ES2872004T3

ES2872004T3 - Compensación de presión de entrada para sistema de válvulas

Info

Publication number: ES2872004T3
Application number: ES17771124T
Authority: ES
Inventors: Carlos Villanueva
Original assignee: Dukes Aerospace Inc
Current assignee: Dukes Aerospace Inc
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: CA3018212C; EP3433519A1; BR112018069361A2; US20190186638A1; US10378654B2; EP3433519B1; EP3433519A4; US10697551B2; US20180231128A1; WO2017165603A1; CA3018212A1

Abstract

Un sistema de regulación de válvula de presión de entrada (50) para proporcionar un flujo de fluido regulado, que comprende: una carcasa (132) que tiene una entrada (110) en un extremo de entrada que recibe un fluido presurizado y una salida (126) en un extremo de salida que proporciona el flujo de fluido regulado; un conjunto de pistón (139) dispuesto en la carcasa (132) que tiene una primera cavidad (140), un orificio de control (130) para conectar por fluido la entrada (110) con la primera cavidad (140), estando el conjunto de pistón (139) configurado para regular el flujo de fluido; una válvula reguladora (56) que tiene una primera cámara de válvula (74), una segunda cámara de válvula (78) conectada por fluido a un escape (62), un asiento de válvula flotante (58) dispuesto entre la primera cámara de válvula (74) y la segunda cámara de válvula (78), y un componente de válvula (60), estando un pasaje (76) en alineación cooperativa con el componente de válvula (60); y un conducto de presión de entrada (54) para conectar por fluido la primera cavidad (140) con la primera cámara de válvula (74), estando el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada (50) caracterizado porque comprende además: un sistema de regulación aguas abajo que tiene un regulador (70) en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón (139), estando el regulador (70) configurado para impulsar el componente de válvula (60) hacia el asiento de válvula flotante (58) en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón (139), en el que un aumento de presión en la entrada (110) se transmite a través del orificio de control (130), la primera cavidad (140), el conducto de presión de entrada (54), y la primera cámara de válvula (74) para impulsar el asiento de válvula flotante (58) y generar un sello con el componente de válvula (60) que aumenta la presión dentro del conjunto del pistón (139) para regular el flujo de fluido.

Description

DESCRIPCIÓN

Compensación de presión de entrada para sistema de válvulas

Referencia cruzada a solicitudes anteriores

La presente solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional US n° 62/312.185, presentada el 23 de marzo de 2016.

Antecedentes de la divulgación

Campo de la divulgación

La divulgación se refiere, en general a un control del sistema de válvulas compensadas por la presión de entrada para proporcionar un flujo de fluido regulado.

Técnica relacionada

Las válvulas reguladoras de presión tienen aplicaciones en una amplia variedad de áreas que utilizan fluidos presurizados, por ejemplo, para accionar sistemas neumáticos. Estos sistemas suelen requerir una o varias válvulas reguladoras de presión controladas parcialmente mediante sistemas electrónicos para permitir su funcionamiento a distancia. Una de las aplicaciones de estas válvulas reguladoras de presión son los sistemas de aviación que utilizan un motor de turbina.

Debido a que estas válvulas reguladoras de presión se utilizan en funciones críticas, es importante que las válvulas operen constantemente dentro de una banda de regulación deseada. Sin embargo, en algunos casos las válvulas reguladoras no compensan totalmente las distintas presiones de fluido ejercidas sobre la válvula reguladora. Además, en el pasado se han utilizado reguladores de compensación mediante una arandela Belleville o soluciones similares. Sin embargo, estas construcciones tienden a provocar desajustes y fugas. Las fugas en esta zona harán que la válvula falle.

