專利名稱：用于氣體調(diào)節(jié)器的可調(diào)節(jié)盤機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體調(diào)節(jié)器，更具體地，涉及具有帶有閉環(huán)控制的致動器的 氣體調(diào)節(jié)器。
背景技術：
典型的氣體分配系統(tǒng)供應氣體的壓力可根據(jù)系統(tǒng)、氣候、供應源和/或 其它因素的要求而改變。然而，大部分裝配有諸如壁爐、烤箱等煤氣器具的 終端用戶設施需要根據(jù)預定壓力并處于或低于氣體調(diào)節(jié)器的最大容量來傳 輸氣體。因此，氣體調(diào)節(jié)器被應用到這些分配系統(tǒng)，以確保所傳輸?shù)臍怏w滿 足終端用戶設施的要求。傳統(tǒng)的氣體調(diào)節(jié)器大體上包括閉環(huán)控制致動器，用 于感知和控制所傳輸?shù)臍怏w的壓力。
除了閉環(huán)控制之外， 一些傳統(tǒng)的氣體調(diào)節(jié)器包括安全閥。例如，當流體 分配系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器或一些其它部件故障時，安全閥適于提供過壓保護。因此， 如果傳輸壓力升高超過預定閾值壓力，安全閥打開以排放至少 一部分氣體到 大氣中，從而減小系統(tǒng)中的壓力。
圖l和圖1A示出一個傳統(tǒng)的氣體調(diào)節(jié)器10。調(diào)節(jié)器10大體上包括致 動器12和調(diào)節(jié)器閥14。調(diào)節(jié)器閥14限定入口 16和出口 18,入口 16用于 接收例如來自氣體分配系統(tǒng)的氣體，出口 18用于將氣體傳輸?shù)街T如例如具 有一個或多個器具的工廠、飯店、公寓建筑等終端用戶設施。另外，調(diào)節(jié)器閥14包括布置在入口與出口之間的閥端口 36。氣體必須通過閥端口 36，以 在調(diào)節(jié)器閥14的入口 16與出口 18之間行進。
致動器12連接到調(diào)節(jié)器閥14，以確保調(diào)節(jié)器閥14的出口 18處的壓力， 即出口壓力與希望的出口或控制壓力一致。致動器12因而經(jīng)由閥嘴34和致 動器嘴20與調(diào)節(jié)器閥14流體連通。致動器12包括控制組件22,用于感知 和調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器閥14的出口壓力。具體而言，控制組件22包括隔膜24、活 塞32和具有閥盤28的控制臂26。傳統(tǒng)的閥盤28包括大致圓柱形主體25 和固定到主體25的密封插件29。閥體25還可包括與其整體式形成的環(huán)形 法蘭31，如圖1A所示。隔膜24感知調(diào)節(jié)器閥14的出口壓力?？刂平M件 22進一步包括與隔膜24的頂側(cè)接合的控制彈簧30，以抵消感知的出口壓力。 因此，希望的出口壓力，也可稱為控制壓力，通過選擇控制彈簧3而被設定。
隔膜24經(jīng)由活塞32被可操作地連接到控制臂26并因此連接到閥盤28, 以基于感知的出口壓力來控制調(diào)節(jié)器閥14的開口 。例如，當終端用戶操作 諸如壁爐等器具例如向位于調(diào)節(jié)器10下游的氣體分配系統(tǒng)施加需求時，出 口流動增大，乂人而減小出口壓力。相應地，隔膜24感知到該減小的出口壓 力。這允許控制彈簧30伸展并相對于圖1的方位向下移動活塞32和控制臂 26的右側(cè)?？刂票?6的該移位使閥盤28移動離開閥端口 36，從而打開調(diào) 節(jié)器閥14。圖1A示出處于第一或正常操作模式的閥盤34。這樣構造的話， 器具可將氣體牽引通過閥端口 36朝向調(diào)節(jié)器閥14的出口 18。
在傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器10中，當使控制臂26移位以打開閥端口 36時，控制 彈簧30隨著其朝向未壓縮長度伸展而固有地產(chǎn)生較小的力。另外，隨著控 制彈簧30伸展，隔膜24變形，這增大隔膜24的面積。由控制彈簧30提供 的減小的力和在該操作情況下增大的隔膜24的面積組合產(chǎn)生調(diào)節(jié)器響應， 其中由控制彈簧提供的力不足以平衡由隔膜產(chǎn)生的力，從而導致出口控制壓 力小于由用戶初始 設定的壓力。該現(xiàn)象已知為"下垂"。當"下垂"發(fā)生時， 出口壓力減小到其設定控制壓力以下，調(diào)節(jié)器10可能不會如所預期的那樣 作用。