RU2643428C2

RU2643428C2 - Регулятор противодавления с легким пуском насоса

Info

Publication number: RU2643428C2
Application number: RU2015128803A
Authority: RU
Inventors: Бруно Жан Мишель ШЕРОН; Гарретт УИНСТОН; Дуглас Дж. ШЕФФЛЕР
Original assignee: Эмерсон Процесс Менеджмент Регьюлэйтор Текнолоджиз, Инк.
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN103982686A; RU2015128803A; MX363180B; EP2938409A2; AR094320A1; BR112015015566A2; CN103982686B; CA2894902A1; JP2016505982A; CA2894902C; WO2014106151A3; US20140182694A1; JP6290923B2; US9176505B2; EP2938409B1; WO2014106151A2; MX2015008455A; CN203906925U

Abstract

Настоящее изобретение относится к системам подачи и обработки текучей среды и более конкретно к системам и способам обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для систем подачи и обработки жидкости. Представлены система и способ для автоматического выполнения функций выпуска при пуске и сброса избыточного давления в связи с основным контейнером текучей среды, таким как, например, трубопровод или бак обработки жидкости. Система содержит главный клапан для первоначального вывода воздуха, когда она заполняется жидкостью. Предусмотрено также пусковое вспомогательное устройство для вывода воздуха из системы после пуска, но перед открыванием главного клапана. Наконец, предусмотрено разгрузочное вспомогательное устройство для ситуаций сброса избыточного давления в нормальном режиме работы. 5 н. и 28 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к системам подачи и обработки текучей среды и,более конкретно к системам и способам для обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для систем подачи и обработки жидкости.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Системы подачи и обработки жидкости, такие как, например, промышленные системы противопожарных спринклеров выполняются с возможностью вмещать жидкость, такую как вода, под давлением. По существу, когда система активируется, вода под давлением выпускается через некоторое количество форсунок или спринклеров для тушения пожара. После первоначальной установки, например, различные трубопроводы, клапаны, форсунки и спринклеры не заполнены водой, а содержат воздух обычно при атмосферном давлении. Когда система заполняется водой, процесс, который можно назвать «пуск», воздух в системе должен выпускаться через какое-то выпускное клапанное устройство. Этот выпуск воздуха можно назвать «разгрузка при пуске». Многие традиционные выпускные клапанные устройства включают управляемые вручную клапаны, которые открывают после «пуска» и закрывают вручную, когда весь воздух выпущен. После выпуска всего воздуха система полностью заполняется водой и нагнетается до заданного давления. Увеличение давления сверх заданного, которое происходит, например, из-за изменений условий окружающей среды или изменений в источнике водоснабжения, может неблагоприятно влиять на работу и срок службы системы. Таким образом, некоторые традиционные системы также содержат клапанные устройства сброса избыточного давления, которые выполнены для ослабления давления в системе до заданного давления, процесс, который можно назвать «сброс избыточного давления». Некоторыми традиционными клапанными устройствами сброса избыточного давления либо управляют вручную, в ответ, например, на сигнал тревоги, либо управляют на основании измерения давления в системе. Независимо от обычно используемых конкретных клапанных устройств выпуска и сброса, два устройства действуют независимо друг от друга и требуют по меньшей мере некоторого количества ввода данных пользователем или внимания для обеспечения соответствующих функций «разгрузка при пуске» и/или «сброс избыточного давления».

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Один из аспектов настоящего изобретения представляет систему регулирования потока текучей среды для обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды. Система может содержать главный клапан, пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство. Главный клапан может иметь вход, выход, канал, расположенный между входом и выходом, седло клапана, неподвижно установленное в канале, и клапанный запорный элемент, расположенный с возможностью скольжения в канале между закрытым положением при взаимодействии с седлом клапана, и открытым положением, расположенным на расстоянии от седла клапана. Клапанный запорный элемент клапана может быть поджат в закрытое положение с помощью регулирующей пружины. Каждое из двух, пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство может содержать корпус клапана и блок управления, включающий мембрану, имеющую противоположные первую и вторую поверхности и функционально связанную с клапанным запорным элементом. Корпус клапана может содержать впускное отверстие, выпускное отверстие и клапанный канал, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием, причем клапанный запорный элемент выполнен с возможностью перемещения между закрытым положением при взаимодействии с клапанным каналом, и открытым положением, расположенным на расстоянии от клапанного канала. В некоторых вариантах клапанный запорный элемент пускового вспомогательного устройства может быть поджат в открытое положение за счет пускового управляющего усилия, прилагаемого к первой поверхности мембраны пускового вспомогательного устройства, а клапанный запорный элемент разгрузочного вспомогательного устройства поджат в закрытое положение за счет управляющего усилия избыточного давления, прилагаемого к первой поверхности мембраны разгрузочного вспомогательного устройства.

