УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕЩЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ ТРУБКИ В НАПРАВЛЕНИИ УПЛОТНЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК F16K31/126 

Область техники, к которой относится изобретение

[1] Это раскрытие в целом относится к компонентам пневматического привода и, в частности, к устройству для смещения подвижной трубки в направлении уплотнения.

Уровень техники

[2] Мембранные приводы используют сжатый воздух для приведения в действие различных технологических компонентов. Например, сжатый воздух перемещает пластину мембраны для приведения в действие технологического компонента, такого как клапан. Подача текучей среды под давлением в полость над пластиной мембраны заставляет пластину мембраны опускаться вниз, приводя в действие технологический компонент. И наоборот, вентиляция полости над мембраной или подача текучей среды под высоким давлением в полость под мембраной реверсирует приведение в действие технологического компонента.

Раскрытие сущности изобретения

[3] Представленный в качестве примера пневматический привод содержит пластину мембраны, корпус бугеля и трубку. Трубка предназначена для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны, при этом первый конец трубки проходит через первое сальниковое уплотнение в пластине мембраны, образуя уплотнение на внешней поверхности трубки, а второй конец трубки проходит через второе сальниковое уплотнение в корпусе бугеля, образуя уплотнение на внешней поверхности трубки. Трубка также содержит первый конец трубки, имеющий первую площадь поперечного сечения, которая больше, чем вторая площадь поперечного сечения второго конца трубки, для смещения трубки к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

[4] Представленный в качестве примера пневматический привод содержит пластину мембраны, корпус бугеля, трубку для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны и средство для смещения трубки к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

[5] Еще один представленный в качестве примера пневматический привод содержит трубку для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны, содержащую первый конец и второй конец, противоположный первому концу, причем первый конец трубки имеет первую площадь поперечного сечения, которая больше чем вторая площадь поперечного сечения второго конца трубки, чтобы смещать трубку к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

Краткое описание чертежей

[6] На фиг. 1 проиллюстрирован представленный в качестве примера пневматический привод, в котором могут быть реализованы примеры, раскрытые в данном документе.

[7] На фиг. 2 проиллюстрирована трубка предшествующего уровня техники, расположенная в пневматическом приводе.

[8] На фиг. 3 проиллюстрирована представленная в качестве примера трубка, расположенная в пневматическом приводе, причем трубка имеет ступенчато изменяющуюся площадь поперечного сечения.

[9] На фиг. 4 проиллюстрирована представленная в качестве примера трубка, расположенная в пневматическом приводе, причем трубка имеет конически изменяющуюся площадь поперечного сечения.

[10] Фигуры представлены без соблюдения масштаба. Там, где это возможно, в графических материалах и приложенном письменном описании для обозначения одинаковых или подобных деталей используются одинаковые номера позиций. Как используется в данном патенте, утверждение о том, что любая часть (например, слой, пленка, область или пластина) каким-либо образом расположена (например, расположена на, размещена на, позиционирована на или сформирована на другой детали), означает, что указанная часть либо находится в контакте с другой частью, либо указанная часть находится над другой частью с одной или более промежуточными частями, расположенными между ними. Утверждение о том, что какая-либо часть соприкасается с другой частью, означает, что между двумя частями отсутствуют промежуточные части.

Осуществление изобретения

[11] Пневматические приводы (например, мембранные приводы, поршневые приводы и т.д.) используют текучую среду под давлением для приведения в действие различных технологических компонентов, например, клапанов. Например, сжатый воздух, подаваемый в корпус мембраны, заставляет пластину мембраны приводить в действие технологический компонент. Подача текучей среды под давлением в полость на первой стороне мембраны может воздействовать на пластину мембраны в первом направлении, чтобы приводить в действие технологический компонент. Наоборот, вентиляция полости на первой стороне мембраны или подача текучей среды под давлением в полость на второй стороне мембраны реверсирует приведение в действие технологического компонента.

[12] Корпус мембраны обычно соединен с корпусом бугеля. Корпус бугеля вмещает в себя шток привода и пружину привода. Например, шток привода передает усилие, приложенное к пластине мембраны, на технологический компонент, такой как клапан. Шток привода соединен с пластиной мембраны и проходит через корпус бугеля. Шток привода обычно содержит соединитель штока для соединения с технологическим компонентом. Кроме того, пружина привода помогает управлять пластиной мембраны и может вернуть пластину мембраны в неактивированное положение. Например, пружина привода соединена на одном конце с корпусом бугеля через седло пружины, а на другом конце соединена с пластиной мембраны.

