專利名稱：具有集成的流量調節(jié)的平衡口殼的制作方法
具有集成的流量調節(jié)的平衡口殼發(fā)明領域本發(fā)明涉及氣體調節(jié)器，且更具體地，涉及具有帶閉環(huán)控制的致動器的氣體調節(jié)
O
背景技術：
典型的氣體分配系統(tǒng)供氣處的壓力會根據(jù)對系統(tǒng)的請求、氣候、供應源和/或其它因素而變化。然而，大多數(shù)配備有諸如爐子、烘箱等的氣體用具的終端用戶設施要求氣體按照預先設置的壓力且以氣體調節(jié)器的最大容量或低于最大容量來輸送。因此，向這些分配系統(tǒng)提供氣體調節(jié)器以確保所輸送的氣體滿足終端用戶設施的要求。常規(guī)的氣體調節(jié)器通常包括閉環(huán)控制致動器(closed-loop control actuator)，用于感測和控制所輸送氣體的壓力。
除了閉環(huán)控制之外，一些常規(guī)的氣體調節(jié)器包括平衡閥內件(balancedtrim)，以改善氣體調節(jié)器對下游壓力中的變化的反應。平衡閥內件適合于減小上游壓力對氣體調節(jié)器性能的影響。上游壓力設置成與平衡隔板(balancing diaphragm)流體相通，以在與下游壓力的作用力相反的方向上向氣體調節(jié)器的控制元件施加作用力。因此，當上游壓力變化時，如下面進一步所描述的，施加相應的作用力以平衡由上游壓力所產生的作用力，以至于氣體調節(jié)器只響應于下游壓力來起作用。
圖1 (閉合位置)和圖2 (完全打開位置)描述了一種常規(guī)的氣體調節(jié)器10。調節(jié)器10通常包括致動器12和調節(jié)器閥14。調節(jié)器閥14界定用于接收來自例如氣體分配系統(tǒng)的氣體的入口 16，以及用于將氣體輸送至終端用戶設施的出口 18，終端用戶設施諸如例如具有一個或多個用具的工廠、飯店、公寓大樓等。此外，調節(jié)器閥14包括放置在入口 16 和出口 18之間的閥口 20。氣體必須流過閥口 20，以在調節(jié)器閥14的入口 16和出口 18之間行進。
致動器12耦接調節(jié)器閥14，以確保在調節(jié)器閥14的出口 18處的壓力，即出口壓力，與期望的出口壓力或控制壓力相一致，期望的出口壓力或控制壓力被稱為設置點壓力。 因此，致動器12通過閥嘴22和致動器嘴M而與調節(jié)器閥14流體相通。致動器12包括用于感測和調整調節(jié)器閥14的出口壓力的控制組件26。特別地，控制組件沈包括隔板28、 活塞30和控制臂32，控制臂32具有可操作地連接至控制臂32的閥盤34。常規(guī)的平衡閥內件閥盤34包括大致圓柱形的主體36以及固定至主體36的密封插入件38。控制組件沈還可包括平衡閥內件組件40，該平衡閥內件組件40具有平衡隔板42，以偏置由上游壓力向閥盤34所施加的作用力。通過皮托管44，致動器隔板觀感測調節(jié)器閥14的出口壓力，皮托管44使出口 18與致動器12的內部和致動器隔板觀的底面流體相通?？刂平M件沈進一步包括控制彈簧46，該控制彈簧46與隔板觀的頂面相接合，以偏置所感測的出口壓力。 因此，期望的出口壓力由控制彈簧46的選擇來設置，出口壓力也可稱為控制壓力或致動器設置點壓力，。
隔板28可操作地耦接控制臂32，由此，閥盤34通過活塞30，根據(jù)所感測的出口壓力來控制調節(jié)器閥14的打開。例如，當終端用戶操作諸對調節(jié)器10下游的氣體分配系統(tǒng)有請求的用具諸如例如爐子時，出口流量增加，由此減小了出口壓力。因此，隔板觀感測到這一減小的出口壓力。這使得控制彈簧46擴張，并且相對于圖1的方位向下移動活塞30 和控制臂32的右側?？刂票?2的這一位移將閥盤34遠離閥口 20移動，以打開調節(jié)器閥 14。圖2和圖3描述了在正常的打開工作位置的閥盤34。如此構造，用具可經過閥口 20朝向調節(jié)器閥14的出口 18抽取氣體。
在常規(guī)的調節(jié)器10中，當移動控制臂32以打開閥口 20時，隨著控制彈簧46朝著未壓縮長度擴張，其固有地產生較小的作用力。此外，隨著控制彈簧46擴張，隔板觀變形， 這增加了隔板觀的面積。在該工作情況下，由控制彈簧46所提供的減小的作用力和隔板 28的增加的面積聯(lián)合引起了調節(jié)器響應，其中，由控制彈簧46提供的作用力不能充分地平衡由隔板觀所產生的作用力，由此導致了出口控制壓力小于用戶初始設置的壓力。這一現(xiàn)象被稱為“下垂”。當“下垂”出現(xiàn)時，出口壓力減小到低于其設置控制壓力，并且調節(jié)器10 不能如預期的起作用。