[0004] Система может дополнительно содержать первую питающую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между входом главного клапана, впускным отверстием пускового вспомогательного устройства и каналом главного клапана. Система может дополнительно содержать первую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между выпускным отверстием пускового вспомогательного устройства и выходом главного клапана. Система может дополнительно содержать первую измерительную линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между второй поверхностью мембраны пускового вспомогательного устройства и первым источником отсчета. Система может дополнительно содержать вторую измерительную линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между второй поверхностью мембраны разгрузочного вспомогательного устройства и вторым источником отсчета. Система может дополнительно содержать вторую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между выпускным отверстием разгрузочного вспомогательного устройства и выходом главного клапана. Наконец, система может дополнительно содержать вторую питающую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между впускным отверстием разгрузочного вспомогательного устройства и каналом главного клапана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Фиг. 1 - вид сбоку поперечного разреза одного из вариантов системы регулирования текучей среды для обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды согласно принципам настоящего изобретения.

[0006] Фиг. 2 - вид сбоку поперечного разреза измененного варианта системы регулирования текучей среды по фиг. 1.

[0007] Фиг. 3 - вид сбоку поперечного разреза другого измененного варианта системы регулирования текучей среды по фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0008] Настоящее изобретение относится к системам и способам для автоматического выполнения функций разгрузки при пуске и сброса избыточного давления в связи с основным контейнером текучей среды, таким как, например, трубопровод или бак обработки жидкости. Фиг. 1 иллюстрирует один из примеров системы 10, созданной в соответствии с принципами настоящего изобретения, связанной с трубопроводом 12 подачи текучей среды. Во время нормальной работы текучая среда постоянно находится внутри или течет через трубопровод 12 подачи текучей среды. Та же текучая среда также постоянно находится в системе 10, но течет по системе 10 только после «пуска» или после возникновения ситуации избыточного давления в трубопроводе 12.

[0009] Чтобы способствовать необходимому действию в каждой из таких ситуаций, система 10 по фиг. 1 содержит главный клапан 14, пусковое вспомогательное устройство 16 и разгрузочное вспомогательное устройство 18. Пусковое и разгрузочное вспомогательные устройства 16, 18 находятся в прямом и непрерывном сообщении по текучей среде с главным клапаном 14 и работают совершенно независимо от любых внешних сигналов или манипуляций вручную. Активация каждого из компонентов системы 10 основана исключительно на изменениях давления текучей среды в трубопроводе 12, таким образом создавая простую, устойчивую, надежную и автоматически работающую систему.

[0010] Продолжая ссылаться на фиг. 1, главный клапан 14 содержит корпус 20 клапана, образующий вход 22, выход 24 и канал 26, расположенный между входом 22 и выходом 24. Главный клапан 14 дополнительно содержит седельное кольцо 28, клапанный запорный элемент 30 и регулирующую пружину 32, каждый из этих элементов расположен в канале 26 обычным способом. В раскрываемом варианте главного клапана 14 крышка 34 прикреплена болтами к верхней части главного клапана 14 над каналом 26, чтобы удерживать в нем регулирующую пружину 30 и клапанный запорный элемент 30. При такой конфигурации клапанный запорный элемент 30 расположен с возможностью скольжения в канале 26 между закрытым положением (показано на фиг. 1) при взаимодействии с седельным кольцом 28 и открытым положением, расположенным на расстоянии от седельного кольца 28. Регулирующая пружина 32, как показано, базируется на крышке 34 и прилагает усилие нагружения к клапанному запорному элементу 30 для поджатая клапанного запорного элемента 30 в закрытое положение.

[0011] Пусковое вспомогательное устройство 16, показанное в примере на фиг. 1, представляет собой понижающий давление регулятор, содержащий корпус 36 клапана и приводной механизм 38, соединенный с корпусом 36 клапана. В одном из вариантов системы 10, пусковое вспомогательное устройство 16 может быть понижающим давление регулятором типа 95Н, который серийно выпускается компанией Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc., но монтируется реверсивно по сравнению с его традиционным использованием. Данное вспомогательное устройство является однако только одним примером, и другие вспомогательные устройства, включающие вспомогательные устройства с внутренними или наружными линиями управления, считаются попадающими в объем настоящего изобретения. Одним из таких вариантов может быть, например, устройство типа MR95H компании Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Как показано на фиг. 1, корпус 36 клапана содержит впускное отверстие 40, выпускное отверстие 42 и клапанный канал 44, расположенный между впускным и выпускным отверстиями 40, 42. Приводной механизм 38 содержит корпус 46 приводного механизма, который вмещает блок 48 управления. Блок 48 управления содержит клапанный запорный элемент 50, мембрану 52, функционально связанную с клапанным запорным элементом 50 и напряженную пружину 54. Клапанный запорный элемент 50 расположен в корпусе 36 клапана пускового вспомогательного устройства 16 и выполнен с возможностью скольжения между закрытым положением при взаимодействии с клапанным каналом 44, и открытым положением, расположенным на расстоянии от клапанного канала 44. Мембрана 52 расположена в корпусе 46 приводного механизма и содержит противоположные первую и вторую поверхности 56, 58. Что касается ориентации фиг. 1, первая поверхность 52 является верхней поверхностью мембраны 52, а вторая поверхность 58 является нижней поверхностью мембраны 52.

