ИНДИКАТОР УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРИВОДА Российский патент 2019 года по МПК F16K37/00 F16K31/122 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет европейской патентной заявки ЕР 14154286 на изобретение «ИНДИКАТОР УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРИВОДА», которая была подана 07 февраля 2014 года и которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Данный раздел заявки предназначен для ознакомления читателя с различными аспектами уровня техники, которые могут быть связаны с различными аспектами настоящего изобретения, которые описаны и/или охарактеризованы ниже. Предполагается, что данное описание полезно для предоставления читателю обзорной информации с тем, чтобы способствовать лучшему пониманию различных аспектов настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что эти утверждения следует читать в данном контексте, а не как дополнения уровня техники.

[0003] Как будет понятно, нефть и природный газ представляют собой текучие среды, которые имеют сильное влияние на современную экономику и общество. В действительности, повсеместно распространены устройства и системы, которые зависят от нефти и природного газа. Например, нефть и природный газ используют в качестве топлива в самых разных транспортных средств, таких как автомобили, самолеты, лодки и т.п. Кроме того, нефть и природный газ часто используются для обогрева домов во время зимы, для выработки электроэнергии, а также для изготовления удивительной группы повседневных продуктов.

[0004] Потоком текучей среды можно управлять клапанами вне зависимости от того, имеет ли поток нефтяную или другую основу. Текучая среда протекает через клапан, находящийся в открытой конфигурации, однако этот поток может быть прерван путем перевода клапана в закрытую конфигурацию. Несмотря на то, что конфигурацию многих клапанов меняют вручную между открытой и закрытой, более надежные клапаны, применяемые в промышленности, могут быть приведены механическим образом посредством, например, гидравлического, электрического или пневматического привода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Различные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны после прочтения приведенного далее раздела «Осуществление изобретения» со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых схожие обозначения представляют схожие конструктивные части.

[0006] На фиг. 1 показана структурная схема клапанного блока, имеющего привод с индикатором углового положения, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

[0007] На фиг. 2 показан вид в разрезе привода, содержащего индикатор углового положения, находящийся в закрытом положении, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

[0008] На фиг. 3 показан вид в разрезе привода, содержащего индикатор углового положения, находящийся в открытом положении, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

[0009] На фиг. 4 показан перспективный вид индикатора углового положения в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

[0010] На фиг. 5 показан вид сбоку индикатора углового положения в разрезе, выполненном по линии 5-5, показанной на фиг. 4, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

[0011] На фиг. 6 показан вид сбоку индикатора углового положения в разрезе, выполненном по линии 5-5, показанной на фиг. 4, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Ниже будут описаны один или более конкретных вариантов реализации настоящего изобретения. Эти описанные варианты реализации представляют собой только примеры настоящего изобретения. Кроме того, для сокращения описания этих примеров вариантов реализации в настоящей заявке могут и не быть описаны все признаки фактической реализации. Следует понимать, что при разработке какой-либо такой реализации в любом инженерном или дизайнерском проекте для достижения конкретных целей разработчика, таких как соблюдение связанных с системой или бизнесом условий, которые могут изменяться от одной реализации к другой, должно быть принято множество специфичных для реализации решений. Кроме того, следует понимать, что для специалистов в данной области техники, использующих преимущества настоящего изобретения, такие опытно-конструкторские работы могут быть сложными и времязатратными, но при всем при этом они представляют собой рутинные операции, выполняемые дизайнером, изготовителем и производителем.

[0013] Приведенное далее описание относится к индикатору углового положения, предназначенному для привода, такого как линейный привод клапана. В частности, раскрытые варианты реализации содержат индикатор углового положения, выполненный с возможностью выдачи визуальной индикации клапана, приведенного приводом. Например, привод может представлять собой привод с цилиндром, пружинный привод, гидравлический привод, пневматический привод, механизированный привод, привод другого типа или их любую комбинацию, выполненную с возможностью привода клапана, такого как шаровой клапан, запорный клапан, крановый клапан, клапан-бабочка или клапан другого типа. Поскольку привод приводит клапан, то индикатор углового положения, который введен во взаимодействие с приводом, также приводится для выдачи визуальной индикации положения клапана. Например, индикатор углового положения может быть выполнен с возможностью выдачи индикации, указывающей на то, что клапан находится в открытом положении, закрытом положении или любом положении между открытым и закрытым положениями. Кроме того, индикатор углового положения может быть полностью герметизирован и уплотнен в корпусе, который выполнен за одно целое с приводом. В силу этого раскрытые варианты реализации могут быть надежными и могут улучшать точность и воспроизводимость работы без использования внешних подвижных частей.

