CN107429856A - 用于过程阀的流体动力致动器 - Google Patents

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Abstract

控制流体动力装置(102)包括第一壳体(226)，该第一壳体(226)具有限定第一室(232)和第二室(236)的第一活塞(228)，其中，第一室(232)接收控制流体(220)并且第二室(236)接收来自过程***(104)的过程流体(235)。当控制流体动力装置(102)耦接到控制阀组件(100)时，第一室(232)被定向在第二室(236)的上方。第二壳体(244)具有限定第三室(250)和第四室(254)的第二活塞(246)，其中，第三室(250)接收控制流体(220)并且第四室(254)接收过程流体(235)。当控制流体动力装置(102)耦接到控制阀组件(100)时，第三室(250)被定向在第四室(254)的上方。

Description

用于过程阀的流体动力致动器
技术领域
本公开内容总体涉及动力装置，更具体而言，涉及控制流体动力装置和相关方法。
背景技术
油气(gas-over-oil)控制阀***通常在远程位置用在过程***中(例如，海上钻井、油田、天然气输送管线等)，其中动力源(例如，气动动力或电动力)可能是不可用的。具体地，油气控制阀***使用流过过程流体管线(例如，天然气)的高压过程流体以代替例如气动动力或电动力提供能量以为控制阀(例如，致动器)提供动力。特别地，油气***包括储存在外部容器中的液压控制流体。通过在直接经过液压控制流体并且与该液压控制流体接触的传输管线中输送过程流体来对液压控制流体进行加压，这迫使液压流体进入控制阀(例如，控制阀的致动器)。
然而，已知的油气控制阀***在液压控制流体供给(stoke)控制阀之后将管线过程流体(例如，天然气)排出到大气中。排出的流体可能产生喧闹的噪声和/或高速流。在某些实例中，压力容器具有相对较大的体积，并且需要约15至20秒来填充压力容器和/或从压力容器中***过程流体。此外，油气***不采用故障-安全机制，这是因为这些***通常缺乏弹簧。另外，过程流体(例如，气体)在它们之间没有屏障的情况下在压力容器中直接接合液压油。因此，过程流体中的杂质可能污染液压流体并且可能对致动器和/或油气***的其它部件造成损坏。
发明内容
在一个示例中，示例的控制流体动力装置包括第一壳体，该第一壳体具有限定第一室和第二室的第一活塞，其中，第一室接收控制流体并且第二室接收来自过程***的过程流体。当控制流体动力装置耦接到控制阀组件时，第一室被定向在第二室的上方。第二壳体具有限定第三室和第四室的第二活塞，其中，第三室接收控制流体并且第二室接收过程流体。当控制流体动力装置耦接到控制阀组件时，第三室被定向在第四室上方。
在另一个示例中，示例的控制流体动力装置包括旋转叶片致动器，该旋转叶片致动器具有限定第一腔和第二腔的叶片。第一蓄能器具有第一活塞以限定第一室和第二室，其中，第一室接收控制流体并且第二室流体地耦接到流过过程***管线的过程流体。当第一蓄能器耦接到控制阀时，第一室位于第二室的顶侧，以使得第二室位于第一室与过程***管线之间。第二蓄能器具有第二活塞以限定第三室和第四室。第三室接收控制流体并且第四室流体地耦接到流过过程***管线的过程流体。当第二蓄能器耦接到控制阀时，第三室位于第四室的顶侧，以使得第四室位于第三室与过程***管线之间。第二蓄能器的第三室流体地耦接到第一蓄能器的第一室。方向控制器对第一蓄能器的第一室与致动器的第一腔或第二腔中的至少一个腔之间的流体流动进行引导。
在另一个示例中，控制流体动力装置包括用于储存能量的第一装置，其具有用于接收控制流体的第一装置和用于接收过程流体的第二装置，其中，用于接收控制流体的第一装置位于用于接收过程流体的第二单元的上方。该装置包括用于储存能量的第二装置，其具有用于接收控制流体的第三装置和用于接收过程流体的第四装置，其中，用于接收控制流体的第三装置位于用于接收过程流体的第四装置的上方。用于将用于接收控制流体的第一装置和用于接收控制流体的第三装置流体地耦接到控制流体供应源的第一装置。该装置包括用于将用于接收过程流体的第二装置和用于接收过程流体的第四装置流体地耦接到过程***的管线的第二装置，其中，当流体控制阀耦接到过程***时，用于接收过程流体的第二装置和用于接收过程流体的第四装置流***于管线上方。
附图说明
图1示出了具有根据本公开内容的教导的示例控制流体动力装置的示例控制阀组件。
图2是示出了处于完全充注状态的示例控制流体动力装置的图1中的示例控制阀组件的示意性例示。
图3是示出了处于部分排放状态的示例控制流体动力装置的图1和图2中的示例控制阀组件的示意性例示。
图4是示出了处于完全排放状态的示例控制流体动力装置的图1-图3中的示例控制阀组件的示意性例示。