[0012] Первая поверхность 56 мембраны 52 взаимодействует с напряженной пружиной 54 таким образом, что напряженная пружина 54 прилагает пусковое управляющее усилие для поджатая мембраны 52 и клапанного запорного элемента 50 в открытое положение. В раскрываемом варианте пускового устройства 16 приводного механизма это значит, что нагруженная пружина 54 поджимает мембрану 52 и клапанный запорный элемент 50 вниз относительно ориентации на фиг. 1. При такой конфигурации пусковое вспомогательное устройство 16 может называться «нормально открытым» устройством регулирования потока текучей среды, поскольку при отсутствии других сил пусковое управляющее усилие, прилагаемое напряженной пружиной 54, устанавливает клапанный запорный элемент 50 в открытое положение.

[0013] Как показано на фиг. 1, настоящий вариант пускового вспомогательного устройства 16 выполнен таким образом, что вторая поверхность 58 мембраны 52 сообщается по текучей среде с измерительной линией 60. Измерительная линия 60 сообщается по текучей среде как с источником отсчета давления, который, в конечном счете, основан на приложении давления закрывания при пуске ко второй стороне 58 мембраны 52 для перемещения мембраны 52 вверх и закрывания клапанного канала 44 клапанным запорным элементом 50. В одном из вариантов измерительная линия 60 может быть трубкой Пито, и источником отсчета давления, с которым сообщается трубка Пито, является вход 22 главного клапана 14 через впускное отверстие 44 корпуса 36 клапана пускового вспомогательного устройства 16.

[0014] Снова со ссылками на фиг. 1, разгрузочное вспомогательное устройство 18 согласно настоящему варианту системы 10 представляет собой управляемый предохранительный клапан, содержащий корпус 62 клапана и приводной механизм 64, соединенный с корпусом 62 клапана. В одном из вариантов системы 10, разгрузочное вспомогательное устройство 18 может быть управляемым предохранительным клапаном типа 98НМ, серийно производимым компанией Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Это - только один пример, однако и другие вспомогательные устройства могут использоваться и считаются попадающими в объем настоящего изобретения. Одно из таких вспомогательных устройств может включать, например, устройство типа MR98HM компании Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Как показано на фиг. 1, корпус 62 клапана содержит впускное отверстие 66, выпускное отверстие 68 и клапанный канал 70, расположенный между впускным и выпускным отверстиями 66, 68. Приводной механизм 64 содержит корпус 72 приводного механизма, который вмещает блок 74 управления. Блок 74 управления содержит клапанный запорный элемент 76, мембрану 78, функционально связанную с клапанным запорным элементом 76, и напряженную пружину 80. Клапанный запорный элемент 76 расположен в корпусе 62 клапана разгрузочного вспомогательного устройства 18 и выполнен с возможностью скольжения между закрытым положением, при взаимодействии с клапанным каналом 70 (показано на фиг. 1) и открытым положением, расположенным на расстоянии от клапанного канала 70. Мембрана 78 расположена в корпусе 72 приводного механизма и содержит противоположные первую и вторую поверхности 82, 84. Что касается ориентации фиг. 1, первая поверхность 82 является левой поверхностью мембраны 78, а вторая поверхность 84 является правой поверхностью мембраны 78.

[0015] Первая поверхность 82 мембраны 78 взаимодействует с напряженной пружиной 80 таким образом, что напряженная пружина 80 прилагает управляющее усилие избыточного давления для поджатая мембраны 78 и клапанного запорного элемента 76 к клапанному каналу 70 и в закрытое положение. В раскрываемом варианте разгрузочного вспомогательного устройства 18 это значит, что нагруженная пружина 80 поджимает мембрану 78 и клапанный запорный элемент 76 вправо относительно ориентации на фиг. 1. При такой конфигурации разгрузочное вспомогательное устройство 18 может называться «нормально закрытым» устройством регулирования потока текучей среды, поскольку при отсутствии других сил управляющее усилие избыточного давления, прилагаемое напряженной пружиной 80, устанавливает клапанный запорный элемент 76 в закрытое положение.

[0016] Как показано на фиг. 1, настоящий вариант разгрузочного вспомогательного устройства 18 выполнен таким образом, что вторая поверхность 84 мембраны 78 сообщается по текучей среде с измерительной линией 86. В одном варианте измерительная линия 86, сообщающаяся по текучей среде с источником отсчета давления, который, в конечном счете, основан на приложении давления открывания при разгрузке ко второй поверхности 84 мембраны 78 для перемещения мембраны 78 влево на фиг. 1, для открывания клапанного канала 70 с помощью клапанного запорного элемента 76. В изображенном варианте источником отсчета давления, с которым сообщается измерительная линия 86, является вход 22 главного клапана 14.

[0017] Как указано, пусковое и разгрузочное вспомогательные устройства 16, 18 системы 10, изображенной на фиг. 1, находятся в прямом и непрерывном сообщении по текучей среде с главным клапаном 14 и работают совершенно независимо от любых внешних сигналов, ввода данных или манипуляций вручную. Это достигается частично с помощью измерительной линии 60, обеспечивающей сообщение по текучей среде между второй поверхностью 58 мембраны 52 и впускным отверстием 40 пускового вспомогательного устройства 16 и входом 22 главного клапана 14, а также с помощью измерительной линии 86, обеспечивающей сообщение по текучей среде между второй поверхностью 84 мембраны 78 разгрузочного вспомогательного устройства 18 и входом 22 главного клапана 14. Однако система 10 также содержит дополнительные линии текучей среды для достижения необходимых функциональных возможностей.