在圖1-3所描述的常規(guī)的調節(jié)器10中，控制組件沈進一步用作溢流閥(relief valve)，如上所提及。特別地，控制組件沈還包括減壓彈簧48和釋放閥50。隔板觀包括穿過隔板中央部分的開口 52，而活塞30包括密封碗M。在正常工作期間，減壓彈簧48放置在活塞30和隔板觀之間，以相對于密封碗M偏置隔板觀，從而關閉開口 52。一旦故障出現(xiàn)，例如控制臂32斷裂，控制組件沈不再直接控制閥盤34，且入口流將閥盤34移動至極度打開位置。這使得最大量的氣體流入致動器12。因此，隨著氣體充滿致動器12，對隔板觀的壓力增大，迫使隔板觀遠離密封碗討，由此露出開口 52。因此，氣體流過在隔板觀上的開口 52，并且流向釋放閥50。釋放閥50包括閥塞56以及將閥塞56偏置至閉合位置的釋放彈簧58。一旦在致動器12內和釋放閥50附近的壓力達到預先設置的閥值壓力，閥塞 56逆著釋放彈簧58的偏置向上移動并且打開，由此將氣體排入大氣，并且降低調節(jié)器10內的壓力。
在大多數(shù)實施方案中，優(yōu)選感測如圖1-3所示的在出口 18內的下游壓力。如所安置的皮托管44向控制組件沈提供對下游壓力的快速反饋，并且消除對外部下游壓力反饋線路的需要。調節(jié)器性能由當保持指定的出口壓力時能夠傳遞到下游的流體的體積所決定。在皮托管44的感測點之前的流體流動越平穩(wěn)，由皮托管44所感測且提供至控制組件 26的壓力就越準確。然而，在如所示的調節(jié)器10中，流過閥口 20的流體在閥嘴22和出口 18內發(fā)散，以至于在典型條件下，當流體經過皮托管44的感測點時，流體經歷并保持湍流。 湍流導致了下游流體壓力的低于標準的感測。
更好地調整流體流動，以及相應更好地調整下游壓力，可通過使用流量調節(jié)以人為地提升由氣體調節(jié)器所傳遞的流體體積的量來實現(xiàn)。流量調節(jié)快速地將流體從湍流轉變?yōu)閷恿?，以便提供對下游壓力的更為準確的感測。在圖4-6所示的流量調節(jié)的一個實例中， 調節(jié)器60包括具有改進出口 64的調節(jié)器閥62，該改進出口 64配置成容納流量控制子組件66。流量控制子組件66包括具有多個擋板70的濾網(wǎng)68、具有穿過其的多個孔74的半圓篩子72以及中央感測管76。感測管76的內端設置成與致動器12的內部流體相通。隨著流體在擋板70之間流動并且穿過孔74，流體流動從湍流轉變?yōu)閷恿?，導致在感測管76的感測點處的對下游壓力的更為準確的測量。雖然有效地調節(jié)流量，但是子組件66的制作相當昂貴。而且，子組件66需要對標準的調節(jié)器閥主體進行修改，并且不便于轉變?yōu)槠渌黧w尺寸。因此，需要氣體調節(jié)器中的流量調節(jié)實現(xiàn)較便宜，并且便于在各種尺寸的調節(jié)器閥和各種類型的主體中實現(xiàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供流體調節(jié)設備(fluid regulating device)，其可包括具有入口、出口和閥口的閥，閥口放置在入口和出口之間。調節(jié)器還可包括致動器，致動器與閥相耦接且包括閥盤，閥盤放置在閥內，且適于在接合閥口的閉合位置和遠離閥口放置的打開位置之間移動。調節(jié)器的皮托管可具有第一端和第二端，第一端放置在閥的出口內，第二端與致動器的內部流體相通以使得致動器的內部與閥的出口流體相通。致動器可配置成當出口的壓力增加時使閥盤朝向閥口移動，以及當出口的壓力減小時使閥盤遠離閥口移動，以保持流體調節(jié)設備下游的壓力近似等于設置點壓力。此外，調節(jié)器可包括殼(housing)，該殼放置在閥內并包括靠近致動器放置的大致圓柱形的第一部分、靠近閥口放置的大致圓柱形的第二部分以及穿過第二部分的側壁并且放置在閥口和閥的出口之間的開口。
在本調節(jié)器的另一方面，部分阻礙物，諸如多個擋板或網(wǎng)篩，可設置在殼的第二部分的開口內，流過閥口的流體流動經過部分阻礙物，并且流到閥的出口。部分阻礙物可使得在殼的第二部分內的湍流流動轉變?yōu)樵谄ね泄艿牡谝欢颂幍膶恿髁鲃?。在調節(jié)器的又一個方面，殼的第二部分的內徑尺寸適于和配置成，當閥盤在打開位置和閉合位置之間移動時滑動地容納閥盤，使得閥盤和殼的第二部分共同作用以引導流體從閥口流過開口且流到出 在另一個方面，調節(jié)器可包括平衡隔板，平衡隔板操作性地連接到閥盤，并具有與流過閥口并且流入殼的第二部分的流體的上游壓力流體相通的第一側面。上游壓力可在打開位置的方向上向閥盤施加作用力，并且作用于平衡隔板的第一側面的上游壓力可在閉合位置的方向上向閥盤施加作用力，該作用力近似等于閥盤上的上游壓力的作用力。


