NO342115B1

NO342115B1 - Volumforsterker med stablisert trim

Info

Publication number: NO342115B1
Application number: NO20130390A
Authority: NO
Inventors: Kenneth W Junk; Michel Ken Lovell; Ryan J Jwanouskos; Gary L Scott; Mark Stiehl
Original assignee: Fisher Controls Int Llc
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2018-03-26
Also published as: CA3043369C; BR112013005710A2; MX337967B; CN102401172B; CN202360861U; EP3284988A1; AU2011302218B2; US20120061594A1; EP2616722B1; AU2017200751B2; MX2013003041A; US20140026746A1; US8631826B2; CA3043369A1; EP2616722A1; RU2013116771A; AU2017200751A1; WO2012037134A1; CA2812020C; CN105889156A

Abstract

En reguleringsanordning for fluidstrøm innbefatter et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en utslippsåpning. En tilførselsvei strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen, og en forsterkermodul anordnes innenfor legemet. Forsterkermodulen innbefatter et reguleringselement og et aktueringselement og definerer en avløpsvei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen. En tilførselsåpning anordnes innenfor forsterkermodulen langsmed tilførselsveien mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og minst et første dempningsmiddel operativt koblet til forsterkermodulen.

Description

VOLUMFORSTERKER MED STABILISERT TRIM

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder fluidreguleringssystemer og, mer spesielt, volumforsterkere for bedre ytelse av reguleringsventil i reguleringssystemer for fluidstrømning.

BAKGRUNNSTEKNIKK

Systemer for regulering av fluidstrømmer, så som komprimert luft, naturgass, olje, propan eller lignende, er generelt kjent innen teknikken. Disse systemene innbefatter ofte minst én reguleringsventil for regulering av forskjellige strømningsparametere for fluidet. Typiske reguleringsventiler innbefatter et reguleringselement så som en ventilplugg, for eksempel bevegelig anordnet innenfor strømningsbanen for regulering av fluidstrømmen. Posisjonen for et slikt reguleringselement kan styres med et stillingsrelé via en pneumatisk aktuator så som en stempelaktuator eller membranbasert aktuator, som er kjent innenfor teknikken. Konvensjonelle stillingsreléer leverer pneumatiske signaler via tilførselsfluid til aktuatoren for å slå styringselementet i reguleringsventilen mellom for eksempel en åpen og en lukket posisjon. Hastigheten som reguleringsventil kan slå med avhenger delvis av størrelsen på aktuatoren og tilførselsstrømmen av fluid inneholdt i det pneumatiske signalet. For eksempel vil større aktuatorer/reguleringsventiler typisk ta lengre tid å slå når et stillingsrelé av samme strømningsutgang benyttes.

Derfor vil slike systemer i tillegg bruke én eller flere volumforsterkere plassert mellom stillingsreléet og aktuatoren. Volumforsterkerne benyttes for å forsterke volumet av tilførselsfluid i forhold til det pneumatiske signalet sendt fra stillingsreléet, for derved å øke hastigheten som aktuatoren slår styringselementet med i reguleringsventilen. Spesifikt skal det forstås av en med alminnelig kunnskap innen teknikken at volumforsterkeren er koblet mellom fluidtilførselen og ventilaktuatoren. Benyttelse av en pneumatisk restriksjon i volumforsterkeren tillater store inputsignalendringer for registrering på forsterkerinputmembranen tidligere enn i aktuatoren. En stor, brå endring i inputsignaler forårsaker at det er en trykkdifferensial mellom inputsignalet og utgangen for forsterkeren. Når dette skjer vil forsterkermembranen bevege seg for å åpne enten en tilførselsåpning eller en utløpsåpning, avhengig av hvilken handling som er påkrevet for å redusere trykkdifferensialen. Åpningen forblir åpen inntil differansen mellom inn- og utgangstrykk på forsterkeren går tilbake til innenfor forhåndsbestemte grenser for forsterkeren. En anordning for forsterkerjustering kan settes for å tilveiebringe en stabil drift; (dvs. signaler som har en liten størrelse og rateendringer som går gjennom volumforsterkeren og inn i aktuatoren uten å sette i gang forsterkeroperasjonen).

Imidlertid er konvensjonell forsterkertrim følsom for strømningsindusert vibrasjon. Denne vibrasjonen destabiliserer forsterkeren og fører ofte til en hørbar «klunke»-lyd som kommer ut fra forsterkeren. Typisk vil dette skje ved lave løft, når pluggen er i nærheten av setet og vibrasjonen vil kunne skje i tredimensjonale akser. Denne ustabiliteten kan skje når forsterkeren tilfører luft eller når forsterkeren slipper ut luft. En slik vibrasjon eller ustabilitet forringer nøyaktigheten som forsterkeren kan levere med for en ønsket strømningshastighet og forårsaker akselerert slitasje på komponentene i forsterkertrimmen. Denne ustabile strømningsraten fører til en variabel eller endrende aktuatorhastighet, som er svært uønskelig.

I tillegg er det en rekke applikasjoner hvor høykapasitetsvolumforsterkere er påkrevet (dvs. systemer som krever volumforsterkere som tilveiebringer minst en maksimal strømningskapasitet (Cv) på syv (7,0)). Slike systemer med stor kapasitet vil kunne utformes med multiple volumforsterkere. I tillegg, for å opprettholde den store Cv, vil rør med stor diameter være påkrevet (dvs. rør som er minst 1’’ i diameter).

Konvensjonelle volumforsterkere fester seg til aktuatoren via rørkomponenter så som nipler, T-stykker og kryss. Sammenstillinger av reguleringsventil for systemer med stor kapasitet vil også kunne benytte eksterne braketter for å montere volumforsterkeren til aktuatoren. Slike eksisterende systemer (dvs. systemer som benytter rørkomponenter er struktur- eller monteringselementer) som ofte krever lange lengder med rør for å koble de multiple volumforsterkerne. I mange applikasjoner er vibrasjon vanlig. Således vil antallet forsterkere og konvensjonelle koblingsmetoder gjøre typiske sammenstillinger for aktuatorer med høy strømningskapasitet følsomme for de vibrasjonsinduserte feilene som oppstår fra den sykliske bevegelsen som blir indusert ved drift. Det vil si at for større aktuatorapplikasjoner, hvor multiple volumforsterkere og/eller store Cv-volumforsterkere er påkrevet, er dagens teknikk av monteringssystemer utilstrekkelig for å stabilisere volumforsterkere i seismisk aktive applikasjoner (dvs. monteringskonfigurasjonen er avhengig av den strukturelle integriteten av røropplegg og vil generelt ikke minimere momentet på volumforsterkeren i forhold til aktuatoren). Det vil si at lange rørkjøringer knyttet til multiple volumforsterkerapplikasjoner og konvensjonell brakettunderstøtting eller montering er svært følsomme for de sykliske spenninger som produseres ved systemvibrasjonen. Videre, i applikasjoner hvor det er påkrevet med høy strømningskapasitet vil tradisjonelle rør med stor diameter være tunge og vanskelige å bøye for å kunne lage effektive forbindelser som fører til lange rørkjøringer og som videre dessuten utsetter tradisjonelle monteringsbraketter for vibrasjonsinduserte feil.

Bakgrunnsteknikken omfatter blant annet en asymmetrisk volumforsterkeranordning for ventilaktuatorer (WO 2005/106256).

