УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ НЕЗАВИСИМОГО УПРАВЛЕНИЯ УСИЛИЯМИ ДЛЯ ПОСАДКИ В ПОВОРОТНЫХ КЛАПАНАХ Российский патент 2020 года по МПК F16K31/04 F16K31/122 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение в целом относится к поворотным клапанам и, более конкретно, к способам и устройствам для независимого управления усилиями для посадки в поворотных клапанах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Обычные системы регулирующих клапанов, использующие контролер клапана и привод двойного действия, предусматривают использование максимальных усилий или нагрузок привода, которые, как правило, единообразны в отношении открытия и закрытия клапана, функционально связанного с приводом. В клапанных системах, требующих большего смещающего крутящего момента, усилия или нагрузки для открытия клапана относительно крутящего момента, усилия или нагрузки для посадки, необходимой для закрытия клапана, применение единообразных сил открытия и закрытия посредством привода двойного действия может создать чрезмерное усилие для посадки в клапане. Чрезмерные усилия для посадки могут привести к преждевременному износу и/или повреждению компонентов клапана, что может отрицательно сказаться на способности клапана обеспечивать эффективное уплотнение после закрытия.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Описаны варианты реализации способов и устройств для независимого управления крутящим моментом, усилием или нагрузкой для посадки в поворотном клапане. Вариант реализации устройства содержит поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока. Вариант реализации устройства дополнительно содержит привод двойного действия, функционально связанный с поворотным клапаном. Привод двойного действия имеет первое и второе отверстия для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения привода двойного действия. Вариант реализации устройства дополнительно содержит контроллер клапана, функционально связанный с приводом двойного действия, для регулирования регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в ответ на положение поворотного клапана. Вариант реализации устройства дополнительно содержит ограничитель давления, функционально связанный с контроллером клапана и соединенный по текучей среде с первым отверстием привода. Ограничитель давления предназначен для снижения давления текучей среды, находящейся под давлением и подаваемой в первое отверстие привода, для уменьшения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0004] На фиг. 1 проиллюстрировано известное устройство с регулирующим клапаном.

[0005] На фиг. 2 проиллюстрирована блок-схема устройства с регулирующим клапаном по фиг. 1.

[0006] На фиг. 3 проиллюстрирована блок-схема варианта реализации устройства для независимого управления усилием для посадки в поворотном клапане.

[0007] На фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема, на которой показана альтернативная конфигурация варианта реализации ограничителя давления по фиг. 3.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] На вышеупомянутых чертежах показаны и ниже подробно описаны конкретные варианты реализации изобретения. В описываемых в данном документе вариантах реализации изобретения для идентификации одинаковых или подобных элементов использованы аналогичные или подобные позиции. Для ясности и/или краткости фигуры не обязательно выполнены в масштабе, и конкретные признаки и конкретные виды фигур могут быть показаны увеличенными в масштабе или схематичными.

[0009] Варианты реализации способов и устройств, описанные в данном документе, обеспечивают независимое регулирование усилия для посадки, приложенного к поворотному клапану. Обычные системы регулирующих клапанов, использующие контролер клапана и привод двойного действия, предусматривают использование максимальных приводных усилий, которые, как правило, единообразны в отношении открытия и закрытия клапана, функционально связанного с приводом. В отличие от этих обычных систем регулирующих клапанов, варианты реализации способов и устройств, описанные в данном документе, обеспечивают независимое управление усилием для посадки, так что усилие для посадки, приложенное для закрытия клапана, может быть меньше, чем смещающее усилие для открытия клапана.

[0010] Варианты реализации способов и устройств, описанные в данном документе, особенно предпочтительны в применениях клапанов, таких как, например, поворотный клапан с посадкой по крутящему моменту, где смещающий момент, усилие или нагрузка, необходимые для открытия клапана, могут быть существенно больше, чем крутящий момент, усилие или нагрузка для посадки, необходимые для закрытия клапана. Благодаря задействованию независимого управления усилием для посадки таким образом, чтобы приложенное усилие для посадки было меньше, чем приложенное смещающее усилие, варианты реализации способов и устройств, описанные в данном документе, снижают и/или предотвращают приложения чрезмерных усилий для посадки в клапане, тем самым сокращая или предотвращая случаи преждевременного износа или повреждения компонентов клапана. В результате увеличивается срок службы, в течение которого клапан может поддерживать эффективное уплотнение после закрытия.

