна оси входа 106 и выхода 108. Суженная часть 110 расположена между входом 106 и выходом 108 и вмещает клапанный канал 136. Клапанный канал 136 включает в себя вход 150, выход 152 и продолговатое отверстие 148, проходящее между входом 150 и выходом 152. Газ должен проходить между отверстием 148 в клапанном канале 136, чтобы проходить между входом 106 и выходом 108 регулирующего клапана 104. В изображенном варианте вход 150 дополнительно образует седельное кольцо 151, с которым взаимодействует тарелочный узел 200 элемента 127 управления при закрытом положении. Тарелочный узел 200, как показано, установлен в регулирующем клапане 104 в положении между выходом 108 и клапанным каналом 136 во время работы устройства 100.

[0016] Фиг. 4 изображает тарелочный узел 200 по фиг. 3 более подробно. Тарелочный узел 200 содержит тарелочный элемент 202, держатель 204 тарелки и штырь 206, все они расположены коаксиально на центральной оси СА тарелочного узла 202. Как показано, тарелочный элемент 202 содержит кольцевой тарелочный элемент, имеющий в целом квадратный или прямоугольный профиль поперечного сечения. Тарелочный элемент 202 может быть создан из эластомерного материала, резины или любого другого материала, подходящего для любой данной области применения. Как показано, тарелочный элемент 202 содержит в целом плоскую посадочную поверхность 208, которая выполнена с возможностью посадки на седельное кольцо 151 клапанного канала 136 регулятора 100, изображенного, например, на фиг. 3. В раскрытом варианте осуществления посадочная поверхность 208 и седельное кольцо 151 расположены в параллельных плоскостях Р1, Р2 соответственно, так что посадочная поверхность 208 может обеспечить надежное уплотнение с седельным кольцом 151. При такой конфигурации, когда тарелочный элемент 202 находится в закрытом положении, изображенном на фиг. 4, параллельные плоскости Р1, Р2 являются копланарными.

[0017] Со ссылками на фиг. 4, держатель 204 тарелки тарелочного узла 200 содержит элемент цилиндрической формы, выполненный из металла, такого как, например, нержавеющая сталь. Как показано, держатель 204 тарелки включает в себя первую сторону 210, обращенную к клапанному каналу 136 на фиг. 4 и, более конкретно, входу 150 клапанного канала 136, и вторую сторону 212, обращенную от клапанного канала 136. Штырь 206 тарелочного узла 200 прикреплен ко второй стороне 212 держателя тарелки 202 и выступает из нее и, как показано на фиг. 3, выполнен с возможностью соединения с элементом 127 управления устройства регулирования потока текучей среды.

[0018] Держатель 204 тарелки дополнительно образует выпускное отверстие 214, кольцевую канавку 216 и по меньшей мере одну боковую канавку 218. В раскрытом примере выпускное отверстие 214 и кольцевая канавка 216 по отдельности выполнены в первой стороне 210 держателя 204 тарелки. В другом варианте осуществления выпускное отверстие 214 может быть выполнено во второй стороне 212 держателя 204 тарелки, как будет описано ниже. Кольцевая канавка 216 держателя 204 тарелки на фиг. 4 имеет размеры и выполнена с возможностью вмещать по меньшей мере часть тарелочного элемента 202, как показано. Соответственно, в указанном варианте осуществления кольцевая канавка 216 включает квадратный или прямоугольный профиль поперечного сечения, который похож на квадратный или прямоугольный профиль поперечного сечения тарелочного элемента 202. Более конкретно, профиль поперечного сечения кольцевой канавки 216 по фиг. 4 включает внутреннюю цилиндрическую поверхность 217, наружную цилиндрическую поверхность 219 и радиальную поверхность 221, проходящую между внутренней и наружной поверхностями 217, 219. Радиальная поверхность 221 и, следовательно, кольцевая канавка 216 имеет радиальный размер R. Каждая из внутренней и наружной цилиндрических поверхностей 217, 219 и, следовательно, кольцевая канавка 216 имеют размер D по глубине.