[0014] На фиг. 1 показана структурная схема клапанного блока 10 для управления потоком 12 текучей среды по траектории 14 потока. Клапанный блок 10 содержит привод 16 (например, линейный привод), который соединен с корпусом 18 клапана. Корпус клапана может поддерживать клапаны любых типов, например, любые из следующих клапанов: клапаны-бабочки, шаровые клапаны, шаровые клапаны, поворачивающиеся на четверть оборота, запорные клапаны и не только. Как показано на чертеже, корпус 18 клапана несет шаровой клапан 20. В открытой конфигурации сквозное отверстие 22 шарового клапана 20 выровнено с впускным отверстием 24 и выпускным отверстием 26 клапанного блока 10. Это обеспечивает возможность прохождения потока 12 через клапан. Поток 12 может быть прерван путем вращения шарового клапана 20 для расположения сквозного отверстия 22 перпендикулярно к впускному отверстию 24 и выпускному отверстию 26. Другими словами, поворот шарового клапана 20 переводит клапанный блок 10 между закрытой и открытой конфигурациями. Клапанный блок 10 выполнен с возможностью управления потоком текучей среды через клапанный блок 10 в различных областях применения. Например, клапанный блок 10 может быть использован в областях применения, связанных с нефтегазовой отраслью промышленности (например, в областях применения под водой и/или на поверхности), нефтехимической отрасли промышленности и т.п. В конкретных вариантах реализации клапанный блок 10 может быть соединен с фонтанным устьевым оборудованием для добычи нефти и природного газа.

[0015] Для осуществления этого поворота шарового клапана 20 на четверть оборота привод 16 выдает движущее усилие через приводной источник 28 (например, исполнительный элемент). Приводной источник 28 может представлять собой один из любого количества подходящих устройств, таких как гидравлический привод, линейный электродвигатель, пневматическое устройство, привод с пружинным возвратом или ручное колесо и ничего более. В показанном варианте реализации приводной источник 28 соединен со штоком 30 клапана, прикрепленным к шаровому клапану 20. В процессе работы приводной источник 28 может прикладывать линейное усилие к штоку 30 клапана. Шток 30 клапана может иметь элемент для передачи усилия, такой как два вала, имеющих спиральную область перехода, которая преобразует линейное усилие в поворотное усилие. В итоге, линейное усилие, прикладываемое к штоку 30 клапана, преобразуют в поворотное усилие, прикладываемое к шаровому клапану 20. Соответственно, приводной источник 28 может быть использован для поворота шарового клапана 20 и перевода клапанного блока 10 между открытой и закрытой конфигурациями для управления потоком 12 по траектории 14 потока. Клапанный блок 10 может быть использован во включенном или выключенном состоянии для разрешения или ограничения потока от передних по потоку элементов до задних по потоку элементов вдоль траектории 14 потока.

[0016] Как подробно описано ниже, привод 16 может содержать индикатор 32 углового положения, который выдает индикацию положения привода 16 и, таким образом, шарового клапана 20. В частности, индикатор 32 углового положения может находиться в корпусе, выполненном за одно целое с приводом 16, и может быть полностью обхвачен для уменьшения количества внешних элементов индикатора 32 углового положения. В итоге, работа индикатора 32 углового положения может обеспечить увеличение точности и воспроизводимости. Кроме того, индикатор 32 углового положения может быть предварительно нагружен (например, с использованием пружины) для обеспечения возможности уменьшения отдачи, люфта или другого нежелательного перемещения индикатора 32 углового положения, что в противном случае может искажать точное положение привода 16 и шарового клапана 20. Другими словами, индикатор 32 углового положения может быть выполнен с возможностью конгруэнтного и/или пропорционального приведения в действие с использованием привода 16 для обеспечения точной и непрерывной индикации положения привода 16 и шарового клапана 20.