圖1是處于閉合位置的具有平衡閥內件的常規(guī)氣體調節(jié)器的側面截面圖； 圖2是處于完全打開位置的圖1的氣體調節(jié)器的側面截面圖； 圖3是穿過圖2的氣體調節(jié)器的出口的端視圖； 圖4是處于完全打開位置的具有流量調節(jié)子組件的氣體調節(jié)器的側面截面圖； 圖5是沿著圖4的線5-5的截面視圖； 圖6是穿過圖4的氣體調節(jié)器的出口的端視圖； 圖7是根據(jù)本公開內容的處于閉合位置的具有流量調節(jié)的氣體調節(jié)器的側面截面圖； 圖7A是圖7的氣體調節(jié)器的調節(jié)器閥和平衡閥內件的側面截面圖； 圖8是處于完全打開位置的圖7的氣體調節(jié)器的側面截面圖； 圖8A是圖8的氣體調節(jié)器的調節(jié)器閥和平衡閥內件的側面截面圖；以及 圖9是穿過圖8的氣體調節(jié)器的出口的端視圖。
具體實施例方式盡管下面的文本闡述了本發(fā)明的各種不同實施方式的詳細描述，但是應當理解到，本發(fā)明的法律范圍由本專利所附的權利要求的文字來界定。詳細描述應當被解釋為僅是示范性的，并非描述本發(fā)明的每種可能的實施方式，因為描述每種可能的實施方式，即使有可能，也是不切實際的。利用當前技術或在本專利申請日之后研發(fā)的技術，能夠實現(xiàn)各種可替換的實施方式，這仍將落入界定本發(fā)明的權利要求的范圍內。
還應當理解，除非在本專利中利用“如本文中所使用的，術語‘_’特此定義為指...”這一句子或類似句子來明確地定義術語，并沒有想要超出其簡單或普通意思地限制術語的意思，無論是明確地還是暗示地，且這種術語不應當被解釋為受限于根據(jù)在本專利的任意部分(除了權利要求的語言)中所做的任何陳述的范圍內。在這個意義上，在本專利所附的權利要求中所敘述的任意術語在本專利中以相一致的單個意思的方式來提及，這樣做僅是為了清楚，以便不混淆讀者，而并不希望這樣的權利要求術語受限于該單個意思， 無論是以暗示的方式還是以其它的方式。最后，除非通過敘述這個詞“means (裝置)”以及沒有敘述任何結構的功能來定義權利要求組成部分，并不希望根據(jù)35U. S. C. § 112第六段的應用來解釋任何權利要求組成部分的范圍。
圖7-9描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式構造的氣體調節(jié)器100。氣體調節(jié)器100 通常包括致動器102和調節(jié)器閥104。調節(jié)器閥104包括用于接收來自例如氣體分配系統(tǒng)的氣體的入口 106，以及用于將氣體輸送至例如具有一個或多個用具的設施的出口 108。致動器102耦接至調節(jié)器閥104，并且包括具有控制元件112的控制組件110。在第一個或正常工作模式期間，控制組件110感測調節(jié)器閥104的出口 108的壓力，即出口壓力，并且控制控制元件112的位置，以至于出口壓力近似等于預先設置的設置點壓力或控制壓力。此外， 一旦在系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，調節(jié)器100執(zhí)行減壓功能，該減壓功能通常類似于參照在圖1-3中描繪的調節(jié)器10而在上面描述的減壓功能。
繼續(xù)參照圖7，調節(jié)器閥104界定喉部114和閥嘴116。喉部114放置在入口 106 和出口 108之間。閥口 118放置在喉部114內，并且界定具有入口 122和出口 IM的孔洞 120。氣體必須流過閥口 118內的孔洞120，以在調節(jié)器閥104的入口 106和出口 108之間行進。閥口 118可從調節(jié)器閥104移除，以至于可用具有不同直徑或構造的孔洞的不同閥口來代替閥口 118，從而使得調節(jié)器閥104的工作特性和流動特性適合于特定應用。在公開的實施方式中，閥嘴116界定沿著軸線放置的開口，該軸線通常垂直于調節(jié)器閥104的入口 106和出口 108的軸線。
致動器102包括殼1 和控制組件110，如上面所提及的。殼1 包括利用例如多個緊固件固定在一起的上殼部件126a和下殼部件126b。下殼部件126b界定控制腔1 和致動器嘴130。致動器嘴130連接調節(jié)器閥104的閥嘴116，以提供致動器102和調節(jié)器閥104之間的流體相通。在公開的實施方式中，調節(jié)器100包括將嘴116、130固定在一起的軸環(huán)132。上殼部件126a界定減壓腔134和排氣口 136。上殼部件126a進一步界定用于容納控制組件110的一部分的塔部166，如將要描述的。
控制組件110包括隔板子組件140、盤與平衡子組件(disc and balancingsubassembly) 142以及釋放閥144。隔板子組件140包括隔板146、活塞148、控制彈簧150、減壓彈簧152、組合彈簧座154、減壓彈簧座156、控制彈簧座158以及活塞導承160。
更具體地，隔板146包括盤形隔板，該盤形隔板界定穿過其中央部分的開口 162。 隔板146由柔性的、實質上氣密的材料制成，且它的周邊密封性地緊固于殼1 的上殼部件 126a和下殼部件126b之間。因此，隔板146將減壓腔134與控制腔128相隔開。
