NO339817B1 - Modulære in-line fluidregulatorer - Google Patents

Description

Området til dette patentdokumentet er generelt relatert til væskeregulatorer og mer bestemt til modulære in-line væskeregulatorer.

BAKGRUNN

Prosesskontrollsystemer benytter enheter fra en rekke forskjellige felt for å kontrollere prosessparametere. Væskeregulatorer er vanligvis fordelt gjennom hele prosesskontrollsystemene for å regulere trykket til forskjellige væsker (for eksempel flytende væsker, gasser, osv.). Væskeregulatorer benyttes vanligvis til å regulere trykket på en væske til en verdi som er hovedsakelig konstant. Spesifikt har en væskeregulator et innløp som vanligvis tilføres væske med relativt høyt trykk som kan variere eller svinge og sørger for et relativt lavere og hovedsakelig konstant trykk ved utløpet. En gassregulator forbundet med et stykke utstyr kan for eksempel ta imot en gass ved et relativt høyt trykk fra en gassfordelingskilde og kan regulere gassen til lavere, hovedsakelig konstant trykk som er egnet til trygg og effektiv bruk av utstyret.

Væskeregulatorer regulerer vanligvis flyten og trykket på væsken ved bruk av en membran eller et stempel med fast eller regulert trykk påført en av sidene via en belastningsfjær. Membranen er også betjeningsmessig koblet direkte eller via en koblingsdel til en ventilkomponent som flyttes i forhold til en overflate på et underlag som gjennom væskeflyten kobler innløpet på regulatoren til utløpet. Membranen eller stempelet flytter ventilkomponenten som et resultat av forskjellen mellom utløpstrykk og det innstilte eller det regulerte trykket for å variere flyt-begrensningene gjennom regulatoren og på den måten oppnå et hovedsakelig konstant utløpstrykk.

Væskeregulatorer kan konfigureres som enkelttrinns eller ett-trinns systemer der kun én reguleringsventil og tilhørende komponenter er koblet med væske mellom innløpstrykk og regulert utløpstrykk. Det kan imidlertid skje vesentlige end-ringer i utløpstykket i slike enkelttrinns- eller ett-trinns systemer som et resultatet av endret innløpstrykk eller tilførselstrykk. For eksempel, ved noen bruksområder, blant annet dem som innbefatter regulering av væske fra en gassflaske med høyt trykk, kan innløpstrykket variere med en faktor på seks eller mer, noe som kan forårsake vesentlig variasjon i det regulerte utløpstrykket på en enkelttrinns regulator.

Flertrinns (f.eks. to-trinns) væskeregulatorer kan ha vesentlig mindre variasjon på utløpstrykket som et resultat av slike variasjoner i innløpstrykket som er nevnt ovenfor. I forhold til en ett-trinns væskeregulator kan for eksempel en to-trinns væskeregulator ha en reduksjon på fem ganger når det gjelder variasjonen på utløpstrykket som resultat av en variasjon i innløpstrykket. I praksis er det imidlertid slik at to-trinns væskeregulatorsystemer tas i bruk etter at et ett-trinns system ikke klarer å oppnå ønsket ytelsesnivå (f.eks. ønsket maksimal variasjon på utløpstrykket). Som et resultat er det mulig at en ekstra, stor væskeregulator installeres på stedet i serie med den opprinnelige væskeregulator med utilstrekkelig ytelse for å oppnå ønsket totalytelse. Som et alternativ kan den opprinnelige væskeregulatoren med utilstrekkelig ytelse fjernes og byttes ut med en annen to-trinns væskeregulator. I begge tilfellene kan slik ombygging eller reinstallering være svært tidskrevende, kostbart og kan føre til at regulatorsystemet opptar vesentlig mer plass (f.eks. plass i kontrollkabinettet) i et prosesskontrollmiljø.