[0019] В варианте, изображенном на фиг. 4, радиальный размер R кольцевой канавки 216 может быть немного больше, чем соответствующий размер тарелочного элемента 202, тогда как размер D глубины кольцевой канавки 216 может быть немного меньше, чем соответствующий размер тарелочного элемента 202. Данная конфигурация облегчает введение тарелочного элемента 202 в кольцевую канавку 216 во время сборки и при этом открывает часть тарелочного элемента 202, примыкающей к уплотняемой поверхности 208, для воздействию снаружи канавки 216. В такой конфигурации, чтобы помочь удерживать тарелочный элемент 202 в кольцевой канавке 216, может использоваться связующее вещество или другое средство крепления. В других примерах профили поперечного сечения кольцевой канавки 216 и тарелочного элемента 202 могут иметь одинаковые размеры. В следующих примерах радиальный размер R профиля поперечного сечения кольцевой канавки 216 может быть немного меньше, чем соответствующий размер тарелочного элемента 202, таким образом, облегчая фрикционную посадку с тарелочным элементом 202. Такая фрикционная посадка может дополнительно исключить использование связующего материала или другого средства крепления для удержания тарелочного элемента 202 в кольцевой канавке 216.

[0020] Как указано, держатель 204 тарелки раскрываемого здесь тарелочного узла 200 дополнительно содержит выпускное отверстие 214 и боковой канал 218, которые в сочетании могут упоминаться здесь как канал текучей среды. Выпускное отверстие 214 включает цилиндрическое глухое отверстие, выполненное в первой стороне держателя 204 тарелки в местоположении вдоль центральной оси СА тарелочного узла 200, и имеет размер L глубины, который больше, чем размер D глубины кольцевой канавки 216. При такой конфигурации кольцевая канавка 216 и тарелочный элемент 202 ранее указанного тарелочного узла 200 окружают по меньшей мере часть выпускного отверстия 214, которое расположено рядом с первой стороной 210 держателя 204 тарелки.

[0021] Боковой канал 218 согласно настоящему изобретению содержит цилиндрическое сквозное отверстие, которое обеспечивает сообщение по текучей среде между выпускным отверстием 214 и кольцевой канавкой 216. Как указано, ответвляющийся канал 218 выполнен в держателе 204 тарелки вдоль боковой оси ВА, которая расположена под углом α относительно центральной оси СА тарелочного узла 200. В одном примере угол α может примерно составлять 40°. Однако угол α бокового канала 218 может быть, в общем случае, любым углом, подходящим для планируемого назначения. Например, угол α может быть любым углом между примерно 5° и примерно 90° или между примерно 30° и примерно 60°.

[0022] Как показано на фиг. 4, боковой канал 218 согласно ранее раскрытому варианту осуществления тарелочного узла 200 включает в себя первый конец 230, сообщающийся с кольцевой канавкой 216, и второй конец 232, сообщающийся с выпускным отверстием 214. Второй конец 232 бокового канала 218, как показано, просто пробивает или пронизывает боковую стенку 235 выпускного отверстия 214. Первый конец 230 пересекает кольцевую канавку 216 в месте, где внутренняя цилиндрическая стенка 217 пересекает радиальную стенку 221 кольцевой канавки 216. Таким образом, боковой канал 218 согласно раскрываемому варианту осуществления фактически проходит насквозь или проникает в кольцевую канавку 216 в части внутренней цилиндрической стенки 217 и в части радиальной стенки 221 кольцевой канавки 216. В другом примере, однако, первый конец 230 бокового канала 218 может проходить насквозь или проникать в кольцевую канавку 216, только через радиальную стенку 221 или только через внутреннюю цилиндрическую стенку 217.

[0023] Как упомянуто выше, тарелочный узел 200 согласно настоящему изобретению включает по меньшей мере один боковой канал 218, проходящий между кольцевой канавкой 216 и выпускным отверстием 214. Таким образом, хотя на фиг. 4 изображен только один боковой канал 218, альтернативный вариант тарелочного узла 200 по фиг. 4 может иметь множество боковых каналов 218. Каждый из множества боковых каналов 218 может быть выполнен в основном одинаковым с каналом, изображенным на фиг. 4, и расположенным с промежутком по окружности вокруг выпускного отверстия 214. В других вариантах некоторые из множества боковых каналов 218 могут быть выполнены отличающимися от других. Например, один вариант тарелочного узла 200 может включать множество боковых каналов 218, имеющих первые концы 230, пробивают или пронизывают кольцевую канавку 216 только через радиальную стенку 221, и другое множество боковых каналов 218, которые пробивают или пронизывают кольцевую канавку 216 только через внутреннюю цилиндрическую стенку 217. Естественно, могут использоваться другие конфигурации, и они находятся в пределах объема настоящего изобретения.

