NO20130505A1 - Volumforsterker med redusert stoytrim - Google Patents

Abstract

En reguleringsanordning for fluidstrøm som har et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse, en utslippsåpning og en forsterkermodul anordnet innenfor legemet. Forsterkermodulen omfatter et reguleringselement og et aktuatorelement som har et støyreduserende trimelement med en tilførselsesvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløpsvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utslippsåpningen. Det støyreduserende trimelementet er koplet umiddelbart tilstøtende til utslippsåpningen slik at det støy reduserende trimelementet fordeler en fluidstrøm til utslippsåpningen via avløpsveien inn i en flerhet avfluidstrålertil vesentlig å hemme strålerekombinasjon ved utslippsåpningen.

Description

VOLUMFORSTERKER MED REDUSERT STØYTRIM

RELATERTE SØKNADER

Dette er en «continuation-in-part» av US patentsøknad nr. 12/882,549 innlevert 15. september 2010 med tittel «Volumforsterker med stabilisert trim» som herved er innarbeidet ved referanse.

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder fluidreguleringssystemer og, mer spesielt, volumforsterkere for bedre ytelse av reguleringsventil i reguleringssystemer for fluidstrøm.

BAKGRUNNSTEKNIKK

Systemer for regulering av fluidstrømmer, så som komprimert luft, naturgass, olje, propan eller lignende, er generelt kjent innen teknikken. Disse systemene innbefatter ofte minst én reguleringsventil for regulering av forskjellige strømningsparame-tere for fluidet. Typiske reguleringsventiler innbefatter et reguleringselement så som en ventilplugg, for eksempel bevegelig anordnet innenfor strømningsbanen for regulering av fluidstrømmen. Posisjonen for et slikt reguleringselement kan reguler-es med et stillingsrelé via en pneumatisk aktuator så som en stempelaktuator eller membranbasert aktuator, som er kjent innenfor teknikken. Konvensjonelle stillings-reléer leverer pneumatiske signaler via tilførselsfluid til aktuatoren for å slå reguleringselementet i reguleringsventilen mellom for eksempel en åpen og en lukket posisjon. Hastigheten som reguleringsventil kan slå med avhenger delvis av størrelsen på aktuatoren og tilførselsstrømmen av fluid inneholdt i det pneumatiske signalet. For eksempel vil større aktuatorer/reguleringsventiler typisk ta lengre tid å slå når et stillingsrelé av samme strømningsutgang benyttes.

Derfor vil slike systemer i tillegg bruke én eller flere volumforsterkere plassert mellom stillingsreléet og aktuatoren. Volumforsterkerne benyttes for å forsterke volum-et av tilførselsfluid i forhold til det pneumatiske signalet sendt fra stillingsreléet, for derved å øke hastigheten som aktuatoren slår reguleringselementet med i reguleringsventilen. Spesifikt skal det forstås av en med alminnelig kunnskap innen teknikken at volumforsterkeren er koblet mellom fluidtilførselen og ventilaktuatoren. Benyttelse av en pneumatisk restriksjon i volumforsterkeren tillater store inputsig- nalendringer for registrering på forsterkerinputmembranen tidligere enn i aktuatoren. En stor, brå endring i innputtsignaler forårsaker at det er en trykkdifferensial mellom inputsignalet og utgangen for forsterkeren. Når dette skjer vil forsterker-membranen bevege seg for å åpne enten en tilførselsåpning eller en utløpsåpning, avhengig av hvilken handling som er påkrevet for å redusere trykkdifferensialen. Åpningen forblir åpen inntil differansen mellom inn- og utgangstrykk på forsterkeren går tilbake til innenfor forhåndsbestemte grenser for forsterkeren. En anordning for forsterkerjustering kan settes for å tilveiebringe en stabil drift; (dvs. signaler som har en liten størrelse og rateendringer som går gjennom volumforsterkeren og inn i aktuatoren uten å sette i gang forsterkeroperasjonen).

Imidlertid er konvensjonell forsterkertrim følsom for strømningsindusert støy. Det er generelt kjent at høye hastighetsfluidstrømmer genererer støy som oppstår fra stråle eller annen svært konsentrert fluidstrøminteraksjon som strømmer gjennom en ledning eller som går ut av en åpning. Støyattenuatorer kan være festet til slike anordninger for vesentlig å redusere slik generert støy. Imidlertid er slike støy-attenuatorer typisk plassert tilstøtende og umiddelbart nedstrøms for fluidets ut-løpspunkt. En slik monteringskonfigurasjon kan være ufordelaktig. Foreksempel kan plassering av støyattenuatoren nedstrøms for volumforsterkeren indusere en trykkreversering over en membransammenstilling som vesentlig begrenser leve-tiden til membransammenstillingen. I tillegg, nedstrøms for støyutløpsåpningen hvor trykkdifferensialer er størst, og hvor derfor fluidhastigheter er de høyeste, kan strålerekombinasjon forekomme som fører til større lydtrykknivåer (dvs. mer intens eller høyere støy).

OPPSUMMERING

Én utførelsesform av den foreliggende beskrivelsen tilveiebringer en reguleringsanordning for fluidstrøm, som omfatter et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en åpning for utslipp; og en forsterkermodul anordnet innenfor legemet som omfatter et reguleringselement og et aktuatorelement og som har et støyreduserende trimelement, forsterkermodulen har en tilførselsvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløpsvei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen, det reduserende trimelementet er operativt koplet umiddelbart tilstøtende utslippsåpningen slik at det støyreduserende trimelementet fordeler en fluidstrøm til utslippsåpningen via avløpsveien inn i en flerhet av fluidstråler for vesentlig å hemme strålerekombinasjon ved utslippsåpningen.