El documento US 6796323 divulga una válvula de doble asiento que suministra y libera selectivamente fluido hacia y desde un depósito, como la cúpula de una válvula principal en un sistema de alivio de presión. La válvula comprende una carcasa con una cámara interior y una primera superficie de asiento anular. Un conjunto de válvula está configurado para el movimiento de deslizamiento dentro de la carcasa, el conjunto de válvula comprende un vástago hueco con un extremo distal que tiene una segunda superficie de asiento anular. Un miembro de sellado, como una bola esférica, está dispuesto dentro de la cámara interior. En una primera posición de la válvula, la segunda superficie de asiento se extiende a través y por encima de la primera superficie de asiento, soportando el miembro de sellado y permitiendo el flujo fluido a través de la primera superficie de asiento. En una segunda posición de la válvula, la segunda superficie de asiento se retrae y el miembro de sellado se apoya en la primera superficie de asiento, permitiendo el flujo fluido a través de la segunda superficie de asiento.

El documento US 3734121 se refiere a una válvula reguladora de presión controlada por un pistón sometido a una presión de referencia en una cámara y a la presión aguas abajo comunicada a través de aberturas con la cámara. La presión de referencia se deriva del flujo de entrada suministrado a través del paso, y se controla mediante una válvula reductora que tiene una descarga restringida, y por una válvula de purga. La válvula de purga se regula por las variaciones de la presión aguas abajo a través de las membranas o medios de pistón 35, 36 comunicados con la presión aguas abajo a través de la línea 31. La desviación de la presión aguas abajo seleccionada provoca un movimiento apropiado de la válvula de purga para alterar la presión de referencia en el sentido apropiado, lo que resulta en un movimiento correctivo de la válvula. La restricción en el paso 38 hace que la tasa de respuesta de la válvula de purga siga la tasa de cambio de la presión aguas abajo.

En consecuencia, existe la necesidad de un sistema de válvula reguladora de presión que esté configurado para compensar más completamente las presiones externas y que sea más robusto.

Sumario de la divulgación

En un aspecto, se proporciona un sistema de regulación de la válvula de presión de entrada para proporcionar un flujo de fluido regulado según las reivindicaciones.

A este respecto, antes de explicar al menos un aspecto de la divulgación en detalle, debe entenderse que la divulgación no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a las disposiciones de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La divulgación puede tener otros aspectos además de los descritos y ser practicada y llevada a cabo de diversas maneras. Asimismo, debe entenderse que la fraseología y la terminología empleadas en el presente documento, así como el resumen, son a efectos de descripción y no deben considerarse como limitantes.

De este modo, se han esbozado, de forma bastante general, ciertos aspectos de la divulgación para que la descripción detallada de la misma en el presente documento pueda entenderse mejor, y para que la presente contribución a la técnica pueda apreciarse mejor.

Breve descripción de los dibujos

FIG. 1 ilustra un esquema de motor de turbina con aire de purga que se sifona del motor de turbina de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 2 ilustra un sistema de válvulas con una regulación de presión de entrada abierta de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 3 ilustra el sistema de válvulas con la regulación de la válvula de presión de entrada cerrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 4 ilustra el sistema de válvulas con la regulación de la válvula de presión de entrada cerrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 5 ilustra una válvula reguladora con la regulación de la válvula de presión de entrada abierta de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 6 ilustra la válvula reguladora con la regulación de la válvula de presión de entrada cerrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 7 ilustra un asiento de un conjunto de asiento flotante de la válvula reguladora de acuerdo con un aspecto de la divulgación.

FIG. 8 ilustra un perfil de presión regulada de un sistema de válvulas de la técnica anterior en respuesta a la presión de entrada en comparación con un requisito de banda de regulación.

FIG. 9 ilustra un perfil de presión regulada del sistema de válvulas con la regulación de la válvula de presión de entrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación y en respuesta a la presión de entrada en comparación con un requisito de banda de regulación.

Descripción detallada

Las válvulas reguladoras de presión tienen aplicaciones en una amplia variedad de áreas que utilizan fluidos presurizados para accionar sistemas neumáticos, sistemas de lubricación, sistemas de combustible, sistemas de refrigeración, sistemas hidráulicos y similares. Estos sistemas suelen requerir una o más válvulas reguladoras de presión controladas parcialmente mediante sistemas electrónicos para permitir su funcionamiento a distancia.