[0018] В частности, со ссылками на пусковое вспомогательное устройство 16 на фиг. 1, настоящий вариант системы 10 содержит пусковую питающую линию 88 и пусковую выводящую линию 92, связанную с пусковым вспомогательным устройством 16. Пусковая выводящая линия 92 проходит прямо между выпускным отверстием 42 пускового вспомогательного устройства 16 и выходом 24 главного клапана 14 и обеспечивает прямое и непрерывное сообщение по текучей среде между ними, без прерывания или обхода. Пусковая питающая линия 88 проходит между входом 22 главного клапана 14, впускным отверстием 40 пускового вспомогательного устройства 16 и каналом 26 главного клапана 14 и обеспечивает прямое и непрерывное сообщение по текучей среде между ними. Более конкретно, пусковая питающая линия 88 содержит первую часть 88а линии, которая проходит между входом 22 главного клапана 14, и вторую часть 88b линии, которая ответвляется от первой части 88а линии и, следовательно, проходит между первой частью 88а линии и каналом 26 главного клапана 14. Более конкретно, как показано на фиг. 1, вторая часть 88b пусковой питающей линии 88 сообщается с каналом 26 в месте над клапанным запорным элементом 30, где расположена регулирующая пружина 32. Таким образом, давление, подаваемое в канал 26 по пусковой питающей линии 88, помогает регулирующей пружине 32 при закрывании клапанного запорного элемента 30. При такой конфигурации пусковой питающей линии 88 давление от входа 22 главного клапана 14 передается к впускному отверстию 40 пускового вспомогательного устройства 16 через первую часть 88а линии. Кроме того, давление от входа 22 главного клапана 14 передается к каналу 26 главного клапана 14 через первую часть 88а линии и вторую часть 88b пусковой питающей линии 88.

[0019] В варианте, изображенном на фиг. 1, первая часть 88а пусковой питающей линии 88 также снабжена дросселем 90 в месте выше по потоку, где вторая часть 88а линии пересекает или ответвляется от первой части 88а линии. Таким образом, дроссель 90 расположен в пусковой питающей линии 88, в месте между входом 22 главного клапана 14 и впускным отверстием 40 пускового вспомогательного устройства 16, а также между входом 22 главного клапана 14 и каналом 26. Дроссель 90 может быть включен для уменьшения скорости, с которой происходит изменение давления во впускном отверстии 40 пускового вспомогательного устройства 16. Кроме того, поскольку дроссель 90 расположен выше по потоку от второй части 88b пусковой питающей линии 88, скорость, с которой изменения давления подаются в канал 26 через пусковую питающую линию 88, также уменьшается. Дроссель 90 может быть, например, регулируемым дросселем или измерительной диафрагмой. В одном из вариантов дроссель 90 может быть дросселем Fisher типа 112, серийно производимым компанией Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc.

[0020] Теперь со ссылками на разгрузочное вспомогательное устройство 18, изображенное на фиг. 1, в дополнение к измерительной линии 86, система 10 содержит разгрузочную питающую линию 94 и разгрузочную выводящую линию 96, соединенную с разгрузочным вспомогательным устройством 18. Разгрузочная питающая линия 94 проходит прямо между каналом 26 главного клапана 14 и впускным отверстием 66 разгрузочного вспомогательного устройства 18 и обеспечивает прямое и непрерывное сообщение по текучей среде между ними. Более конкретно, как показано на фиг. 1, разгрузочная питающая линия 94 сообщается с каналом 26 в месте над клапанным запорным элементом 30, где расположена регулирующая пружина 32. Таким образом, разгрузочная питающая линия 94 также сообщается по текучей среде с пусковой питающей линией 88 и, более конкретно, второй частью 88b пусковой питающей линии 88, через канал 26. Разгрузочная выводящая линия 96 проходит прямо между выпускным отверстием 68 пускового разгрузочного вспомогательного устройства 18 и выходом 24 главного клапана 14 и обеспечивает прямое и непрерывное сообщение по текучей среде между ними, без прерывания или обхода.

[0021] При указанной выше конфигурации системы 10 по фиг. 1 главный клапан 14 служит для обеспечения основной функции вывода воздуха в системе после пуска. Однако при низких давлениях на ранней стадии процесса регулирующая пружина 34 препятствует открыванию под давлением воздуха на входе 22 главного клапана 14 клапанного запорного элемента 30 главного клапана 14. Таким образом, при низких давлениях после пуска пусковое вспомогательное устройство 10 автоматически обеспечивает функцию вывода или сброса, например, пока давление на входе 22 главного клапана 14 не станет достаточным для открывания главного клапана 14 и/или пока главный трубопровод 12 подачи текучей среды и система 10 не заполнятся водой. Наконец, после того как система 10 заполнена водой и работает нормально, разгрузочное вспомогательное устройство 18 может автоматически обеспечивать функцию отвода или сброса для сброса избыточного давления в трубопроводе 12 и системе 10.

