Устройство для увеличения усиления привода с блокирующим устройством

Устройство для увеличения усиления привода с блокирующим устройством

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрываемая информация относится в основном к приводам и, в частности, к устройству для увеличения усилия привода, имеющего блокирующее устройство.

Уровень техники

Клапаны управления (например, клапаны с поступательным движением штока, поворотные клапаны и т.д.) широко используются в автоматизированных системах управления технологическими процессами для управления потоком рабочей жидкости. В состав клапанов с поступательным движением штока, например запорных клапанов, шаровых клапанов и т.д., обычно входит шток (например, поступательный шток), который перемещает элемент регулирования потока (например, пробку клапана), установленный на пути протекающего флюида (жидкости или газа) между открытым положением, при котором флюид проходит через клапан, и закрытым положением, препятствующим прохождению жидкости через клапан. Клапан управления обычно включает привод (например, пневматический привод, гидравлический привод и т.д.), который обеспечивает автоматическую работу клапана. Во время работы узел регулировки (например, позиционер) подает рабочий флюид (например, воздух) к приводу для установки элемента регулирования потока в требуемое положение для регулировки потока флюида через клапан. Привод может перемещать элемент регулирования потока на длину полного хода между полностью закрытым положением, препятствующим течению флюида через клапан, и полностью открытым положением, обеспечивающим поток флюида через клапан.

В практической работе многие клапаны управления устанавливаются вместе с отказоустойчивыми или блокирующими системами. Отказоустойчивая блокирующая система обычно обеспечивает защиту автоматизированной системы управления технологическими процессами путем срабатывания привода и, вследствие этого, перемещения элемента регулирования потока к полностью закрытому или полностью открытому положению во время аварийных ситуаций, при перебоях электропитания и/или прекращении подвода управляющего флюида (например, воздуха) к приводу (например, к пневматическому приводу).

В закрытом положении элемент регулирования потока входит в контакт с седлом клапана, расположенным внутри клапана, для предотвращения течения флюида через клапан. В закрытом положении привод обеспечивает усилие для сообщения упорной нагрузки элементу регулирования потока с целью поддержания плотного контакта элемента регулирования потока с седлом клапана. При высоких давлениях (например, при высоком давлении рабочего флюида на впуске клапана) упорная нагрузка, обеспечиваемая приводом, может быть недостаточной для поддержания плотного контакта элемента регулирования потока с седлом клапана, что приводит к появлению нежелательной утечки через клапан. Обеспечение надлежащей или достаточной упорной нагрузки или открывающего усилия является особенно важным в том случае, когда клапан находится в неисправном положении. В неисправном положении привод заставляет перемещаться элемент регулирования потока в заданное положение (например, в полностью закрытое или полностью открытое положение).

Использующие воздух (например, пневматические) отказоустойчивые системы часто оснащаются управляющими приводами двойного действия для обеспечения отказоустойчивого или блокирующего механизма. В процессе работы использующие воздух (например, пневматические) отказоустойчивые системы могут быть скомпонованы для компенсации недостатка усилия (например, упорной нагрузки или открывающего усилия), обеспечиваемого приводом. Однако для таких известных пневматических отказоустойчивых систем требуются дополнительные компоненты (например, резервуары для удаления жидкой фазы, отключающие/переключающие клапаны, объемные бустеры и т.д.), что значительно увеличивает их сложность и стоимость.

Другие известные приводы (например, приводы с пружинным возвратом) обеспечивают отказоустойчивый механизм механического действия. В таких общеизвестных приводах может использоваться внутренняя пружина в непосредственном контакте с поршнем для обеспечения механической отказоустойчивости, перемещая поршень к одному из крайних положений хода (например, к полностью открытому или полностью закрытому положению), если прекращается подача флюида к приводу. Однако в случае большой длины хода (например, при длине четыре (4) дюйма и больше) такие приводы с пружинным возвратом плохо обеспечивают управление. А именно - в некоторых случаях жесткость пружины перемещения или отказоустойчивой пружины может быть причиной ухудшения рабочих характеристик привода, поскольку подводимый флюид и элемент управления должны преодолевать усилие перемещения отказоустойчивой пружины. На практике приводы с большой длиной хода часто оснащены возвратной пружиной с большим или меньшим коэффициентом жесткости для соответствия длине хода (то есть таким коэффициентом, который бы обеспечивал сжатие пружины по всей длине хода). Однако применение пружин с меньшим коэффициентом жесткости в приводах с большой длиной хода приводит к недостаточной упорной нагрузке или усилию, необходимому для обеспечения плотного контакта между элементом регулирования потока и седлом клапана для предотвращения утечки через клапан (или для обеспечения полного раскрытия клапана для прохождения потока флюида через клапан) при сбое системы, вследствие чего не обеспечивается система с надлежащим уровнем отказоустойчивости.

