具有集成的流量调节的平衡口壳的制作方法

专利名称：具有集成的流量调节的平衡口壳的制作方法
具有集成的流量调节的平衡口壳发明领域本发明涉及气体调节器，且更具体地，涉及具有带闭环控制的致动器的气体调节
O
背景技术：
典型的气体分配系统供气处的压力会根据对系统的请求、气候、供应源和/或其它因素而变化。然而，大多数配备有诸如炉子、烘箱等的气体用具的终端用户设施要求气体按照预先设置的压力且以气体调节器的最大容量或低于最大容量来输送。因此，向这些分配系统提供气体调节器以确保所输送的气体满足终端用户设施的要求。常规的气体调节器通常包括闭环控制致动器(closed-loop control actuator)，用于感测和控制所输送气体的压力。
除了闭环控制之外，一些常规的气体调节器包括平衡阀内件(balancedtrim)，以改善气体调节器对下游压力中的变化的反应。平衡阀内件适合于减小上游压力对气体调节器性能的影响。上游压力设置成与平衡隔板(balancing diaphragm)流体相通，以在与下游压力的作用力相反的方向上向气体调节器的控制元件施加作用力。因此，当上游压力变化时，如下面进一步所描述的，施加相应的作用力以平衡由上游压力所产生的作用力，以至于气体调节器只响应于下游压力来起作用。
图1 (闭合位置)和图2 (完全打开位置)描述了一种常规的气体调节器10。调节器10通常包括致动器12和调节器阀14。调节器阀14界定用于接收来自例如气体分配系统的气体的入口 16，以及用于将气体输送至终端用户设施的出口 18，终端用户设施诸如例如具有一个或多个用具的工厂、饭店、公寓大楼等。此外，调节器阀14包括放置在入口 16 和出口 18之间的阀口 20。气体必须流过阀口 20，以在调节器阀14的入口 16和出口 18之间行进。
致动器12耦接调节器阀14，以确保在调节器阀14的出口 18处的压力，即出口压力，与期望的出口压力或控制压力相一致，期望的出口压力或控制压力被称为设置点压力。 因此，致动器12通过阀嘴22和致动器嘴M而与调节器阀14流体相通。致动器12包括用于感测和调整调节器阀14的出口压力的控制组件26。特别地，控制组件沈包括隔板28、 活塞30和控制臂32，控制臂32具有可操作地连接至控制臂32的阀盘34。常规的平衡阀内件阀盘34包括大致圆柱形的主体36以及固定至主体36的密封插入件38。控制组件沈还可包括平衡阀内件组件40，该平衡阀内件组件40具有平衡隔板42，以偏置由上游压力向阀盘34所施加的作用力。通过皮托管44，致动器隔板观感测调节器阀14的出口压力，皮托管44使出口 18与致动器12的内部和致动器隔板观的底面流体相通。控制组件沈进一步包括控制弹簧46，该控制弹簧46与隔板观的顶面相接合，以偏置所感测的出口压力。 因此，期望的出口压力由控制弹簧46的选择来设置，出口压力也可称为控制压力或致动器设置点压力，。
隔板28可操作地耦接控制臂32，由此，阀盘34通过活塞30，根据所感测的出口压力来控制调节器阀14的打开。例如，当终端用户操作诸对调节器10下游的气体分配系统有请求的用具诸如例如炉子时，出口流量增加，由此减小了出口压力。因此，隔板观感测到这一减小的出口压力。这使得控制弹簧46扩张，并且相对于图1的方位向下移动活塞30 和控制臂32的右侧。控制臂32的这一位移将阀盘34远离阀口 20移动，以打开调节器阀 14。图2和图3描述了在正常的打开工作位置的阀盘34。如此构造，用具可经过阀口 20朝向调节器阀14的出口 18抽取气体。