[13] Внутри корпуса мембраны пластина мембраны перемещается перпендикулярно верхней и нижней поверхностям пластины мембраны для приведения в действие технологического компонента. Тем не менее, пластина мембраны также может свободно перемещаться в поперечном направлении. В результате компоненты, взаимодействующие с пластиной мембраны, предназначены для скольжения и поворота, чтобы приспособить движения пластины мембраны. Например, трубка для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны может быть выполнена с возможностью поворота вокруг первого сальникового уплотнения в пластине мембраны и второго сальникового уплотнения на корпусе бугеля. В некоторых известных клапанах трубка может выскочить со второго сальникового уплотнения. В результате трубка больше не может передавать текучую среду под давлением в верхнюю полость.

[14] В соответствии с настоящим раскрытием трубка содержит средство для смещения трубки в направлении второго сальникового уплотнения, тем самым предотвращая трубку от выскакивания со второго сальникового уплотнения. В некоторых примерах средство для смещения трубки к корпусу бугеля содержат физические структуры, такие как конструктивные характеристики трубки, которые создают разность усилий между первым концом и вторым концом трубки. Например, трубка может иметь большую площадь поверхности на первом конце по сравнению со вторым концом, прилегающим к корпусу бугеля, для создания разности усилий для смещения трубки к корпусу бугеля.

[15] На фиг. 1 проиллюстрирован представленный в качестве примера пневматический привод 100, в котором могут быть реализованы примеры, раскрытые в данном документе. В проиллюстрированном примере пневматический привод 100 представляет собой мембранный привод. Представленный в качестве примера пневматический привод 100 содержит корпус 102 мембраны, содержащий мембрану 104 и пластину 106 мембраны. Пластина 106 мембраны представляет собой жесткую пластину, расположенную на нежесткой, непроницаемой мембране 104. Например, мембрана 104 разделяет корпус 102 мембраны на первую полость 108 и вторую полость 110. В некоторых примерах повышение давления в первой полости 108 создает перепад давления между первой полостью 108 и второй полостью 110. Этот перепад давления между первой и второй полостями 108, 110 приводит в действие пневматический привод 100, увеличивая объем первой полости 108 и выталкивая пластину 106 мембраны в объем второй полости 110.

[16] Корпус 102 мембраны соединен с представленным в качестве примера корпусом 112 бугеля. Корпус 112 бугеля содержит шток 114 и пружину 116. Например, шток 114 соединен с пластиной 106 мембраны и соединителем 118 привода. В проиллюстрированном примере шток 114 представляет собой жесткий стержень. Однако в других примерах шток 114 представляет собой другую жесткую конструкцию. В некоторых примерах представленная в качестве примера пружина 116 расположена вокруг штока 114. Однако в других примерах пружина 116 расположена рядом со штоком 114. Дополнительно или альтернативно, пружина 116 может представлять собой совокупность пружин.

[17] Кроме того, в корпусе 112 бугеля расположено подключение 120 текучей среды под давлением. Например, подключение 120 текучей среды под давлением может принимать текучую среду под давлением от источника текучей среды под давлением, насоса для текучей среды и т. д. Трубка 122 для передачи текучей среды под давлением между корпусом 112 бугеля и пластиной 106 мембраны находится в связи по текучей среде с подключением 120 текучей среды под давлением. В проиллюстрированном примере первый конец 124 трубки связан по текучей среде с первой полостью 108, а второй конец 126 трубки связан по текучей среде с подключением 120 текучей среды под давлением.

[18] Представленная в качестве примера трубка 122 проходит через первое сальниковое уплотнение 134, а трубка 122 соединена с первым сальниковым уплотнением 134 через первое уплотнительное кольцо 136. В проиллюстрированном примере первое сальниковое уплотнение 134 расположено на мембране 104 и пластине 106 мембраны и прикреплено к пластине 106 мембраны с помощью гайки 138 сальника. Кроме того, представленная в качестве примера трубка 122 проходит через второе сальниковое уплотнение 140, а трубка 122 соединена со вторым сальниковым уплотнением 140 через второе уплотнительное кольцо 142. В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, первое уплотнительное кольцо 136 отделяет текучую среду первой полости 108 от второй полости 110, а второе уплотнительное кольцо 142 отделяет текучую среду второй полости 110 от подключения 120 текучей среды под давлением. В других примерах первое и второе уплотнительные кольца 136, 142 могут представлять собой разные уплотнительные компоненты (например, эластомерную втулку, гофрированную мембрану, эластомерную уплотнительную кромку и т. д.).