Раскрытие изобретения

В одном варианте воплощения система струйного управления для использования с клапанами включает первое устройство струйного управления для соединения посредством флюида источника подачи управляющего флюида и управляющего привода через первый перепускной канал. Источник подачи управляющего флюида обеспечивает управляющий флюид для перемещения исполнительного элемента управляющего привода в первом направлении или во втором направлении, противоположном первому направлению, когда управляющий привод находится в рабочем состоянии. Второе устройство струйного управления соединено посредством флюида с первым устройством струйного управления и скомпоновано для соединения посредством флюида блокирующего привода и управляющего привода через второй перепускной канал, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии. Блокирующий привод функционально связан с управляющим приводом.

В другом варианте воплощения описанная здесь система струйного управления включает перепускной канал для соединения управляющего флюида с управляющим приводом и блокирующим приводом, функционально связанным с управляющим приводом, таким образом, что управляющий флюид вызывает перемещение блокирующего привода в положение хранения и вызывает перемещение управляющего привода между первым положением и вторым положением, когда управляющий привод находится в рабочем состоянии. Устройство струйного управления соединено с перепускным каналом для предотвращения потока флюида между управляющим приводом и блокирующим приводом, когда управляющий привод находится в рабочем состоянии, и для соединения посредством флюида блокирующего привода и управляющего привода с целью обеспечения потока флюида между управляющим приводом и блокирующим приводом, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии, таким образом, что управляющий флюид от блокирующего привода воздействует на управляющий привод для увеличения усилия, обеспечиваемого управляющим приводом, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии.

Еще в одном варианте воплощения описанная здесь система струйного управления включает первое устройство для соединения сжатого управляющего флюида и управляющего привода, когда управляющий привод находится в рабочем состоянии, такое, что управляющий флюид вынуждает управляющий привод перемещаться между первым положением и вторым положением. Система также включает второе устройство для соединения сжатого управляющего флюида с блокирующим устройством, вынуждающего перемещаться блокирующее устройство в положение хранения, когда управляющий привод находится в рабочем состоянии. Далее второе устройство для соединения посредством флюида избирательно обеспечивает поток флюида от блокирующего устройства до первого устройства для соединения посредством флюида, и первое устройство избирательно обеспечивает поток флюида от второго устройства к управляющему приводу для соединения посредством флюида, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии.

Краткое описание чертежей

ФИГ.1A, 1B и 1C иллюстрируют известный клапан управления и привод, имеющий пневматическую отказоустойчивую систему.

ФИГ.2 иллюстрирует вариант воплощения описанного здесь устройства привода.

ФИГ.3 является видом в поперечном разрезе варианта воплощения устройства привода на ФИГ.2, реализованного с помощью описанного здесь варианта воплощения системы струйного управления, и показывает устройство привода в рабочем состоянии.

ФИГ.4 является другим видом в поперечном разрезе варианта воплощения устройства привода на ФИГ.2 и 3 и показывает устройство привода в нерабочем состоянии.

ФИГ.5 иллюстрирует вариант воплощения устройства привода на ФИГ.2, реализованного с помощью другого описанного здесь варианта воплощения системы струйного управления.

