RU2583488C2

RU2583488C2 - Направляющее устройство для штока привода для использования с приводами гидроклапана

Info

Publication number: RU2583488C2
Application number: RU2013110111/06A
Authority: RU
Inventors: Брайан Куинн ЛЕДЖЕР; Трентон Фрэнк ДЖЕКСОН
Original assignee: Фишер Контролз Интернешнел Ллс
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2016-05-10
Also published as: US20120037824A1; US8955537B2; EP2606266B1; NO340568B1; CN102510966A; MX2013001884A; CA2808151C; AU2011292355A1; NO20130250A1; WO2012024039A1; RU2013110111A; AR082695A1; EP2606266A1; CA2808151A1; CN102510966B

Abstract

Предложено направляющее устройство для штока привода для использования с приводами гидроклапана, имеющим мембрану, расположенную в корпусе. Предложенное устройство содержит основание, расположенное внутри корпуса и окруженное смещающим элементом, имеющее отверстие, обеспечивающее возможность наклона штока привода гидроклапана в основании и, таким образом, возможность поворота рычага привода гидроклапана, и верхний конец основания, задающий область для приема направляющей, расположенную рядом с отверстием основания. Направляющая рассоединяемым способом соединена с основанием в области для приема направляющей и имеет опорную поверхность, взаимодействующую с возможностью скольжения со штоком привода и ограничивающую боковое перемещение узла мембраны относительно продольной оси отверстия, и, таким образом, препятствующую взаимодействию узла мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода при перемещении штока привода между первым положением и вторым положением. Верхний конец основания имеет первые отверстия, а направляющая имеет вторые отверстия, которые совмещены с соответствующими отверстиями в верхнем конце основания, для приема крепежных элементов, которые соединяют направляющую с основанием. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к приводам гидроклапана и более конкретно к направляющему устройству для штока для использования с приводами гидроклапана.

Уровень техники

Автоматизированные регулирующие клапаны, такие как, например, поворотные регулирующие клапаны, часто используются в установках или системах управления технологическим процессом для управления расходом технологических текучих сред. Поворотный регулирующий клапан обычно содержит привод (например, пневматический привод, электропривод, гидравлический привод и т.п.), функционально соединенный посредством рычага с валом клапана, проходящим от поворотного клапана. Рычаг преобразует прямолинейное смещение штока привода во поворотное смещение вала клапана. Таким образом, поворот рычага вызывает поворот вала клапана и элемента управления расходом (например, диска, шара и т.п.), соединенного с валом клапана, относительно седла клапана и таким образом обеспечивает возможность протекания текучей среды через клапан (например, в открытом положении) или ограничивает расход текучей среды, протекающей через клапан (например, в закрытом положении). При использовании шток привода может перемещаться или наклоняться в боковом направлении относительно продольной оси корпуса привода и таким образом обеспечивать возможность поворота рычага. В закрытом положении шток привода передает крутящий момент элементу управления расходом посредством рычага, так что элемент управления расходом герметично взаимодействует с седлом клапана и таким образом препятствует протеканию текучей среды через клапан.

В поворотном клапане часто используются мембрана и пружинный привод. Мембрана перемещается между первым положением, в котором пружины находятся в первоначальном или предварительно напряженном сжатом положении (например, если клапан находится в открытом положении), и вторым положением, в котором пружины находятся в полностью сжатом положении (например, если клапан находится в закрытом положении). Привод выполнен с обеспечением возможности перемещения или смещения в корпусе привода под действием внутренних нагрузочных боковых сил, сгенерированных пружинами, если пружины находятся в сжатом положении, и/или по причине перемещения или наклона штока привода относительно продольной оси при повороте рычага. Однако такое перемещение или смещение пружин может привести к взаимодействию пластины мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода, в результате чего возникает трение и/или происходит сминание, деформирование или иное повреждение мембраны и уменьшение эффективной площади мембраны. Сокращение эффективной площади мембраны уменьшает окончательную величину крутящего момента, приложенного приводом к элементу управления расходом, если указанный элемент управления расходом взаимодействует с седлом клапана, и таким образом ухудшает рабочие характеристики регулятора расхода.

Раскрытие изобретения

Согласно одному варианту реализации направляющее устройство для штока привода содержит:

основание, имеющее отверстие, обеспечивающее возможность наклона штока привода гидроклапана в основании и таким образом возможность поворота рычага привода гидроклапана;

область для приема направляющей, расположенную рядом с отверстием основания; и

направляющую, соединенную с областью для приема направляющей, причем указанная направляющая имеет опорную поверхность, взаимодействующую с возможностью скольжения со штоком привода и ограничивающую боковое перемещение узла мембраны относительно продольной оси отверстия и таким образом препятствующую взаимодействию узла мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода при перемещении штока привода между первым положением и вторым положением.

Согласно еще одному варианту реализации привод гидроклапана содержит:

мембрану, расположенную в корпусе привода, ограничивающую напорную камеру и камеру пружины;

шток привода, соединенный с мембраной посредством пластины мембраны своим первым концом и с рычагом своим вторым концом;

направляющее устройство для штока привода, расположенное в корпусе привода и имеющее опорную поверхность, которая принимает с возможностью скольжения шток привода, причем указанная опорная поверхность прикладывает поперечную силу к штоку привода и таким образом ограничивает боковое перемещение мембраны и пластины мембраны относительно продольной оси корпуса привода и таким образом препятствует взаимодействию пластины мембраны и мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода во время работы; и

смещающий элемент, расположенный в камере пружины, который по существу окружает направляющее устройство для штока привода.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А показан известный привод гидроклапана, показанный с пружинами в предварительно напряженном сжатом положении.

