Устройство и способ передачи текучей среды из блока резервуаров и способ пополнения блока резервуаров

Устройство и способ передачи текучей среды из блока резервуаров и способ пополнения блока резервуаров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данная заявка является частичным продолжением патентной заявки США №11/384,613 от 20.03.2006 и международной патентной заявки PCT/US/2007/004123 от 13.02.2007, содержание которых полностью включено в данное описание посредством ссылки на них. Кроме того, для данной заявки испрашивается приоритет на основе предварительной патентной заявки США №60/944,406 от 15.06.2007, содержание которой также полностью включено в данное описание посредством ссылки на нее.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам выдачи (выведения) текучей среды и, более конкретно, к системе и способу выведения текучей среды из набора емкостей и повторного заполнения таких емкостей.

Уровень техники

Заполнение контейнеров, предназначенных для текучих сред и, в частности, для хранения кислорода, природного газа, пропана, двуокиси углерода и других подобных веществ, можно осуществить различным образом. Один из известных подходов включает хранение больших количеств текучей среды, например, в складской цистерне и транспортировку к ней более мелких мобильных (перемещаемых) контейнеров с заполнением их указанной средой. В другом известном варианте большое количество текучей среды хранят в крупной мобильной цистерне (например, установленной на трейлере) и перевозят ее к пунктам местонахождения заказчиков с предложением соответствующих услуг на месте.

Пользователи, которым приходится часто заполнять небольшие мобильные контейнеры, обычно хранят большие количества текучей среды локально. Например, пожарное депо может хранить кислород в своем здании, что позволяет на месте заполнять мобильные кислородные цистерны для пожарников. Сходным образом дилеры, имеющие дело с природным газом, могут хранить его с последующим заполнением небольших контейнеров заказчиков. Известный способ заполнения на месте включает хранение текучей среды в предназначенной для этого одной относительно большой емкости с последующим перемещением текучей среды в подлежащий заполнению конкретный (например, относительно небольшой мобильный) контейнер. Однако в некоторых ситуациях нет возможности обеспечить наличие достаточного пространства для размещения относительно большой общей емкости указанного назначения, необходимой для оказания адекватных услуг по заполнению небольших контейнеров.

Чтобы обойти указанные пространственные ограничения, можно использовать множество емкостей для хранения текучей среды (накопительных емкостей), имеющих уменьшенные размеры, в комбинации с каскадной системой выведения текучей среды. Обычно такую систему изготавливают, соединяя или связывая множество указанных контейнеров с регулятором через требуемое количество следующих друг за другом клапанов последовательности. Эти каскадные системы можно применять, в частности, для заполнения относительно небольших контейнеров текучей средой из накопительных емкостей. Когда давление в одной из накопительных емкостей понижается в достаточной степени (например, в процессе заполнения контейнера потребителя), клапан последовательности разблокирует подачу текучей среды из другой такой емкости, давление в которой находится на относительно более высоком уровне. Схемы известных каскадных систем часто сложны, поскольку требуют использования большого числа линий для связывания клапанов последовательности и других компонентов системы. В результате сборка и разборка известных каскадных систем во время их установки и технического обслуживания занимают много времени и требуют больших денежных затрат.

Раскрытие изобретения

Приведенные далее примеры способов и устройств могут быть использованы для выведения текучей среды из набора емкостей и повторного заполнения таких емкостей. Один из описанных образцов системы содержит распределитель в виде манифольда, имеющего прикрепленный к нему клапан для текучей среды и выходное отверстие (порт) для ее выпуска. Указанный манифольд присоединен к первой и второй накопительным емкостям, предназначенным для хранения текучей среды. Конфигурация клапана обеспечивает управление первым трактом для текучей среды, образованным между второй емкостью и выходным отверстием.

Согласно другому приведенному примеру клапан для текучей среды может содержать коаксиально соединенные крышку и основание. В возможном варианте у крышки имеются полость, определяющая собой внутреннюю поверхность крышки, наружная поверхность и первый канал передачи давления, проходящий в крышке между ее наружной поверхностью и полостью. Основание может иметь наружную поверхность и полость, определяющую его внутреннюю поверхность.