Осуществление изобретения

Описанные здесь в качестве примера системы и устройства повышают усилие (например, упорную нагрузку или открывающее усилие), приложенное управляющим приводом, например, к элементу регулирования потока клапана, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии. Далее описанные здесь в качестве примера системы и устройства обеспечивают практически закрытую систему между управляющим приводом и блокирующим устройством (например, практически предотвращая утечку управляющего флюида из управляющего привода), когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии. Таким образом, описанные здесь в качестве примера системы и устройства могут обеспечивать повышенное усилие, приложенное к элементу регулирования потока, на протяжении значительного или продолжительного периода времени, когда управляющий привод находится в нерабочем состоянии.

Кроме того, описанные здесь в качестве примера системы и устройства предоставляют блокирующее или отказоустойчивое устройство, которому не требуются сложные и дорогостоящие компоненты, необходимые для известных отказоустойчивых систем, описанных выше. Хотя описанное здесь в качестве примера устройство можно подгонять под разную длину хода клапана и различные варианты применения (например, открытия/закрытия, дросселирования и т.д.), описанное здесь в качестве примера устройство особенно подходит для дросселирования регуляторов потока (например, клапанов) с большой длиной хода (например, больше 8 дюймов).

Перед тем как подробно описать выбранное в качестве примера устройство, будет представлено краткое обсуждение известного узла клапана управления 100 применительно к ФИГ.1A, 1B и 1C. Из ФИГ.1A и 1B видно, что известный узел клапана управления 100 включает привод 102 для перемещения или работы клапана 104. Как показано на ФИГ.1A, клапан 104 включает корпус клапана 106, внутри которого расположено гнездо клапана 108 для определения отверстия 110, которое обеспечивает прохождение потока флюида от впускного отверстия 112 до выпускного отверстия 114. Элемент регулирования потока 116 функционально связан со штоком клапана 118, который перемещается в первом направлении (например, от седла клапана 108 в плоскости ФИГ.1A) для обеспечения течения флюида от впускного отверстия 112 до выпускного отверстия 114 и перемещается во втором направлении (например, к седлу клапана 108 в плоскости ФИГ.1A) для ограничения или прекращения течения флюида от впускного отверстия 112 до выпускного отверстия 114. Таким образом, скорость потока через клапан управления 100 регулируется положением элемента регулирования потока 116 относительно седла клапана 108. Клетка клапана 120, которая принимает со скольжением элемент регулирования потока 116, расположена между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114 для определения определенных характеристик флюида (например, для контроля пропускной способности, снижения уровня шума, снижения кавитации и т.д.). Крышка клапана 122 соединена с корпусом клапана 106 крепежными элементами 124 и соединяет клапан 104 с хомутом 126 привода 102.

Привод 102, представленный на ФИГ.1B, обычно относится к приводам поршня двухстороннего действия. Привод 102 включает поршень (не показан), функционально связанный с элементом регулирования потока 116 (ФИГ.1A) через шток привода 128. Соединитель штока 131 может быть соединен со штоком привода 128 и штоком клапана 118 и может включать указатель перемещения 130 для отображения положения привода 102 и, следовательно, положения элемента регулирования потока 116 относительно седла клапана 108 (например, открытого положения, закрытого положения, промежуточного положения и т.д.). Показанный в качестве примера на ФИГ.1A и 1B узел клапана управления 100 включает отказоустойчивую систему 132. Отказоустойчивая система 132 обеспечивает защиту автоматизированной системы управления технологическими процессами путем перемещения элемента регулирования потока 116 в требуемое положение во время аварийных ситуаций (например, если узел управления не может обеспечить подвод управляющего флюида к приводу 102).

ФИГ.1C иллюстрирует известную систему струйного управления 134, в которой внедрена отказоустойчивая система 132. В этом варианте воплощения отказоустойчивая система 132 использует в качестве флюида воздух и включает отключающий клапан 136, пневматически соединенный с приводом 102 и емкостью 138. Отключающий клапан 136 включает первую или верхнюю диафрагму 140 и нижнюю диафрагму 142, установленные внутри кожуха 144 отключающего клапана 136. Верхняя диафрагма 140 функционально связана с седлом клапана 146, имеющим отверстие 148, через которое осуществляется прохождение флюида к выпускному отверстию 150. Первый элемент регулирования потока 152 находится в контакте с седлом клапана 146 для предотвращения течения флюида через отверстие 148 и перемещается от седла клапана 146 для обеспечения потока флюида через отверстие 148. Регулировочная пружина 154 сдвигает первую сторону 156 диафрагмы 140 в направлении нижней диафрагмы 142 (в плоскости ФИГ.1C), а пружина заглушки клапана 157 сдвигает первый элемент регулирования потока 152 в сторону седла клапана 146.