图5是示出了处于部分再充注状态的示例控制流体动力装置的图1-图4中的示例控制阀组件的示意性例示。
具体实施方式
本文中所公开的示例的控制流体动力装置可以在远程位置(例如，气动动力或电动力可能不可用的地方)中使用以向过程***部件或设备提供动力(例如，液压动力)。例如，本文中所公开的控制流体动力装置可以用于向诸如气缸、阀致动器、或需要高压流体以操作的其它机构之类的设备(例如，液压设备)提供加压控制流体(例如，液压油)。具体地，像油气***那样，本文中所公开的示例的控制流体动力装置使用加压的过程流体(例如，天然气)来在操作期间向过程***部件加压和/或传送加压控制流体。然而，与传统的油气***不同，本文中所公开的示例的控制流体动力装置不向大气排出过程流体。相反，由本文中所公开的示例的控制流体动力装置使用的任何过程流体流回到流体或过程流体管线的原始源。因此，示例的控制流体动力装置排出基本上为零的过程流体排放物。
此外，与许多已知的油气***不同，本文中所公开的示例的控制流体动力装置包括一个或多个蓄能器装置，以提供例如能量储存、能量积累等。例如，本文中所公开的控制流体动力装置可以用于储存诸如加压控制流体之类的能量。例如，本文中所公开的控制流体动力装置可以用于在液压***需求低(例如，液压致动器未被致动)时储存由液压泵提供的加压的液压流体，以及在液压***的需求增加(例如，液压致动器被致动)时供应这种先前储存的加压的液压流体。然而，与已知的蓄能器不同，用于实现本文中所描述的示例的控制流体动力装置的蓄能器不需要使用预充注气体(例如，诸如氮气之类的惰性气体)。相反，本文中所公开的示例的控制流体动力装置采用蓄能器装置，其使用分配***的过程流体(例如，天然气)的压力进行充注和/或操作，该分配***与示例的控制流体动力装置流体地耦接。
另外，由于包含过程流体的输送管线的体积显著大于由本文中所公开的示例的控制流体动力装置包含的控制流体的体积，因此，本文中所公开的示例的控制流体动力装置的操作压力在过程***部件或设备的循环或操作期间保持相对地恒定(例如，正负大约5psi的变化)。换句话说，当本文中所公开的示例的控制流体动力装置在完全充注状态(例如，当控制流体动力装置受压并准备为过程***部件或致动器供电)与完全排放状态(例如，当控制动力装置向控制***部件或致动器提供控制流体时)之间操作时，管线中相对较大体积的过程流体及其压力保持基本恒定(例如，保持在1psi内)。因此，遍及本文中所公开的示例的控制流体动力装置的操作，恒定压力有效地产生恒定或固定的扭矩输出。例如，随着致动器在第一位置与第二位置之间移动，本文中所公开的控制流体动力装置遍及控制阀的致动器的冲程(例如，整个冲程)提供恒定的扭矩输出。以这种方式，致动器能够在初始冲程位置与结束冲程位置(例如，大约一秒与三秒之间)之间快速地抽动(stroking)。
在某些示例中，本文中所公开的控制流体动力装置可以采用热体积控制器。在某些示例中，热体积控制器确保控制流体动力装置在再充注操作期间完全充注或填充控制流体。例如，热体积控制器操作电开关以激活和去激活用控制流体填充或充注控制流体动力装置的马达和泵。此外，在某些示例中，热体积控制器可以补偿和/或调整过程流体管线中的压力变化和/或波动。因此，与传统的电动-液压***不同，本文中所公开的示例的热体积控制器消除了对用于操作马达和/或泵的压力开关的需要。随着过程流体的压力在管线中变化或波动，传统的压力开关需要重新校准或重新调整。相比之下，本文中所描述的示例的热体积控制器不需要任何调节，这是因为热体积控制器自动调节和/或补偿管线中的过程流体的压力波动。此外，本文中所公开的示例的热体积控制器可以补偿由于温度变化(例如，日间温度变化)而导致的示例的控制流体动力装置的控制流体的热膨胀和/或压力变化。
另外，与传统的液压-电气***和/或油气***不同，本文中所公开的示例的控制流体动力装置可以以将控制流体(例如，液压流体)位于过程流体(例如，天然气)上方(例如，上面)的方式进行定向。因此，当过程流体从控制流体动力装置中排放时，过程流体的状态(attitude)和/或定向使得过程流体中的杂质和/或污染物经由重力而受重力作用或流回过程流体管线中。在某些示例中，示例的控制流体动力装置的潮湿的部件可以被涂覆材料(例如，特氟隆或不粘附剂)，以进一步辅助将过程流体中的杂质和/或污染物朝管线引导并排出控制流体动力装置，从而增加控制流体动力装置的操作寿命。