SAMMENDRAG

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en flertrinns væskeregulator som består av: en første væskeregulator med en sylinderformet hoveddel, en første ventil anbrakt inni hoveddelen og en første fjær for å stille inn et første regulert trykk ved utløpet på den første regulator, hvor hoveddelen innbefatter en åpning som er fluidmessig koblet til den første ventilen og er kjennetegnet ved at

en andre væskeregulator med en hoveddel som innbefatter et væskeinnløp og en utvendig flate med gjenger som kobles med gjenger til åpningen, en andre ventil anbrakt i åpningen, et stempel som er betjeningsmessig koblet til andre ventilen, og en fjær mellom stempelet og hoveddelen for å stille inn et andre regulert trykk ved et utløp på den andre væskeregulatoren.

Foretrukne utførelsesformer av flertrinns væskeregulatoren er videre ut-dypet i kravene 2 til og med 7.

Det er omtalt et væskeregulatorapparatet med en første væskeregulator-hoveddel med væskeinnløp og utvendig flate med gjenger som kobles til en gjenget åpning i en andre væskeflytregulator for å koble første regulator i serie med væske til andre væskeregulator. Væskeregulatorapparatet har også en ventil for å regulere væskeflyten gjennom første væskeregulator og en trykksensor som er betjeningsmessig koblet til ventilen for å styre en ventilplassering slik at utgangstrykket reguleres på et utløp på første væskeregulator. I det offentliggjorte eksempelet konfigureres trykksensoren og ventilen for å plasseres i hulrommet på den andre væskeregulatoren ved siden av den gjengede åpningen.

Det er også omtalt en flertrinns væskeregulator med en første væskeregulator med hoveddel, en første ventil inni hoveddelen og en første fjær for å stille inn første regulert trykk ved utløpet på første regulator. Hoveddelen på den første regulatoren har en åpning som er koblet med væske til den første ventilen. Flertrinns væskeregulatoren har også en andre væskeregulator med en hoveddel som har væskeinnløp og en utvendig flate med gjenger som kobles med gjenger til åpningen, en andre ventil, et stempel som er betjeningsmessig koblet til den andre ventilen og en fjær mellom det andre stempelet og hoveddelen for å stille inn andre regulert trykk ved et utløp på den andre væskeregulatoren.

Væskeregulatoren kan ha en hoveddel med innløp og utløp. Innløpet består av en innvendig gjenget åpning og et utløp som består av et utvendig gjenget utspring som er konfigurert for å kobles med gjenger til et innløp på en annen væskeregulator. I tillegg består hoveddelen av en foring med gjenget åpning til væskeventildelen som betjenes av et stempel, og væskeventildelen som betjenes av et stempel, har et stempel som kobles til den innvendige veggen på foringen med en glideanordning, en væskeventil som er betjeningsmessig koblet til stempelet og en fjær som er betjeningsmessig koblet til stempelet, og ventilen er stilt inn på et regulert utløpstrykk på væskeregulatoren.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

FIG. 1 viser konfigurasjonen til en kjent in-line væskeregulator.

FIG. 2 viser et eksempel på et to-trinns væskeregulatorsystem eller monta-sje med en modulær in-line væskeregulator installert i en justerbar regulator.

FIG. 3 viser et annet eksempel på en modulær in-line væskeregulator.

FIG. 4 viser eksempelet på en modulær in-line væskeregulator fra FIG.3 installert på en kjent justerbar regulator.

DETALJERT BESKRIVELSE

Eksemplene på modulære in-line væskeregulatorer som beskrives i dette dokumentet, kan lett installeres på en annen væskeregulator for å danne en flertrinns (f.eks. to-trinns) væskeregulator med utmerket reguleringsegenskaper som minimerer virkningen på utgangs- eller utløpstrykket. Mer bestemt, i noen implementeringer kan de modulære in-line væskeregulatoreksemplene installeres i hoveddelen på en annen væskeregulator (f.eks. en primær justerbar regulator) for å danne en førstetrinns væskeregulator som er koblet med væske til en annen væskeregulator, som dermed fungerer som en andretrinns regulator. Den andre regulatoren (f.eks. primær justerbar væskeregulator) kan ha en gjenget åpning der den modulære in-line væskeregulatoren settes inn og kobles med gjenger. Etter at den er koblet til den andre væskeregulatoren, kan den modulære in-line væskeregulatoren fungere som førstetrinns regulator for den andre væskeregulatoren for at den andre væskeregulatoren skal kunne ha forbedrede reguleringsegenskaper på utgangen.