Una de las aplicaciones de estas válvulas reguladoras de presión son los sistemas de aviación que utilizan motores de turbina. Por ejemplo, debido a las condiciones de frío durante el vuelo, las aeronaves suelen utilizar el aire de purga de los motores de turbina para realizar el deshielo de las partes exteriores de la aeronave, como los capós de los motores, las alas y similares. Este aire de purga también puede utilizarse para mantener la presurización de la cabina, descongelar las ventanas, mantener la temperatura de la cabina y de los compartimentos de equipaje, ayudar a la función de los asientos eyectores, proporcionar aire para los flaps soplados, proporcionar aire para los mecanismos de soplado de los parabrisas, y similares. Por ejemplo, el descongelamiento de los capós de los motores suele requerir válvulas reguladoras de la presión para regular el aire de purga a fin de compensar las variaciones en los ajustes del acelerador, las condiciones de congelación y similares para permitir que el sistema se controle automáticamente o desde la cabina de la aeronave. Estas válvulas tienen que ser fiables en su rendimiento, de bajo peso y de tamaño compacto. También es preferible que estas válvulas se autoalimenten utilizando la presión generada dentro del propio sistema para suministrar la energía para accionar la válvula.

La referencia en la presente memoria a "aspecto", "un aspecto", "otros aspectos", "uno o más aspectos" o similares significa que un rasgo, estructura o característica particular descrito en relación con el aspecto está incluido en al menos un aspecto de la divulgación. La aparición de, por ejemplo, "en un aspecto" en varios lugares de la memoria no se refiere necesariamente al mismo aspecto, ni los aspectos separados o alternativos son mutuamente excluyentes de otros aspectos. Además, se describen diversas características que pueden presentar algunos aspectos y otros no. Del mismo modo, se describen varios requisitos que pueden ser requisitos para algunos aspectos, pero no para otros.

La FIG. 1 ilustra un sistema 1 que puede incluir un motor de turbina 2 y conexiones de fluido en las que el aire de purga del motor de turbina 2 se sifona y se utiliza para otros fines. El motor de turbina 2 puede ser un motor turborreactor, un motor turbopropulsor, un motor turboeje, un motor propfan u otro motor de reacción de de gran consumo de aire conocidos en la técnica. El motor de turbina 2 puede incluir un quemador 10 y una turbina 12. A medida que el aire entra en el motor de turbina 2 en el ventilador 8, el aire viaja a través de un compresor 14 donde el aire se calienta y se presuriza, por ejemplo, a temperaturas de alrededor de 676,66° C y presiones de alrededor de 2413,16 kPa. Una parte del aire que pasa por el compresor 14 puede ser sifonada a una salida 32 y/o en una salida 34.

El motor de turbina 2 puede estar en conexión de fluido con una primera válvula de retención 6 a lo largo de un conducto 36. Posteriormente, puede haber un preenfriador 4 para enfriar una parte del aire de purga con aire del compresor 14 y/o aire del ventilador 8 proporcionado por un conducto 38. Posteriormente, el aire de purga entra en un sistema de válvulas 100, que regula el flujo de aire de purga en función de la presión y lo dirige para otros fines, como el deshielo del capó del motor, las alas o similares en la salida 16 y/o la salida 18. El aire de purga también puede suministrarse a través de la salida 20. Este aire de purga también puede utilizarse para mantener la presurización de la cabina, descongelar las ventanas, mantener la temperatura de la cabina y de los compartimentos de equipaje, ayudar a la función de los asientos eyectables, soplar el agua de lluvia del parabrisas, soplar los alerones, etc.

Aunque el sistema de válvulas 100 se ilustra en la FIG. 1 como si estuviese aguas abajo de un preenfriador 4. En algunas aplicaciones, el preenfriador 4 puede no ser necesario y el sistema de válvulas 100 puede estar directamente conectado al motor de turbina 2 para sifonar el aire presurizado por el compresor 14.