I én utførelsesform innbefatter aktuatorelementet en membransammenstilling.

I én utførelsesform omfatter membransammenstillingen en manifold og en første og en andre membran.

I én utførelsesform innbefatter manifolden et seteelement som har en flerhet av passasjer og et ytre sylinderparti som har en flerhet av passasjer.

I én utførelsesform omfatter det støyreduserende elementet en flerhet av passasjer anordnet til å fordele fluidstrømmen derigjennom for vesentlig å hemme fluid-strømstråleinteraksjon.

I én utførelsesform innbefatter det støyreduserende elementet en hul sylinder som har en indre overflate og en ytre overflate i fluidkommunikasjon via en flerhet av gjennomgående hull.

I én utførelsesform har passasjene av seteelementet et større tverrsnittsareal enn passasjene av det ytre sylinderpartiet og videre innbefattende et øvre tetningselement.

I én utførelsesform er det øvre tetningselementet festet til seteelementet via en klinket forbindelse.

I én utførelsesform innbefatter en reguleringsanordning for fluidstrøm, innbefattende et legeme som haren innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse, og en utslippsåpning; og en forsterkermodul anordnet innenfor legemet innbefattende et reguleringselement og et aktuatorelement, forsterkermodulen har en tilførselsvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløpsvei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen slik at aktueringselementet videre en membransammenstilling omfattende en fluidtrykkreduksjonsanordning operativt koplet til reguleringselementet og anordnet innenfor avløpsveien for vesentlig å eliminere en trykkreversering over membransammenstillingen.

I én utførelsesform omfatter membransammenstillingen videre en manifold og en første og en andre membran.

I én utførelsesform innbefatter fluidtrykkreduksjonsanordningen et seteelement som har en flerhet av passasjer og et ytre sylinderparti som har en flerhet av passasjer.

I én utførelsesform avsluttes avløpsveien ved utslippsåpningen og fluidtrykkreduksjonsanordningen er anordnet oppstrøms for utslippsåpningen.

I én utførelsesform innbefatter fluidtrykkreduksjonsanordningen en hul sylinder som har en indre overflate og en ytre overflate i fluidkommunikasjon via en flerhet av gjennomgående hull.

I én utførelsesform har passasjene av seteelementet et større tverrsnittsareal enn passasjene av det ytre sylinderpartiet og videre innbefattende et øvre tetningselement.

I én utførelsesform er det øvre tetningselementet festet til seteelementet via en klinket forbindelse.

I én utførelsesform, en fluidstrømanordning, innbefattende et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en utslippsåpning; og en forsterkermodul anordnet innenfor legemet innbefattende et reguleringselement og et aktuatorelement, forsterkermodulen har en tilførselsvei som strekker seg mellom innløps-forbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløpsvei som strekker seg mellom utløps-forbindelsen og utslippsåpningen, hvor aktueringselementet innbefatter en membransammenstilling operativt koplet til reguleringselementet, membransammenstillingen omfatter en øvre membran og en nedre membran, en øvre støtteplate og en nedre støtteplate og et ytre sylinderparti festet derimellom for å tilveiebringe et forhåndsbestemt rom mellom de øvre og nedre membranplatene og opprettholder en vesentlig parallell orientering mellom slike plater.

I én utførelsesform har det ytre sylinderparti en øvre overflate og en nedre overflate i en vesentlig parallell orientering.

I én utførelsesform har den øvre støtteplaten og den nedre støtteplaten korresponderende ringromformede forsenkninger for operativt å motta den øvre overflaten og den nedre overflaten av det ytre sylinderparti.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk representasjon av en enkeltvirkende fjær- og membranaktuatorsammenstilling som innbefatter en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen; Fig. 2 er en tverrsnittsbetraktning fra siden av én utførelsesform av en volumforsterker bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen; og Fig. 3 er en sidetverrsnittsbetraktning av én utførelsesform av en membransammenstilling bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMENE

Eksemplene, dvs. utførelsesformene beskrevet her, er ikke ment å være uttøm-mende eller å begrense omfanget ved oppfinnelsen til den presise formen eller for-mene som er vist. Snarere er den følgende beskrivelsen valgt for å tilveiebringe eksempler på én eller flere foretrukne utførelsesformer for de som har alminnelig kunnskap innenfor teknikken.

Fig. 1 tilveiebringer en skjematisk representasjon av en enkeltvirkende fjær- og membranaktuatorsammenstilling 10 bygget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende beskrivelsen. Spesifikt vil aktuatorsammenstillingen 10 omfatte en aktuator 12, et stillingsrelé 14, og en volumforsterker 16. I den viste utførelsesfor-men er aktuatorsammenstillingen 10 også illustrert til å være fluidmessig koblet til en regulator 18. Aktuatoren 12 tilpasses til å være operativt koblet til en reguleringsventil (ikke vist) utstyrt med et bevegelig reguleringselement for å regulere strømmen av et fluid gjennom et system, så som for eksempel et fluidfordelings-eller annet fluidhåndteringssystem.