图1示出了具有根据本文中所公开的教导构造的示例的控制流体动力装置102的示例的控制阀组件100。所示出的示例的示例的控制阀组件100耦接到管线104。所示出的示例的控制阀组件100包括阀106(例如，直角转弯球阀)，以控制通过管线104的流体流动。具体地，所示出的示例的阀106限定流体耦接到管线104的第一部分112的入口110与流体耦接到管线104的第二部分116的出口114之间的流体流动通道。流体控制构件(例如，球阀)被***在流体流动通道中，以控制入口110与出口114之间的流体流动。为了移动流体控制构件，所示出的示例的控制阀组件100包括致动器118(例如，直角转弯或90度可旋转致动器)。例如，所示出的示例的致动器118(例如，经由阀轴)操作地耦接到流体控制构件，并且使流动控制构件在第一位置(例如，全开位置)与第二位置(例如，全闭位置)之间移动，其中该第一位置允许在入口110与出口114之间的流体流动，该第二位置限制或防止入口110与出口114之间的流体流动。
所示出的示例的致动器118是液压致动器(例如，液压旋转叶片致动器)。由马达122(例如，电动马达)操作的泵120(例如，液压泵)将控制流体(例如，加压的液压流体)从储存器124供应到控制流体动力装置102。控制流体动力装置102采用来自管线104的加压的过程流体(例如，天然气)以提供足以使得控制流体通过致动器118的整个冲程来操作致动器118的压力。例如，控制流体动力装置102经由压力线路126(例如，管道)从入口110上游流体耦接到过程流体。
在所示出的示例中，太阳能面板组件128向马达122提供电功率。然而，在某些示例中，控制阀组件100可以经由电网***(例如，公用功率网)接收电功率。在所示出的示例中，经由通过控制流体动力装置102操作的电动马达控制开关130来激活或去激活马达122。示例的控制阀组件100采用方向控制器132来将控制流体从控制流体动力装置102引导到致动器118的不同端口134和136，以控制致动器118的冲程方向。方向控制器132可以从远程位置(例如，控制室)接收信号，或者可以经由手动旋钮和/或手动泵进行本地操作。例如，当维修控制阀组件100时，技术人员可以操作方向控制器132。
图2是图1中所示的示例的流体控制阀组件100的示意性例示。图1示出了处于充注(例如，完全充注)情形或状态200的控制流体动力装置102。如图2中所示，所示出的示例的致动器118包括在致动器118的壳体204内可移动的或可旋转的叶片202。叶片202耦接到阀轴206，该阀轴206转而耦接到阀106(图1)的阀塞(例如，球阀)。叶片202和致动器壳体204限定第一腔或室208以及第二腔或室210。第一线路212(例如，管道)将第一室208流体耦接到方向控制器132，并且第二线路214(例如，管道)将第二室210流体耦接到方向控制器132。为了操作致动器118，方向控制器132将控制流体220从控制流体动力装置102引导到致动器118的第一室208或致动器118的第二室210。在如图2中所示的完全充注状态200中，方向控制器132将控制流体动力装置102(即，控制流体220)与致动器118隔离。
如图2所示，控制流体动力装置102包括第一蓄能器222(例如，液压蓄能器)和第二蓄能器224(例如，热体积控制器)。示例的第一蓄能器222包括具有长度L1的第一壳体226(例如，圆柱形本体或圆柱体)。第一活塞228设置在第一壳体226内，以使得第一活塞228的第一侧230和第一壳体226限定第一蓄能器222的控制流体侧或第一室232，并且第一活塞228的第二侧234和第一壳体226限定第一蓄能器222的过程流体侧或第二室236(例如，气体室)。在所示出的示例中，第一活塞228的第一侧230具有与第一活塞228的第二侧234的第二面积基本相等(例如，相同)的第一面积。第一活塞228包括密封件(例如，T形密封件)，以防止经过第一室232与第二室236之间的第一活塞228的控制流体和/或过程流体的不期望的泄漏。
第一室232例如接收控制流体220(例如，不可压缩流体、液压流体等)，并且第二室236接收过程流体235(例如，可压缩流体、天然气等)或流过管线104的其它加压流体。第一活塞228沿着第一壳体226的纵向轴线以直线运动方式在第一位置与第二位置之间移动，其中，在该第一位置(例如，如图2所示的完全充注位置200)处，第一室232具有最大体积并且第二室236具有最小体积，并且在该第二位置(例如，如图4所示的完全排放位置400)处，第一室232具有最小体积并且第二室236具有最大体积。
在所示出的示例中，第一壳体226的第一端226a包括邻近第一室232的第一端盖238，并且将第一室232流体耦接到控制流体供应线路240。第一壳体226的第二端226b包括邻近第二室234的第二端盖242，并且经由压力线路126将第二室234流体耦接到流过管线104的过程流体235。第一端盖238和/或第二端盖242(例如，经由诸如螺栓之类的螺纹或紧固件)可移除地耦接到第一壳体226。然而，在某些示例中，第一端盖238和/或第二端盖242可以与第一壳体226整体地形成。