[0011] В некоторых раскрытых вариантах реализации устройство содержит поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока. В некоторых раскрытых вариантах реализации поворотный клапан является поворотным клапаном с посадкой по крутящему моменту. В некоторых раскрытых вариантах реализации устройство дополнительно содержит привод двойного действия, функционально связанный с поворотным клапаном. В таких раскрытых вариантах реализации привод двойного действия имеет первое и второе отверстия для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения привода двойного действия. В некоторых раскрытых вариантах реализации привод двойного действия является поворотным пневматическим поршневым приводом. В некоторых раскрытых вариантах реализации устройство дополнительно содержит контроллер клапана, функционально связанный с приводом двойного действия, для регулирования регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в ответ на положение поворотного клапана. В некоторых раскрытых вариантах реализации контроллер клапана является цифровым контроллером клапана. В некоторых раскрытых вариантах реализации контроллер клапана содержит реле для управления распределением регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в первое и второе отверстия привода двойного действия.

[0012] В некоторых раскрытых вариантах реализации устройство дополнительно содержит ограничитель давления, функционально связанный с контроллером клапана и соединенный по текучей среде с первым отверстием привода. В таких раскрытых вариантах реализации ограничитель давления предназначен для снижения давления текучей среды, находящейся под давлением и подаваемой в первое отверстие привода, для уменьшения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении. В некоторых таких раскрытых вариантах реализации давление регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, подаваемой во второе отверстие привода, обеспечивает усилие для открытия элемента регулирования потока, причем это усилие для открытия больше, чем усилие для посадки. В некоторых раскрытых вариантах реализации ограничитель давления встроен в контроллер клапана. В некоторых раскрытых вариантах реализации ограничитель давления является электронно настраиваемым. В некоторых раскрытых вариантах реализации ограничитель давления является регулятором давления. В других раскрытых вариантах реализации ограничитель давления является клапаном снижения давления.

[0013] Перед описанием подробностей варианта реализации способов и устройств для независимого управления усилием для посадки, приложенным к поворотному клапану, предложено описание известного устройства 100 с регулирующим клапаном со ссылкой на фиг. 1 и 2.

[0014] На фиг. 1 проиллюстрировано известное устройство 100 с регулирующим клапаном, содержащее поворотный клапан 102, привод 104 двойного действия и контроллер 106 клапана. Поворотный клапан 102 по фиг. 1 является поворотным клапаном с посадкой по крутящему моменту. Более конкретно, поворотный клапан 102 по фиг. 1 является поворотным дисковым клапаном с посадкой по крутящему моменту. Поворотный клапан 102 может быть, например, поворотным дисковым клапаном Fisher®Model 8532. Поворотный клапан 102 содержит элемент 108 регулирования потока, корпус 110 клапана, седло клапана (не показано), расположенное внутри корпуса 110 клапана, и вал 112 клапана. Элемент 108 регулирования потока по фиг. 1 является диском клапана. Элемент 108 регулирования потока функционально связан с валом 112 клапана. После приложения крутящего момента, поворотной нагрузки и/или поворотного усилия к валу 112 клапана элемент 108 регулирования потока поворачивается относительно корпуса 110 клапана между закрытым положением (например, положением посадки) поворотного клапана 102 (как проиллюстрировано на фиг. 1) и открытым положением (например, положением открытия) поворотного клапана 102.