Fortsatt med referanse til Fig. 1 innbefatter volumforsterkeren 16 en innløps-forbindelse 30, en utløpsforbindelse 32, en reguleringsforbindelse 34 og en utslippsåpning 36. Stillingsreléet innbefatter et innløp 38 og et utløp 40. Aktuatoren 12 innbefatter en aktuatortilførselsåpning 42. Aktuatoren 12, stillingsreléet 14, volumforsterkeren 16 og regulatoren 18 kommuniserer med hverandre via en flerhet av fluidlinjer. Spesifikt er regulatoren 18 i fluidkommunikasjon med stillingsreléet 14 og volumforsterkeren 16 via en tilførselslinje LI som splittes i en første tilførselslinje LI' og en andre tilførselslinje LI". Utløpet 40 på stillingsrelé 14 er i fluidkommunikasjon med reguleringsforbindelsen 34 i volumforsterkeren 16 via en linje L2 for utgangssignal. Utløpsforbindelsen 32 på volumforsterkeren 16 er i fluidkommunikasjon med aktuatortilførselsåpningen 42 i aktuatoren 12 via en reguleringslinje L3.

Som vil bli beskrevet i mer detalj vil den første tilførselslinjen LI' tilpasses for å levere et tilførselstrykk til innløpet 38 på stillingsreléet 14 og den andre tilførselslin-jen LI" tilpasses for å levere et tilførselstrykk til innløpsforbindelsen 30 på volumforsterkeren 16. Tilførselstrykket kan tilveiebringes til tilførselslinjen LI via regulatoren 18 fra en trykkilde så som for eksempel en kompressor. I tillegg tilpasses stillingsreléet 14 for å levere et pneumatisk reguleringssignal til volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal for å regulere drift av aktuatoren 12.

For eksempel basert på et elektrisk signal mottatt fra en regulator 20 via en elektrisk forbindelse El, overfører stillingsrelé 14 et pneumatisk signal til reguleringsforbindelsen 34 på volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal. Det pneumatiske signalet går gjennom volumforsterkeren 16 for å drive aktuatoren 12 for å aktuere reguleringsventilen (ikke vist). Typisk tilpasses stillingsrelé 14 for å genere-re et pneumatisk signal for den relativt beskjedne strømmen. Derfor, avhengig av størrelsen på aktuatoren 12 og/eller den ønskede hastigheten som aktuatoren 12 slår med i reguleringsventilen, kan volumforsterkeren 16 operere for å forsterke det pneumatiske signalet med ytterligere fluidstrøm som har opprinnelse fra tilførsels-linjen LI, slik som vil bli beskrevet.

I utførelsesformen vist i Fig. 1 innbefatter aktuatoren 12 en opprettingsaktuator, omfattende en membran 22 og en fjær 24 inneholdt innenfor et membrandeksel 26. Membrandekslet 26 dannes fra et øvre deksel 26a og et nedre deksel 26b som skaper et øvre hulrom 25a og et nedre hulrom 25b rundt membranen 22, henholdsvis. Fjæren 24 anordnes i det nedre hulrommet 25b i dekslet 26 og spenner opp membranen 22 oppover. Når stillingsrelé 14 sender et pneumatisk signal til volumforsterkeren 16 via linje L2 for utgangssignal, vil derfor pneumatisk strøm bli introdusert inn i det øvre hulrommet 25a av aktuatoren 12, for derved å flytte membranen 22 nedover. Denne nedadgående bevegelsen blir deretter overført til en tilsvarende bevegelse av reguleringselementet for den tilhørende reguleringsventilen (ikke vist), slik som forstås innenfor teknikken.

Fortrinnsvis innbefatter dekslet 26 én eller flere luftehull 28 slik at fluid som er inneholdt innenfor det nedre hulrommet 25b ventilerer ut av dekslet 26 når mem branen 22 beveger seg nedover. Slik utlufting tilrettelegger for bevegelsen til membranen 22 i enten oppadgående eller nedadgående retning. For å slå aktuatoren 12 oppover, vil stillingsreléet 14 lufte ut det pneumatiske signalet til volumforsterkeren 16 slik at fjæren 24 flytter membranen 22 oppover. Ettersom membranen 22 beveger seg oppover, vil trykkoppbyggingen i det øvre hulrommet 25a i dekslet 26 gå som avløp til atmosfæren via reguleringslinje L3, utslippsåpningen 36 på volumforsterkeren 16 og utlufting 28 trekker inn luft til det nedre dekslet 26b. Dette avløpet til atmosfæren legger til rette for bevegelse av membranen 22 i den oppadgående retningen.

Med henvisning til Fig. 2 så vil én utførelsesform av volumforsterkeren 16 vist i Fig. 1 nå bli beskrevet. Generelt innbefatter volumforsterkeren 16 et legeme 44, en forsterkermodul 45 og en anordning 52 for forsterkerjustering. Legemet 44 innbefatter generelt et nedre parti 54, et dekselparti 56 og et avstandsfordelerparti 58. Forsterkermodulen innbefatter generelt en trimsammenstilling 46, et reguleringselement 48, en membransammenstilling 50 og en forspenningssammenstilling 49. Det nedre partiet 54 til legemet 44 definerer innløpsforbindelsen 30 og utløpsfor-bindelsen 32. I tillegg definerer det nedre partiet 54 en forsterkermodultrimåpning 60, et innløpskammer 62, et utløpskammer 64, et mellomliggende område 66, et avløpskammer 68 og en bypasspassasje 69. Det mellomliggende området 66 anordnes mellom innløpskammeret 62 og utløpskammeret 64 og definerer generelt et sylindrisk hulrom som innbefatter et nedre nett 70 og et øvre nett 72. Det øvre nettet 72 innbefatter en gjenget sylindrisk åpning som tar imot et tilsvarende parti av trimsammenstillingen 46, som vil bli beskrevet. Tilsvarende innbefatter forster-kermodultrimåpningen 60 en sylindrisk åpning som tar imot et parti av trimsammenstillingen 46. Dekselpartiet 56 av legemet 44 anordnes motsatt til avstandsfordelerpartiet 58 fra det nedre partiet 54, for derved å feste avstandsfordelerpartiet 58 mellom det nedre partiet 54 og dekselpartiet 56, som illustrert. Som vist i Fig. 2 definerer dekselpartiet 56, delvis, et setehull 51 som glidende tar imot minst et parti av den forspente sammenstillingen 49.