OPPSUMMERING

Én utførelsesform av den foreliggende beskrivelsen tilveiebringer en reguleringsanordning for fluidstrøm omfattende et legeme omfattende en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse, og en utslippsåpning. En tilførselsvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløps-forbindelsen. En forsterkermodul anordnet innenfor legemet omfattende et regulerings-element og et aktueringselement og som definerer en avløpsvei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen. En tilførselsåpning anordnet innenfor forsterkermodulen langsmed tilførselsveien mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen. Aktueringselementet omfatter en membransammenstilling som definerer en avløpsåpning anordnet langsmed avløpsveien mellom utløpsåpningen og utslippsåpningen. Reguleringselementet omfatter en stang, en tilførselsplugg, og en avløpsplugg. Membransammenstillingen er tilpasset for forskyvning mellom en lukket posisjon. Avløpsåpningen er i tettende inngrep med avløpspluggen på reguleringselementet for å lukke avløpsveien. En åpen posisjon, hvor avløpsåpningen er fordelt med avstand fra avløpspluggen på reguleringselementet for å åpne avløpsveien. Reguleringselementet er tilpasset for forskyvning mellom en lukket posisjon, hvor tilførselspluggen er i tettende inngrep med tilførselsåpningen for å lukke tilførselsveien, og en åpen posisjon, hvor tilførselspluggen er fordelt med avstand fra tilførselsåpningen for å åpne tilførselsveien. Stangen på reguleringselementet innbefatter et sentrisk parti som strekker seg mellom tilførsels- og avløpspluggene og et førende parti som strekker seg vekk fra tilførselspluggen i en retning motsatt til avløpspluggen. Det førende partiet på stangen er på en glidbar måte anordnet innenfor et føringshull av legemet. En forspenningssammenstilling er anordnet mellom membransammenstillingen og legemet. Forspenningssammenstillingen omfatter en setekopp og en fjær. Setekoppen inkluderer en bunnvegg og en sidevegg som definerer et hulrom derimellom. Setekoppen er på en glidbar måte anordnet innenfor et setehull definert i legemet som tilveiebringer et ringromformet område omkring setekoppen, og fjæren anordnet i setekoppen og forspenner setekoppen og membransammenstillingen bort fra legemet. En tilførselstrimkomponent er på en gjengbar måte koblet til legemet ved et sted motsatt for reguleringselementet fra membransammenstillingen. Tilførselstrimkomponenten definerer et blindhull som utgjør føringshullet som på en glidbar måte tar imot føringspartiet på stangen til reguleringselementet. Minst et første dempningsmiddel og et andre dempningsmiddel er operativt koblet til forsterkermodulen. Det første dempningsmidlet omfatter en første elastomerisk ring anordnet mellom sideveggen på setekoppen og en innvendig sidevegg på setehullet, og minst en åpning definert på sideveggen på setekoppen til forspenningssammenstillingen ved et sted mellom bunnveggen på setekoppen og den elastomeriske ringen. Setehullet luftes til et signalkammer, via den minst ene åpningen og det ringromformede området rundt setekoppen. Det andre dempningsmidlet omfatter en andre elastomerisk ring anordnet mellom føringshullet og føringspartiet på stangen, og minst en åpning i tilførselstrimkomponenten. Åpningen definerer en lufting mellom føringshullet og et innløpskammer. Den minst ene åpningen kommuniserer med blindhullet ved et sted som er motsatt for den første elastomeriske ringen fra tilførselspluggen på reguleringselementet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk representasjon av en enkeltvirkende fjær- og membranaktuatorsammenstilling som innbefatter en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen;

Fig. 2 er en tverrsnittsbetraktning fra siden av én utførelsesform av en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen;

Fig. 3 er en detaljbetraktning av volumforsterkeren i Fig. 2, tatt fra sirkel III i Fig. 2;

Fig. 4 er en detaljbetraktning av volumforsterkeren i Fig. 2, tatt fra sirkel IV i Fig. 2;

Fig. 5 er en detaljbetraktning av en enhetlig forsterkermodul av en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen;

Fig. 6A er en perspektivbetraktning av én utførelsesform av en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen;

Fig. 6B er en perspektivbetraktning av en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen; og

Fig. 7 er en skjematisk representasjon av en dobbeltvirkende stempelaktuatorsammenstilling som innbefatter multiple volumforsterkere bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Eksemplene, dvs. utførelsesformene beskrevet her, er ikke ment å være uttømmende eller å begrense omfanget ved oppfinnelsen til den presise formen eller formene som er vist. Snarere er den følgende beskrivelsen valgt for å tilveiebringe eksempler på én eller flere foretrukne utførelsesformer for de som har alminnelig kunnskap innenfor teknikken.

Fig. 1 tilveiebringer en skjematisk representasjon av en enkeltvirkende fjær- og membranaktuatorsammenstilling 10 bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen. Spesifikt vil aktuatorsammenstillingen 10 omfatte en aktuator 12, et stillingsrelé 14, og en volumforsterker 16. I den viste utførelsesformen er aktuatorsammenstillingen 10 også illustrert til å være fluidmessig koblet til en regulator 18. Aktuatoren 12 tilpasses til å være operativt koblet til en reguleringsventil (ikke vist) utstyrt med et bevegelig reguleringselement for å regulere strømmen av et fluid gjennom et system, så som for eksempel et fluidfordelings- eller annet fluidhåndteringssystem.

Fortsatt med referanse til Fig. 1 innbefatter volumforsterkeren 16 en innløpsforbindelse 30, en utløpsforbindelse 32, en reguleringsforbindelse 34 og en utslippsåpning 36. Stillingsreléet innbefatter et innløp 38 og et utløp 40. Aktuatoren 12 innbefatter en aktuatortilførselsåpning 42. Aktuatoren 12, stillingsreléet 14, volumforsterkeren 16 og regulatoren 18 kommuniserer med hverandre via en flerhet av fluidlinjer. Spesifikt er regulatoren 18 i fluidkommunikasjon med stillingsreléet 14 og volumforsterkeren 16 via en tilførselslinje L1 som splittes i en første tilførselslinje L1’ og en andre tilførselslinje L1’’. Utløpet 40 på stillingsrelé 14 er i fluidkommunikasjon med reguleringsforbindelsen 34 i volumforsterkeren 16 via en linje L2 for utgangssignal. Utløpsforbindelsen 32 på volumforsterkeren 16 er i fluidkommunikasjon med aktuatortilførselsåpningen 42 i aktuatoren 12 via en reguleringslinje L3.

Som vil bli beskrevet i mer detalj vil den første tilførselslinjen L1’ tilpasses for å levere et tilførselstrykk til innløpet 38 på stillingsreléet 14 og den andre tilførselslinjen L1’’ tilpasses for å levere et tilførselstrykk til innløpsforbindelsen 30 på volumforsterkeren 16. Tilførselstrykket kan tilveiebringes til tilførselslinjen L1 via regulatoren 18 fra en trykkilde så som for eksempel en kompressor. I tillegg tilpasses stillingsreléet 14 for å levere et pneumatisk reguleringssignal til volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal for å regulere drift av aktuatoren 12.

For eksempel basert på et elektrisk signal mottatt fra en regulator 20 via en elektrisk forbindelse E1, overfører stillingsrelé 14 et pneumatisk signal til reguleringsforbindelsen 34 på volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal. Det pneumatiske signalet går gjennom volumforsterkeren 16 for å drive aktuatoren 12 for å aktuere reguleringsventilen (ikke vist). Typisk tilpasses stillingsrelé 14 for å generere et pneumatisk signal for den relativt beskjedne strømmen. Derfor, avhengig av størrelsen på aktuatoren 12 og/eller den ønskede hastigheten som aktuatoren 12 slår med i reguleringsventilen, kan volumforsterkeren 16 operere for å forsterke det pneumatiske signalet med ytterligere fluidstrøm som har opprinnelse fra tilførselslinjen L1, slik som vil bli beskrevet.

