BRPI1014533B1

BRPI1014533B1 - conjunto de dispositivo de posicionamento

Info

Publication number: BRPI1014533B1
Application number: BRPI1014533-8A
Authority: BR
Inventors: Daniel Gunder Roper; Douglas J. Scherffler; Harold Joe Mckinney
Original assignee: Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2020-10-20
Also published as: US20100269925A1; AU2010241860A1; JP5669822B2; WO2010126762A1; EP2425157A1; EP2425157B1; CN102414492A; AU2010241860B2; RU2011145892A; JP2012525544A; US8708309B2; RU2531545C2; CA2758970A1; AR076423A1; CN102414492B; CA2758970C; BRPI1014533A2

Abstract

CONJUNTO DE DISPOSITIVO DE POSICIONAMENTO, E, REGULADOR. Uma sede de mola para o autoalinha uma mola aberta por desvio ou fechada por desvio é disposta dentro de um elemento de controle tubular (130) de um regulador de gás (100) e projetada para reduzir o carregamento lateral de mola (193) que pode fazer com que a mola falhe prematuramente. A sede de mola pode compreender um adaptador de sede de mola é fixo dentro do elemento de controle tubular e o anel de sede montado de modo móvel no adaptador de sede de mola através de uma junta tipo rótula. O anel de sede móvel é engatado pela mola e adaptado para ser autolinhado por meio do deslocamento tridimensional relativo ao adaptador de sede de mola através da junta de rótula.

Description

CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0001] A presente divulgação se refere em geral a um dispositivo de controle de fluido e, mais particularmente, a um dispositivo de controle de fluido incluindo um dispositivo de posicionamento e um dispositivo de posicionamento para um dispositivo de controle de fluido.

FUNDAMENTOS

[0002] Dispositivos de controle de fluido incluem diversas categorias de equipamentos, incluindo válvulas de controle e reguladores. Esses dispositivos de controle são adaptados para serem acoplados dentro de um sistema de controle de processo de fluido, tal como sistemas de tratamento químico, sistemas de distribuição de gás natural, etc., para controlar o fluxo de um fluido através dos mesmos. Cada dispositivo de controle define um caminho de fluxo de fluido e inclui um elemento de controle para ajustar uma dimensão do caminho de fluxo. Por exemplo, a FIG. 1 representa um regulador conhecido 10 incluindo um corpo de válvula 12 e um atuador 14. O corpo de válvula 12 define um caminho de fluxo 16 e inclui um gargalo 18. Na FIG. 1, o regulador 10 é configurado em uma configuração de fluxo para cima. O atuador 14 inclui um invólucro de atuador superior 20, um invólucro de atuador inferior 22, um subconjunto de diafragma 30 incluindo um diafragma 32 e um conjunto de dispositivo de posicionamento 34.

[0003] O conjunto de dispositivo de posicionamento 34 inclui um elemento de controle tubular 33, uma mola espiral 35, uma haste central 36, uma primeira sede de mola 38 e uma segunda sede de mola 40. O elemento de controle tubular 33 é disposto dentro dos invólucros de atuador superior e inferior 20, 22 e é adaptado para deslocamento bidirecional em resposta a mudanças na pressão através do subconjunto de diafragma 30. Assim configurado, o elemento de controle tubular 33 controla o fluxo de fluido através do gargalo 18 do corpo de válvula 12. Adicionalmente, como representado, o regulador 10 inclui um anel de sede 26 disposto no gargalo 18 do corpo de válvula 12. Quando a pressão de saída do corpo de válvula 12 é alta, uma superfície de vedação 28 do conjunto de dispositivo de posicionamento 34 pode engatar de modo vedável no anel de sede 26 e fechar o gargalo 18. Da mesma forma, na ausência de qualquer pressão no atuador 14, ou mediante a falha do diafragma 32, a mola espiral 35 que é carregada pela haste central 36 e disposta dentro do elemento de controle tubular 33 desvia o elemento de controle tubular 33 para uma posição aberta que é ilustrada na Fig. 1.

[0004] Ainda com referência à Fig. 1, a mola espiral 35 do regulador convencional 10 é carregada pela haste central 36 entre a primeira sede de mola 38 e a segunda sede de mola 40. A primeira sede de mola 38 geralmente compreende uma placa plana que é fixamente acoplada à haste central 36. A segunda sede de mola 40 inclui uma estrutura mais complexa que é fixamente acoplada a uma parede interna do elemento de controle tubular 33. Tipicamente, a segunda sede de mola 40 é acoplada de modo rosqueado à parede interna do elemento de controle tubular 33. Como mostrado na Fig. 2, a segunda sede de mola 40 compreende um elemento de uma peça tendo uma seção transversal geométrica complexa para assentar e alinhar a mola 35 no elemento de controle tubular 33.