[0015] Привод 104 двойного действия пофиг. 1 является поворотным пневматическим поршневым приводом. Привод 104 двойного действия может быть, например, поворотным пневматическим поршневым приводом Fisher®Model 1061. Привод 104 двойного действия функционально связан с поворотным клапаном 102 и, более конкретно, с валом 112 поворотного клапана 102. Привод 104 двойного действия содержит первое и второе отверстия 114, 116 и внутренний поршень (не показан). Первое и второе отверстия 114, 116 соответственно принимают регулирующую текучую среду, находящуюся под давлением, такую как, например, сжатый воздух, который вызывает поступательное перемещение поршня в соответствующем направлении по продольной оси привода 104 двойного действия. Например, получение регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в первом отверстии 114 может вызвать поступательное перемещение поршня в первом направлении по продольной оси привода двойного действия, в то время как прием регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, во втором отверстии 116 может вызвать поступательное перемещение поршня во втором направлении по продольной оси, которое противоположно первому направлению. Усилие и/или нагрузка, создаваемая поступательно перемещающимся поршнем, преобразуется в крутящий момент, поворотную силу и/или поворотную нагрузку на валу 112 клапана, что приводит к повороту элемента 108 регулирования потока относительно корпуса 110 клапана, как описано выше. Функциональная связь поршня с валом 112 клапана и/или с элементом 108 регулирования потока приводит к взаимосвязи между положением поршня и положением элемента 108 регулирования потока. Соответственно, положение элемента 108 регулирования потока может быть определено на основе известного и/или измеренного положения поршня, и наоборот.

[0016] Контроллер 106 клапана по фиг. 1 является цифровым контроллером клапана. Контроллер 106 клапана может быть, например, цифровым контроллером клапана серии Fisher®FIELDVUE DVC6200. Контроллер 106 клапана функционально связан с приводом 104 двойного действия для регулирования подачи регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в привод 104 двойного действия. Контроллер 106 клапана содержит впускное отверстие 118, которое принимает регулирующую текучую среду, находящуюся под давлением, такую как, например, сжатый воздух, из источника (не показан) регулирующей текучей среды, находящейся под давлением. Контроллер 106 клапана дополнительно содержит первое и второе выпускные отверстия 120, 122 соответственно для подачи регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в первое и во второе отверстия 114, 116 привода 104 двойного действия. Хотя это и не показано на фиг. 1, при работе известного устройства 100 с регулирующим клапаном, первое выпускное отверстие 120 контроллера 106 клапана соединено по текучей среде с первым отверстием 114 привода 104 двойного действия через первый канал, тогда как второе выпускное отверстие 122 контроллера 106 клапана соединено по текучей среде со вторым отверстием 116 привода 104 двойного действия через второй канал. Контроллер 106 клапана по фиг. 1 дополнительно содержит манометры 124, 126, 128 для отображения соответствующих измеренных и/или считанных давлений, связанных с соответствующими впускным отверстием 118, первым выпускным отверстием 120 и вторым выпускным отверстием 122 контроллера 106 клапана. Дополнительные компоненты и/или функции контроллера 106 клапана описаны ниже по отношению к фиг. 2.

[0017] На фиг. 2 проиллюстрирована блок-схема известного устройства 100 с регулирующим клапаном, проиллюстрированного на фиг. 1, содержащего поворотный клапан 102, привод 104 двойного действия и контроллер 106 клапана. В дополнение к компонентам, описанным выше по отношению к фиг. 1, привод 104 двойного действия известного устройства 100 с регулирующим клапаном дополнительно содержит индикатор 202 положения. Индикатор 202 положения функционально связан с поршнем привода 104 двойного действия таким образом, что движение поршня приводит к соответствующему движению индикатора 202 положения. Как обсуждалось выше, существует корреляция между положением поршня и положением элемента 108 регулирования потока. Таким образом, индикатор 202 положения может обеспечить индикацию положения поршня и/или индикацию положения элемента 108 регулирования потока.