I utførelsesformen vist i Fig. 1 innbefatter aktuatoren 12 en opprettingsaktuator, omfattende en membran 22 og en fjær 24 inneholdt innenfor et membrandeksel 26. Membrandekslet 26 dannes fra et øvre deksel 26a og et nedre deksel 26b som skaper et øvre hulrom 25a og et nedre hulrom 25b rundt membranen 22, henholdsvis. Fjæren 24 anordnes i det nedre hulrommet 25b i dekslet 26 og spenner opp membranen 22 oppover. Når stillingsrelé 14 sender et pneumatisk signal til volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal, vil derfor pneumatisk strøm bli introdusert inn i det øvre hulrommet 25a av aktuatoren 12, for derved å flytte membranen 22 nedover. Denne nedadgående bevegelsen blir deretter overført til en tilsvarende bevegelse av reguleringselementet for den tilhørende reguleringsventilen (ikke vist), slik som forstås innenfor teknikken.

Fortrinnsvis innbefatter dekslet 26 ett eller flere luftehull 28 slik at fluid som er inneholdt inne i det nedre hulrommet 25b luftes ut av dekslet 26 når membranen 22 beveger seg nedover. Slik utlufting tilrettelegger for bevegelsen til membranen 22 i enten oppadgående eller nedadgående retning. For å slå aktuatoren 12 oppover, vil stillingsreléet 14 lufte ut det pneumatiske signalet til volumforsterkeren 16 slik at fjæren 24 flytter membranen 22 oppover. Ettersom membranen 22 beveger seg oppover, vil trykkoppbyggingen i det øvre hulrommet 25a i dekslet 26 gå som avløp til atmosfæren via reguleringslinje L3, utslippsåpningen 36 på volumforsterkeren 16 og utlufting 28 trekker inn luft til det nedre dekslet 26b. Dette avløpet til atmosfæren legger til rette for bevegelse av membranen 22 i den oppadgående retningen.

Med henvisning til Fig. 2 så vil én utførelsesform av volumforsterkeren 16 vist i Fig. 1 nå bli beskrevet. Generelt innbefatter volumforsterkeren 16 et legeme 44, en forsterkermodul 45 og en anordning 52 for forsterkerjustering. Legemet 44 innbefatter generelt et nedre parti 54, et dekselparti 56 og et avstandsfordelerparti 58. Forsterkermodulen 45 innbefatter generelt en trimsammenstilling 46, et reguleringselement 48, en membransammenstilling 50 og en forspenningssammenstilling 49. Det nedre partiet 54 til legemet 44 definerer innløpsforbindelsen 30 og utløpsforbindelsen 32. I tillegg definerer det nedre partiet 54 en tilførselstrimåpning 60, et innløpskammer 62, et utløpskammer 64, et mellomliggende område 66, et avløpskammer 68 og en bypasspassasje 69. Det mellomliggende området 66 anordnes mellom innløpskammeret 62 og utløpskammeret 64 og definerer generelt et sylindrisk hulrom som innbefatter et nedre nett 70 og et øvre nett 72. Det øvre nettet 72 innbefatter en gjenget sylindrisk åpning som tar imot et tilsvarende parti av trimsammenstillingen 46, som vil bli beskrevet. Tilsvarende innbefatter tilførselstrimåpningen 60 en gjenget sylindrisk åpning som tar imot et parti av trimsammenstillingen 46. Dekselpartiet 56 av legemet 44 anordnes motsatt til avstandsfordelerpartiet 58 fra det nedre partiet 54, for derved å feste avstandsfordelerpartiet 58 mellom det nedre partiet 54 og dekselpartiet 56, som illustrert. Som vist i Fig. 3 definerer dekselpartiet 56, delvis, et setehull 51 som glidende tar imot minst et parti av den forspente sammenstillingen 49.

Med henvisning tilbake til Fig. 2 innbefatter trimsammenstillingen 46 en tilførselstrimkomponent 74 og en avløpstrimkomponent 76. I den viste utførelsesformen innbefatter tilførselstrimkomponenten 74 en sylindrisk bøssing som er avtagbart gjenget inn i tilførselstrimåpningen 60 på det nedre partiet 54 av legemet 44 på volumforsterkeren 16. I alternative utførelsesformer vil tilførselstrimkomponenten 74 kunne formes som et enkelt eller et ensartet stykke med avløpstrimkomponenten 76 (som beskrevet i detalj nedenfor) av legemet 44 til volumforsterkeren 16. Som illustrert i Fig. 2 innbefatter tilførselstrimkomponenten 74 et skjørtparti 80, et heksagonalt mutterparti 82 og et fjærsete 84. I tillegg, som illustrert i Fig. 4, innbefatter tilførselstrimkomponenten 74 et føringshull 85 som har et første ringromformet område 71. Føringshullet 85 tar imot på en glidende måte et parti av reguleringselementet 48 innenfor det første ringromformede området 71 for å føre reguleringselementet 48 og stabilisere driften av anordningen.

Med henvisning til Fig. 4 luftes føringshullet 85 til tilførselskammeret 62 via en åpning 87 dannet i tilførselstrimkomponenten 74. Åpningen 87, som illustrert, innbefatter et gjennomgående hull som strekker seg og kommuniserer mellom føringshullet 85 og tilførselskammeret 62 ved en vinkel i forhold til en langsgående akse av føringshullet 85. I andre utførelsesformer vil åpningen 85 kunne konfigureres annerledes. Med fortsatt henvisning til Fig. 4 vil tilførselstrimkomponenten 74 videre definere en periferisk fure 89 dannet på en innvendig sidevegg 85a til føringshullet 85. Furen 89 har en elastomerisk ring 91, som kan innbefatte for eksempel en smurt gummi o-ring. Som vil bli beskrevet videre nedenfor vil åpningen 87 og den elastomeriske ringen 91 samarbeide for å stabilisere operasjon av volumforsterkeren 16 som demper uønskede vibrasjoner.

Med henvisning tilbake til Fig. 2 innbefatter skjørtpartiet 80 et generelt hult sylindrisk element som strekker seg fra det heksagonale mutterpartiet 82 inn i tilførselskammeret 62 for det nedre partiet 54 til legemet 44. Skjørtpartiet 80 definerer en flerhet av passasjer 86 som strekker seg radielt derigjennom. I den viste utførelsesformen innbefatter passasjene 86 sylindriske hull. Således strekker passasjene 86 seg langs en akse som er generelt vinkelrett på en akse av skjørtpartiet 80. Konfigurert på denne måten vil skjørtpartiet 80 til tilførselstrimkomponenten 74 begrense fluidstrømmen gjennom legemet 44 fra tilførselskammeret 62 til utløpskammeret 64 når tilførselsåpningen er åpen (ikke vist). Avløpstrimkomponenten 76 innbefatter en sylindrisk bøssing som er avtakbart gjenget inn i den sylindriske åpningen til det øvre nettet 72 i det mellomliggende området 66 av legemet 44. I andre utførelsesformer vil avløpstrimkomponenten 76 kunne dannes som ett stykke med legemet 44. Avløpstrimkomponenten 76 vil også kunne innbefatte et heksagonalt mutterparti 88, et innsnevringsparti 90, et skjørtparti 92 og et seteparti 94.

Det heksagonale mutterpartiet 88 til avløpstrimkomponenten 76 anordnes innenfor avløpskammeret 68 til legemet 44 og butter mot det øvre nettet 72. Innsnevringspartiet 90 innbefatter et generelt fast sylindrisk element anordnet innenfor den sylindriske åpningen på det øvre nettet 72 og definerer en flerhet av avløpspassasjer 96 og en reguleringsåpning 97. I den viste utførelsesformen innbefatter passasjen 96 i innsnevringspartiet 90 sylindriske hull som strekker seg aksielt gjennom avløpstrimkomponenten 76. Skjørtpartiet 92 strekker seg fra innsnevringspartiet 90 inn i det mellomliggende området 66 og definerer en flerhet av vinduer 98. Konfigurert på denne måten vil flerheten av passasjer 96 i innsnevringspartiet 90 tilveiebringe konstant fluidkommunikasjon mellom utløpskammeret 64 og avløpskammeret 68, via flerheten av passasjer 96 i innsnevringspartiet 90.

Setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76 innbefatter et generelt sylindrisk element anordnet innenfor en sylindrisk åpning på det nedre nettet 70 på legemet 44. Setepartiet 94 definerer et sentrisk hull 100 og et ventilsete 102. Det sentriske hullet 100 defineres her som en «tilførselsåpning» av volumforsterkeren 16. I den viste utførelsesformen innbefatter setepartiet 94 også en utenforliggende ringromformet utsparing 104 som tar imot en tetning 106, så som en o-ring. Tetningen 106 tilveiebringer en fluidtett tetning mellom setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76 og det nedre nettet 70.

Som illustrert i Fig. 2 innbefatter reguleringselementet 48 av den viste utførelsesformen av volumforsterkeren 16 et reguleringselement 48 som omfatter en tilførselsplugg 108, en avløpsplugg 110 og en stang 112. Stangen 112 innbefatter et sentrisk parti 112a og et føringsparti 112b. Det sentriske partiet 112a strekker seg mellom og forbinder tilførselspluggen 108 til avløpspluggen 110, og er glidende anordnet i reguleringsåpningen 97 på innsnevringspartiet 90 på avløpstrimkomponenten 76. Konfigurert på denne måten vil avløpspluggen 110 bli anordnet innenfor avløpskammeret 68 på legemet 44, og tilførselspluggen 108 anordnes innenfor tilførselskammeret 62 på legemet 44. Mer spesifikt anordnes tilførselspluggen 108 innenfor skjørtpartiet 80 på tilførselstrimkomponenten 74 og forspennes bort fra tilførselstrimkomponenten 74 med en fjær 114. Fjæren 114 er plassert mot fjærsetet 84 på tilførselstrimkomponenten 74. Fjæren 114 spenner opp tilførselspluggen 108 på reguleringselementet 48 i inngrep med ventilsetet 102 på setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76, for derved å lukke «tilførselsåpningen» 100. I den viste utførelsesformen innbefatter hver av tilførsels- og avløpspluggene 108, 110 et konisk sylindrisk legeme som definerer avkortet konisk plasseringsoverflate. Andre former vil selvsagt kunne implementeres for å tilfredsstille de tiltenkte funksjonene.

Med henvisning til Fig. 4 anordnes føringspartiet 112b til stangen 112 på en glidende måte inn i føringshullet 85 på tilførselstrimkomponenten 74 slik at den elastomeriske ringen 91 anordnes mellom føringspartiet 112b og føringshullet 85.

Anordnet på denne måten vil den elastomeriske ringen 91 skape friksjon mellom føringspartiet 112b på stangen 112 og føringshullet 85 for så å eliminere muligheten for små vibrasjoner generert i volumforsterkeren 16 for å påvirke den aksielle posisjonen på reguleringselementet 48. Videre kan den elastomeriske ringen 91 bli radielt komprimert mellom føringsparti 112b på stangen 112 og føringshullet 85, slik at den elastomeriske ringen 91 tjener til å sentrere føringspartiet 112b og eliminere vibrasjoner generert i volumforsterkeren 16, som også kan påvirke sideveis posisjon for stangen 112. En første eller nedre utluftingsåpning 87, som lufter ut føringshullet 85, hjelper videre med å dempe vibrasjoner ved å tilveiebringe et utslipp for eventuell gass som ellers vil kunne komprimere og ekspandere inne i føringshullet 85, hvor ukontrollert kompresjon og ekspansjon på grunn av vibrasjoner i systemet vil kunne utøve uønskede krefter på stangen 112.

Det vil si at den første lufteåpningen 87 og det første ringromformede område 71 danner en begrenset lufting som fungerer som en første luftfjær eller en vibrasjonsdemper for å tilveiebringe ytterligere dempning av reguleringselementet 48. Den nedre luftåpningen 87 og det første ringromformede området 71 danner en forhåndsbestemt fluidrestriksjon mellom føringshullet 85 og tilførselssetekammer 83. For eksempel vil en diameter på den nedre luftåpningen 87 kunne være 0,035 tommer og den diametriske klaringen for det første ringromformede området 71 vil kunne være 0,024 tommer. Den forhåndsbestemte fluidrestriksjonen skaper en overføringsforsinkelse (dvs. etablerer en tidskonstant) for fluid som blir pumpet mellom føringshullet 85 og tilførselssetekammeret 83. Denne overføringsforsinkelsen danner den første luftfjæren som vil kunne sette seg imot vibrasjoner indusert i reguleringselementet 48. Mens den foreliggende utførelsesformen av tilførselstrimkomponenten 74 har blitt beskrevet som å innbefatte både den elastomeriske ringen 91 og den nedre lufteåpningen 87, vil alternative utførelsesformer kunne innbefatte enten den elastomeriske ringen 91 eller den nedre luftåpningen 87, som hver for seg vil tjene til å redusere virkningen fra vibrasjoner på posisjonen på reguleringselementet 48.

Med henvisning tilbake til Fig. 2 og som nevnt ovenfor, vil avstandsfordelingspartiet 58 på legemet 44 i volumforsterkeren 16 posisjoneres mellom dekselpartiet 56 og det nedre partiet 54. Generelt innbefatter avstandsfordelingspartiet 58 en ringromformet ring som definerer et radielt gjennomgående hull, som omfatter utslippsåpningen 36 på volumforsterkeren 16. I tillegg definerer avstandsfordelingspartiet 58 et aksielt gjennomgående hull 116 på linje med bypasspassasjen 69 på det nedre partiet 54 til legemet 44. Utslippsåpningen 36 tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom avløpskammeret 68 på det nedre partiet 54 til legemet 44 og atmosfæren, via membransammenstillingen 50, slik som vil bli beskrevet.

Membransammenstillingen 50 omfatter en flytende manifold 120 plassert mellom første og andre membraner 122, 124. Den første membranen 122 innbefatter en fleksibel membran laget av et kjent membranmateriale og innbefatter et periferisk parti 122a og et sentrisk parti 122b. Det periferiske partiet 122a er komprimert mellom dekselpartiet 56 og avstandsfordelerpartiet 58 til legemet 44 av volumforsterkeren 16. Det periferiske partiet 122a definerer i tillegg en åpning 126 på linje med det aksielle gjennomgående hullet 116 til avstandspartiet 58. Den andre membranen 124 innbefatter tilsvarende en fleksibel membran laget av kjente membranmateriale og innbefatter et periferisk parti 124a og et sentrisk parti 124b. Det periferiske partiet 124a av den andre membranen 124 komprimeres mellom avstandsfordelerpartiet 58 og det nedre partiet 54 til legemet 44. Det periferiske partiet 124a definerer i tillegg en åpning 129 på linje med det aksielle gjennomgående hullet 116 på avstandsfordelerpartiet 58. Det sentriske partiet 124b definerer videre en sentrisk åpning 131. Manifolden 120 anordnes mellom de sentriske partiene 122b, 124b til første og andre membraner 122, 124 slik at en ringromformet passasje 127 defineres mellom manifolden 120 og avstandsfordelerpartiet 58 av legemet 44.

Manifolden 120 omfatter et skiveformet element som er bevegelig anordnet innenfor avstandsfordelerpartiet 58 på legemet 44. Manifolden 120 definerer en aksiell åpning 128, et innvendig hulrom 130 og en flerhet av radielle passasjer 132. Den aksielle åpningen 128 er på linje med den sentriske åpningen 131 på den andre membranen 124 og defineres her som en «avløpsåpning» på volumforsterkeren 16. Den aksielle åpningen 128 utstyres med et seteelement 135 som definerer et ventilsete 137. Den aksielle åpningen 128 sørger for fluidkommunikasjon mellom avløpskammeret 68 på det nedre partiet 54 til legemet 44 og det innvendige hulrommet 130 på manifolden 120. De radielle passasjene 132 sørger for fluidkommunikasjon mellom det innvendige hulrommet 130 på manifolden 120 og den ringromformede passasjen 127 anordnet mellom manifolden 120 og avstandsfordelerpartiet 58 på legemet 44. Dekselpartiet 56 på legemet 44 på volumforsterkeren innbefatter reguleringsforbindelsen 34 og et gjenget hull 138 forbundet med en fluidpassasje 140.

