BR112014009454A2 - intensificador de volume com declivagem de carga de assento - Google Patents

Abstract

INTENSIFICADOR DE VOLUME COM DECLIVAGEM DE CARGA DE ASSENTO Um dispositivo de controle de fluxo de fluido inclui um cartucho de acabamento, uma montagem de diafragma e um elemento de controle. O cartucho de acabamento define uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior. A porta de alimentação de cartucho é disposta ao longo de uma rota de alimentação do intensificador de volume e a superfície planar superior é disposta ao longo de uma exaustão do intensificador de volume. A montagem de diafragma define uma porta de exaustão na rota de exaustão. O elemento de controle é disposto de forma móvel no cartucho de acabamento e inclui um plugue de alimentação, um plugue de exaustão e uma haste. O plugue de alimentação acopla-se com a porta de alimentação de cartucho e o plugue de exaustão se acopla com a porta de exaustão. O plugue de exaustão inclui ainda uma superfície planar inferior que é coplanar à superfície planar superior do cartucho de acabamento.

Description

“INTENSIFICADOR DE VOLUME COM DECLIVAGEM DE CARGA DE ASSENTO” Campo da divulgação

[0001] A presente divulgação é direcionada para intensificadores de volume e sistemas pneumáticos incluindo intensificadores de volume.

FUNDAMENTOS

[0002] Sistemas para controlar o fluxo de fluidos, como ar comprimido, gás natural, petróleo, propano ou similares, são geralmente conhecidos na técnica. Esses sistemas geralmente incluem pelo menos uma válvula de controle para controlar vários parâmetros de fluxo do fluido. Válvulas de controle típicos incluem um elemento de controle de válvula como um tampão de válvula, por exemplo, disposto de forma móvel dentro do caminho de fluxo para controlar o fluxo do fluido. A posição de um elemento desse controle pode ser controlada por um posicionador através de um atuador pneumático como um atuador de pistão ou um atuador diafragma-baseado, como é conhecido na técnica. Posicionadores convencionais entregam sinais pneumáticos para o atuador para o traçado do elemento de controle de válvula entre uma abertura e uma posição fechada, por exemplo. A velocidade na qual um posicionador padrão pode acionar a válvula de controle, no entanto, em parte varia de acordo com os tamanhos de atuador e a válvula de controle. Por exemplo, válvulas de controle atuadores/maiores normalmente levam mais tempo para serem acionadas.

[0003] Portanto, tais sistemas adicionalmente empregam um ou mais intensificadores de volume localizados entre o posicionador e o atuador. Para válvulas de simples ação, um intensificador de volume único é empregado. Para válvulas de dupla ação, dois volumes de intensificadores são empregados, um para cada lado do elemento de controle do atuador (ou seja, pistão ou diafragma) acoplado à válvula. Os impulsionadores de volume são usados para amplificar o volume do sinal enviado do posicionador, aumentando assim a velocidade em que o atuador aciona a válvula de controle pneumático. Sumário

[0004] Um aspecto da presente divulgação de um dispositivo de controlo de fluxo de fluido, incluindo uma porta de alimentação para a porta de saída, uma porta de descarga, um cartucho de guarnição, uma montagem de diafragma, e um elemento de controle. A porta de alimentação é para receber uma alimentação de fluido pressurizado. A porta de saída para a entrega de uma alimentação de fluido pressurizado. A porta de ventilação é para a ventilação de um suprimento de fluido pressurizado. O cartucho de guarnição é disposto, entre a porta de alimentação e a porta de saída e a porta de saída e a porta de ventilação. O cartucho de guarnição define uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior. O cartucho de guarnição é disposto, entre a porta de alimentação e a porta de saída e a porta de saída e a porta de ventilação. A superfície planar superior é descartada juntamente de um caminho de escape, estendendo-se entre a porta de saída e a porta de ventilação. A montagem do diafragma é descartada entre a porta de saída e a porta de ventilação e define uma porta de escape juntamente do caminho de escape. O elemento de controle é disposto de forma móvel no cartucho de guarnição e inclui um plugue de alimentação, um plugue de exaustão, e uma haste que se estende entre os plugues de alimentação e exaustão. O plugue de alimentação está em acoplamento seletivo com a porta de alimentação do cartucho de guarnição, fechando assim o caminho de alimentação. O plugue de escape está no engajamento seletivo com o plugue de exaustão da montagem do diafragma, fechando assim o caminho de escape. O plugue de escape é composto por uma superfície planar inferior disposta através de uma interface entre ao plugue de exaustão e o tronco. O plugue de exaustão inclui ainda uma superfície planar inferior que é coplanar à superfície planar superior do cartucho de guarnição.

[0005] Outro aspecto da divulgação presente fornece para um dispositivo de controle de fluxo de fluidos incluindo uma estrutura, uma carcaça do diafragma, uma tampa de mola, um caminho de alimentação, um caminho de escape, um cartucho de guarnição, uma montagem de diafragma e um elemento de controle. O estrutura define uma porta de alimentação adaptada para ser acoplada a pelo menos um fornecimento de ar pressurizado e uma porta de saída adaptada para ser acoplada a um atuador de uma válvula de controle. A carcaça de diafragma acoplada ao corpo e define uma porta de ventilação adaptada para estar em comunicação com a atmosfera circundante; A tampa de mola está acoplada à carcaça de diafragma e define uma porta de sinal de controle adaptada para receber um sinal de controle pneumático; O caminho de alimentação estende-se entre as portas de alimentação e de saída de estrutura. O caminho de exaustão, estende-se entre a porta de saída da estrutura e a porta de ventilação da carcaça de diafragma. O cartucho de guarnição está disposto dentro da estrutura e define uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior. A porta de alimentação de cartucho está disposto juntamente do caminho de alimentação entre as portas de alimentação e de saída do corpo. A superfície planar superior está disposta juntamente do caminho de escape entre a porta de saída do corpo e da porta de ventilação da carcaça do diafragma. A montagem de diafragma está disposta dentro da carcaça do diafragma e define uma porta de exaustão disposta juntamente do caminho de exaustão entre a porta de saída da estrutura e a porta de ventilação da carcaça do diafragma; e

[0006] O elemento de controle está disposto dentro da estrutura e inclui um plugue de alimentação, um plugue de exaustão e uma haste que se estende entre os plugues de alimentação e de exaustão, sendo o plugue de exaustão compreendendo uma superfície planar inferior em uma interface entre o plugue de exaustão e o tronco, O elemento de controle e a montagem do diafragma são movíveis no corpo e a carcaça do diafragma, respectivamente, em relação a uma posição de repouso, em que uma porta de alimentação de carga assento impulsiona a porta de alimentação para um encaixe com a abertura de alimentação de cartucho e uma porta de exaustão de carga assento simultaneamente impulsiona a porta de exaustão da montagem de diafragma para um encaixe com o plugue de exaustão de um elemento de controle para fechar o caminho de exaustão. A superfície planar superior do cartucho de guarnição está alinhada com a superfície planar inferior do plugue de exaustão quando o elemento de controle e a montagem do diafragma ocupam a posição quiescente.

[0007] Outro aspecto da divulgação presente inclui um sistema de controle de processo fluido ter uma válvula de controle, um atuador, uma fonte primária de fluido pressurizado, uma fonte secundária de fluido pressurizado, impulsionadores de primeiro e segundo volume e um posicionador. O atuador está conectado operavelmente à válvula de controle, incluindo um pistão, uma primeira porta de controle em comunicação fluida com uma primeira superfície do pistão e uma segunda porta de controle em uma comunicação fluida com uma segunda superfície do pistão; A fonte primária de fluido pressurizado é para acionar o atuador durante um modo de operação normal. A fonte secundária de fluido pressurizado é para acionar o atuador durante um modo de viagem. O primeiro intensificador de volume está ligado na comunicação fluida com a primeira porta de controle do atuador e a principal fonte de fluido pressurizado. O primeiro impulsionador de volume é adaptado para impulsionar um volume de fluido pressurizado, fornecido para a primeira porta de controle de fonte primária de fluido pressurizado durante o funcionamento normal. O segundo intensificador de volume está ligado na comunicação fluida com a segunda porta de controle do atuador, a principal fonte de fluido pressurizado e a fonte secundária de fluido pressurizado. O segundo intensificador de volume é adaptado para aumentar o volume de fluido pressurizado fornecido para a segunda porta de controle de fonte primária de fluido pressurizado durante o funcionamento normal e a fonte secundária de fluido pressurizado durante o modo de viagem. O posicionador tem uma porta de entrada em comunicação fluida com a fonte primária de fluido pressurizado, uma primeira porta de entrada em comunicação fluida com uma conexão de entrada do primeiro intensificador de volume e uma segunda porta de entrada em comunicação fluida com uma conexão de entrada do segundo intensificador de volume. O posicionador é adaptado para entregar um sinal pneumático para os intensificadores de primeiro e segundo volume durante o funcionamento normal do sistema para controlar a válvula de controle.