Med fortsatt henvisning til Fig. 2 innbefatter trimsammenstillingen 46 en ensartet tilførselsavløpstrimkomponent 76. I den viste utførelsesformen innbefatter tilfør-selsavløpstrimkomponenten 76 et sylindrisk fjærsete 74 som er avtagbart gjenget inn i tilførselsavløpstrimkomponenten 76. Tilførselstrimkomponenten 74 omfatter også et fjærsete 84. I tillegg, som illustrert i Fig. 2, innbefatter tilførselstrimkompo-nenten 74 et føringshull 85 som har et første ringromformet område 71. Førings-hullet 85 tar imot på en glidende måte et parti av reguleringselementet 48 innenfor det første ringromformede området 71 for å føre reguleringselementet 48 og stabi-lisere driften av anordningen. Tilførselstrimkomponenten 74 videre definere en periferisk fure 89 dannet på en innvendig sidevegg 85a til føringshullet 85. Furen 89 har en elastomerisk ring 91, som kan innbefatte for eksempel en smurt gummi o-ring. Et skjørtparti 61 omfatter en flerhet av passasjer 86 som strekker seg radielt derigjennom. I den viste utførelsesformen innbefatter passasjene 86 sylindriske hull. Således strekker passasjene 86 seg langs en akse som er generelt vinkelrett på en akse av skjørtpartiet 61. Konfigurert på denne måten vil skjørtpartiet 61 til tilførselstrimkomponenten 74 begrense fluidstrømmen gjennom legemet 44 fra ti I— førselskammeret 62 til utløpskammeret 64 når tilførselsåpningen er åpen (ikke vist). Avløpstrimkomponenten 76 innbefatter en sylindrisk bøssing som er avtakbart gjenget inn i den sylindriske åpningen til det øvre nettet 72 i et mellomliggende område 56 av legemet 44. Avløpstrimkomponenten 76 vil også kunne innbefatte et flensparti 88, et innsnevringsparti 90, et skjørtparti 92 og et seteparti 94.

Flenspartiet 88 til avløpstrimkomponenten 76 anordnes innenfor avløpskammeret 68 til legemet 44 og butter mot det øvre nettet 72. Innsnevringspartiet 90 innbefatter et generelt fast sylindrisk element anordnet innenfor den sylindriske åpningen på det øvre nettet 72 og definerer en flerhet av avløpspassasjer 96 og en regule-ringsåpning 97. I den viste utførelsesformen innbefatter passasjen 96 i innsnevringspartiet 90 sylindriske hull som strekker seg aksielt gjennom avløpstrimkompo-nenten 76. Skjørtpartiet 92 strekker seg fra innsnevringspartiet 90 inn i det mellomliggende området 56 og definerer en flerhet av vinduer 98. Konfigurert på denne måten vil flerheten av passasjer 96 i innsnevringspartiet 90 tilveiebringe konstant fluidkommunikasjon mellom utløpskammeret 64 og avløpskammeret 68, via flerheten av passasjer 96 i innsnevringspartiet 90.

Setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76 innbefatter et generelt sylindrisk element anordnet innenfor en sylindrisk åpning på det nedre nettet 70 på legemet 44. Setepartiet 94 definerer et sentrisk hull 100 og et ventilsete 102. Det sentriske hullet 100 defineres her som en «tilførselsåpning» av volumforsterkeren 16. I den viste utførelsesformen innbefatter setepartiet 94 også en utenforliggende ringromformet utsparing 104 som tar imot en tetning 106, så som en o-ring. Tetningen 106 tilveiebringer en fluidtett tetning mellom setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76 og det nedre nettet 70.

Som illustrert i Fig. 2 innbefatter reguleringselementet 48 av den viste utførelses-formen av volumforsterkeren 16 et reguleringselement 48 som omfatter en tilfør- selsplugg 108, en avløpsplugg 110 og en stang 112. Stangen 112 innbefatter et sentrisk parti 112a og et føringsparti 112b. Det sentriske partiet 112a strekker seg mellom og forbinder tilførselspluggen 108 til avløpspluggen 110, og er glidende anordnet i reguleringsåpningen 97 på innsnevringspartiet 90 på avløpstrimkompon-enten 76. Konfigurert på denne måten vil avløpspluggen 110 bli anordnet innenfor avløpskammeret 68 på legemet 44, og tilførselspluggen 108 anordnes innenfor ti I— førselskammeret 62 på legemet 44. Mer spesifikt anordnes tilførselspluggen 108 innenfor skjørtpartiet 80 på tilførselstrimkomponenten 74 og forspennes bort fra tilførselstrimkomponenten 74 med en fjær 114. Fjæren 114 er plassert mot fjærsetet 84 på tilførselstrimkomponenten 74. Fjæren 114 spenner opp tilførselsplugg-en 108 på reguleringselementet 48 i inngrep med ventilsetet 102 på setepartiet 94 på avløpstrimkomponenten 76, for derved å lukke «tilførselsåpningen» 100. I den viste utførelsesformen innbefatter hver av tilførsels- og avløpspluggene 108, 110 et konisk sylindrisk legeme som definerer avkortet konisk plasseringsoverflate. Andre former vil selvsagt kunne implementeres for å tilfredsstille de tiltenkte funksjonene.