Кроме того, в основании могут быть выполнены входной канал для текучей среды, проходящий между наружной поверхностью основания и полостью основания, выходной канал для текучей среды, проходящий между наружной поверхностью основания и полостью основания, и второй канал передачи давления, проходящий между наружной поверхностью основания и полостью основания. Внутри полостей основания и крышки может быть помещен клапанный компонент, предназначенный для управления трактом для текучей среды, который проходит через входной и выходной каналы.

Согласно следующему приведенному примеру манифольд может иметь первую полость для размещения первого клапана для текучей среды, а также первое и второе входные отверстия для текучей среды, подключенные соответственно к первой и второй накопительным емкостям. Манифольд может иметь также выходное отверстие, конфигурация которого обеспечивает выведение текучей среды, поступающей через указанные отверстия.

Согласно еще одному приведенному примеру в схеме предусмотрено наличие блока спаренных обратных клапанов, содержащего корпус и расположенный в нем первый обратный клапан. В указанную конструкцию может входить также второй обратный клапан, расположенный рядом с первым и, по существу, соосный с ним.

Согласно другому примеру в основании между его наружной поверхностью и полостью могут быть выполнены, кроме того, входной и выходной каналы для текучей среды, а также первый и второй каналы передачи давления. Внутри полостей основания и крышки может быть помещен клапанный компонент, предназначенный для управления трактом для текучей среды, который проходит через входной и выходной каналы. В данном примере манифольд может содержать первый и второй каналы для текучей среды, связанные соответственно с первым и вторым каналами основания, предназначенными для передачи давления.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 в сечении иллюстрирует пример каскадной системы, которую можно применять для подачи текучей среды из набора емкостей.

Фиг.2 иллюстрирует пример трактов для текучей среды, ассоциированных с показанным на фиг.1 примером каскадной системы.

Фиг.3 иллюстрирует пример клапана последовательности, пригодного для применения при осуществлении раскрытых в данном описании систем и способов.

Фиг.4 иллюстрирует другой пример каскадной системы, которую можно применять для выведения текучей среды из набора накопительных емкостей и для заполнения таких емкостей,

Фиг.5A, 5B и 5C иллюстрируют соответственно на видах спереди, сверху и с торца следующий пример каскадной системы, которую можно применять для выведения текучей среды из набора накопительных емкостей и для заполнения таких емкостей с использованием загрузочного контура, выполненного в виде единого целого с манифольдом.

Фиг.6 в перспективном изображении представляет пример манифольда с несколькими клапанами, примененного при разработке примера каскадной системы, показанного на фиг.5A-5C.

Фиг.7 в перспективном изображении представляет пример манифольда, примененного при разработке схемы, показанной на фиг.5A-5C и 6.

Фиг.8 в перспективном изображении представляет пример манифольда, представленный на фиг.5A-5C, 6 и 7, с показом сформированных в нем нескольких каналов для текучей среды.

Фиг.9 на виде сверху представляет пример манифольда, показанный на фиг.5A-5C, 6-8 и оснащенный несколькими картриджами спаренных обратных клапанов.

Фиг.10A и 10B-10E соответственно на виде с торца и в сечении иллюстрируют пример манифольда, показанный на фиг.5A-5C и 6-9.

Фиг.11 представляет детальное изображение фрагмента одного из картриджей спаренных обратных клапанов, показанных на фиг.5B, 5C, 6 и 9.

Фиг.12 в сечении иллюстрирует еще один пример каскадной системы, сконструированной согласно настоящему изобретению с возможностью ее применения для подачи текучей среды из набора емкостей.

Фиг.13 в сечении и на виде сбоку представляет пример клапана последовательности для каскадной системы, показанной на фиг.12.