在圖1所示的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器10中，控制組件22還用作安全閥，如上所述 的那樣。具體而言，控制組件22還包括安全彈簧40和放氣閥42。隔膜24 包括通過其中心部分的開口 44,活塞32包括密封杯38。在正常操作期間， 安全彈簧40布置在活塞32與隔膜24之間，以偏壓隔膜24抵靠密封杯38， 從而關閉開口 44。在出現(xiàn)諸如控制臂26被破壞等故障時，控制組件22不 再直接控制閥盤28，閥盤28將被入口流動移動至最大打開位置。這允許最 大量的氣體流入致動器12。這樣，由于氣體充滿致動器12,壓力形成在隔 膜24上，從而驅(qū)使隔膜24離開密封杯28，以露出開口 44。氣體因而流動 通過隔膜24中的開口 44并流向排氣閥42。排氣閥42包括閥塞46和將閥 塞46偏壓至閉合位置的回位彈簧54,如圖2所示。在致動器12內(nèi)和相鄰 的排氣閥42內(nèi)的壓力到達預定閾值壓力時，閥塞46抵抗安全彈簧54的偏 壓向上移位并打開，從而將氣體排放到大氣中，并減小調(diào)節(jié)器10中的壓力。
當針對特殊應用選擇調(diào)節(jié)器時，技術人員負責使設定控制壓力處的流動 容量最大化，并使在故障條件下排放到大氣中的氣體量最小化。典型地，該 目的通過設計或選擇調(diào)節(jié)器10的諸如閥端口等各個不同方面而實現(xiàn)，從而 使這些竟爭利害關系之間得到折衷。為了限制通過安全閥釋放到大氣中的氣 體量，技術人員經(jīng)常選擇能夠滿足所需的流動容量的最小的可用端口 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可調(diào)節(jié)控制元件和/或一種調(diào)節(jié)器，或者其它流體流動 控制或調(diào)節(jié)裝置。在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明原理的一種可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器可 包括閥體、閥端口、閥盤、隔膜和屏板。所述閥體限定入口和出口。所述 閥端口由所述閥體岸義載且在所述入口與所述出口之間。所述閥盤布置在所述 閥體內(nèi)，并適于在打開位置與閉合位置之間移位，以控制流體通過閥體的流動。
另外，在一個實施例中，閥盤可具有密封表面，該密封表面用于在閥盤 處于閉合位置時接合閥端口。隔膜能夠可操作地連接到閥盤，以控制閥盤的位置。屏板由閥盤承載，并軸向延伸超過閥盤的密封表面，使得當閥盤處于 打開位置時，屏板引導流體通過閥端口朝向閥體的出口流動。
在一個實施例中，屏板可為可調(diào)節(jié)屏板，其適于相對于閥盤在多個位置 之間軸向移位，從而使調(diào)節(jié)器能夠被調(diào)整以滿足特殊要求。
在可替換實施例中，屏板和閥盤中的任一個或二者均可包括標記，用于 指示可調(diào)節(jié)屏板相對于閥盤的位置。
在一個實施例中，屏板可包括與閥盤螺紋接合的圓柱形屏板。在一種形 式中，屏板與閥盤的周界螺紋接合。在另一形式中，屏板可整個從閥盤上拆 卸下來。
根據(jù)另一或可替換實施例，調(diào)節(jié)器還包括多個屏板。例如，調(diào)節(jié)器可包 括第一屏板和第二屏板。第一屏板和第二屏板中的每一個均可適于能互換地
布置在閥盤上，以針對調(diào)節(jié)器限定不同的操作特性。例如，第一屏板可延伸 超過閥盤第一距離，以提供第一流動特性，而第二屏板可延伸超過閥第二距 離以限定第二不同的特性。


圖1為傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的側(cè)面剖視圖； 圖1A為圖1的調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器閥的側(cè)視剖視圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例構造的調(diào)節(jié)器的側(cè)視剖視圖，其示出閥盤 處于閉合位置；
圖3為圖2的調(diào)節(jié)器的側(cè)視剖視圖，其示出閥盤處于操作位置；
圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例構造的圖3和圖3A的調(diào)節(jié)器的控制元件 的局部分解側(cè)視剖視圖5A-5C分別為根據(jù)第一、第二和第三布置構造的圖3、圖3A和圖4 的控制元件的側(cè)視剖視圖6為圖3的調(diào)節(jié)器閥的側(cè)視剖視圖，其示出控制元件處于完全打開操 作位置；并且圖7A-7C為根據(jù)本發(fā)明可替換實施例構造的控制元件的側(cè)視剖-見圖。