I tillegg anordnes føringspartiet 112b til stangen 112 på en glidende måte inn i fø-ringshullet 85 på tilførselstrimkomponenten 74 slik at den elastomeriske ringen 91 anordnes mellom føringspartiet 112b og føringshullet 85. Anordnet på denne måten vil den elastomeriske ringen 91 skape friksjon mellom føringspartiet 112b på stangen 112 og føringshullet 85 for så å eliminere muligheten for små vibrasjoner generert i volumforsterkeren 16 for å påvirke den aksielle posisjonen på reguleringselementet 48. Videre kan den elastomeriske ringen 91 bli radielt komprimert mellom føringsparti 112b på stangen 112 og føringshullet 85, slik at den elastomeriske ringen 91 tjener til å sentrere føringspartiet 112b og eliminere vibrasjoner generert i volumforsterkeren 16, som også kan påvirke sideveis posisjon for stangen 112.

Avstandsfordelingspartiet 58 på legemet 44 i volumforsterkeren 16 er posisjonert mellom dekselpartiet 56 og det nedre partiet 54. Generelt innbefatter avstandsfordelingspartiet 58 en ringromformet ring som definerer et radielt gjennomgående hull, som omfatter utslippsåpningen 36 på volumforsterkeren 16. I tillegg definerer avstandsfordelingspartiet 58 et aksielt gjennomgående hull 116 på linje med by-passpassasjen 69 på det nedre partiet 54 til legemet 44. Utslippsåpningen 36 tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom avløpskammeret 68 på det nedre partiet 54 til legemet 44 og atmosfæren, via membransammenstillingen 50, slik som vil bli beskrevet.

Med henvisning til Fig. 2 og 3 omfatter membransammenstillingen 50 en flytende manifold 120 plassert mellom første og andre membraner 122, 124. Den første membranen 122 innbefatter en fleksibel membran laget av et kjent membranmateriale og innbefatter et periferisk parti 122a og et sentrisk parti 122b. Det periferiske partiet 122a er komprimert mellom dekselpartiet 56 og avstandsfordelerpartiet 58 til legemet 44 av volumforsterkeren 16. Det periferiske partiet 122a definerer i tillegg en åpning 126 på linje med det aksielle gjennomgående hullet 116 til av-standspartiet 58. Den andre membranen 124 innbefatter tilsvarende en fleksibel membran laget av kjente membranmateriale og innbefatter et periferisk parti 124a og et sentrisk parti 124b. Det periferiske partiet 124a av den andre membranen 124 komprimeres mellom avstandsfordelerpartiet 58 og det nedre partiet 54 til legemet 44. Det periferiske partiet 124a definerer i tillegg en åpning 129 på linje med det aksielle gjennomgående hullet 116 på avstandsfordelerpartiet 58. De sentriske partiene 122b, 124b definerer videre sentriske åpninger 131a, 131b. Manifolden 120 anordnes mellom de sentriske partiene 122b, 124b til første og andre membraner 122, 124 slik at en ringromformet passasje 127 defineres mellom manifolden 120 og avstandsfordelerpartiet 58 av legemet 44, slik som vil ytterligere bli beskrevet under.

Manifolden 120 omfatter et skiveformet element som er bevegelig anordnet innenfor avstandsfordelerpartiet 58 på legemet 44. Manifolden 120 omfatter et seteelement 135, og øvre tetningselement 145, en øvre og en nedre støtteplate 155, 156 og et ytre sylinderparti 165. seteelementet 135 definerer en aksiell åpning 128, et innvendig hulrom 130 og en flerhet av interne radielle passasjer 132 (dvs. gjennomgående hull i seteelementet). Den aksielle åpningen 128 er på linje med de sentriske åpningene 131a, 131b på membranene 122, 124 og defineres her som en «avløpsåpning» på volumforsterkeren 16. Seteelementet 135 definerer et ventilsete 137. Den aksielle åpningen 128 sørger for fluidkommunikasjon mellom avløpskam-meret 68 på det nedre partiet 54 til legemet 44 og det innvendige hulrommet 130 på manifolden 120. De radielle passasjene 132 sørger for fluidkommunikasjon mellom det innvendige hulrommet 130 på manifolden 120 og den ringromformede passasjen 127 anordnet mellom manifolden 120 og avstandsfordelerpartiet 58 på legemet 44. I tillegg omfatter øvre og nedre støtteplater 155, 156 ringromformede forsenkninger 175, 176 for å kople det ytre sylinderpartiet 165 til hver av støttepla-tene 155, 156 og kan bli festet til seteelementet 135 og det øvre tetningselementet 145 ved klinking, som vist ved konet område 148, eller enhver annen kjent og eg-net festemetode.

Fortsatt med henvisning til Fig. 3 tilveiebringer manifolden 120 en koplingsmeka-nisme til de øvre og nedre membranene 122, 124. Det vil si, som tidligere nevnt, at manifolden 120 og membranene 122, 124 danner membransammenstillingen 50 ved å feste det sentriske partiet av membranene 131a, 131b mellom det øvre tetningselementet 145 og seteelementet 135 via de øvre og nedre platene 155, 156 og det ytre sylinderpartiet 165. Membranene 122, 124 er videre tettet via elastomeriske ringtetninger 133a, 133b anordnet umiddelbart tilstøtende de øvre og nedre støtteplatene 175, 176, henholdsvis. De øvre og nedre overflatene 181a, 181b av det ytre sylinderpartiet 165 er nemlig vesentlig parallelle og kommer i kontakt med korresponderende parallelle overflater av de ringromformede forsenkningene 175, 176. høyden av det ytre sylinderpartiet 165 er en forhåndsbestemt høyde for å opprettholde separasjon mellom de øvre og nedre membranene 122, 124 i løpet av operasjonen. Det ytre sylinderpartiet 165 kan også vesentlig redusere aerodynamisk støy generert av volumforsterkeren 10.