示例的第二蓄能器224包括具有长度L2的第二壳体244(例如，圆柱形本体或圆柱体)。第二蓄能器224的体积和长度L2显著小于第一蓄能器222的体积和/或长度L1(例如，小于其10％)。第二活塞246设置在第二壳体244内，并且具有限定控制流体侧或第一室250的第一侧248以及限定第二蓄能器224的过程流体侧或第二室254(即，气体室)的、与第一侧248相对的第二侧252。所示出的示例的第二活塞246包括密封件，以防止控制流体220和/或过程流体235经过第一室250与第二室254之间的第二活塞246的不期望的泄漏。第二活塞246沿第二壳体244的纵向轴线以直线运动的方式在第一位置(例如，如图2中的完全充注状态200所示)与第二位置(例如，如图4中的完全排放状态400所示)之间移动。第一室250接收控制流体220，并且第二室254接收过程流体235。
在所示出的示例中，第二壳体244的第一端244a具有将第二蓄能器224的第一室250流体耦接到供应线路240的第一端盖256。特别地，供应线路240将第一蓄能器222的第一室232与第二蓄能器224的第一室250流体耦接。在该示例中，第二壳体244的第二端244b具有邻近第二室254的第二端盖258，并且经由压力线路126将第二室254流体耦接到过程流体235。第一端盖256和/或第二端盖258(例如，经由诸如螺栓之类的螺纹或紧固件)可移除地耦接到第二壳体244。然而，在某些示例中，第一端盖256和/或第二端盖258可以与第二壳体244整体地形成。
所示出的示例的第二蓄能器244包括耦接到第二活塞246的第一侧248的轴或杆260。由于杆260，第二活塞246的第一侧248具有小于第二活塞246的第二侧252的第二面积的第一面积。另外，所示出的示例的杆260包括相对于开关130移动以激活和/或去激活马达122以及因此泵120的开关激活器或目标262。所示出的示例的目标262由含铁材料或磁性材料组成，并且所示出的示例的开关130是接近开关。因此，开关130的激活和/或去激活可以在目标262与开关130无直接接合的情况下发生。例如，当目标262在不直接与开关130接合或接触的情况下在相对于开关130的接近位置(例如，四分之一英寸)时，杆260可以激活和/或去激活马达122。当开关130被杆260激活时，电池264经由太阳能面板充电并向马达122供电。
在所示出的示例中，为了有助于过程流体235中的杂质和/或污染物(例如，颗粒污染物、烃类液体、诸如硫化氢之类的腐蚀性元素等)流回到管线104，所示出的示例的第一蓄能器222和第二蓄能器224具有例如相对于地面或地球的基本垂直的状态或定向。第一蓄能器222和第二蓄能器224中的每个蓄能器的状态或定向为使得当控制流体动力装置102耦接到控制阀组件100时，相应的第一室232和250位于相应的第二室236和254的上方或顶侧。具体地，第一蓄能器222的第二室236位于第一蓄能器222的第一室232与管线104之间。此外，所示出的示例的第一蓄能器222的第二室236位于管线104上方。类似地，第二蓄能器224的第二室254位于第二蓄能器224的第一室250与管线104之间。此外，第二蓄能器224的第二室236位于管线104上方。与其中过程流体或气体(天然气)从顶端填充储存器并推动控制流体或液压流体通过储存器的底端(即，当储存器处于竖直定向时)的许多已知的油气***不同，所示出的示例的示例的控制流体动力装置102使控制流体220相对于过程流体235的顶侧定向。过程流体235的这种状态或定向有助于将相应的第二室236和254中的污染物或杂质吸引(gravitation)回到管道104中。这种配置通过显著地减少由于例如腐蚀、划痕和/或刮擦而对第一壳体226和第二壳体244和/或由过程流体235使其潮湿的其它部件(例如，活塞)的损害，来显著地增加第一蓄能器222和第二蓄能器224的寿命。
另外，为了在第一活塞228朝第一壳体226的第二端226b移动时有助于污染物或杂质从第一蓄能器222的第二室232吸引回到管线104，所示出的示例的第二端盖242具有孔或开口242a，该孔或开口242a具有逐渐变细的或倾斜的轮廓或形状。同样地，第二蓄能器224的第二端盖258具有孔或开口258a，该孔或开口258a具有逐渐变细的或倾斜的轮廓或形状，以有助于使过程流体中的杂质或污染物流回管道104。然而，在其它示例中，第二端盖242和/或第二端盖258不包括逐渐变细的部分。
为了进一步辅助增加蓄能器222和224的寿命，第一壳体226的内壁226c、第二壳体244的内壁244c和/或其它过程流体使其潮湿的部件(例如，第一活塞228、第二活塞246等)可以被涂覆有材料(例如，特氟隆等)以有助于去除过程流体235中的污染物。