在常规的调节器10中，当移动控制臂32以打开阀口 20时，随着控制弹簧46朝着未压缩长度扩张，其固有地产生较小的作用力。此外，随着控制弹簧46扩张，隔板观变形， 这增加了隔板观的面积。在该工作情况下，由控制弹簧46所提供的减小的作用力和隔板 28的增加的面积联合引起了调节器响应，其中，由控制弹簧46提供的作用力不能充分地平衡由隔板观所产生的作用力，由此导致了出口控制压力小于用户初始设置的压力。这一现象被称为“下垂”。当“下垂”出现时，出口压力减小到低于其设置控制压力，并且调节器10 不能如预期的起作用。
在图1-3所描述的常规的调节器10中，控制组件沈进一步用作溢流阀(relief valve)，如上所提及。特别地，控制组件沈还包括减压弹簧48和释放阀50。隔板观包括穿过隔板中央部分的开口 52，而活塞30包括密封碗M。在正常工作期间，减压弹簧48放置在活塞30和隔板观之间，以相对于密封碗M偏置隔板观，从而关闭开口 52。一旦故障出现，例如控制臂32断裂，控制组件沈不再直接控制阀盘34，且入口流将阀盘34移动至极度打开位置。这使得最大量的气体流入致动器12。因此，随着气体充满致动器12，对隔板观的压力增大，迫使隔板观远离密封碗讨，由此露出开口 52。因此，气体流过在隔板观上的开口 52，并且流向释放阀50。释放阀50包括阀塞56以及将阀塞56偏置至闭合位置的释放弹簧58。一旦在致动器12内和释放阀50附近的压力达到预先设置的阀值压力，阀塞 56逆着释放弹簧58的偏置向上移动并且打开，由此将气体排入大气，并且降低调节器10内的压力。
在大多数实施方案中，优选感测如图1-3所示的在出口 18内的下游压力。如所安置的皮托管44向控制组件沈提供对下游压力的快速反馈，并且消除对外部下游压力反馈线路的需要。调节器性能由当保持指定的出口压力时能够传递到下游的流体的体积所决定。在皮托管44的感测点之前的流体流动越平稳，由皮托管44所感测且提供至控制组件 26的压力就越准确。然而，在如所示的调节器10中，流过阀口 20的流体在阀嘴22和出口 18内发散，以至于在典型条件下，当流体经过皮托管44的感测点时，流体经历并保持湍流。 湍流导致了下游流体压力的低于标准的感测。
更好地调整流体流动，以及相应更好地调整下游压力，可通过使用流量调节以人为地提升由气体调节器所传递的流体体积的量来实现。流量调节快速地将流体从湍流转变为层流，以便提供对下游压力的更为准确的感测。在图4-6所示的流量调节的一个实例中， 调节器60包括具有改进出口 64的调节器阀62，该改进出口 64配置成容纳流量控制子组件66。流量控制子组件66包括具有多个挡板70的滤网68、具有穿过其的多个孔74的半圆筛子72以及中央感测管76。感测管76的内端设置成与致动器12的内部流体相通。随着流体在挡板70之间流动并且穿过孔74，流体流动从湍流转变为层流，导致在感测管76的感测点处的对下游压力的更为准确的测量。虽然有效地调节流量，但是子组件66的制作相当昂贵。而且，子组件66需要对标准的调节器阀主体进行修改，并且不便于转变为其它主体尺寸。因此，需要气体调节器中的流量调节实现较便宜，并且便于在各种尺寸的调节器阀和各种类型的主体中实现。

发明内容
本发明提供流体调节设备(fluid regulating device)，其可包括具有入口、出口和阀口的阀，阀口放置在入口和出口之间。调节器还可包括致动器，致动器与阀相耦接且包括阀盘，阀盘放置在阀内，且适于在接合阀口的闭合位置和远离阀口放置的打开位置之间移动。调节器的皮托管可具有第一端和第二端，第一端放置在阀的出口内，第二端与致动器的内部流体相通以使得致动器的内部与阀的出口流体相通。致动器可配置成当出口的压力增加时使阀盘朝向阀口移动，以及当出口的压力减小时使阀盘远离阀口移动，以保持流体调节设备下游的压力近似等于设置点压力。此外，调节器可包括壳(housing)，该壳放置在阀内并包括靠近致动器放置的大致圆柱形的第一部分、靠近阀口放置的大致圆柱形的第二部分以及穿过第二部分的侧壁并且放置在阀口和阀的出口之间的开口。