Det vil si at det ytre sylinderpartiet 165 omfatter multiple passasjer fra en indre overflate 185 til en ytre overflate 195 (dvs. gjennomgående hull i det ytre sylinderpartiet). De multiple passasjene tilveiebringer en flerhet av utløpsveier for fluid som strømmer fra avløpsåpningen til utslippsåpningen 36. Ved å separere de utløpende fluidstrålene, reduserer det ytre sylinderpartiet 165 vesentlig utløpsstrålefluidinter-aksjon som er kjent å danne aerodynamisk støy i reguleringsanordninger for fluid-strøm. Videre, som tidligere nevnt, eliminerer utførelsesformene beskrevet her et kjent problem i volumforsterkerdesign: membrantrykkreversering.

Membrantrykkreversering skjer typisk når konvensjonelle støyattenuatorer er plassert nedstrøms for utslippsåpning. Den konvensjonelle støyattenuatoren kan indusere et mottrykk over membranen i den grad at trykkdifferensialen over membranen er tilstrekkelig til å invertere en konvolvering i membranoverflaten. En slik inversjon vil medføre betydelig påkjenning på membranen som kan føre til fortidlig svikt. I den foreliggende utførelsesformen er støyattenueringen tilveiebrakt av manifolden 120 plassert oppstrøms for utslippsåpningen 36 og derfor betydelig mindre mottakelig for trykkreversering og membran inversjon.

Med henvisning til Fig. 2 sørger den aksielle åpningen 128 for fluidkommunikasjon mellom avløpskammeret 68 av det nedre partiet 54 av legemet 44 og det interne hulrommet 130 i manifolden 120. Også de interne radielle passasjene 132 sørger for fluidkommunikasjon mellom det interne hulrommet 130 i manifolden 120 og den ringromformede passasjen 127 anordnet mellom manifolden 120 og avståndsforde- lingspartiet 58 av legemet 44. Dekselpartiet 56 av legemet 44 av volumforsterkeren 16 omfatter reguleringsforbindelsen 34 og et gjenget hull 138 forbundet ved en fluidpassasje 140.

Som også er vist i Fig. 2 og nevnt ovenfor innbefatter den foreliggende utførelses-formen av volumforsterkeren 16 forspenningssammenstillingen 49 anordnet mellom membransammenstillingen 50 og dekselpartiet 56 på legemet 44. Generelt vil forspenningssammenstillingen 49 spenne opp membransammenstillingen 50 bort fra dekselpartiet 56 slik at ventilsetet 137 på seteelementet 135 anordnet i den aksielle åpningen 128 på manifolden 120 kommer i inngrep med avløpspluggen 110 på reguleringselementet 46. Dette inngrepet lukker avløpsåpningen 128.

Forspenningssammenstillingen 49 omfatter et fjærsete 53 og en fjær 55. Fjærsetet 53 omfatter en setekopp 57 som innbefatter en bunnvegg 59 og en sidevegg 61 som definerer et hulrom 63 derimellom. I én utførelsesform kan sideveggen 61 være en sylindrisk sidevegg, som derved definerer et sylindrisk hulrom 63. Setekoppen 57 anordnes mellom dekselpartiet 56 på legemet 44 og membransammenstillingen 50 slik at bunnveggen 59 kommer i kontakt med et parti av membransammenstillingen 50 og sideveggen 61 blir på en glidende måte anordnet i setehullet 51 på dekselpartiet 56. Fjæren 55 innbefatter en spiralfjær anordnet i hulrommet 63 på setekoppen 57 og i inngrep med bunnveggen 59 på setekoppen 57 i dekselpartiet 56 på legemet 44, som vist. Konfigurert på denne måten vil fjæren 55 spenne opp setekoppen 57 og membransammenstilling 50 vekk fra dekselpartiet 56.

Som også er vist i Fig. 2 vil forspenningssammenstillingen 49 innbefatte en elastomerisk ring 65 anordnet mellom sideveggen 61 på setekoppen 57 og en innvendig sidevegg 51b på setehullet 51 på dekselpartiet 56 på legemet 44. Mer spesifikt definerer sideveggen 61 til setekoppen 57 en periferisk fure 67 i en utvendig flate 61a. Furen 67 holder tilbake den elastomeriske ringen 65 og kan innbefatte en smurt o-ring av gummi. I andre utførelsesformer kan furen 67 bli dannet i sideveggen 51a på setehullet 51 for å holde tilbake den elastomeriske ringen 65. Konfigurert på denne måten tilveiebringer den elastomeriske ringen 65 friksjon mellom setekoppen 57 og setehullet 51 for å eliminere små amplitudevibrasjoner generert av membransammenstillingen 50 under drift.

Som beskrevet ovenfor, for å aktuere aktuatoren 12 i den nedadgående retningen, sender stillingsreléet 14 et pneumatisk signal til volumforsterkeren 16. Avhengig av strømmen av det pneumatiske signalet vil det pneumatiske signalet enten aktuere aktuatoren 12 ved seg selv, eller det pneumatiske signalet aktiverer volumforsterkeren 16, som suppleres med fluid tilført fra regulatoren 18.