[0018] В дополнение к компонентам, описанным выше по отношению к фиг. 1, контроллер 106 клапана известного устройства 100 с регулирующим клапаном дополнительно содержит схему 204 управления, преобразователь 206 тока в давление (I/P) и реле 208. Схема 204 управления содержит процессор 210, память 212, датчик 214 давления на впускном отверстии, датчик 216 давления на первом выпускном отверстии, датчик 218 давления на втором выпускном отверстии и датчик 220 положения и/или функционально связана с ними. Датчик 214 давления на впускном отверстии измеряет и/или определяет давление регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, подаваемой из источника 224 регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, во впускное отверстие 118 контроллера 106 клапана. Датчик 216 давления на первом выпускном отверстии измеряет и/или определяет давление регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, подаваемой реле 208 в первое выпускное отверстие 120 контроллера 106 клапана. Датчик 218 давления на втором выпускном отверстии измеряет и/или определяет давление регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, которую реле 208 подает во второе выпускное отверстие 122 контроллера 106 клапана. Хотя это и не показано на фиг. 2, датчик 214 давления на впускном отверстии, датчик 216 давления на первом выпускном отверстии и/или датчик 218 давления на втором выпускном отверстии могут быть функционально связаны с соответствующими манометрами 124, 126, 128, описанными выше по отношению к фиг. 1.

[0019] Датчик 220 положения функционально связан с индикатором 202 положения привода 104 двойного действия. Датчик 220 положения измеряет и/или определяет положение элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102 и/или положение поршня привода 104 двойного действия на основе индикации, предоставляемой индикатором 202 положения. В некоторых вариантах реализации функциональная связь между датчиком 220 положения и индикатором 202 положения может принимать форму механической связи, соединяющей индикатор 202 положения с датчиком 220 положения. В других вариантах реализации функциональная связь может быть электронной. В некоторых таких других вариантах реализации функциональная связь может осуществляться через магнитный матричный и один или более датчиков Холла.

[0020] Данные и/или информация, полученные из датчика 214 на впускном отверстии, датчика 216 на первом выпускном отверстии, датчика 218 на втором выпускном отверстии и/или датчика 220 положения или предоставленные ими, могут сохраняться в памяти 212. Процессор 210 может получить доступ к таким данным и/или информации из памяти 212 или может иным образом получать такие данные и/или информацию непосредственно из любого датчика 214 на впускном отверстии, датчика 216 на первом выпускном отверстии, датчика 218 на втором выпускном отверстии и/или датчика 220 положения.

[0021] Схема 204 управления получает входной сигнал 226, соответствующий нужному положению и/или состоянию элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102. Например, входной сигнал 226 может указывать, что элемент 108 регулирования потока должен находиться в пределах нуля процента (0%) открытия (то есть быть закрытым) относительно корпуса 110 поворотного клапана 102. В ответ на получение входного сигнала 226 схема 204 управления посредством процессора 210 определяет текущие давления, связанные с датчиком 214 на впускном отверстии, датчиком 216 на первом выпускном отверстии, датчиком 218 на втором выпускном отверстии, и дополнительно определяет текущее положение элемента 108 регулирования потока на основании текущего положения, связанного с датчиком 220 положения. На основании этих данных и/или информации схема 204 управления посредством процессора 210 генерирует управляющий сигнал 228, соответствующий изменению в положении поршня привода 104 двойного действия и/или изменению в положении элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102, для размещения элемента 108 регулирования потока в нужное положение, указанное входным сигналом 226. Управляющий сигнал 228 является переменным током, который изменяется на основе непрерывной обратной связи, получаемой из датчика 214 на впускном отверстии, датчика 216 на первом выпускном отверстии, датчика 218 на втором выпускном отверстии и/или датчика 220 положения и/или предоставляемой ими.

[0022] Управляющий сигнал 228 переменного тока, генерируемый схемой 204 управления, передается в преобразователь 206 тока в давление (I/P). Преобразователь 206 тока в давление (I/P) имеет обычную конструкцию, реализованную в коммерчески доступных контроллерах клапанов, таких как, например, в цифровом контроллере клапанов серии Fisher®FIELDVUE DVC6200. В дополнение к получению управляющего сигнала 228, преобразователь 206 тока в давление (I/P) также принимает регулирующую текучую среду 222, находящуюся под давлением, подаваемую через впускное отверстие 118 контроллера 106 клапана. В ответ на получение управляющего сигнала 228 и регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, преобразователь 206 тока в давление (I/P) генерирует переменное давление 230, соответствующее управляющему сигналу 228 переменного тока.