Осуществление изобретения

Приведенные примеры устройств и способов могут быть использованы для выведения текучей среды из набора емкостей и повторного заполнения таких емкостей. В частности, в приложениях, связанных, например, с заправочными станциями, для выведения текучей среды из емкостей можно присоединить указанный набор к каскадной системе, рассмотренной в данном описании в виде примера. Кроме того, такие каскадные устройства или системы пригодны для подачи дыхательного кислорода, водорода, природного газа, двуокиси углерода и любой другой текучей среды. В одном из примеров осуществления изобретения контейнер (такой, как бутылка, бак, контейнер для отбора текучей среды и другие подобные объекты) присоединяют или подключают с целью заполнения к предлагаемой каскадной системе и включают регулятор, обеспечивающий возможность подачи текучей среды из первой накопительной емкости (например, из емкости, в которой давление находится на минимальном уровне). После выравнивания давлений в указанной емкости и в заполняемом контейнере каскадная система автоматически позволяет текучей среде поступать из другой накопительной емкости (занимающей, например, следующее место в последовательности указанных емкостей), в которой по сравнению с первой такой емкостью давление выше. Благодаря этому продолжается непрерывная подача текучей среды в заполняемый контейнер после того, как давление в нем превысило уровень давления в первой накопительной емкости. Таким образом, каскадная система автоматически позволяет (например, последовательным образом) формировать (в частности, открывать) тракты подачи текучей среды, ведущие к следующим накопительным емкостям, характеризуемым относительно более высоким давлением в них. В результате обеспечивается, по существу, непрерывная подача текучей среды в заполняемый контейнер.

В отличие от известных каскадных систем, которые сконструированы с использованием относительно большого количества линий для текучей среды, подсоединяющих необходимое количество стандартных клапанов последовательности, в описанных в настоящем документе примерах системы такого назначения применены манифольды. Их конфигурация обеспечивает возможность установки и подключения клапанов последовательности. Тем самым существенно уменьшается (вплоть до полного исключения из схемы) число линий, необходимых для подключения указанных клапанов и других компонентов каскадной системы.

В результате сокращается время, требуемое для сборки и технического обслуживания. В добавление к сказанному, укорочение требуемой длины линий для текучей среды приводит к уменьшению числа компонентов, для которых возможны износ, ложное срабатывание или выход из строя, т.е. для представленных примеров каскадной системы сокращаются суммарное время технического обслуживания и стоимость.

Рассматриваемый в данном описании манифольд каскадной системы представляет собой конструкцию определенных размеров, наружная конфигурация которой может соответствовать различным внешним контурам. Например, в вариантах осуществления, изображенных на прилагаемых чертежах, форма манифольда имеет сходство с прямоугольным блоком. Для установки клапанов последовательности манифольд содержит несколько отверстий, например резьбовых отверстий, портов, полостей и т.д. Конфигурация каждого из этих отверстий обеспечивает установку такого клапана, который, в свою очередь, подключен к соответствующей накопительной емкости для текучей среды. В манифольде выполнено множество проточных каналов, соединяющих входные и выходные отверстия клапанов. Тем самым обеспечивается возможность функционирования клапанов и подача текучей среды из каждой накопительной емкости, причем клапаны последовательности автоматически и друг за другом управляют указанными трактами, блокируя (например, перекрывая) или разблокируя (например, открывая) их. В отличие от известных клапанов последовательности, которые устанавливают отдельно друг от друга и соединяют с другими клапанами последовательности посредством линий для текучей среды, при конструировании описанных далее примеров таких клапанов применены корпусы типа картриджа, которые вставляются в соответствующее отверстие манифольда и закрепляются в указанном отверстии или входят с ним в контакт каким-либо другим образом. Клапаны последовательности находятся в непосредственной связи по потоку с различными проточными трактами, образованными манифольдом.

Кроме того, описанные далее примеры каскадных систем позволяют загружать текучую среду в присоединенный к системе набор накопительных емкостей (например, повторно заполнять или пополнять эти емкости). Чтобы обеспечить возможность такой загрузки и управление ею, сконструирован загрузочный контур, который разблокирует (например, открывает) загрузочный тракт, проходящий к каждой накопительной емкости от загрузочной емкости или от источника подачи загружаемой текучей среды. В некоторых примерах предлагаемых конструкций предусмотрена возможность загрузки накопительных емкостей без создания помех для работы клапанов последовательности, связанной с подачей текучей среды, или без прерывания этой работы. Таким образом, указанная каскадная система может быть использована для подачи текучей среды из набора накопительных емкостей одновременно с их заполнением.