Отключающий клапан 136 включает второй элемент регулирования потока 158 и третий элемент регулирования потока 160, расположенные внутри кожуха 144 и функционально связанные с нижней диафрагмой 142 через соответствующие штоки 162 и 164. Второй элемент регулирования потока 158 перемещается от первого положения, которое обеспечивает течение флюида по каналам А и В и предотвращает течение флюида по каналу С, до второго положения, которое обеспечивает течение флюида по каналам В и С и предотвращает течение флюида по каналу А. Аналогично третий элемент регулирования потока 160 перемещается от первого положения, которое обеспечивает течение флюида по каналам D и Е и предотвращает течение флюида по каналу F, до второго положения, которое обеспечивает течение флюида по каналам Е и F и предотвращает течение флюида по каналу D.

Первый перепускной канал 166 пневматически соединяет источник подачи управляющего флюида (не показан) с нижней камерой 170 отключающего клапана 136, пневматически соединенного с верхней диафрагмой 140, и с нижней камерой 172 отключающего клапана 136, пневматически соединенного с нижней диафрагмой 142. Первый перепускной канал 166 также пневматически соединяет управляющий флюид с регулировочным узлом или позиционером 168. Второй перепускной канал 174 пневматически соединяет позиционер 168 с первой или нижней камерой 176 привода 102 через каналы D и Е. Третий перепускной канал 178 пневматически соединяет позиционер 168 со второй или верхней камерой 180 привода 120 через каналы А и В. Четвертый перепускной канал 182 пневматически соединяет емкость 138 с верхней камерой 180 привода 102 через каналы С и В.

Емкость 138 пневматически соединена с источником подачи управляющего флюида через первый перепускной канал 166 и предназначена для хранения сжатого управляющего флюида (воздуха), когда привод 102 находится в рабочем состоянии (то есть когда источник подачи управляющего флюида обеспечивает подвод управляющего флюида к приводу 102). Между первым перепускным каналом 166 и емкостью 138 установлен стопорный клапан 184 для предотвращения попадания сжатого управляющего флюида в емкость 138 из первого перепускного канала 166, когда давление управляющего флюида в емкости 138 становится выше давления управляющего флюида в первом перепускном канале 166.

Из ФИГ.1A-1C видно, что в процессе работы источник подачи управляющего флюида обеспечивает подвод управляющего флюида к позиционеру 168 через первый перепускной канал 166 и нагружает нижнюю и верхнюю камеры 170 и 172 отключающего клапана 136. Давление управляющиего флюида создает усилие на вторую сторону 186 верхней диафрагмы 140, которое больше усилия, приложенного к первой стороне 156 верхней диафрагмы 140 посредством регулировочной пружины 154, и создает плотный контакт между элементом регулирования потока 152 и седлом клапана 146 для предотвращения вытекания флюида через выпускное отверстие 150. Кроме того, управляющий флюид в верхней камере 172 воздействует на нижнюю диафрагму 142 и, таким образом, вынуждает второй и третий элементы регулирования потока 158 и 160 перемещаться, соответственно, в направлении каналов С и F для предотвращения протекания флюида через каналы С и F и обеспечения протекания флюида через каналы А и В, а также С и D. Аналогичным образом управляющий флюид от позиционера 168 течет к верхней камере 180 привода 102 через третий перепускной канал 178 и каналы А и В, а управляющий флюид от позиционера 168 течет к нижней камере 176 привода 102 через второй перепускной канал 174 и каналы D и Е.