[0023] Переменное давление 230, создаваемое преобразователем 206 тока в давление (I/P), передается в реле 208. Реле 208 по фиг. 2 является пневматическим реле, имеющим обычную конструкцию, реализованную в коммерчески доступных контроллерах клапанов, таких как, например, в цифровом контроллере клапанов серии Fisher®FIELDVUE DVC6200. Реле 208 и/или, более шире, контроллер 106 клапана, может быть откалибровано в связи с процессом установки. Например, во время процесса установки реле 208 и/или, в более широком смысле, контроллер 106 клапана, может получить команду и/или сигнал, соответствующий калибровочной информации пользователя, который идентифицирует, устанавливает и/или определяет усилие для посадки, соответствующее давлению, при котором реле 208 используется для управления подачей регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, в привод 104 двойного действия. В таком варианте реализации калибровочная информация пользователя может включать пользователя, делающего один или более выборов из одного или больше предварительно настроенного списка (списков) типов и/или размеров клапана, хранящихся в памяти 212 контроллера 106 клапана, где тип и/или размер клапана, выбранный пользователем, соответствует типу и/или размеру клапана, связанного с поворотным клапаном 102.

[0024] В дополнение к приему переменного давления 230, реле 208 также принимает регулирующую текучую среду 222, находящуюся под давлением, подаваемую через впускное отверстие 118 контроллера 106 клапана. На основании переменного давления 230 и регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, реле 208 управляет распределением регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, в первое выпускное отверстие 120 контроллера 106 клапана и/или во второе выпускное отверстие 122 контроллера 106 клапана. Таким образом, регулирующую текучую среду 222, находящуюся под давлением, реле 208 подает соответственно в первое и/или второе выпускное отверстие 120, 122 контроллера 106 клапана и, в свою очередь, в первый и/или второй порт 114, 116, привода 104 двойного действия.

[0025] Соответствующее давление (давления), при которых регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, подается в первое и/или второе отверстия 114, 116, чем управляет реле 208 контроллера 106 клапана, вызывает соответствующее поступательное движение поршня привода 104 двойного действия. Усилие и/или нагрузка, создаваемая поступательно перемещающимся поршнем, преобразуется в крутящий момент, поворотную силу и/или поворотную нагрузку на валу 112 клапана, что вызывает поворот элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102 для поворота относительно корпуса 110 клапана. Как описано выше, относительное движение поршня и/или элемента 108 регулирования потока передается индикатором 202 положения привода 104 двойного действия датчику 220 положения контроллера 106 клапана, тем самым обеспечивая петлю непрерывной обратной связи, которая может использоваться для обновления и/или регулирования управляющего сигнала 228 переменного тока.

[0026] В обычном устройстве 100 с регулирующим клапаном, описанным выше по отношению к фиг. 1 и 2, реле 208 выполнено таким образом, что обычно открывает первое выпускное отверстие 120 контроллера 106 клапана в максимально возможной степени (то есть, полностью открыто), когда элемент 108 регулирования потока поворотного клапана 102 достигает полного закрытия в пределах приблизительно пяти процентов (5%), как определяется индикатором 202 положения и датчиком 220 положения. Когда первое выпускное отверстие 120 полностью открыто, реле 208 подает регулирующую текучую среду 222, находящуюся под давлением, в первое выпускное отверстие 120 при максимальном доступном давлении на основании подаваемого давления, создаваемого в источнике 224 регулирующей текучей среды. В результате максимальное усилие для посадки и/или нагрузка прикладывается к полностью закрытому элементу 108 регулирования потока и/или, в более широком смысле, к полностью закрытому поворотному клапану 102. Аналогичным образом, реле 208 обычно открывает второе выпускное отверстие 122 контроллера 106 клапана в максимально возможной степени (то есть, полностью открыто), когда элемент 108 регулирования потока поворотного клапана 102 достигает полного открытия в пределах приблизительно пяти процентов (5%), как определяется индикатором 202 положения и датчиком 220 положения. Когда второе выпускное отверстие 122 полностью открыто, реле 208 подает регулирующую текучую среду 222, находящуюся под давлением, во второе выпускное отверстие 122 при максимальном доступном давлении на основании подаваемого давления, создаваемого в источнике 224 регулирующей текучей среды. В результате максимальное усилие и/или нагрузка прикладывается к полностью открытому элементу 108 регулирования потока и/или, в более широком смысле, к полностью открытому поворотному клапану 102.