[0005] Especificamente, a segunda sede de mola 40 do regulador 10 representado na Fig. 2 inclui uma geometria de seção transversal que geralmente se assemelha a uma forma modificada cônica ou triangular incluindo uma porção de fixação 42, uma porção de assento 44 e uma porção de recebimento de haste 46. A porção de fixação 42 inclui uma pluralidade de roscas externas 48 que conectam de modo rosqueado a segunda sede de mola 40 ao elemento de controle tubular 33. A porção de recebimento de haste 46 define uma abertura 50 para receber a haste central 36 (como mostrado na Fig. 1), de modo que o elemento de controle tubular 33 e a segunda sede de mola 40 possam se mover em relação à haste central 36 durante a operação do regulador 10.

[0006] A porção de assento 44 da segunda sede de mola 40 é disposta entre a porção de fixação 42 e porção de recebimento de haste 46 e é adaptada para ser engatada por uma extremidade da mola 35. Especificamente, a porção de assento 44 inclui uma superfície de assento geralmente horizontal 52 e uma superfície de alinhamento 54. Como ilustrado na Fig. 1, uma extremidade da mola 35 assenta contra a superfície de assentamento 52 e um lado interno da mola 35 é disposto adjacente e/ou em contato com a superfície de alinhamento 54. Assim configurada, a porção de assento 44 da segunda sede de mola 40 opera para suportar e alinhar a mola 35 dentro do elemento de controle tubular 33.

[0007] Durante a operação, o elemento de controle tubular 33 e a segunda sede de mola 40 se movem em relação à haste central 36 em resposta a mudanças na pressão através do conjunto de diafragma 30. Este movimento faz com que a mola 35 expanda ciclicamente e comprima com o movimento do elemento de controle tubular 33. No entanto, a expansão e a compressão da mola 35 podem resultar em desalinhamento da primeira sede de mola 38 em relação ao elemento de controle tubular 33. Este desalinhamento pode ser o resultado de imperfeições presentes na fabricação dessas molas. Estas imperfeições podem causar carregamento não uniforme no perímetro da mola 35, o que pode fazer com que a mola 35 desvie lateralmente e contate a parede interna do elemento de controle tubular 33 e/ou empurre a primeira sede de mola 38 lateralmente para a parede interna do elemento de controle tubular 33. Este fenômeno é geralmente denominado como carregamento lateral e ele pode fazer com que a mola 35 e/ou a primeira sede de mola 38 se desgastem prematuramente e/ou falhem. Este problema é exacerbado quando a mola 35 compreende uma mola grande de alta taxa que gera cargas substanciais.

SUMÁRIO

[0008] Um aspecto da presente divulgação fornece um conjunto de dispositivo de posicionamento para regular o fluxo de um fluido através de um caminho de fluxo de fluido de um regulador. O conjunto de dispositivo de posicionamento compreende um elemento de controle tubular; uma haste central; uma primeira sede de mola; uma segunda sede de mola e uma mola. A haste central está disposta pelo menos parcialmente dentro do elemento de controle tubular e é adaptada para ser fixada a um invólucro do regulador. A primeira sede de mola é disposta dentro do elemento de controle tubular e é fixa em relação à haste central. A segunda sede de mola é pelo menos parcialmente disposta dentro do elemento de controle tubular e define uma abertura através da qual a haste central se estende. A mola é disposta entre as primeiras e segundas sedes de mola, e adaptada para desviar o elemento de controle tubular para uma posição predeterminada em relação ao invólucro do regulador. A segunda sede de mola compreende um adaptador de sede de mola fixo em relação ao elemento de controle e um anel de sede engatando na mola e adaptado para deslocamento em relação ao adaptador de sede de mola para, dessa forma, autoalinhar a mola dentro do elemento de controle tubular.

[0009] Em algumas modalidades, o anel de sede articula em relação ao adaptador de sede de mola.

[0010] Em algumas modalidades, a segunda sede de mola compreende uma junta tipo rótula entre o adaptador de sede de mola e o anel de sede, de modo que o anel de sede pode articular em relação ao adaptador de sede de mola.

[0011] Em algumas modalidades, o adaptador de sede de mola compreende uma superfície convexa esférica e parcial e o anel de sede engata na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0012] Em algumas modalidades, o anel de sede compreende superfície côncava esférica parcial engatando na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0013] Em algumas modalidades, o conjunto compreende ainda um anel de guia de náilon disposto entre a primeira sede de mola e uma superfície interna do elemento de controle tubular, o anel de guia de náilon facilitando movimento entre a primeira sede de mola e o elemento de controle tubular.