Позиционер 168 может быть функционально связан с датчиком обратной связи (не показан) через сервомеханизм для регулирования количества управляющего флюида, которое должно подводиться сверху и/или снизу к поршню 187 привода 102, в зависимости от сигнала, поступающего с датчика обратной связи. В результате перепад давлений вдоль поршня 187 вызывает перемещение его в первом или во втором направлении для изменения положения элемента регулирования потока 116 между закрытым положением, при котором элемент регулирования потока 116 находится в плотном контакте с седлом клапана 108, и полностью открытым положением или положением максимальной скорости потока, при котором элемент регулирования потока 116 пространственно отделен от седла клапана 108. Кроме того, во время работы источник подачи управляющего флюида обеспечивает поступление сжатого управляющего флюида в емкость 138 через первый перепускной канал 166.

Отключающий клапан 136 реагирует на давление управляющего флюида, поступающего от соответствующего источника. Если давление управляющего флюида падает ниже заданного значения (например, значения, заданного регулировочной пружиной 154), тогда отключающий клапан 136 обеспечивает замкнутую систему и пневматически соединяет емкость 138 и привод 102.

Например, если вышел из строя источник подачи управляющего флюида, верхняя и нижняя камеры 170 и 172 отключающего клапана 136 больше не будут испытывать нагрузку управляющего флюида. В этом случае регулировочная пружина 154 будет воздействовать на верхнюю диафрагму 140 и, следовательно, перемещать элемент регулирования потока 152 от седла клапана 146 для обеспечения протекания флюида через выпускное отверстие 150. В результате управляющий флюид в верхней камере 172 удаляется через выпускное отверстие 150 через канал 188 и отверстие 148. Когда флюид из верхней камеры 172 выпускается, тогда пружины 190 и 192, функционально связанные соответственно со вторым и третьим элементами регулирования потока 158 и 160, вынуждают элементы регулирования потока 158 и 160 перемещаться во второе положение (то есть от соответствующих каналов С и F), вследствие чего блокируется поток флюида через соответствующие каналы А и D.

Если второй элемент регулирования потока 158 находится во втором положении, каналы С и В пневматически соединяют емкость 138 с верхней камерой 180 привода 102 через четвертый перепускной канал 182 и первую часть 194 третьего перепускного канала 178. Далее, когда третий элемент регулирования потока 160 находится во втором положении, каналы Е и F пневматически соединяют нижнюю камеру 176 привода 102 с атмосферным давлением через канал F и первую часть 196 второго перепускного канала 174. Емкость 138 поставляет хранящийся под давлением управляющий флюид к приводу 102 для перемещения элемента регулирования потока 116 в открытое, закрытое или промежуточное положение. Возможен вариант, когда емкость 138 удаляется и каналы С и F блокируются (например, пробкой) таким образом, что в этом положении отключающий клапан 136 вынуждает привод 102 заблокировать или удерживать элемент регулирования потока 116 в последнем положении регулирования.

Хотя пневматическая отказоустойчивая система 132 является очень эффективной, очень сложна в установке, требует дополнительной трубной разводки, специального размещения, технического обслуживания и т.д., что увеличивает ее стоимость. Более того, для емкости 138, используемой в пневматической отказоустойчивой системе 132, обычно требуется периодическая аттестация (например, ежегодная), поскольку она часто классифицируется как сосуд высокого давления, а это требует дополнительных затрат средств и времени. Кроме того, отказоустойчивая система 132 не обеспечивает начальной (например, пружинной) механической отказоустойчивости, которая в некоторых случаях может быть желательна или необходима.

В других вариантах воплощения приводы с большой длиной хода могут включать пружину перемещения или отказа, функционально связанную с элементом приведения в действие (например, поршнем) привода 102 для обеспечения начальной механической отказоустойчивости. Однако такие пружины перемещения обычно не обладают достаточной тягой или усилием (например, не могут обеспечить необходимой упорной нагрузки) для обеспечения плотного контакта между элементом регулирования потока 116 и седлом клапана 108 при ослаблении или прекращении подвода управляющего флюида к приводу 102. Таким образом, таким известным пружинам перемещения обычно требуется дополнительная отказоустойчивая система, например такая отказоустойчивая система, как 132.