[19] На фиг. 2 проиллюстрировано известное трубное соединение 200, которое может быть расположено в представленном в качестве примера пневматическом приводе 100, проиллюстрированном на фиг. 1. В проиллюстрированном на фиг. 2 примере трубка 210 имеет цилиндрическую форму, имеющую толщину стенки 212 и наружный диаметр 214. Представленная в качестве примера толщина 212 и наружный диаметр 214 по существу одинаковы по всей длине трубки 210. В проиллюстрированном примере трубка 210 проходит через первое сальниковое уплотнение 220, и причем трубка 210 соединяется с первым сальниковым уплотнением 220 через первое уплотнительное кольцо 222. Кроме того, трубка 210 проходит через второе сальниковое уплотнение 224, и причем трубка соединяется со вторым сальниковым уплотнением 224 через второе уплотнительное кольцо 226.

[20] Представленная в качестве примера трубка 210 не содержит средство для смещения трубки 210 к корпусу 112 бугеля, проиллюстрированного на фиг. 1. Например, во время работы пневматического привода 100 трубка 210 может скользить через первое сальниковое уплотнение 220 и второе сальниковое уплотнение 140. Дополнительно или альтернативно, трубка 210 может поворачиваться вокруг первого сальникового уплотнения 220 и второго сальникового уплотнения 224. В некоторых известных пневматических приводах трубка 210 может скользить вверх в направлении, проиллюстрированном на фиг. 2, и отсоединяться от второго сальникового уплотнения 224. В таких примерах текучая среда первой полости 108 (фиг. 1) и текучая среда второй полости 110 (фиг. 1) больше не разделены, и представленный в качестве примера пневматический привод 100 больше не может приводиться в действие посредством перепада давлений между первой и второй полостями 108, 110.

[21] В проиллюстрированном примере первое сальниковое уплотнение 220 содержит первый канал 230, который расширяется или расходится раструбом от первого уплотнительного кольца 222 к противоположным отверстиям 232, 234 первого канала 230. Аналогично, второе сальниковое уплотнение 224 содержит второй канал 240, который расширяется или расходится раструбом от второго уплотнительного кольца 226 к противоположным отверстиям 242, 244. Таким образом, во время работы пневматического привода 100, проиллюстрированного на фиг. 1, первый канал 230 первого сальникового уплотнения 220 и второй канал 240 второго сальникового уплотнения 224 имеют такую форму, чтобы позволить перемещающейся в боковом направлении трубке 210 поворачиваться вокруг первого уплотнительного кольца 222 и второго уплотнительного кольца 226, когда пластина 106 мембраны движется в поперечном направлении. Таким образом, расходящиеся раструбом формы каналов 230, 240 могут предотвратить повреждение трубки 210 во время бокового перемещения пластины 106 мембраны (фиг. 1).

[22] На фиг. 3 проиллюстрировано представленное в качестве примера трубное соединения 300, которое может быть расположено в пневматическом приводе 100, проиллюстрированном на фиг. 1. Пример, проиллюстрированный на фиг. 3, содержит представленную в качестве примера трубку 305, имеющую ступенчатое изменение 310 в площади поперечного сечения. В проиллюстрированном примере на фиг. 3 трубка 305 имеет первую толщину стенки 312 и вторую толщину стенки 314, первый наружный диаметр 316 и второй наружный диаметр 318 и внутренний диаметр 320. В проиллюстрированном на фиг. 3 примере трубка 305 имеет цилиндрическую форму. Однако в других примерах трубка 305 может иметь другую форму. В проиллюстрированном примере наружная поверхность 322 трубки 305 соединяется с первым сальниковым уплотнением 324 через первое уплотнительное кольцо 326, образуя уплотнение, а наружная поверхность 322 дополнительно соединяется со вторым сальниковым уплотнением 334 через второе уплотнительное кольцо 336, образуя уплотнение. В результате ступенчатого изменения 310 первый наружный диаметр 316 является большим, чем второй наружный диаметр 318. Однако внутренний диаметр 320 не изменяется в представленной в качестве примера трубке 305. В других примерах внутренний диаметр 320 может изменяться по всей длине трубки 305.

[23] В соответствии с настоящим раскрытием первая толщина 312 является большей, чем вторая толщина 314, и, в результате, первая площадь 340 поверхности первого конца 342 трубки 305 является большей, чем вторая площадь 344 поверхности второго конца 346 трубки 305. В проиллюстрированном на фиг. 3 примере трубка 305 имеет ступенчатое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения первого конца 342 и второй площадью поперечного сечения второго конца 346. Однако в других примерах трубка 305 может иметь постоянное (например, сужающееся на конус) изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения и второй площадью поперечного сечения. Во время работы пневматического привода 100 (фиг. 1) давление, действующее на первую площадь 340 поверхности, вызывает большую силу (например, разность усилий), чем давление, действующее на вторую площадь 344 поверхности, из-за разницы в областях поверхности. В результате трубка 305 смещается в сторону второго сальникового уплотнения 334 и корпуса 112 бугеля (фиг. 1).