[0014] Outro aspecto da presente divulgação é direcionado para um conjunto de dispositivo de posicionamento para regular o fluxo de um fluido através de um caminho de fluxo de fluido de um regulador. O conjunto de dispositivo de posicionamento compreende um elemento de controle tubular; uma haste central; uma primeira sede de mola; uma segunda sede de mola; e uma mola. A haste central é disposta pelo menos parcialmente dentro do elemento de controle tubular e adaptada para ser fixada a um invólucro do regulador. A primeira sede de mola é disposta dentro do elemento de controle tubular e fixa em relação à haste central. A segunda sede de mola é pelo menos parcialmente disposta dentro do elemento de controle tubular e define uma superfície externa convexa e uma abertura através da qual a haste central se estende. A mola é disposta entre as primeiras e segundas sedes de mola e adaptada para desviar o elemento de controle tubular para uma posição predeterminada em relação ao invólucro do regulador. A mola tem uma porção que está em engate com a segunda sede de mola e que disposta de modo móvel em relação à superfície externa convexa para, dessa forma, a autoalinhar a mola dentro do elemento de controle tubular.

[0015] Em algumas modalidades, a porção de mola em engate com a segunda sede de mola articula em relação à superfície externa convexa.

[0016] Em algumas modalidades, a segunda sede de mola define uma junta tipo rótula que pode articular.

[0017] Em algumas modalidades, a segunda sede de mola compreende um adaptador de sede de mola fixo em relação ao elemento de controle e carregando a superfície externa convexa e um anel de sede disposto entre o adaptador de sede de mola e a mola, o anel de sede engatando de modo móvel na superfície externa convexa, dessa forma facilitando o autoalinhamento da mola dentro do elemento de controle tubular.

[0018] Em algumas modalidades, o adaptador de sede de mola da segunda sede de mola é acoplado de modo rosqueado ao elemento de controle tubular.

[0019] Em algumas modalidades, a superfície externa convexa do adaptador de sede de mola compreende uma superfície convexa esférica parcial e o anel de sede engata na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0020] Em algumas modalidades, o anel de sede compreende superfície côncava esférica parcial engatando na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0021] Em algumas modalidades, o conjunto pode ainda compreender um anel de guia de náilon disposto entre a primeira sede de mola e uma superfície interna do elemento de controle tubular, o anel de guia de náilon facilitando o movimento entre a primeira sede de mola e o elemento de controle tubular.

[0022] Outro aspecto da presente divulgação é dirigido a um regulador que compreende um corpo de válvula, um invólucro de atuador, um elemento de controle tubular, uma haste central, uma primeira sede de mola, uma segunda sede de mola e uma mola. O corpo de válvula define um caminho de fluxo para um fluido. O invólucro do atuador é acoplado ao corpo de válvula. O elemento de controle tubular é pelo menos parcialmente disposto dentro do invólucro de atuador e adaptado para deslocamento em relação ao corpo de válvula para regular um fluxo do fluido através do caminho de fluxo. A haste central é disposta pelo menos parcialmente dentro do elemento de controle tubular e fixada ao invólucro de atuador. A primeira sede de mola é disposta dentro do elemento de controle tubular e fixa em relação à haste central. A segunda sede de mola é pelo menos parcialmente disposta dentro do elemento de controle tubular e define uma abertura através da qual a haste central se estende. A mola é disposta entre as primeiras e segundas sedes de mola e desloca o elemento de controle tubular para uma posição predeterminada em relação ao invólucro de atuador. A segunda sede de mola compreende um adaptador de sede de mola fixo em relação ao elemento de controle tubular e um anel de sede engatando na mola e adaptado para deslocamento em relação ao adaptador de sede de mola para, dessa forma, autoalinhar a mola dentro do elemento de controle tubular.

[0023] Em algumas modalidades, o anel de sede articula em relação ao adaptador de sede de mola.

[0024] Em algumas modalidades, a segunda sede de mola compreende uma junta tipo rótula entre o adaptador de sede de mola e o anel de sede, de modo que o anel de sede possa articular em relação ao adaptador de sede de mola.

[0025] Em algumas modalidades, o adaptador de sede de mola compreende uma superfície convexa esférica parcial e a sede de anel engata na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0026] Em algumas modalidades, o anel de sede compreende superfície côncava esférica parcial engatando na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola.