具體實施例方式
圖2和圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例構造的氣體調(diào)節(jié)器100。氣體調(diào) 節(jié)器100大體上包括致動器102和調(diào)節(jié)器閥104。調(diào)節(jié)器閥104包括入口 106 和出口 108，入口 106用于接收例如來自氣體分配系統(tǒng)的氣體，出口 108用 于將氣體傳輸?shù)嚼缇哂幸粋€或多個器具的設施。調(diào)節(jié)器102連接到調(diào)節(jié)器 閥104，并包括具有控制元件127的控制組件122。在第一或正常操作模式 期間，控制組件122感知調(diào)節(jié)器閥104的出口 108處的壓力，即出口壓力， 并控制控制元件127的位置，使出口壓力約等于預定控制壓力。另外，在系 統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，調(diào)節(jié)器IOO執(zhí)行安全功能，其大體上類似于以上參照圖1 和圖1A所示的調(diào)節(jié)器IO所述的安全功能。
繼續(xù)參照圖2,調(diào)節(jié)器閥104限定喉部110和閥嘴112。喉部110布置 在入口 106與出口 108之間。閥端口 136布置在喉部110中，并限定具有入 口 150和出口 152的月堂孑L 148。氣體必須行經(jīng)閥端口 136中的膛孑L148，以 行經(jīng)在調(diào)節(jié)器閥104的入口 106與出口 108之間。閥端口 136能夠乂人調(diào)節(jié)器
換，以使調(diào)節(jié)器閥104的操作和流動特性適應具體應用。在7>開的實施例中， 閥嘴112限定開口 114 (示于圖3A和圖4中)，該開口 114沿與調(diào)節(jié)器閥 104的入口 106和出口 108的軸線基本上垂直的軸線布置。
致動器102包括殼體116和控制組件122，如上所述的那樣。殼體116 包括通過例如多個緊固件^皮緊固在一起的上殼體部件116a和下殼體部件 116b。下殼體部件116b限定控制腔118和致動器嘴120。致動器嘴120連 接到調(diào)節(jié)器閥104的閥嘴112,以提供致動器102與調(diào)節(jié)器閥104之間的流 體連通。在公開的實施例中，調(diào)節(jié)器100包括將嘴112、 120緊固到一起的 軸環(huán)111。上殼體部件116a限定安全腔134和排力丈端口 156。上殼體部件116a 進一步限定塔部158，用于容納控制組件122的一部分，如將要描述的那樣。
10控制組件122包括隔膜子組件121、盤子組件123和》文氣閥142。隔膜 子組件121包括隔膜124、活塞132、控制彈簧130、安全彈簧140、組合彈 簧座164、安全彈簧座166、控制彈簧座160和活塞導承159。
更具體而言，隔膜124包括盤形隔膜，該盤形隔膜限定通過其中心部分 的開口 144。隔膜124由柔性的基本氣密的材料構成，且其周界被密封地緊 固在殼體116的上、下殼體部件U6a、 116b之間。隔膜124因而將安全腔 134與控制腔118分開。
組合彈簧座164布置在隔膜124的頂部，并限定與隔膜124中的開口 144同心布置的開口 170。如圖2所示，組合彈簧座164支撐控制彈簧130 和安全彈簧140。
公開的實施例的活塞132包括大致細長的桿形構件，其具有密封杯部 138、軛部172、螺紋部174和導向部175。密封杯部138為凹形和大致盤形， 并圍繞活塞132的中部環(huán)形地延伸，且恰好位于隔膜124之下。軛部172包 括適于容納連接器135的腔，該連接器135連接到盤子組件123的一部分， 以允許隔膜子組件121與盤子組件123之間的連接，如將要描述的那樣。
活塞132的導向部175和螺紋部174被布置為分別通過隔膜124中的開 口 144、 170和組合彈簧座164?；钊?32的導向部175可滑動地布置在活 塞導承159的腔中，這使活塞132相對于控制組件122的剩余部分保持為軸 向?qū)?。安全彈?40、安全彈簧座166和螺母176布置在活塞132的螺紋 部174上。螺母176將安全彈簧140保持在組合彈簧座164與安全彈簧座 166之間?？刂茝椈?30布置在組合彈簧座164的頂部，如所述的那樣，并 位于上殼體部件116a的塔部158內(nèi)。控制彈簧座160被螺紋連接至^荅部158 中，并壓縮控制彈簧130抵靠組合彈簧座164。在公開的實施例中，控制彈 簧130和安全彈簧140包括壓縮巻簧。因此，控制彈簧130被下落抵靠上殼 體部件116a,并向組合彈簧座164和隔膜124施加向下的力。安全彈簧140 被下落抵靠組合彈簧座164，并向安全彈簧座166施加向下的力，并接著被