当第一蓄能器222处于如图2所示的完全充注状态200时，第一蓄能器222的第一室232具有最大体积的控制流体220，并且第二室236具有最小体积的过程流体235。例如，在完全充注状态200下，第一活塞228位于邻近第二端226b和/或与第一壳体226的第二端盖242接合。换句话说，第二室236具有基本上为零的体积(例如，第二室236中没有储存天然气)。第二活塞246位于第一端部244a与第二端部244b之间，以使得第一室250包含一定体积的控制流体220，并且第二室254包含一定体积的过程流体235。然而，第二蓄能器224的杆260与开关130间隔开，以去激活马达122和泵120。
在完全充注状态200下，所示出的示例的第二蓄能器224隔离和/或保护控制流体动力装置102(例如，第一壳体226和第二壳体244、供应线路240、泵120等)不受由于环境温度变化或波动(例如，日间温度变化)在控制流体220中的热膨胀引起的压力增加的影响。例如，由液压油组成的控制流体可以以每100度华氏温度变化4％的速率膨胀。因此，在某些实例中，当第一蓄能器222的第一室232和/或第二蓄能器224的第二室250中的控制流体220的压力由于温度增加而增加时，第二蓄能器224的第二活塞246进一步朝第二壳体244的第二端246b移动，以增加第一室250的体积，并将第二室254中的过程流体235的量或体积经由压力线路126转移回到管线104中。第二蓄能器224容纳或补偿第一蓄能器222中的控制流体220的热膨胀，这是因为相应的第一室232和250经由供应线路240流体耦接。类似地，当控制流体220的压力由于热收缩而下降时，加压的过程流体235使得第二活塞246朝第二壳体244的第一端244a移动。此外，管线104中过程流体235的热膨胀由于相对于控制流体220的大量过程流体235而可忽略。
图3示出了处于部分排放状态或排放模式300下以操作致动器118的所示的图1和图2中的示例控制阀组件100。为了操作致动器118，所示出的示例的方向控制器132接收一个或多个信号以操作方向控制器132的一个或多个阀(例如，电磁阀)。例如，方向控制器132将控制流体220从第一蓄能器222引导到致动器118的第一室208中，以在第一方向302(例如，图3的定向中的顺时针方向)上移动或抽动(stroke)致动器118或将控制流体220从第一蓄能器222引导到致动器118的第二室210中，以在与第一方向302相对的第二方向304(例如，图3的取向中的逆时针方向)上移动致动器118。
例如，图3示出了方向控制器132，其被配置为允许致动器118在第一方向302上移动，以将阀106(图1)的流动控制构件从第一位置(例如，全开位置)移动到第二位置(例如，全闭位置)。为了在第一方向302上移动致动器118，方向控制器132操作第一阀306以允许经由第一线路212在供应线路240与致动器118的第一室208之间的流体流动。另外，方向控制器132操作第二阀308以允许经由第二线路214和返回线路310从致动器118的第二室210到储存器124的流体流动。因此，当致动器118的第一室208被加压或填充控制流体220时，致动器118的第二室210中的控制流体220经由返回线路310流动到储存器124。
在操作时，当方向控制器132将供应线路240与致动器118的第一室208流体耦接时，致动器118的第一室208中的压力小于相应的第一蓄能器222和第二蓄能器224的第一室232和250中的控制流体220的压力，使得控制流体220流动到致动器118的第一室208。具体地，第二蓄能器224的第一室250中的控制流体220在第一蓄能器222的第一室232中的控制流体220之前排放到致动器118的第一室208。更具体地，第二活塞246在第一活塞228之前移动，这是因为鉴于第二活塞246的第一侧256的第一面积小于第二活塞246的第二侧252的第二面积(即，由于如上所述的杆260)，并且第一活塞228的第一侧230的第一面积基本上等于第一活塞228的第二侧234的第二面积，第二活塞246比第一活塞228感测到更大的压差。换句话说，鉴于在与致动器118的第一室208流体连通时，第二室254中的过程流体235的压力大于第一室250中的控制流体220的压力，从而使得第二活塞246在第一蓄能器222的第一活塞228朝第一壳体266的第一端226a移动之前朝第二壳体244的第一端244a移动，跨第二活塞246的压差提供了最小阻力的路径。因此，第二蓄能器224的第一室250中的控制流体220在第一蓄能器222的第一室232中的控制流体220排放之前排放到致动器118的第一室208。
一旦控制流体220从第二蓄能器224的第一室250中完全排放，第一蓄能器222的第一室232中的控制流体220就流动到致动器118的第一室208。在第一蓄能器222的第一室232中的控制流体220的体积随着控制流体220流动到致动器118的第一室208而减小时，第一蓄能器222的第二室236中的过程流体235的体积增加。继而，加压的过程流体235向第一活塞228的第二侧234施加力，该力大于由控制流体220提供给第一活塞228的第一侧230的力，使得第一活塞228朝第一壳体226的第一端226a移动。换句话说，过程流体235的压力向第一蓄能器222提供头压力，以将加压的控制流体220从第一蓄能器222的第一室232排放并进入致动器118的第一室208中，以在第一方向302上旋转叶片202。