El sistema 1 puede incluir además un motor de arranque del motor 42 y una válvula del motor de arranque 24, una válvula de cierre de alta presión 26, un escape del preenfriador 28 y una válvula de aire del ventilador 22. El sistema 1 puede incluir además un controlador implementado como módulo de control 40.

El módulo de control 40 puede detectar la temperatura de un sensor de temperatura 30, puede detectar la presión en numerosas áreas del sistema de válvulas 100, puede detectar la temperatura en numerosas áreas del sistema de válvulas 100, puede detectar las posiciones de los componentes del sistema de válvulas 100, puede controlar la válvula de aire del ventilador 22, y puede controlar la válvula de cierre de alta presión 26. El módulo de control 40 puede controlar además el sistema de válvulas 100. El módulo de control 40 puede implementarse con hardware dedicado, tal como se define en el presente documento, y controlar los componentes del sistema y/o recibir entradas de sensores con líneas de control 44. El módulo de control 40 puede detectar cuando una válvula del sistema de válvulas 100 ha fallado y controlar además una segunda válvula del sistema de válvulas 100. Sin embargo, cabe señalar que el sistema de válvulas 100 puede tener aplicaciones en una amplia variedad de áreas que utilizan fluidos presurizados para accionar sistemas neumáticos, sistemas de lubricación, sistemas de combustible, sistemas de refrigeración, sistemas hidráulicos y similares.

Para resolver este problema de la banda de regulación, se desarrolló un nuevo concepto de asiento de piloto/competidor. Originalmente, un obturador piloto se movía hacia su asiento para restringir el flujo y aumentar la presión de control. La divulgación contempla un asiento que puede moverse hacia el obturador de forma proporcional a la presión de entrada y al hacerlo mantener una banda de regulación plana. La válvula funciona utilizando la presión aguas abajo como retroalimentación sobre los fuelles que luego pueden actuar sobre un obturador de la etapa piloto para controlar el llenado y el vertido de la presión de aire suministrada por la presión de entrada a través de un orificio (presión de control) detrás de un pistón. A medida que la presión de entrada aumenta, también lo hace la presión de salida. La presión aguas abajo es detectada por el fuelle que extiende y cierra el obturador de control. El obturador restringe el flujo desde el asiento y aumenta la presión de control detrás del pistón. El pistón se cierra hasta que se alcanza una nueva regulación para una determinada presión de entrada. La construcción de la válvula y el proceso asociado se describen con más detalle a continuación.

La FIG. 2 ilustra el sistema de válvulas 100 con un sistema de regulación de la válvula de entrada 50 abierto de acuerdo con un aspecto de la divulgación. Como se muestra en la FIG. 2, el sistema de válvula 100 puede incluir una carcasa 132 que tiene una entrada 110 y una salida 126. La salida 126 puede conectarse posteriormente a la salida 16 y/o a la salida 18 mostradas en la FIG. 1. Hacia el extremo de la entrada 110 de la carcasa 132, hay un primer conjunto de pistón 139.

En un aspecto, el sistema de válvula 100 puede incluir también un segundo conjunto de pistón (no mostrado) hacia el extremo de salida 126 del sistema de válvula 100. Aunque el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada 50 se muestra para regular el primer conjunto de pistón 139, en varios ejemplos, uno o ambos conjuntos de pistón 139 y el segundo conjunto de pistón (no mostrado) pueden incluir el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada 50. Los detalles del segundo conjunto de pistón se divulgan en la solicitud de patente US 15/042,644 presentada el 12 de febrero de 2016, incorporada en la presente mamoria por referencia en su totalidad.

El primer conjunto de pistón 139 puede moverse longitudinalmente a lo largo de una línea central de la carcasa 132 para regular el flujo de aire a través de la entrada 110 en respuesta a la presión de entrada, como la presión aguas arriba y/o aguas abajo. Para regular el primer conjunto de pistón 139 en respuesta a la presión de entrada, el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada 50 puede incluir un actuador de pistón 52, un conducto de presión de entrada 54 y una válvula reguladora 56. En un aspecto, la válvula reguladora 56 puede ser una válvula cerrada por resorte, controlada por solenoide, operada por un obturador piloto, accionada neumáticamente, moduladora de pistón, reguladora y de cierre.