[0027] Обычное устройство 100 с регулирующим клапаном, описанное выше, обеспечивает максимум сил или нагрузок, которые, как правило, единообразны в отношении открытия и закрытия элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102. При таком использовании клапана, которое требует большего смещающего момента, усилия или нагрузки для открытия клапана относительно момента, усилия или нагрузки для посадки, необходимых для закрытия клапана, единообразие, с которым прикладываются такие максимальные крутящие моменты, усилия или нагрузки, приводит к приложению чрезмерного усилия для посадки на элемент 108 регулирования потока и/или, в более широком смысле, на поворотный клапан 102. Обычное устройство 100 с регулирующим клапаном не предоставляет возможности снижения максимального крутящего момента, усилия или нагрузки, прикладываемых в связи с посадкой и/или закрытием поворотного клапана 102, без одновременного снижения максимального крутящего момента, усилия или нагрузки, прикладываемых в связи с открытием поворотного клапана 102. В отличие от известного устройства 100 с регулирующим клапаном, описанного выше по отношению к фиг. 1 и 2, каждый вариант реализации устройства с регулирующим клапаном, описанного в данном документе по отношению к фиг. 3-5, обеспечивает возможность независимого снижения максимального крутящего момента, усилия или нагрузки, прикладываемых в связи с посадкой и/или закрытием поворотного клапана 102, без одновременного снижения максимального крутящего момента, усилия или нагрузки, прикладываемых в связи с открытием поворотного клапана 102.

[0028] На фиг. 3 проиллюстрирована блок-схема варианта реализации устройства 300 с регулирующим клапаном для независимого управления усилием для посадки в поворотном клапане. В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 3, вариант реализации устройства 300 с регулирующим клапаном содержит компоненты обычного устройства 100 с регулирующим клапаном, описанного выше по отношению к фиг. 1 и 2, и дополнительно содержит вариант реализации ограничителя 302 давления. Ограничитель 302 давления функционально связан с контроллером 106 клапана и соединен по текучей среде с первым отверстием 114 привода 104 двойного действия. В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 3, ограничитель 302 давления встроен в контроллер 106 клапана. Ограничитель 302 давления имеет настраиваемое заданное значение, которое определяет максимальное давление, при котором регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, выходит из ограничителя 302 давления. В некоторых вариантах реализации ограничитель 302 давления является регулятором давления, имеющим настраиваемое заданное значение. В других вариантах реализации ограничитель 302 давления представляет собой клапан снижения давления, имеющий настраиваемое заданное значение.

[0029] В некоторых вариантах реализации заданное значение ограничителя 302 давления является вручную настраиваемым. Например, заданное значение ограничителя 302 давления можно корректировать и/или настраивать вручную поворотом и/или манипулированием винта, ручки, кривошипа, рычага или колеса (не показано), где положение винта, ручки, кривошипа, рычага или колеса соответствует величине заданного значения. В других вариантах реализации заданное значение ограничителя 302 давления является электронно настраиваемым. Например, заданное значение ограничителя 302 давления может быть отрегулировано и/или настроено в ответ на получение ограничителем 302 давления команды и/или сигнала (не показано), соответствующего информации, вводимой пользователем, которая идентифицирует, устанавливает и/или определяет максимальное давление, при котором регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, должна быть подана в первое отверстие 114 привода 104 двойного действия в связи с посадкой и/или закрытием элемента 108 регулирования потока поворотного клапана 102. В таком варианте реализации электронно настраиваемый ограничитель 302 давления может содержать преобразователь тока в давление (I/P) (не показан), который связывает полученный электрический сигнал, соответствующий информации, вводимой пользователем, с максимальным давлением, при котором регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, должна быть подана в первое отверстие 114.