[0022] Более конкретно, после пуска трубопровод 12 и, следовательно, система 10 может быть полностью заполнена воздухом, или частично заполнена воздухом, а оставшаяся часть заполнена рабочей текучей средой, такой как вода или вообще любая другая текучей среда. После инициирования пуска насос, расположенный выше по течению от системы 10, начинает нагнетание воды в трубопровод 12.

[0023] Когда вода начинает заполнять трубопровод 12, давление воздуха в оставшейся части системы 10 может быть сравнительно низким, но также начинает увеличиваться под воздействием силы поступающей воды. При таких низких давлениях воздуха на входе 22 главного клапана 14 недостаточно для открывания клапанного запорного элемента 30 главного клапана 14 и, таким образом, он отводится к выходу 24 главного клапана 14 через пусковую питающую линию 88, нормально открытое пусковое вспомогательное устройство 16 и пусковую выводящую линию 92. Это гарантирует быстрый и эффективный процесс пуска.

[0024] Таким образом, давление текучей среды на входе 22 главного клапана 14, в конечном счете, отжимает клапанный запорный элемент 30 главного клапана 14 от седла 28 клапана и в открытое положение для отвода всего оставшегося воздуха в системе 10 прямо через канал 26 к выходу 24 главного клапана 14. Увеличение давления на входе 22 главного клапана 14 также, в конечном итоге, воспринимается второй поверхностью 60 мембраны 52 пускового вспомогательного устройства 16 через пусковую питающую линию 88, впускное отверстие 40 и измерительную линию 60, которая, в конце концов, автоматически принудительно установит пусковое вспомогательное устройство 16 в закрытое положение.

[0025] При закрытом пусковом вспомогательном устройстве 16 давление текучей среды в пусковой питающей линии 88 передается в верхнюю часть канала 26 главного клапана 14, над клапанным запорным элементом 30, через вторую часть 88b пусковой питающей линии 88. Поскольку давление в канале 26, в конечном счете, становится равным давлению на входе 22 главного клапана 14, нагрузка регулирующей пружины 32 в канале 26 закрывает клапанный запорный элемент 30. Это прерывает функцию пуска, и система 10 полностью закрывается, с этого момента текучая среда в трубопроводе 12 поддерживается при необходимом заданном давлении.

[0026] Если условия окружающей среды или другие изменения вызывают увеличение давления в трубопроводе 12 и, следовательно, на входе 22 главного клапана 14 сверх желаемого заданного давления и сверх заданного порогового давления, разгрузочное вспомогательное устройство 18 автоматически реагирует, чтобы сбросить такое избыточное давление и вернуть трубопровод 12 и систему 10 к заданному давлению.

[0027] В частности, при нормальных рабочих условиях разгрузочное вспомогательное устройство 18 занимает нормально закрытое положение под воздействием усилия, создаваемого напряженной пружиной 80 на первой поверхности 82 мембраны 78. В закрытом положении клапанный запорный элемент 76 устанавливается в клапанном канале 70, тем самым препятствуя прохождению текучей среды от впускного отверстия 66 к выпускному отверстию 68.

[0028] Однако. давление на входе 22 главного клапана 14 постоянно контролируется с помощью второй поверхности 84 разгрузочного вспомогательного устройства 18 через измерительную линию 86. Таким образом, в случае, когда давление на входе 22 главного клапана 14 превышает заданное пороговое давление, которое устанавливается с помощью управляющего усилия избыточного давления, создаваемого напряженной пружиной 80 разгрузочного вспомогательного устройства 18, мембрана 78 будет воспринимать давление в измерительной линии 86 и автоматически перемещать клапанный запорный элемент 76 влево относительно ориентации по фиг. 1, тем самым открывая клапанный канал 70. Когда это происходит, давление текучей среды в канале 26 главного клапана 14 устремляется через клапанный канал 70 и выводится прямо к выходу 24 главного клапана 14 через выпускное отверстие 68 разгрузочного вспомогательного устройства 18 и разгрузочную выводящую линию 96. Такой вывод текучей среды из канала 26 оказывает прямое влияние на давление текучей среды на входе 22, поскольку канал 26 также сообщается по текучей среде со входом 22 через пусковую питающую линию 88. Таким образом, когда давление на входе 22 главного клапана 14 возвращается к приемлемому давлению, напряженная пружина 80 разгрузочного вспомогательного устройства 18 автоматически прижимает клапанный запорный элемент 76 обратно в закрытое положение, чтобы остановить процесс сброса избыточного давления. Кроме того, в данный момент трубопровод 12 и система 10 переходят в нормальное рабочее состояние.