На фиг.1B показан известный привод, показанный на фиг.1А, с пружинами в полностью сжатом положении.

На фиг.2 показан пример привода гидроклапана, оснащенного описанным в настоящей заявке направляющим устройством для штока привода.

На фиг.3 показан увеличенный разрез направляющего устройства для штока привода согласно одному варианту реализации, показанного на фиг.2.

На фиг.4 показан привод гидроклапана согласно одному варианту реализации, показанный на фиг.3, с пружинами в сжатом положении.

На фиг.5А-5С и 6-8 показаны другие примеры описанного в настоящей заявке направляющего устройства для штока привода.

На фиг.9 показан пример описанного в настоящей заявке штока привода, который может быть использован для осуществления описанного в настоящей заявке направляющего устройства для штока привода согласно одному варианту реализации.

Осуществление изобретения

В целом, согласно одному варианту реализации описанное в настоящей заявке устройство для направляющей штока привода препятствует контакту или взаимодействию узла мембраны (например, мембраны и/или пластины мембраны) регулятора расхода текучей среды с внутренней поверхностью или боковой стенкой корпуса привода и таким образом предотвращает ухудшение рабочих характеристик привода и/или повреждение узла мембраны во время работы. В частности, пример устройства для направляющей штока привода может содержать корпус, расположенный в корпусе привода, имеющем отверстие или опорную поверхность для приема с возможностью скольжения и/или направления штока привода. Согласно одному варианту реализации по меньшей мере часть корпуса направляющей для штока привода и/или опорной поверхности выполнена из материала с низким коэффициентом трения, такого как, например, дельрин, политетрафторэтилен (ПТФЭ), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) и т.п., для уменьшения трения при скольжении штока привода относительно устройства для направляющей штока привода. При использовании, устройство для направляющей штока привода прикладывает силу к штоку привода для направления и/или значительного ограничения поступательного перемещения узла мембраны относительно корпуса привода, чтобы таким образом препятствовать взаимодействию узла мембраны с внутренней боковой стенкой корпуса привода во время перемещения привода (например, при полной длине хода привода).

На фиг.1А показан разрез известного привода гидроклапана или узла привода 100, который может использоваться, например, с поворотным гидроклапаном. Согласно одному варианту реализации, показанному на фиг.1А, привод 100 гидроклапана содержит привод 102, соединенный с корпусом 104. Привод 102 содержит корпус или кожух 106, в котором размещена мембрана 108, расположенная между верхним корпусом 110 и нижним корпусом 112. Мембрана 108 ограничивает в корпусе 106 привода напорную управляющую камеру 114, которая принимает управляющее давление через входное отверстие 116 для смещения мембраны 108. Пластина 118 мембраны соединяет мембрану 108 с штоком 120 привода или штоком 120 мембраны и обеспечивает жесткую связь с мембраной 108. Подшипник 122 конца штока соединяет шток 120 привода с рычагом 124, который функционально соединяет шток 120 привода с элементом управления расходом или дроссельным элементом (например, шаром, тарелкой, затвором, и т.п.) поворотного гидроклапана. Рычаг 124 принимает вал 126 клапана, соединенный с элементом управления расходом текучей среды, протекающей в поворотном гидроклапане. Рычаг 124 вращает вал 126 клапана вокруг оси 128 и таким образом перемещает элемент управления расходом относительно седла (не показано) поворотного гидроклапана для управления расходом технологической текучей среды, протекающей через указанный поворотный гидроклапан.

Пружины 130а-130с окружают шток 120 привода и расположены между пластиной 118 мембраны и соответствующими подпружинными гнездами 132а-132с, которые выполнены за одно целое с нижним корпусом 112. Каждая из пружин 130а-130с прикладывает смещающую силу к пластине 118 и таким образом возвращает шток 120, а также любой подходящий управляющий элемент (например, элемент управления расходом в поворотном клапане), соединенный со штоком 120, в исходное положение при отсутствии управляющего давления, приложенного к мембране 108 посредством напорной управляющей камеры 114.

На фиг.1B показан привод 100 гидроклапана, показанный на фиг.1А, с пружинами 130а-130с в сжатом положении. Как показано на фиг.1А и 1B, при использовании привод 100 принимает управляющий сигнал, такой как, например, сжатый воздух в камере 114, проходящий в нее через входное отверстие 116. Сжатый воздух смещает мембрану 108 и пластину 118 против действия пружин 130а-130с. Смещение мембраны 108 приводит к соответствующему прямолинейному смещению штока 120. Прямолинейное смещение штока 120 преобразуется во поворотное смещение рычага 124, в результате чего поворот рычага 124 вызывает поворот вала 126 клапана и управляющего расходом элемента, соединенного с валом 126, в желательное угловое положение относительно седла клапана и таким образом изменяет расход или управляет расходом текучей среды, протекающей через указанный поворотный гидроклапан. При приложении пластиной 118 силы к пружинам 130а-130с шток 120 смещается в направлении от верхнего корпуса 110 и принуждает рычаг 124 вращаться и таким образом перемещать элемент управления расходом в направлении к седлу клапана. В сжатом положении, как показано на фиг.1B, привод 102 может придавать выходной крутящий момент элементу управления расходом посредством рычага 124, так что элемент управления расходом герметично взаимодействует с седлом клапана и таким образом прекращает протекание текучей среды через поворотный гидроклапан. Если выходной крутящий момент недостаточен, текучая среда может просачиваться мимо седла клапана, находящегося в закрытом положении.