[0008] Cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume incluem uma porta de alimentação, uma porta de saída, uma porta de ventilação, um cartucho de guarnição, uma montagem do diafragma e um elemento de controle, O cartucho de guarnição define uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior. O cartucho de guarnição é disposto, juntamente da porta de alimentação do intensificador de volume que se estende entre a porta de alimentação e a porta de saída. A superfície planar superior é disposta juntamente de um caminho de escape, do intensificador de volume estendendo-se entre a porta de saída e a porta de ventilação. A montagem do diafragma define uma porta de escape disposta juntamente ao caminho de escape entre a porta de saída e a porta de ventilação. O elemento de controle móvel é disposto dentro do cartucho de guarnição e inclui um plugue de alimentação para envolver seletivamente o cartucho de alimentação do cartucho guarnição, um plugue de exaustão para envolver seletivamente a porta de exaustão da montagem do diafragma, e um tronco estendendo-se entre o fornecimento e os plugues de saída. O plugue de escape é composto por uma superfície planar inferior em uma interface entre ao plugue de exaustão e o tronco. A menor superfície planar é disposta em alinhamento com a superfície plana superior do cartucho guarnição quando o plugue de alimentação e a tomada de exaustão simultaneamente envolvem a porta de alimentação de cartucho e a porta de exaustão, respectivamente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0009] A Fig. 1 é um diagrama esquemático de um sistema de controle fluido construído em conformidade com os princípios da presente divulgação.

[0010] A Fig. 2 é uma vista lateral transversal de um intensificador de volume do sistema de controle de fluido da Fig. 1 na posição operacional quiescente.

[0011] A Fig. 3 é uma vista lateral transversal de um intensificador de volume do sistema de controle de fluido da Fig. 1 na posição operacional de alimentação.

[0012] A Fig. 4 é uma vista lateral transversal de um intensificador de volume do sistema de controle de fluido da Fig. 1 na posição operacional de escape.

[0013] A Fig. 5 é uma visão detalhada do impulsionador de volume da presente divulgação extraído do círculo III da Fig. 2.

[0014] A Fig. 6 é uma caracterização gráfica do desempenho do impulsionador de volume representado na Fig. 2. Descrição detalhada

[0015] A Fig. 1 mostra um sistema de controle de processo fluido 10 construído em conformidade com os princípios da presente divulgação. O sistema 10 inclui uma fonte primária de fluido pressurizado 12, uma fonte secundária de fluido pressurizado 14, uma montagem de válvula de controle 15 compreendendo um atuador 16a acoplado a uma válvula 16b e tendo uma câmara de atuador superior 17a e uma câmara do atuador inferior 17b, primeiro e segundo intensificadores de volume 20 de válvula de 100a, 100b, um posicionador 18 e uma válvula de viagem. Como também é mostrado na Fig. 1, a versão atual do sistema 10 inclui um filtro de 22 e um regulador de pressão 24. O sistema 10 inclui um número de linhas de entrega de L1-L11 para fornecimento de fluido para os vários componentes e uma válvula de retenção 26, que é operável para mudar o sistema de um modo de funcionamento normal e um modo de viagem, como será explicado em mais detalhes abaixo.

[0016] A fonte primária de fluido pressurizado 12 pode incluir um fornecimento de ar comprimido, por exemplo. O filtro 22 serve para filtrar quaisquer partículas grandes que podem ser transportadas pelo ar comprimido, e o regulador 24 garante que o ar comprimido é entregue para o restante do sistema 10 sob pressão constante em geral. A fonte secundária de fluido pressurizado 14 inclui um tanque de volume, que armazena um volume fixo de fluído pressurizado para acionar o atuador de válvula de controle 16a para uma posição desejada quando a pressão da fonte primária de fluido pressurizadas 12 cair abaixo de uma certa pressão limite pré-determinada e o sistema 10

[0017] O atuador de válvula de controle 16a da presente versão da divulgação inclui uma haste do atuador 28, como é do conhecimento geral. O atuador 16a está operacionalmente está ligado à válvula de controle 16b através da haste do atuador 28 e inclui um pistão 30 operacionalmente acoplado à haste do atuador

28. A carcaça 32 do atuador 16a inclui uma primeira porta de controle 34 na comunicação fluida com uma superfície de primeira 30a do pistão 30 através da câmara superior do atuador 17a, e uma segunda porta de controle 36 na comunicação fluida com uma segunda superfície 30b do pistão 30 através da câmara inferior de atuador 17b. Na versão divulgada, as superfícies de primeiras e segunda 30a, 30b do pistão 30 são superfícies de topo e de fundo do pistão 30, respectivamente. Deve ser observado que em outras versões, a primeira superfície 30a de pistão 30 e a primeira porta de controle 34 podem estar na parte inferior e a segunda superfície 30b e a segunda porta de controle 36 poderiam estar no topo.

[0018] Cada um dos impulsionadores do primeiro e segundo volume 100a, 100b incluem uma porta de alimentação 38a, 38b, uma porta de saída 40a, 40b e uma porta de sinal de controle 42a, 42b, conforme mostrado na Fig. 1. A porta de saída 40a do primeiro impulsionador de volume 100º está conectada na comunicação fluida com a primeira porta de controle 34 do atuador 16a via linha fluida L7. A porta de alimentação 38a do primeiro impulsionador de volume 100a está na comunicação fluida com a principal fonte de fluido pressurizado 12 via linha fluida L10. A porta de sinal de controle 42a do primeiro impulsionador de volume 100a está na comunicação fluida com o posicionador 18 via linha fluida L6, a válvula de viagem 20 e linha fluida L3. Assim configurado, durante um funcionamento normal, o primeiro impulsionador de volume 100a é adaptado para intensificar (ou seja, aumentar) o volume de fluido pressurizado fornecido na primeira porta de controle 34 do atuador 16a da fonte primária de fluido pressurizado 12, aumentando assim a velocidade em que o atuador 16a opera a válvula de controle 16b em resposta a sinais pneumáticos gerados pelo posicionador 18.

[0019] A porta de saída 40b do segundo impulsionador de volume 100b está conectada na comunicação fluida com a segunda porta de controle 36 do atuador 16a via linha fluida L8. A porta de alimentação 38b do intensificador de segundo volume 100b é ligado na comunicação fluida com a principal fonte de fluido pressurizado 12 através de linhas fluidas L9 e L10 e ligado na comunicação fluida com a fonte secundária de fluido pressurizado 14 via linha fluida L9, sozinho. A porta de sinal de controle 42b do intensificador de segundo volume 100b é conectado para o posicionador 18 via linha fluida L5, a válvula de viagem 20 e linha fluida L4. Assim configurado, durante o modo de funcionamento normal, o segundo impulsionador de volume 100b é adaptado para intensificar (ou seja, aumentar) o volume de fluido pressurizado fornecido na primeira porta de controle 36 do atuador 16a da fonte primária de fluido pressurizado 12, aumentando assim a velocidade em que o atuador 16a opera a válvula de controle 16b em resposta a sinais pneumáticos gerados pelo posicionador 18. Além disso, durante um modo de viagem, o impulsionador de volume segundo 100b é adaptado para intensificar, ou seja, aumentar, o volume de fluido pressurizado fornecidos na segunda porta de controle 36 do atuador 16a e o primeiro volume intensificador 100a é adaptado para aumentar, ou seja, aumentar, o volume de fluido pressurizado exalado da porta de controle primeira 34 do atuador 16a, como será discutido mais detalhadamente abaixo.

[0020] Ainda referindo-se à Fig. 1, o posicionador 18, que pode ser um controlador de válvula digital (DVC), por exemplo, inclui uma porta de alimentação do instrumento 44, uma primeira porta de saída 46 e uma segunda porta de saída

48. O instrumento de alimentação 44 do posicionador 18 está conectado em comunicação fluida com a fonte primária de fluido pressurizado 12 via linha fluida

L1. A primeira porta de saída 46 do posicionador 18 está conectada em comunicação fluida com a porta do sinal de controle 42a do primeiro impulsionador de volume 100a durante uma operação normal a válvula de viagem e via linhas fluidas L3, L6. A segunda porta de saída 48 do posicionador 18 está conectada à porta do sinal de controle 42b do segundo intensificador de volume 100b via válvula de viagem 20 e linhas fluidas L4 e L5

[0021] A válvula de viagem 20 inclui uma porta de entrada de alimentação 50, uma primeira porta de entrada do posicionador 52 (a porta "A" na Fig.1), um segunda porta de entrada do posicionador 54 (porta "D" na Fig. 1), uma primeira porta de saída do impulsionador 56, uma segunda porta de saída do impulsionador 58 (a porta "E" na Fig. 1), uma porta de suprimentos de tanque 60 (a porta "F" na Fig. 1), e uma porta de ventilação 62 (a porta "C" na Fig. 1).A Na modalidade divulgada, a válvula de viagem 20 pode incluir uma 377 Series Trip Valve, que é oferecida comercialmente por Emerson Process Management. Na forma divulgada, o sistema 10 é adaptado, tal que a montagem da válvula de controle 15 ocupa uma posição de "mais alta" durante o modo de viagem, como será discutido, e como tal, a válvula de viagem 20 pode incluir uma válvula tipo 377U, válvula de viagem disponível da Emerson Process Management. Em configurações onde o conjunto de válvula de controle 15 é desejado para ocupar uma posição "para baixo" durante o modo de viagem, a válvula de viagem 20 pode incluir um tipo 377D válvula de viagem disponível da Emerson Process Management.