El actuador de pistón 52 puede incluir cualquier actuador adecuado, como un actuador neumático, un resorte o similar. La válvula reguladora 56 puede incluir cualquier válvula adecuada, como una válvula de asiento, una válvula de aguja, un componente de válvula y similares. En un ejemplo particular, la válvula reguladora 56 es una válvula de asiento. La válvula reguladora 56 puede incluir un conjunto de asiento flotante 58, un miembro de válvula 60 y uno o más escapes 62. El primer conjunto de pistón 139 puede tener una primera cavidad 140, que está en conexión de fluido con la válvula reguladora 56 a través del conducto de presión de entrada 54. El primer conjunto de pistón 139 también puede incluir un orificio de control 130, que proporciona una conexión neumática entre la entrada 110 y la primera cavidad 140 del primer conjunto de pistón 139.

La FIG. 3 ilustra el sistema de válvulas con la regulación de la válvula de presión de entrada cerrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación. La válvula reguladora 56 puede ser accionada por un solenoide 90. El solenoide 90 puede entrar en contacto con una palanca 72 e impulsar el desplazamiento del miembro de válvula 60 hacia el conjunto de asiento flotante 58 (mostrado en las FIGS. 5 y 6). El conjunto de asiento flotante 58 puede incluir un asiento 64 y un diafragma 66. El asiento 64 y el miembro de válvula 60 están en alineación cooperativa. En respuesta al asiento 64 que forma un sello con el miembro de válvula 60, el acceso a los escapes 62 se cierra o se reduce y la presión dentro de la primera cavidad 140 aumenta.

Esta presión incrementada en la primera cavidad 140 en combinación con un impulso del actuador del pistón 52 impulsa una primera cara 136 de un pistón 68 hacia la entrada 110 que cierra o reduce el flujo a través de la entrada 110 como se muestra en la FIG. 3. Por el contrario, como se muestra en la FIG. 2, una reducción de la presión de entrada actúa para alejar el asiento 64 del miembro de válvula 60, lo que permite que fluya más aire a través de los orificios de ventilación 62 y esto permite que la primera cara 136 se aleje de la entrada 110 creando un pasaje 142. El aire de purga podrá fluir desde la entrada 110 a través del pasaje 142 hacia la salida 126 y/o el segundo conjunto de pistón (no mostrado) si se utiliza.

La FIG. 4 ilustra el sistema de válvulas con la regulación de la válvula de presión de entrada cerrada de acuerdo con un aspecto de la divulgación. En respuesta a un aumento de la presión de entrada en la entrada 110, una mayor cantidad de aire entra en el orificio de control 130, se transporta a través del conducto de presión de entrada 54, e impulsa el desplazamiento del conjunto de asiento flotante 58 hacia el miembro de válvula 60. El asiento 64 y el miembro de válvula 60 están en alineación cooperativa. En respuesta al asiento 64 que forma un sello con el miembro de válvula 60, el acceso a los escapes 62 se cierra o se reduce y la presión dentro de la primera cavidad 140 aumenta.

Esta presión incrementada en la primera cavidad 140 en combinación con un impulso del actuador del pistón 52 impulsa una primera cara 136 de un pistón 68 hacia la entrada 110 que cierra o reduce el flujo a través de la entrada 110 como se muestra en la FIG. 4. Por el contrario, como se muestra en la FIG. 2, una reducción de la presión de entrada actúa para alejar el asiento 64 del miembro de válvula 60, lo que permite que fluya más aire a través de los orificios de ventilación 62 y esto permite que la primera cara 136 se aleje de la entrada 110 creando un pasaje 142. El aire de purga podrá fluir desde la entrada 110 a través del pasaje 142 hacia la salida 126 y/o si se utiliza el segundo conjunto de pistón (no mostrado). si se utiliza.