[0017] В приведенном ниже описании в варианте реализации, в котором привод 16 представляет собой гидравлический привод, раскрыт индикатор 32 углового положения. Однако, в других вариантах реализации индикатор 32 углового положения может быть объединен с другими приводами 16, такими как привод с пружинным возвратом, пневматический привод, электрический привод и привод других типов. Аналогичным образом, в других вариантах реализации клапанный блок 10, показанный на фиг. 1, содержит шаровой клапан 20 несмотря на то, что клапанный блок 10 может содержать шаровой клапан, поворачивающийся на четверть оборота, запорный клапан, заглушку, клапан-бабочку или клапан другого типа. Кроме того, следует понимать, что клапанный блок 10 может иметь другие конфигурации и/или элементы, а термины «впускное отверстие», «выпускное отверстие», «передний по потоку» и «задний по потоку» используют для упрощения упоминания посредством ссылки, и они не предназначены для ограничения клапанного блока 10 какой-либо конкретной направленной конфигурацией. Кроме того, использование определения и обстоятельств, таких как «горизонтальный» и «вертикальный», «по направлению вверх» и «по направлению вниз» или «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» также используют только для упрощения упоминания посредством относительной ссылки между совокупностями терминов, и они не предназначены для ограничения клапанного блока 10 какой-либо конкретной направленной конфигурацией.

[0018] На фиг. 2 показан вид в разрезе варианта реализации привода 16, имеющего индикатор 32 углового положения, находящийся в закрытом положении. В показанном варианте реализации привод 16 содержит концевые выступы 50 цилиндра, расположенные на противоположных осевых концах гильзы 52 цилиндра. Кроме того, привод 16 содержит промежуточный выступ 54, расположенный на срединной точке оси гильзы 52 цилиндра, что обеспечивает образование двух поршневых камер 56 (например, первой поршневой камеры 58 и второй поршневой камеры 60) в гильзе 52 цилиндра. Каждая поршневая камера 56 содержит размещенный в ней соответствующий поршень (например, исполнительный элемент). В частности, первая поршневая камера 58 содержит первый поршень 62, а вторая поршневая камера 60 содержит второй поршень 64. Концевые выступы 50 цилиндра соединены друг с другом болтами 66, что обеспечивает возможность захвата концевых выступов 50 цилиндра гильзы 52 цилиндра 62 и промежуточного выступа 54 с использованием первого и второго поршней 62 и 64, размещенных соответственно в первой и второй поршневых камерах 58 и 60.

[0019] Каждый из первого и второго поршней 62 и 64 скреплены с поршневым штоком 68, который проходит через центр первого и второго поршней 62 и 64, первую и вторую поршневые камеры 58 и 60 и концевые выступы 50 цилиндра. Кроме того, конец 70 поршневого штока 68 может быть соединен со стержнем 30 шарового клапана 20 посредством резьб или других механических соединительных конструктивных особенностей. После приведения привода 16 в действие, поршневой шток 70 может перемещаться вверх в гидравлический демпфирующий цилиндр 72 привода 16. В частности, сжатый газ может быть подан в первую и вторую поршневые камеры 58 и 60 (например, на первых сторонах 74 поршней 62 и 64) для проталкивания вверх поршней 62 и 64 и поршневого штока 68. Как будет понятно, введение двух поршней в привод 16 может увеличивать (например, удваивать) приводное усилие привода 16. Поскольку поршневой шток 70 приводят вверх, стержень 30 и, таким образом, шаровой клапан 20 могут быть переведены вверх, что обеспечивает перемещение шарового клапана 20 в закрытое положение. Для перемещения шарового клапана 20 обратно к открытому положению сжатый газ может быть аналогичным образом подан в первую и вторую поршневые камеры 58 и 60 на вторых сторонах 76 поршней 62 и 64 для проталкивания книзу поршней 62 и 64 и поршневого штока 70.

[0020] Как описано выше, привод 16 и шаровой клапан 20 приводят путем проталкивания поршней 62 и 64 вверх и вниз соответственно в поршневых камерах 58 и 60. В итоге, индикатор 32 углового положения взаимодействует с поршнями 62 и 64 для выдачи ответа, считаемого положением привода 16 и шарового клапана 20 (например, диапазон перемещения между открытым и закрытым положениями). Другими словами, положение поршней 62 и 64 измеряют или контролируют посредством индикатора 32 углового положения и сообщают пользователю или оператору.

[0021] Как показано на чертеже, индикатор 32 углового положения содержит индикаторную трубку 78 со встроенными в нее внутренним валом 80 и внешним валом. То есть внешний вал 82 размещен вокруг внутреннего вала 80 и соединен с первым и вторым поршнями 62 и 64. Кроме того, внутренний вал 80 проходит через один из концевых выступов 50 цилиндра 50 и в редуктор 84 индикатора 32 углового положения. Как описано ниже, осевое линейное перемещение поршней 62 и 64 преобразуют в линейное перемещение внешнего вала 82, которое затем преобразуют в поворотное перемещение внутреннего вала 80. Таким образом, поворотное перемещение внутреннего вала 80 преобразуют через редуктор 84 в поворотное перемещение позиционирующего вала 86 индикатора углового положения 32.