[0022] Ainda referindo-se à Fig. 1, a porta de entrada de alimentação 50 da válvula viagem 20 está conectada em comunicação fluida com a principal fonte de fluido pressurizada 12 através de linhas fluidas L1 e L2. A primeira porta de entrada do posicionador 52 (porta "A") da válvula de viagem 20 está conectada em comunicação fluida com a primeira porta de saída 46 do posicionador 18 via linha fluida L3. A segunda porta de entrada do posicionador 54 (porta "D") da válvula de viagem 20 está ligada na comunicação fluida com a segunda porta de saída 48 do posicionador 18 via linha fluida L4. A primeira porta de intensificador de saída 56 (porta "B") da válvula de viagem 20 está conectada em comunicação fluida com a porta do sinal de controle 42a do primeiro impulsionador de volume 100a via linha fluida L6. A segunda porta impulsionador de saída 58 (porta "E") da válvula de viagem 20 está conectada na comunicação fluida com a porta do sinal de controle 42b do segundo impulsionador de volume 100b via linha fluida L5. A porta de alimentação do tanque 60 (porta "F") da válvula de viagem 20 está conectado na comunicação fluida com a fonte secundária de fluido pressurizado 14 via linha fluida L11. A porta de ventilação 62 (porta "C") da válvula de viagem é simplesmente aberto para a atmosfera. Com os vários componentes do sistema 10 conectados, como mostrado na Fig. 1, o sistema 10 fornece controle operacional em um modo de funcionamento normal e um modo de viagem, como brevemente mencionado.

[0023] Durante o modo de operação normal, a válvula de retenção 26 está aberta e fluido da fonte primária de fluido pressurizado 12 é fornecido juntamente da linha fluida L1 para o posicionador 18, juntamente, as linhas fluidas L1 e L2 para a válvula de viagem 20 e juntamente, as linhas fluidas L9 e L10 para os intensificadores de primeiro e segundo volume 100a, 100b. A válvula de viagem 20, através da porta de entrada de alimentação 50, monitora constantemente a pressão do fluido a ser fornecida pela fonte primária de fluido pressurizado 12. Assumindo que a pressão é igual ou superior a um limiar pré-definido da pressão de funcionamento, a válvula de viagem 20 conecta a primeira porta de entrada do posicionador 52 (porta "A") à primeira porta de saída do intensificador 56 (porta “B”) e a segunda porta de entrada do posicionador 54 (porta "D") à segunda porta de saída do intensificador 58 (porta "E"). Assim configurados, sinais pneumáticos são gerados pelo posicionador, 18 viajam através da válvula de viagem 20 e para as portas de controle de sinal 42a, 42b dos intensificadores 100a, 100b para operação normal. Especificamente, um sinal pneumático pode viajar a partir da primeira porta 46 de saída do posicionador 18 para a porta de entrada do primeiro posicionador 52 (porta "A") da válvula de viagem 20, através da válvula de viagem 20 e para a primeira porta de saída do intensificador 56 (porta "B"),para a porta de sinal de controle 42a do primeiro intensificador de volume 100a. Da mesma forma, um sinal pneumático pode viajar a partir da segunda porta de saída 48 do posicionador 18 para a segunda porta de entrada do posicionador 54 (porta “D”) da válvula de viagem 20 através da válvula de viagem 20 e para a segunda porta de saída do intensificador 58 (porta "E") e para a porta de sinal de controle 42b do segundo intensificador de volume 100b. Nesta condição, a válvula de viagem 20 é um dispositivo passivo e não afeta a operação do sistema 10.

[0024] Caso a pressão da fonte primária do fluido pressurizado 12 caia abaixo da pressão de limiar, esta diminuição é detectada tanto pela válvula de viagem 20 quanto pela válvula de retenção. 26 Ao detectar a diminuição, a válvula de retenção 26 automaticamente fecha e corta o fornecimento de líquido de fonte primária de fluido pressurizado 12 para os intensificadores de volume 100a, 100b. No que válvula de viagem 20 ao detecta a diminuição da pressão, um diafragma (não mostrado) da válvula de viagem 20, que está em comunicação com a porta de entrada de alimentação 50, aciona a válvula de viagem de 20 de uma forma que muda o sistema de 10 para o modo de viagem. Durante o modo de viagem, a válvula de viagem 20 atua de forma eficaz para a separação (por exemplo, separar, dividir, cortar, corte) o posicionador 18 dos intensificadores do volume 100a, 100b e ao invés disso, conectar a fonte secundária de fluido pressurizado 14 ao segundo intensificador de volume 100b via porta de sinal de controle 42b e simultaneamente desafoga o primeiro impulsionador de volume 100a através da porta de sinal de controle 42a. Com a versão divulgada atualmente da válvula viagem 20, isto é conseguido movendo um par de válvulas de assento (não mostrado) para desligar a primeira e a segunda portas de entrada do posicionador 52 (porta "A"), 54 (porta "D"), desde a primeira e a segunda portas de saída dos intensificadores 56 (porta "B"), 58 (porta "E"). Como tal, o posicionador 18 é efetivamente desconectado dos impulsionadores 100a, 100b. Simultaneamente, a válvula de viagem 20 conecta-se fluidamente à primeira porta de saída do impulsionador 56 (porta "B") à porta de ventilação 62 (porta "C") e a segunda porta de saída do impulsionador 58 (porta "E") para a porta do tanque de alimentação 60 (porta "F").

[0025] Assim, durante o modo de viagem, o fluido pressurizado desloca-se da fonte secundária de fluido pressurizado 14 através da linha fluida L11 para a porta de alimentação do tanque 60 (porta "F") da válvula de viagem 20, através da válvula de viagem 20 para a segunda porta de entrada do intensificador 58 (porta "E") e através da linha de fluido L5 à porta de sinal de controle 42b do segundo impulsionador de volume 100b. Além disso, conforme ilustrado, o fluido da fonte secundária de fluido pressurizado 14 desloca-se pela linha fluida L9 à porta de alimentação 38b do segundo impulsionador de volume 100b. Além disso, o fluido da fonte secundária de fluido pressurizado 14 percorre as linhas fluidas L9 e L10 para a porta de alimentação 38a do primeiro impulsionador de volume 100a. A porta de sinal de controle 42a do primeiro intensificador de volume 100a, no entanto, não está ligado a uma fonte de fluido pressurizado, mas pelo contrário, é ventilada através de fluido da linha L6, que é conectado a primeira porta de saída do intensificador 56 (porta "B") e a porta de ventilação 62 (porta "C") da válvula de viagem 20, que escapa para a atmosfera.

[0026] Com essa configuração, os intensificadores de primeiro e segundo volume 100a, 100b do sistema 10 cooperaram para mover rapidamente um plugue da válvula (não mostrado) da válvula de controle na posição "para cima" fornecendo o fluido pressurizado para a segunda porta de controle 36 da carcaça do atuador 32 e, portanto, para a segunda superfície 30b do pistão 30. Simultaneamente, a primeira porta de controle 34 do atuador 16a desafoga na atmosfera. Isto garante uma pressão positiva diferencial através do pistão 30, que em seguida força o pistão 30 e plugue da válvula para cima, em relação à orientação da montagem de válvula de controle 15 representada na Fig. 1. Esta configuração pode ser referida como uma configuração de "fail-up".

[0027] Com referência agora à Fig. 2, os primeiro e segundo intensificadores de volume 100a, 100b serão descritos mais detalhadamente. Os impulsionadores de primeiro e segundo volume 100a, 100b do sistema 10 retratados na Fig. 1 são idênticos e, portanto, a Fig. 2 mostra um único impulsionador de volume 100 representante de cada um. O intensificador 100 inclui um corpo 102a, uma carcaça de diafragma 102b, uma tampa de mola 102c, uma montagem de diafragma 104, um cartucho de guarnição 106 e um elemento de controle 108.

[0028] A estrutura 102a define da porta de fornecimento acima mencionado 38 e a porta de saída 40 uma cavidade de alimentação 112a. A carcaça do diafragma 102b define uma cavidade de retorno 112b e uma pluralidade de aberturas de exaustão 114 fornecendo comunicação fluida entre a cavidade de retorno 112b e a atmosfera circundante. A tampa da mola 102c define uma cavidade de sinal 112c. Além disso, um caminho de alimentação do impulsionador de volume 100 é definido como estendendo-se entre a porta de alimentação 38 e a porta de saída 40, e um caminho de escape do intensificador de volume 100 é definido como uma extensão entre a porta de saída de 40 e a pluralidade dos dutos de exaustão 114.