[0024] Кроме того, хотя выпускное отверстие 214 варианта тарелочного узла 200 по фиг. 4 описано и изображено, как выполненное в первой стенке 210 держателя 202 тарелки, другие варианты тарелочного узла 200 могут включать выпускное отверстие 214, выполненное во второй стороне 212 или даже через боковую стенку периметра держателя 204 тарелки. В одном варианте выполненное в соответствии с альтернативным вариантом и показанное на фиг. 5 выпускное отверстие 214 может просто быть продолжением бокового канала 218, так что выпускное отверстие 214 проходит от бокового канала 218 и кольцевой канавки 216, все еще вдоль боковой оси ВА, через вторую сторону 212 держателя 204 тарелки, и, наконец, наружу боковой стенки штыря 206, например. В еще одном варианте тарелочного узла 200, изображенном на фиг. 5, тарелочный элемент 202 и канавка 216 могут быть цилиндрическими, а не кольцевыми, поскольку выпускное отверстие 214 смещено ко второй стороне 212 держателя 204. Другие варианты, естественно, должны находиться в пределах объема настоящего изобретения.

[0025] Независимо от того, какой вариант выпускного отверстия 214 и/или бокового канала 218 выполнен, тарелочный узел 200 согласно настоящему изобретению расположен и выполнен с возможностью выпускать какое-либо давление текучей среды, которое в противном случае могло бы скапливаться в кольцевой канавке 216 за тарелочным элементом 202. В частности, в различных рабочих условиях, когда тарелочный узел 200 занимает закрытое положение, как указано на фиг. 4, входное давление текучей среды, окружающей тарелочный узел 200, может проникать в держатель 204 тарелки между тарелочным элементом и наружной цилиндрической стенкой 219 кольцевой канавки 216. В некоторых случаях такое давление может проникать дальше, между тарелочным элементом 202 и радиальной стенкой 217 кольцевой канавки 216. В случае, когда происходит проникновение давления, текучая среда проходит по пути наименьшего сопротивления и естественным образом поступает в боковой канал 218 и сразу же в выпускное отверстие 214, где она может выпускаться из держателя 204 тарелки. Таким образом, можно сказать, что боковой канал 218 и выпускное отверстие 214 в сочетании образуют канал текучей среды, выполненный в держателе 204 тарелки согласно настоящему изобретению. Данная функция снятия давления гарантирует, что тарелочный элемент 202 надежно удерживается в кольцевой канавке 216 в требуемом положении и минимизирует или исключает возможность того, что давление текучей среды будет вытеснять тарелочный элемент 202 из держателя 204 тарелки. Это особенно благоприятно, когда используется в регуляторе 100 текучей среды, изображенном на фиг. 3, в условиях высокого давления (например, больше чем или равном 150 фунт на кв. дюйм) и высокой температуры (например, больше чем или равной 80°C).

[0026] Ради полноты, могут быть предусмотрены дополнительные структурные и функциональные детали регулятора 100 по фиг. 3. Как указано, регулятор 100 содержит приводной механизм 102 и регулирующий клапан 104. Приводной механизм 102 содержит корпус 116 и блок 122 управления. Корпус 116 содержит верхний компонент 116а корпуса и нижний компонент 116b корпуса, соединенные друг с другом, например, с помощью множества крепежных деталей. Нижний компонент 116b корпуса образует регулирующую полость 118 и устье 120 приводного механизма. Устье 120 приводного механизма соединено с устьем 112 клапана регулирующего клапана 104 для обеспечения сообщения по текучей среде между приводным механизмом 102 и регулирующим клапаном 104. Верхний компонент 116а корпуса образует разгрузочную полость 134 и выпускной канал 156. Верхний компонент 116а корпуса дополнительно образует вертикальную часть 158 для размещения части блока 122 управления, как будет описано далее.

[0027] Блок 122 управления содержит мембранный подузел 121 и элемент 127 управления. Мембранный подузел 121, в основном, содержит мембрану 124, плунжер 132 и регулирующую пружину 130. Более конкретно, мембрана 124 включает в себя тарелочную мембрану, образующую отверстие 144 в своей центральной части. Мембрана 124 выполнена из гибкого, по существу, воздухонепроницаемого материала, и ее край герметично закреплен между верхним и нижним компонентами 116а, 116b корпуса 116. Таким образом, мембрана 124 отделяет разгрузочную полость 134 от регулирующей полости 118.