[0027] Em algumas modalidades, o conjunto compreende ainda um anel de guia de náilon disposto entre a primeira sede de mola e uma superfície interna do elemento de controle tubular, o anel de guia de náilon facilitando o movimento entre a primeira sede de mola e o elemento de controle tubular.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] A Fig. 1 é uma vista lateral em seção transversal de um regulador convencional.

[0029] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal parcial detalhada de uma sede de mola do regulador convencional da Fig. 1.

[0030] A Fig. 3 é uma vista lateral em seção transversal de um regulador construído de acordo com a presente divulgação; e

[0031] A Fig. 4 é uma vista em seção transversal parcial detalhada de uma sede de mola do regulador da Fig. 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0032] Com referência à FIG. 3, uma modalidade de um dispositivo de controle construído de acordo com os princípios da presente divulgação inclui um regulador de pressão 100. O regulador de pressão 100 geralmente inclui um corpo de válvula 102 e um atuador 106. O corpo de válvula 102 define um caminho de fluxo 108 se estendendo entre uma entrada 110 e uma saída 112, bem como para o atuador 106, como será discutido. O atuador 106 inclui um conjunto de controle 114 que é móvel entre uma posição aberta, como é mostrado na FIG. 3, e uma posição fechada (não mostrada), em que o conjunto de controle 114 engata em um anel de sede 104 disposto dentro de um gargalo 116 do corpo de válvula 102. O movimento do conjunto de controle 114 ocorre em resposta a flutuações na pressão do fluido na entrada 110 e na saída 112. Por conseguinte, a posição do conjunto de controle 114 em relação ao anel de sede 104 afeta uma capacidade de escoamento do regulador de pressão 100.

[0033] O atuador 106, como dito acima, inclui o conjunto de controle 114 e, adicionalmente, um invólucro de atuador superior 122, um invólucro de atuador inferior 124 e uma gaiola 126. Os invólucros de atuador superiores e inferiores 122, 124 são fixados juntos por pelo menos um prendedor rosqueado 119 e porca 121 correspondente. O invólucro de atuador superior 122 define uma abertura central 123, pelo menos uma primeira abertura de controle 125 e uma câmara de deslocamento 127. A câmara de deslocamento 127 contém um indicador de deslocamento 131 que indica a posição do conjunto de controle 114 dentro do atuador 106. O invólucro de atuador inferior 124 define pelo menos uma segunda entrada de controle 129. A abertura de controle 123 recebe uma placa de tampa 117 que é fixada ao invólucro de atuador superior 122 por pelo menos um prendedor rosqueado 113.

[0034] Em cooperação, os invólucros de atuador superiores e inferiores 122, 124 definem uma cavidade 135 em comunicação com uma abertura de atuador 115 no corpo de válvula 102. Como identificado na FIG. 3, a gaiola 126 do atuador 106 tem uma primeira extremidade 126a se estendendo para a cavidade 135 e uma segunda extremidade 126b definindo o anel de sede 104.

[0035] Ainda com referência à FIG. 3, o conjunto de controle 114 inclui um subconjunto de diafragma 133 e um conjunto de dispositivo de posicionamento 138. O conjunto de dispositivo de posicionamento 138 inclui um elemento de controle tubular 130, um subconjunto de montagem 132, uma haste central 186, uma primeira sede de mola 188, uma segunda sede de mola 190 e uma mola espiral 193.

[0036] O elemento de controle tubular 130 tem uma superfície interna geralmente cilíndrica 143 e uma superfície externa geralmente cilíndrica 147. A superfície interna 143 define um furo central através do elemento de controle tubular 130. Adicionalmente, o elemento de controle tubular 130 inclui uma extremidade superior 130a e uma extremidade inferior 130b. A extremidade superior 130a está disposta dentro da cavidade 135 do atuador 106 e a extremidade inferior 130b está disposta dentro da gaiola 126. A extremidade superior 130a do elemento de controle tubular 130 é aberta e inclui um flange circunferencial 140 formado na superfície externa 147. Adicionalmente, a porção superior 130a do elemento de controle tubular 130 inclui uma porção rosqueada 141 na superfície interna 143. A extremidade inferior 130b do elemento de controle tubular 130 é aberta e acomoda o subconjunto de montagem 132.

[0037] O subconjunto de montagem 132 inclui um elemento de montagem 142, um retentor de disco 144, um suporte de disco 146 e um disco de vedação 148. Na forma divulgada, elemento de montagem 142 inclui um corpo geralmente cilíndrico roscado na extremidade inferior aberta 130b do elemento de controle tubular 130 e definindo um furo passante 150. O furo passante 150 geralmente é axialmente alinhado com o elemento de controle tubular 130. O retentor de disco 144 inclui um corpo geralmente cilíndrico fixo ao elemento de montagem 142 com um par de prendedores 152. Na forma ilustrada, os prendedores 152 incluem prendedores roscados. Similar ao elemento de montagem 142, o retentor de disco 144 define um furo passante 154. O furo passante 154 do retentor de disco 144 tem um diâmetro substancialmente idêntico a um diâmetro do furo passante 150 no elemento de montagem 142 e é axialmente alinhado com o mesmo.

