ES2984167T3

ES2984167T3 - Ensamblaje piloto ampliable para reguladores de presión

Info

Publication number: ES2984167T3
Application number: ES20798226T
Authority: ES
Inventors: James Kenneth Mears; Doran Orie Woodman Van
Original assignee: Dresser LLC
Current assignee: Dresser LLC
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2024-10-29
Anticipated expiration: 2040-04-29
Also published as: EP3963237B1; US20200347957A1; US11713827B2; JP2022531860A; CA3137590A1; JP7431254B2; EP3963237A4; SG11202111599QA; WO2020223288A1; EP3963237A1; CN113767237A; CN113767237B

Abstract

Un conjunto piloto está configurado para usarse con varios tipos de controles de flujo. Estas configuraciones incluyen un colector con una red de flujo interna que conecta válvulas piloto y un orificio ajustable. Las válvulas piloto pueden tener una presión diferencial fija y variable. En una implementación, el colector comprende un par de bloques separables, cada uno de los cuales incluye parte de la red de flujo interna. Esta construcción también permite que el colector se expanda, por ejemplo, con un bloque adicional para una válvula piloto adicional. Esta característica configura el colector para usarse en sistemas de monitoreo en funcionamiento o en aquellos sistemas que implementan una regulación de presión de múltiples etapas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Ensamblaje piloto ampliable para reguladores de presión

Antecedentes

Los reguladores de presión son útiles para controlar la presión de los fluidos corriente abajo. Las instalaciones en el mercado del gas natural frecuentemente emplean reguladores de presión para gestionar el flujo de gas combustible a alta presión a través de las canalizaciones. Sin embargo, estas aplicaciones pueden plantear importantes desafíos de diseño porque los operadores requieren que los dispositivos tengan la capacidad, la precisión y el tiempo de respuesta adecuados, pero también que minimicen las variaciones de control que pueden resultar de cambios en la presión de entrada, cambios rápidos en la demanda corriente abajo o efectos de la temperatura en los componentes internos. El documento US-3.669.142 A describe una válvula de tipo tubo. El documento US-1.987.032 A describe una válvula de regulación automática. El documento US-4.669.493 A describe una válvula de descarga de seguridad.

Resumen

La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas y se refiere a un ensamblaje de válvula piloto modular para usar en un regulador de presión. El contenido de esta descripción se refiere a mejoras a los reguladores de presión que abordan estos desafíos. De particular interés son las realizaciones del ensamblaje piloto modular que son útiles para regular el rendimiento de los reguladores de presión. Estas realizaciones emplean un diseño que proporciona un control excelente para el funcionamiento de alta precisión del regulador de presión asociado. Como un beneficio adicional, el diseño ampliable elimina la necesidad de una reelaboración extensiva o fabricación de piezas nuevas para que se adapten a diferentes aplicaciones. Esta característica hace que el diseño sea particularmente atractivo para su uso en sistemas de monitorización del trabajo o en aquellos sistemas que implementan una regulación de presión de múltiples etapas porque el ensamblaje piloto modular puede ampliarse para añadir pilotos adicionales (o válvulas piloto).

Como se ha indicado anteriormente, los reguladores de presión desempeñan un papel importante en los sistemas de suministro de fluidos. Estos dispositivos mantienen con precisión el flujo de fluidos a presiones específicas deseadas.

Para muchas aplicaciones industriales, los reguladores de presión deben adoptar diseños particularmente robustos o resistentes para soportar altas presiones, ambientes cáusticos o simplemente para proporcionar un funcionamiento fiable y duradero. Los diseños pueden requerir una construcción (por ejemplo, materiales, técnicas de sujeción, etc.) que es particularmente costosa o que requiere mucho tiempo para hacer o construir según las especificaciones. Esta construcción puede aprovechar una válvula accionada por resorte que se abre y cierra en respuesta a variaciones en la demanda corriente abajo. Nominalmente, la válvula tiene una posición de “ equilibrio” que mantiene la presión por igual en los lados corriente arriba y corriente abajo del dispositivo. La válvula se abre desde esta posición para permitir que el fluido fluya a través del dispositivo para mantener la presión corriente abajo a un nivel relativamente constante (típicamente en respuesta a aumentos en la demanda corriente abajo). La válvula se mueve para reducir el flujo a medida que disminuye la demanda alcanzando al final, frecuentemente, de nuevo su posición de equilibrio. En algunas aplicaciones, la válvula puede tener una posición completamente “ cerrada” que impide por completo el flujo de fluido.

Este diseño propuesto permite una presión corriente abajo mejor y más precisa en respuesta a la demanda. También aumenta la presión operativa del regulador de presión para adaptarse a aplicaciones con una presión de entrada de al menos 10342,14 kPa (1500 psi).