[0029] Итак, исходя из вышеуказанного, должно быть очевидно, что система 10, показанная на фиг. 1, является простой, устойчивой и надежной системой, которая является также полностью замкнутой системой. То есть система 10 содержит два вспомогательных устройства 16, 18, каждое из которых выводит давление из трубопровода 12, но ни одно из них не выходит в атмосферу. Наоборот, система 10 выполнена таким образом, что каждое вспомогательное устройство 16, 18 сообщается непосредственно в обратном направлении с выходом 24 главного клапана 14. От выхода 24 главного клапана 14 выведенная текучая среда может быть возвращена обратно в систему, доставлена в накопительный бак или обработана иным способом, что позволяет избежать проблем загрязнения воздуха. Кроме того, другим преимуществом системы 10, показанной на фиг. 1, является то, что она работает полностью автоматически. То есть система 10 не требует внешнего ввода данных или управления для переключения между функцией пуска, нормальной работой и функцией сброса давления. Наоборот, давление на входе 22 главного клапана 14 управляет работой всей системы 10, таким образом полностью исключая необходимость во включении дорогих устройств управления, управляемых вручную клапанов и/или другого, возможно, склонного к поломкам, оборудования.

[0030] Система 10 по фиг. 1 иллюстрирует питающую и разгрузочную выводящие линии 92, 96 как сообщающиеся с выходом 24 главного клапана 14 в месте, находящемся немного ниже по потоку от выходного соединительного фланца 95 клапана 14. Однако это просто пример и, как показано пунктирными линиями 96а, 92а на фиг. 1, каждая из этих линий может быть легко передвинута вверх по потоку от выходного соединительного фланца 95, таким образом, создавая еще более компактную и целостную систему 10. Аналогично, тогда как фиг. 1 изображает измерительную линию 86 избыточного давления, отсчитывающую давление на входе 22 главного клапана 14 в местоположении немного выше по потоку от входного соединительного фланца 97 главного клапана 14, более компактная и целостная система 10 может быть получена путем перемещения данной точки отсчета в место ниже по потоку от входного соединительного фланца 97, как показано пунктирной линией 86а.

[0031] Хотя вспомогательные устройства 16, 18 системы 10 до сих пор были описаны и изображены как содержащие напряженные пружины 54, 80, обеспечивающие управляющие усилия пуска и избыточного давления для открывания пускового вспомогательного устройства 16 и закрывания разгрузочного вспомогательного устройства 18, соответственно, в альтернативном не показанном варианте система 10 может также содержать регулируемый внешний источник сжатого воздуха, сообщающийся с первой поверхностью 56 мембраны 52 пускового вспомогательного устройства 16 и/или первой поверхностью 82 мембраны 78 разгрузочного вспомогательного устройства 18. Внешний источник сжатого воздуха может использоваться в дополнение к напряженным пружинам 54, 80 или взамен напряженных пружин 54, 80 для создания управляющих усилий пуска и/или избыточного давления, в зависимости от обстоятельств применения.

[0032] Таким образом, должно быть понятно, что система и способ, описанный со ссылками на фиг. 1, являются просто примерами, и их варианты считаются попадающими в объем настоящего изобретения.

[0033] Например, фиг. 2 изображает один вариант системы 10 по фиг. 1, в котором измерительная линия 86 избыточного давления и измерительная линия 60 пуска выполнены, чтобы измерять давления из мест, внешних по отношению к системе 10. На фиг. 2 измерительные линии 60, 86 могут измерять давление от трубопровода (не показан на фиг. 2), например, в месте выше по потоку от системы 10 или ниже по потоку от системы 10 или вообще в любом местоположении. Кроме того, измерительные линии 60, 86 на фиг. 2 могут измерять давление вообще от внешнего источника, такого как источник сжатой текучей среды, предназначенный исключительно для обеспечения давления закрывания при пуске и/или давления открывания при разгрузке для привода пускового вспомогательного устройства 16 в закрытое положение и разгрузочного вспомогательного устройства 18 в открытое положение, соответственно. Хотя это не показано, в другом варианте одна из измерительных линий 86, 60 системы 10 по фиг. 2 может быть проведена, как показано на фиг. 1, а другая проведена, как показано на фиг. 2.

[0034] Фиг. 3 изображает еще один альтернативный вариант системы 10 по фиг. 1, в котором измерительные линии 86, 60 остаются такими, как на фиг. 1, но пусковая и разгрузочная выводящие линии 92, 96 не соединены непосредственно в обратном направлении с выходом 24 главного клапана 14. Вместо того, каждая из выводящих линий 92, 96 может быть проведена прямо в накопительный бак, к другому месту в системе, или даже в атмосферу. Хотя это не показано, в одном варианте одна из выводящих линий 92, 96 может быть проведена прямо к выходу 24 главного клапана 14.

[0035] Хотя система 10 по настоящему изобретению до сих пор была описана как содержащая пусковое вспомогательное устройство 16 и разгрузочное вспомогательное устройство 18, которое является отдельной физической конструкцией от пускового вспомогательного устройства 16, система 10 может также быть выполнена таким способом, при котором пусковое и разгрузочное вспомогательные устройства 16, 18 объединены в единое устройство, например единую физическую конструкцию. Например, в такой системе 10, различные компоненты пускового и разгрузочного вспомогательного устройства 16, 18 могут быть механически обработаны, отлиты или сформованы иным способом в едином блоке материала (например, металла) или множестве блоков материала, скрепленных вместе. При такой конфигурации два вспомогательных устройства 16, 18 могут функционировать как два отдельных устройства, хотя они остаются в общем физическом устройстве, в противоположность двум отдельным устройствам, изображенным на фиг. 1-3.