I tillegg definerer dekselpartiet 56 et signalkammer 142 anordnet over membransammenstillingen 50 og i fluidkommunikasjon med reguleringsforbindelsen 34. Det gjengede hullet 138 har en justeringsanordning 52 for forsterkeren som i én utførelsesform kan innbefatte en justeringsskrue. Forsterkerens justeringsanordning 52 kan derfor justeres for å justere fluidstrømning fra reguleringsforbindelsen 34 til utløpskammeret 64. Det vil si at forsterkerens justeringsanordning 52 skaper en pneumatisk innsnevring mellom reguleringsforbindelsen 34 og utløpskammeret 64. På grunn av innsnevringen vil store endringer i inngangssignaler på reguleringsforbindelsen 34 registreres på membransammenstillingen 50 på volumforsterkeren 16 tidligere enn på membranen 22 til aktuatoren 12. For eksempel vil en stor brå endring i inngangssignalet gjøre at det er en trykkdifferensial mellom reguleringsforbindelsen 34 og utløpskammeret 64 og aktivere volumforsterkeren fra en stillestående tilstand. Når dette skjer vil membransammenstillingen 50 bevege seg i opposisjon mot det respektive forspenningselementet, som vil bli beskrevet senere, for å åpne enten tilførselsåpningen eller avløpsåpningen og danne enten en «innløps»-tilstand eller en «avløps»-tilstand i volumforsterkeren 16, avhengig av hvilken handling som er påkrevd for å redusere trykkdifferensialen.

Som også er vist i Fig. 2 og nevnt ovenfor innbefatter den foreliggende utførelsesformen av volumforsterkeren 16 forspenningssammenstillingen 49 anordnet mellom membransammenstillingen 50 og dekselpartiet 56 på legemet 44. Generelt vil forspenningssammenstillingen 49 spenne opp membransammenstillingen 50 bort fra dekselpartiet 56 slik at ventilsetet 137 på seteelementet 135 anordnet i den aksielle åpningen 128 på manifolden 120 kommer i inngrep med avløpspluggen 110 på reguleringselementet 46. Dette inngrepet lukker avløpsåpningen 128.

Med henvisning til Fig. 3 innbefatter forspenningssammenstillingen 49 et fjærsete 53 og en fjær 55. Fjærsetet 53 omfatter en setekopp 57 som innbefatter en bunnvegg 59 og en sidevegg 61 som definerer et hulrom 63 derimellom. Bunnveggen 59 innbefatter videre en festeanordning 47, så som en nagle, for fastfesting av setekoppen 57 til membransammenstillingen 50 via gjengående hull 77. I én utførelsesform kan sideveggen 61 være en sylindrisk sidevegg, som derved definerer et sylindrisk hulrom 63. Setekoppen 57 anordnes mellom dekselpartiet 56 på legemet 44 og membransammenstillingen 50 slik at bunnveggen 59 kommer i kontakt med et parti av membransammenstillingen 50 og sideveggen 61 blir på en glidende måte anordnet i setehullet 51 på dekselpartiet 56. Fjæren 55 innbefatter en spiralfjær anordnet i hulrommet 63 på setekoppen 57 og i inngrep med bunnveggen 59 på setekoppen 57 og en horisontal terminal endeflate 51a på setehullet 51 i dekselpartiet 56 på legemet 44, som vist. Konfigurert på denne måten vil fjæren 55 spenne opp setekoppen 57 og membransammenstilling 50 vekk fra dekselpartiet 56.

Som også er vist i Fig. 3 vil forspenningssammenstillingen 49 innbefatte en elastomerisk ring 65 anordnet mellom sideveggen 61 på setekoppen 57 og en innvendig sidevegg 51b på setehullet 51 på dekselpartiet 56 på legemet 44. Mer spesifikt definerer sideveggen 61 til setekoppen 57 en periferisk fure 67 i en utvendig flate 61a. Furen 67 holder tilbake den elastomeriske ringen 65 og kan innbefatte en smurt oring av gummi. I andre utførelsesformer kan furen 67 bli dannet i sideveggen 51a på setehullet 51 for å holde tilbake den elastomeriske ringen 65. Konfigurert på denne måten tilveiebringer den elastomeriske ringen 65 friksjon mellom setekoppen 57 og setehullet 51 for å eliminere små amplitudevibrasjoner generert av membransammenstillingen 50 under drift.

I tillegg, som også er illustrert i Fig. 3, definerer fjærsetet 53 en andre eller øvre luftåpning 69 på sideveggen 61 til setekoppen 57. Den øvre luftåpningen 69 kommuniserer med hulrommet 63 i setekoppen 57, og derfor setehullet 51 for å tilveiebringe en lufting for setehullet 51 som også kommuniserer med signalkammeret 142 definert over membransammenstillingen 50 via et andre ringromformet område 70 mellom den ytre flaten 61a på sideveggen 61 på setekoppen 57 og den innvendige sideveggen 51b til setehullet 51. Den øvre luftåpningen 69 og andre ringromformede område 70 danner en innsnevret lufting som fungerer som en andre luftfjær eller vibrasjonsdemper for å tilveiebringe ytterligere dempning av reguleringselementet 48, som beskrevet i detalj nedenfor.

I den viste utførelsesformen defineres den øvre luftåpningen 69 gjennom sideveggen 61 på setekoppen 57 ved et sted mellom bunnveggen 59 og furen 67, som holder tilbake den elastomeriske ringen 65. Som sådan kan den øvre luftåpningen 69 også bli beskrevet til å være definert gjennom sideveggen på setekoppen 57 ved et sted mellom bunnveggen 59 og den elastomeriske ringen 65. Som vil bli beskrevet, virker denne konfigurasjonen av den øvre luftåpningen 69 sammen med den elastomeriske ringen 65 for å tilveiebringe ytterligere stabilisering på membransammenstillingen 50 ved å gjøre det mulig for eventuell luft som ellers ville kunne være fanget i hulrommet 63 å unnslippe.

Det er som det tilsvarende er beskrevet ovenfor at den øvre luftåpningen 69, sammen med det andre ringromformede området 70, danner en forhåndsbestemt fluidinnsnevring mellom hulrommet 63 og signalkammeret 142. For eksempel vil en diameter på den øvre luftåpningen 69 kunne være 0,035 tommer og den diametriske klaringen på det andre ringromformede området 70 være 0,004 tommer. Den forhåndsbestemte fluidinnsnevringen danner en overgangsforsinkelse (dvs. etablerer en tidskonstant) for fluid som skal pumpes mellom hulrommet 63 og signalkammeret 142. Denne overgangsforsinkelsen skaper en andre luftfjær som vil kunne motsette seg bevegelsen av forspenningssammenstillingen, for derved å tilveiebringe en dempningskraft som står imot en slik bevegelse, som deretter demper bevegelsen på membransammenstillingen 50 og derfor reguleringselementet 48.

Det skal videre erkjennes at festeanordningen 47 på en fast måte kobler setekoppen 57, og derfor den andre luftfjæren til membransammenstillingen. Den direkte koblingen av den andre luftfjæren til membransammenstillingen vesentlig eliminerer frakobling av luftfjæren og membransammenstillingen 50 under vibrasjon for å forbedre dempning under ustabile driftsforhold (dvs. et partielt vakuum trukket ut innenfor hulrommet 63 vil kunne frakoble setekoppen 57 fra membransammenstillingen 50). Videre tilveiebringer den stive forbindelsen mellom setekoppen 57 og membransammenstillingen 50 føring og ytterligere retningsmessig stabilitet på membransammenstillingen 50 langs en langsgående akse definert av reguleringselementet 48 via sideveggen 61 på setekoppen 57 og den innvendige sideveggen 51b på setehullet 51.