随着叶片202在第一方向302上在致动器壳体204内移动或旋转，叶片202使得第一室208的体积增加以及第二室210的体积减小。继而，叶片202使得阀轴206在第一方向302上旋转，这使得阀106的阀塞从第一位置(例如，全开位置)移动到第二位置(例如，全闭位置)。此外，在致动器118的冲程(例如，完整冲程)(例如，叶片202将第一位置移动到第二位置)期间，过程流体的压力保持基本上恒定(例如，在1psi内)。换句话说，在控制流体220从第一蓄能器222的第一室232中排放(例如，完全排放)期间(即，随着第一活塞从第二端226b朝第一端226a移动)，过程流体235提供恒定的压力，从而使得控制流体220能够遍及致动器118的冲程长度(例如，整个冲程)向致动器118提供恒定的扭矩或力。例如，随着叶片从图2所示的第一位置移动到图4所示的第二位置，恒定的扭矩被施加到叶片202。
图4示出了处于完全排放状态或情形400下的图1-图3中的流体控制装置102。在完全排放状态400下，第一蓄能器222的第一室232的体积最小，并且第二室236的体积最大。同样地，第一蓄能器222的第一室250的体积最小，并且第二室254的体积最大。换句话说，第一蓄能器222的第一活塞228与第一端盖238相邻和/或直接接合，并且第二蓄能器224的第二活塞246与第二蓄能器224的第一端盖256相邻和/或直接接合。此外，杆260的目标262被定位为继续激活马达122和泵120。
图5示出了处于部分再充注状态或在充注模式500下的图2中的流体控制装置100。在致动器118的叶片202移动到第二位置(例如，如图4和图5所示)之后，对控制流体220的需求减少，并且方向控制器132接收信号以将控制流体动力装置102的供应线路240与致动器118流体地去耦。例如，为了利用控制流体220再充注第一蓄能器222，方向控制器使第一阀306将第一线路212和返回线路310流体地耦接。同样地，方向控制器132使第二阀308将第二线路214和返回线路310流体地耦接。换句话说，泵120下游的供应线路240与致动器108的第一室208和第二室210隔离。因此，供应线路240仅流体地耦接到相应的第一蓄能器222和第二蓄能器224的第一室232和250。
另外，马达122和泵120通过第二蓄能器224的杆260相对于开关130的位置而被激活。例如，当第二蓄能器224的第二活塞246朝第二壳体244的第一端244a移动时，杆260朝开关130移动并激活开关130。例如，当杆260和/或目标262移动为接近开关130(例如，在到开关130的距离为四分之一英寸内)时，杆260和/或目标262激活开关130。因此，马达122激活并驱动泵120。因此，泵120对来自储存器124的控制流体220进行充注和/或加压，并且提供加压的控制流体以经由供应线路240流入相应的第一蓄能器222和第二蓄能器224的第一室232和250中。特别地，由泵120提供的控制流体220的压力大于相应的第一蓄能器222和第二蓄能器224的第二室236和254中的过程流体235的压力。
另外，鉴于第二活塞246的第一侧248的第一面积小于第二活塞246的第二侧252的第二面积，并且第一活塞228的第一侧230的第一面积基本上等于第一活塞228的第二侧234的第二面积，跨第一活塞228的压差小于跨第二活塞246的压差。因此，由加压的控制流体220向第二活塞246的第一侧248提供的力小于由加压的控制流体220向第一活塞228的第一侧230提供的力。因此，在泵120与第一蓄能器222的第一室232之间提供最小阻力的路径。因此，第一活塞228在第二活塞246朝第二壳体244的第二端244a移动之前朝第一壳体226的第二端226b移动。换句话说，第一蓄能器222的第一室232在第二蓄能器224的第一室250开始移动之前进行填充(例如，如图1所示完全填充)。因此，第二蓄能器224被配置为在排放状态(例如，图3的排放状态300)期间使第二蓄能器224的第一室250能够在第一蓄能器222的第一室232中的控制流体220之前能够排放，并且在再充注状态500期间在第一蓄能器222的第一室232之后接收控制流体220。这确保了开关130被激活，直到第一蓄能器222的第一室232处于图2中的完全充注状态200。在其它示例中，阀(例如，电磁阀)可以位于第二蓄能器224的第一室250与泵120和/或第一蓄能器222的第一室232之间，以便在再充注过程期间在控制流体220流动到和/或填充第二蓄能器224的第一室250之前使控制流体220完全填充第一蓄能器222的第一室232。