[0022] Как описано выше, внешний вал 82 соединен с первым и вторым поршнями 62 и 64. В частности, внешний вал 82 может взаимодействовать с первым и вторым поршнями 62 и 64, так что внешний вал 82 совершает линейное перемещение с первым и вторым поршнями 62 и 64 и зафиксирован между ними, однако он не совершает поворот относительно первого и второго поршней 62 и 64. Например, осевые концы 88 внешнего вала 82 могут иметь выемки или другие геометрические элементы, которые взаимодействуют со схожими геометрическими элементами соответствующих отверстий или выемок 90 первого и второго поршней 62 и 64. Таким образом, внешний вал 82 захвачен между первым и вторым поршнями 62 и 64 и совершает линейное или осевое перемещение с первым и вторым поршнями 62 и 64 во время приведения в действие привода 16. Как описано выше, на фиг. 2 показан привод 16, находящийся в закрытом положении, а также первый и второй поршни 62 и 64 и внешний вал 82, углубленные в приводе 16. С другой стороны, на фиг. 3 показан привод 16, находящийся в открытом положении. В силу этого, первый и второй поршни 62 и 64 и внешний вал 82 расположены в поднятом положении в приводе 16. Несмотря на это, между открытым и закрытым положениями первый и второй поршни 62 и 64 и внешний вал 82 остаются в положениях, зафиксированных относительно друг друга.

[0023] Как показано на фиг. 2 и 3, внутренний вал 80 проходит в осевом направлении в центральную полость 92 внешнего вала 82. Поскольку внешний вал 82 совершает перемещение в линейном направлении с использованием первого и второго поршней 62 и 64, это линейное перемещение внешнего вала 82 преобразуют в поворотное перемещение внутреннего вала 80. В частности, внешний вал 82 содержит множество штырей 94, которые взаимодействуют с соответствующими щелевыми отверстиями (например, спиральными щелевыми отверстиями или винтовыми щелевыми отверстиями) 96, образованными на внешней поверхности 98 внутреннего вала 80. В других вариантах реализации внутренний вал 80 и/или внешний вал 82 могут иметь другие спиральные области перехода для обеспечения возможности преобразования линейного перемещения в поворотное перемещение.

[0024] Когда внешний вал 82, соединенный с первым и вторым поршнями 62 и 64, линейно переводят вверх и вниз, штыри 94, которые остаются скрепленными с внешним валом 82 (например, без возможности поворота), совершают скользящее перемещение вдоль соответствующих винтовых щелевых отверстий 96 внутреннего вала 80 и внутри них. Таким образом, штыри 94 передают линейное перемещение внешнего вала 82 в поворотное перемещение внутреннего вала 80. Например, когда внешний вал 82 передают кверху посредством первого и второго поршней 62 и 64 вследствие перевода привода 16 в открытое положение (показано на фиг. 3), штыри 94 могут совершать скользящее перемещение вдоль щелевых отверстий 96 для обеспечения привода поворота внутреннего вала 80 в первом направлении поворота. Это первое поворотное перемещение может быть передано на позиционирующий вал 86 посредством редуктора 84, как описано ниже, а позиционирующий вал 86 может приводить визуальный индикатор положения или измерительное устройство 100 (например, датчик-указатель или измерительный наконечник) редуктора 84 в положение, указывающее на то, что привод 16 и шаровой клапан 20 находятся в открытом положении. Аналогичным образом, когда внешний вал 82 передают внизу посредством первого и второго поршней 62 и 64, поскольку привод 16 приведен в закрытое положение (показано на фиг. 2), штыри 94 могут совершать скользящее перемещение вдоль щелевых отверстий 96 для привода поворота внутреннего вала 80 во втором направлении поворота (например, в направлении поворота, противоположном первому направлению поворота). Это второе поворотное перемещение может быть передано на позиционирующий вал 86 посредством редуктора 84, а позиционирующий вал 86 может приводить визуальный индикатор положения 100 редуктора 84 в положение, указывающее на то, что привод 16 и шаровой клапан 20 находится в закрытом положении. Кроме того, во время приведения в действие привода 16, штыри 94, совершающие скользящее перемещение в винтовых щелевых отверстиях 96 внутреннего вала 80, могут обеспечивать возможность непрерывного преобразования линейного перемещения внешнего вала 82 в поворотное перемещение позиционирующего вала 86. В итоге, индикатор 32 углового положения может выдавать непрерывный ответ, указывающий на фактическое положение привода 16 и шарового клапана 20.