組合彈簧座154放置在隔板146的頂部，并且界定放置成與隔板146的開口 162 同心的開口 164。如圖7所描繪的，組合彈簧座IM支撐控制彈簧150和減壓彈簧152。
所公開實施方式的活塞148包括大致細長棒形的構件，該構件具有密封碗部分 166、軛168、帶螺紋部分170以及導承部分172。密封碗部分166是凹的且大致盤形，并且圍繞活塞148的中間部分沿圓周延伸，并且位于隔板146的正下方。軛168包括適于容納耦接器174的腔，該耦接器174連接盤與平衡子組件142的一部分，以使得在隔板子組件140 和盤與平衡子組件142之間的附著成為可能，如將要描述的。
活塞148的導承部分172和帶螺紋部分170經放置分別穿過隔板146和組合彈簧座1 的開口 162、164。活塞148的導承部分172滑動地放置在活塞導承160的腔內，這保持了活塞148相對于控制組件110的剩余部分的軸向對齊。減壓彈簧152、減壓彈簧座156 和螺帽176放置在活塞148的帶螺紋部分170上。螺帽176將減壓彈簧152夾持在組合彈簧座154和減壓彈簧座156之間。如所提及的，控制彈簧150放置在組合彈簧座154的頂部，并且位于上殼部件126a的塔部166內?？刂茝椈勺?58螺紋旋入塔部166內，并且壓縮控制彈簧150使之頂著組合彈簧座154。在所公開的實施方式中，控制彈簧150和減壓彈簧152包括壓縮螺旋彈簧。因此，控制彈簧150靠著上殼部件126a擱置，并且向組合彈簧座巧4和隔板146施加向下的作用力。減壓彈簧152靠著組合彈簧座巧4擱置，并且向減壓彈簧座156施加向上的作用力，其轉而施加至活塞148。在所公開的實施方式中，由控制彈簧150產生的作用力可通過調整控制彈簧座158在塔部166中的位置來調整，因此調節(jié)器100的控制壓力也可調節(jié)。
控制彈簧150對由隔板146所感測的控制腔128中的壓力起作用。如所述，這個壓力與在調節(jié)器閥104的出口 108處存在的壓力相同。由此，控制彈簧150所施加的作用力將出口壓力設置為調節(jié)器100的期望設置點壓力或控制壓力。如所提及的，經由活塞148 的軛部172和耦接器174，并且借助于控制臂178，隔板子組件140可操作地耦接至盤與平衡子組件142。
盤與平衡子組件142包括致動器桿180，隨著隔板146因下游壓力的變化而彎曲， 控制臂178接合致動器桿180以在打開位置和閉合位置之間移動控制元件112。特別地，致動器桿180是大致線性的桿，其具有接合表面182?？刂票?78是稍微有些彎曲的桿，并且包括支軸端178a和自由端178b。支軸端178a包括容納由下殼部件126b所支撐的樞軸銷 186的孔184。支軸端178a還包括指狀物188，指狀物188具有圓端并且接合致動器桿180 的表面182。自由端178b容納于耦接器174的頂部17 和銷174b之間，耦接器174附著在活塞148的軛168。因此，耦接器174和控制臂178可操作地將盤與平衡子組件142連接至隔板子組件140。
盤與平衡子組件142的控制元件112可操作地連接至致動器桿180，并且包括具有外盤部分192和同軸的內盤部分194的閥盤190。外盤部分192包括容納密封插入件196的凹口，密封插入件196具有密封面198，其接合閥口 118的出口 124，以切斷流體穿過調節(jié)器閥104的流動。借助于平衡口桿200和平衡彈簧座202，盤部分192、194都與致動器桿180 相連接，并且所組合的元件被支撐以便桿導承204、托板206、平衡隔板保持器208和平衡口殼(balanced port housing) 210線性運動。桿導承204包括大致圓柱形的外部部分20 和大致圓柱形的內部部分204b，外部部分20 尺寸適于和配置成安裝在下殼部件126b的致動器嘴130內，內部部分204b尺寸適于和配置成滑動地夾持致動器桿180。桿導承204 進一步包括穿過其的通道212，通道212形成使得出口 108與控制腔1 流體相通的通路的一部分，如下面進一步描述的。
桿導承204接合托板206，托板206放置在桿導承204和平衡口殼210之間，以保持托板206和平衡口殼210在閥嘴116內的合適位置。托板206大致圓形，并且包括中央開口 214，平衡口桿200穿過中央開口 214。平衡口殼210大致圓柱形且中空，并且朝向喉部114延伸，且越過閥口 118的出口 124。隔板保持器206放置在平衡口殼210和托板206 的開口 214內，并且被保持在托板206的表面和平衡口殼210的內肩部216之間的適當位置。具有中央開口的盤形平衡隔板218設置在平衡口殼210內。平衡隔板218由柔性的、 實質上氣密的材料制成，且它的周邊緊固于托板206和肩部216之間。在平衡隔板218的中央開口處的內邊緣密封性地緊固于外盤部分192和平衡口桿200之間。閥盤190、平衡口桿200和致動器桿180借助于放置在彈簧座202和隔板保持器208的底座表面222之間的平衡彈簧220而朝著調節(jié)器閥104的打開位置偏置。