I andre implementeringer kan de modulære in-line væskeregulatoreksemplene ha en foring eller hus med innløp og utløp. Utløpet kan være utformet som et utspring med gjenger eller utformet slik at det er konfigurert for å kobles med gjenger til en innløpsåpning med gjenger på en standard væskeregulator (f.eks. en justerbar væskeregulator). I disse implementeringene kan de modulære in-line væskeregulatorene se ut og ha geometri som en kassett. I tillegg, på lignende måte som med implementeringene ovenfor der den modulære væskeregulatoren settes inn i en gjenget åpning på hoveddelen til en annen regulator, kan disse andre implementeringene bruke den modulære væskeregulatoren som førstetrinns væskeregulator til den andre væskeregulatoren som dermed fungerer som andretrinns væskeregulator.

Mer generelt, eksemplene på modulære in-line væskeregulatorer som beskrives i dette dokumentet, kan installeres på fabrikken som alternativ for å gi et relativt kompakt to-trinns væskeregulatorsystem. Som et alternativ er det enkelt å bygge om eller installere de modulære in-line væskeregulatoreksemplene i en annen væskeregulator for å gjøre om et ett-trinns regulatorsystemet til en relativt kompakt to-trinns regulatorsystem.

FIG. 1 viser et tverrsnitt av en kjent in-line ett-trinns væskeregulator 100. Den kjente væskeregulatoren 100 har hovedsakelig en sylindrisk hoveddel eller foring 102 med en nedre foring eller en første del 104 og en øvre foring, deksel eller en andre del 106. Den første og andre delen 104 and 106 er koblet med sam-menpassende gjenger 108 og 110. Den første delen 104 har en innløpsport 112 med innvendige gjenger 114 for å koble til et rør eller andre væskebærende kanaler. I tillegg finnes et filter eller en skjerm 116 i innløpet 112 for å forhindre skitt og avfall fra å forurense regulatoren og hindre bruken. Den første delen 104 holder

eller fører en ventilmontasje 118. Ventilmontasjen 118 har en væskeflytkontrolldel eller plugg 120 som flytter seg i forhold til en åpning eller overflaten 122 i en bane 124 som er koblet til innløpet 112 med væske for å regulere flyten inn i regulatoren 100. Flytkontrolldelen eller pluggen 120 er festet til en glidestamme 126 som er koblet til en kjerne 128 i den første delen av huset 104. En o-ring 130 danner et omkretssegl mellom veggen på kjernen 128 og stammen 126. Stammen 126 er en del av glidestempelet 132 som er koblet inne i den øvre eller andre foringsdelen 106. En o-ring 134 danner en forsegling mot den innvendige veggen 136 i den øvre eller andre foringsdelen 106. En øvre overflate 138 på stempelet 132 er koblet med væske til en utløpstrykkport 140 som har innvendige gjenger 142 for at et rør eller andre væskebærende kanaler skal kunne tilkobles.

Som det tydelig kan sees i FIG. 1, er kjernen 128 koblet med væske til ut-løpsporten 140 via banene 144 og 146. Når pluggen 120 skilles fra overflaten 122, kan væske flyte fra innløpet 112 til utløpet 140 for å øke trykket ved utløpet 140. En sammentrykkingsfjær 148 er plassert mellom stempelet 132 og et underlag 150 i den første eller nedre foringsdelen 104. Et kammer 152 mellom stempelet 132 og underlaget 150 ventileres via en åpning 154 til atmosfæren og dermed opprett-holdes atmosfærisk trykk under bruken av regulatoren 100.

Under bruk belaster eller presser fjæren 148 stempelet 132 og dermed skyves pluggen 120 vekk fra overflaten 122 slik at ventilen 118 stilles i en vanligvis åpen konfigurasjon. Når det ikke er et trykk som er høyere enn atmosfærisk trykk ved utløpet 140, er ventilen 118 i helt åpen posisjon. Videre, i det innløpet 112 fører væske under trykk til utløpet 140, vil trykket ved utløpet 140 øke og trykket på overflaten 138 til stempelet 132 øker og presser pluggen 120 mot overflaten 122 og dermed begrenses væskeflyten fra innløpet 112 til utløpet 140. Når trykket ved utløpet 140 er tilstrekkelig høyt, fremtvinges en balansetilstand (dvs. trykket som utøves på fjæren vil balansere mottrykket ved utløpet 140) slik at trykket ved utløpet 140 er ved et hovedsakelig konstant trykk lavere enn trykket ved innløpet 112. Den tvungne balansebaserte funksjonen til slike væskeregulatorer er velkjent og beskrives derfor ikke i større detalj i dette dokumentet.