Чтобы еще больше сократить длину линий для текучей среды, требуемых для конструирования описанной далее каскадной системы, предусмотрена возможность выполнить в предлагаемом образце манифольда отверстие для установки обратного клапана прямо в манифольд (имеются в виду однонаправленный клапан, клапан одностороннего действия, клапан, ограничивающий поток текучей среды одним направлением, и другие подобные устройства). В таком варианте промежуточная соединительная линия для текучей среды между указанным клапаном и манифольдом вообще не нужна, т.к. обратный клапан вставляется непосредственно в манифольд. В отличие от известных обратных клапанов, для которых требуется линия для текучей среды, присоединяющая клапан к другому устройству (например, к клапану последовательности, регулятору или иному подобному устройству), предлагаемые модификации обратных клапанов, описанные далее, снаружи выглядят как картридж, т.е. имеют корпусы соответствующего типа. Указанные корпусы вставляются в соответствующие отверстия манифольда, сопрягаются с ними или входят в контакт с этими отверстиями каким-либо иным образом. В данном манифольде выполнено множество каналов для текучей среды, соединяющих или связывающих обратные клапаны с прочими компонентами (например, с клапанами последовательности и/или с другими обратными клапанами) или с участками манифольда, позволяя тем самым осуществлять операции подачи текучей среды и повторной загрузки.

Далее описан пример блока спаренных обратных клапанов, содержащего два клапана в одном корпусе. Для каждого клапана предусмотрена возможность работать автономно, поэтому данный картридж может обеспечить выполнение двух функций. В частности, один из клапанов можно использовать для направления загружаемого потока текучей среды в накопительную емкость, а другой - для подачи текучей среды из указанной емкости.

На фиг.1 и 2 детально проиллюстрирован в сечении один из примеров каскадной системы 100, которую можно использовать для подачи текучей среды (например, кислорода, природного газа, пропана, водорода и других подобных веществ) из набора накопительных емкостей 102а-102с. Данная система содержит манифольд 104, состоящий из нескольких последовательно расположенных ступеней (106a-106c). Каждая из таких ступеней содержит присоединенный непосредственно к манифольду клапан последовательности (обозначенный соответственно как 108a, 108b и 108c), т.е. присоединение проведено без использования каких-либо линий или трубопроводов для текучей среды. Каждый клапан подключен к соответствующей накопительной емкости (102a, 102b или 102c) для текучей среды. К выходному отверстию 112 манифольда подключен регулятор 110, обеспечивающий возможность заполнения контейнеров для текучей среды (например, опустошенных и заполняемых контейнеров, бутылок, баллонов высокого давления и других подобных изделий) из накопительных емкостей 102a-102c.

Каждая накопительная емкость присоединена к манифольду 104 через соответствующий обратный клапан, входящий в комплект клапанов 114a-114c. Указанные клапаны позволяют потоку текучей среды проходить только в одном направлении (например, в сторону выходного отверстия 112 манифольда). Тем самым блокируется обратный поток в накопительные емкости из отверстия 112 или любого другого источника. В представленном примере клапаны 114a-114c присоединены к манифольду посредством специальных линий, соответственно 116a, 116b или 116c. Однако в других примерах осуществления (в частности, в каскадной системе 500, описанной далее в качестве примера со ссылками на фиг.5A-5C и 6-9) манифольдам (например, манифольду 504, представленному на указанных чертежах) можно придать конфигурацию, позволяющую картриджи обратных клапанов (например, картриджи 512a-512d спаренных обратных клапанов, представленные на фиг.5B, 5C, 6 и 9) вставить непосредственно в манифольд без использования каких-либо линий или трубопроводов для текучей среды, уменьшив тем самым длину требуемой линии для текучей среды и упростив сборку устройства.

Каскадная система 100 позволяет обеспечить в накопительных емкостях 102a-102c давление, достаточное для того, чтобы заполнить хранившейся в них текучей средой требуемые контейнеры. Например, при заполнении контейнера 118 клапаны 108a-108c последовательности активируют подачу среды по очереди из каждой накопительной емкости 102a-102c, чтобы гарантировать, что давление на выходе из манифольда 104 по сравнению с давлением в контейнере 118 находится на уровне, достаточном для проведения указанного заполнения. Во время данной операции после присоединения контейнера 118 к регулятору 110 текучая среда подается из первой накопительной емкости 102a через обратный клапан 114a первой ступени и далее к выходному отверстию 112 манифольда по тракту 120 (см. фиг.2) подачи текучей среды из первой емкости.