平衡隔板218在閥口 118的方向上向閥盤190提供作用力，以補償因流過閥口 118 的流體的上游壓力而向閥盤190施加的作用力。內盤部分194的外徑小于外盤部分192的內徑，以使得流體進入內盤部分194的通路2M和平衡口桿200內的對應通路226。通路 226通向隔板保持器208的內部，由此使得平衡隔板218的在閥口 118對面的表面與閥盤 190上承受的上游壓力流體相通。盤與平衡子組件142的部件配置成，使得由平衡隔板218 所施加的作用力與施加在閥盤190上的上游壓力的作用力近似反向并且相等，從而消除了上游壓力對隔板子組件140的任何影響，由此允許氣體調節(jié)器100進行更為準確的下游壓力控制。
如上面所討論的，具有在調節(jié)器閥104的出口 108內的感測點的皮托管228向致動器102提供下游壓力反饋。皮托管2 伸入閥嘴116內，并且分別通過穿過平衡口殼210 和托板206的開口 230、232。皮托管228向桿導承204的內部提供下游壓力，以及經由桿導承204的通道212向控制腔1 提供下游壓力。
繼續(xù)參照圖7、圖7A、圖8和圖8A，盤與平衡子組件142的平衡口殼210包括第一部分234、第二部分236和過渡部分238。第一部分234和第二部分236大致圓柱形并且軸向對齊。第一部分234的外徑尺寸適于和配置成在通常緊密度公差內容納于閥嘴116內，以及第一部分234的內徑尺寸適于和配置成在類似的公差內容納隔板保持器208。第一部分 234可進一步包括徑向延伸的法蘭M0，閥嘴116的內表面的對應肩部可接合該法蘭，從而正確地定位平衡口殼210和盤與平衡子組件142的其它部件。皮托管228的通路2M可在靠近出口 108定向的位置處穿過第一部分234。平衡口殼210的第二部分236的外徑可小于第一部分234的外徑，并且平衡口殼210的第二部分236的內徑的尺寸可適于和配置成在通常緊密度公差內容納閥盤190。閥盤190以如此方式可滑動地容納于平衡口殼210的第二部分236內，即使得能實質上避免流體在第二部分236的內表面和外盤部分192的外表面之間流動并且流入閥盤190和平衡隔板218之間的腔內。如果需要，可提供諸如0形圈密封件的額外密封機構，以避免這樣的流動而同時允許閥盤190在第二部分236內滑動。 閥盤190有效地用于阻擋、限制或實質上避免流體流過盤與平衡子組件142并且流入致動器102。過渡部分238軸向地設置在第一部分234和第二部分236之間。過渡部分238位于平衡口殼210的內徑從第一部分234的內徑縮小到第二部分236的內徑并且由此形成肩部216處，肩部216連同隔板保持器208 —起緊固平衡隔板216。
在所公開的實施方式中，平衡口殼210的第二部分234界定穿過其側壁的下游流動開口 M2。在第二部分234的開口 242處的側壁可遠離平衡口殼210的剩余部分延伸， 以至于開口的壁不延伸越過第一部分234的外徑，由此仍然允許在組裝期間將殼插入閥嘴 116。當將平衡口殼210插入閥嘴116時，殼210定向成使得開口 242面向調節(jié)器閥104的出口 108。如果需要，閥嘴116和/或第一部分234的法蘭240可配置有合適的對準機構， 以確保開口 242的正確方位。由于平衡口殼210如所描繪的安裝，閥口 118、第二部分236、 開口 242和出口 108界定引導流體朝向流體分配系統(tǒng)的下游部分的流動路徑。
如先前所討論，隨著流體經過閥口 118的出口 IM并且撞擊閥盤190，流過調節(jié)器閥104的流體可能經歷湍流，且湍流能夠繼續(xù)越過調節(jié)器閥104的出口 108和皮托管2 的感測點。為了調節(jié)流體流動并將湍流轉變?yōu)槠ね泄? 的感測點上游的層流，穿過殼210 的側壁的開口 242可包括橫跨開口 242的部分阻礙物，例如多個擋板或濾網(wǎng)，流體流過部分阻礙物。在所說明的實施方式中，部分阻礙物包括在開口 242處在殼210的第二部分236 上整體形成的多個擋板對4。擋板244可垂直和水平地延伸，如圖9所示?？商鎿Q地，擋板 244可只沿著一個方向形成，或者可相對于閥盤190的運動軸線成其它角度來定向。擋板 244的具體結構，包括擋板M4的數(shù)量、厚度、密度和方位，可按需要進行選擇，以實現(xiàn)穿過調節(jié)器閥104的出口 108的期望的層流，而不會引起在擋板244上的不適當?shù)膲毫ο陆怠?br> 對本領域的技術人員來說，能夠在調節(jié)器閥104內將湍流轉變?yōu)閷恿鞯牟糠肿璧K物的可替換的實施方式將是明顯的。例如，開口 242可配置成容納以具有多個擋板的濾網(wǎng)的形式的部分阻礙物，這樣的濾網(wǎng)類似于在圖4和圖5中所示的濾網(wǎng)68的構造。作為另外的替換，類似于濾網(wǎng)68的插入件可由絲網(wǎng)、打孔的材料片或其它類型的部分阻礙物形成， 其中流體流過表面，并穿過阻礙物，且將湍流，如果存在，轉變?yōu)閷恿?。