[0030] На основании настроенного заданного значения ограничитель 302 давления снижает, сдерживает и/или ограничивает давление, при котором регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, подается в первое отверстие 114 привода 104 двойного действия. Например, в варианте реализации, где ограничитель 302 давления является регулятором, если на ограничитель 302 давления подается регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, при давлении тридцать фунтов на квадратный дюйм (0,21 МПа), а заданное значение ограничителя 302 давления установлено на двадцать фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа), причем ограничитель 302 давления уменьшает выходное давление регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, до двадцати фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа). В результате регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, подается в первое отверстие 114 привода 104 двойного действия при давлении 20 фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа). В качестве другого примера, в варианте реализации, где ограничитель 302 давления является клапаном снижения давления, если ограничитель 302 давления обнаруживает, что регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, поступает в ограничитель 302 давления при давлении тридцать фунтов на квадратный дюйм (0,21 МПа), а заданное значение ограничителя 302 давления установлено на двадцать фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа), ограничитель 302 давления выпустит часть регулирующей текучей среды 222, находящейся под давлением, чтобы не давать давлению, при котором регулирующая текучая среда 222 выходит из ограничителя 302 давления, превысить 20 фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа). В результате регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, подается в первое отверстие 114 привода 104 двойного действия при давлении 20 фунтов на квадратный дюйм (0,14 МПа).

[0031] В результате снижения, сдерживания и/или ограничения давления, обеспечиваемого ограничителем 302 давления, усилие для посадки, прикладываемое к элементу 108 регулирования потока поворотного клапана 102, когда элемент 108 регулирования потока и/или поворотный клапан 102 находится в закрытом положении, уменьшается относительно усилия для посадки, которое в противном случае прикладывается обычным устройством 100 с регулирующим клапаном с фиг. 1 и 2. В результате дальнейшего снижения, сдерживания и/или ограничения давления, обусловленного ограничителем 302 давления, давление, при котором регулирующая текучая среда 222, находящаяся под давлением, подается во второе отверстие 116 привода 104 двойного действия, когда элемент 108 регулирования потока и/или поворотный клапан 102 находится в полностью открытом положении, прикладывает усилие для открытия к элементу 108 регулирования потока поворотного клапана 102, которое больше, чем усилие для посадки, прикладываемое к элементу 108 регулирования потока поворотного клапана 102, когда элемент 108 регулирования потока и/или поворотный клапан 102 находится в полностью закрытом положении. Настраиваемый характер ограничителя 302 давления обеспечивает вариант реализации устройства 300 с регулирующим клапаном по фиг. 3 с возможностью независимого управления и/или регулирования крутящего момента, усилия или нагрузки для посадки, приложенной к элементу 108 регулирования потока поворотного клапана 102, когда элемент 108 регулирования потока и/или поворотный клапан 102 находится в полностью закрытом положении.

[0032] На фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема альтернативной конфигурации 400 варианта реализации ограничителя 302 давления, проиллюстрированного на фиг. 3. В отличие от варианта реализации, проиллюстрированного на фиг. 3, который показывает, что ограничитель 302 давления встроен в контроллер 106 клапана, в варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 4, ограничитель 302 давления размещен за пределами или внешне по отношению к контроллеру 106 клапана. Конструкция, функции и работа ограничителя 302 давления проиллюстрированы по отношению к фиг. 4, в противном случае являются такими же, как описано выше по отношению к фиг. 3.

[0033] Хотя в настоящем документе описаны конкретные способы и устройства, объем защиты данного патента не ограничивается ими. Наоборот, данный патентный документ охватывает все способы и устройства, явно подпадающие под объем защиты прилагаемой формулы, буквально или согласно доктрине эквивалентов.