在本调节器的另一方面，部分阻碍物，诸如多个挡板或网筛，可设置在壳的第二部分的开口内，流过阀口的流体流动经过部分阻碍物，并且流到阀的出口。部分阻碍物可使得在壳的第二部分内的湍流流动转变为在皮托管的第一端处的层流流动。在调节器的又一个方面，壳的第二部分的内径尺寸适于和配置成，当阀盘在打开位置和闭合位置之间移动时滑动地容纳阀盘，使得阀盘和壳的第二部分共同作用以引导流体从阀口流过开口且流到出 在另一个方面，调节器可包括平衡隔板，平衡隔板操作性地连接到阀盘，并具有与流过阀口并且流入壳的第二部分的流体的上游压力流体相通的第一侧面。上游压力可在打开位置的方向上向阀盘施加作用力，并且作用于平衡隔板的第一侧面的上游压力可在闭合位置的方向上向阀盘施加作用力，该作用力近似等于阀盘上的上游压力的作用力。


图1是处于闭合位置的具有平衡阀内件的常规气体调节器的侧面截面图； 图2是处于完全打开位置的图1的气体调节器的侧面截面图； 图3是穿过图2的气体调节器的出口的端视图； 图4是处于完全打开位置的具有流量调节子组件的气体调节器的侧面截面图； 图5是沿着图4的线5-5的截面视图； 图6是穿过图4的气体调节器的出口的端视图； 图7是根据本公开内容的处于闭合位置的具有流量调节的气体调节器的侧面截面图； 图7A是图7的气体调节器的调节器阀和平衡阀内件的侧面截面图； 图8是处于完全打开位置的图7的气体调节器的侧面截面图； 图8A是图8的气体调节器的调节器阀和平衡阀内件的侧面截面图；以及 图9是穿过图8的气体调节器的出口的端视图。
具体实施例方式尽管下面的文本阐述了本发明的各种不同实施方式的详细描述，但是应当理解到，本发明的法律范围由本专利所附的权利要求的文字来界定。详细描述应当被解释为仅是示范性的，并非描述本发明的每种可能的实施方式，因为描述每种可能的实施方式，即使有可能，也是不切实际的。利用当前技术或在本专利申请日之后研发的技术，能够实现各种可替换的实施方式，这仍将落入界定本发明的权利要求的范围内。
还应当理解，除非在本专利中利用“如本文中所使用的，术语‘_’特此定义为指...”这一句子或类似句子来明确地定义术语，并没有想要超出其简单或普通意思地限制术语的意思，无论是明确地还是暗示地，且这种术语不应当被解释为受限于根据在本专利的任意部分(除了权利要求的语言)中所做的任何陈述的范围内。在这个意义上，在本专利所附的权利要求中所叙述的任意术语在本专利中以相一致的单个意思的方式来提及，这样做仅是为了清楚，以便不混淆读者，而并不希望这样的权利要求术语受限于该单个意思， 无论是以暗示的方式还是以其它的方式。最后，除非通过叙述这个词“means (装置)”以及没有叙述任何结构的功能来定义权利要求组成部分，并不希望根据35U. S. C. § 112第六段的应用来解释任何权利要求组成部分的范围。
图7-9描述了根据本发明的一个实施方式构造的气体调节器100。气体调节器100 通常包括致动器102和调节器阀104。调节器阀104包括用于接收来自例如气体分配系统的气体的入口 106，以及用于将气体输送至例如具有一个或多个用具的设施的出口 108。致动器102耦接至调节器阀104，并且包括具有控制元件112的控制组件110。在第一个或正常工作模式期间，控制组件110感测调节器阀104的出口 108的压力，即出口压力，并且控制控制元件112的位置，以至于出口压力近似等于预先设置的设置点压力或控制压力。此外， 一旦在系统中出现故障，调节器100执行减压功能，该减压功能通常类似于参照在图1-3中描绘的调节器10而在上面描述的减压功能。