Dibujos

Brevemente se hace referencia ahora a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 representa un diagrama esquemático de un regulador de presión ilustrativo;

la figura 2 representa una vista en perspectiva de una estructura ilustrativa para el regulador de presión de la figura 1; la figura 3 representa una vista en alzado de la sección transversal del regulador de presión de la figura 2;

la figura 4 representa una vista en perspectiva del regulador de presión de la figura 2 en forma de despiece ordenado parcial;

la figura 5 representa una vista en perspectiva del regulador de presión de la figura 2 en forma de despiece ordenado parcial;

la figura 6 representa una vista en perspectiva del regulador de presión de la figura 2;

la figura 7 representa una vista en perspectiva de un ejemplo de un distribuidor de la figura 2;

la figura 8 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del regulador de presión de la figura 6 en una primera posición;

la figura 9 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del regulador de presión de la figura 6 en una segunda posición;

la figura 10 representa una vista en perspectiva de un sistema de monitorización del trabajo que incorpora reguladores de presión del tipo representado en la presente memoria;

la figura 11 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del sistema de la figura 10 con los reguladores de presión en una primera posición; y

la figura 12 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del sistema de la figura 10 con los reguladores de presión en una segunda posición.

En caso de que proceda, caracteres de referencia iguales designan componentes y unidades idénticos o correspondientes en las distintas vistas, que no están a escala salvo que se indique lo contrario. Las realizaciones descritas en la presente descripción pueden incluir elementos que aparecen en una o más de las varias vistas o en combinaciones de las varias vistas. Además, los métodos son meramente ilustrativos y pueden modificarse, por ejemplo, reordenando, añadiendo, quitando y/o alterando las etapas individuales.

Descripción detallada

Los fabricantes frecuentemente aprovechan las oportunidades para mejorar la construcción de equipos industriales. Estas oportunidades pueden llevar a dispositivos mejores y más fiables o proporcionar nuevas funciones o características en los mismos. En muchos casos, las mejoras también pueden llevar a soluciones innovadoras que generen ahorros en forma de menores costes de piezas, mano de obra y ensamblaje, o mantenimiento y reparación.

La siguiente exposición describe varias realizaciones de un ensamblaje piloto modular para usar en reguladores de presión. A diferencia de los dispositivos conocidos, el ensamblaje piloto incorpora aquí varias características de diseño para proporcionar un control mejor y más preciso. Un distribuidor ampliable permite que el ensamblaje piloto añada válvulas piloto adicionales en serie. Este distribuidor también puede incorporar un orificio variable interno para ayudar a ajustar el tiempo de respuesta del regulador de presión asociado. El diseño también es compatible con otros tipos de dispositivos de control de flujo, como válvulas de control. Otras realizaciones y configuración están dentro del alcance del objeto de la presente memoria.

La figura 1 representa un diagrama esquemático de un regulador 100 de presión ilustrativo. Este regulador de presión se muestra como parte de un sistema de distribución de gas, identificado generalmente mediante el número 102. El sistema 102 puede incluir una tubería 104 que porta el material 106. Como también se muestra, el regulador 100 de presión puede incluir un control 108 de flujo con una guarnición equilibrada 110 y un accionador 112. Un sistema 114 de control puede acoplarse con el accionador 112. El sistema 114 de control puede incluir un circuito 116 de fluido con una unidad piloto 118 que controla una alimentación de flujo limitado de material 106 al accionador 112.

En términos generales, el regulador 100 de presión puede configurarse para su uso en aplicaciones que tienen altas presiones de entrada. Estas configuraciones pueden integrar válvulas piloto para hacer que la “ presión de detección” (o presión corriente abajo) se registre tanto en el accionador como en las válvulas piloto. Esta disposición puede resultar útil para un control de presión mucho mejor y más preciso corriente abajo del dispositivo. Además, el dispositivo incorpora un tapón a presión equilibrada que proporciona un cierre estanco a burbujas en un amplio rango de diferenciales de presión.

El sistema 102 de distribución de gas puede configurarse para que el material transite por sitios industriales o partes de redes más grandes. Estas configuraciones pueden resultar útiles en instalaciones que procesan o distribuyen hidrocarburos, como gas natural o “ gas combustible” . Los municipios y las empresas de servicios públicos pueden implementar redes complejas para suministrar recursos a los consumidores, incluidos los clientes residenciales y comerciales de gas combustible. Todas estas redes pueden incluir innumerables dispositivos para regular el flujo, incluyendo el regulador 100 de presión. Estos dispositivos pueden instalarse en línea con las tuberías 104, que pueden incorporar canalizaciones de alta capacidad que pueden transportar fluidos a alta presión. Sin embargo, además de fluidos (por ejemplo, líquidos y gases), el material 106 también puede incorporar sólidos y mezclas sólido/fluido.