ФИГ.2 иллюстрирует вариант воплощения устройства привода 200, который может использоваться вместе с системами или устройствами, описанными здесь в качестве примера. Приведенное в качестве примера устройство привода 200 может использоваться для работы или управления регуляторами потока, например такими, как клапаны с поступательным движением штока (например, запорные клапаны, сферические клапаны и т.д.), поворотные клапаны (например, дроссельные клапаны, шаровые клапаны, тарельчатые клапаны и т.д.) и/или какие-либо другие устройства или устройства струйного управления. Например, приведенное в качестве примера на ФИГ.2 устройство привода 200 может использоваться для работы или управления приведенного в качестве примера на ФИГ.1A клапана 104.

В этом варианте воплощения устройство привода 200 включает первый или управляющий привод 202, сконфигурированный как привод двойного действия. В других примерах управляющий привод 202 может быть приводом с пружинным возвратом или каким-либо другим подходящим приводом. Управляющий привод 202 включает исполнительный элемент управляющего привода 204 (например, поршень или диафрагму), установленные в кожухе 206 для определения первой камеры 208 и второй камеры 210. Первая и вторая камеры 208 и 210 получают управляющий флюид (например, сжатый воздух) для перемещения исполнительного элемента управляющего привода 204 в первом или втором направлении, в зависимости от перепада давлений вдоль исполнительного элемента управляющего привода 204, созданного управляющим флюидом в первой и второй камерах 208 и 210. Управляющий привод 202 включает шток 212, который должен быть функционально связан, например, с элементом регулирования потока (например, с элементом регулирования потока 116 на ФИГ.1A) клапана (например, клапана 104 на ФИГ.1A) через шток клапана 214.

Как показано, шток привода 212 включает первую часть штока привода 216, соединенную со второй частью штока привода 218. В других вариантах воплощения шток привода 212 может иметь единую или цельную конструкцию. Первая часть штока привода 216 соединена с исполнительным элементом управляющего привода 204 на первом конце 220 и соединена со второй частью штока привода 218 на втором конце 222. Индикатор перемещения 224 может быть соединен со второй частью штока привода 218 и штоком клапана 214 для определения положения исполнительного элемента управляющего привода 204 и, следовательно, положения элемента регулирования потока относительно седла клапана (например, седла клапана 108 на ФИГ.1A) (например, открытого положения, закрытого положения, промежуточного положения и т.д.).

Приведенное в качестве примера устройство привода 200 также включает второй привод или блокирующее устройство 226. Как показано, блокирующее устройство 226 включает кожух 228, имеющий блокирующий исполнительный элемент 230 (например, поршень, разделительную диафрагму и т.д.), установленный для определения третьей камеры 232 и четвертой камеры 234. Третья камера 232 предназначена для приема управляющего флюида (например, сжатого воздуха, гидравлического масла и т.д.) с целью приложения усилия к первой стороне 236 блокирующего исполнительного элемента 230 для перемещения блокирующего исполнительного элемента 230 в первом направлении или удержания блокирующего исполнительного элемента 230 в положении хранения (например, как показано на ФИГ.2-3).

Сдвигающий элемент 238 (например, пружина) установлен в четвертой камере 234 для сдвига блокирующего исполнительного элемента 230 во втором направлении, противоположном первому направлению, таким образом, что, когда давление управляющиего флюида в третьей камере 232 создаст усилие на первой стороне 236, меньшее, чем усилие, приложенное сдвигающим элементом 238 ко второй стороне или поверхности 240 блокирующего исполнительного элемента 230 (например, когда управляющий флюид в третьей камере 232 удален), блокирующий исполнительный элемент 230 будет перемещаться во втором направлении. Другими словами, блокирующий исполнительный элемент 230 перемещается в заданное положение (например, как показано на ФИГ.4-5), если источник подачи управляющего флюида не может подвести управляющий флюид к третьей камере 232. Блокирующий исполнительный элемент 230 также может включать кольцевые уплотнения 244 и 245 (например, уплотнительные кольца), чтобы по меньшей мере частично определить третью камеру 232 и предотвратить утечку управляющего флюида из третьей камеры 232 в четвертую камеру 234.