继续参照图7，调节器阀104界定喉部114和阀嘴116。喉部114放置在入口 106 和出口 108之间。阀口 118放置在喉部114内，并且界定具有入口 122和出口 IM的孔洞 120。气体必须流过阀口 118内的孔洞120，以在调节器阀104的入口 106和出口 108之间行进。阀口 118可从调节器阀104移除，以至于可用具有不同直径或构造的孔洞的不同阀口来代替阀口 118，从而使得调节器阀104的工作特性和流动特性适合于特定应用。在公开的实施方式中，阀嘴116界定沿着轴线放置的开口，该轴线通常垂直于调节器阀104的入口 106和出口 108的轴线。
致动器102包括壳1 和控制组件110，如上面所提及的。壳1 包括利用例如多个紧固件固定在一起的上壳部件126a和下壳部件126b。下壳部件126b界定控制腔1 和致动器嘴130。致动器嘴130连接调节器阀104的阀嘴116，以提供致动器102和调节器阀104之间的流体相通。在公开的实施方式中，调节器100包括将嘴116、130固定在一起的轴环132。上壳部件126a界定减压腔134和排气口 136。上壳部件126a进一步界定用于容纳控制组件110的一部分的塔部166，如将要描述的。
控制组件110包括隔板子组件140、盘与平衡子组件(disc and balancingsubassembly) 142以及释放阀144。隔板子组件140包括隔板146、活塞148、控制弹簧150、减压弹簧152、组合弹簧座154、减压弹簧座156、控制弹簧座158以及活塞导承160。
更具体地，隔板146包括盘形隔板，该盘形隔板界定穿过其中央部分的开口 162。 隔板146由柔性的、实质上气密的材料制成，且它的周边密封性地紧固于壳1 的上壳部件 126a和下壳部件126b之间。因此，隔板146将减压腔134与控制腔128相隔开。
组合弹簧座154放置在隔板146的顶部，并且界定放置成与隔板146的开口 162 同心的开口 164。如图7所描绘的，组合弹簧座IM支撑控制弹簧150和减压弹簧152。
所公开实施方式的活塞148包括大致细长棒形的构件，该构件具有密封碗部分 166、轭168、带螺纹部分170以及导承部分172。密封碗部分166是凹的且大致盘形，并且围绕活塞148的中间部分沿圆周延伸，并且位于隔板146的正下方。轭168包括适于容纳耦接器174的腔，该耦接器174连接盘与平衡子组件142的一部分，以使得在隔板子组件140 和盘与平衡子组件142之间的附着成为可能，如将要描述的。
活塞148的导承部分172和带螺纹部分170经放置分别穿过隔板146和组合弹簧座1 的开口 162、164。活塞148的导承部分172滑动地放置在活塞导承160的腔内，这保持了活塞148相对于控制组件110的剩余部分的轴向对齐。减压弹簧152、减压弹簧座156 和螺帽176放置在活塞148的带螺纹部分170上。螺帽176将减压弹簧152夹持在组合弹簧座154和减压弹簧座156之间。如所提及的，控制弹簧150放置在组合弹簧座154的顶部，并且位于上壳部件126a的塔部166内。控制弹簧座158螺纹旋入塔部166内，并且压缩控制弹簧150使之顶着组合弹簧座154。在所公开的实施方式中，控制弹簧150和减压弹簧152包括压缩螺旋弹簧。因此，控制弹簧150靠着上壳部件126a搁置，并且向组合弹簧座巧4和隔板146施加向下的作用力。减压弹簧152靠着组合弹簧座巧4搁置，并且向减压弹簧座156施加向上的作用力，其转而施加至活塞148。在所公开的实施方式中，由控制弹簧150产生的作用力可通过调整控制弹簧座158在塔部166中的位置来调整，因此调节器100的控制压力也可调节。