[0025] В конкретных вариантах реализации элементы привода 16 и индикатора 32 углового положения могут быть образованы из различных материалов. Например, внутренний и внешний валы 80 и 82 могут быть выполнены из металла, такого как сталь или алюминий. Кроме того, вышеописанные конструктивные особенности и элементы могут быть использованы и для модификаций и изменений. Например, контур винтовых щелевых отверстий 96 может быть выбран на основании ударного расстояния привода 16, которое может дополнительно зависеть от выступа привода 16, имеющего индикатор 32 углового положения. Кроме того, привод 16 и индикатор 32 углового положения могут содержать другие конструктивные особенности для обеспечения возможности и/или улучшения работы индикатора 32 углового положения и привода 16. Например, как показано на фиг. 2 и 3, внешний вал 82 содержит различные уплотнения 102, размещенные вокруг внешнего вала 82 и промежуточного выступа 54, первого поршня 62 и второго поршня 64. Как будет понятно, уплотнения 102 могут представлять собой уплотнительные кольца или другие подходящие уплотнения, которые могут блокировать утечку гидравлической текучей среды и/или воздуха через промежуточный выступ 54, первый поршень 62 и второй поршень 64 в местах, в которых через них проходит внешний вал 82.

[0026] На фиг. 4 показан перспективный вид части варианта реализации индикатора 32 углового положения, иллюстрирующий внутренний вал 80 и редуктор 84 индикатора 32 углового положения. Как описано выше, внешняя поверхность 98 внутреннего вала 80 содержит спиральные или винтовые щелевые отверстия 96, которые взаимодействуют со штырями 94 внешнего вала 82 для преобразования линейного перемещения внешнего вала 82 в поворотное перемещение во внутреннем вале 80. Однако, в других вариантах реализации внешний вал 82 и внутренний вал 80 могут взаимодействовать с некоторыми другими спиральными областями перехода, такими как резьбы, другим соединением типа выступ-паз и т.п., для обеспечения возможности преобразования линейного перемещения в поворотное перемещение. Поворотное перемещение внутреннего вала 80 передают на позиционирующий вал 86 индикатора 32 углового положения посредством редуктора 84. Работа редуктора 84 подробно описана в ниже со ссылкой на фиг. 5.

[0027] Как описано выше, позиционирующий вал 86 редуктора 84 соединен с визуальным индикатором 100 положения (например, измерительным устройством), который может представлять собой стрелку, иглу или другой индикатор, который может поворачиваться или другим образом изменять свое положение по мере поворота позиционирующего вала 86. В показанном варианте реализации индикатор 32 углового положения 32 также содержит циферблат 120 с графическими индикаторами 122, которые индицируют масштабированное положение привода 16 и/или шарового клапана 20. Например, графические индикаторы 122 содержат текстовые индикаторы, такие как «открыто» и «закрыто». Как показано на чертеже, визуальный индикатор положения 100 указывает на графический индикатор 122 типа «открыто» с тем, чтобы указать на то, что привод 16 и/или шаровой клапан 20 находятся в полностью открытом положении. Графические индикаторы 122 дополнительно содержит выемки, размещенные между графическими индикаторами 122 типа «открыто» и «закрыто» вдоль траектории поворота визуального индикатора 100 положения. Как будет понятно, графические индикаторы 122 с выемкой могут указывать на положение привода 16 и/или шарового клапана 20 между полностью открытым и закрытым положениями. Например, каждая выемка может представлять конкретное процентное отношение, например, 5%, 10%, 15%, 20% или 25% от расстояния между открытым положением и закрытым положением. В других вариантах реализации графические индикаторы 122 на циферблате 120 могут содержать другие маркировки или индикаторы, такие как цифры, цвета и т.п.

[0028] На фиг. 5 показан вид сбоку части варианта реализации индикатора 32 углового положения в разрезе, выполненном по линии 5-5, показанной на фиг. 4, иллюстрирующей редуктор 84 и его элементы. В показанном варианте реализации редуктор 84 образован несущей конструкцией 140, основным выступом 142 и боковым выступом 144, которые вместе образуют внутренний объем 146 редуктора 84. Эти элементы редуктора 84 охватывают подвижные элементы редуктора 84 для уменьшения количества внешних подвижных элементов индикатора 32 углового положения.