[0028] Плунжер 132 согласно раскрытому варианту осуществления содержит в целом продолговатый элемент в виде штанги, имеющий соединительное устройство 135, которое соединяет часть тарелочного подузла 123 для возможности крепления между мембранным подузлом 121 и тарелочным подузлом 123, как будет описано.

[0029] Регулирующая пружина 130 расположена над мембраной 124 и внутри вертикальной части 158 верхнего компонента 116а корпуса. Седло 160 регулирующей пружины ввинчено в вертикальную часть 158 и сжимает регулирующую пружину 130. В раскрытом варианте осуществления регулирующая пружина 130 содержит винтовую пружину сжатия. Соответственно регулирующая пружина 130 базируется на верхнем компоненте 116а корпуса и прилагает направленную вниз силу к мембране 124. В раскрытом варианте осуществления усилие, создаваемое регулирующей пружиной 130, является регулируемым за счет регулирования положения седла 160 регулирующей пружины в вертикальной части 158, и, таким образом, управляющее давление регулятора 100 также является регулируемым.

[0030] Регулирующая пружина 130 противодействует давлению в регулирующей полости 118, которое воспринимается мембраной 124. Как уже указывалось, данное давление является тем же давлением, как то, которое существует на выходе 108 регулирующего клапана 104. Соответственно усилие, прилагаемое регулирующей пружиной 130, устанавливает выходное давление равным требуемому или управляющему давлению для регулятора 100. Мембранный подузел 121 функционально связан с тарелочным подузлом 123, как указано выше, с помощью соединительного устройства 135.

[0031] В частности, тарелочный подузел 123 содержит рычаг 126 управления и направляющую 162 штока. Рычаг 126 управления включает в себя шток 178, рычаг 180 и элемент 127 управления. Элемент 127 управления раскрытого варианта осуществления включает в себя тарелочный узел 200, подробно описанный выше.

[0032] Шток 178, рычаг 180 и тарелочный узел 200 выполнены по отдельности и собраны, чтобы образовывать рычаг 126 управления. В частности, шток 178 представляет собой обычный линейный стержень, имеющий носок 178а и канавку 178b, которая в раскрытом варианте осуществления является, в основанном, прямоугольной. Рычаг 180 представляет собой слегка искривленный стержень и включает в себя опорный конец 180а и свободный конец 180b. Опорный конец 180а включает отверстие 184, принимающее шарнирный палец 186, опирающийся на нижний компонент 116b корпуса. Опорный конец 180а также содержит шарнир 187, имеющий эллиптическое поперечное сечение и расположенный в канавке 178b штока 178. Свободный конец 180b входит между верхней частью 135а и нижней частью 135b соединительного устройства 135 плунжера 132. Таким образом, соединительное устройство 135 функционально связывает тарелочный подузел 123 с мембранным подузлом 121.

[0033] Направляющая 162 штока содержит, в основном, цилиндрическую наружную часть 162а и, в основном, цилиндрическую внутреннюю часть 162b. Наружная часть 162а направляющей 162 штока выполнена с размерами и возможностью без зазора входить в устья 112, 120 регулирующего клапана 104 и нижнего компонента 116b корпуса соответственно. Внутренняя часть 162b выполнена с размерами и возможностью со скольжением удерживать шток 178 управляющего 126 рычага. Таким образом, направляющая 162 штока служит для сохранения выравнивания регулирующего клапана 104, корпуса 116 приводного механизма и блока 122 управления, и, более конкретно, штока 178 рычага 126 управления блока 122 управления.

[0034] На фиг. 3 изображен регулятор 100 согласно настоящему изобретению с тарелочным узлом 200 в закрытом положении. Таким образом, тарелочный узел 200 уплотняющим образом взаимодействует с седельным кольцом 151 на выходе 150 клапанного канала 136. При такой конфигурации газ не проходит через клапанный канал 136 и регулирующий клапан 104. Данная конфигурация достигается, поскольку выходное давление, которое соответствует давлению в регулирующей полости 118 корпуса 116 и воспринимается мембраной 124, больше, чем усилие, прилагаемое регулирующей пружиной 130. Соответственно выходное давление вдавливает мембрану 124, плунжер 132 и тарелочный узел 200 в закрытое положение. В данном закрытом положении давление внутри регулирующего клапана 104, окружающее тарелочный узел 200, в определенных условиях может проникать в тарелочный узел 200, как указано выше, например, со ссылками на фиг. 4. Однако преимущественно выпускное отверстие 214 и боковой канал 218 гарантируют, что такое проникновение давления не будет пагубно влиять на конструкцию тарелочного узла 200.