Mens den foreliggende oppfinnelsen av forspenningssammenstillingen 49 innbefatter både den elastomeriske ringen 65 og den øvre luftåpning 69 og det andre ringromformede området 70 for å tilveiebringe stabilitet på membransammenstillingen 50, vil alternative utførelsesformer kunne omfatte enten bare den elastomeriske ringen 65 eller den øvre luftåpningen 69 og det andre ringromformede område 70.

Som beskrevet ovenfor, for å aktuere aktuatoren 12 i den nedadgående retningen, sender stillingsreléet 14 et pneumatisk signal til volumforsterkeren 16. Avhengig av strømmen av det pneumatiske signalet vil det pneumatiske signalet enten aktuere aktuatoren 12 ved seg selv, eller det pneumatiske signalet aktiverer volumforsterkeren 16, som er supplert med fluid tilført fra regulatoren 18.

For eksempel dersom det pneumatiske signalet ikke er tilstrekkelig for å aktivere volumforsterkeren 16, som vil bli beskrevet, vil fluid gå fra reguleringsforbindelsen 34, gjennom fluidpassasjen 140 i dekselpartiet 56, forbi forsterkerens justeringsanordning 52, og til utløpskammeret 64 på det nedre partiet 54 på legemet 44, via det aksielle gjennomgående hullet 116 i avstandsfordelerpartiet 58, og bypasspassasjen 69 i det nedre partiet 54 på legemet 44. Herfra vil fluid gå ut fra legemet 44, via utløpsforbindelsen 34 og gå inn i aktuatortilførselsåpningen 42 på aktuatoren 12 for å bevege membranen i den nedadgående retningen.

Mens det pneumatiske signalet aktuerer aktuatoren 12 blir det også tilveiebrakt til signalkammeret 142 definert ved dekselpartiet 56 på legemet 44. I tillegg tilveiebringes en jevn pneumatisk tilførsel til tilførselskammeret 62 på det nedre partiet 54 på legemet 44 fra regulatoren 18 (vist i Fig. 1).

Av hensyn til beskrivelsen defineres en trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 som en trykkdifferensial som skjer over membransammenstillingen 50, dvs. mellom signalkammeret 142 og avløpskammeret 68. På grunn av at avløpskammeret 68 er i kontinuerlig fluidkommunikasjon med utløpskammeret 64 på det nedre partiet 54 på legemet 44 (via avløpspassasjene 96 i avløpstrimkomponenten 76), kan det også sies at en trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 defineres med trykkdifferensial som skjer mellom signalkammeret 142 og utløpskammeret 64.

Dersom trykkdifferensialen over volumforsterkeren 16 er uvesentlig, vil forsterkeren bli værende i en stillestående eller nøytral tilstand som har tilførsels- og avløpsplugger 108, 110, på reguleringselementet 48 som forblir i vesentlig null-strøm eller lukkede posisjoner, som vist i Fig. 2, hvormed hver enkelt på en tetnings-messig måte kommer i inngrep med ventilsetene 102, 137 på de respektive tilførselsog avløpsåpningene 100, 128. Anordnet på denne måten blir membransammenstillingen 50 værende i en statisk ubelastet eller nøytral stilling. Denne stillingen er også avhjulpet av fjæren 114 som spenner opp tilførselspluggen 108 i inngrep med tilførselsåpningen 100, og fjæren 136 som spenner opp membransammenstillingen 50 i inngrep med avløpspluggen 110. I motsetning til dette vil en vesentlig trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 være én som er stort nok til å påvirke membransammenstillingen 50, enten det er opp eller ned, for å bevege reguleringselementet 48 i forhold til orienteringen på volumforsterkeren 16 vist i Fig. 2.

Når regulatoren 20 instruerer stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 oppover som vist i Fig. 1 og 2, vil stillingsreléet 14 respondere ved å modifisere trykkdifferensialen over membransammenstillingen 50 til å skifte volumforsterkeren 16 fra sin stillestående tilstand. For eksempel vil det pneumatiske signalet overført til volumforsterkeren 16 bli redusert. Dette gjør at trykket i signalkammeret 142 blir redusert til under det trykket som er i utløpskammeret 64. Membransammenstillingen 50 stiger oppover mens fjæren 114 spenner opp reguleringselementet 48 oppover slik at tilførselspluggen 108 tetter igjen mot ventilsetet 102 på tilførselsåpningen 100, for derved å holde tilførselsveien lukket.

Med en lukket tilførselsvei kan ikke reguleringselementet 48 bevege seg oppover, men mot trykk fra utløpskammeret 64 flytter membransammenstillingen 50 videre oppover mot kraften fra fjæren 136. Dette flytter membransammenstillingen 50 vekk fra avløpspluggen 110 på reguleringselementet 48 og åpner avløpsåpningen 128, og skaper en «avløps»-tilstand. Med avløpsåpningen 128 åpen definerer volumforsterkeren 16 en «avløpsvei» mellom utløpskammeret 64 og utslippsåpningen 36. Det vil si trykksatt fluid i utløpskammeret 64 går til avløpskammeret 68 via passasjen 96 i avløpstrimkomponenten 76, og deretter til det sentriske hulrommet 130 på manifolden 120 via avløpsåpningen 128, gjennom de radielle passasjene 132 i manifolden 120, og ut av utslippsåpningen 36 til atmosfæren.

Når regulatoren 20 instruerer stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 nedover, vil stillingsreléet 14 respondere ved å modifisere trykkdifferensialen over membransammenstillingen 50 til å skifte volumforsterkeren 16 fra sin stillestående tilstand. For eksempel under drift oppnås tilstand av en positiv trykkdifferensial når trykk er vesentlig større i signalkammeret 142 enn i avløpskammeret 68, så som når et stillingsrelé 14 leverer en stor fluidstrøm til reguleringsforbindelsen 34. Dette vil kunne skje når regulatoren 20 driver stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 i en nedadgående retning, som vist i Fig. 1 og 2. Den høye fluidstrømmen tvinger membransammenstillingen 50 nedover, som flytter reguleringselementet 48 nedover, for derved å holde avløpspluggen 110 lukket mot avløpsåpningen 128 og flytter tilførselspluggen 108 vekk fra tilførselsåpningen 100.

Dermed opererer volumforsterkeren 16 i en «innløps»-tilstand og åpner deretter en «tilførselsvei» som tilveiebringer fluidstrøm fra regulatoren 18 til aktuatoren 12 via volumforsterkeren 16. Spesifikt strømmer fluid fra regulatoren 18 inn i tilførselskammeret 62, deretter gjennom tilførselsåpningen 100 og utløpskammeret 64 til aktuatoren 12, via utløpsforbindelsen 32. På grunn av at utløpskammeret 64 også er i konstant fluidkommunikasjon med avløpskammeret 68 via avløpspassasjene 96 i avløpstrimkomponenten 76, registreres igjen trykket i felleskammeret 64 også på den andre membranen 124 på membransammenstillingen 50.

Når volumforsterkeren 16 opererer med enten tilførselsveien eller avløpsveien åpen, strømmer et fluid gjennom anordningen. Ved fullføring av den instruerte handlingen, så som et oppadgående eller nedadgående slag, vil volumforsterkeren 16 gå tilbake til sin stillestående eller nøytrale tilstand som har tilførsels- og avløpsplugger 108, 110 på reguleringselementet 48 blivende i den vesentlige null-strøms eller lukkede posisjonene, som vist i Fig. 2. Imidlertid under drift vil volumforsterkeren raskt og midlertidig kunne ha overgang fra en «innløps»-tilstand til en «avløps»-tilstand. Slike raske endringer i fluidstrøm innbefatter ofte trykkvariasjoner som kan forårsake at de forskjellige komponentene i volumforsterkeren 16 å vibrere på en uønsket måte. Som for eksempel nevnt ovenfor kan fluidstrømmen gjennom volumforsterkeren 16 gjøre at posisjonen på membransammenstillingen 50 og/eller reguleringselementet 48 gjennomgår små fluktuasjoner. Disse fluktuasjonene i posisjonen vil videre kunne føre til at fluidstrømmen genererer en uønsket hørbar støy under visse driftsforhold. Som sådan vil den foreliggende viste volumforsterkeren 16 med fordel kunne utstyres med elastomeriske ringer 65, 91 anordnet rundt setekoppen 57 på forspenningssammenstillingen 49 og føringspartier 112b på stangen 112, henholdsvis. Disse elastomeriske ringene 65, 91 tjener begge til å stille opp på linje de respektive komponentene og demper virkningene fra vibrasjoner i systemet og stabiliserer systemet.