[0029] A montagem do diafragma 104 é disposta entre a cavidade de retorno 112b e cavidade de sinal 112c e inclui um diafragma de instrumento 116, um diafragma de retorno 118, um espaçador 120, uma mola de escape 122, um colar de vedação 124 e uma coluna de escape 126. O espaçador 120 é disposto entre os diafragmas de instrumento e retorno 116, 118 e inclui primeira e segunda placas espaçadoras opostas de 128a, 128b tendo diâmetros substancialmente semelhantes e um colarinho perfurado 130. A primeira placa espaçadora 128a é disposta imediatamente abaixo e em contato com o diafragma do instrumento 116, e a segunda placa espaçadora 128b é disposta imediatamente acima e em contato com o diafragma de retorno 118. O colarinho perfurado 130 é disposto entre as primeira e segunda placas espaçadoras 128a, 128b e define uma distância entre os mesmos. A coluna de escape 126 inclui um cilindro oco perfurado, estendendo-se através de aberturas nos instrumento e diafragmas de retorno 116, 118 e espaçadora 120. Uma extremidade da coluna de exaustão 126 adjacente ao diafragma de retorno 118 inclui uma porção de flange em forma de disco 132 que engata no diafragma de retorno 118 diretamente oposto ao segundo prato espaçador 128b do espaçador 120. A porção de flange 132 inclui uma porta de exaustão 134 que define uma abertura. A abertura pode ser de qualquer tamanho, tais como cerca de 0,75 polegadas de diâmetro, por exemplo. Uma extremidade da coluna de exaustão 126 adjacente ao instrumento do diafragma 116 termina em um cilindro em forma de taça 136, que serve como um assento de mola da mola de exaustão 122. Como tal, a mola de escape 122 está disposta entre a tampa de mola 102c intensificador de volume 100 e a montagem do diafragma 104 e impulsiona a montagem do diafragma 104 para baixo em direção ao elemento de controle 108, em relação à orientação do intensificador de volume de 100 representado na Fig. 2. Em uma modalidade do intensificador de volume 100, a mola de escape 122 inclui uma força de mola na faixa de cerca de 8,01 libras a cerca de 10,84 libras, e de preferência cerca de 9,43 libras.

[0030] No corte transversal detalhado do intensificador de volume de 100 mostrado na Fig. 5, pode ser visto que uma cavidade definida dentro da carcaça de diafragma 102b inclui primeiro e segundo dimensões transversais D1 e D2 distintas e separadas. É geralmente entendido que a força gerada por um diafragma é determinada pela área da pressão eficaz do diafragma. Ou seja, em um dispositivo de diafragma acionado, tal como o intensificador de volume 100, a área eficaz é aquela parte da área do diafragma, que é eficaz na produção de uma força. Além disso, a área de pressão eficaz do diafragma disposto entre (por exemplo, estendendo-se entre, abrangendo entre etc.) dois cilindros concêntricos pode ser geralmente definida por um diâmetro a meio caminho entre um cilindro exterior e um cilindro interior.

[0031] Mais particularmente, no presente intensificador de volume 100, que deve ser entendido que uma primeira área eficaz EA1 é definida por um primeiro M1 ponto médio do sinal de diafragma 116, que é adicionalmente definido por a primeira D1 dimensão transversal da carcaça do diafragma 102b e a dimensão exterior do primeiro espaçamento 128a. Uma segunda área eficaz EA2 é definida por um segundo ponto central M2 do diafragma de resposta 118, que é definido ainda peça a segunda D2 dimensão da seção transversal da carcaça do diafragma 102b e o exterior da dimensão do segundo espaçador 128b. A segunda área eficaz EA2 é maior do que a primeira área eficaz EA1 por uma área eficaz diferencial definida por EA mostrado na FIG. 5. Deve ser ainda apreciado que as mesmas áreas eficazes podem ser criadas por ter D1 e D2 substancialmente semelhante e modificando as dimensões ou diâmetros da primeira e segunda placas espaçadoras 128a e 128b. Em uma versão do aumento de volume de 100, a primeira área eficaz EA1 pode estar num intervalo de aproximadamente 6,127 pol2 a aproximadamente 6,188 pol2, e de preferência cerca de 6,158 pol2 e a segunda área eficaz EA2 pode estar num intervalo de aproximadamente 6,317 pol2 a aproximadamente 6,379 pol2, e de preferência cerca de 6,348 pol2. Essas gamas de dimensões são apenas exemplos e outras dimensões são destinadas a serem incluídas dentro do âmbito da presente divulgação.

[0032] De qualquer modo, a configuração dos resultados divulgados 112b da cavidade de retorno resulta na cavidade do instrumento de diafragma 118 tendo a segunda EA2 área eficaz, que é maior do que a primeira área eficaz EA1do diafragma 116. O diferencial de área eficaz cria um uma força de inclinação de preferência ou carga assento que é explicado em detalhes abaixo. Além disso, esta diferença na primeira e segunda áreas eficazes EA1 e EA2, pelo menos, compensam parcialmente pelo fato de que o diafragma retorno 118 inclui uma abertura adjacente à porta de exaustão134, em que a pressão do fluido na cavidade de retorno 112b abaixo do diafragma retorno 118 não atua sobre a montagem do diafragma 104. Além disso, o diafragma de instrumento 116 também inclui uma abertura, através da qual se estende a coluna de escape 126, a pressão do fluido na cavidade de sinal 112c acima do diafragma do instrumento 116 também age sobre o cilindro em forma de taça 136 através de um caminho de fluxo auxiliar 176 definido no tampão de mola 102c. Como tal, a pressão do fluído acima do diafragma do instrumento 116 age sobre a primeira área eficaz EA1 e a pressão do fluído abaixo do diafragma de retorno 118 age sobre a segunda EA2 de área eficaz.

[0033] Referindo-se novamente à Fig. 2, o cartucho de guarnição 106 do impulsionador de volume 100 é sustentado na estrutura, 102a e inclui uma parte da estrutura 138 e um tampão de extremidade 140 fixada em uma extremidade inferior de parte da estrutura 138. A parte da estrutura 138 inclui uma flange superior 142 assentada sobre um ombro 144a, de um primeiro radial web 144 da estrutura 102a para restringir o movimento do cartucho de guarnição 106 em relação ao corpo 102a. Além disso, a parte da estrutura 138 inclui uma flange inferior 146 assentada contra uma superfície interna 148a de uma segunda web radial 148 da estrutura 102a para restringir o movimento lateral do cartucho de guarnição 106. Além disso, uma parte da estrutura 138 define um web radial interna 156 incluindo uma porta de cartucho de alimentação 158 definindo uma abertura. Tampa da extremidade 140 do cartucho guarnição 106, como mencionado, é preso à extremidade inferior da parte do corpo 138 oposto a flange superior 142 e define um assento da mola 150 e 152 do furo central. Uma mola de alimentação 154 do intensificador de volume 100 está assentado no assento da mola 150 da tampa da extremidade 140 e em contato com o elemento de controle 108 para impulsionar o elemento de controle 108 em direção a porta do cartucho de alimentação 158 do cartucho guarnição 106 transportados pela estrutura 102a. Em uma versão do intensificador de volume 100, a alimentação da mola 154 inclui uma força de mola em um intervalo de aproximadamente 11,43 libras a aproximadamente 15,47 libras e de preferência aproximadamente 13,45 libras. Assim, a mola de alimentação 154 do impulsionador de volume divulgado 100 pode ter uma força de mola que é maior do que a força da mola, da mola de escape 122 discutida acima. Na versão do impulsionador de volume 100 retratada, o cartucho de guarnição 106 é descrito como sendo um componente separado da estrutura 102a, mas em versões alternativas da Fig. 2, a guarnição do cartucho 106 e estrutura 102a, ou partes do cartucho de guarnição 106 e a estrutura 102a, poderia ser o mesmo componente.

[0034] O elemento de controle 108 do impulsionador de volume 100 representado na Fig. 2 inclui uma haste 160, um plugue de alimentação 162, e um plugue de exaustão 164. O tronco 160 conecta rigidamente os plugues de alimentação e exaustão 162, 164. Mais particularmente, a haste 160 conecta-se ao plugue de exaustão 164 através de uma conexão roscada e um prendedor 165 que pode ser um fixador roscado tal como uma porca. O plugue de alimentação 162 inclui uma estrutura de assento 166 e um pino estabilizador 168. O pino estabilizador 168 está disposto de um modo deslizante no furo central 152 da tampa de extremidade 140 do cartucho de guarnição 106 para ajudar a manter o alinhamento axial do elemento de controle 108. A estrutura de assento 166, conforme mostrado, é uma estrutura cônica geralmente sólida transportada pela haste 160 do elemento de controle 108. Na versão divulgada, o plugue de alimentação 162 inclui ainda um componente de alimentação elastoméricas 170 associado com isso. O componente de alimentação elastomérico 170 pode incluir, por exemplo, um materiais elastoméricos tais como Nitrilo, FKM, Etileno Propileno ou Fluorosilicone, arrumados em uma configuração cônica e assentados no plugue de alimentação 162, entre o plugue de alimentação 162 e a porta de alimentação de cartucho 158, conforme mostrado. Semelhante ao plugue de alimentação 162, o plugue de exaustão 164 também inclui uma estrutura de assento 172 que é geralmente uma estrutura sólida cônica fixada ao fim da haste 160 em oposto ao plugue de alimentação 162. Além disso, o plugue de exaustão 164 inclui um componente de exaustão elastomérico 174. Semelhante ao componente elastomérico de alimentação 170, o componente elastomérico de exaustão 174 pode incluir, por exemplo, um material elastomérico organizado como Nitrilo, FKM, Etileno Propileno ou Fluorosilicone, arrumados em uma configuração cônica e assentados sobre os plugues de exaustão 164, entre os plugues de exaustão 164 e a porta de exaustão 134, como mostrado.