Соединение между подшипником 122 конца штока и рычагом 124 позволяет штоку 120 и/или пластине 118 поворачиваться или вращаться вокруг подшипника 122 и таким образом вызывать наклон, смещение или перемещение штока 120 и/или пластины 118 относительно продольной оси 134 привода 102. Наклон или смещение пластины могут быть вызваны неравномерной нагрузкой или боковой нагрузкой, приложенной к пружинам при наклоне или смещении штока 120 и/или пластины 118 в направлении к корпусу 106 привода. В результате, при сжатии или перемещении пружин 130а-130с на длину хода (например, полную длину хода), указанные пружины 130а-130с могут перемещаться, отклоняться или изгибаться.

Кроме того, пружины 130а-130с могут иметь отношение длины к диаметру, которое по существу вызывает изгиб пружин 130а-130с под нагрузкой. В любом случае, если пружины 130а-130с под нагрузкой не могут оставаться прямыми, пластина 118 может смещаться от центра относительно продольной оси 134, что может вызвать контакт пластины 118 с внутренней поверхностью 136 корпуса 106. Например, наклон или смещение пластины 118 может вызвать ее контакт с внутренней поверхностью 136 корпуса 106, если привод 102 находится в положении, показанном на фиг.1А, положении, показанном на фиг.1B, и/или если привод 102 перемещается между положением, показанным на фиг.1А, и положением, показанным на фиг.1B. Такой контакт создает трение и/или может вызвать сминание или деформацию витков диафрагмы пластиной 118, в результате чего уменьшается эффективная область мембраны. Пластина, которая повреждена, или мембрана, которая повреждена или имеет относительно меньшую эффективную площадь, значительно снижает рабочие характеристики регулятора расхода, поскольку эффективный выходной крутящий момент, приложенный к рычагу 124, и таким образом к элементу управления расходом в поворотном клапане, значительно уменьшается. В некоторых случаях недостаточный выходной или уплотняющий крутящий момент может препятствовать герметизирующему взаимодействию элемента управления расходом с седлом клапана и таким образом вызывать протечку текучей среды мимо седла клапана, если гидроклапан находится в закрытом положении.

На фиг.2 показан разрез привода гидроклапана или узла привода 200, который оснащен направляющим устройством 202 для штока привода, описанным в настоящей заявке. На фиг.2 привод 200 показан в первом положении или в положении 204 нулевой длины хода (например, в начальном положении или предварительно нагруженном состоянии смещающих элементов 246а-246с). Как показано на фиг.2, привод 200 гидроклапана согласно одному варианту реализации содержит привод 206, соединенный с корпусом 208. Привод 206 содержит корпус 210, в котором размещена мембрана 212, расположенная между верхним корпусом 214 и нижним корпусом 216. Верхний и нижний корпусы 214 и 216 соединены вместе посредством резьбовых соединительных элементов 218, расположенных на некотором расстоянии друг от друга вдоль наружного края корпуса 210 привода. Мембрана 212 ограничивает в корпусе 210 напорную управляющую камеру 220, расположенную рядом с первой стороной 222 мембраны 212, и камеру 224 для пружин, расположенную рядом с второй стороной 226 мембраны 212. Пластина 228 мембраны соединяет мембрану 212 с штоком 230 привода или штоком 230 мембраны и обеспечивает жесткую связь с мембраной 212. Шток 230 привода имеет первый конец 232, снабженный внутренним оснащенным резьбой отверстием 234, в которое может быть принят соединительный элемент 236 (например, винт с головкой), соединяющий пластину 228 мембраны с штоком 230 привода. Второй конец 238 штока 230 соединен с возможностью вращения с рычагом 240 посредством подшипника 242 конца штока. Рычаг 240 функционально соединяет шток 230 с валом 244 поворотного гидроклапана (не показан) для управления элементом управления расходом или дроссельным элементом (например, шаром, тарелкой, затвором и т.п.) поворотного гидроклапана.

Смещающие элементы 246а-246с (например, пружины) расположены в камеры 224 для пружин между пластиной 228 мембраны и соответствующими подпружинными гнездами или опорными поверхностями 248а-248с и окружают шток 230 привода и направляющее устройство 202 для штока привода. Более конкретно, смещающий элемент 246а окружает направляющее устройство 202, причем направляющее устройство 202 имеет первое отверстие, или опорную поверхность 250, для приема с возможностью скольжения штока 230 при перемещении приводом 206 штока 230 вдоль продольной оси 252 привода 200 гидроклапана. При размещении в корпусе 210 привода смещающие элементы 246а-246с обеспечивают предварительную нагрузку для удерживания направляющего устройства 202 в корпусе 210.