[0029] Во внутреннем объеме 146 находятся первая измерительная шестерня 148 и вторая измерительная шестерня 150, которые сцеплены друг с другом и размещены по углом 90 градусов относительно друг друга. Первая измерительная шестерня 148 соединена с внутренним валом 80, а вторая измерительная шестерня 150 соединена с позиционирующим валом 86. За счет взаимодействия второй и второй измерительных шестерней 148 и 150, поворот внутреннего вала 80 преобразуют (например, под углом 90 градусов) в поворот позиционирующего вала 86. Редуктор 84 также имеет другие элементы для обеспечения его бесперебойной работы, например втулки 152, размещенные между элементами несущей конструкции редуктора 84 (например, основным выступом 142 и боковым выступом 144) и внутренним валом 80 и позиционирующим валом 86.

[0030] Как показано на чертеже, позиционирующий вал 86 дополнительно соединен с индикатором 154 положения пружинного вала, который дополнительно соединен с визуальным индикатором 100 положения. Индикатор 154 положения пружинного вала содержит выемку 156, которая принимает осевой конец 158 позиционирующего вала 86. Для обеспечения возможности передачи поворотного перемещения между позиционирующим валом 86 и индикатором 154 положения пружинного вала, выемка 156 и осевой конец 158 могут иметь согласованные или дополняющие геометрические размеры для обеспечения возможности согласованного или подходящего поворотного перемещения между позиционирующим валом 86 и индикатором 154 положения пружинного вала.

[0031] Редуктор 84 дополнительно содержит пружину 160, размещенную вокруг индикатора 154 положения пружинного вала. Пружина 160 выполнена с возможностью «предварительной нагрузки» индикатора 154 положения пружинного вала, так что поворот индикатора 154 положения пружинного вала будет соответствовать и/или будет пропорционален повороту позиционирующего вала 86. Другими словами, во время сборки редуктора 84 пружина 160 может представлять усилие вращения или поворотное упругое усилие может быть загружено в пружину 160, поскольку эта пружина 160 размещена вокруг индикатора 154 положения пружинного вала и закреплена в редукторе 84. В частности, пружина 160 зафиксирована от кручения между лицевой стороной 162 бокового выступа 144 и выступом 164 индикатора 154 положения пружинного вала. Предварительная нагрузка пружины 160 обеспечивает возможность уменьшения нежелательного поворота (например, «люфта») индикатора 154 положения пружинного вала, например поворота индикатора 154 положения пружинного вала, когда позиционирующий вал 86 не совершает поворот. В итоге, поворот, индикатора 154 положения пружинного вала и, таким образом, визуального индикатора 100 положения могут точно отражать поворот позиционирующего вала 86 и внутреннего вала 80. Другими словами, положение визуального индикатора 100 положения может точно отражать перемещение первого и второго поршней 62 и 64 и, таким образом, положения привода 16 и шарового клапана 20.

[0032] Кроме того, редуктор 84 содержит различные уплотнения (например, уплотнительные кольца), расположенные между различными элементами редуктора 84. Например, первое уплотнение 166 (например, кольцевое уплотнение или уплотнительное кольцо) расположено в выемке 168, образованной в верхней поверхности 170 несущей конструкции 140. Как будет понятно, первое уплотнение 166 выполнено с возможностью обеспечения переходной области уплотнения между несущей конструкцией 140 и концевым выступом 50 цилиндра привода 16. Редуктор 84 аналогичным образом содержит второе уплотнение 172 (например, кольцевое уплотнение или уплотнительное кольцо), расположенное между несущей конструкцией 140 и основным выступом 142 для обеспечения другой переходной области уплотнения. Например, второе уплотнение 172 может блокировать сообщение между внутренним объемом 146 редуктора 84 и внешней средой, осуществляемое посредством текучей среды. Третье уплотнение 174 (например, кольцевое уплотнение или уплотнительное кольцо), аналогичное второму уплотнению 172, расположено между несущей конструкцией 140 и боковым выступом 144 для блокирования сообщения между внутренним объемом 146 редуктора 84 и внешней средой, осуществляемого посредством текучей среды. Кроме того, четвертое уплотнение 176 (например, кольцевое уплотнение или уплотнительное кольцо) расположено между несущей конструкцией 140 и внутренним валом 80 также для блокирования сообщения между внутренним объемом 146 редуктора 84 и внешней средой, осуществляемого посредством текучей среды. В итоге, второе, третье и четвертое уплотнения 172, 174 и 176 могут блокировать выход масла или другого смазочного вещества из внутреннего объема 146 редуктора 84 и/или блокировать попадание загрязняющих веществ или других инородных тел во внутренний объем 146 редуктора 84. Например, второе, третье и четвертое уплотнения 172, 174 и 176 и/или другие уплотнения могут обеспечивать герметичное уплотнение корпуса или редуктора 84.