El control 108 de flujo puede configurarse para regular el flujo de gas combustible 106 a través del regulador 100 de presión. Estas configuraciones pueden incorporar una válvula que funciona en respuesta a la presión diferencial a través de su entrada y salida. Esta característica hace coincidir el flujo de gas combustible 106 con la demanda, por ejemplo, en la red 102. Como se ha indicado anteriormente, la válvula puede tener varias posiciones o condiciones operativas para gestionar el flujo. Una posición puede mantener la presión en equilibrio entre el lado corriente arriba o “ suministro” y el lado corriente abajo o “ demanda” del dispositivo. Esta posición puede cambiar en respuesta a variaciones en la demanda corriente abajo. Un aumento en la demanda corriente abajo, por ejemplo, puede reducir la presión corriente abajo y hacer que la válvula se mueva a una posición que permita que fluya más fluido. El flujo resultante satisface la demanda corriente abajo. A medida que la presión se iguala, la válvula puede volver a su posición de “ equilibrio” anterior. En una implementación, la válvula puede emplear un diseño de cierre a prueba de fallos que hace que la válvula pase por defecto a una posición “ completamente cerrada” en respuesta a la pérdida de presión de control, falla mecánica u otros problemas en el dispositivo o en la red 102. Esta posición evita por completo el flujo de gas a través del dispositivo.

La guarnición equilibrada 110 puede configurarse para adaptarse a presiones de entrada más altas en el lado corriente arriba de la válvula. Estas configuraciones pueden incluir un tapón (o miembro de cierre) que se mueve con respecto a un asiento (para ejemplificar las posiciones variables de la válvula mencionada anteriormente). Para diseños de guarnición “ equilibrada” , las fuerzas del fluido se equilibran a ambos lados del tapón en equilibrio. El tapón puede incorporar aberturas o características de diseño similares para este fin. Las aberturas pueden ventilar fluido desde el lado corriente arriba del tapón hacia una cámara en el regulador 100 de presión “ arriba” o en el lado opuesto del tapón.

El accionador 112 puede configurarse para regular la posición del tapón con respecto al asiento. Estas configuraciones pueden incorporar dispositivos (o elementos mecánicos) que pueden aplicar una carga en el tapón. Ejemplos de dispositivos mecánicos pueden incluir un diafragma que sea sensible a los cambios de presión. Un resorte puede resultar útil para proporcionar una fuerza de resorte que complemente el diafragma. Para dispositivos con cierre a prueba de fallos, la fuerza del resorte dirigirá el tapón a su posición completamente cerrada.

El sistema 114 de control puede configurarse para aplicar ganancia al sistema. Estas configuraciones pueden incorporar dispositivos que multiplican un pequeño cambio en la presión corriente abajo en un cambio mayor en, por ejemplo, el diafragma. Estos dispositivos mejoran el tiempo de respuesta y proporcionan un control estable y preciso de la posición de la válvula en respuesta a los cambios en la demanda corriente abajo.

El circuito 116 de fluido puede configurarse para dirigir el gas combustible 106 entre las partes del sistema 114 de control. Estas configuraciones pueden aprovechar una red local de conductos (o canalizaciones o tubos). El conducto puede extenderse desde ubicaciones o grifos que se encuentran en la tubería 104 en los lados corriente arriba y corriente abajo del regulador 100 de presión. Estos grifos permiten que el gas combustible 106 entre en el conducto. El gas combustible 106 transita por la red local hasta el accionador 112 y a través del sistema 114 de control.

La unidad piloto 118 puede configurarse para regular la presión al accionador 112. Estas configuraciones pueden incorporar dispositivos (o “ pilotos” ) con un distribuidor que alberga válvulas (o “válvulas piloto” ). Para el control de dos vías, el conducto puede acoplar las válvulas piloto con el accionador 112 para lograr una ganancia que mejore la respuesta del tapón (o el movimiento del tapón con respecto al asiento en respuesta) a los cambios en la demanda corriente abajo. El distribuidor puede tener trayectorias de flujo internas que colocan múltiples válvulas piloto en conexión de flujo entre sí para permitir que el gas combustible 106 fluya entre ellas. Las válvulas piloto pueden emplear diseños para una presión diferencial fija o presión diferencial variable, según se desee. Este diseño puede permitir incorporar cualquier número de válvulas piloto (y otros dispositivos, como válvulas de retención u orificios) en una sola unidad en el regulador 100 de presión. Según la invención, el distribuidor tiene un diseño modular con varias partes que encajan o se acoplan entre sí. Esta disposición puede alojar combinaciones de válvulas piloto fijas y variables para adaptarse a cualquier aplicación propuesta del regulador 100 de presión o para permitir que un usuario final ajuste eficazmente el rendimiento del regulador 100 de presión según lo desee.