На фиг.3 показано направляющее устройство 202 для штока привода согласно одному варианту реализации, показанное на фиг.2. Как показано на фиг.2 и 3, направляющее устройство 202 содержит основание 302, выполненное из первого материала, и направляющую 304, выполненную из второго материала, отличающегося от первого материала. Основание 302 представляет собой трубчатый корпус 306, имеющий подпружинное гнездо или фланец 308, который взаимодействует с опорной поверхностью 248а корпуса 210 привода. Смещающий элемент 246а взаимодействует с фланцем 308 или прижимает его к опорной поверхности 248а, причем смещающий элемент 246а по существу окружает основание 302. Основание 302 также имеет отверстие 310, размер которого обеспечивает возможность наклона штока 230 в основании 302 во время работы. Основание 302 может иметь любую подходящую длину или высоту, такую как, например, длина, которая по меньшей мере превышает половину длины смещающего элемента 246а, предпочтительно длина, которая по меньшей мере превышает одну треть длины смещающего элемента 246а, или любую другую подходящую длину. Основание 302 может быть выполнено из стального сплава повышенной прочности (например, нержавеющей стали), пластика (например, твердого пластика) или любого другого подходящего материала и может быть изготовлено путем механической обработки, прессованием или любым другим подходящим способом или способами.

Направляющая 304 представляет собой колпачок или верхнюю часть 312, которая рассоединяемым способом соединена с основанием 302. Направляющая 304 имеет отверстие 314 для скользящего взаимодействия или приема штока 230 и таким образом направления штока 230 относительно продольной оси 252. В частности, диаметр отверстия 314 немного превышает диаметр наружной поверхности штока 230 и таким образом обеспечивает возможность скользящего перемещения в нем штока 230, но является меньше диаметра отверстия 310 основания 302. Согласно данному варианту реализации отверстие 314 имеет поверхность, которая является направляющей поверхностью 316 и по существу проходит параллельно продольной оси 252 (например, представляет собой по существу прямое отверстие). Однако, согласно другим вариантам реализации, описанным ниже, поверхность 316 отверстия 314 может иметь изогнутый профиль или форму поперечного сечения, или может иметь любую другую подходящую форму поперечного сечения или профиль.

Направляющая 304 имеет круговую выемку 318, образующую фланец 320 и корпус 322 направляющей 304. При соединении с основанием 302 по меньшей мере часть 324 корпуса 322 расположена в отверстии 310 основания 302, и фланец 320 взаимодействует с верхним краем или поверхностью 326 основания 302. Основание 302 и направляющая 304 имеют несколько отверстий 328а-328b для приема соответствующих штифтов 330а-330b (например, цилиндрических штифтов) для соединения направляющей 304 и основания 302 или их фиксации. Согласно другим вариантам реализации верхняя часть 312 может быть выполнена за одно целое с корпусом 302 в качестве отдельной детали или конструкции. Направляющая 304 может быть выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент трения, такого как, например, дельрин, политетрафторэтилен (ПТФЭ), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), и может быть изготовлена путем механической обработки или любым другим подходящим способом или способами. Таким образом, направляющая 304 прикладывает силу к штоку 230 и таким образом направляет шток 230, если привод скользит или перемещается сквозь отверстие 314, с относительно низким (например, незначительным) трением.

На фиг.4 показан привод 200 гидроклапана согласно одному варианту реализации, показанный на фиг.2, во втором положении 400 или в положении 400 полного хода (например, в положении, в котором смещающие элементы 246а-246с являются полностью сжатыми). Как показано на фиг.2-4, при использовании управляющий сигнал, такой как, например, сжатый воздух, подают в напорную камеру 220 через входное отверстие 402 и таким образом смещают мембрану 212. Перепад давлений на мембране 212, созданный управляющим воздухом и смещающими элементами 246а-246с, перемещает мембрану 212 вдоль продольной оси 252. Таким образом, согласно данному варианту реализации сила, приложенная к первой стороне 222 мембраны 212, которая больше силы, приложенной смещающими элементами 246а-246с к второй стороне 226 мембраны 212, принуждает мембрану 212 перемещаться в направлении от верхнего корпуса 214. Сжатый воздух смещает мембрану 212 и пластину 228 мембраны против действия смещающих элементов 246а-246с, и смещение мембраны 212 вызывает соответствующее прямолинейное смещение штока 230 привода. Прямолинейное смещение штока 230 преобразуется в угловое смещение рычага 240, которое принуждает вал 244 клапана и элемент, управляющий расходом текучей среды, поворачиваться до желательного углового положения относительно седла клапана (не показано) и таким образом изменять расход или управлять расходом текучей среды, протекающей в корпусе (не показан) поворотного гидроклапана, соединенного с приводом 206. Например, привод 206 может изменять положение элемента управления расходом между полностью открытым положением или положением максимального расхода, в котором элемент управления расходом расположен на некотором расстоянии или отделен от седла клапана и таким образом обеспечивает возможность протекания текучей среды через клапан (например, нулевое положение 204 хода клапана, как показано на фиг.2), и закрытым положением, в котором элемент управления расходом находится в уплотняющем взаимодействии с седлом клапана и таким образом предотвращает протекание текучей среды через клапан (например, положение 400 полного хода клапана, как показано на фиг.4).