[0033] На фиг. 6 показан вид сбоку части варианта реализации индикатора 32 углового положения в разрезе, выполненном по линии 5-5, показанной на фиг. 4, а также редуктора 84, имеющего вспомогательное устройство 180 для индикации положения. Вспомогательное устройство 180 для индикации положения выполнено с возможностью измерения поворота индикатора 154 положения пружинного вала (например, с высокой степенью точности). В конкретных вариантах реализации вспомогательное устройство 180 для индикации положения может представлять собой вспомогательное устройство третьей стороны или другое вспомогательное устройство, выполненное с возможностью прикрепления к боковому выступу 144 поверх индикатора 154 положения пружинного вала посредством механического соединения (например, болтов, винтов, защелок и т.д.), адгезива, магнита или другого крепежного элемента.

[0034] Например, вспомогательное устройство 180 для индикации положения может представлять собой конечный переключатель, преобразователь углового положения, датчик на основе эффекта Холла, оптический датчик положения или другой датчик положения, выполненный с возможностью измерения углового положения индикатора 154 положения пружинного вала (например, с высокой степенью точности). Поскольку индикатор 154 положения пружинного вала выполнен с возможностью конгруэнтного и/или пропорционального перемещения с использованием позиционирующего вала 86 (например, посредством пружины 160), точный результат измерения положения индикатора 154 положения пружинного вала может точно отражать конкретное положение привода 16 и/или шарового клапана 20. В итоге, индикатор 32 углового положения 32 может обеспечивать возможность модификации или тонкой настройки пользователем или оператором положения привода 16 и/или шарового клапана 20 так, как необходимо. Кроме того, в конкретных вариантах реализации вспомогательное устройство 180 для индикации положения может быть соединено с контролирующей системой и/или контролирующим устройством 182. Например, контролирующая система и/или контролирующее устройство 182 могут контролировать данные или ответы от вспомогательного устройства 180 для индикации положения, считаемого положением индикатора 154 положения пружинного вала и, таким образом, положения привода 16 и/или шарового клапана 20. В конкретных вариантах реализации контролирующая система и/или управляющее устройство 182 могут дополнительно регулировать работу привода 16 на основании ответа, полученного от вспомогательного устройства 180 для индикации положения (например, для получения необходимого положения шарового клапана 20 и/или привода 16).

[0035] Как подробно описано выше, настоящие варианты реализации направлены на индикатор 32 углового положения для привода 16, такого как линейный привод клапана. В частности, раскрытые варианты реализации содержат индикатор 32 углового положения, выполненный с возможностью выдачи визуальной индикации клапана, такого как шаровой клапан 20, приведенный в действие приводом 16. Например, привод 16 может представлять собой привод с цилиндром, пружинный привод, гидравлический привод, пневматический привод, механизированный привод, привод другого типа или их любую комбинацию, выполненную с возможностью привода клапана, такого как шаровой клапан 20, запорный клапан, крановый клапан, клапан-бабочка или клапан другого типа. Поскольку привод 16 приводит клапан 20, индикатор 32 углового положения, который введен во взаимодействие с приводом 16, также приводится в действие для выдачи визуальной индикации, указывающей на положение клапана 20. Например, индикатор 32 углового положения может быть выполнен с возможностью выдачи визуальной индикации, указывающей на то, что клапан 20 находится в открытом положении, закрытом положении или любом положении между открытым и закрытым положениями посредством визуального индикатора положения, такого как индикатор 100. Кроме того, индикатор 32 углового положения может быть полностью герметизирован и уплотнен в корпусе (например, редукторе 84), который выполнен за одно целое с приводом 16. В силу этого, раскрытые варианты реализации могут быть надежными и могут улучшить точность и повторяемость работы без использования внешних подвижных частей.

[0036] Несмотря на то, что настоящее изобретение может допускать различные модификации и изменения, а также альтернативные формы, конкретные варианты реализации были показаны посредством примера на чертежах и были подробно описаны в настоящей заявке. Однако, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными раскрытыми формами. Скорее настоящее изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты, находящиеся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, заданных приведенной далее формулой изобретения.