FIG. 2 viser et eksempel på et to-trinns væskeregulatorsystem eller monta-sje 200 med en modulær in-line væskeregulator 202 som er installert i en justerbar regulator 204. I eksempelet i FIG. 2 fungerer den modulære in-line væskeregulatoren 202 som en førstetrinns væskeregulator og den justerbare væskeregulatoren 204 fungerer som en andretrinns in-line væskeregulator som er koblet i serie med væske til den modulære in-line væskeregulatoren 202. Den justerbare væskeregulatoren 204 har en ventildel 206 som er betjeningsmessig koblet til en membran 208, en fjærplate 210 og en fjær 212. Alle disse skal fungere sammen på standard måte for å regulere væskeflyten gjennom ventildelen 206. I tillegg kan det regulerte utgangstrykket på den justerbare væskeregulatoren 204 stilles inn eller juste-res manuelt med en justeringsinnretning eller knott 214 som brukes av operatøren og som når det roteres, fører til at en gjenget stang 216 endrer sammentrykkingen på fjæren 212.

Den modulære in-line væskeregulatoren 202 haren hoveddel 218 med inn-løp 220 og en utvendig flate 222 med gjenger som er koblet til en innvendig flate 224 med gjenger i en åpning 226 i hoveddelen 227 på den justerbare væskeregulatoren 204. Størrelsen og konfigurasjonen på den innvendige flaten 224 med gjenger kan tilpasses gjengene på den utvendige flaten på hoveddelen 218, eller som alternativ kan en gjenget kobling, tilpasningsstykke eller lignende kobles direkte til en kanal eller slange som tilfører trykk. På lignende måte kan innløpet 220 ha en innvendig flate 228 med gjenger som kobles med et koblingsstykke, tilpasningsstykke, ol. med gjenger til en kanal eller slange som tilfører trykk til den modulære in-line væskeregulatoren 202. Den modulære in-line væskeregulatoren 202 har en ventildel 230 som er plassert i et hulrom 231 og har en plugg 232 som er koblet til en sensor eller et stempel 234 via en stamme 236. Ventildelen 230 fungerer på vanlig måte for å regulere væskeflyten fra innløpet 220 gjennom en åpning 238 og banene 240, 242 og 244 til et innløp 246 og ventilen 204. En fjær 248 er plassert mellom stempelet 234 og et fjærunderlag 250 på hoveddelen 218. Størrelsen og konfigurasjonen på fjæren 248 kan tilpasses for å gi ønsket regulert trykk ved utløpsbanen 242 på regulatoren 202. I tillegg kan hulrommet 231 ventileres via en bane 252 slik at det er atmosfærisk trykk. FIG. 3 viser et annet eksempel på en in-line modulær væskeregulator 300. Regulatoreksempelet 300 kan implementeres med mange komponenter som ligner eller er like dem som brukes for å implementere regulatoreksempel 202 som vises i FIG. 2. Disse komponentene som ligner eller er like, merkes med samme referansenumre som brukes i forbindelse med FIG. 2. Til forskjell fra eksempelet med modulær in-line væskeregulatoren 202 som vises i FIG. 2, har eksempelet med modulær in-line væskeregulator 300 i FIG. 3 en utvendig hoveddel, foring eller hus 302 med gjenger 304 som kan kobles til hoveddelen 218 med gjengene. I tillegg har den utvendige hoveddelen, foringen eller huset 302 et tilpasningstykke eller utspring 306 med en utløpsbane 308 og en utvendig flate 310 med gjenger. FIG. 4 viser et eksempel på en modulær in-line væskeregulator 300 fra FIG. 3 installert på en kjent justerbar regulator 400. Som vist i FIG. 4 ertilpas-ningsstykket 306 til in-line væskeregulatoreksempelet 300 koblet med gjenger til et innløp 402 på væskeregulatoren 400 slik at den modulære in-line væskeregulatoren 300 danner en ikke-justerbar førstetrinns væsketrykkregulator og den justerbare regulatoren 400 fungerer som en andretrinns væskeregulator.