继而，在再充注状态500期间，加压的控制流体220经由第一室232在第一活塞228的第一侧230上施加力，该力大于由第二室236中的加压的过程流体235施加到第一活塞228的第二侧234的力，从而使得第一活塞228朝第一壳体226的第二端226b移动。随着第一蓄能器222的第一活塞228朝第一壳体226的第二端226b移动并且第一室232填充控制流体220，第一室232的体积随着第一室232积聚更大体积的加压的控制流体220而增加。同时，第二室236的体积减小，并且第二室236中的过程流体235经由压力线路126返回到管线104。因此，第一蓄能器222的第二室236中没有过程流体235被排出到大气。另外，第二端盖242、涂覆的内表面226c和/或涂覆的部件(例如，第一活塞228)和/或第一蓄能器222的状态或定向有助于杂质和污染物移动回到管线104中，从而增加了第一蓄能器222的操作寿命。
在第一蓄能器222被完全充注(例如，如图2所示的第一室232处于最大体积)之后，加压的控制流体220流动到第二蓄能器224的第一室250，使得第二活塞246朝第二壳体244的第二端244b移动。第二蓄能器224的第二活塞246朝第二壳体244的第二端244b移动一定距离，直到杆260和/或目标262远离开关130移动足以去激活马达122和泵120的距离(例如，大于四分之一英寸)。类似于第一蓄能器222，从第二蓄能器224的第二室254转移的任何过程流体235经由压力线路126返回到管线104，并且第二室254中没有过程流体235排出到大气中。第二端盖258、涂覆的内表面244c和/或涂覆的部件(例如，第二活塞246)和/或第二蓄能器224的状态或定向有助于杂质和污染物移动回到管线104中，从而增加了第二蓄能器224的操作寿命。
当马达122关闭时，控制流体动力装置102被再充注并准备致动器118的下一个冲程循环。为了在第二方向304上操作叶片202，方向控制器132对第二阀308进行引导，以将第二线路214流体地耦接到供应线路240，并且对第一阀306进行引导，以将第一线路212流体地耦接到返回线路310。当叶片202在与第一方向302相对的第二方向304(例如，逆时针方向)上在致动器壳体204内移动或旋转时，叶片202使得第二室210的体积增加，并且使得第一室208的体积减小，以使得阀轴206在第二方向304上旋转，从而使得阀106从第二位置移动到第一位置。
虽然本文中已经描述了某些示例的装置、方法和制品，但是本专利申请的覆盖范围不限于此。相反，本专利申请涵盖了在字面上或在等同原则下完全落入所附权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (20)

1.一种控制流体动力装置，包括：
第一壳体，所述第一壳体具有限定第一室和第二室的第一活塞，所述第一室接收控制流体，并且所述第二室接收来自过程***的过程流体，当所述控制流体动力装置耦接到控制阀组件时，所述第一室被定向在所述第二室上方；
第二壳体，所述第二壳体具有限定第三室和第四室的第二活塞，所述第三室接收所述控制流体，并且所述第二室接收所述过程流体，当所述控制流体动力装置耦接到所述控制阀组件时，所述第三室被定向在所述第四室上方。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一壳体和所述第二壳体在实质上垂直的方向上被定向。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一壳体的所述第二室位于所述第一壳体的所述第一室与所述过程***的管线之间，并且所述第二壳体的所述第四室位于所述第二壳体的所述第三室与所述管线之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，由所述控制流体和所述过程流体提供的跨所述第一活塞的压差使得所述第一活塞在第一位置与第二位置之间移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二壳体的所述第三室流体地耦接到所述第一壳体的所述第一室。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括马达和泵，以便在所述第一壳体的第一室被排放时对所述第一室进行再充注。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括开关激活器，所述开关激活器耦接到所述第二活塞，以在所述第一壳体的所述第一室正在被再充注时激活开关以操作马达和泵。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一壳体具有耦接到邻近所述第一室的第一端的第一端盖，以及耦接到邻近所述第二室的第二端的第二端盖，所述第二端盖具有逐渐变细的轮廓或形状。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一活塞的第一侧的第一面积实质上等于所述第一活塞的第二侧的第二面积。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第二活塞的第三侧的第三面积小于所述第二活塞的第四侧的第四面积。