La figura 2 representa una vista en perspectiva de un ejemplo del regulador 100 de presión de la figura 1. Las partes que incluyen partes que ejemplifican el sistema 114 de control no se muestran en este ejemplo para mayor claridad. El dispositivo puede tener un alojamiento 120 de diseño robusto, típicamente hecho de metales fundidos o mecanizados, para hacer que el dispositivo sea compatible con altas presiones y materiales cáusticos, duros o corrosivos (como gas combustible 106). El alojamiento 120 puede tener varias partes o miembros, que se muestran en el presente documento para incluir un par de miembros de cartucho (por ejemplo, un miembro 122 de cartucho superior y un miembro 124 de cartucho inferior) y un miembro adaptador 126. Los miembros 122, 124, 126 de alojamiento pueden encajar entre sí en una brida 128 exterior periférica. Las aberturas 130 pueden poblar el exterior de una o más de estas partes. Algunas de las aberturas 130 pueden funcionar como puertos 132 con aberturas roscadas para alojar accesorios de fluido, como se indica más adelante. Otras pueden funcionar como orificios roscados 134 en un área 136 de montaje que recibe, por ejemplo, partes de la unidad piloto 118. En una implementación, el alojamiento 120 puede incluir un cuerpo 138 de válvula que alberga la guarnición equilibrada 110 analizada anteriormente en la figura 1. El cuerpo 138 de válvula puede tener aberturas 140 en cualquier extremo de un paso interno 142. Las bridas 144 (o extremos soldados a tope) pueden permitir que el cuerpo 138 de válvula se monte en línea con secciones de tubería 104. En un ejemplo, el cuerpo 138 de válvula puede incluir puertos 146, que también pueden tener aberturas roscadas para recibir accesorios de fluido.

La figura 3 representa una vista en alzado de la sección transversal del regulador 100 de presión tomado en la línea 3 3 de la figura 2. Los miembros 122, 124 de cartucho pueden formar una cámara interna 148 que encierra partes del accionador 112. Estas partes pueden incluir un diafragma 10, preferiblemente un disco anular de material flexible que incluye metales, cauchos o compuestos. El disco anular 10 puede estar dispuesto con su porción periférica exterior “ intercalada” entre la brida 128 exterior periférica de los miembros 122, 124 de cartucho. Esta disposición separa la cámara interna 148 en dos cámaras (por ejemplo, una primera cámara 150 y una segunda cámara 152). Los puertos 132 en los miembros 122, 124 de alojamiento pueden formar pasajes de flujo que se extienden a cada una de las cámaras 150, 152. Las partes adicionales del accionador 112 pueden incluir placas 12, 14 de soporte que se encuentran a cada lado del disco anular 10. Un resorte 16 de compresión puede encontrarse en la primera cámara o cámara “ superior” 150 para aplicar fuerza a la placa 12 de soporte superior. En la segunda cámara o cámara “ inferior” 152, puede insertarse un paquete 18 de sellado en una abertura 154 en el miembro 124 de cartucho. El paquete 18 de sellado puede tener un cuerpo anular 20 con un sello exterior 22, como una junta tórica que se encuentra en una ranura. El cuerpo anular 20 también puede tener un orificio pasante ubicado centralmente para recibir sellos internos (por ejemplo, un primer sello interno 24 y un segundo sello interno 26) y un casquillo 28. Una placa 30 puede encontrarse encima del cuerpo anular 20. Los sujetadores F<1>pueden penetrar a través del cuerpo anular 20 y la placa 30 en el miembro 124 de cartucho. Pueden resultar útiles sellos 32, 34 adicionales para sellar cualquier espacio intersticial entre el miembro 124 de cartucho y el adaptador 126 y la interfaz entre el adaptador 126 y el cuerpo 138 de válvula. Como también se muestra, el dispositivo puede incluir un vástago 36 de válvula que puede moverse axialmente a través de los sellos 24, 26 y el casquillo 28. Este movimiento puede resultar de cambios en la demanda corriente abajo del regulador 100 de presión. Un extremo del vástago 36 de válvula puede acoplarse con el diafragma 10. Un indicador 38 puede acoplarse con este extremo, por ejemplo, usando imanes (aunque también son fácilmente aceptables otras técnicas de sujeción). El indicador 38 puede penetrar a través del miembro 122 de cartucho superior dentro de un alojamiento 40 de indicador que forma un sello con el mismo.