For eksempel dersom det pneumatiske signalet ikke er tilstrekkelig for å aktivere volumforsterkeren 16, som vil bli beskrevet, vil fluid gå fra reguleringsforbindelsen 34, gjennom fluidpassasjen 140 i dekselpartiet 56, forbi forsterkerens justeringsan-ordning 52, og til utløpskammeret 64 på det nedre partiet 54 på legemet 44, via det aksielle gjennomgående hullet 116 i avstandsfordelerpartiet 58, og bypasspas-sasjen 69 i det nedre partiet 54 på legemet 44. Herfra vil fluid gå ut fra legemet 44, via utløpsforbindelsen 34 og gå inn i aktuatortilførselsåpningen 42 på aktuatoren 12 for å bevege membranen i den nedadgående retningen.

Mens det pneumatiske signalet aktuerer aktuatoren 12 blir det også tilveiebrakt til signalkammeret 142 definert ved dekselpartiet 56 på legemet 44. I tillegg tilveiebringes en jevn pneumatisk tilførsel til tilførselskammeret 62 på det nedre partiet 54 på legemet 44 fra regulatoren 18 (vist i Fig. 1). Av hensyn til beskrivelsen defineres en trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 som en trykkdifferensial som skjer over membransammenstillingen 50, dvs. mellom signalkammeret 142 og av-løpskammeret 68. På grunn av at avløpskammeret 68 er i kontinuerlig fluidkommunikasjon med utløpskammeret 64 på det nedre partiet 54 på legemet 44 (via av-løpspassasjene 96 i avløpstrimkomponenten 76), kan det også sies at en trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 defineres med trykkdifferensial som skjer mellom signalkammeret 142 og utløpskammeret 64.

Dersom trykkdifferensialen over volumforsterkeren 16 er uvesentlig, vil forsterkeren bli værende i en stillestående eller nøytral tilstand som har tilførsels- og avløps-plugger 108, 110, på reguleringselementet 48 som forblir i vesentlig null-strøm eller lukkede posisjoner, som vist i Fig. 2, hvormed hver enkelt på en tetnings-messig måte kommer i inngrep med ventilsetene 102, 137 på de respektive tilfør-sels- og avløpsåpningene 100, 128. Anordnet på denne måten blir membransammenstillingen 50 værende i en statisk ubelastet eller nøytral stilling. Denne stilling-en er også avhjulpet av fjæren 114 som spenner opp tilførselspluggen 108 i inngrep med tilførselsåpningen 100, og fjæren 55 som spenner opp membransammenstillingen 50 i inngrep med avløpspluggen 110. I motsetning til dette vil en vesentlig trykkdifferensial over volumforsterkeren 16 være én som er stort nok til å påvirke membransammenstillingen 50, enten det er opp eller ned, for å bevege reguleringselementet 48 i forhold til orienteringen på volumforsterkeren 16 vist i Fig. 2. Nar regulatoren 20 instruerer stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 oppover som vist i Fig. 1 og 2, vil stillingsreléet 14 respondere ved å modifisere trykkdifferensialen over membransammenstillingen 50 til å skifte volumforsterkeren 16 fra sin stillestående tilstand. For eksempel vil det pneumatiske signalet overført til volumforsterkeren 16 bli redusert. Dette gjør at trykket i signalkammeret 142 blir redusert til under det trykket som er i utløpskammeret 64. Membransammenstillingen 50 stiger oppover mens fjæren 114 spenner opp reguleringselementet 48 oppover slik at tilførselspluggen 108 tetter igjen mot ventilsetet 102 på tilførselsåpningen 100, for derved å holde tilførselsveien lukket.

Med tilførselsveien lukket kan ikke reguleringselementet 48 bevege seg oppover, men mot trykk fra utløpskammeret 64 flytter membransammenstillingen 50 videre oppover mot kraften fra fjæren 136. Dette flytter membransammenstillingen 50 vekk fra avløpspluggen 110 på reguleringselementet 48 og åpner avløpsåpningen 128, og skaperen «avløps»-tilstand. Med avløpsåpningen 128 åpen definerer volumforsterkeren 16 en «avløpsvei» mellom utløpskammeret 64 og utslippsåpningen 36. Det vil si trykksatt fluid i utløpskammeret 64 går til avløpskammeret 68 via passasjen 96 i avløpstrimkomponenten 76, og deretter til det sentriske hulrommet 130 på manifolden 120 via avløpsåpningen 128, gjennom de interne radielle passasjene 132 i manifolden 120, og ut av utslippsåpningen 36 til atmosfæren.

Når regulatoren 20 instruerer stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 nedover, vil stillingsreléet 14 respondere ved å modifisere trykkdifferensialen over membransammenstillingen 50 til å skifte volumforsterkeren 16 fra sin stillestående tilstand. For eksempel under drift oppnås tilstand av en positiv trykkdifferensial når trykk er vesentlig større i signalkammeret 142 enn i avløpskammeret 68, så som når et stillingsrelé 14 leverer en stor fluidstrøm til reguleringsforbindelsen 34. Dette vil kunne skje når regulatoren 20 driver stillingsreléet 14 til å slå aktuatoren 12 i en nedadgående retning, som vist i Fig. 1 og 2. Den høye fluidstrømmen tvinger membransammenstillingen 50 nedover, som flytter reguleringselementet 48 nedover, for derved å holde avløpspluggen 110 lukket mot avløpsåpningen 128 og flytter tilfør-selspluggen 108 vekk fra tilførselsåpningen 100.

Dermed opererer volumforsterkeren 16 i en «innløps»-tilstand og åpner deretter en «tilførselsvei» som tilveiebringer fluidstrøm fra regulatoren 18 til aktuatoren 12 via volumforsterkeren 16. Spesifikt strømmer fluid fra regulatoren 18 inn i tilførsels-kammeret 62, deretter gjennom tilførselsåpningen 100 og utløpskammeret 64 til aktuatoren 12, via utløpsforbindelsen 32. På grunn av at utløpskammeret 64 også er i konstant fluidkommunikasjon med avløpskammeret 68 via avløpspassasjene 96 i avløpstrimkomponenten 76, registreres igjen trykket i felleskammeret 64 også på den andre membranen 124 på membransammenstillingen 50.