Чтобы отслеживать уровень давления в контейнере 118, его присоединяют или подключают к порту 122 восприятия давления. Указанный порт соединен с каналом 124 передачи давления, выполненным в манифольде. Данный канал 124 связан с каналами 126a-126c передачи давления клапанов 108a-108c последовательности соответственно (см. фиг.2). В результате образуется тракт 128 передачи давления, через который передается давление, имеющее место в контейнере 118. Это позволяет каждому клапану 108a-108c во время процедуры заполнения воспринимать указанное давление.

Когда давление в контейнере 118 поднимется до определенного уровня относительно давления в первой накопительной емкости 102a, первый клапан 108a последовательности автоматически разблокирует (например, откроет) тракт 130 (см. фиг.2) подачи текучей среды из второй накопительной емкости 102b. Указанный тракт проходит между емкостью 102b и выходным отверстием 112 манифольда. После этого начинается поступление текучей среды из емкости 102b через тракт 130 для текучей среды в контейнер 118. В частности, как показано на фиг.2, текучая среда проходит из второй накопительной емкости 102b через обратный клапан 114b второй ступени, входное отверстие 132a первой ступени, первый клапан 108a последовательности и выходит из выходного отверстия 134a первой ступени к выходному отверстию 112 манифольда. Когда второй тракт 130 подачи текучей среды разблокирован, первый тракт 120 подачи текучей среды, по существу, отключен (например, перекрыт), а первый клапан 108a последовательности и первый обратный клапан 114a предотвращают перетекание текучей среды из второй накопительной емкости 102b в первую накопительную емкость 102a.

Когда давление в контейнере 118 поднимется до определенного уровня относительно давления во второй накопительной емкости 102b, второй клапан 108b последовательности автоматически разблокирует тракт 136 (см. фиг.2) подачи текучей среды из третьей накопительной емкости 102c. Указанный тракт проходит между емкостью 102c и выходным отверстием 112 манифольда. Затем начинается поступление текучей среды из третьей накопительной емкости 102c через тракт 136 для текучей среды, по своему назначению аналогичный трактам 120 и 130. Как показано на фиг.2, тракт 136 от третьей накопительной емкости 102c проходит через обратный клапан 114c третьей ступени, входное отверстие 132b второй ступени, второй клапан 108b последовательности, выходное отверстие 134b второй ступени, входное отверстие 132a первой ступени, первый клапан 108а последовательности, выходное отверстие 134a первой ступени и наружу к выходному отверстию 112 манифольда.

В некоторых примерах осуществления предусмотрена возможность присоединить к манифольду 104 дополнительные накопительные емкости (не показаны), например четвертую накопительную емкость. В такой схеме контейнер 118 можно заполнить с доведением давления текучей среды до более высокого уровня по сравнению с давлением в третьей накопительной емкости 102c.

Когда поступление текучей среды прерывают посредством регулятора 110 и отсоединяют контейнер 118 от данной каскадной системы 100, клапаны 108a-108c последовательности запирают тракты 136 и 130 подачи текучей среды из второй и третьей накопительных емкостей, тем самым открывая тракт 120 подачи текучей среды из первой накопительной емкости для любого следующего контейнера, подлежащего заполнению, для которого предусмотрена возможность подключения к системе 100.

Описанная выше процедура включает последовательное активирование подачи текучей среды из трех или четырех накопительных емкостей. Однако возможна ситуация, когда желаемое давление в контейнере 118 не превышает уровень, прерывающий подачу текучей среды из первой накопительной емкости. В этом случае контейнер 118 можно заполнить, не задействуя тракты подачи текучей среды, связанные со второй или третьей накопительными емкостями.

На фиг.3 представлен пример клапана 300 последовательности, который можно использовать для выполнения функции клапанов 108a-108c (см. фиг.1 и 2), описанных выше в связи с каскадной системой 100, и клапанов такого же назначения, описанных далее в связи с другими примерами каскадных систем. Клапан 300 работает, по существу, подобно или идентично клапанам 108a-108c. В проиллюстрированном примере указанный клапан изображен присоединенным к первой и второй накопительным емкостям 302a и 302b соответственно, что позволяет заполнять контейнер 304 текучей средой из обеих указанных емкостей или из одной из них.