Videre vil den viste volumforsterkeren 16 kunne innbefatte en første eller andre luftfjær omfattet av en øvre og en nedre lufteåpning 69, 87, og en første og andre ringromformet klaring 70, 71 i setekoppen 57 og forspenningssammenstilling 49 og tilførselstrimkomponenten 74, henholdsvis. Som beskrevet ovenfor tilveiebringer disse første og andre luftfjærene en vibrasjonsdempende funksjon på setehullet 51 og føringshullet 85, for ytterligere å dempe virkningene av vibrasjoner i volumforsterkeren 16. Som sådan vil volumforsterkeren 16 vist her med fordel dempe virkningene fra vibrasjoner på membransammenstillingen 50 og/eller reguleringselementet 48, for vesentlig å redusere og/eller eliminere uønsket hørbart støy under drift.

Mens volumforsterkeren 16 beskrevet her innbefatter elastomeriske ringer og luftåpninger for den glidende anordningen av forspenningssammenstillingen 49 og føringspartiet 112b på stangen 112, vil en alternativ utførelsesform av volumforsterkeren 16 bare kunne innbefatte en elastomeriske ring og/eller lufting for én av forspenningssammenstillingen 49 og stangen 112. For eksempel i en alternativ utførelsesform vil volumforsterkeren 16 kunne innbefatte den elastomeriske ringen 65 og/eller åpningen 69 i forspenningssammenstilling 49, men ikke den elastomeriske ringen 91 og/eller åpningen 87 i tilførselstrimkomponenten 74. Videre vil en annen alternativ utførelsesform kunne innbefatte den elastomeriske ringen 91 og/eller åpningen 87 i tilførselstrimkomponenten 74, men ikke den elastomeriske ringen 65 og åpningen 69 i forspenningssammenstillingen 49. Et hvilken som helst av de foregående alternativene ville kunne redusere vibrasjoner ved å tilveiebringe i det minste en viss grad av dempning på volumforsterkeren 16 som ellers ikke ville være til stede.

Videre, mens setekoppen 57 og tilførselstrimkomponenten 74 hver har blitt beskrevet til å ha én lufteåpning 69, 87, henholdsvis, i alternative utførelsesformer, ville disse komponenter kunne innbefatte mer enn én åpning som utfører luftefunksjonen. Tilsvarende ville enten den ene eller begge av forspenningssammenstillingen 49 og tilførselstrimkomponenten 74 kunne innbefatte mer enn bare de enkelte elastomeriske ringene 67, 91 vist i figurene.

I en annen utførelsesform, med henvisning til Fig. 5, innbefatter trimsammenstillingen 246 en ensartet tilførselsavløpstrimkomponent 276. I den viste utførelsesformen innbefatter tilførselsavløpstrimkomponenten 276 et sylindrisk fjærsete 274 som er avtakbart gjenget inn i tilførselsavløpsåpningen 260. I tillegg, som illustrert i Fig. 5, innbefatter tilførselsavløpstrimkomponenten 276 et føringshull 285 som har et ringromformet område 271. Føringshullet 285 tar imot på en glidende måte et parti av reguleringselementet 248 innenfor det ringromformede område 271 for å føre reguleringselementet 248 og stabiliserer driften av anordningen. Fjærsetet 274 innbefatter fortrinnsvis et gjennomgående hull 251 for å eliminere eventuell pneumatisk motstand presentert ved bevegelsen fra reguleringselementet 248 innenfor føringshullet 285. I tillegg er det illustrert en alternativ utførelsesform for den øvre luftfjæren.

Som også er vist i Fig. 5 anordnes en forspenningssammenstilling 249 mellom en membransammenstilling 250 og et dekselparti 256 av legemet 244. Generelt forspenner forspenningselementet 249 membransammenstillingen 250 bort fra dekselpartiet 256 slik at ventilsetet 237 på seteelementet 250 anordnet i den aksielle åpningen 228 kommer i inngrep med avløpspluggen 210 på reguleringselementet 246. Dette inngrepet lukker avløpsåpningen 228.

Med henvisning til Fig. 5 innbefatter forspenningssammenstillingen 249 et fjærsete 253 og en fjær 255. Fjærsetet 253 omfatter en setekopp 257 som innbefatter en bunnvegg 259 og en sidevegg 261 som definerer et hulrom 263 imellom. Setekoppen 257 er på en fast måte festet til membransammenstillingen 250. I en utførelsesform kan sideveggen 261 være en sylindrisk sidevegg som derved definerer et sylindrisk hulrom 263. Setekoppen 257 anordnes mellom dekselpartiet 256 på legemet 244 og membransammenstillingen 250 slik at bunnveggen 259 kommer i kontakt med et parti av membransammenstillingen 250 og sideveggen 261 er glidbart anordnet på setehullet 251 på dekselpartiet 256. Fjæren 255 innbefatter en spiralfjær anordnet i hulrommet 263 på setekoppen 257 og i inngrep med bunnveggen 259 på setekoppen 257 og en horisontal terminalendeoverflate 251a på setehullet 251 i dekselpartiet 256 på legemet 244, som vist. Konfigurert på denne måten forspenner fjæren 255 setekoppen 257 og membransammenstillingen 250 vekk fra dekselpartiet 256.

Som også vist i Fig. 5 innbefatter spenningssammenstillingen 249 en elastomerisk ring 265 anordnet mellom sideveggen 261 på setekoppen 257 og en innvendig sidevegg 251b på setehullet 251 på dekselpartiet 256 på legemet 244. Mer spesifikt definerer sideveggen 261 på setekoppen 257 en periferisk fure 267 på en utvendig flate 261a. Furen 267 holder tilbake den elastomeriske ringen 265 og kan innbefatte en smurt o-ring av gummi. I andre utførelsesformer kan furen 267 dannes på sideveggen 251a på setehullet 251 for å holde tilbake den elastomeriske ringen 265. Konfigurert på denne måten tilveiebringer den elastomeriske ringen 265 friksjon mellom setekoppen 257 og setehullet 251 for å eliminere små amplitudevibrasjoner generert av membransammenstillingen 250 under drift.

I tillegg, slik som også illustrert i Fig. 5, definerer setehullet 251 en andre eller øvre lufteåpning 269 på sideveggen 261 på setehullet 251. Den øvre lufteåpningen 269 kommuniserer med hulrommet 263 i setekoppen 257 for å tilveiebringe en lufting for setehullet 251 over membransammenstillingen 250. Den øvre lufteåpningen 269 danner en innsnevret lufting som fungerer som en luftfjær eller vibrasjonsdemper for å tilveiebringe ytterligere dempning av reguleringselementet 248, som beskrevet i detalj nedenfor.

I den viste utførelsesformen defineres den øvre lufteåpningen 269 gjennom sideveggen 261 på setehullet 251 ved et sted over setekoppen 257 og furen 267, som holder tilbake den elastomeriske ringen 265. Denne konfigurasjonen av den øvre lufteåpningen 269 virker sammen med den elastomeriske ringen 265 for å tilveiebringe ytterligere stabilisering på membransammenstillingen 250 ved å gjøre det mulig for eventuell luft som ellers ville kunne være fanget inne i hulrommet 263 å unnslippe.