На ФИГ.2 показан вариант воплощения сдвигающего элемента (пружины) 238, установленной между гнездом пружины 246 и коробкой для удержания пружины 248. Блокирующий исполнительный элемент 230, сдвигающий элемент 238, гнездо пружины 246 и коробка 248 могут быть предварительно собраны с высотой, практически равной высоте или размеру кожуха 228. Таким способом коробка 248 облегчает сборку и техническое обслуживание приведенного в качестве примера устройства привода 200 за счет предотвращения выхода сдвигающего элемента 238 из кожуха 228 во время демонтажа для проведения технического обслуживания или ремонта. Коробка 248 скользящим способом соединена с гнездом пружины 246 через стержни 250 (например, болты) таким образом, что коробка 248 перемещается (например, скользит) вместе с блокирующим исполнительным элементом 230, когда сдвигающий элемент 238 сжат или вытянут.

В этом варианте воплощения блокирующий исполнительный элемент 230 показан как поршень, имеющий отверстие 252 для скользящего входа штока привода 212. В других вариантах воплощения блокирующим исполнительным элементом 230 может быть диафрагма или какой-либо другой подходящий исполнительный элемент.

Приведенное в качестве примера устройство привода 200 также включает соединитель или соединительный элемент 256. В показанном варианте воплощения соединительный элемент 256 соединяет первую часть штока привода 216 и вторую часть штока привода 218. Соединительный элемент 256 имеет цилиндрический корпус 258 с передней кромкой или кольцевым выступающим элементом 260. Как будет более подробно описано ниже, соединительный элемент 256 должен входить в контакт с частью блокирующего устройства 226 при выходе из строя источника подачи управляющего флюида (то есть когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии). Например, как показано, соединительный элемент 256 установлен между гнездом пружины 246 и блокирующим исполнительным элементом 230 таким образом, что передняя кромка 260 должна войти в контакт с коробкой 248 для функционального соединения с блокирующим исполнительным элементом 230 и исполнительным элементом управляющего привода 204, когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии. Однако в других вариантах воплощения соединительный элемент 256 может находиться между блокирующим исполнительным элементом 230 и поверхностью 262 кожуха 228 таким образом, чтобы передняя кромка 260 входила в контакт с блокирующим исполнительным элементом 230, вынуждая исполнительный элемент управляющего привода 204 двигаться в направлении поверхности 262, когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии.

В других вариантах воплощения соединительный элемент 256 может составлять единое целое со штоком привода 212 как единая или цельная конструкция. В других вариантах воплощения шток привода 212 включает фланцевый конец для контакта с блокирующим исполнительным элементом 230 и/или коробкой 248. Еще в одних вариантах воплощения соединительный элемент 256 может иметь любую другую подходящую форму и/или может быть каким-либо другим подходящим соединителем, который будет функционально и избирательно соединять исполнительный элемент управляющего привода 204 и блокирующий исполнительный элемент 230, когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии.

Как показано, фланец 266 кожуха 206 соединен с первым фланцем 268 кожуха 228 соединительными элементами 270. Однако в других вариантах воплощения фланец 266 и фланец 268 могут составлять единое целое как единая или цельная конструкция. Аналогично кожух 228 включает второй фланец 272 для соединения кожуха 228 с фланцем 274, например, колпачка или хомута 276. Однако в других вариантах воплощения фланцы 272 и 274 могут составлять единое целое как единая или цельная конструкция.

Приводимое в качестве примера на ФИГ.2 устройство привода 200 обеспечивает компоновку закрытия при отказе, когда соединено, например, с таким клапаном, как клапан 104 на ФИГ.1A. Компоновка закрытия при отказе вынуждает элемент регулирования потока 116 входить в плотный контакт с седлом клапана 108 (например, в закрытое положение) для предотвращения потока флюида через клапан 104. Другими словами, приводимое в качестве примера устройство привода 200 (когда соединено с клапаном 104) скомпоновано таким образом, что в заданном положении устройство привода 200 вынуждает элемент регулирования потока 116 перемещаться в направлении седла клапана 108 для предотвращения потока флюида через клапан 104. Однако в других вариантах воплощения приводимое в качестве примера устройство привода 200 может быть скомпоновано как привод открытия при отказе. При компоновке открытия при отказе устройство привода 200 может быть скомпоновано таким образом, чтобы в заданном положении или в положении отказа (например, в полностью открытом положении) устройство привода 200 вынуждало элемент управления 116 перемещаться от седла клапана 108, чтобы обеспечить прохождение потока флюида через клапан 104, и/или в какое-либо другое подходящее или требуемое промежуточное положение.