Группа изобретений относится к индикатору углового положения для привода клапана. Новизна изобретения заключается в том, что индикатор выполнен за одно целое с приводом и содержит первый вал и второй вал. Один из валов вставлен в другой вал, первый и второй валы выполнены с возможностью преобразования линейного перемещения исполнительного элемента привода в первое поворотное перемещение. Редуктор выполнен с возможностью соединения с приводом и с возможностью преобразования первого поворотного перемещения во второе поворотное перемещение позиционирующего вала. Редуктор содержит первую измерительную шестерню, соединенную со вторым валом, и вторую измерительную шестерню, соединенную с позиционирующим валом. Первая и вторая измерительные шестерни сцеплены друг с другом и размещены крест-накрест по отношению друг к другу. Редуктор содержит индикатор положения пружинного вала, соединенный с позиционирующим валом, и визуальный индикатор положения, соединенный с индикатором положения пружинного вала. Визуальный индикатор положения размещен за пределами редуктора и выполнен с возможностью представления величины второго поворотного перемещения. Система содержит пружину, размещенную вокруг индикатора положения пружинного вала в редукторе и предварительно нагруженную при кручении. Технический результат изобретения заключается в повышении точности работы клапана. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система, содержащая:

индикатор углового положения, выполненный за одно целое с приводом и содержащий:

первый вал и второй вал, расположенные таким образом, что один из валов вставлен в другой вал, причем первый и второй валы выполнены с возможностью преобразования линейного перемещения исполнительного элемента привода в первое поворотное перемещение, и

редуктор, выполненный с возможностью соединения с приводом и с возможностью преобразования первого поворотного перемещения во второе поворотное перемещение позиционирующего вала, при этом редуктор содержит первую измерительную шестерню, соединенную со вторым валом, и вторую измерительную шестерню, соединенную с позиционирующим валом,

причем первая и вторая измерительные шестерни сцеплены друг с другом и размещены крест-накрест по отношению друг к другу и редуктор содержит индикатор положения пружинного вала, соединенный с позиционирующим валом, и визуальный индикатор положения, соединенный с индикатором положения пружинного вала,

при этом визуальный индикатор положения размещен за пределами редуктора и выполнен с возможностью представления величины второго поворотного перемещения, а система дополнительно содержит:

пружину, размещенную вокруг индикатора положения пружинного вала в редукторе и предварительно нагруженную при кручении.

2. Система по п. 1, в которой первый вал выполнен с возможностью соединения с поршнем привода во время работы, а второй вал выполнен с возможностью соединения с несущей конструкцией привода во время работы.

3. Система по п. 2, в которой первый вал содержит штырь, а второй вал имеет спиральное щелевое отверстие,

причем штырь размещен в спиральном щелевом отверстии.

4. Система по п. 1, в которой редуктор содержит циферблат, размещенный на внешней поверхности редуктора и содержащий по меньшей мере один графический индикатор,

причем визуальный индикатор положения содержит стрелку, выполненную с возможностью указания на указанный по меньшей мере один графический индикатор на основании второго поворотного перемещения.

5. Система по п. 1, содержащая по меньшей мере одно уплотнение, выполненное с возможностью размещения между редуктором и приводом во время работы.

6. Система по п. 1, содержащая вспомогательное устройство для индикации положения, соединенное с редуктором и выполненное с возможностью измерения углового положения позиционирующего вала,

причем вспомогательное устройство для индикации положения содержит ограничитель хода, оптический переключатель, преобразователь углового положения, датчик на основе эффекта Холла или их любую комбинацию.

7. Система по п. 1, содержащая привод и клапан, выполненный с возможностью приведения в действие приводом.

8. Способ контроля положения привода, согласно которому:

преобразуют линейное перемещение исполнительного элемента привода в первое поворотное перемещение,

преобразуют первое поворотное перемещение во второе поворотное перемещение посредством редуктора, соединенного с внешней поверхностью привода, причем второе поворотное перемещение обеспечивает возможность регулировки положения визуального индикатора положения, при этом преобразование первого поворотного перемещения во второе поворотное перемещение посредством редуктора, соединенного с внешней поверхностью привода, включает сцепление крест-накрест первой измерительной шестерни редуктора, соединенной с внутренним валом, со второй измерительной шестерней редуктора, соединенной с позиционирующим валом, и дополнительно передают второе поворотное перемещение от позиционирующего вала на индикатор положения пружинного вала, соединенный с визуальным индикатором положения;

предварительно нагружают пружину при кручении вокруг индикатора положения пружинного вала и в редукторе.

9. Способ по п. 8, согласно которому преобразование линейного перемещения исполнительного элемента привода в первое поворотное перемещение включает соединение внешнего вала в образованной из вложенных друг в друга валов конструкции с поршнем привода и выдвижение штыря внешнего вала в спиральное щелевое отверстие внутреннего вала указанной конструкции.