При перемещении привода между положением 204, показанным на фиг.2, и положением 400, показанным на фиг.4, подшипник 242 конца штока обеспечивает возможность поворота или вращения штока 230 и, следовательно, пластины 228 мембраны вокруг второго конца 238, поскольку шток 230 вызывает поворот рычага 240. В свою очередь, пластина 228 и/или шток 230 может совершать поворот или перемещаться вокруг продольной оси 252. Такое перемещение пластины 228 и/или штока 230 может вызвать неравномерную нагрузку смещающих элементов 246а-246с и таким образом перемещение, отклонение или вертикальное сгибание смещающих элементов 246а-246с в корпусе 210.

Однако, как показано на фиг.4, направляющее устройство 202 для штока привода направляет шток 230 или находится в скользящем контакте с ним и таким образом по существу ограничивает наклон пластины 228 от продольной оси 252 при перемещении штока 230 между положениями 204 и 400. Таким образом, направляющее устройство 202 сдерживает, ограничивает или уменьшает перемещение штока 230 в боковом направлении относительно продольной оси 252 и таким образом препятствует взаимодействию или контакту пластины 228 с внутренней поверхностью 404 корпуса 210. Иными словами, направляющая 304 взаимодействует с возможностью скольжения с штоком 230 или принимает его с возможностью скольжения при перемещении указанного штока 230 между положением 204, показанным на фиг.2, и положением 400, показанным на фиг.4, и создает по существу поперечную силу, в целом обозначенную стрелкой 406, по существу перпендикулярную продольной оси 252, для направления или по существу центрирования штока 230 и/или пластины 228 относительно продольной оси 252. В частности, опорная поверхность 316 отверстия 314 взаимодействует с возможностью скольжения со штоком 230 и прилагает к нему поперечную силу 406, перпендикулярную продольной оси 252, ограничивающую любой наклон пластины 228 и таким образом препятствует взаимодействию или контакту пластины 228 с внутренней поверхностью 404 корпуса 210. Кроме того, отверстие 310 основания 302 обеспечивает возможность наклона штока 230 в пределах основания 302 для вращения рычага 240. Таким образом, направляющее устройство 202 для штока привода обеспечивает возможность наклона штока 230 и пластины 228 при повороте штоком 230 рычага 240, но указанное направляющее устройство 202 ограничивает наклонное перемещение пластины 228 и/или штока 230 и таким образом предотвращает взаимодействие пластины 228 с внутренней поверхностью 404 корпуса 210.

Если управляющая текучая среда удалена или выпущена из напорной камеры 220, каждый из смещающих элементов 246а-246 с прикладывает смещающую силу к пластине 228 мембраны и таким образом возвращает шток 230 привода и любой подходящий управляющий элемент (например, элемент управления расходом поворотного клапана), соединенный с штоком 230, в исходное положение, если отсутствует управляющее давление, приложенное к мембране 212 (например, положение 204, показанное на фиг.2). Направляющее устройство 202 направляет шток 230 при перемещении мембраны 212 в положение 204, показанное на фиг.2.

На фиг.5А-5С показано направляющее устройство 500 для штока привода согласно другому варианту реализации, описанное в настоящей заявке, которое может быть использовано в приводе 200 гидроклапана, показанном на фиг.2 и 4. Согласно одному варианту реализации направляющее устройство 500 содержит основание 502, выполненное из первого материала, и направляющую 504, выполненную из второго материала, отличающегося от первого материала. Основание 502 содержит выступ, фланец или подпружинное гнездо 506, которое взаимодействует с поверхностью корпуса привода (например, опорной поверхностью 248а, показанной на фиг.2 и 4). Основание 502 имеет цилиндрическую или трубчатую форму и имеет отверстие 508 для приема с возможностью скольжения штока привода. Как показано на чертеже, верхний конец 510 основания 502 имеет отверстия 512. Основание 502 может быть выполнено из металла (например, нержавеющей стали), твердого пластика, или любого другого подходящего материала, обеспечивающего прочность и устойчивость направляющей 504.

Направляющая 504 содержит отверстия 514, которые совмещены с соответствующими отверстиями 512 в верхнем конце 510 основания 502, для приема крепежных элементов 516, которые соединяют направляющую 504 с основанием 502. Направляющая 504 имеет отверстие 518, которое с возможностью скольжения взаимодействует со штоком привода при перемещении указанного штока между первым положением и вторым положением (например, первым и вторым положениями 204 и 400, показанными на фиг.2 и 4). Отверстие 518 имеет опорную поверхность 520, которая может иметь изогнутую форму 522 поперечного сечения, имеющую первый радиус кривизны 522а или второй радиус кривизны 522b, как показано в левой части направляющей 504 на фиг.5B. Согласно другому варианту реализации опорная поверхность 520 может иметь отверстие 524 со снятой фаской, как показано в правой части на фиг.5B. Такие формы поперечного сечения могут использоваться для уменьшения трения между штоком привода и направляющей 504 во время работы привода. Согласно другим вариантам реализации опорная поверхность 520 может иметь любую другую подходящую форму поперечного сечения, которая уменьшает трение между штоком привода и направляющей 504. Направляющая 504 может быть выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент трения, такого как, например, дельрин, политетрафторэтилен (ПТФЭ), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), и может быть изготовлена путем механической обработки или любым другим подходящим способом или способами.