施加到活塞132。在公開的實施例中，控制彈簧130產(chǎn)生的力可通過調(diào)節(jié)控制彈簧座160在塔部158中的位置而被調(diào)節(jié)，因此調(diào)節(jié)器100的控制壓力也 可被調(diào)節(jié)。
控制彈簧130作用抵抗由隔膜124感知到的控制腔118中的壓力。如所 述的那樣，該壓力與存在于調(diào)節(jié)器閥104的出口 108處的壓力相等。因此， 控制彈簧130施加的力將出口壓力設定到調(diào)節(jié)器100的希望或控制壓力。隔 膜子組件121經(jīng)由活塞132的軛部172和連接器135被可操作地連接到盤子 組件123，如上所述的那4f。
具體而言，盤子組件123包括控制臂126和桿導承162?？刂票?26包 括桿178、才喿作桿180和控制元件127。所公開實施例的控制元件127包括 閥盤128和屏板182。桿178、才喿作桿180和閥盤128獨立地構成并被組裝 以形成控制臂126。具體而言，桿178為具有鼻部178a和凹部178b的大致 線性桿，其在所公開的實施例中為大致矩形。操作桿180為略微曲形桿，并 包括支承端180a和自由端180b。支承端180a包括孔184，孑L 184用于容納 由下殼體部件116b承載的樞轉(zhuǎn)銷186。支承端180a還包括肘部187，其具 有橢圓形截面并布置在桿178的凹部178b內(nèi)。自由端180b容納在與活塞 132的輒部172相連的連接器135的頂部135a與銷135b之間。因此，連接 器135將盤子組件123可操性地連接到隔膜子組件121。
桿導承162包括大致圓柱形外部162a、大致圓柱形內(nèi)部162b和連接內(nèi) 部162a和外部162b的多個徑向腹板162c。桿導承162的外部162a的尺寸 被設計和構造為分別配合在調(diào)節(jié)器閥104的嘴112、120內(nèi)和下殼體部件116b 內(nèi)。內(nèi)部162b的尺寸被設計和構造為可滑動地保持控制臂126的桿部178。 因此，桿導承162用于維持調(diào)節(jié)器閥104、致動器殼體116和控制組件122 (更具體而言，控制組件122的控制臂126的桿178)的對準。
參照圖4，控制元件127的閥盤128包括軸環(huán)193和大致圓柱形主體185。 軸環(huán)193適于4荅扣配合到桿178的鼻部178a，如圖2所示。圓柱形主體185 具有圓形密封表面188和外表面l卯。圓柱形主體185還可包括與其相連并 具有所述密封表面188的密封部件191。密封部件191可利用例如粘合劑或一些其它方式連"l妄到圓柱形主體185的剩余部分。密封部件191可由與圓柱 形主體185的剩余部分相同的材料或不同的材料構成。例如，在一個實施例 中，密封部件191可包括聚合物密封部件191。
繼續(xù)參照圖4，屏板182包括大致中空圓柱形構件，其也可被稱為軸環(huán)， 具有環(huán)形端表面192和內(nèi)表面194。在一個實施例中，屏板182的內(nèi)表面194 包括多個螺紋，其適于與布置在閥盤128的外表面l卯上的多個配合螺紋接 合，例如，如圖4所示。另外，屏板182可包括,皮布置為與端表面192相鄰 的倒角內(nèi)表面部196。倒角內(nèi)表面部196也可#1稱為錐形截面部，至少在一 個實施例中，其例如包括截頭圓錐形表面幾何結(jié)構。
當組裝后，屏板182可連接到閥盤128的周界，使得端表面192可被布 置為大致平行于并偏離開閥盤128的密封表面188。因此，當組裝后，密封 表面188從屏板182的端表面192凹進，從而在控制元件127中限定位于密 封表面188與端表面192之間的大致圓柱形腔127a (例如，圖5B和圖5C 所示)。如所述，控制元件127的公開的實施例可包括被螺紋連接到閥盤 128的屏板182。這有利地允許屏板182的軸向位置能夠通過相對于閥盤128 旋轉(zhuǎn)屏板182來調(diào)節(jié)。這種軸向移位允許控制元件127能夠針對具體應用而 調(diào)整，如以下所述。在其它實施例中，屏板182可包括代替螺紋的定位螺絲 (未示出)，使得屏板182的軸向位置可通過將定位螺絲旋緊至閥盤128的 外表面190中而被固定。在又一實施例中，屏板182可被螺紋連接到閥盤 128上并另外包括定位螺絲。在再一實施例中，屏4反182和閥盤128可通過 凸邊連接、鍵連接或花鍵連接，以允許相對于閥盤128調(diào)節(jié)屏板182。進一 步，控制元件127的一個實施例可包括位于屏板182的內(nèi)表面194和閥盤 128的外表面190中的任一個或二者上的標記，使得屏板182相對于閥盤128 的位置可^皮指示。例如，所述標記可包4舌位于閥盤128的外表面190上的刻 度或逐級標簽200，如圖4所示的那些。