В приведенном примере основание 306 клапана 300 имеет наружную поверхность 308 и полость 310, определяющую собой внутреннюю поверхность 312 основания. Чтобы обеспечить возможность протекания текучей среды на участке между второй накопительной емкостью 302b и наполняемым контейнером 304, в основании выполнены входной и выходной каналы 314 и 316 клапана соответственно (например, на фиг.2 указанным каналам клапана отвечают входы 132a-132b и выходы 134a-134b соответствующих ступеней устройства). Входной канал 314 клапана проходит между наружной поверхностью 308 основания и его внутренней поверхностью 312, формируя соответствующий тракт (например, показанный на фиг.2 тракт 130 подачи текучей среды из второй накопительной емкости), по которому текучая среда может проходить из емкости 302b к полости 310 основания. Выходной канал 316 клапана проходит между полостью 310 основания и его наружной поверхностью 308, формируя соответствующий тракт (например, упомянутый выше тракт 130), по которому текучая среда, содержавшаяся в емкости 302b, может проходить из полости 310 основания к заполняемому контейнеру 304.

Чтобы клапан 300 последовательности мог воспринимать давление текучей среды в контейнере 304, в основании 306 выполнен канал 318 передачи давления наполнения (например, на фиг.1 указанному каналу отвечают каналы 126a-126с передачи давления). Канал 318 проходит между наружной и внутренней поверхностями 308 и 312 основания соответственно, формируя тракт, по которому давление текучей среды может передаваться от контейнера 304 в полость 310 основания (например, на фиг.2 указанному тракту отвечает тракт 128 передачи давления).

Кроме того, клапан 300 последовательности имеет крышку 320c наружной поверхностью 322 и полостью 324, определяющей внутреннюю поверхность 326 крышки. Чтобы клапан 300 мог реагировать на давление в первой накопительной емкости 302a, в крышке между ее наружной и внутренней поверхностями 322 и 326 соответственно выполнен канал 328 передачи давления хранения текучей среды. Указанный канал позволяет подсоединить или подключить клапан 300 к первой накопительной емкости 302a и формирует тракт передачи давления хранения, проходящий от емкости 302a к камере 329 передачи давления хранения, составляющей часть полости 324 крышки.

Основание 306 присоединено к крышке 320 с образованием герметичного объема, выдерживающего давление и заключающего в себе несколько компонентов клапана. В частности, внутри сборки основание 306 - крышка 320 заключен поршень 330, присоединенный к держателю 332 пружины, причем поршень герметично, но с возможностью скольжения сопряжен с полостью 324 крышки. Расположенные напротив друг друга поверхности 334 и 336 поршня воспринимают соответственно давление хранения текучей среды и давление наполнения. Давление в первой накопительной емкости 302a и давление в контейнере 304 создают усилия, приложенные соответственно к поверхности 334, воспринимающей давление хранения, и к поверхности 336, воспринимающей давление наполнения.

Для восприятия давления в контейнере 304 в приведенном примере клапан 300 последовательности имеет шток 338, через который проходит насквозь канал 340. Давление текучей среды в указанном контейнере передается в канал 318 передачи давления наполнения и далее через канал 340 штока и боковые отверстия 342 штока в напорную камеру 343 полости 324 крышки. Кроме того, указанное давление передается через боковые отверстия 344 держателя пружины в камеру 346 держателя, благодаря чему давление в контейнере 304 оказывается приложенным к поверхности 336, воспринимающей таким образом давление наполнения. Такое воздействие направлено против усилия, которое прилагается к поверхности 334, воспринимающей давление хранения (например, давление в первой накопительной емкости 302a). На основе разницы между направленными в противоположные стороны усилиями, приложенными к поверхностям 334 и 336, клапан 300 разблокирует (например, открывает) и блокирует (например, перекрывает) тракт для текучей среды, проходящий от второй накопительной емкости 302b к контейнеру 304 (например, показанный на фиг.2 тракт 128 передачи давления, подсоединенный ко второй емкости).