Para regular el primer conjunto de pistón 139 en respuesta a la presión aguas abajo, el primer conjunto de pistón 139 puede incluir un fuelle regulador 70 configurado para impulsar el miembro de válvula 60 hacia y fuera del asiento 64. En un ejemplo particular, el fuelle regulador 70 puede incluir un tirante y accionar la palanca 72, aunque en otros ejemplos, el fuelle regulador 70 puede estar configurado para impulsar el miembro de válvula 60 directamente. En respuesta a un aumento de la presión aguas abajo, el fuelle regulador 70 puede estar configurado para impulsar el miembro de válvula 60 hacia el asiento 64. Como ya se ha descrito, al detener o reducir el flujo a través del asiento 64 se incrementa la presión dentro de la primera cavidad 140 que actúa para impulsar la primera cara 136 del pistón 68 hacia la entrada 110, lo que cierra o reduce el flujo a través de la entrada 110, como se muestra en la FIG. 4. Por el contrario, como se muestra en la FIG. 2, una reducción de la presión aguas abajo actúa para constreñir el fuelle regulador 70 y empuja el miembro de válvula 60 fuera del asiento 64. Esta apertura de la válvula reguladora 56 permite que fluya más aire a través de los escapes 62 y esto permite que la primera cara 136 se aleje de la entrada 110, lo que permite un mayor flujo a través de la entrada 110.

Las FIGS. 5 y 6 ilustran la válvula reguladora 56 adecuada para su uso con el sistema de regulación de la válvula de entrada 50 en una configuración abierta y cerrada, respectivamente. Aunque la válvula reguladora 56 se describe con referencia al sistema de válvulas 100 mostrado en la FIG. 2, la válvula reguladora 56 puede utilizarse en cualquier dispositivo o sistema adecuado. Entre los ejemplos de dispositivos y sistemas adecuados se encuentran los sistemas de calefacción y aire acondicionado, los sistemas hidráulicos, los sistemas neumáticos, los sistemas de lubricación, los sistemas de combustible, los sistemas de refrigeración y otros similares. El miembro de válvula 60 puede ser impulsado hacia, o alejado de, el diafragma 66 con un resorte 92. El diafragma 66 puede estar formado por cualquier tipo de material. En un aspecto, el diafragma 66 puede estar formado por un material metálico. En un aspecto, el diafragma 66 puede estar realizado de Inconel X750. En un aspecto, el diafragma 66 puede comprender Inconel 718. En un aspecto, el diafragma 66 puede ser de acero. En un aspecto, el diafragma 66 puede comprender acero 440C. En un aspecto, el asiento 64 puede estar formado por un material metálico. En un aspecto, el asiento 64 puede estar formado por Inconel 625. En un aspecto, el asiento 64 puede estar formado por Inconel 718. En un aspecto, el asiento 64 puede estar formado por acero. En un aspecto, el asiento 64 puede estar formado por acero 440C. En un aspecto, el asiento 64 puede ajustarse a presión en el diafragma 66. En un aspecto, el asiento 64 puede estar soldado al diafragma 66. En un aspecto, el asiento 64 puede estar fijado mecánicamente al diafragma 66. En un aspecto, el asiento 64 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 con una superficie de fijación roscada. En un aspecto, el asiento 64 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 con un adhesivo como el Loctite. En un aspecto, el asiento 64 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 y someterse a un proceso de martillado.

Como se muestra en la FIG. 6, en la conformación abierta, un flujo de aire u otro fluido adecuado que entra en una primera cámara de válvula 74 a través del conducto de presión de entrada 54 puede pasar a través de un pasaje 76 en el asiento 64, a una segunda cámara de válvula 78, y salir por los escapes 62. En respuesta a la presión dentro de la primera cámara de válvula 74 que excede la presión dentro de la segunda cámara de válvula 78, el conjunto del asiento flotante 58 es impulsado hacia el miembro de válvula 60. A medida que el asiento 64 se acerca al miembro de válvula 60, el flujo a través del pasaje 76 se restringe aún más, lo que aumenta la presión delta entre la primera cámara de válvula 74 y la segunda cámara de válvula 78, lo que impulsa aún más el conjunto del asiento flotante 58. En respuesta al miembro de válvula 60 que sella el pasaje 76 como se muestra en la FIG. 6, el flujo de la primera cámara de válvulas 74 a la segunda cámara de válvulas 78 se detiene o se reduce.