圖2示出處于閉合位置的調(diào)節(jié)器100,此時沒有向調(diào)節(jié)器IOO下游的系 統(tǒng)施加需求。因此，閥盤128的密封表面188密封地接合閥端口 136的出口
13152。這樣構造的話，氣體不會流動通過閥端口 136和調(diào)節(jié)器閥104。實現(xiàn)該構造是因為與殼體116的控制腔118中且由隔膜124感知到的壓力相對應的出口壓力大于由控制彈簧130施加的力。因此，出口壓力驅(qū)使隔膜124和活塞132處于閉合位置。
然而，如果向氣體分配系統(tǒng)施加操作需求，例如使用者開始操作諸如壁爐、爐子等器具，該器具使氣體流動離開調(diào)節(jié)器100的控制腔118，從而減小了由隔膜124感知到的壓力。由于隔膜124感知到的壓力減小，控制彈簧力與隔膜124上的出口壓力之間出現(xiàn)力的不平衡，使得控制彈簧130伸展并將隔膜124和活塞132相對于殼體116向下移位。這導致操作桿180繞樞轉(zhuǎn)銷186順時針樞轉(zhuǎn)，這接著4吏關節(jié)187相對于桿178中的凹進178bS走轉(zhuǎn)。這使控制元件127移動離開閥端口 136的出口 152，以打開調(diào)節(jié)器閥104。
圖3和圖3A示出隔膜子組件121,其包括處于正常操作位置的一個示例中的控制元件127。這樣構造的話，氣體分配系統(tǒng)能夠?qū)⑻幱谟煽刂茝椈?30設定的控制壓力下的氣體通過調(diào)節(jié)器閥104傳輸?shù)较掠纹骶摺Ａ硗?，隔膜子組件121繼續(xù)感知調(diào)節(jié)器閥104的出口壓力。只要出口壓力保持約等于控制壓力，控制組件122將控制元件127保持在該大致相同的位置。然而，如果出口流動(即，需求)減小從而將出口壓力增大到控制彈簧130設定的控制壓力以上時，隔膜124感知到增大的出口壓力，并向上移動抵抗控制彈簧130的偏壓?？商鎿Q地，如果出口流動(即，需求)增大從而將出口壓力減小到控制壓力以下時，隔膜感知到減小的出口壓力，彈簧130向下偏壓隔膜124和活塞132以打開調(diào)節(jié)器閥104。這樣，與出口或控制壓力的些許偏離導致控制組件122反作用并調(diào)節(jié)控制元件127的位置。
隨著控制彈簧130伸展以移位控制元件127并打開閥端口 136,其產(chǎn)生的力減小，隔膜124的面積增大。在上述參照圖l和圖IA的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器IO中，該減小的彈簧力和增大的隔膜面積減小了平衡隔膜24所需的出口壓力值，從而導致隔膜24感知到比實際出口壓力低的壓力。這接著導致控制組件22進一步打開閥端口 36，這將調(diào)節(jié)器閥14的出口壓力減小到控制壓力以下。如上所述，該現(xiàn)象已知為"下垂，，。
然而，根據(jù)本發(fā)明該實施例所公開的調(diào)節(jié)器100的控制元件127包括連接到閥盤128的屏板182，這幫助減輕該"下垂"。屏斧反182適于選擇性地伸展超過閥盤128的密封表面188,使得當控制元件127處于該第一操作模式或條件下時，屏板182可引導氣體的流動從閥端口 136流動離開致動器102的隔膜124并流動朝向調(diào)節(jié)器閥104的出口 108,如下面將要描述的那樣。這樣構造的話，應該理解的是，由于由屏板182形成的限制，屏板182可在隔膜124處人工地引入較低壓力或故障壓力記錄。在隔膜124處的較低感知壓力導致控制彈簧130向下偏壓隔膜124,這將進一步打開閥端口 136。這將增大氣體通過閥104到出口 108的流動，并增大出口控制壓力。因此，所公開實施例的控制元件127提供"推進"，以減輕可能發(fā)生的"下垂"。
如上所述，所公開實施例的屏板182被可調(diào)節(jié)地連接到閥盤128。因此，通過調(diào)節(jié)屏板182相對于閥盤128的軸向位置，控制元件127可例如針對不同的應用而調(diào)整，這接著調(diào)節(jié)屏板182延伸超過密封表面188的程度，并引導氣體流動到調(diào)節(jié)器閥104的出口 108。