將湍流轉變?yōu)閷恿魉璧牟糠肿璧K物的構造可依據(jù)流過調節(jié)器閥104的流體的特性而變化，并且單獨的可插入的濾網(wǎng)可提供調節(jié)器100中的額外級別的靈活性或可定制性，而無需更換整個殼210。而且，隨著流體腐蝕阻礙物的材料或者沉積在阻礙物表面上，部分阻礙物的性能可隨時間而退化。通過更換阻礙物而無需更換整個殼210的能力，可方便進行調節(jié)器100的維護。這些和進一步的可替換的部分阻礙物機構，無論是與平衡口殼210整體地還是分離地形成， 都由本發(fā)明人設想在根據(jù)本公開內容的調節(jié)器中使用。
圖7和圖7A描繪了具有在閉合位置的閥盤190的本實施方式的調節(jié)器100。因此，閥盤190可滑動地放置在殼210的第二部分236內，以至于密封表面198密封地接合閥口 118的出口 124。如此構造，氣體無法流過閥口 118和調節(jié)器閥104。因為出口壓力大于由控制彈簧150所施加的作用力，出口壓力對應于殼1 的控制腔1 中的并且被隔板146 所感測的壓力，所以實現(xiàn)了這種構造。因此，在出口 108處的下游壓力迫使隔板146和活塞 148進入閉合位置。
當向氣體分配系統(tǒng)發(fā)出工作請求時，例如用戶開始操作諸如爐子、爐灶等等的用具，用具從出口 108并且相應地從調節(jié)器100的控制腔1 抽取氣體，由此減小了由隔板 146所感測的壓力。隨著隔板146所感測的壓力減小，在隔板146上的控制彈簧作用力和出口壓力作用力之間出現(xiàn)作用力不平衡，以至于控制彈簧150擴張且相對于殼126向下移動隔板146和活塞148。這會引起桿180以順時針方向圍繞樞軸銷186樞軸旋轉，這轉而使指狀物188相對于致動器桿180的表面182轉動。這會使得致動器桿180和閥盤190因平衡彈簧220的作用力而遠離閥口 118的出口 IM移動，從而打開調節(jié)器閥104，如圖8、圖 8A和圖9所示。
一旦打開閥口 118，氣體分配系統(tǒng)能夠在由控制彈簧150所設置的控制壓力下穿過調節(jié)器閥104將氣體輸送至下游用具。此外，隔板子組件140繼續(xù)感測調節(jié)器閥104的出口壓力。只要出口壓力保持近似等于設置點壓力，那么控制組件110將保持閥盤190在此相同的大體位置上。然而，如果出口流量，即請求，減小，由此出口壓力增加到高于由控制彈簧150所設置的設置點壓力，那么隔板146感測所增加的出口壓力，并且向上移動以抵抗控制彈簧150的偏置?？商鎿Q地，如果出口流量，即請求，增大，由此出口壓力減小到低于控制壓力，那么隔板146感測所減小的出口壓力，并且彈簧150向下偏置隔板146和活塞148 以打開調節(jié)器閥104。因此，出口壓力或控制壓力的輕微偏離會引起控制組件110作出反應并且調整控制元件112的位置。
當閥盤190脫離閥口 118的出口 124時，氣體流入平衡口殼210的第二部分236。 由于第二部分236的內表面、閥盤190和開口 242的構造，所以迫使流體穿過開口 M2，并且設置在其中的擋板244以相對較小的發(fā)散度而形成流動路徑。隨著流體流過擋板M4，湍流流動，就存在任意湍流來說，被轉變?yōu)閷恿鳌＝Y果，當流體到達調節(jié)器閥104的出口 108和皮托管228的感測點時，流體的平穩(wěn)流動允許下游壓力的改進的測量，并且相應地允許控制組件110對下游壓力的改進的調節(jié)。
雖然前述的文本闡明了本發(fā)明的各種不同實施方式的詳細描述，但是應當理解到，本發(fā)明的法律范圍由在于此要求優(yōu)先權的專利所附的權利要求的文字來界定。詳細描述應當被解釋為僅是示范性的，并不是描述本發(fā)明的每種可能的實施方式，因為描述每種可能的實施方式，即使有可能，也是不切實際的。利用當前技術或在本專利的申請日之后研發(fā)的技術，能夠實現(xiàn)各種可替換的實施方式，這仍將落入界定本發(fā)明的權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種流體調節(jié)設備，包括閥，其具有入口、出口和閥口，所述閥口設置在所述入口和所述出口之間；致動器，其耦接到所述閥并包括閥盤，所述閥盤放置在所述閥內并且適于在接合所述閥口的閉合位置和遠離所述閥口放置的打開位置之間移動；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端放置在所述閥的所述出口內，所述第二端與所述致動器的內部流體相通，以使所述致動器的所述內部與所述閥的所述出口流體相通，其中，所述致動器配置成當所述出口處的壓力增大時促使所述閥盤朝向所述閥口移動， 以及當所述出口處的壓力減小時促使所述閥盤遠離所述閥口移動，以保持所述流體調節(jié)設備下游的壓力近似等于設置點壓力；以及殼，其設置在所述閥內并包括大致圓柱形的第一部分、一般為圓柱形的第二部分以及開口，所述第一部分靠近所述致動器設置，所述第二部分靠近所述閥口設置，所述開口穿過所述第二部分的側壁并且設置在所述閥口和所述閥的所述出口之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的流體調節(jié)設備，其中，所述殼的所述第二部分的內徑尺寸適于和配置成，當所述閥盤在所述打開位置和所述閉合位置之間移動時滑動地容納所述閥盤，使得所述閥盤和所述殼的所述第二部分共同作用以引導流體從所述閥口流過所述開口且流到所述出口。