控制弹簧150对由隔板146所感测的控制腔128中的压力起作用。如所述，这个压力与在调节器阀104的出口 108处存在的压力相同。由此，控制弹簧150所施加的作用力将出口压力设置为调节器100的期望设置点压力或控制压力。如所提及的，经由活塞148 的轭部172和耦接器174，并且借助于控制臂178，隔板子组件140可操作地耦接至盘与平衡子组件142。
盘与平衡子组件142包括致动器杆180，随着隔板146因下游压力的变化而弯曲， 控制臂178接合致动器杆180以在打开位置和闭合位置之间移动控制元件112。特别地，致动器杆180是大致线性的杆，其具有接合表面182。控制臂178是稍微有些弯曲的杆，并且包括支轴端178a和自由端178b。支轴端178a包括容纳由下壳部件126b所支撑的枢轴销 186的孔184。支轴端178a还包括指状物188，指状物188具有圆端并且接合致动器杆180 的表面182。自由端178b容纳于耦接器174的顶部17 和销174b之间，耦接器174附着在活塞148的轭168。因此，耦接器174和控制臂178可操作地将盘与平衡子组件142连接至隔板子组件140。
盘与平衡子组件142的控制元件112可操作地连接至致动器杆180，并且包括具有外盘部分192和同轴的内盘部分194的阀盘190。外盘部分192包括容纳密封插入件196的凹口，密封插入件196具有密封面198，其接合阀口 118的出口 124，以切断流体穿过调节器阀104的流动。借助于平衡口杆200和平衡弹簧座202，盘部分192、194都与致动器杆180 相连接，并且所组合的元件被支撑以便杆导承204、托板206、平衡隔板保持器208和平衡口壳(balanced port housing) 210线性运动。杆导承204包括大致圆柱形的外部部分20 和大致圆柱形的内部部分204b，外部部分20 尺寸适于和配置成安装在下壳部件126b的致动器嘴130内，内部部分204b尺寸适于和配置成滑动地夹持致动器杆180。杆导承204 进一步包括穿过其的通道212，通道212形成使得出口 108与控制腔1 流体相通的通路的一部分，如下面进一步描述的。
杆导承204接合托板206，托板206放置在杆导承204和平衡口壳210之间，以保持托板206和平衡口壳210在阀嘴116内的合适位置。托板206大致圆形，并且包括中央开口 214，平衡口杆200穿过中央开口 214。平衡口壳210大致圆柱形且中空，并且朝向喉部114延伸，且越过阀口 118的出口 124。隔板保持器206放置在平衡口壳210和托板206 的开口 214内，并且被保持在托板206的表面和平衡口壳210的内肩部216之间的适当位置。具有中央开口的盘形平衡隔板218设置在平衡口壳210内。平衡隔板218由柔性的、 实质上气密的材料制成，且它的周边紧固于托板206和肩部216之间。在平衡隔板218的中央开口处的内边缘密封性地紧固于外盘部分192和平衡口杆200之间。阀盘190、平衡口杆200和致动器杆180借助于放置在弹簧座202和隔板保持器208的底座表面222之间的平衡弹簧220而朝着调节器阀104的打开位置偏置。
平衡隔板218在阀口 118的方向上向阀盘190提供作用力，以补偿因流过阀口 118 的流体的上游压力而向阀盘190施加的作用力。内盘部分194的外径小于外盘部分192的内径，以使得流体进入内盘部分194的通路2M和平衡口杆200内的对应通路226。通路 226通向隔板保持器208的内部，由此使得平衡隔板218的在阀口 118对面的表面与阀盘 190上承受的上游压力流体相通。盘与平衡子组件142的部件配置成，使得由平衡隔板218 所施加的作用力与施加在阀盘190上的上游压力的作用力近似反向并且相等，从而消除了上游压力对隔板子组件140的任何影响，由此允许气体调节器100进行更为准确的下游压力控制。