[0035] При вводе в эксплуатацию газораспределительной системы, например, когда пользователь запускает в работу устройство, такое как котел, печь и др., устройство берет поток газа из регулирующей полости 118 регулятора 100, тем самым уменьшая давление, которое воспринимается мембраной 124. Поскольку давление, воспринимаемое мембраной 124, падает, возникает статический дисбаланс между усилием регулирующей пружины и усилием выходного давления на мембране 124, так что регулирующая пружина 130 расширяется и перемещает мембрану 124 и плунжер 132 вниз по отношению к корпусу 116. Это приводит к тому, что рычаг 180 поворачивается по часовой стрелке вокруг шарнирного пальца 186, который, в свою очередь, вращает шарнир 187 относительно канавки 178b в штоке 178. При этом шток 178 и тарелочный узел 200 перемещаются от седельного кольца 151 на входе 150 клапанного канала 136 для открывания регулирующего клапана 104.

[0036] Скомпонованное таким образом устройство может подавать газ к устройству после регулятора через регулирующий клапан 104 при управляющем давлении, задаваемом регулирующей пружиной 130. Кроме того, мембранный подузел 121 продолжает воспринимать выходное давление регулирующего клапана 104. До тех пор, пока выходное давление остается примерно равным управляющему давлению, управляющее давление 122 будет удерживать тарелочный узел 200 в том же стандартном положении. Однако если выходное давление, т.е. нагрузка, уменьшается, тем самым увеличивая выходное давление выше управляющего давления, заданного регулирующей пружиной 130, мембрана 124 воспринимает увеличенное выходное давление и перемещается вверх, против поджатия регулирующей пружины 130. Как вариант, если выходной поток, т.е. нагрузка возрастает, тем самым понижая выходное давление ниже управляющего давления, мембрана 124 воспринимает уменьшение выходного давления, и пружина 130 поджимает мембрану 124 и плунжер 132 вниз для открывания регулирующего клапана 104. Таким образом, небольшие отклонения от выходного или управляющего давления приводят к реагированию блока 122 управления и регулированию положения тарелочного узла 200 соответственно.

[0037] Ввиду вышесказанного, раскрытый тарелочный узел 200 и регулятор 100, оборудованные тарелочным узлом 200, могут преимущественно работать с высокой степенью точности и увеличенным сроком службы при многих эксплуатационных условиях, включая такие, как высокие давления и температуры, которые могли бы ухудшать целостность тарелочного узла предшествующего уровня техники. Высокая степень точности достижима благодаря устранению любого неблагоприятного влияния накопления давления за тарелочным элементом. Это дополнительно улучшается тем, что тарелочный элемент 202 согласно настоящему изобретению является кольцевым по форме, так что он имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем обычный тарелочный элемент, изображенный на фиг. 1 и 2, например. То есть вместо наличия круглой площади поперечного сечения поверхность тарелочного элемента 202 согласно настоящему изобретению, которая обращена к радиальной стенке 221 канавки 216 держателя 204 тарелки, является кольцевой или кольцевидной. Такая меньшая площадь уменьшает доступную область, на которую может действовать накопление давления, тем самым также уменьшая ее возможное влияние. Хотя тарелочный элемент 202 согласно настоящему изобретению описан как кольцевой по форме, с небольшими изменениями идеи сброса давления, раскрытыми в настоящем документе, может быть в равной степени применим к тарелочным элементам цилиндрической формы, таким как раскрытые на фиг. 1 и 2. Например, вариант, изображенный на фиг. 5, может быть легко изменен, чтобы включать в себя цилиндрический, в противоположность кольцевому, тарелочный элемент.

[0038] Предшествующее описание представлено только в качестве примера изобретения и не предназначено для ограничения изобретения помимо того, что определено в следующих пунктах формулы.