[0035] Enquanto os componentes de alimentação e exaustão do elastômero

170, 174 são retratados como sendo anexado aos plugues de alimentação e de exaustão 162, 164, respectivamente, em outras versões do intensificador 100, eles poderiam ser conectados às portas de alimentação e exaustão 158, 134, respectivamente, ou eles podem ser componentes flutuadores, por exemplo. Em qualquer caso, esses componentes elastoméricos, 170, 174 auxiliam vantajosamente no fornecimento de uma vedação estanque aos fluidos entre a porta de alimentação do cartucho 158 e o plugue de alimentação 162 e o plugue de exaustão 134 e o plugue de exaustão 164 durante a operação, fornecendo uma superfície de assento resiliente entre os respectivos componentes. No entanto, outras versões do intensificador de volume 100 não exigem ou incluem um ou ambos os componentes elastoméricos 170, 174. Deve ainda ser observado como descrito na Fig. 2 que, após a montagem do elemento de controle 108 no cartucho de guarnição 106, o plugue de exaustão 164 é girado sobre uma conexão rosqueada da haste 160 para colocar um primeiro plano P1 definido por uma superfície planar inferior 163 do plugue de exaustão 164 em alinhamento com um segundo plano P2 definido por uma superfície planar superior 167 da flange superior 142 do cartucho de guarnição 106. Como mostrado, a menor superfície planar 163 é disposta em uma interface entre o plugue de exaustão 164 e a haste 160 do elemento de controle 108. Como tal, na configuração divulgada, a menor superfície planar 163 dos plugues de exaustão 164 e a superfície planar superior 167 do cartucho de guarnição 167 são descartados em um plano comum (ou seja, eles são coplanar) sobre montagem e ocupam uma posição de repouso, conforme será descrito mais detalhadamente abaixo. Este alinhamento planar é corrigido pela aplicação do fixador rosqueado 165 em encaixe com o plugue de exaustão 164, mas em versões alternativas, os plugues de exaustão 164 e a haste 160 podem componentes fixos.

[0036] Com o intensificador de volume 100 configurado conforme descrito, o elemento de controle 108 e a montagem do diafragma 104 estão adaptados para o deslocamento entre uma (1) posição de repouso (mostrado na Fig. 2), (2) uma posição de alimentação (mostrado na Fig. 3) e (3) uma posição de ventilação ou exaustão (mostrada na Fig. 4). Na (1) posição de repouso, o plugue de alimentação 162 do elemento de controle 108 está encaixado com a porta de alimentação do cartucho 158 e o plugue de exaustão 164 do elemento de controle

108 está com o plugue de exaustão 134 definido pela coluna de exaustão 126 da montagem do diafragma. Na (2) posição de alimentação, o plugue de alimentação 162 do elemento de controle 108 é movido para um local que é espaçado da porta de alimentação do cartucho 158 para abrir o caminho de alimentação enquanto o plugue de exaustão 164 mantém encaixada a vedação com o plugue de exaustão

134. Na (3) a posição de ventilação, o plugue de alimentação 162 do elemento de controle 108 move-se para a porta de alimentação com o encaixe de vedação 158 para fechar o caminho de alimentação e a montagem do diafragma 104 movendo- se para um local espaçados longe do plugue de exaustão 164, abrindo assim o caminho de exaustão.

[0037] Como mencionado, a Fig. 2 mostra a posição de repouso para o elemento de controle 108 e montagem do diafragma 104, pelo qual o plugue de alimentação 162 é impulsionado para um encaixe de vedação com a porta de alimentação de cartucho 158 para fechar o caminho de alimentação, e a porta de exaustão 134 é impulsionada para um encaixe de vedação com o plugue de exaustão 164 para fechar o caminho de exaustão. O plugue de alimentação 162 do elemento de controle 108 é impulsionado a encaixar com a porta de cartucho de alimentação 158 por uma carga de assento da porta de alimentação F1 e a porta de exaustão 134 é impulsionada com o plugue de exaustão 164 por uma carga de assento da porta de exaustão F2. A carga de assento da porta de alimentação F1 é a força gerada por uma mola de alimentação 154, mais a força gerada pela pressão diferencial através da porta de alimentação 38 menos a carga de assento de porta de exaustão F2. A carga de assento de porta de exaustão F2 constitui uma força gerada pela mola de exaustão 122 mais a pressão na porta de sinal de controle 42 (ou seja, no controle de cavidade 112 acima do diafragma do instrumento 116 multiplicado pela primeira área eficaz EA1 menos a pressão na cavidade de retorno 112b multiplicado pela segunda área eficaz EA2).

[0038] Durante a operação normal do sistema 10, conforme descrito acima com referência a Fig. 1, fluido é fornecido para o posicionador 18 e intensificadores de volume 100a, 100b da fonte primária de fluido pressurizado 12. A qualquer momento, para ajustar a posição do plugue da válvula (não mostrado) da válvula de controle 16b, o posicionador 18 envia sinais pneumáticos para as conexões de entrada 42a, 42b de intensificadores de volume 100a, 100b, que atuam em seguida para fornecer o fluido para o atuador 16a através das portas de saída correspondentes 40a, 40b. Por conseguinte, em qualquer tempo dado, os elementos de controle 108 e as montagens de diafragma 104 dos impulsionadores de primeiro e segundo volume 100a, 100b representados na Fig. 1 podem ocupar qualquer uma das posições, de repouso, alimentação ou de ventilação.

[0039] No entanto, durante o modo de viagem, quando a válvula de viagem 20 da Fig. 1 substitui a fonte primária de fluido pressurizado 12 com a fonte secundária de fluido pressurizado 14, como discutido acima, o primeiro impulsionador de volume 100a rapidamente se move em uma condição de exaustão ou ventilação, segundo a qual a porta do cartucho de alimentação 158 fecha e abre o plugue de exaustão 134. Nesta condição temporária, o fluido disposto acima do pistão 30 na carcaça 32 do atuador 16a prontamente sai da segunda porta de controle 34, desloca-se através da linha fluida L7, na porta de saída 40a do primeiro intensificador de volume 100a, através da porta de exaustão aberta 134 e espaçador 120 da montagem do diafragma 104 e fora a pluralidade dos dutos de exaustão 114 para a atmosfera circundante. A velocidade na qual a montagem de diafragma 104 e o orifício de exaustão 134 se movem para a posição de ventilação é facilitada pelo fato de que a porta de sinal do controle 42a do primeiro intensificador de volume 100a estar desafogando diretamente para a atmosfera circundante via a linha de fluido L6 e a primeira porta de saída do intensificador 56 (porta "B") e porta de ventilação 62 (porta "C") da válvula de viagem 20.

[0040] Simultaneamente com o exposto acima, o segundo intensificador de volume 100b também opera para preencher rapidamente a carcaça 32 do atuador 16a abaixo do pistão 30, a fim de forçar a válvula se ligar. Para facilitar esta operação, o líquido da fonte secundária de fluido pressurizado 14 é fornecido para a porta de alimentação 38b (através de linhas de fluido L9) e porta de sinal de controle 42b (via a linha fluida L11, a válvula de viagem 20 e linha fluida L5) do segundo intensificador de volume 100b tal que a montagem do diafragma 104 impulsione a porta de exaustão 134 para baixo contra o plugue de exaustão 164. Esta insistência também move o elemento de controle inteiro 108 para baixo e derruba o plugue de alimentação 162 da porta de alimentação do cartucho 158. Nesta condição temporária, o caminho de exaustão é fechado e o caminho de alimentação é aberto tal que o fluido da fonte secundária de fluido pressurizado 14 desloca-se para a porta de alimentação 38b do segundo intensificador de volume 100b, através da porta de alimentação do cartucho 158 e sai porta de saída 40b para a segunda porta de controle 36 do atuador 16a.

[0041] Como mencionado, a porta exaustão 134 do primeiro intensificador de volume 100a e a porta de alimentação de cartucho 158 do segundo intensificador de volume 100b do sistema 10 da Fig. 1 estão apenas abertos durante o modo de viagem por um curto período de tempo, por exemplo, até que o elemento de controle 28 da válvula de controle 16b é movido para a posição desejada. Uma vez que o elemento de controle 28 da válvula de controle 16b atinja sua posição desejada, os primeiro e segundo intensificadores de volume 100a, 100b, cada um volta para a condição fechado representada na Fig. 2. Ou seja, as portas de alimentação 158 e de exaustão 134 de cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume 100a, 100b, finalmente, acabam sendo fechados durante o modo de viagem.

[0042] Nesta condição fechada de modo a viagem, é importante que nenhum líquido vaze através da porta de exaustão 134 do primeiro intensificador de volume 100a ou através da porta de alimentação de cartucho 158 do segundo intensificador de volume 100b. O vazamento pode causar a fonte secundária de fluido pressurizado 14, que na modalidade divulgada inclui um tanque de volume, a esvaziar, perdendo assim a pressão e a integridade da posição de válvula durante as operações de modo de viagem subsequentes. O intensificador de volume 100 da divulgação presente, portanto, é projetado e configurado de forma a garantir que a carga de assento da porta de alimentação F1 do primeiro intensificador de volume 100a e a carga de assento da porta de exaustão F2 do segundo intensificador de volume 100b são maximizadas durante o modo de viagem.