La FIG. 7 ilustra un asiento de un conjunto de asiento flotante de la válvula reguladora de acuerdo con un aspecto de la divulgación. A este respecto, en un aspecto, el asiento 64 puede estar configurado como una estructura multicomponente. Como se ilustra en la figura 7, el asiento 64 puede incluir un asiento de inserción 202 y un tapón 204.

En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede comprender Inconel 625. En otros aspectos, el asiento de inserción 202 puede comprender un material metálico, Inconel x 750, Inconel 718, acero, acero 440c , o similares. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede ajustarse a presión en el diafragma 66. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede estar soldado al diafragma 66. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede estar fijado mecánicamente al diafragma 66. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 con una superficie de fijación roscada. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 junto con un adhesivo como Loctite. En un aspecto, el asiento de inserción 202 puede fijarse mecánicamente al diafragma 66 y someterse a un proceso de martillado.

En un aspecto, el tapón 204 puede comprender acero 440C. En otros aspectos, el tapón 204 puede comprender un material metálico, Inconel X750, Inconel 718, acero, Inconel 625, o similares.

En un aspecto, el tapón 204 puede ser colocado en el asiento de inserción 202 utilizando un proceso de prensado/sujeción. En un aspecto, el tapón 204 puede ajustarse a presión en el asiento de inserción 202. En un aspecto, una pared 206 del asiento de inserción 202 puede estar superpuesta sobre el tapón 204.

En un aspecto, el tapón 204 puede estar soldado al asiento de inserción 202. En un aspecto, el tapón 204 puede fijarse mecánicamente al asiento de inserción 202. En un aspecto, el tapón 204 puede fijarse mecánicamente al asiento de inserción 202 con una superficie de fijación roscada. En un aspecto, el tapón 204 puede fijarse mecánicamente al asiento de inserción 202 junto con un adhesivo como Loctite. En un aspecto, el tapón 204 puede fijarse mecánicamente al asiento de inserción 202 y someterse a un proceso de martillado.

En un aspecto, una vez que el asiento 64 se ensambla con el asiento de inserción 202 y el tapón 204, el pasaje 76 puede formarse taladrando a través del mismo.

La FIG. 7 ilustra un perfil de presión regulada de un sistema de válvulas de la técnica anterior en respuesta a la presión de entrada en comparación con un requisito de banda de regulación. Como se muestra en la FIG. 8, un perfil de presión observado 80 del sistema de válvulas de la técnica anterior se desvía de un requisito de banda de presión 82 para el sistema de válvulas de la técnica anterior. Tales desviaciones pueden causar un mayor desgaste, aumentar los costes y un funcionamiento indeseable asociado al sistema 1 mostrado en la FIG. 1. La desviación puede deberse a la histéresis de la válvula reguladora 56 y/o de otros componentes.

La FIG. 9 ilustra un perfil de presión regulada del sistema de válvulas 100 con el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada 50, de acuerdo con un aspecto de la divulgación, y en respuesta a la presión de entrada en comparación con un requisito de banda de regulación. Como se muestra en la FIG. 9, un perfil de presión observado 84 del sistema de válvulas 100 con el sistema de regulación de la válvula de entrada 50 se regula para permanecer dentro de un requisito de banda de presión 86 para el sistema de válvulas 100 con el sistema de regulación de la válvula de entrada 50. Esta regulación mejorada en comparación con los sistemas de la técnica anterior puede reducir los costos asociados con el mantenimiento del sistema 1 mostrado en la FIG. 1 y proporcionar el funcionamiento deseado.