На фиг.6 показано другое направляющее устройство 600 для штока привода согласно другому варианту реализации, описанное в настоящей заявке. Направляющее устройство 600 содержит основание 602, выполненное из первого материала, и направляющее кольцо 604, выполненное из второго материала. Согласно данному варианту реализации основание 602 имеет первое отверстие 606 и второе отверстие 608, выполненные в коническом или имеющем форму конуса корпусе 610. Второе отверстие 608 имеет диаметр больше диаметра первого отверстия 606 и таким образом обеспечивает возможность наклона штока привода в пределах основания 602 во время работы. Основание 602 также содержит принимающую направляющую часть 612, расположенную в верхнем конце 614 основания 602 рядом с первым отверстием 606, которая содержит кольцевой желоб или слот 616 для приема направляющего кольца 604. Как показано на чертеже, основание 602 имеет опорные поверхности 618а и 618b для приема смещающих элементов 620а и 620b (например, пружин) привода. Согласно данному варианту реализации основание 602 является отдельной конструкцией, которая может быть выполнена из стали, полиэтилена или любого другого подходящего материала или материалов.

Согласно данному варианту реализации направляющее кольцо 604 выполнено из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Направляющее кольцо 604 имеет отверстие 622, которое принимает с возможностью скольжения шток привода (например, диаметр отверстия 622 является немного больше диаметра наружной поверхности штока привода), если направляющее устройство 600 соединено с приводом (например, приводом 206, показанным на фиг.2 и 4). Направляющее кольцо 604 имеет опорную поверхность 624, которая взаимодействует с возможностью скольжения со штоком привода и по существу прикладывает к штоку привода поперечную силу относительно оси 626. Как показано, поверхность 624 имеет по существу прямую часть 628 и край 630 со снятой фаской. Однако согласно другим вариантам реализации поверхность 624 может иметь любую другую подходящую форму или профиль. Направляющее кольцо 604 зафиксировано в желобе 616 путем защелкивания или путем скользящей посадки. Отношение диаметра направляющего кольца 604 к его толщине обеспечивает возможность деформирования направляющего кольца 604 и таким образом его согласования с желобом 616 при установке направляющего кольца 604 в основание 602.

При использовании направляющее кольцо 604 взаимодействует или принимает с возможностью скольжения шток привода при его перемещении между первым положением и вторым положением и генерирует по существу поперечную силу, перпендикулярную оси 626, направляющую или по существу выравнивающую шток привода и/или пластину мембраны относительно оси 626. В частности, поверхность 624 взаимодействует с возможностью скольжения со штоком привода и прикладывает поперечную силу, перпендикулярную оси 626, препятствующую взаимодействию или входу в контакт пластины мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода. Кроме того, второе отверстие 608 основания 602 при необходимости обеспечивает возможность наклона штока привода в пределах основания 602 и таким образом обеспечивает возможность поворота рычага привода.

На фиг.7 показано направляющее устройство 700 для штока привода согласно другому варианту реализации, описанное в настоящей заявке, которое может быть использовано в случаях применения с относительно большим количеством циклов и/или относительно большими приложенными нагрузками. Согласно данному варианту реализации направляющее устройство 700 содержит основание 702 и направляющую 704. Основание 702 имеет наклонный или конический корпус 706. Основание 702 также содержит снабженную резьбой часть 708, проходящую от верхней поверхности 710 основания 702. Снабженная резьбой часть 708 принимает снабженный резьбой колпачок или крышку 712, которая фиксирует или прижимает направляющую 704 к основанию 702. Колпачок 712 и основание 702 образуют или формируют желоб или принимающую направляющую область 714 для приема направляющей 704 при соединении колпачка 712 с основанием 702. Основание 702 также имеет опорные поверхности 716а и 716b для приема смещающих элементов 718а и 718b. Основание 702 может быть выполнено из стали (например, нержавеющей стали), твердого пластика (например, СВМПЭ) или любого другого подходящего материала.

Согласно данному варианту реализации направляющая 704 имеет выступ или удерживающую часть 720 и отверстие 722, которое задает поверхность, взаимодействующую с штоком привода, а также опорную поверхность 724 для приема с возможностью скольжения штока привода. Выступ 720 расположен в желобе 714 и зажат между колпачком 712 и верхней поверхностью 710 основания 702, если колпачок 712 соединен с основанием 702. Как показано на чертеже, поверхность 724 имеет изогнутый профиль. Однако согласно другим вариантам реализации поверхность 724 может иметь конический профиль, по существу прямой профиль или любой другой подходящий профиль. Направляющая 704 выполнена, например, из керамики, металла, отличающегося высокой твердостью, или любых других материалов, отличающихся высокой твердостью и/или относительно высокой прочностью. Согласно некоторым вариантам реализации для дополнительного уменьшения трения при взаимодействии с возможностью скольжения штока привода с поверхностью 724 направляющей 704 к штоку привода и/или направляющей 704 может быть подан смазочный материал.