[0043] Isso pode ser caracterizado pelo gráfico ilustrado na Fig. 6. O eixo horizontal da Fig. 6 representa a pressão da porta de sinal de controle 42 de cada intensificador de volume 100 e o eixo vertical representa a pressão da porta de saída 40 de cada intensificador de volume 100. O gráfico inclui três linhas. A linha central é uma linha de referência que geralmente acompanha uma progressão de 1:1 entre a pressão de conexão de entrada e a pressão de saída. A linha de fundo caracteriza o intensificador de volume 100 durante a operação, como a pressão na porta de sinal de controle 42 é aumentada de aproximadamente 20 psig para aproximadamente 100 psig. A linha superior caracteriza o intensificador de volume 100 durante a operação, como a pressão na porta de sinal de controle 42 é diminuída de cerca de 100 psig para aproximadamente 0 psig. A diferença entre a linha de fundo e a linha média é a carga de assento da porta de alimentação F1. A diferença entre a linha superior e a linha média é a carga de assento da porta de exaustão F2. A diferença entre a linha superior e a linha de fundo é o que é referido como a "zona morta" do intensificador de volume 100, que pode ser considerada para representar a mudança necessária na pressão do porta de sinal de controle 42 para destituir o intensificador. Quanto maior for a zona morta, quanto maior a alteração necessária na pressão.

[0044] Com base nesses dados, o quadrante superior direito do gráfico na Fig. 6 caracteriza o de segundo intensificador de volume 100b do sistema 10 de Fig. 1 durante o modo de viagem, e o quadrante inferior esquerdo do gráfico caracteriza o primeiro intensificador de volume 100a durante o modo de viagem. Os modos de funcionamento normais dos primeiro e segundo intensificadores de volume 100a, 100b geralmente podem ser caracterizados por uma região um circulada de entre aproximadamente 60 psig e aproximadamente 80 psig.

[0045] Como pode ser observado, a linha de fundo no gráfico da Fig. 6 é enviesada em relação à linha de referência do meio de modo que a carga de assento da porta de alimentação F1 do intensificador de volume 100 é maximizada no quadrante inferior esquerdo (ou seja, a pressões de porta de saída baixa) e minimizado no quadrante superior direito (ou seja, a pressões de porta de saída alta). Além disso, a linha superior é enviesada tal que a carga de assento da porta de exaustão F2 é maximizada no quadrante superior direito (ou seja, a pressões de porta de saída alta) e minimizado no quadrante inferior esquerdo (ou seja, a pressões deporta de saída baixa). Mais ainda, na região de operação normal, a carga de assento da porta de alimentação e a carga de assento de porta de exaustão são aproximadamente iguais. Assim, pode-se dizer que a carga de assento de porta de escape F2 do impulsionador de volume atualmente divulgadas 100 varia em proporção a pressão de saída e a carga de assento da porta de alimentação que F1 do intensificador de volume atualmente divulgado 100 varia em proporção inversa a pressão de saída. Assim configurado, o impulsionador de volume 100 efetivamente maximiza a carga de assento apropriado as condições operacionais desejadas, assim, minimizar e/ou prevenir vazamento de fluido da fonte secundária de fluido pressurizado durante o modo de viagem aqui descrito, minimizando também a zona morta (ou seja, a mudança na pressão necessária para responder a um sinal de entrada) do intensificador de volume 100.

[0046] Enquanto a descrição acima fornece vários exemplos e versões da presente invenção, a presente divulgação não pretende limitar-se a exemplos específicos ou versões. Em vez disso, a invenção destina-se a ser definida pelo espírito e âmbito das seguintes reivindicações e todas as respectivas equivalentes. Além disso, a presente invenção destina-se a incluir todos os assuntos englobados pelos seguintes aspectos:

[0047] Aspecto 1. Um dispositivo de controlo de fluxo de fluido, que compreende uma porta de alimentação para receber um fornecimento de fluido pressurizado; uma porta de saída para de alimentação de fluido pressurizado; porta de ventilação para ventilar a alimentação de fluido pressurizado; um cartucho de guarnição disposto entre a porta de alimentação e a porta de saída e entre a porta de saída e a porta de ventilação, o cartucho de guarnição definindo uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície plana superior, da guarnição, o elemento de controle, incluindo um plugue de alimentação, e um plugue de exaustão e uma haste que se estende entre os plugues de alimentação e de exaustão, o plugue de alimentação encaixado seletivamente com a porta alimentação de cartucho do guarnição de cartucho, disposto ao longo de um caminho de exaustão que se estende entre a porta de saída e a porta de ventilação; uma montagem de diafragma, disposta entre a porta de saída e a porta de ventilação, a montagem de diafragma define uma porta de exaustão juntamente ao caminho de exaustão; um elemento de controle de forma móvel disposto no cartucho fechando desse modo a caminho de alimentação, o plugue de exaustão no encaixe seletivo com a porta de exaustão da montagem do diafragma, fechando assim o caminho de exaustão, o plugue de exaustão que compreende uma superfície planar inferior disposta numa interface entre plugue de exaustão e a haste de descarga, a menor superfície planar do plugue de escape estar coplanar com a superfície planar superior do cartucho de guarnição.

[0048] Aspecto 2. O dispositivo do aspecto 1, compreendendo ainda: um componente elastomérico de alimentação disposto entre o plugue de alimentação do elemento de controle e a porta de alimentação de cartucho para fornecer uma vedação estanque ao fluido; e um componente elastomérico de exaustão disposto entre o plugue de exaustão do elemento de controle e a porta de exaustão da montagem do diafragma para fornecer uma vedação estanque ao fluido.

[0049] Aspecto 3. O dispositivo de qualquer um dos aspectos anteriores, em que o componente elastomérico de alimentação é fixado ao plugue de alimentação do controle de elemento e o componente de escape elastomérica de alimentação é fixado para o plugue de escape de um elemento de controle

[0050] Aspecto 4. O dispositivo de qualquer um dos aspectos anteriores, compreendendo ainda: um corpo definindo a porta de alimentação e a porta de saída; um diafragma de carcaça definindo a porta de ventilação e que contém uma montagem de diafragma; e uma tampa de mola, definindo uma porta de sinal de controle.

[0051] Aspecto 5. O dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo ainda uma mola de alimentação sustentada pelo cartucho de guarnição e acoplando-se ao elemento de controle para enviesar o elemento de controle em direção à porta de alimentação de cartucho, e uma mola de exaustão disposta entre a tampa de mola e a montagem de diafragma para enviesar uma porta de exaustão em direção ao elemento de controle.

[0052] Aspecto 6. O dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que na montagem de diafragma compreender um diafragma de instrumento, um diafragma de resposta e um espaçador perfurado disposto entre os diafragmas de instrumento e de resposta, estando o diafragma de resposta em comunicação com a porta de saída da estrutura e o diafragma de instrumento em comunicação com a porta de controle de sinal da tampa de mola.

[0053] Aspecto 7. O dispositivo de acordo com qualquer uma dos aspectos anteriores, em que a carcaça de diafragma inclui uma cavidade de resposta, na qual a montagem de diafragma está disposta de forma móvel, a cavidade de resposta com uma primeira dimensão transversal adjacente ao diafragma de instrumento e uma segunda dimensão transversal adjacente ao diafragma de resposta, sendo a segunda dimensão transversal maior do que a primeira.

[0054] Aspecto 8. Um dispositivo de controle de fluxo de fluido, compreendendo: uma estrutura definindo uma porta de alimentação adaptada para ser acoplado a pelo menos uma fonte de ar pressurizado e uma porta de saída adaptado para ser acoplado a um atuador de uma válvula de controle; uma carcaça de diafragma acoplado ao corpo e definir uma porta de ventilação adaptada para estar em comunicação com a atmosfera circundante; uma tampa de mola juntamente a carcaça do diafragma, e definir uma porta de sinal de controle adaptada para receber um sinal de controle pneumático; um caminho de alimentação que se estende entre as portas de alimentação e saída da estrutura; um caminho de exaustão que se estende entre a porta de saída do corpo e a porta de ventilação da carcaça de diafragma; um cartucho de guarnição disposto no na estrutura’ e que define uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior, a porta de alimentação de cartucho disposta juntamente ao caminho de alimentação entre as portas de alimentação e saída da estrutura, da superfície planar superior, disposta juntamente ao caminho de exaustão entre a porta de saída da estrutura e a porta de ventilação da carcaça do diafragma; uma montagem de diafragma disposta em uma carcaça de diafragma e que define uma porta de exaustão disposta ao longo do caminho de exaustão entre a porta de saída da estrutura e a abertura de ventilação da carcaça do diafragma e um elemento de controle disposto em uma estrutura e incluindo um plugue de alimentação, e um plugue de exaustão, e uma haste que se estende entre os plugues de alimentação e exaustão, o plugue de exaustão compreendendo uma superfície planar inferior numa interface entre o plugue de exaustão e a haste de descarga, o controlo de elemento e a montagem do diafragma movível na estrutura e a carcaça do diafragma, respectivamente, em relação a uma posição de repouso, em que uma carga de assento da porta de alimentação impulsiona o plugue de alimentação no encaixe com a porta de alimentação de cartucho e uma carga de assento da porta de alimentação, simultaneamente, impulsionando a porta de exaustão da montagem do diafragma para encaixar com o plugue de exaustão do elemento de controle para fechar o caminho de exaustão em que a superfície planar superior do cartucho de guarnição está alinhada com a superfície planar inferior do plugue de exaustão quando o elemento de controlo e a montagem do diafragma ocupam uma posição de repouso.