Для блокирования и разблокирования тракта для текучей среды, отходящего от второй накопительной емкости 302b, шток 338 клапана снабжен участком 348, представляющим собой затвор. На чертеже шток изображен в положении запирания, в котором затвор 348 упирается в седло 350 клапана (или входит с ним в плотный контакт), образуя соответствующее уплотнение, блокирующее или перекрывающее тракт для текучей среды, отходящий от емкости 302b. Седло 350 можно изготовить из полимера или какого-либо другого пригодного материала, гарантируя тем самым герметичное сопряжение между седлом 350 и затвором 348, выдерживающее давление. Для разблокирования или открывания указанного тракта шток 338 клапана перемещается в сторону крышки к открытому положению, в котором затвор 348 выходит из контакта с седлом, открывая для текучей среды проход между седлом и затвором. Затем текучая среда проходит через боковые отверстия 352 втулки 354 штока клапана и далее по направлению к выходному каналу 316 клапана.

Перемещением штока 338 и, таким образом, затвора 348 управляет поршень 330. Другими словами, если поршень движется в сторону канала 328 передачи давления хранения, шток 338 и затвор 348 также смещаются к указанному каналу, т.е. к открытому положению, в котором разблокируется тракт для текучей среды, исходящий из накопительной емкости 302b. При движении поршня 330 от канала 328 шток 338 также перемещается от указанного канала к положению запирания, в котором затвор 348 находится в контакте с седлом 350 клапана и блокирует указанный тракт, исходящий из накопительной емкости 302b.

Перемещение поршня 330 происходит в результате разницы направленных в противоположные стороны усилий, которые действуют на поверхности 334 и 336, воспринимающие соответственно давление хранения и давление наполнения. Для приложения к поршню смещающего давления, вызывающего его движение к открытому положению (когда уровень давления в контейнере 304 меньше, чем в первой накопительной емкости 302a), данный клапан 300 последовательности снабжен пружиной 356, находящейся в промежутке между ее опорой 358 и держателем 332 и обеспечивающей заданное смещающее усилие. Например, если смещающее давление указанной пружины составляет примерно 18 кг/см², поршень начинает перемещаться к открытому положению клапана (например, скользить по направлению к каналу 328 передачи давления хранения), когда перепад давления в контейнере 304 достигает уровня, лежащего ниже давления в первой накопительной емкости 302a. Другими словами, когда сумма давления, приложенного пружиной 356, и давления в контейнере 304 превышает давление в емкости 302a, поршень перемещается в сторону канала 328, т.е. к открытому положению, разблокируя или открывая тракт для текучей среды, проходящий между второй накопительной емкостью 302b и контейнером 304. Предусмотрена возможность выбрать смещающее усилие пружины 356 в зависимости от конкретного приложения таким образом, чтобы оно имело любое пригодное значение, соответствующее заданному давлению, например 3,6 кг/см², 7,2 кг/см², 18 кг/см², 28,8 кг/см² и т.д.

Для облегчения взаимодействия данного клапана 300 последовательности с манифольдом (например, с манифольдом 104, показанным на фиг.1 и 2) и упрощения технического обслуживания клапанов соответствующих каскадных систем (например, каскадной системы 100, показанной на фиг.1 и 2) основание 306 выполнено, как корпус, представляющий собой картридж. Такой корпус клапана 300 можно легко вставить в манифольд, причем для этого не требуется отсоединять и/или присоединять многочисленные линии для текучей среды к каналам (или портам) 314, 316 и 318 клапана.

Чтобы предотвратить смешивание потоков текучей среды, проходящих через канал 328 передачи давления хранения, канал 318 передачи давления наполнения и входной канал 314 клапана последовательности, в клапане 300 предусмотрено наличие нескольких кольцевых и статических уплотнений. Например, для предотвращения утечки текучей среды через канал 328 в камеру 329 полости 324 крышки поршень 330 снабжен кольцевым уплотнением 360. Чтобы предотвратить утечку текучей среды, исходящей из второй накопительной емкости 302b, в ту же полость 324, у штока 338 клапана имеется верхнее уплотнительное кольцо 362, а у втулки 354 штока и опоры 358 седла - статические уплотнения 364 и 366 соответственно. Для предотвращения утечки текучей среды, исходящей из канала 318, в другие зоны полости 310 основания шток 338 клапана оснащен нижним уплотнительным кольцом 368.