[0036] Таким образом, ряд изменений и модификаций системы 10 может быть полезен в зависимости от желаемого конечного применения, и такие изменения и модификации считаются попадающими в объем настоящего изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения должен определяться не с помощью примеров, описанных в настоящем документе и показанных на прилагаемых чертежах, а напротив, с помощью формулы изобретения, которая в конечном счете изложена в патенте и всех его эквивалентах.

Claims

1. Система регулирования текучей среды для обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды, содержащая:

главный клапан, имеющий вход, выход, канал, расположенный между входом и выходом, седло клапана, неподвижно установленное в канале, и клапанный запорный элемент, расположенный с возможностью скольжения в канале между закрытым положением при взаимодействии с седлом клапана, и открытым положением, расположенным на расстоянии от седла клапана, при этом клапанный запорный элемент поджат в закрытое положение с помощью регулирующей пружины;

пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство, каждое из которых содержит корпус клапана и блок управления, включающий в себя мембрану, имеющую противоположные первую и вторую поверхности и функционально связанную с клапанным запорным элементом, при этом корпус клапана содержит впускное отверстие, выпускное отверстие и клапанный канал, расположенный между впускным отверстием и выпускным отверстием, а клапанный запорный элемент выполнен с возможностью перемещения между закрытым положением при взаимодействии с клапанным каналом и открытым положением, расположенным на расстоянии от клапанного канала,

при этом клапанный запорный элемент пускового вспомогательного устройства поджат в открытое положение за счет пускового управляющего усилия, прилагаемого к первой поверхности мембраны пускового вспомогательного устройства, а клапанный запорный элемент разгрузочного вспомогательного устройства поджат в закрытое положение за счет управляющего усилия избыточного давления, прилагаемого к первой поверхности мембраны разгрузочного вспомогательного устройства;

первую питающую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между входом главного клапана, впускным отверстием пускового вспомогательного устройства и каналом главного клапана;

первую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между выпускным отверстием пускового вспомогательного устройства и выходом главного клапана;

первую измерительную линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между второй поверхностью мембраны пускового вспомогательного устройства и первым источником отсчета;

вторую измерительную линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между второй поверхностью мембраны разгрузочного вспомогательного устройства и вторым источником отсчета;

вторую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между выпускным отверстием разгрузочного вспомогательного устройства и выходом главного клапана, и

вторую питающую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между впускным отверстием разгрузочного вспомогательного устройства и каналом главного клапана.

2. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один из первого и второго источников отсчета является входом главного клапана.

3. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой первым источником отсчета является вход главного клапана, а первая измерительная линия включает в себя трубку Пито, обеспечивающую сообщение по текучей среде между впускным отверстием пускового вспомогательного устройства и второй поверхностью мембраны пускового вспомогательного устройства.

4. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой по меньшей мере один из первого и второго источников отсчета является внешним по отношению к главному клапану.

5. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой регулирующая пружина главного клапана напрямую взаимодействует с клапанным запорным элементом главного клапана, чтобы поджимать клапанный запорный элемент в закрытое положение.

6. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой пусковое вспомогательное устройство содержит пусковую регулирующую пружину, создающую пусковое управляющее усилие, а разгрузочное вспомогательное устройство содержит регулирующую пружину избыточного давления, создающую управляющее усилие избыточного давления.

7. Система по любому из пп. 1 или 2, которая дополнительно содержит дроссель, введенный в первую питающую линию между входом главного клапана и впускным отверстием пускового вспомогательного устройства.

8. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой дроссель включает в себя один из элементов: регулируемый дроссель или измерительную диафрагму.

9. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство являются отдельными физическими конструкциями.

10. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство являются частями общей физической конструкции.

11. Система регулирования текучей среды для обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды, содержащая:

первую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде от выпускного отверстия пускового вспомогательного устройства до первого заданного места назначения;

вторую измерительную линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между второй поверхностью мембраны разгрузочного вспомогательного устройства и вторым источником отсчета,

причем по меньшей мере один из первого и второго источников отсчета включает в себя вход главного клапана;

вторую выводящую линию, обеспечивающую сообщение по текучей среде между выпускным отверстием разгрузочного вспомогательного устройства и вторым заданным местом назначения, и

12. Система по п. 11, в которой каждый из первого и второго источников отсчета включает в себя вход главного клапана.

13. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой по меньшей мере одно из первого и второго заданных мест назначения является выходом главного клапана.

14. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой по меньшей мере одно из первого и второго заданных мест назначения является атмосферой.

15. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой первая измерительная линия включает в себя трубку Пито, обеспечивающую сообщение по текучей среде между впускным отверстием пускового вспомогательного устройства и второй поверхностью мембраны пускового вспомогательного устройства.

16. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой регулирующая пружина главного клапана напрямую взаимодействует с клапанным запорным элементом главного клапана, чтобы поджимать клапанный запорный элемент в закрытое положение.

17. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой пусковое вспомогательное устройство содержит пусковую регулирующую пружину, создающую пусковое управляющее усилие, а разгрузочное вспомогательное устройство содержит регулирующую пружину избыточного давления, создающую управляющее усилие избыточного давления.