[0038] Como representado, o retentor de disco 144 fixa o suporte de disco 146 e o disco de vedação 148 ao elemento de montagem 142 do conjunto retentor 132. O suporte de disco 146 inclui uma placa geralmente em forma de anel construída de um material rígido, tal como aço. O disco de vedação 148 inclui um disco geralmente em forma de anel feito de um material resiliente e fixo ao suporte de disco 146. Em uma forma, o disco de vedação 148 é fixo ao suporte de disco 146 com um adesivo. De acordo com a forma revelada, a configuração do retentor de disco 144 limita a deformação radial do disco de vedação 148 quando o conjunto de controle 114 está em uma posição fechada e comprime o disco de vedação 148 contra o anel de sede 104.

[0039] Com referência agora à porção superior do regulador 100 representado na FIG. 3, o subconjunto de diafragma 133 inclui um diafragma 134, uma placa de diafragma superior 136a e uma placa de diafragma inferior 136b. As placas de diafragma superiores e inferiores 136a, 136b são fixadas no flange circunferencial 140 do elemento de controle tubular 130. As placas de diafragma 136a, 136b são presas juntas por prendedores 156, dessa forma fixando o elemento de controle tubular 130 e as placas de diafragma 136a, 136b juntas. Adicionalmente, as placas de diafragma 136a, 136b formam um sanduíche com uma porção radialmente para dentro do diafragma 134. Uma porção radialmente para fora do diafragma 134 é fixa entre os invólucros de atuador superiores e inferiores 122, 124.

[0040] A haste central 186, as primeiras e segundas sedes de mola 188, 190 e a mola 193 do conjunto de dispositivo de posicionamento 138 são geralmente dispostas dentro do elemento de controle tubular 130 para desviar o elemento de controle tubular 130 para a posição aberta representada na FIG. 3.

[0041] A haste central 186 inclui uma primeira extremidade rosqueada 186a e uma segunda extremidade rosqueada 186b. A primeira extremidade rosqueada 186a se estende através da placa de tampa 117 e um par de porcas externas 194 é rosqueado na primeira extremidade rosqueada 186a para limitar o deslocamento axial da haste central 186 na direção para baixo em relação à orientação do regulador 100 representado na FIG. 3. A haste central 186 ainda inclui um ressalto 196 disposto oposto à placa de tampa 117 das porcas externas 194 para limitar o deslocamento axial da haste central 186 na direção para cima em relação à orientação do regulador 100 representado na FIG. 3. Em consequência, a primeira extremidade rosqueada 186a da haste central 186 é efetivamente fixada contra deslocamento axial em relação à placa de tampa 117, atuador 106 e corpo de válvula 102, enquanto a segunda extremidade rosqueada 186b se estende para o atuador 106.

[0042] A segunda extremidade rosqueada 186b da haste central 186 se estende para o elemento de controle tubular 130 e é disposta adjacente à segunda extremidade 130b do elemento de controle tubular 130 para suportar a primeira sede de mola 188. Mais especificamente, a primeira sede de mola 188 inclui uma placa geralmente plana que define uma abertura central 188a e uma pluralidade de aberturas 188b. A pluralidade de aberturas 188b está em comunicação de fluido com o caminho do fluxo 108 através do corpo de válvula 102 via os furos passantes 150, 154 no subconjunto de montagem 132 para facilitar a operação do regulador 100 de uma maneira conhecida.

[0043] A abertura central 188a recebe a segunda extremidade 186b da haste central 186 em uma localização adjacente a um ressalto 187 formado na haste central 186. Uma porca de retenção 198 é rosqueada na segunda extremidade rosqueada 186b da haste central 186 e força a primeira sede de mola 188 contra o ressalto 187, de modo que a primeira sede de mola 188 seja fixa em relação à haste central 186. Como tal, a primeira sede de mola 188 é deslizavelmente disposta em relação ao elemento de controle tubular 130, como será discutido em mais detalhes abaixo. Conforme ilustrado, a primeira sede de mola 188 suporta uma porção inferior 193b da mola 193 dentro do elemento de controle tubular 130, dessa forma posicionando uma porção superior 193a da mola 193 em engate com a segunda sede de mola 190.