[0055] Aspecto 9. O dispositivo de aspecto 8, caracterizado pelo fato de que o elemento de controle e a montagem do diafragma são movíveis da posição de repouso para uma posição de alimentação e uma posição de ventilação, em que quando em posição de alimentação, a carga de assento de porta de exaustão impulsiona a porta de exaustão encaixando com o plugue de exaustão e o plugue de alimentação em uma posição de espaçamento da porta de alimentação do cartucho, quando na posição de ventilação, a carga de assento da porta de alimentação impelindo o plugue alimentação encaixando com a porta de alimentação do cartucho e uma pressão de saída na porta de saída da estrutura supera a carga de assento de porta de escape e impulsiona a porta de exaustão em uma posição espaçada do plugue de exaustão.

[0056] Aspecto 10. O dispositivo de qualquer um dos aspectos 8-9, compreendendo ainda: um componente elastomérico de alimentação disposto entre o plugue de alimentação do elemento de controle e a porta de alimentação de cartucho para fornecer uma vedação estanque ao fluido; e um componente elastomérico de exaustão disposto entre o plugue de exaustão do elemento de controle e a porta de exaustão da montagem do diafragma para fornecer uma vedação estanque ao fluido.

[0057] Aspecto 11. Dispositivo de acordo com qualquer um dos aspectos 8 a 10, em que o componente de alimentação elastomérico é fixado ao plugue de alimentação do elemento de controle e o componente de exaustão elastomérico é fixado ao plugue de exaustão do elemento de controle.

[0058] Aspecto 12. O dispositivo de qualquer uma dos aspectos de 8 a 11, em que uma magnitude carga de assento da porta de exaustão varia proporcionalmente a uma pressão de saída presente na porta de saída e uma magnitude da carga de assento da porta de alimentação varia em proporção inversa a pressão de saída.

[0059] Aspecto 13. O dispositivo de acordo com qualquer um dos aspectos 8 a 12, compreendendo ainda uma mola de alimentação sustentada pelo cartucho de guarnição e encaixando-se ao elemento de controle para enviesar o elemento de controle em direção à porta de alimentação de cartucho, e uma mola de exaustão disposta entre a tampa de mola e a montagem de diafragma para enviesar uma porta de exaustão em direção ao elemento de controle.

[0060] Aspecto 14. Dispositivo de acordo com qualquer um dos aspectos 8 a 13, em que a montagem de diafragma é caracterizada pelo fato de compreender um diafragma de instrumento, um diafragma de resposta e um espaçador perfurado disposto entre os diafragmas de instrumento e de resposta, estando o diafragma de resposta em comunicação com a porta de saída da estrutura e o diafragma de instrumento em comunicação com a porta de controle de sinal da tampa de mola.

[0061] Aspecto 15. Dispositivo de acordo com qualquer um dos aspectos 8 a 14, em que a carcaça do diafragma inclui uma cavidade de resposta, na qual a montagem de diafragma está disposta de forma móvel, a cavidade de resposta com uma primeira dimensão transversal adjacente ao diafragma de instrumento e uma segunda dimensão transversal adjacente ao diafragma de resposta, sendo a segunda dimensão transversal maior do que a primeira.

[0062] Aspecto 16. Um sistema de controle de processo de fluido compreendendo: uma válvula de controle;

[0063] um atuador operavelmente conectado à válvula de controle, o atuador incluindo um pistão, uma primeira porta de controle em comunicação com o fluído com a primeira superfície do pistão e uma segunda porta de controle do em comunicação com o fluído para com uma segunda superfície do pistão, uma fonte primária de fluído pressurizado para agir no atuador durante uma operação em modo normal, uma fonte secundária de fluido pressurizado para agir no atuador durante um modo de viagem, um primeiro intensificador de volume conectado em fluído de comunicação com a porta de primeiro controle do atuador e a primeira fonte de fluido pressurizado, o primeiro intensificador de volume adaptado para intensificar o volume de fluído pressurizado fornece a primeira porta de controle a partir de uma fonte primária de fluído pressurizado durante o modo normal de operação um segundo intensificador de volume conectado em fluído de comunicação com a segunda porta de controle do atuador, a fonte primária de fluído pressurizado, e uma segunda fonte de fluído pressurizado, um segundo intensificador de volume adaptado para intensificar o volume de fluído pressurizado fornecido a segunda porta de controle da fonte primária de fluido pressurizado durante o mono normal de operação e a fonte secundária de fluido pressurizado durante o modo de viagem e um posicionador tendo uma porta de entrada em fluído de comunicação com a fonte primária do fluído pressurizado, uma primeira porta de saída em fluído de comunicação com uma conexão de entrada do segundo intensificador de volume e uma segunda porta de saída em comunicação com uma conexão de entrada do segundo intensificador de volume, um posicionador adaptado para fornecer sinal pneumático para os primeiro e segundo intensificadores de volume durante o modo normal de operação do sistema para controlar a válvula de controle; cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume compreendendo uma porta de alimentação, uma porta de saída, uma porta de ventilação, um cartucho de guarnição, uma montagem de diafragma, e um elemento de controle, o cartucho de guarnição definindo a porta de alimentação do cartucho e uma superfície planar superior, a porta de alimentação do cartucho sendo disposta juntamente com o caminho do intensificador de volume se estendendo entre a porta de alimentação e a porta de saída, a superfície planar superior disposta juntamente ao caminho de exaustão do intensificador de volume se estendendo entre a porta de saída e a porta de ventilação da montagem do diagrama definindo uma porta de exaustão disposta juntamente com um caminho de exaustão da porta de saída e da porta de ventilação, e o elemento de controle sendo disposto de forma móvel no cartucho de guarnição e incluindo um plugue de alimentação para encaixe seletivo da porta de cartucho de alimentação, um plugue de exaustão para encaixe seletivo da porta de exaustão da montagem do diafragma e uma haste estendendo entre os plugues de alimentação e exaustão, o plugue de exaustão compreendendo uma superfície planar inferior disposta em alinhamento com a superfície planar superior do cartucho de guarnição quando o plugue de alimentação e o plugue de exaustão simultaneamente encaixam respectivamente a porta de alimentação de cartucho e a porta de exaustão.

[0064] Aspecto 17. O dispositivo de aspecto 16, em que o elemento de controle e a montagem do diafragma são móveis entre uma posição de repouso, uma posição de alimentação e uma posição de ventilação, em que quando em posição de repouso, a carga de assento de porta de alimentação impulsiona um plugue de alimentação em encaixe com a porta de alimentação do cartucho e a carga de assento da porta de exaustão simultaneamente impulsiona a porta de exaustão em encaixe com o plugue de exaustão, quando em posição de alimentação, a carga de assento da porta de exaustão em encaixe com o plugue de exaustão e o plugue de alimentação em posição espaçada com a porta de alimentação do cartucho, e quando na posição de ventilação, a carga de assento da porta de exaustão impulsiona o plugue de alimentação em encaixe com a porta de alimentação do cartucho e a pressão de saída na porta de saída do intensificador de volume supera o volume de carga de assento na porta de exaustão e impulsiona a porta de exaustão em um local afastado do plugue de exaustão.

[0065] Aspecto 18. O sistema de qualquer um dos aspectos 16 a 17, em que, durante o modo de viagem, o elemento de controle e a montagem de diafragma ocupam a posição de ventilação.

[0066] Aspecto 19. O sistema de qualquer um dos aspectos 16 a 18 em que a carga de assento da porta de alimentação do primeiro intensificador de volume durante o modo de viagem é maior que a carga de assento da porta de alimentação do primeiro intensificador de volume durante o funcionamento normal e a carga de assento de porta de exaustão do segundo intensificador de volume durante o modo de viagem é maior do que a carga de assento da porta de exaustão do segundo intensificador de volume durante o modo normal de operação.

[0067] Aspecto 20. O sistema de qualquer um dos aspectos 16 a 19, compreendendo ainda um componente elastomérico de alimentação associado com o plugue de alimentação, e um componente elastomérico de exaustão associado com o plugue de exaustão.

[0068] Aspecto 21. O sistema de qualquer um dos aspectos 16 a 20, em que para cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume, a carga de assento de porta de alimentação e carga de assento de porta de exaustão é a mesma durante o modo de operação normal.

[0069] Aspecto 22. O sistema de acordo com qualquer um dos aspectos de 16 a 21, em que cada um dos primeiro e segundo impulsionadores volume ainda compreende: uma estrutura definindo a porta de alimentação, a porta de alimentação ser acoplado às fontes primárias e secundárias de ar pressurizado e a porta de saída, a saída da porta sendo acoplado a uma das primeira e segunda portas da controle do atuador; uma carcaça de diafragma definindo a porta de ventilação, estando a porta de ventilação em comunicação com a atmosfera; uma tampa de mola, definindo uma porta de sinal de controle acoplada a uma das primeira e segunda portas de saída de fluido do posicionador.