Når volumforsterkeren 16 opererer med enten tilførselsveien eller avløpsveien åpen, strømmer et fluid gjennom anordningen. Ved fullføring av den instruerte handlingen, så som et oppadgående eller nedadgående slag, vil volumforsterkeren 16 gå tilbake til sin stillestående eller nøytrale tilstand som har tilførsels- og av-løpsplugger 108, 110 på reguleringselementet 48 blivende i den vesentlige null-strøms eller lukkede posisjonene, som vist i Fig. 2.

I lys av det foregående bør det kunne erkjennes at omfanget av oppfinnelsen ver-ken er begrenset til den spesifikke utførelsesformen som er beskrevet med henvisning til figurene, eller til de forskjellige alternative utførelsesformene beskrevet her, men snarere for en hvilken som helst utførelsesform som omfavner oppfinnelsens ånd slik som definert ved de følgende kravene.

Claims (20)

1. Reguleringsanordning for fluidstrøm, omfattende: et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en utslippsåpning; og5en forsterkermodul anordnet innenfor legemet omfattende et reguleringselement og et aktuatorelement og som har et støyreduserende trimelement, forsterkermodulen haren tilførselsvei som strekker seg mellom innløpsfor-bindelsen og utløpsforbindelsen og en avløpsvei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen, det støyreduserende trimelementet10er operativt koplet umiddelbart tilstøtende utslippsåpningen slik at det støy-reduserende trimelementet fordeler en fluidstrøm til utslippsåpningen via av-løpsveien inn i en flerhet av fluidstråler for vesentlig å hemme strålerekombinasjon ved utslippsåpningen.152.

Anordning ifølge krav 1, hvor aktuatorelementet omfatteren membransammenstilling.

3. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor membransammenstillingen omfatter en manifold og en første og en andre membran.

4. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor manifolden innbefatter20et seteelement som har en flerhet av passasjer og et ytre sylinderpart som har en flerhet av passasjer.

5. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det støyreduserende trimelementet omfatter en flerhet av passasjer anordnet til å fordele fluidstrøm derigjennom til vesentlig å hemme fluidstrømstråleinteraksjon.256.

Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det støyreduserende trimelementet innbefatter en hul sylinder som har en indre overflate og en ytre overflate i fluidkommunikasjon via en flerhet av gjennomgående hull.

7. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor gjennomgående hull av passasjer av seteelementet har et større tverrsnittsareal enn gjennomgående30hull av passasjer av det ytre sylinderpartiet.

8. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, videre omfattende et øvre tetningselement.

9. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det øvre tetningselementet er festet til seteelementet via en klinket forbindelse.510.

Reguleringsanordning for fluidstrøm, omfattende: et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en utslippsåpning; og en forsterkermodul anordnet innenfor legemet omfattende et regulerings- element og et aktuatorelement, forsterkermodulen har en tilførselsvei som io strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløps- vei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen slik at aktueringselementet videre innbefatter en membransammenstilling som omfatter en fluidtrykkreduksjonsanordning operativt koplet til reguleringselementet og anordnet innenfor avløpsveien for vesentlig å eliminere en trykk-15reversering over membransammenstillingen.

11. Anordning ifølge krav 10, hvor membransammenstillingen videre omfatter en manifold og en første og en andre membran.2012.

Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor fluidtrykkreduksjonsanordningen innbefatter et seteelement som har en flerhet av passasjer og et ytre sylinderparti som har en flerhet av passasjer.

13. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor avløpsveien terminerer25ved utslippsåpningen og fluidtrykkreduksjonsanordningen er anordnet oppstrøms for den første og andre membranen.

14. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor fluidtrykkreduksjonsanordningen innbefatter en hul sylinder som har en indre overflate og en ytre over-30flate i fluidkommunikasjon via en flerhet av gjennomgående hull.

15. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor gjennomgående hull av passasjer av seteelementet har et større tverrsnittsareal enn gjennomgående hull av passasjer av det ytre sylinderpartiet. 35

16. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, videre omfattende et øvre tetningselement.

17. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det øvre tetningsele-5mentet er festet til seteelementet via en klinket forbindelse.

18. Fluidstrømanordning, omfattende: et legeme som har en innløpsforbindelse, en utløpsforbindelse og en ut slippsåpning; og io en forsterker modul anordnet innenfor legemet innbefattende et regulerings- element og et aktuatorelement, forsterkermodulen har en tilførselsvei som strekker seg mellom innløpsforbindelsen og utløpsforbindelsen og en avløps-vei som strekker seg mellom utløpsforbindelsen og utslippsåpningen, hvor aktueringselementet innbefatter en membransammenstilling operativt koplet15til reguleringselementet, membransammenstillingen omfatter en øvre membran og en nedre membran, en øvre støtteplate og en nedre støtteplate og et ytre sylinderpart festet derimellom for å tilveiebringe et forhånds-berstemt rom mellom de øvre og nedre membranplatene og opprettholde en vesentlig parallell orientering mellom slike plater. 20

19. Anordning ifølge krav 18, hvor det ytre sylinderpartiet har en øvre overflate og en nedre overflate i en vesentlig parallell orientering.

20. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, hvor den øvre støtteplaten25og den nedre støtteplaten har en korresponderende ringromformet forsenkning til operativt å motta den øvre overflaten og den nedre overflaten av det ytre sylinderpartiet.