[0044] A segunda sede de mola 190 da modalidade divulgada inclui dois componentes separados e distintos compreendendo um adaptador de sede de mola 200 e um anel de sede 202. O adaptador de sede de mola 200 é fixado ao elemento de controle tubular 130 e suporta o anel de sede 202. O anel de sede 202 é disposto em engate com o adaptador de sede de mola 200 e móvel em relação ao mesmo para autoalinhar o anel de sede 202 que, por sua vez, autoalinha a mola 193 e a primeira sede de mola 188 dentro do elemento de controle tubular 130 durante a montagem e operação do regulador 100.

[0045] Por exemplo, com referência à Fig. 4, uma modalidade da segunda sede de mola 190, incluindo o adaptador de sede de mola 200 e o anel de sede 202, que é um componente separado e distinto do adaptador de sede de mola 200, é representada em mais detalhes.

[0046] O adaptador de sede de mola 200 inclui uma geometria de seção transversal que geralmente se assemelha a uma forma cônica modificada ou triangular, incluindo uma porção de fixação 204, uma porção de assentamento 206 e uma porção de recebimento de haste 208. A porção de fixação 204 é geralmente cilíndrica e inclui uma pluralidade de roscas externas 210 que conectam de modo rosqueado o adaptador de sede de mola 200 à pluralidade de roscas 141 na superfície interna 143 do elemento de controle tubular 130, como representado na Fig. 3. A porção de recebimento de haste 208 é também geralmente cilíndrica e inclui uma parede extrema 208a definindo uma abertura 212 para receber a haste central 186, conforme representado na Fig. 3, de modo que o elemento de controle tubular 130 e a segunda sede de mola 190 possam se mover em relação à haste central 186 durante a operação do regulador 100.

[0047] A porção de assentamento 206 da segunda sede de mola 200 está disposta entre a porção de fixação 204 e a porção de recebimento de haste 208 e é adaptada para ser engatada pelo e suportar de modo móvel o anel de sede 202 e, portanto, a porção superior 193a da mola 193 que engata no anel de sede 202. Especificamente, a porção de assentamento 206 inclui uma parede se estendendo em um ângulo entre a porção de fixação 204 e a porção de recebimento de haste 208 e que define uma superfície externa 214 para ser assentado contra o anel de sede 202.

[0048] A modalidade divulgada do anel de sede 202, como representada, inclui uma seção transversal geralmente em forma de L definindo uma superfície de assentamento 216, uma superfície de alinhamento 218 e uma superfície interna 220. A superfície interna 220 do anel de sede 202 engata na superfície externa 214 do adaptador de sede de mola 200 e é adaptada para deslocamento em relação à mesma, como será discutido. Na modalidade revelada, as superfícies de assentamento e alinhamento 216, 218 são dispostas a aproximadamente noventa graus entre si. Como ilustrado na Fig. 3, a porção superior 193a da mola 193 assenta contra a superfície de assentamento 216 do anel de sede 202 e uma porção interna 193c da mola 193 é disposta adjacente e/ou em contato com a superfície de alinhamento 218. Assim configurado, o anel de sede 202 da segunda sede de mola 190 opera para suportar e alinhar a parte superior 193a da mola 193 dentro do elemento de controle tubular 130, enquanto a primeira sede de mola 188 suporta a porção inferior 193b da mola 193. Assim configurada, a mola 193 é comprimida entre a primeira sede de mola 188 e a superfície de assentamento 216 do anel de sede 202 da segunda sede de mola 190.

[0049] Como mencionado, o anel de sede 202 da segunda sede de mola 190 é móvel em relação ao adaptador de sede de mola 200. Especificamente, na modalidade divulgada, a superfície externa 214 do adaptador de sede de mola 200 inclui uma superfície esférica parcial convexa e a superfície interna 220 do anel de sede 202 inclui uma superfície esférica parcial côncava. Em uma modalidade, a superfície externa 214 e a superfície interna 220 podem ter o mesmo raio de curvatura. Como tal, a superfície externa 214 e a superfície interna 220 definem uma junta tipo rótula 222 entre o adaptador de sede de mola 200 e o anel de sede 202 que permite que o anel de sede 202 articule, pivote, gire e de outra maneira se mova livremente em relação ao adaptador de sede de mola 200.