例如，如圖5A至圖5C所示，一^開的實施例的控制元件127可例如在三個構造之間調(diào)節(jié)。應該理解的是，在公開的實施例中，其中屏板182和閥盤128被螺紋連接，控制元件127實質(zhì)上可以以無限個構造布置。
圖5A示出第一構造的控制元件127,其中屏板182的端表面192與閥盤128的密封表面188大致對準。由于控制元件127增大的直徑，控制元件127的該構造可提供小量的"推進"，但其并不限定在屏板182與閥盤128之間用于引導流動的腔。
相比之下，圖5B示出第二構造的控制元件127,其中屏板182的端表面192延伸超過閥盤128的密封表面188第一距離。這樣構造的話，控制元件127限定圓柱形腔127a,其被限定在閥盤128的密封表面188與屏板182的內(nèi)表面194之間。類似地，圖5C示出第三構造的控制元件127，其中屏板182的端表面192延伸超過閥盤128的密封表面188第二距離。第二距離大于第一距離，因此，圖5C所示的構造限定腔127a，該腔127a的尺寸大于圖5B中的腔127a的尺寸。
返回參照圖3，在正常操作期間，當控制元件127被構造為如圖5B或圖5C所示那樣時，/人閥端口 136流出的流體至少部分地流動至由控制元件127限定的腔127a中。隨著流體偏轉(zhuǎn)離開密封表面188，流體離開腔127a并趨于被引導到閥體104的出口 108。圖4標出的屏々反182的內(nèi)倒角表面196幫助屏板182捕獲并釋放流體。因此，屏板182的延伸超過閥盤128的密封表面188的部分引導流體朝向閥體104的出口 108流動，同時引導相同的流體離開致動器102以向隔膜124感知到的壓力提供"推進"。
如上所述，屏板182相對于閥盤128被可調(diào)節(jié)地定位，使得"推進"量可被調(diào)整。例如，圖5C所示的屏板182的實施例使得其端表面192被定位為比圖5B所示的實施例更遠離閥盤128的密封表面188。因此，圖5C所示的第三構造限定較大的腔128a并提供比圖5B所示的第二構造大的"推進"量。因此在每個這些不同構造的中，控制元件127與通過調(diào)節(jié)器閥104的氣體流動有不同的相互作用。
如果系統(tǒng)發(fā)生故障，公開的實施例的控制元件127不影響調(diào)節(jié)器100的安全功能。而是，如圖6所示，在第二或故障操作模式下，控制元件127移動到完全打開位置以向調(diào)節(jié)器100提供壓力釋放。因此，這使活塞132和密封杯138移動到最向下的位置。這樣構造的話，控制元件127使其對閥端口136處出現(xiàn)的流動的限制最小化并允許該流動流向調(diào)節(jié)器閥104的出口 108，并流入致動器102中，以在調(diào)節(jié)器閥104的出口 108處提供由安全閥142的構造所預先確定的壓力釋放。例如， 一旦控制腔118中的壓力增大到安全彈簧140設定的安全壓力以上，該壓力將驅(qū)使隔膜124和組合彈簧座164向上，從而壓縮安全彈簧140抵靠安全彈簧座166。這接著使隔膜124與活塞132的密封杯138分離，并允i牛氣體流動通過開口 144、 170并流入隔膜124上方的安全腔134中。隨著安全腔134充滿氣體，其壓力增大。
在安全腔134中的壓力升高到預定泄放壓力以上時，放氣閥142打開，
16并采用類似于參照圖1所述的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器IO的方式通過排放端口 156排放 到大氣。具體而言，放氣閥142包括閥塞146和回位彈簧154。如圖2所示， 放氣閥142被保持在殼體116的上殼體部件116a內(nèi)且與排;改端口 156相鄰。 更具體而言，排放端口 156包括L形腔，該L形腔包括豎直部分156a和水 平部分156b。豎直部分156a與安全腔134流體連通。水平部分156b通向大 氣。豎直部分156a容納放氣閥142并限定支座表面198?；匚粡椈?54因此 將閥塞146偏壓到閉合位置抵靠排放端口 156的支座表面198。
圖7A至圖7C示出根據(jù)本發(fā)明原理構造的控制元件227的可替換實施 例?？刂圃?27包括閥盤228和多個屏板282a、 282b、 282c。閥盤228 類似于上述參照圖3至圖6的閥盤128。閥盤228包括大致圓柱形主體285 和軸環(huán)293。主體285包括密封表面288和外表面290。軸環(huán)293適于搭扣 配合到控制組件的桿上；類似于上述參照圖2和圖3的桿178的鼻部178a。
多個屏板282a、 282b、 282c適于可互換地布置在閥盤228的主體285 上。因此，技術人員可將一個屏板282a例如替換為另一屏板282b,從而例 如調(diào)整控制元件227,以采用類似于如上所述通過調(diào)節(jié)單一屏板182調(diào)整控 制元件127的方式針對特定應用實現(xiàn)特定流動特性。