На фиг.8 показано направляющее устройство 800 для штока привода согласно другому варианту реализации, описанное в настоящей заявке, которое может быть использовано, например, в случаях применения с относительно большим количеством циклов и требованием длительного срока службы или износа. Например, направляющее устройство 800 может быть выполнено из металлических сплавов (например, нержавеющей стали) или других материалов, отличающихся высокой прочностью. Как показано на чертеже, направляющее устройство 800 содержит основание 802 и направляющую 804, выполненные за одно целое в форме отдельной части конструкции. Как показано на чертеже, основание 802 содержит корпус 806, имеющий конусообразный или суженный профиль. Согласно другим вариантам реализации основание 802 может быть трубчатым или иметь любую другую подходящую форму или конструкцию. Основание 802 также может содержать опорные поверхности 808а и 808b для приема смещающих элементов 810а и 810b.

Направляющая 804 расположена в верхнем конце 812 корпуса 806 и содержит первое отверстие 814, имеющее диаметр, который меньше диаметра второго отверстия 816 в основании 802. Диаметр направляющей 804 больше диаметра наружной поверхности штока привода, и направляющая 804 принимает с возможностью скольжения шток привода. Второе отверстие 816 обеспечивает возможность наклона штока привода в основании 802 и таким образом позволяет рычагу привода поворачиваться. Как показано на чертеже, первое отверстие 814 задает опорную поверхность 818, которая взаимодействует с возможностью скольжения со штоком привода. Поверхность 818 может иметь скошенную или округленную поверхность для уменьшения трения между отверстием 814 (например, выполненным из металла) и штоком привода (например, выполненным из металла). Кроме того, для дополнительного уменьшения трения во время работы к штоку привода или на поверхность 818 направляющей 804 может быть подан смазочный реагент.

На фиг.9 показан шток 900 привода, который может быть использован в направляющем устройстве согласно одному варианту реализации, описанном в настоящей заявке. В отличие от направляющего устройства 202, 500, 600, 700, 800, шток 900 оснащен втулкой 902, выполненной из материала, имеющего относительно низкий коэффициент трения, расположенной вдоль наружной поверхности 904 штока 900 или соединенной с ним. Например, шток 900 может быть использован с направляющим устройством 800 для штока привода, показанным на фиг.8. Согласно другому варианту реализации шток 900 может быть использован с направляющим устройством 600, показанным на фиг.6. Согласно тому варианту реализации направляющее кольцо 604 может быть удалено из основания 602.

Втулка 902 выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент трения, такого как, например, дельрин, СВМПЭ и т.п. При использовании втулка 902 взаимодействует с первым отверстием (например, отверстием 606, показанным на фиг.6, или отверстием 814, показанным на фиг.8), или поверхностью (например, поверхностью 818, показанной на фиг.8) основания или направляющего устройства для штока привода при перемещении штока привода 900 между первым положением и вторым положением во время работы. Втулка 902 уменьшает трение между штоком 900 и направляющим устройством для штока привода при перемещении штока привода 900 в корпусе привода. Согласно другому варианту реализации вместо втулки 902 шток привода 900 может содержать несколько полос или лент, расположенных в желобах вдоль наружной поверхности 904 штока 900, которые взаимодействуют с направляющим устройством для штока привода.

Направляющее устройство для штока привода согласно одному варианту реализации, описанное в настоящей заявке, может быть установлено изготовителем на фабрике и/или может быть добавлено в качестве усовершенствования существующих клапанов на месте использования. Например, описанное в настоящей заявке направляющее устройство для штока привода может быть усовершенствованием для известного привода, такого как, например, привод 100 гидроклапана, показанный на фиг.1А.

Несмотря на то что в настоящей заявке было описано конкретное устройство, объем защиты настоящего патента не ограничивается указанным устройством. Напротив, настоящий патент охватывает все устройства, обоснованно находящееся в пределах объема пунктов приложенной формулы буквально или согласно доктрине эквивалентов.

Claims

1. Направляющее устройство для штока привода для использования с приводом гидроклапана, имеющим мембрану, расположенную в корпусе, содержащее:
основание, расположенное внутри корпуса и окруженное смещающим элементом, имеющее отверстие, обеспечивающее возможность наклона штока привода гидроклапана в основании и, таким образом, возможность поворота рычага привода гидроклапана, и верхний конец основания, задающий область для приема направляющей, расположенную рядом с отверстием основания; и
направляющую, рассоединяемым способом соединенную с основанием в области для приема направляющей, причем указанная направляющая имеет опорную поверхность, взаимодействующую с возможностью скольжения со штоком привода и ограничивающую боковое перемещение узла мембраны относительно продольной оси отверстия, и, таким образом, препятствующую взаимодействию узла мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода при перемещении штока привода между первым положением и вторым положением,
причем верхний конец основания имеет первые отверстия, а направляющая имеет вторые отверстия, которые совмещены с соответствующими отверстиями в верхнем конце основания, для приема крепежных элементов, которые соединяют направляющую с основанием.

2. Направляющее устройство по п. 1, в котором диаметр указанного отверстия больше диаметра опорной поверхности.

3. Направляющее устройство по п. 1, в котором направляющая содержит колпачок, имеющий корпус и фланец, причем по меньшей мере часть корпуса размещена в отверстии, а фланец взаимодействует с верхней поверхностью основания, если направляющая соединена с основанием.