El otro extremo del vástago 36 de válvula puede encontrarse en el cuerpo 138 de válvula junto con otras partes de la guarnición equilibrada 110. Estas partes pueden encontrarse en una cámara 156. En una implementación, la guarnición equilibrada puede incluir una jaula 42, mostrada en el presente documento como un cilindro hueco 44 con aberturas 46 dispuestas circunferencialmente en su pared periférica. Un tapón 48 puede encontrarse en la jaula 42. Como se indica en la presente memoria, el tapón 48 puede configurarse para que la presión de entrada se equilibre en cualquier lado. Estas configuraciones pueden aprovechar un diseño bifurcado, por ejemplo, con un primer miembro 50 de tapón que tiene una porción alargada que se extiende en un segundo miembro 52 de tapón. La porción alargada puede recibir el extremo del vástago 36 de válvula. Las aberturas 54 en los miembros 50, 52 de tapón pueden permitir que la presión se equilibre a través del tapón bifurcado 48. Un sello anular 56 puede encontrarse en una ranura periférica que circunscribe el exterior del segundo miembro 52 de tapón. Los ejemplos del sello anular 56 pueden utilizar un anillo de caucho (con un anillo de reserva de plástico, si es necesario). El anillo 56 de caucho puede hacer contacto con la superficie interior de la pared periférica en el cilindro 44. Esta disposición crea un sello circunferencial que circunscribe esta superficie interior (y la superficie exterior del segundo miembro 52 de tapón). En una implementación, el tapón 48 puede incorporar un inserto 58, como un anillo de nitrilo o Teflon<®>que se encuentra entre los miembros 50, 52 de tapón. Una porción del inserto 58 puede acoplarse con un asiento 60 para efectuar la posición completamente “ cerrada” del tapón 48.

Las figuras 4 y 5 muestran el regulador 100 de presión de la figura 2 en forma de despiece ordenado parcial. Los sujetadores F<2>pueden asegurar el miembro adaptador 126 sobre el cuerpo 138 de válvula. Los sujetadores F<3>pueden asegurar los miembros 122, 124 de cartucho juntos para crear un “ cartucho accionador” 158. Los sujetadores F<4>pueden insertarse a través de cada uno de los miembros 122, 124 de cartucho para asegurar el cartucho accionador 158 al miembro adaptador 126. En particular, esta disposición crea una estructura modular que permite a un usuario final realizar mantenimiento y reparación en el regulador 100 de presión en su ubicación instalada o “ en línea” en la tubería 104. En la figura 4, un usuario final puede retirar los sujetadores F<4>para desacoplar el cartucho accionador 158 del miembro adaptador 126. El usuario final puede levantar el cartucho accionador 158 para sacarlo del adaptador 126. Esta acción también retira partes de la guarnición equilibrada 110 (especialmente, el tapón 48 en su totalidad) fuera del cuerpo 138 de válvula. Como se muestra mejor en la figura 5, el usuario final podría retirar los sujetadores F<3>, F<4>para desacoplar el miembro 122 de cartucho superior del miembro 124 de cartucho inferior. El usuario final puede levantar el miembro 122 de cartucho superior del miembro 124 de cartucho inferior para obtener acceso a la cámara interna 148 formada por los miembros 122, 124 de cartucho. Esta característica puede permitir al usuario final dar servicio al diafragma 10 sin alterar otras partes, incluyendo los sellos 32, 34 (figura 3) o la guarnición equilibrada 110 (figura 3). En una implementación, el usuario final también podría retirar el diafragma 10 para obtener acceso (y reemplazar) el paquete 18 de sellado (figura 3).

La figura 6 representa una vista en perspectiva de un ejemplo del regulador 100 de presión de la figura 3. Se han añadido partes en cada uno para continuar con el análisis de ciertas características y funcionalidades de los diseños propuestos. El conducto 160 en forma de, por ejemplo, tubos metálicos, puede extenderse entre los accesorios 162 de fluido para completar las conexiones de fluido entre las partes del regulador 100 de presión, así como entre estas partes y ubicaciones en la tubería 104 que están corriente arriba y corriente abajo del regulador 100 de presión. En algunas implementaciones, un filtro F<l>también se puede instalar en el circuito 114 de fluido. La unidad piloto 118 puede incluir un bloque 164 de interfaz para asegurar un distribuidor 166 al miembro adaptador 126 (en el área 136 de montaje). El distribuidor 166 incorpora un par de bloques con puertos (es decir, un primer bloque 168 con puertos y un segundo bloque 170 con puertos). Como se ha indicado anteriormente, la construcción del distribuidor 166 puede permitir cambios en la unidad piloto 118 para ampliar funciones. Por ejemplo, los bloques 168, 170 pueden separarse entre sí para añadir partes al distribuidor 166 que adaptan el regulador 100 de presión para aplicaciones particulares, por ejemplo, como parte de una disposición de monitor de trabajo, entre otras.