En consecuencia, la divulgación ha establecido un sistema de válvula reguladora de presión que opera más consistentemente dentro de una banda de regulación deseada. Además, el sistema de válvulas reguladoras de presión está configurado para compensar más completamente las presiones externas y es más robusto. Las válvulas divulgadas tienen un rendimiento fiable, un peso reducido y un tamaño compacto. Estas válvulas pueden autoalimentarse utilizando la presión generada dentro del propio sistema para suministrar la energía para accionar la válvula.

Además, de acuerdo con varios aspectos de la divulgación, los procedimientos descritos en el presente documento están destinados a funcionar con implementaciones de hardware dedicadas, incluyendo, pero sin limitación, procesadores, microprocesadores, ordenadores, PC, semiconductores, circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), matrices lógicas programares, dispositivos de computación en la nube y otros dispositivos de hardware construidos para implementar los procedimientos descritos en la presente memoria.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de regulación de válvula de presión de entrada (50) para proporcionar un flujo de fluido regulado, que comprende:

una carcasa (132) que tiene una entrada (110) en un extremo de entrada que recibe un fluido presurizado y una salida (126) en un extremo de salida que proporciona el flujo de fluido regulado;

un conjunto de pistón (139) dispuesto en la carcasa (132) que tiene una primera cavidad (140), un orificio de control (130) para conectar por fluido la entrada (110) con la primera cavidad (140), estando el conjunto de pistón (139) configurado para regular el flujo de fluido;

una válvula reguladora (56) que tiene una primera cámara de válvula (74), una segunda cámara de válvula (78) conectada por fluido a un escape (62), un asiento de válvula flotante (58) dispuesto entre la primera cámara de válvula (74) y la segunda cámara de válvula (78), y un componente de válvula (60), estando un pasaje (76) en alineación cooperativa con el componente de válvula (60); y

un conducto de presión de entrada (54) para conectar por fluido la primera cavidad (140) con la primera cámara de válvula (74), estando el sistema de regulación de la válvula de presión de entrada (50) caracterizado porque comprende además:

un sistema de regulación aguas abajo que tiene un regulador (70) en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón (139), estando el regulador (70) configurado para impulsar el componente de válvula (60) hacia el asiento de válvula flotante (58) en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón (139),

en el que un aumento de presión en la entrada (110) se transmite a través del orificio de control (130), la primera cavidad (140), el conducto de presión de entrada (54), y la primera cámara de válvula (74) para impulsar el asiento de válvula flotante (58) y generar un sello con el componente de válvula (60) que aumenta la presión dentro del conjunto del pistón (139) para regular el flujo de fluido.

2. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, en el que: el sistema de regulación aguas abajo comprende fuelles reguladores en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón, estando los fuelles reguladores configurados para impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón.

3. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, que comprende además:

una palanca configurada para impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante;

en el que el sistema de regulación aguas abajo comprende fuelles reguladores en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón, estando los fuelles reguladores configurados para contactar con la palanca e impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón.

4. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, que comprende además: un sistema de solenoide configurado para impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta a un sistema de control.

5. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, en el que:

el sistema de regulación aguas abajo comprende fuelles reguladores en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón, estando los fuelles reguladores configurados para impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón; y

un sistema de solenoide configurado para impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta a un sistema de control.

6. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, en el que el conjunto de pistón está configurado para regular el flujo de fluido al moverse para cerrar la entrada y además está configurado para regular el flujo de fluido al moverse para abrir la entrada.

7. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, en el que el asiento de válvula flotante incluye un diafragma y el asiento de válvula flotante tiene el pasaje para conectar por fluido la primera cámara de válvula y la segunda cámara de válvula.

8. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 1, que comprende además: un actuador de pistón para impulsar al conjunto de pistón a cerrarse.

9. El sistema de regulación de válvula de presión de entrada según la reivindicación 8, en el que: el sistema de regulación aguas abajo comprende fuelles reguladores en comunicación de fluido con el flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón, estando los fuelles reguladores configurados para expandir e impulsar el componente de válvula hacia el asiento de válvula flotante en respuesta al flujo de fluido aguas abajo del conjunto de pistón.