При компоновке открытия при отказе направление блокирующего исполнительного элемента 230, гнезда пружины 246, сдвигающего элемента 238 и коробки 248 может быть изменено на противоположное (например, на перевернутое) относительно направления, показанного на ФИГ.2. При такой компоновке соединительный элемент 256 может быть установлен между блокирующим исполнительным элементом 230 и поверхностью 278 кожуха 228 таким образом, что соединительный элемент 256 (например, передняя кромка 260) будет входить в контакт с блокирующим исполнительным элементом 230 (например, через часть с выточкой 264) для функционального соединения блокирующего исполнительного элемента 230 с исполнительным элементом управляющего привода 204, когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии. Примеры таких компоновок описаны в Заявке на патент США, порядковый номер 12/360678, внесенной в реестр 27 января 2009 года, которая включена в полном объеме в настоящий документ посредством ссылки.

ФИГ.3 иллюстрирует вариант воплощения устройства привода 200, показанного на ФИГ.2, реализованного с помощью системы или устройства струйного управления 300, описанных здесь, и показывает управляющий привод 202 в рабочем состоянии. ФИГ.4 показывает управляющий привод 202 в нерабочем состоянии.

Показанная в качестве примера система струйного управления 300 скомпонована для обеспечения нормальной работы управляющего привода 202, когда управляющий привод 202 находится в рабочем состоянии, и соединяет посредством флюида управляющий привод 202 и блокирующее устройство 226, когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии. Когда управляющий привод 202 находится в нерабочем состоянии, система струйного управления 300 обеспечивает закрытую систему (например, предотвращает утечку управляющего флюида из системы 300) между блокирующим устройством 226 и управляющим приводом 202 (например, камерой управляющего привода 202). В результате система струйного управления 300 позволяет управляющему флюиду блокирующего привода 226 протекать к управляющему приводу 202 для увеличения усилия (например, увеличения упорной нагрузки или открывающего усилия) к, например, элементу регулирования потока (например, к элементу регулирования потока 116 на ФИГ.1A) клапана (например, клапана 104 на ФИГ.1A), когда управляющий привод 202 находится в нерабочем или неисправном состоянии. Предотвращение выпуска управляющего флюида позволяет управляющему приводу сообщать увеличенное усилие к элементу регулирования потока на протяжении значительного или продолжительного периода времени.

Из ФИГ.3 видно, что управляющий привод 202 находится в рабочем состоянии, когда первая камера 208 принимает управляющий флюид (например, сжатый воздух, гидравлическую жидкость и т.д.) через первый канал 302, и/или вторая камера 210 принимает управляющий флюид через второй канал 304, чтобы вызвать перемещение исполнительного элемента управляющего привода 204 между первой поверхностью 306 и второй поверхностью 308. Длина перемещения исполнительного элемента управляющего привода 204 между первой поверхностью 306 и второй поверхностью 308 является длиной полного хода управляющего привода 202. В некоторых вариантах воплощения длина полного хода управляющего привода 202 может быть больше 8 дюймов.

Система струйного управления 300 включает перепускной канал 310a (например, трубопровод) для соединения источника подачи управляющего флюида 312 с управляющим приводом 202 и перепускной канал 310b для соединения источника подачи управляющего флюида 312 с блокирующим устройством 226. Перепускной канал 310b включает однопутевой клапан 314 (например, стопорный клапан), который обеспечивает протекание управляющего флюида от своего источника 312 в третью камеру 232 блокирующего устройства 226 через канал 316, но предотвращает поток флюида из третьей камеры 232 к источнику подачи флюида 312. Однопутевой клапан 314 также является причиной соединения посредством флюида между флюидом в третьей камере 232 и первым устройством струйного управления или клапанной системой 318 через перепускной канал 320.

В этом варианте воплощения клапанная система 318 включает трехходовой клапан 322 (например, быстродействующий трехходовой клапан) и кл