La figura 7 representa una vista en perspectiva de un ejemplo de la unidad piloto 118 para ilustrar este concepto. En este ejemplo, el distribuidor 166 incorpora un tercer bloque 172 con puertos. Ejemplos de bloques 168, 170, 172 con puertos pueden incorporar elementos separados del distribuidor 166, por ejemplo, palanquillas mecanizadas de metal como aluminio, acero o aleaciones de acero. Las palanquillas pueden incluir aberturas 174, que pueden incorporar holguras u orificios roscados. Los agujeros 174 pueden acomodar los sujetadores F<5>para asegurar los bloques 168, 170, 172 con puertos juntos. Esta disposición facilita el diseño modular para el distribuidor 166. Como también se muestra, los bloques 168, 170, 172 con puertos pueden tener puertos 176 de acceso externos que proporcionan aberturas roscadas para recibir accesorios 162 (figura 6).

La figura 8 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del regulador 100 de presión tomado en la línea 8-8 de la figura 6. El conducto 160 puede incluir una línea de suministro SUP<1>que acopla el distribuidor 166 con el lado de entrada o suministro P<1>. Las líneas de detección S<1>y S<2>pueden acoplar la cámara superior 150 del cartucho accionador 158 con el lado de salida o demanda P<2>y con el distribuidor 166, respectivamente. La línea de carga L<1>puede acoplar el distribuidor 166 con la cámara inferior 152 del cartucho accionador 158. Como también se muestra, los bloques 168, 170 con puertos tienen una red 178 de flujo interno que comprende orificios mecanizados que permiten el flujo de fluido entre varios controles de flujo que permiten a un técnico ajustar con mayor precisión el punto de ajuste del regulador 100 de presión. Los controles de flujo incluyen un orificio ajustable 180 y pueden incluir una válvula 182 de retención. El orificio ajustable 180 o “ restrictor” puede tener una ranura en forma de v en su superficie exterior. Un tapón roscado 184 puede resultar útil para sellar uno o más de los puertos 176 de acceso. Los controles de flujo también incluyen un par de válvulas piloto (una primera válvula piloto 186 y una segunda válvula piloto 188). La primera válvula piloto 186 tiene una presión diferencial fija. La segunda válvula piloto 188 está configurada (con una perilla, por ejemplo) para ajustar la presión diferencial a través del dispositivo. El usuario final puede ajustar el funcionamiento de la unidad piloto 118 ajustando el dispositivo piloto 188 variable o girando el orificio ajustable 180 para cambiar la orientación radial de la ranura en forma de v con respecto a la trayectoria 178 de flujo interno en el segundo bloque 170 con puertos. Los valores para la presión diferencial fija de la primera válvula piloto 186 pueden adaptarse a los parámetros de diseño de la segunda válvula piloto 188; los valores ilustrativos pueden estar en un intervalo de 344,738 kPa a 689,476 kPa (50 psi a 100 psi).

El restrictor 180 puede configurarse para funcionar junto con la segunda válvula piloto 188 o válvula piloto “ principal” para definir la presión en la cámara inferior 152. En una implementación, la válvula piloto 188 principal puede tener un orificio interno que aumenta y disminuye de tamaño en respuesta a cambios en la presión corriente abajo. Este orificio se agranda en respuesta a la presión corriente abajo por debajo del punto de ajuste del regulador 188 de presión. Cuando el orificio se vuelve más grande que el orificio del restrictor 188, fluye más gas hacia la cámara inferior 152 del que pasa a través del restrictor 188 y corriente abajo (a través de la cámara superior 150). El orificio se contrae en respuesta a la presión corriente abajo por encima del punto de ajuste de modo que, cuando es más pequeño que el orificio del restrictor 100, fluirá menos gas a la cámara inferior 152 (del que pasa corriente abajo). El usuario final puede ajustar el tamaño del orificio del restrictor 188 para gestionar la relación entre este orificio interno y el orificio del restrictor 188 y, a su vez, ajustar la precisión y la velocidad de respuesta del regulador 100 de presión.

La válvula 182 de retención puede configurarse para limitar el diferencial de presión a través del diafragma 10. Estas configuraciones pueden resultar útiles para evitar daños (al diafragma 10) que pueden resultar de la contrapresión o casos de uso relacionados. Puede producirse contrapresión en el arranque porque, si la presión corriente abajo aumenta rápidamente, el gas puede fluir hacia la cámara superior 150 más rápido de lo que sangra a través del restrictor 180. Este desequilibrio genera presión en la cámara superior 150. La válvula 182 de retención puede abrirse en respuesta a la presión corriente abajo por encima de la presión de apertura para permitir que pase más gas a la cámara inferior 152, permitiendo por lo tanto que la presión se iguale a través del diafragma 10.