[24] В проиллюстрированном на фиг. 3 примере первое сальниковое уплотнение 324 содержит первый канал 350, который расширяется или расходится раструбом от первого уплотнительного кольца 326 к противоположным отверстиям 352, 354 первого канала 350. Аналогично, второе сальниковое уплотнение 334 содержит второй канал 360, который расширяется или расходится раструбом от второго уплотнительного кольца 336 к противоположным отверстиям 362, 364 второго канала 360. Таким образом, первый и второй каналы 350, 360 могут предотвратить повреждение представленной в качестве примера трубки 305 во время бокового перемещения пластины 106 мембраны (фиг. 1).

[25] На фиг. 4 проиллюстрирован пример трубного соединения 400, которое может быть расположено в пневматическом приводе 100, проиллюстрированном на фиг. 1. Пример, проиллюстрированный на фиг. 4, содержит представленную в качестве примера трубку 405, имеющую коническое изменение 410 площади поперечного сечения. В проиллюстрированном примере трубка 405 содержит первую толщину стенки 412 и вторую толщину стенки 414, первый наружный диаметр 416 и второй наружный диаметр 418, а также первый внутренний диаметр 420 и второй внутренний диаметр 422. В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, трубка 405 имеет цилиндрическую форму. Однако в других примерах трубка 405 может иметь другую форму. В некоторых примерах первая толщина 412 и вторая толщина 414 по существу одинаковы, и в результате первая площадь 424 поверхности первого конца 426 и вторая площадь 428 поверхности второго конца 430 являются по существу различными. В других примерах первая площадь поверхности 424 и вторая площадь поверхности 428 изготавливаются так, чтобы быть по существу одинаковыми.

[26] В проиллюстрированном примере наружная поверхность 432 трубки 405 соединяется с первым сальниковым уплотнением 440 через первое уплотнительное кольцо 442, образуя уплотнение, а наружная поверхность 432 также соединяется со вторым сальниковым уплотнением 444 через второе уплотнительное кольцо 446, образуя уплотнение. В результате представленного в качестве примера конического изменения 410 первый наружный диаметр 416 и первый внутренний диаметр 420 являются большими, чем второй наружный диаметр 418 и второй внутренний диаметр 422 соответственно. В некоторых примерах первая толщина 412 постоянна по длине трубки 405, а первая толщина 412 является такой же, как вторая толщина 414. В других примерах первая толщина 412 отличается от второй толщины 414.

[27] В соответствии с настоящим раскрытием трубка 405 смещена в сторону второго сальникового уплотнения 444 и корпуса 112 бугеля (фиг. 1) в результате разности усилий, вызванной текучей средой под давлением, действующей на разность площади поверхности между первой и второй площадями 424, 428 поверхностей. Кроме того, находящаяся под давлением текучая среда передает усилие коническому изменению 410, дополнительно смещая трубку в направлении второго сальникового уплотнения 444 и корпуса 112 бугеля (фиг. 1).

[28] В проиллюстрированном на фиг. 4 примере первое сальниковое уплотнение 440 содержит первый канал 450, который расширяется или расходится раструбом от первого уплотнительного кольца 442 к противоположным отверстиям 452, 454. Аналогично, второе сальниковое уплотнение 444 содержит второй канал 460, который расширяется или расходится раструбом от второго уплотнительного кольца 446 к противоположным отверстиям 462, 464. Таким образом, расходящиеся раструбом формы первого и второго каналов 450, 460 могут предотвратить повреждение представленной в качестве примера трубки 405 во время бокового перемещения пластины 106 мембраны (фиг. 1).

[29] Из вышеизложенного будет понятно, что были раскрыты представленные в качестве примеров устройство и промышленные изделия, которые смещают трубку пневматического привода, чтобы она оставалась соединенной с первым и вторым сальниковым уплотнением, не оказывая неблагоприятного влияния на нормальную работу пневматического привода. Кроме того, хотя примеры, раскрытые в данном документе, описаны в связи с пневматическими приводами, примеры, раскрытые в данном документе, также могут быть реализованы с любым другим устройством, содержащим трубку, соединенную с возможностью скольжения и вращения с первым и вторым уплотнением.