Eksemplene på modulære in-line væskeregulatorer 202 og 300 som beskrives i dette dokumentet, kan med fordel brukes for enkelt og raskt å installere ekstra reguleringstrinn i eller på en væskeregulator som allerede er installert på stedet. For eksempel i det tilfellet der den eksisterende væskeregulatoren ikke gir den ønskede reguleringsytelse på utgangstrykket, kan eksemplene på modulære in-line væskeregulatorer 202 og 300 som beskrives i dette dokumentet, installeres ved å fjerne et hvilket som helt tilpasningsstykke på innløpet til den eksisterende væskeregulatoren og koble en av de modulære in-line væskeregulatorene 202 og 300 med gjenger til innløpet på den eksisterende væskeregulatoren og deretter koble tilpasningsstykket/stykkene på innløpet til den modulære in-line væskeregulatoren som nylig er installert.

Selv om eksemplene på modulære in-line væskeregulatorer 202 og 303 beskrevet i dette dokumentet generelt fremstilles som sylinderformede, kan enhver annen form brukes i stedet. Foringene eller hoveddelene kan for eksempel ha polygonalt (for eksempel rektangulært) tverrsnitt. I tillegg, selv om eksemplene på modulære væskeregulatorer som beskrives i dette dokumentet, vises som koblet med væske til innløpene på andre ventiler og at de bruker ventiler som drives med stempler, kan disse eksemplene på in-line væskeregulator kobles til en utgang eller et utløp med regulert trykk på en annen væskeregulator og/eller ventiler som drives med membran i stedet.

Selv om visse apparater beskrives i dette dokumentet, er ikke dette patent-ets omfang begrenset til disse. Tvert i mot dekker dette patentet alle metoder, apparater og produserte artikler som med rimelighet faller innen omfanget av de tilhørende kravene enten bokstavelig eller under ekvivalenslæren.

Claims (7)

1. Flertrinns væskeregulator (200) som består av: en første væskeregulator (204) med en sylinderformet hoveddel (227), en første ventil (206) anbrakt inni hoveddelen (227) og en første fjær (212) for å stille inn et første regulert trykk ved utløpet på den første regulator (204), hvor hoveddelen (227) innbefatter en åpning (231) som er fluidmessig koblet til den første ventilen (206) og er karakterisert vedat en andre væskeregulator (202) med en hoveddel (218) som innbefatter et væskeinnløp (220) og en utvendig flate (222) med gjenger som kobles med gjenger til åpningen (231), en andre ventil (230) anbrakt i åpningen (231), et stempel (234) som er betjeningsmessig koblet til andre ventilen (230), og en fjær (248) mellom stempelet (234) og hoveddelen (218) for å stille inn et andre regulert trykk ved et utløp (242) på den andre væskeregulatoren (202).

2. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 1, karakterisert vedat den første og andre væskeregulatoren (204, 202) danner en in-line to-trinns regulator.

3. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 1, karakterisert vedat den første væskeregulatoren (204) består av en justeringsinnretning (214) for å endre en sammentrykking av den første fjæren (212) for å endre det første regulerte trykket ved utløpet på den første væskeregulatoren (204).

4. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 3, karakterisert vedat justeringsinnretningen (214) består av en roterbar knott.

5. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 1, karakterisert vedat den første væskeregulatoren (204) består av en membran (208) som er betjeningsmessig koblet til den første fjæren (212) og den første ventilen (206).

6. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 1, karakterisert vedat den andre væskeregulatoren (202) er konfigurert for å installeres på stedet i hoveddelen (227) på den første væskeregulatoren (204).

7. Flertrinns væskeregulator som definert i krav 1, karakterisert vedat hoveddelen (227) består av en andre åpning (252) som fluidmessig kobler væske til den første åpningen (231) med atmosfærisk trykk.