В данном документе описываются варианты реализации способов и устройств для независимого управления усилием для посадки в поворотном клапане. Вариант реализации устройства содержит поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока и привод двойного действия, функционально связанный с поворотным клапаном. Привод имеет первое и второе отверстия для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения привода. Данный вариант реализации устройства дополнительно содержит контроллер клапана, функционально связанный с приводом, для регулирования регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в ответ на положение поворотного клапана. Вариант реализации устройства дополнительно содержит ограничитель давления, функционально связанный с контроллером клапана и соединенный по текучей среде с первым отверстием привода. Ограничитель давления предназначен для снижения давления текучей среды, находящейся под давлением и подаваемой в первое отверстие привода, для уменьшения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для независимого управления усилием для посадки в поворотных клапанах, содержащее:

поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока;

привод двойного действия, функционально связанный с поворотным клапаном и имеющий первое и второе отверстия для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения привода двойного действия;

контроллер клапана, функционально связанный с приводом двойного действия, для управления регулирующей текучей средой, находящейся под давлением, в ответ на положение поворотного клапана; и

ограничитель давления, функционально связанный с контроллером клапана и соединенный по текучей среде с первым отверстием для снижения давления текучей среды, находящейся под давлением, подаваемой в первое отверстие, для уменьшения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении.

2. Устройство по п. 1, в котором давление регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, подаваемой во второе отверстие, обеспечивает усилие для открытия элемента регулирования потока, причем эта усилие для открытия больше, чем усилие для посадки.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором ограничитель давления встроен в контроллер клапана.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором ограничитель давления является электронно настраиваемым.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором ограничитель давления является регулятором давления.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором ограничитель давления является клапаном снижения давления.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором контроллер клапана содержит реле для управления распределением регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в первое и второе отверстия привода двойного действия.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором контроллер клапана является цифровым контроллером клапана.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором привод двойного действия является пневматическим поршневым приводом.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором поворотный клапан является поворотным клапаном с посадкой по крутящему моменту.

11. Устройство для независимого управления усилием для посадки в поворотных клапанах, содержащее:

поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока;

привод двойного действия, функционально связанный с поворотным клапаном и имеющий первое и второе отверстия для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения привода двойного действия; и

контроллер клапана, функционально связанный с приводом двойного действия для регулирования регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в ответ на положение поворотного клапана, причем контроллер клапана, содержащий ограничитель давления, соединен по текучей среде с первым отверстием для снижения давления текучей среды, находящейся под давлением, подаваемой в первое отверстие, для уменьшения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении.

12. Устройство по п. 11, в котором давление текучей среды, находящейся под давлением, подаваемой во второе отверстие, обеспечивает усилие для открытия элемента регулирования потока, причем это усилие для открытия больше, чем усилие для посадки.

13. Устройство по п. 11 или 12, в котором ограничитель давления является электронно настраиваемым.

14. Устройство по любому из пп. 11-13, в котором контроллер клапана является цифровым контроллером клапана.

15. Устройство по любому из пп. 11-14, в котором привод двойного действия является пневматическим поршневым приводом.

16. Устройство по любому из пп. 11-15, в котором поворотный клапан является поворотным клапаном с посадкой по крутящему моменту.

17. Устройство для независимого управления усилием для посадки в поворотных клапанах, содержащее:

поворотный клапан, имеющий элемент регулирования потока; средства привода для приема регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, для изменения положения элемента регулирования потока;

средства управления клапаном для регулирования регулирующей текучей среды, находящейся под давлением, в ответ на положение элемента регулирования потока; и

средства снижения давления для снижения усилия для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении.

18. Устройство по п. 17, в котором усилие для посадки элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в закрытом положении, меньше усилия для открытия элемента регулирования потока, когда поворотный клапан находится в открытом положении.

19. Устройство по п. 17 или 18, в котором средства снижения давления встроены в средства управления клапаном.

20. Устройство по любому из пп. 17-19, в котором средства снижения давления являются электронно настраиваемыми.