[30] Хотя в настоящем документе раскрыты некоторые способы, устройства и промышленные изделия, представленные в качестве примера, объем данного патента ими не ограничивается. Наоборот, данный патент включает все способы, устройства и промышленные изделия, справедливо находящиеся в пределах объема формулы изобретения данного патента.

Группа изобретений относится к устройству для смещения подвижной трубки в направлении уплотнения. Представленное устройство содержит пневматический привод (100), содержащий пластину (106) мембраны, корпус (112) бугеля и трубку (122). Трубка подает текучую среду под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны, при этом первый конец (124) трубки проходит через первое сальниковое уплотнение в пластине мембраны, образуя уплотнение на наружной поверхности трубки, а второй конец (126) трубки проходит через второе сальниковое уплотнение в корпусе бугеля, образуя уплотнение на наружной поверхности трубки. Первый конец трубки имеет первую площадь поперечного сечения, которая больше, чем вторая площадь поперечного сечения второго конца трубки, чтобы смещать трубку к корпусу бугеля во время работы пневматического привода. Техническим результатом является предотвращение трубки от выскакивания со второго сальникового уплотнения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пневматический привод, содержащий:

пластину мембраны;

корпус бугеля; и

трубку для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны, при этом первый конец трубки проходит через первое сальниковое уплотнение в пластине мембраны, образуя уплотнение на наружной поверхности трубки, а второй конец трубки проходит через второе сальниковое уплотнение в корпусе бугеля, образуя уплотнение на наружной поверхности трубки, и при этом первый конец трубки имеет первую площадь поперечного сечения, которая больше второй площади поперечного сечения второго конца трубки, чтобы смещать трубку к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

2. Пневматический привод по п. 1, отличающийся тем, что трубка имеет ступенчатое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения и второй площадью поперечного сечения.

3. Пневматический привод по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что трубка имеет коническое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения и второй площадью поперечного сечения.

4. Пневматический привод по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый конец трубки соединен с возможностью скольжения с первым сальниковым уплотнением и вторым сальниковым уплотнением.

5. Пневматический привод по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый канал первого сальникового уплотнения и второй канал второго сальникового уплотнения имеют такую форму, чтобы обеспечить боковое перемещение трубки.

6. Пневматический привод по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первое сальниковое уплотнение или второе сальниковое уплотнение содержит уплотнительное кольцо.

7. Пневматический привод по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что трубка имеет цилиндрическую форму.

8. Пневматический привод, содержащий:

пластину мембраны;

корпус бугеля;

трубку для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны; и

средство для смещения трубки к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

9. Пневматический привод по п. 8, отличающийся тем, что трубка имеет ступенчатое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения первого конца и второй площадью поперечного сечения второго конца.

10. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 8, 9, отличающийся тем, что трубка имеет коническое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения первого конца и второй площадью поперечного сечения второго конца.

11. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 8-10, отличающийся тем, что средство для смещения трубки к корпусу бугеля представляет собой разность площадей поверхности между первым концом и вторым концом.

12. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 8-11, отличающийся тем, что трубка имеет цилиндрическую форму.

13. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 8-12, отличающийся тем, что первый канал первого сальникового уплотнения и второй канал второго сальникового уплотнения имеют такую форму, чтобы обеспечить боковое перемещение трубки.

14. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 8-13, отличающийся тем, что первое сальниковое уплотнение или второе сальниковое уплотнение содержат уплотнительное кольцо.

15. Пневматический привод, содержащий:

трубку для подачи текучей среды под давлением между корпусом бугеля и пластиной мембраны, содержащую первый конец и второй конец, противоположный первому концу, при этом первый конец трубки имеет первую площадь поперечного сечения, которая больше, чем вторая площадь поперечного сечения второго конца трубки, чтобы смещать трубку к корпусу бугеля во время работы пневматического привода.

16. Пневматический привод по п. 15, отличающийся тем, что трубка имеет ступенчатое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения и второй площадью поперечного сечения.

17. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 15, 16, отличающийся тем, что трубка имеет коническое изменение площади поперечного сечения между первой площадью поперечного сечения и второй площадью поперечного сечения.

18. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 15-17, отличающийся тем, что текучая среда под давлением передает первое усилие на первом конце и второе усилие на втором конце, причем первое усилие больше, чем второе усилие.

19. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 15-18, отличающийся тем, что первый канал первого сальникового уплотнения и второй канал второго сальникового уплотнения имеют такую форму, чтобы обеспечить боковое перемещение трубки.

20. Пневматический привод по любому из предшествующих пп. 15-19, отличающийся тем, что первое сальниковое уплотнение или второе сальниковое уплотнение содержат уплотнительное кольцо.