На фиг.4 представлен другой пример каскадной системы 400, которую можно применять для выведения текучей среды из набора накопительных емкостей 402a-402d и для повторного заполнения таких емкостей. По существу, система 400 функционирует подобно или идентично системе 100, описанной выше в связи с обсуждением фиг.1 и 2, причем используемые в ней клапаны последовательности подобны или идентичны клапану 300, показанному на фиг.3. Однако в добавление к подаче текучей среды из накопительных емкостей 402a-402d в контейнер 404 в данном случае каскадная система обладает также способностью загружать (заполнять) накопительные емкости текучей средой. Эта особенность системы 400 существенно снижает потребность в отключении или отсоединении накопительных емкостей от каскадной системы в ситуациях, когда, в частности, они опустошены и требуется их пополнить или заполнить заново. Например, хотя предусмотрена возможность отключения емкостей 402a-402d для целей технического обслуживания, нет необходимости отсоединять указанные емкости, чтобы пополнить их текучей средой, когда они опустошены. Вместо этого их можно загрузить, используя текучую среду, доставленную из источника подачи (не показан), например из накопительной цистерны (в частности, из передвижной цистерны на трейлере, стационарной цистерны, установленной вне помещения, и т.д.), а также от компрессора или другого устройства аналогичного назначения.

Каскадная система 400 содержит загрузочный контур 406, представляющий собой загрузочную линию 408, которая подключена к каждой из накопительных емкостей 402a-402d через соответствующие загрузочные обратные клапаны 410a-410d. Источник подачи текучей среды подсоединен к контуру 406 через загрузочный вход 412. Текучая среда, поданная к указанному входу, последовательно заполняет накопительные емкости 402a-402d, начиная с емкости, давление в которой минимально. Другими словами, загружаемая текучая среда проходит по тракту для текучей среды, присоединенному к той из указанных емкостей, давление в которой находится на наименьшем уровне, и начинает заполнять ее в первую очередь. После повышения давления в первой накопительной емкости до уровня, при котором минимальным оказывается давление в другой накопительной емкости, начинается заполнение обеих емкостей одновременно. Когда давления во всех емкостях 402a-402d выравниваются, загружаемая текучая среда начинает одновременно заполнять все емкости до тех пор, пока они не будут заполнены до желаемых уровня и/или давления. Во время описанной операции, поскольку уровни давления в накопительных емкостях 402a-402d понижены в различной степени, перетекание текучей среды из накопительных емкостей с повышенным давлением в накопительные емкости с пониженным давлением предотвращается загрузочными обратными клапанами 410a-410d.

Фиг.5A, 5B и 5C соответственно на виде спереди, сверху и с торца иллюстрируют следующий пример каскадной системы 500, которую можно применять для выведения текучей среды из набора накопительных емкостей 502a-502d и для заполнения таких емкостей с использованием загрузочного контура, выполненного в виде единого целого с манифольдом. Система 500 содержит манифольд 504, который, как показано на фиг.8, 9 и 10C, имеет загрузочный контур 505. Данный контур сформирован внутри манифольда, чтобы уменьшить длину линии для текучей среды, требуемую для этого контура. Данная система функционирует, по существу, подобно или идентично системе 400, описанной выше со ссылками на фиг.4.

Для установки клапанов 506a-506c последовательности (см. фиг.5A-5C и 6) в манифольде 504 выполнено соответствующее количество отверстий 508a-508c (т.е. гнезд для установки клапанов), как это показано на фиг.7-9. Каждый из указанных клапанов, по существу, подобен или идентичен клапану 300, показанному на фиг.3. Клапаны 506a-506c имеют корпусы типа картриджа, конфигурация которых позволяет вставить или ввинтить их в гнезда 508a-508c или зафиксировать их в отверстиях каким-либо иным способом.

Манифольд 504 имеет несколько отверстий (т.е. гнезд) 510a-510d для обратных клапанов (см. фиг.5A, 7-9 и 10C). В эти отверстия вставляются картриджи 512a-512d указанных клапанов (см. фиг.5B, 5C, 6 и 9), причем каждый картридж содержит два клапана. В частности, как показано на фиг.9, каждый такой картридж содержит соответствующий клапан из комплекта 514a-514d обратных клапанов подачи текучей среды и соответств