[0050] Assim configurada, a segunda sede de mola 190 do regulador divulgado 100 vantajosamente fornece uma função de autoalinhamento para o anel de sede 202, mola espiral 193 e primeira sede de mola 188 permitindo que o anel de sede 202 e a mola espiral 193 se movam em relação à superfície externa 214 da sede de mola 190. Por exemplo, durante a operação, o elemento de controle tubular 130 a segunda sede de mola 190 se movem para cima e para baixo em relação à haste central 186 em resposta a mudanças na pressão através do conjunto de diafragma 133 no atuador 106. Este movimento faz com que a mola 193 se expanda e comprima ciclicamente quando o elemento de controle tubular 130 se mover em direção a e para longe da sede de válvula 104 da gaiola 126. Se a mola espiral 193 tiver imperfeições, a mola espiral 193 e/ou a primeira sede de mola 188 podem sofrer carregamento lateral devido ao perímetro irregular da mola 193.

[0051] O anel de sede móvel 202 da segunda sede de mola 190 e a porção superior móvel 193a da mola 193, no entanto, vantajosamente neutralizam esse carregamento no perímetro pivotando, articulando, girando e de outra forma autoajustando suas posições em relação ao adaptador de sede de mola 200 de acordo com as forças perimetrais variáveis geradas pela mola 193. Como tal, o carregamento lateral da mola 193 e da primeira sede de mola 188 pode ser reduzido o que, por sua vez, pode reduzir o desgaste e aumentar a vida útil da mola 193 e da primeira sede de mola 188.

[0052] Outra vantagem do projeto divulgado é que ele fornece montagem mais fácil sobre os projetos convencionais. Especificamente, para montar o conjunto de dispositivo de posicionamento 138 divulgado neste documento, um técnico pode primeiro fixar a primeira sede de mola 188 à segunda extremidade 186b da haste central 186 e posicionar a haste 186 no elemento de controle tubular 130. A mola 193 pode, então, ser colocada no elemento de controle tubular 130 e posicionada em tomo da haste 186. O anel de sede 202 pode, então, ser posicionado na mola 193, de modo que a superfície de alinhamento 218 se encaixe e a superfície de assentamento 216 engate na porção superior 193a da mola 193. Finalmente, o técnico pode, então, colocar a abertura 212 na porção de recebimento de haste 208 do adaptador de sede de mola 200 para a primeira extremidade 186a da haste central 186, o que fará com que a superfície externa 214 da porção de assentamento 206 engate na superfície interna 220 do anel de sede 202.

[0053] Assim posicionadas, as roscas 210 na porção de fixação 204 do adaptador de sede de mola 200 podem, então, ser apertadas nas roscas 141 na superfície interna 143 do elemento de controle tubular 130. Enquanto apertando o adaptador de sede de mola 200 no elemento de controle tubular 130, o adaptador de sede de mola 200 é girado em relação à mola 193 e ao anel de sede 202. Em projetos convencionais, o torque aplicado à sede de mola se transferiria diretamente para a mola, dessa forma frustrando o alinhamento da mola e tornando o aperto da sede de mola difícil, especialmente quando a mola requeresse pré-carregamento. Com o projeto divulgado neste documento, no entanto, a quantidade de torque transferido para a mola 193 do aperto do adaptador de sede de mola 200 no elemento de controle tubular 130 é reduzido porque o anel de sede 202 engata diretamente na mola 193 e o adaptador de sede de mola 200 é especificamente projetado para ser capaz de girar em relação ao anel de sede 202 enquanto gerando atrito mínimo. Por conseguinte, o processo de montagem do conjunto de dispositivo de posicionamento divulgado 138 é muito mais fácil do que os conjuntos de dispositivo de posicionamento convencionais.

[0054] Além disso, além das vantagens discutidas até agora, o projeto de compressão de mola poderia ser utilizado para atingir vários pontos de ajuste de mola no campo. Por exemplo, no campo, a placa de tampa 117 pode ser facilmente removida do invólucro de atuador superior 122, o adaptador de sede de mola 200 poderia, então, ser removido do elemento de controle tubular 130 e o anel de sede 202 poderia ser substituído por um anel de sede diferente 202 tendo uma dimensão de espessura diferente, por exemplo, para pré-carregar a mola 193 em um valor diferente. Além disso, a própria mola 193 poderia ser removida e substituída por uma mola diferente tendo uma força de mola diferente. Mais ainda, a compressão da mola 193 pode ser ajustada ajustando a posição axial da segunda sede de mola 190 em relação ao elemento de controle tubular 130, o que pode facilmente ser feito desenroscando parcialmente ou ainda enroscando o adaptador de sede de mola 202 na mesma.