El diagrama de la figura 8 muestra el regulador 100 de presión en una primera posición. Esta posición es consistente con la presión del gas combustible 106 en el lado de suministro P<1>en equilibrio (o equilibrado) con la presión del gas combustible 106 en el lado de demanda P<2>. El diafragma 10 (y el resorte 16) ejercen una fuerza de resorte que mantiene la posición del tapón equilibrado 50, 52. Como se observa en el presente documento, aunque el tapón 50, 52 se muestra en contacto con el asiento 60, este no es siempre el caso. La presión del lado de suministro P<1>actúa en cada lado del tapón equilibrado 50, 52 y concomitantemente en un lado de las válvulas piloto 186, 188. La presión del lado de demanda P<2>actúa en las cámaras 150, 152 a través de la línea de detección S<1>y en lados opuestos de las válvulas piloto 186, 188 a través de la línea de carga L<1>y la línea de detección S<2>.

La figura 9 también representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del regulador 100 de presión tomado en la línea 8-8 de la figura 6. Este diagrama muestra el regulador 100 de presión en una segunda posición. Esta posición refleja un cambio en la presión del lado de demanda P<2>. Frecuentemente, el cambio corresponde con una mayor demanda, lo que puede reducir rápidamente la presión del lado inferior P<2>por debajo de la presión del lado de suministro P<1>. En respuesta al diferencial de presión detectado (DP<1,2>), la primera válvula piloto 186 funciona para reducir o “ bajar” la presión del lado de suministro P<1>en la segunda válvula piloto 188 a una presión intermedia más baja P<3>. La segunda válvula piloto 188 se abre en respuesta a la presión intermedia P<3>para aumentar o “ intensificar” la presión en la cámara inferior 152 a una presión de carga P<4>, que es lo suficientemente alta como para superar la fuerza del resorte y mover el tapón equilibrado 50, 52 desde su primera posición (en la figura 8). La nueva posición del tapón equilibrado 50, 52 permite que el gas combustible 106 a través de las aberturas 46 en la jaula 44 satisfaga la demanda corriente abajo. En una implementación, el tapón equilibrado 50, 52 puede volver a la primera posición cuando la presión se iguala entre la presión del lado de suministro P<1>y la presión del lado de demanda P<2>.

La figura 10 representa una vista en perspectiva de un par de controles de flujo del tipo analizado con respecto al regulador 100 de presión anterior. Estos controles de flujo forman una configuración de “ monitor de trabajo” con un primer regulador o regulador de “ primera etapa” A y un segundo regulador o regulador de “ segunda etapa” B en serie en la canalización 104. En el regulador de primera etapa A, el distribuidor 162 incluye bloques 164, 166, 168 con puertos para alojar una tercera válvula piloto 190, que preferiblemente está configurada para variar la presión diferencial a través del dispositivo.

La figura 11 representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal de los reguladores de presión A, B tomada en la línea 11-11 de la figura 10. El diagrama identifica las válvulas piloto como piloto 1 y piloto 2 en el regulador de primera etapa A y como piloto 3 en el regulador de segunda etapa B. El conducto 174 puede incluir una línea de suministro SUP<2>que acopla el distribuidor 162 en el regulador de segunda etapa B a una sección intermedia de tubería 104 que se extiende entre los reguladores de presión A, B. Las líneas de detección S<3>y S<4>también pueden acoplar la cámara superior 150 en el regulador de primera etapa A con la sección intermedia de la canalización 104. La línea de carga L<2>puede acoplar el distribuidor 162 con la cámara inferior 152 en el regulador de primera etapa A. Como también se muestra, la línea de detección S<5>acopla el tercer bloque 168 con puertos con el lado de demanda P<2>para monitorizar el regulador de segunda etapa B.

El diagrama de la figura 11 muestra los reguladores de presión A, B en una primera posición. El diafragma 10 (y el resorte 18) ejercen una fuerza de resorte que mantiene la posición del tapón equilibrado 50, 52 en ambos reguladores de presión A, B, lo que puede causar o no que el tapón 50, 52 entre en contacto con el asiento 60. Esta posición puede reflejar condiciones con la presión del gas combustible 106 en el lado de suministro P<1>en equilibrio (o equilibrado) con la presión del gas combustible 106 en el lado de demanda P<2>. Sin embargo, cuando está completamente cerrado, la presión corriente arriba y corriente abajo puede diferir, pero no habrá flujo a través de uno o ambos dispositivos. Moviéndose de izquierda a derecha en el diagrama, la presión del lado de suministro P<1>actúa en cada lado del tapón equilibrado 50, 52 y concomitantemente en un lado del piloto fijo 186 y el piloto 1 en el regulador de primera etapa A. La presión de carga P<4>actúa en las cámaras 150, 152 a través de la línea de detección S<3>y en lados opuestos del piloto fijo 186 y del piloto 1 y piloto 2 a través de la línea de detección S<4>y línea de carga L<2>. La presión corriente abajo P<2>actúa en el piloto 2 a través de la línea de detección S<5>. En el regulador de segunda etapa B, la presión de carga P<4>actúa en ambos lados del tapón equilibrado 50, 52 y en un lado del piloto fijo 186 y piloto 3 a través de la línea de suministro SUP<2>. La presión del lado de demanda P<2>actúa en las cámaras 150, 152 a través de la línea de detección S<1>y en lados opuestos de la válvula piloto 178 y el piloto 3 a través de la línea de carga L<1>y la línea de detección S<2>.