11.一种用于与流体控制阀一起使用的控制流体动力装置，包括：
旋转叶片致动器，所述旋转叶片致动器具有限定第一腔和第二腔的叶片；
第一蓄能器，所述第一蓄能器具有限定第一室和第二室的第一活塞，所述第一室接收控制流体，并且所述第二室流体地耦接到流过过程***管线的过程流体，当所述第一蓄能器耦接到所述控制阀时，所述第一室位于所述第二室的顶侧，以使得所述第二室位于所述第一室与所述过程***管线之间；
第二蓄能器，所述第二蓄能器具有限定第三室和第四室的第二活塞，所述第三室接收所述控制流体，并且所述第四室流体地耦接到流过所述过程***管线的所述过程流体，当所述第二蓄能器耦接到所述控制阀时，所述第三室位于所述第四室的顶侧，以使得所述第四室位于所述第三室与所述过程***管线之间，所述第二蓄能器的所述第三室流体地耦接到所述第一蓄能器的所述第一室；以及
方向控制器，所述方向控制器对所述第一蓄能器的所述第一室与所述致动器的所述第一腔或所述第二腔中的至少一个腔之间的流体流动进行引导。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括泵，所述泵在所述第一蓄能器处于再充注状态时向所述第一蓄能器的所述第一室和所述第二蓄能器的所述第二室提供加压的控制流体。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述方向控制器防止所述第一蓄能器的所述第一室和所述第二蓄能器的所述第三室中的控制流体流动到所述致动器的所述第一腔或所述第二腔中的至少一个腔，以利用所述加压的控制流体再充注所述第一蓄能器的所述第一室。
14.根据权利要求12和13中任一项所述的装置，还包括开关激活器，所述开关激活器经由杆耦接到所述第二活塞，所述开关激活器在所述第一蓄能器的所述第一室处于再充注状态时激活开关以操作所述泵。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其中，所述第一蓄能器包括邻近所述第二腔的端盖，所述端盖包括具有逐渐变细的轮廓的孔，以有助于在所述过程流体从所述第二腔排放时使所述过程流体中的杂质移动到所述过程流体管线。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，所述第一蓄能器的所述第一室和所述第二室以及所述第二蓄能器的所述第三室和所述第四室位于所述过程流体管线的上方。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中，所述第一蓄能器和所述第二蓄能器被设置为相对于地面实质上垂直的状态或定向。
18.一种用于与流体控制阀一起使用的控制流体动力装置，包括：
用于储存能量的第一装置，所述用于储存能量的第一装置具有用于接收控制流体的第一装置和用于接收过程流体的第二装置，所述用于接收控制流体的第一装置位于所述用于接收过程流体的第二装置的上方；
用于储存能量的第二装置，所述用于储存能量的第二装置具有用于接收控制流体的第三装置和用于接收过程流体的第四装置，所述用于接收控制流体的第三装置位于所述用于接收过程流体的第四装置的上方；
用于将所述用于接收控制流体的第一装置和所述用于接收控制流体的第三装置流体地耦接到控制流体供应源的第一装置；以及
用于将所述用于接收过程流体的第二装置和所述用于接收过程流体的第四装置流体地耦接到过程***的管线的第二装置，其中，当所述流体控制阀耦接到所述过程***时，所述用于接收过程流体的第二装置和所述用于接收过程流体的第四装置位于所述管线上方。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括用于控制所述控制流体在所述用于接收控制流体的第一装置和第三装置与所述流体控制阀的致动器之间的流动的装置。
20.根据权利要求18和19中任一项所述的装置，其中，所述用于接收过程流体的第二装置或所述用于接收过程流体的第四装置中的至少一个装置包括：用于在所述过程流体从相应的所述用于接收过程流体的第二装置或所述用于接收过程流体的第四装置中排放时有助于使所述过程流体中的杂质或污染物移动回到所述管线的装置。
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