3.根據(jù)權利要求1所述的流體調節(jié)設備，包括設置在所述殼的所述第二部分的所述開口內的部分阻礙物，其中，穿過所述閥口的流體的流動經過所述部分阻礙物，并且流到所述閥的所述出口。
4.根據(jù)權利要求3所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物促使所述殼的所述第二部分內的湍流流動轉變?yōu)樗銎ね泄艿乃龅谝欢颂幍膶恿髁鲃印?br> 5.根據(jù)權利要求3所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物與所述殼整體形成。
6.根據(jù)權利要求3所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括延伸穿過所述第二部分的所述開口的多個擋板。
7.根據(jù)權利要求6所述的流體調節(jié)設備，其中，所述擋板包括平行于所述閥盤的運動軸線而定向的第一組擋板和垂直于所述閥盤的所述運動軸線而定向的第二組擋板。
8.根據(jù)權利要求3所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括網(wǎng)篩。
9.根據(jù)權利要求1所述的流體調節(jié)設備，包括平衡隔板，所述平衡隔板可操作地連接到所述閥盤并且具有第一側面，所述第一側面與流過所述閥口并且流入所述殼的所述第二部分的流體的上游壓力流體相通，其中，所述上游壓力在所述打開位置的方向上向所述閥盤施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一側面的上游壓力在所述閉合位置的方向上向所述閥盤施加近似等于所述閥盤上的所述上游壓力的所述作用力的作用力。
10.根據(jù)權利要求1所述的流體調節(jié)設備，其中，所述殼可移除地設置在所述閥內。
11.一種流體調節(jié)設備，包括閥，其具有入口、出口和閥口，所述閥口設置在所述入口和所述出口之間；致動器，其耦接到所述閥并包括閥盤，所述閥盤設置在所述閥內，并且適于在鄰近所述閥口的閉合位置和遠離所述閥口隔開的打開位置之間移動；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端設置在所述閥的所述出口內，所述第二端與所述致動器的內部流體相通，以使所述致動器的所述內部與所述閥的所述出口流體相通，其中，所述致動器配置成當所述出口處的壓力增大時促使所述閥盤朝向所述閥口移動， 以及當所述出口處的壓力減小時促使所述閥盤遠離所述閥口移動，以保持所述流體調節(jié)設備下游的壓力近似等于設置點壓力；以及殼，其由鄰近所述閥口的所述閥支撐，并且包括具有圓柱形壁的第一部分以及具有圓柱形側壁的第二部分，所述第一部分靠近所述致動器設置，并且接合所述閥的內壁以將所述殼放置在所述閥內，所述第二部分靠近所述閥口設置，所述第二部分的所述圓柱形側壁限定設置在所述閥口和所述閥的所述出口之間的開口，當所述閥盤在所述打開位置和所述閉合位置之間移動時，所述圓柱形側壁滑動地容納所述閥盤，由此實質上限制流體從所述閥口流動至所述致動器，并且有助于流體從所述閥口經由所述開口流動至所述閥的所述出
12.根據(jù)權利要求11所述的流體調節(jié)設備，包括設置在所述殼的所述第二部分的所述開口內的部分阻礙物，其中，穿過所述閥口的流體的流動經過所述部分阻礙物，并且流到所述閥的所述出口。
13.根據(jù)權利要求12所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物促使所述殼的所述第二部分內的湍流流動轉變?yōu)樗銎ね泄艿乃龅谝欢颂幍膶恿髁鲃印?br> 14.根據(jù)權利要求12所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物與所述殼整體形成。
15.根據(jù)權利要求12所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括延伸穿過所述第二部分的所述開口的多個擋板。
16.根據(jù)權利要求15所述的流體調節(jié)設備，其中，所述擋板包括平行于所述閥盤的運動軸線而定向的第一組擋板和垂直于所述閥盤的所述運動軸線而定向的第二組擋板。