[0070] Aspecto 23. O dispositivo de acordo com qualquer um dos aspectos 16 a 22, em que a montagem de diafragma de cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume compreendendo um diafragma de instrumento, um diafragma de resposta e um espaçador perfurado disposto entre os diafragmas de instrumento e de resposta, estando o diafragma de resposta em comunicação com a porta de saída e o diafragma de instrumento em comunicação com a porta de controle de sinal.

[0071] Aspecto 24. O sistema de acordo com qualquer um dos aspectos 16 a 23, em que a carcaça de diafragma de cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume inclui uma cavidade de resposta, na qual a montagem de diafragma está disposta de forma móvel, a cavidade de resposta com uma primeira dimensão transversal adjacente ao diafragma de instrumento e uma segunda dimensão transversal adjacente ao diafragma de resposta, sendo a segunda dimensão transversal maior do que a primeira.

[0072] Aspecto 25. Sistema de qualquer um dos aspectos de 16 a 24, em que uma magnitude da carga de assento de porta de exaustão varia em proporção com uma pressão presente na porta de saída e a magnitude da carga de assento de porta de alimentação varia em proporção inversa à pressão de saída.

[0073] Aspecto 26. Sistema de acordo com qualquer um dos aspectos 16 a 25, em que cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume compreende ainda uma mola de alimentação sustentada pelo cartucho de guarnição e encaixando-se ao elemento de controle para enviesar o elemento de controle em direção à porta de alimentação de cartucho, e uma mola de exaustão disposta entre a tampa de mola e a montagem de diafragma para enviesar uma porta de exaustão em direção ao elemento de controle.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de controle de fluxo de fluido, caracterizado pelo fato de compreender: uma porta de alimentação para receber uma alimentação de fluido pressurizado; uma porta de saída para a entrega de uma alimentação de fluido pressurizado; uma porta de ventilação para ventilar uma alimentação de fluido pressurizado; um cartucho de acabamento disposto entre a porta de alimentação e a porta de saída e entre a porta de saída e a porta de ventilação, o cartucho de acabamento definindo uma porta de alimentação de cartucho e uma superfície planar superior, a porta de alimentação de cartucho sendo disposta ao longo de uma rota de alimentação que se estende entre a porta de alimentação e a porta de saída, a superfície planar superior disposta ao longo de um caminho de exaustão que se estende entre a porta de saída e a porta de ventilação; uma montagem de diafragma disposta entre a porta de saída e a porta de ventilação, a montagem de diafragma definindo uma porta de exaustão ao longo do caminho de exaustão; um elemento de controle disposto de forma móvel no cartucho de acabamento, o elemento de controle incluindo um plugue de alimentação, um plugue de exaustão, e uma haste que se estende entre os plugues de alimentação e exaustão, o plugue de alimentação em acoplamento seletivo com a porta de alimentação de cartucho do cartucho de acabamento, fechando assim o caminho de alimentação, o plugue de exaustão em engate seletivo com a porta de exaustão da montagem de diafragma, fechando assim o caminho de exaustão, o plugue de exaustão compreendendo uma superfície planar inferior disposta em uma interface entre o plugue de exaustão e a haste, a superfície planar inferior do plugue de exaustão sendo coplanar à superfície planar superior do cartucho de acabamento.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: um componente de alimentação elastomérico disposto entre o plugue de alimentação do elemento de controle e a porta de alimentação de cartucho para fornecer uma vedação estanque ao fluido; e um componente de exaustão elastomérico disposto entre o plugue de exaustão do elemento de controle e a porta de exaustão da montagem de diafragma para fornecer uma vedação estanque ao fluido.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o componente de alimentação elastomérico é fixado ao plugue de alimentação do elemento de controle e o componente de exaustão elastomérico é fixado ao plugue de exaustão do elemento de controle.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda: um corpo definindo a porta de alimentação e a porta de saída; uma carcaça de diafragma definindo a porta de ventilação e contendo a montagem de diafragma; e uma tampa de mola definindo uma porta de sinal de controle.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma mola de alimentação sustentada pelo cartucho de acabamento e engatando o elemento de controle para propelir o elemento de controle em direção à porta de alimentação de cartucho, e uma mola de exaustão disposta entre a tampa de mola e a montagem de diafragma para propelir uma porta de exaustão em direção ao elemento de controle.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a montagem de diafragma compreende um diafragma de instrumento, um diafragma de retorno e um espaçador perfurado disposto entre os diafragmas de instrumento e de retorno, o diafragma de retorno em comunicação com a porta de saída do corpo e o diafragma de instrumento em comunicação com a porta de sinal de controle da tampa de mola; e a carcaça de diafragma inclui uma cavidade de retorno, na qual a montagem de diafragma está de forma móvel disposta, a cavidade de retorno tendo uma primeira dimensão transversal adjacente ao diafragma de instrumento e uma segunda dimensão transversal adjacente ao diafragma de retorno, a segunda dimensão transversal maior do que a primeira dimensão transversal.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de controle e montagem de diafragma são móveis no corpo e na carcaça de diafragma, respectivamente, relativos a uma posição quiescente, em que uma carga de assento de porta de alimentação impele o plugue de alimentação em engate com a porta de alimentação de cartucho e uma carga de assento de porta de exaustão simultaneamente impele a porta de exaustão da montagem de diafragma em engate com o plugue de exaustão do elemento de controle para fechar o caminho de exaustão, a superfície planar superior do cartucho de acabamento está alinhada com a superfície planar inferior do plugue de exaustão quando o elemento de controle e a montagem de diafragma ocupam a posição quiescente.

8. Dispositivo de acordo com reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o elemento de controle e a montagem de diafragma são móveis da posição quiescente para uma posição de alimentação e uma posição de ventilação, em que quando na posição de alimentação, a carga de assento de porta de exaustão impele a porta de exaustão em engate com o plugue de exaustão e o plugue de alimentação em uma posição espaçada da porta de alimentação de cartucho, e quando na posição de ventilação, a carga de assento de porta de alimentação impele o plugue de alimentação em engate com a porta de alimentação de cartucho e uma pressão de saída na porta de saída do corpo supera a carga de assento da porta de exaustão e impele a porta de exaustão em uma posição espaçada para longe do plugue de exaustão.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que uma magnitude da carga de assento da porta de exaustão varia proporcionalmente a uma pressão de saída presente na porta de saída e uma magnitude da carga de assento da porta de alimentação varia em proporção inversa à pressão de saída.

10. Sistema de controle de processo de fluido, caracterizado pelo fato de compreender o dispositivo do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, o sistema de controle de processo de fluido adicionalmente compreendendo: uma válvula de controle; um atuador operavelmente conectado à válvula de controle, o atuador incluindo um pistão, uma primeira porta de controle em comunicação fluida com uma primeira superfície do pistão, e uma segunda porta de controle em uma comunicação fluida com uma segunda superfície do pistão; uma fonte primária de fluido pressurizado para acionar o atuador durante um modo de funcionamento normal; uma fonte secundária de fluido pressurizado para acionar o atuador durante um modo de viagem; um primeiro intensificador de volume conectado em comunicação fluida com a primeira porta de controle do atuador e a fonte primária de fluido pressurizado, o primeiro intensificador de volume adaptado para intensificar um volume de fluido pressurizado entregue à primeira porta de controle da fonte primária de fluido pressurizado durante o modo de funcionamento normal; um segundo intensificador de volume conectado em comunicação fluida com a segunda porta de controle do atuador, com a fonte primária de fluido pressurizado e com a fonte secundária de fluido pressurizado, o segundo intensificador de volume adaptado para intensificar o volume de fluido pressurizado entregue à segunda porta de controle da fonte primária de fluido pressurizado durante o modo funcionamento normal e à fonte secundária de fluido pressurizado durante o modo de viagem; e um posicionador tendo uma porta de entrada em comunicação fluida com a fonte primária de fluido pressurizado, uma primeira porta de saída em comunicação fluida com uma conexão de entrada do primeiro intensificador de volume e uma segunda porta de saída em comunicação fluida com uma conexão de entrada do segundo intensificador de volume, o posicionador adaptado a transmitir um sinal pneumático para os primeiro e segundo intensificadores de volume durante o modo de operação normal do sistema para controle da válvula de controle.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos um dentre (a), (b) e (c); (a) durante o modo de viagem, o elemento de controle e a montagem de diafragma ocupam a posição de ventilação; (b) a carga de assento da porta de alimentação do primeiro intensificador de volume durante o modo de viagem é maior que a carga de assento da porta de alimentação do primeiro intensificador de volume durante o modo de funcionamento normal, e a carga de assento da porta de alimentação do segundo intensificador de volume durante o modo de viagem é maior que a carga de assento de porta de exaustão do segundo intensificador de volume durante o modo funcionamento normal; e (c) para cada um dos primeiro e segundo intensificadores de volume, a carga de assento de porta de alimentação e carga de assento de porta de exaustão é a mesma durante o modo de operação normal.