Изобретение относится к тарелочным узлам для устройства регулирования потока текучей среды и, более конкретно, к тарелочным узлам элемента управления для регулятора текучей среды. Устройство регулирования потока текучей среды содержит корпус клапана, включающий в себя вход, выход и клапанный канал, расположенный между входом и выходом, и приводной механизм. Приводной механизм соединен с корпусом клапана для регулирования потока текучей среды от входа к выходу через клапанный канал и снабжен тарелочным узлом и мембраной, функционально связанной с тарелочным узлом. Тарелочный узел расположен в корпусе клапана и выполнен с возможностью смещения относительно клапанного канала в соответствии с изменениями давления, воспринимаемыми мембраной. Тарелочный узел содержит тарелочный элемент, держатель тарелки, выпускное отверстие, боковой канал и кольцевую канавку, выполненную в держателе тарелки. Выпускное отверстие выполнено в первой стороне держателя тарелки вдоль центральной оси узла. Кольцевая канавка выполнена в первой стороне держателя тарелки и расположена коаксиально с выпускным отверстием, чтобы вмещать часть кольцевого тарелочного элемента. Боковой канал выполнен в держателе тарелки и обеспечивает сообщение между выпускным отверстием и кольцевой канавкой, так что во время использования нагнетаемая текучая среда, которая накапливается в кольцевой канавке между тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через выпускное отверстие сквозь боковой канал. Изобретение направлено на уменьшение износа и истирания тарелочного узла. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее:

корпус клапана, включающий в себя вход, выход и клапанный канал, расположенный между входом и выходом, и

приводной механизм, соединенный с корпусом клапана для регулирования потока текучей среды от входа к выходу через клапанный канал и снабженный тарелочным узлом и мембраной, функционально связанной с тарелочным узлом, расположенным в корпусе клапана и выполненным с возможностью смещения относительно клапанного канала в соответствии с изменениями давления, воспринимаемыми мембраной, при этом тарелочный узел содержит:

кольцевой тарелочный элемент;

цилиндрический держатель тарелки, имеющий первую сторону, обращенную к клапанному каналу, и вторую сторону, обращенную от клапанного канала,

выпускное отверстие, выполненное в первой стороне держателя тарелки вдоль его центральной оси,

кольцевую канавку, выполненную в первой стороне держателя тарелки, расположенную коаксиально с выпускным отверстием и вмещающую по меньшей мере часть кольцевого тарелочного элемента, и

по меньшей мере один боковой канал, выполненный в держателе тарелки и обеспечивающий сообщение по текучей среде между выпускным отверстием и кольцевой канавкой, так что любая нагнетаемая текучая среда в корпусе клапана, которую накапливает кольцевая канавка между кольцевым тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через выпускное отверстие сквозь боковой канал.

2. Устройство по п. 1, в котором тарелочный узел расположен в корпусе клапана между впуском и клапанным каналом.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором выпускное отверстие включает в себя глухое отверстие, а указанный по меньшей мере один боковой канал содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие, проходящее между кольцевой канавкой и выпускным отверстием.

4. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором по меньшей мере один боковой канал проходит под углом относительно центральной оси держателя тарелки.

5. Устройство по п. 4, в котором угол бокового канала находится между примерно пятью градусами и примерно девяноста градусами относительно центральной оси тарелки.

6. Устройство по п. 5, в котором угол бокового канала находится между примерно тридцатью градусами и примерно шестьюдесятью градусами относительно центральной оси тарелки.

7. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором по меньшей мере один боковой канал включает в себя множество боковых каналов.

8. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором тарелочный узел дополнительно содержит штырь, выступающий от второй стороны держателя тарелки и функционально связанный с мембраной.

9. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором кольцевой тарелочный элемент включает в себя эластомерный материал, а держатель тарелки включает в себя металлический материал.

10. Устройство по любому из пп. 1 или 2, в котором кольцевая тарелка включает в себя резиновый материал, а держатель тарелки включает нержавеющую сталь.