例如，多個屏板282a、 282b、 282c中的每一個均具有不同的軸向尺寸。 因此，控制元件227對通過調(diào)節(jié)器閥104的流動的影響以及因此對出口壓力 的影響耳又決于所利用的屏板282a、 282b、 282c。另外，屏板282a、 282b、 282c可以是相同的。具體而言，每個屏板282a、 282b、 282c包括大致圓柱 形構件，其也可被稱為軸環(huán)或主體，其具有端表面292和包括內(nèi)倒角表面 299的內(nèi)表面294。在一個實施例中，屏板282a、 282b、 282c的內(nèi)表面294 可以經(jīng)由多個螺紋、凸邊連接、定位螺絲或任何其它固定裝置、或者固定裝 置的組合^皮可拆卸地連接到控制盤228的主體285。相應地，由于屏板282a、 282b、 282c的每一個均具有不同的軸向尺寸，因此其每一個伸展超過閥盤 228的密封表面288不同的距離，從而在正常操作期間向通過調(diào)節(jié)器閥104 的氣體流動和壓力提供不同的影響?；谏鲜?，根據(jù)本發(fā)明構造的調(diào)節(jié)器和/或控制元件通過引導氣體通過
閥端口 136流向調(diào)節(jié)器閥104的出口 108并流動離開致動器102，有利地補 償、減小和/或防止"下垂"的發(fā)生，而不會不利地影響調(diào)節(jié)器100內(nèi)的壓 力釋放的執(zhí)行。而且，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的和/或可互換的控制元件127、 227 有利地提供針對各種特定應用調(diào)整調(diào)節(jié)器100的能力。盡管本文描述了各個 實施例的調(diào)節(jié)器和控制元件，但本發(fā)明并不旨在限于這些實施例，而是旨在 包括由所附權利要求的范圍和精神所限定的所有實施例。
例如，根據(jù)本發(fā)明原理構造的控制元件的一個可替換實施例可包括大致 杯形閥盤構件和多個插入件。例如，杯形閥盤構件可限定腔，插入件可具有 可變厚度。插入件因而可以可互換地布置在閥盤的腔內(nèi)，以限定腔的不同深 度，從而向通過調(diào)節(jié)器閥104的流動提供不同的影響。在一個實施例中，插 入件可為-茲性插入件、螺紋插入件、或僅為摩擦配合插入件。在另一實施例 中，插入件可堆疊在腔內(nèi)以限定不同的深度。
而且，本文所述的調(diào)節(jié)器100僅為并入本發(fā)明原理的流體控制裝置的一 個示例。諸如控制閥等其它流體控制裝置也可從本發(fā)明的結(jié)構和/或優(yōu)點中 受益。
權利要求
1、一種流體調(diào)節(jié)裝置，包括限定入口和出口的閥體；在所述入口與所述出口之間由所述閥體承載的閥端口；閥盤，其能滑動地布置在所述閥體內(nèi)，并適于在打開位置與閉合位置之間移位以控制流體通過所述閥體的流動，所述閥盤具有密封表面，該密封表面用于當所述閥盤處于所述閉合位置時接合所述閥端口；以及圓柱形構件，其能拆卸地連接到所述閥盤的周界，并延伸超過所述閥盤的所述密封表面，以引導流體從所述閥端口朝向所述出口流動。
2、 如權利要求1所述的裝置，其中所述圓柱形構件適于相對于所述閥 盤在第一位置與第二位置之間軸向移位。
3、 如權利要求2所述的裝置，其中所述圓柱形構件和所述閥盤中的至 少一個包括標記，用于指示所述圓柱形構件相對于所述閥盤的位置。
4、 如權利要求2所述的裝置，其中所述圓柱形構件與所述閥盤的外圓 柱形表面螺紋接合。
5、 如權利要求1所述的裝置，進一步包括第一圓柱形構件和第二圓柱 形構件，所述第一圓柱形構件和所述第二圓柱形構件中的每一個適于能互換 地布置在所述閥盤上，所述第一圓柱形構件適于延伸超過所述密封表面第一 距離，所述第二圓柱形構件適于延伸超過所述密封表面第二距離。
6、 一種流體調(diào)節(jié)裝置，包括閥體，其包括入口 、出口 、和布置在所述入口與所述出口之間的閥端口 ；和致動器，其連接到所述閥體，用于根據(jù)所述閥體的所述出口處的壓力控 制流體通過所述調(diào)節(jié)器的流動，所述致動器包括包括密封表面的閥盤，該閥盤布置在所述閥體內(nèi)，并適于在與所 述閥端口接合的閉合位置和與所述閥端口分隔開的打開位置之間移位，以及圓柱形屏板，其被能調(diào)節(jié)地連接到所述閥盤的周界，并延伸超過 所述密封表面以限定腔，所述腔用于當所述閥盤處于所述打開位置時引導流 體從所述閥端口流動朝向所述閥體的所述出口和流動離開所述致動器。