[0055] Embora a superfície externa 214 do adaptador de sede de mola 200 divulgado neste documento tenha sido descrita como sendo esférica parcial convexa e a superfície interna 220 do anel de sede 202 tenha sido descrita como sendo esférica parcial côncava com um raio de curvatura igual a um raio de curvatura da superfície externa 214, modalidades alternativas poderiam ser configuradas de forma diferente. Por exemplo, em uma modalidade alternativa a superfície externa 214 e a superfície interna 220 poderiam ser convexas e côncavas, respectivamente, mas não necessariamente esféricas parciais.

[0056] E m outra modalidade, o raio de curvatura das superfícies externas e internas 214, 220 poderia ser diferente. Por exemplo, o raio de curvatura da superfície externa 214 no adaptador de sede de mola 200 pode ser maior que o raio de curvatura da superfície interna 220 do anel de sede 202. Assim configurado, o anel de sede 202 também pode articular em relação ao adaptador de sede de mola 200 sem criar qualquer atrito, mas ao invés disso, a superfície externa 214 poderia vantajosamente agir como um fulcro, por exemplo.

[0057] Em outra modalidade, a superfície externa 214 do adaptador de sede de mola 200 poderia ser convexa, mas a superfície interna 220 do anel de sede 202 poderia incluir uma borda circular de tal forma que apenas uma linha de contato entre o anel de sede 202 e o adaptador de sede de mola 200 existisse. Em ainda outra modalidade, a superfície externa do adaptador de sede de mola 200 poderia ser côncava ou mesmo plana.

[0058] Em ainda outra modalidade, a segunda sede de mola 190 pode incluir um componente antifricção disposto entre o anel de sede 202 e o adaptador de sede de mola 200 para reduzir o atrito e facilitar o movimento do anel de sede 202. O componente antifricção pode incluir um anel de náilon, por exemplo, ou uma camada de grafite, uma camada de lubrificante, uma camada de Teflon, etc.

[0059] Embora o exposto anteriormente tenha descrito várias modalidades, características e componentes de um regulador e um conjunto de dispositivo de posicionamento para tal regulador, a invenção não se destina a ser limitada às especificidades descritas, mas ao invés disso é destinada a ser definida pelo que uma pessoa versada na técnica compreenderia que é a contribuição para a técnica.

Claims

1. Conjunto de dispositivo de posicionamento para regular o fluxo de um fluido através de um caminho de fluxo de fluido de um regulador, o conjunto de dispositivo de posicionamento compreendendo: um elemento de controle tubular (130); uma haste central (186) disposta pelo menos parcialmente dentro do elemento de controle tubular (130) e adaptada para ser fixada a um invólucro do regulador (100); uma primeira sede de mola (188) disposta dentro do elemento de controle tubular (130) e fixa em relação à haste central (186); uma segunda sede de mola (190) pelo menos parcialmente disposta dentro do elemento de controle tubular (130) e definindo uma abertura através da qual a haste central (186) se estende; e uma mola (193) disposta entre a primeira (188) e segunda (190) sedes de mola, a mola (193) adaptada para desviar o elemento de controle tubular (130) para uma posição predeterminada em relação ao invólucro do regulador (100), caracterizado pelo fato de que a segunda sede de mola (190) compreende um adaptador de sede de mola (200) fixo em relação ao elemento de controle (130) e um anel de sede (202) engatando na mola (193) e adaptado para deslocamento em relação ao adaptador de sede de mola (200) para, dessa forma, autoalinhar a mola (193) dentro do elemento de controle tubular (130).

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de sede (202) articula em relação ao adaptador de sede de mola (200).

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda sede de mola (190) compreende uma junta tipo rótula entre o adaptador de sede de mola (200) e o anel de sede (202), de modo que o anel de sede (202) pode articular em relação ao adaptador de sede de mola (200).

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o adaptador de sede de mola (200) compreende uma superfície convexa esférica parcial e o anel de sede (202) engata na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola (200).

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o anel de sede (202) compreende uma superfície côncava esférica parcial engatando na superfície convexa esférica parcial do adaptador de sede de mola (200).

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um anel de guia de náilon disposto entre a primeira sede de mola (188) e uma superfície interna do elemento de controle tubular (130), o anel de guia de náilon facilitando o movimento entre a primeira sede de mola (188) e o elemento de controle tubular (130).

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o adaptador de sede de mola (200) da segunda sede de mola (190) é acoplado de modo rosqueado ao elemento de controle tubular (130).

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o regulador compreende: um corpo de válvula definindo o caminho de fluxo para fluido, o invólucro sendo acoplado ao corpo de válvula, e em que o elemento de controle tubular (130) é pelo menos parcialmente disposto dentro do invólucro e adaptado para deslocamento em relação ao corpo de válvula para regular o fluxo do fluido através do caminho de fluxo.