Dette er som tilsvarende beskrevet ovenfor at den øvre luftåpningen 269 danner en forhåndsbestemt fluidinnsnevring nyttig for å stabilisere volumforsterkeren. For eksempel vil en diameter på den øvre lufteåpningen 269 kunne være 0,035 tommer.

Den forhåndsbestemte fluidinnsnevringen skaper en overgangsforsinkelse (dvs. etablerer en tidskonstant) for fluid som skal pumpes mellom hulrommet 263 og signalkammeret 142. Denne overgangsforsinkelsen skaper en andre luftfjær som vil kunne motsette seg bevegelsen av forspenningssammenstillingen, for derved å tilveiebringe en dempningskraft som står imot en slik bevegelse, som deretter demper bevegelsen på membransammenstillingen 250 og derfor reguleringselementet 248, som tilveiebringer ytterligere stabilitet i volumforsterkeren 216.

Med henvisning til Fig. 6A og 6B som beskrevet ovenfor innbefatter det nedre partiet 54 av volumforsterkeren 16 videre en flerhet av monteringsflater 27a, 27b, 27c, 27d i et generelt rektangulært arrangement rundt en langsgående akse Z, for derved å definere et kubiskformet volum på det nedre partiet 54. Monteringsflatene 27a-d tilpasses for operativt å koble til en monteringsplate 23 som på en glidbar måte vil kunne feste volumforsterkeren 16 til aktuatoren 12, som vil bli beskrevet i detalj nedenfor. Det nedre partiet 54 vil kunne innbefatte multiple gjennomgående hull (ikke vist) for å koble volumforsterkeren 16 til monteringsplaten 23. For eksempel vil monteringsplaten 23 kunne innbefatte gjengete hull 31a-31d for på en gjengbar måte å feste volumforsterkeren 16 til monteringsplaten via festemidler 29a-d. Som vist i Fig. 6A vil monteringsplaten 23 ha forskjellige monteringsposisjoner eller alternative typer av aktuatorer via slissete hull 33a og 33b på monteringsplaten 23. Spesifikt tilveiebringer de slissede hullene 33a-b volumforsterker/aktuator-sammenstillingen slik at tilførselsrøropplegg kan være tett koblet med minimale bøyninger for vesentlig å redusere lengden av røropplegg og for å redusere koblingsmomentet for volumforsterkeren 16 til aktuatoren. I tillegg vil monteringsplaten kunne være av forskjellige geometrier så som kvadratisk, rektangulært, L-formet, som vil kunne være avhengig av aktuatortypen eller monteringsstedet, så lenge monteringsplaten tilpasses for vesentlig å redusere koblingsmomentet på volumforsterkeren i forhold til aktuatoren. Det bør kunne erkjennes at volumforsterkeren 16 vil også direkte kunne feste til en aktuator uten behov for å bruke en monteringsplate, som tidligere beskrevet. For eksempel vil aktuatoren kunne innbefatte en monteringspute som tillater at volumforsterkeren blir direkte festet til eller boltet til aktuatoren.

Videre, som vist i Fig. 6B, vil minst én av monteringsplanene 27a-d kunne innbefatte en rørmontering 39 for å føre og stabilisere ytterligere røropplegg, så som instrument- eller reguleringsrør. Rørmonteringen 39 vil kunne innbefatte et klemmeeller blokkarrangement for direkte å koble reguleringsrøret til aktuatoren via monteringsplaner 27a-d via gjennomgående hull. Den viste utførelsesformen tilveiebringer rørforbindelser som er vesentlig minimert i lengde. Slike rørarrangementer reduserer kostnader og forsterker motstanden mot vibrasjonsinduserte feil og vil kunne konfigureres til å føre enkeltrør eller multiple rør tilgrensende volumforsterkeren 16.

Med referanse til Fig. 7 er en perspektivbetraktning av en dobbeltvirkende stempelaktuatorsammenstilling 210, bygget i samsvar med prinsippene med den foreliggende oppfinnelsen, illustrert. Spesifikt omfatter aktuatorsammenstillingen 210 en aktuator 212, et stillingsrelé 214 og volumforsterker(e) 216a-f. Aktuatoren 212 tilpasses til å være operativt koblet til en reguleringsventil (ikke vist) utstyrt med et bevegelig reguleringselement for å regulere strømmen av fluid gjennom et system så som en fluidfordelings- eller annet fluidhåndteringssystem, for eksempel De multiple volumforsterker(ene) 216a-f innbefatter tilsvarende innløpsforbindelser 230a, 230b, 230c (ikke vist), 230d, 230e, 230f, utløpsforbindelser 232a (ikke vist), 232b, 232c (ikke vist), 232d, 232e, 232f, reguleringsforbindelser 234a, 234b, 234c (ikke vist), 234d, 234e, 234f, og utslippsåpninger 236a (ikke vist), 236b, 236c (ikke vist), 236d, 236e, 236f. Stillingsreléet 214 innbefatter et fluidtilførselsinnløp (ikke vist) og dobbelte utløp 240a og 240b for å drive den dobbeltvirkende stempelaktuatoren 212 via volumforsterkeren(e) 216a-f. Aktuatoren 212 innbefatter nedre aktuatortilførselsåpninger 242a, 242b og 242c og øvre aktuatortilførselsåpninger 242d, 242e og 242f for å ta imot eller slippe ut et pneumatisk signal for volumforsterkeren(e) 216a-f. Aktuatoren 212, stillingsreléet 214, volumforsterkerne 116a-f kommuniserer via en flerhet av fluidlinjer. Utløpene 240a-b på stillingsreléet 214 er i fluidkommunikasjon med reguleringsforbindelsene 234a-f på volumforsterkerne 216a-f via utgangssignallinjer L2’ og L2’’. Utløpsforbindelsene 232a-f på volumforsterkerne 216a-f er i fluidkommunikasjon med aktuatortilførselsåpninger 242a-f på aktuatoren 212 via fluidutgangslinjene L3’, L3’’, L3’’’ (ikke vist) og L4’, L4’’, L4’’’. Volumforsterkeren(e) 216a-f vil kunne kobles til fluidtilførselen via tilførselsforbindelser 221a, 221b og 221c. Som beskrevet tidligere vil store ventilapplikasjoner kreve forsterkere med høy kapasitet, som igjen vil kreve røropplegg med stor diameter for å opprettholde en stor Cv. Den viste utførelsesformen tilveiebringer et tett koblet forsterkerarrangement med høy strømningskapasitet som på en glidbar måte er koblet til aktuatoren for vesentlig å redusere vibrasjonsrelaterte feil.

Det vil si at det arrangementet som er beskrevet ovenfor fester fortrinnsvis forsterkeren til aktuatoren slik at forsterkerutløpsforbindelsen vil kunne være «på akse» med røropplegg av stor diameter og aktuatoråpning som forbinder forsterkeren til enten en øvre eller nedre aktuatoråpning. Det bør kunne erkjennes at en slik forbindelse både minimerer den samlede lengden på røropplegget som er påkrevd for å koble volumforsterkerne til aktuatoren og eliminerer vesentlig rørbøyninger for å tilveiebringe tett kobling av volumforsterkeren til aktuatoren. Dette vil vesentlig redusere totalmomentet på volumforsterkeren med hensyn til aktuatoren, for derved vesentlig å redusere virkningen fra vibrasjonsinduserte sykliske belastninger på volumforsterkeren og tilsvarende røropplegg.

I lys av det foregående bør det kunne erkjennes at omfanget av oppfinnelsen verken er begrenset til den spesifikke utførelsesformen som er beskrevet med henvisning til figurene, eller til de forskjellige alternative utførelsesformene beskrevet her, men snarere for en hvilken som helst utførelsesform som omfavner oppfinnelsens ånd slik som definert ved de følgende kravene.