7、 如權利要求6所述的裝置，其中所述圓柱形屏板適于相對于所述閥 盤在第一位置與第二位置之間軸向移位。
8、 如權利要求7所述的裝置，其中所述圓柱形屏板和所述閥盤中的至 少一個包括標記，用于指示所述圓柱形屏板相對于所述閥盤的位置。
9、 如權利要求6所述的裝置，其中所述圓柱形屏板與所述閥盤的外圓 柱形表面螺紋接合。
10、 如權利要求6所述的裝置，進一步包括第一圓柱形屏板和第二圓柱 形屏板，所述第一圓柱形屏板和所述第二圓柱形屏板中的每一個均適于能互 換地布置在所述閥盤上，所述第一圓柱形屏板適于延伸超過所述密封表面第 一距離，所述第二圓柱形屏板適于延伸超過所述密封表面第二距離。
11、 一種流體調(diào)節(jié)裝置，包括 限定入口和出口的閥體；閥盤，其布置在所述閥體內(nèi)，并適于在打開位置與閉合位置之間移位以 控制流體通過所述閥體的流動；能拆卸地連接到所述閥盤的周界的第一屏板，該第一屏板延伸超過所述 閥盤第一距離，以引導流體通過所述閥體朝向所述出口流動；以及第二屏板，其適于替換所述第一屏板，并能拆卸地連接到所迷閥盤的周 界，所述第二屏板適于延伸超過所述閥盤第二距離，以引導流體通過所述閥 體朝向所述出口流動，所述第二距離不同于所述第一距離。
12、 如權利要求11所述的裝置，其中所述第一屏板和所述第二屏板中 的每一個均包括中空圓柱形構件。
13、 如權利要求11所述的裝置，進一步包括布置在所述閥體內(nèi)且在所 述入口與所述出口之間的閥端口 。
14、 如權利要求13所述的裝置，其中所述閥盤包括密封表面，該密封表面適于在所述閥盤處于所述閉合位置時密封地接合所述閥端口 。
15、 如權利要求14所述的裝置，其中所述第一屏板延伸超過所述密封表面第一距離，所述第二屏板延伸超過所述密封表面第二距離，該第二距離 不同于所述第一距離。
16、 如權利要求11所述的裝置，進一步包括能操作性地連接到所述閥 盤的隔膜，該隔膜適于響應所述閥體的所述出口處的壓力將所述閥盤在所述 打開與所述閉合位置之間移位。
17、 一種用于隔膜致動的氣體調(diào)節(jié)器的能調(diào)節(jié)控制元件，該能調(diào)節(jié)控制 元件包括大致圓柱形閥盤，其適于根據(jù)所述調(diào)節(jié)器的出口壓力在打開位置與閉合 位置之間移位；所述閥盤承載的密封表面，該密封表面適于當所述閥盤處于所述閉合位 置時，防止流體流動通過所述調(diào)節(jié)器；由所述閥盤限定的外圓柱形表面；以及屏板，其能拆卸地連接到所述閥盤的所述外圓柱形表面，并延伸超過所 述密封表面以限定圓柱形腔。
18、 如權利要求17所述的能調(diào)節(jié)控制元件，其中所述屏板相對于所述 閥盤在第 一 位置與第二位置之間軸向移位。
19、 如權利要求17所述的能調(diào)節(jié)控制元件，其中所述屏板在所述第一 位置延伸超過所述密封表面第一距離，并在所述第二位置延伸超過所述密封 表面第二距離。
20、 如權利要求17所述的能調(diào)節(jié)控制元件，其中所述屏板包括與所述 閥盤的外螺紋部分螺紋接合的內(nèi)螺紋部分。
21、 如權利要求17所述的能調(diào)節(jié)控制元件，其中所述閥盤和所述屏板 中的至少一個包括標記，用于指示所述屏板相對于所述閥盤的位置。
22、 如權利要求17所述的能調(diào)節(jié)控制元件，進一步包括適于由所述岡 盤能互換地承載的第 一屏板和第二屏板，所述第 一屏板具有第 一軸向尺寸，所述第二屏板具有不同于所述第一軸向尺寸的第二軸向尺寸。
23、如權利要求22所述的能調(diào)節(jié)控制元件，其中所述第一屏板適于延 伸超過所述密封表面第一距離，所述第二屏板適于延伸超過所述密封表面第 二距離，所述第二距離不同于所述第一距離。
全文摘要
一種氣體調(diào)節(jié)器包括致動器和閥體，其中所述致動器包括具有圓柱形屏板的閥盤，所述圓柱形屏板延伸超過所述閥盤以引導流體通過所述調(diào)節(jié)器流向所述閥的出口并流動離開所述致動器。該構造有利地減小所述致動器在正常操作期間經(jīng)受的壓降的量，從而最小化已知為“下垂”的現(xiàn)象。至少在一個實施例中，所述屏板能夠為可調(diào)節(jié)的和/或可拆卸的，以允許所述致動器針對具體應用而被調(diào)整。
文檔編號G05D16/04GK101641653SQ200880009704
公開日2010年2月3日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2007年4月20日
發(fā)明者詹姆士·切斯特·霍金斯 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司