17.根據(jù)權利要求12所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括網(wǎng)篩。
18.根據(jù)權利要求11所述的流體調節(jié)設備，包括平衡隔板，所述平衡隔板可操作地連接到所述閥盤并且具有第一側面，所述第一側面與流過所述閥口并且流入所述殼的所述第二部分的流體的上游壓力流體相通，其中，所述上游壓力在所述打開位置的方向上向所述閥盤施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一側面的上游壓力在所述閉合位置的方向上向所述閥盤施加近似等于所述閥盤上的所述上游壓力的所述作用力的作用力。
19.根據(jù)權利要求11所述的流體調節(jié)設備，其中，所述殼可移除地設置在所述閥內。
20.一種流體調節(jié)設備，包括 閥，其具有入口、出口和閥口，所述閥口設置在所述入口和所述出口之間；致動器，其耦接到所述閥并包括閥盤，所述閥盤設置在所述閥內，并且適于在接合所述閥口的閉合位置和遠離所述閥口設置的打開位置之間移動；平衡隔板，其可操作地連接到所述閥盤并且具有第一側面，所述第一側面與流過所述閥口的流體的上游壓力流體相通，其中，所述上游壓力在所述打開位置的方向上向所述閥盤施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一側面的上游壓力在所述閉合位置的方向上向所述閥盤施加近似等于所述閥盤上的所述上游壓力的所述作用力的作用力；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端設置在所述閥的所述出口內，所述第二端與所述致動器的內部流體相通，以使所述致動器的所述內部與所述閥的所述出口流體相通，其中，所述致動器配置成當所述出口處的壓力增大時促使所述閥盤朝向所述閥口移動， 以及當所述出口處的壓力減小時促使所述閥盤遠離所述閥口移動，以保持所述流體調節(jié)設備下游的壓力近似等于設置點壓力；殼，其設置在所述閥內并包括大致圓柱形的第一部分、一般為圓柱形的第二部分以及開口，所述第一部分靠近所述致動器設置，所述第二部分靠近所述閥口設置，所述開口穿過所述第二部分的側壁并且設置在所述閥口和所述閥的所述出口之間；以及部分阻礙物，其放置在所述殼的所述第二部分的所述開口內，其中，穿過所述閥口的流體的流動經過所述部分阻礙物，并且流到所述閥的所述出口。
21.根據(jù)權利要求20所述的流體調節(jié)設備，其中，所述殼的所述第二部分的內徑尺寸適于和配置成，當所述閥盤在所述打開位置和所述閉合位置之間移動時滑動地容納所述閥盤，使得所述閥盤和所述殼的所述第二部分共同作用以引導流體從所述閥口流過所述開口且流到所述出口。
22.根據(jù)權利要求20所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物促使所述殼的所述第二部分內的湍流流動轉變?yōu)樗銎ね泄艿乃龅谝欢颂幍膶恿髁鲃印?br> 23.根據(jù)權利要求22所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物與所述殼整體形成。
24.根據(jù)權利要求22所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括延伸穿過所述第二部分的所述開口的多個擋板。
25.根據(jù)權利要求M所述的流體調節(jié)設備，其中，所述擋板包括平行于所述閥盤的運動軸線而定向的第一組擋板和垂直于所述閥盤的所述運動軸線而定向的第二組擋板。
26.根據(jù)權利要求22所述的流體調節(jié)設備，其中，所述部分阻礙物包括網(wǎng)篩。
27.根據(jù)權利要求20所述的流體調節(jié)設備，其中，所述殼可移除地設置在所述閥內。
全文摘要
氣體調節(jié)器包括致動器、閥和平衡口殼，該平衡口殼放置在閥內以用于流量調節(jié)，以便當流體到達放置在閥的出口內的皮托管的感測點時，將閥內的湍流轉變?yōu)閷恿?。平衡口殼包括開口，該開口穿過側壁并放置在閥的閥口和出口之間。開口可包括部分阻礙物，例如擋板或網(wǎng)篩，流體在部分阻礙物上流過以將湍流轉變?yōu)閷恿?。調節(jié)器還可包括平衡閥內件，該平衡閥內件具有與上游壓力流體相通的平衡隔板，以在與由上游壓力施加至閥盤的作用力相反的方向上向閥的閥盤施加作用力，使得上游壓力不會影響下游壓力的調節(jié)器控制。
文檔編號F16K31/165GK102187136SQ200980113616
公開日2011年9月14日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者J·S·邁維尤斯, G·L·福斯特 申請人:費希爾控制國際公司