18. Система по любому из пп. 11 или 12, которая дополнительно содержит дроссель, введенный в первую питающую линию между входом главного клапана и впускным отверстием пускового вспомогательного устройства.

19. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой дроссель включает в себя один из элементов: регулируемый дроссель или измерительную диафрагму.

20. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство являются отдельными физическими конструкциями.

21. Система по любому из пп. 11 или 12, в которой пусковое вспомогательное устройство и разгрузочное вспомогательное устройство являются частями общей физической конструкции.

22. Способ обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды с использованием системы регулирования потока текучей среды, которая содержит главный клапан, пусковое вспомогательное устройство, соединенное по текучей среде с главным клапаном, и разгрузочное вспомогательное устройство, соединенное по текучей среде с главным клапаном, при этом способ включает в себя:

вывод текучей среды от входа главного клапана к выходу главного клапана с помощью пускового вспомогательного устройства через первую питающую линию, проходящую от входа главного клапана к впускному отверстию пускового вспомогательного устройства, и первую выводящую линию, проходящую от выпускного отверстия пускового вспомогательного устройства к выходу главного клапана;

автоматическое закрывание пускового вспомогательного устройства, когда давление закрывания при пуске, воспринимаемое мембраной пускового вспомогательного устройства, больше чем или равно управляющему давлению пускового вспомогательного устройства;

автоматическое открывание разгрузочного вспомогательного устройства, когда давление открывания при разгрузке, воспринимаемое мембраной разгрузочного вспомогательного устройства, больше чем или равно управляющему давлению разгрузочного вспомогательного устройства, и

вывод текучей среды из канала главного клапана к выходу главного клапана при открытом пусковом вспомогательном устройстве через вторую питающую линию, проходящую от канала главного клапана к впускному отверстию разгрузочного вспомогательного устройства, и вторую выводящую линию, проходящую от выпускного отверстия разгрузочного вспомогательного устройства к выходу главного клапана.

23. Способ по п. 22, в котором давление закрывания при пуске основано на давлении, воспринимаемом на впускном отверстии пускового вспомогательного устройства.

24. Способ по любому из пп. 22 или 23, в котором давление открывания при разгрузке основано на давлении, воспринимаемом на входе главного клапана.

25. Способ по любому из пп. 22 или 23, в котором по меньшей мере одно из следующих давлений: давление закрывания при пуске и давление открывания при разгрузке, основано на давлении, воспринимаемом от источника давления, который является внешним по отношению к главному клапану.

26. Способ обеспечения функций пуска и сброса избыточного давления для основного контейнера текучей среды с использованием системы регулирования потока текучей среды, которая содержит главный клапан, пусковое вспомогательное устройство, соединенное по текучей среде с главным клапаном, и разгрузочное вспомогательное устройство, соединенное по текучей среде с главным клапаном, при этом способ включает в себя:

вывод текучей среды от входа главного клапана к первому заданному месту назначения с помощью пускового вспомогательного устройства через первую питающую линию, проходящую от входа главного клапана к впускному отверстию пускового вспомогательного устройства, и первую выводящую линию, проходящую от выпускного отверстия пускового вспомогательного устройства к первому заданному месту назначения;

автоматическое закрывание пускового вспомогательного устройства, когда давление во впускном отверстии пускового вспомогательного устройства больше чем или равно управляющему давлению пускового вспомогательного устройства;

автоматическое открывание разгрузочного вспомогательного устройства, когда давление на входе главного клапана больше чем или равно управляющему давлению разгрузочного вспомогательного устройства, и

вывод текучей среды из канала главного клапана ко второму заданному месту назначения через открытое разгрузочное вспомогательное устройство, через вторую питающую линию, проходящую от канала главного клапана к впускному отверстию разгрузочного вспомогательного устройства, и вторую выводящую линию, проходящую от выпускного отверстия разгрузочного вспомогательного устройства ко второму заданному месту назначения.

27. Способ по п. 26, дополнительно включающий в себя определение давления во впускном отверстии пускового вспомогательного устройства с помощью мембраны пускового вспомогательного устройства.

28. Способ по любому из пп. 26 или 27, дополнительно включающий в себя определение давления на входе главного клапана с помощью мембраны разгрузочного вспомогательного устройства.

29. Способ по любому из пп. 26 или 27, в котором выпуск текучей среды в первое место назначения включает в себя вывод текучей среды к выходу главного клапана.

30. Способ по любому из пп. 26 или 27, в котором выпуск текучей среды во второе место назначения включает в себя вывод текучей среды к выходу главного клапана.

31. Способ по любому из пп. 26 или 27, в котором выпуск текучей среды в первое место назначения включает в себя вывод текучей среды в одно из следующего: атмосфера, накопительный бак или другая система регенерации текучей среды.

32. Способ по любому из пп. 26 или 27, в котором выпуск текучей среды во второе место назначения включает в себя вывод текучей среды в одно из следующего: атмосфера, накопительный бак или другая система регенерации текучей среды.

33. Система обработки и подачи текучей среды, содержащая трубопровод или бак, соединенный с системой регулирования потока текучей среды в соответствии с любым из пп. 1-21.