La figura 12 también representa esquemáticamente una vista en alzado de la sección transversal del regulador 100 de presión tomado en la línea 11-11 de la figura 10. Este diagrama muestra los reguladores de presión A, B en una segunda posición que refleja un cambio en la presión del lado de demanda P<2>. Moviéndose nuevamente de izquierda a derecha en el diagrama, el piloto fijo 186 en el regulador de primera etapa A funciona para reducir la presión del lado de suministro P<1>a la presión intermedia inferior P<3>. El piloto 1 y el piloto 2 funcionan en respuesta a la presión intermedia P<3>para reducir la presión en la cámara superior 150 a una presión entre etapas P<5>, que es menor que la presión de carga P<4>, provocando por lo tanto que el tapón 50, 52 se mueva de su primera posición (en la figura 11). En respuesta al diferencial de presión detectado (DP<2,5>), la válvula 186 piloto fija en el regulador de segunda etapa B reduce la presión entre etapas P<5>en el piloto 3 a la presión intermedia inferior P<3>. El piloto 3 se abre en respuesta a la presión intermedia P<3>para aumentar o “ intensificar” la presión en la cámara inferior 152 a la presión de carga P<4>, que es lo suficientemente alta como para superar la fuerza del resorte y mover el tapón equilibrado 50, 52 desde su primera posición (en la figura 11). La nueva posición del tapón equilibrado 50, 52 permite que el gas combustible 106 a través de las aberturas 46 en el cilindro 44 satisfaga la demanda corriente abajo. En una implementación, el tapón equilibrado 50, 52 en los reguladores de presión A, B puede volver a la primera posición cuando la presión se iguala entre la presión del lado de suministro P<1>y la presión del lado de demanda P<2>.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un ensamblaje de válvula piloto para usar en un regulador de presión, comprendiendo el ensamblaje de válvula piloto:

un distribuidor (166) con una red (178) de flujo interno; y

controles de flujo conectados a la red (178) de flujo interno para permitir que el fluido fluya entre ellos, comprendiendo los controles de flujo:

una válvula (186) piloto de presión fija que tiene una presión diferencial fija;

una primera válvula (188) piloto ajustable configurada para ajustar la presión diferencial a través de la misma; y

un restrictor ajustable (180);

caracterizado por quela red (178) de flujo interno conecta una salida de la válvula (186) piloto de presión fija a una entrada de la primera válvula (188) piloto ajustable; y el ensamblaje de válvula piloto es modular y el distribuidor (166) comprende una pluralidad de bloques (168, 170, 172) separables entre sí, teniendo cada bloque parte de la red (178) de flujo interno que comprende orificios mecanizados que permiten el flujo entre los controles (186, 188, 180) de flujo;

comprendiendo el ensamblaje de válvula piloto un primer terminal en uno particular de los bloques modulares (168) para acoplar el distribuidor (166) a presión en un lado de suministro del regulador de presión y un segundo y un tercer terminal en otro de los bloques modulares (170) para acoplar el 20 distribuidor (166) respectivamente a la presión de salida del regulador de presión y a una presión de control dentro de una cámara del regulador de presión.
2. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde la red (178) de flujo interno conecta una salida de la primera válvula (188) piloto ajustable con el restrictor ajustable (180).
3. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde la red (178) de flujo interno conecta una salida de la primera válvula (188) piloto ajustable con puertos en el distribuidor (166) que reciben accesorios.
4. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde la válvula (186) piloto de presión fija y el restrictor ajustable (180) están dispuestos en bloques diferentes.
5. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde la primera válvula (188) piloto ajustable y el restrictor ajustable (180) están dispuestos en bloques diferentes.
6. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde los controles de flujo comprenden, además:

una segunda válvula (190) piloto ajustable.
7. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 6, en donde la primera válvula (188) piloto ajustable y la segunda válvula (190) piloto ajustable están dispuestas en bloques diferentes.
8. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 1, en donde los controles de flujo comprenden, además:

una válvula (182) de retención.
9. El ensamblaje de válvula piloto de la reivindicación 8, en donde la primera válvula (188) piloto ajustable y la válvula (182) de retención están dispuestas en bloques diferentes.