11. Тарелочный узел для устройства регулирования потока текучей среды, содержащий:

кольцевой тарелочный элемент;

цилиндрический держатель тарелки, имеющий первую сторону и вторую сторону;

выпускное отверстие, выполненное в первой стороне держателя тарелки вдоль его центральной оси;

кольцевую канавку, выполненную в первой стороне цилиндрического держателя тарелки, расположенную коаксиально с выпускным отверстием и вмещающую по меньшей мере часть кольцевого тарелочного элемента; и

по меньшей мере один боковой канал, выполненный в держателе тарелки и обеспечивающий сообщение по текучей среде между выпускным отверстием и кольцевой канавкой, так что во время использования нагнетаемая текучая среда, которая накапливается в кольцевой канавке между кольцевым тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через выпускное отверстие сквозь боковой канал.

12. Узел по п. 11, в котором выпускное отверстие включает в себя глухое отверстие, а указанный по меньшей мере один боковой канал содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие, проходящее между кольцевой канавкой и выпускным отверстием.

13. Узел по любому из пп. 11 или 12, в котором боковой канал проходит под углом относительно центральной оси держателя тарелки.

14. Узел по п. 13, в котором угол бокового канала находится между примерно пятью градусами и примерно девяноста градусами относительно центральной оси тарелки.

15. Узел по п. 14, в котором угол бокового канала находится между примерно тридцатью градусами и примерно шестьюдесятью градусами относительно центральной оси тарелки.

16. Узел по любому из пп. 11 или 12, в котором по меньшей мере один боковой канал включает в себя множество боковых каналов.

17. Узел по любому из пп. 11 или 12, который дополнительно содержит штырь, проходящий от второй стороны держателя тарелки, чтобы соединяться с приводным узлом устройства регулирования потока текучей среды.

18. Узел по любому из пп. 11 или 12, в котором кольцевой тарелочный элемент включает в себя эластомерный материал, а держатель тарелки включает в себя металлический материал.

19. Узел по любому из пп. 11 или 12, в котором кольцевая тарелка включает в себя резиновый материал, а держатель тарелки включает нержавеющую сталь.

20. Тарелочный узел для устройства регулирования потока текучей среды, содержащий:

тарелочный элемент;

держатель тарелки, имеющий первую сторону и вторую сторону;

канавку, выполненную в первой стороне держателя тарелки и вмещающую по меньшей мере часть тарелочного элемента; и

по меньшей мере один канал текучей среды, выполненный в держателе тарелки и проходящий между канавкой и наружной поверхностью держателя тарелки таким образом, что во время использования нагнетаемая текучая среда, которая накапливается в канавке между тарелочным элементом и держателем тарелки, может быть выпущена через канал текучей среды.

21. Узел по п. 20, в котором канал текучей среды включает в себя выпускное отверстие и боковой канал, соединяющийся по текучей среде с выпускным отверстием, причем боковой канал проходит от канавки, выполненной в держателе тарелки, к выпускному отверстию, а выпускное отверстие проходит от бокового канала и наружу внешней поверхности держателя тарелки.

22. Узел по любому из пп. 20 или 21, в котором канал текучей среды проходит от канавки и наружу первой стороны держателя тарелки.

23. Узел по п. 21, в котором выпускное отверстие включает в себя глухое отверстие, которое проходит от первой стороны держателя тарелки вдоль центральной оси узла.

24. Узел по п. 23, в котором боковой канал включает в себя сквозное отверстие, которое проходит от канавки к выпускному отверстию под углом относительно центральной оси узла.

25. Узел по п. 24, в котором угол бокового канала находится между примерно пятью градусами и примерно девяноста градусами относительно центральной оси тарелки.

26. Узел по п. 25, в котором угол бокового канала находится между примерно тридцатью градусами и примерно шестьюдесятью градусами относительно центральной оси тарелки.

27. Узел по любому из пп. 20 или 21, в котором по меньшей мере один канал текучей среды включает в себя множество каналов текучей среды.

28. Узел по любому из пп. 20 или 21, который дополнительно содержит штырь, проходящий от второй стороны держателя тарелки, чтобы соединяться с приводным узлом устройства регулирования потока текучей среды.

29. Узел по любому из пп. 20 или 21, в котором тарелочный элемент включает в себя эластомерный материал, а держатель тарелки включает в себя металлический материал.

30. Узел по любому из пп. 20 или 21, в котором тарелка включает в себя резиновый материал, а держатель тарелки включает нержавеющую сталь.

31. Узел по любому из пп. 20 или 21, в котором тарелочный элемент представляет собой кольцевой тарелочный элемент, а канавка в держателе тарелки представляет собой кольцевую канавку.