4. Направляющее устройство по п. 3, в котором область для приема направляющей содержит по меньшей мере одно из первых отверстий, ось которого перпендикулярна продольной оси устройства, причем указанное по меньшей мере одно из первых отверстий отверстие расположено рядом с верхней поверхностью основания.

5. Направляющее устройство по п. 3, в котором корпус колпачка содержит по меньшей мере одно из вторых отверстий, которое совмещено по меньшей мере с одним первым отверстием в основании для приема одного из крепежных элементов в виде штифта и, таким образом, соединения направляющей с основанием.

6. Направляющее устройство по п. 3, в котором верхняя поверхность области для приема направляющей содержит по меньшей мере одно отверстие, имеющее ось, параллельную продольной оси устройства.

7. Направляющее устройство по п. 6, в котором фланец направляющей содержит по меньшей мере одно отверстие, совмещенное по меньшей мере с одним отверстием области для приема направляющей, для приема крепежного элемента и таким образом соединения направляющей с основанием.

8. Направляющее устройство для штока привода для использования с приводом гидроклапана, имеющим мембрану, расположенную в корпусе, содержащее:
основание, расположенное внутри корпуса и окруженное смещающим элементом, имеющее отверстие, обеспечивающее возможность наклона штока привода гидроклапана в основании и, таким образом, возможность поворота рычага привода гидроклапана, и верхний конец основания, задающий область для приема направляющей, расположенную рядом с отверстием основания; и
направляющую, рассоединяемым способом соединенную с основанием в области для приема направляющей, причем указанная направляющая имеет опорную поверхность, взаимодействующую с возможностью скольжения со штоком привода и ограничивающую боковое перемещение узла мембраны относительно продольной оси отверстия, и, таким образом, препятствующую взаимодействию узла мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода при перемещении штока привода между первым положением и вторым положением,
причем область для приема направляющей содержит выступающую снабженную резьбой часть, расположенную рядом с верхней поверхностью основания;
причем снабженная резьбой часть принимает резьбовой колпачок и таким образом соединяет направляющую и основание; и
причем область для приема направляющей содержит кольцевой желоб, образованный снабженным резьбой колпачком и основанием, для приема направляющей.

9. Направляющее устройство по п. 8, в котором направляющая содержит эластомерное кольцо, расположенное в кольцевом желобе в области для приема направляющей.

10. Направляющее устройство по п. 8, в котором направляющая содержит кольцо, выполненное из керамического материала.

11. Направляющее устройство по п. 8, в котором основание выполнено из первого материала, а направляющая выполнена из второго материала, отличающегося от первого материала.

12. Направляющее устройство по п. 11, в котором первый материал содержит металл, а второй материал содержит пластик.

13. Направляющее устройство по п. 8, в котором основание содержит опорную поверхность или фланец.

14. Направляющее устройство по любому из пп. 8-13, в котором опорная поверхность имеет изогнутую форму поперечного сечения.

15. Привод гидроклапана, содержащий:
мембрану, расположенную в корпусе привода, ограничивающую напорную камеру и камеру пружины;
шток привода, соединенный своим первым концом с мембраной посредством пластины мембраны и своим вторым концом с рычагом;
направляющее устройство для штока привода, расположенное в корпусе привода и имеющее опорную поверхность, которая принимает с возможностью скольжения шток привода, причем указанная опорная поверхность прикладывает поперечную силу к штоку привода и таким образом ограничивает боковое перемещение мембраны и пластины мембраны относительно продольной оси корпуса привода, и, таким образом, препятствует взаимодействию пластины мембраны и мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода во время работы; и
смещающий элемент, расположенный в камере пружины таким образом, что он по существу окружает направляющее устройство для штока привода,
причем направляющее устройство для штока привода содержит:
основание, имеющее первое отверстие, которое обеспечивает возможность наклона штока привода в основании и, таким образом, возможность поворота рычага привода гидроклапана; и
направляющую, рассоединяемым способом соединенную с основанием и имеющую второе отверстие, задающее опорную поверхность;
причем верхний конец основания имеет первые отверстия, а направляющая имеет вторые отверстия, которые совмещены с соответствующими первыми отверстиями в верхнем конце основания, для приема крепежных элементов, которые соединяют направляющую с основанием.

16. Привод по п. 15, в котором основание выполнено из металла, а направляющая выполнена из пластика.

17. Направляющее устройство для штока привода для использования с приводом гидроклапана, содержащее:
средство для направления штока привода и таким образом ограничения бокового перемещения узла мембраны относительно продольной оси корпуса привода для препятствования взаимодействия узла мембраны с внутренней поверхностью корпуса привода во время работы;
средство для удерживания средства для направления в корпусе привода, рассоединяемым способом соединенным со средством для направления;
средство для обеспечения возможности наклона штока привода в указанном средстве для удерживания для обеспечения возможности поворота рычага; и
средство для соединения средства для удерживания со средством для направления,
причем средство для соединения содержит либо несколько отверстий для приема соответствующих штифтов, либо снабженную резьбой часть, принимающую снабженный резьбой колпачок.

18. Направляющее устройство по п. 17, дополнительно содержащее средство для уменьшения трения между средством для направления и штоком привода при перемещении указанного штока привода на расстояние хода.