如上面所讨论的，具有在调节器阀104的出口 108内的感测点的皮托管228向致动器102提供下游压力反馈。皮托管2 伸入阀嘴116内，并且分别通过穿过平衡口壳210 和托板206的开口 230、232。皮托管228向杆导承204的内部提供下游压力，以及经由杆导承204的通道212向控制腔1 提供下游压力。
继续参照图7、图7A、图8和图8A，盘与平衡子组件142的平衡口壳210包括第一部分234、第二部分236和过渡部分238。第一部分234和第二部分236大致圆柱形并且轴向对齐。第一部分234的外径尺寸适于和配置成在通常紧密度公差内容纳于阀嘴116内，以及第一部分234的内径尺寸适于和配置成在类似的公差内容纳隔板保持器208。第一部分 234可进一步包括径向延伸的法兰M0，阀嘴116的内表面的对应肩部可接合该法兰，从而正确地定位平衡口壳210和盘与平衡子组件142的其它部件。皮托管228的通路2M可在靠近出口 108定向的位置处穿过第一部分234。平衡口壳210的第二部分236的外径可小于第一部分234的外径，并且平衡口壳210的第二部分236的内径的尺寸可适于和配置成在通常紧密度公差内容纳阀盘190。阀盘190以如此方式可滑动地容纳于平衡口壳210的第二部分236内，即使得能实质上避免流体在第二部分236的内表面和外盘部分192的外表面之间流动并且流入阀盘190和平衡隔板218之间的腔内。如果需要，可提供诸如0形圈密封件的额外密封机构，以避免这样的流动而同时允许阀盘190在第二部分236内滑动。 阀盘190有效地用于阻挡、限制或实质上避免流体流过盘与平衡子组件142并且流入致动器102。过渡部分238轴向地设置在第一部分234和第二部分236之间。过渡部分238位于平衡口壳210的内径从第一部分234的内径缩小到第二部分236的内径并且由此形成肩部216处，肩部216连同隔板保持器208 —起紧固平衡隔板216。
在所公开的实施方式中，平衡口壳210的第二部分234界定穿过其侧壁的下游流动开口 M2。在第二部分234的开口 242处的侧壁可远离平衡口壳210的剩余部分延伸， 以至于开口的壁不延伸越过第一部分234的外径，由此仍然允许在组装期间将壳插入阀嘴 116。当将平衡口壳210插入阀嘴116时，壳210定向成使得开口 242面向调节器阀104的出口 108。如果需要，阀嘴116和/或第一部分234的法兰240可配置有合适的对准机构， 以确保开口 242的正确方位。由于平衡口壳210如所描绘的安装，阀口 118、第二部分236、 开口 242和出口 108界定引导流体朝向流体分配系统的下游部分的流动路径。
如先前所讨论，随着流体经过阀口 118的出口 IM并且撞击阀盘190，流过调节器阀104的流体可能经历湍流，且湍流能够继续越过调节器阀104的出口 108和皮托管2 的感测点。为了调节流体流动并将湍流转变为皮托管2 的感测点上游的层流，穿过壳210 的侧壁的开口 242可包括横跨开口 242的部分阻碍物，例如多个挡板或滤网，流体流过部分阻碍物。在所说明的实施方式中，部分阻碍物包括在开口 242处在壳210的第二部分236 上整体形成的多个挡板对4。挡板244可垂直和水平地延伸，如图9所示。可替换地，挡板 244可只沿着一个方向形成，或者可相对于阀盘190的运动轴线成其它角度来定向。挡板 244的具体结构，包括挡板M4的数量、厚度、密度和方位，可按需要进行选择，以实现穿过调节器阀104的出口 108的期望的层流，而不会引起在挡板244上的不适当的压力下降。
对本领域的技术人员来说，能够在调节器阀104内将湍流转变为层流的部分阻碍物的可替换的实施方式将是明显的。例如，开口 242可配置成容纳以具有多个挡板的滤网的形式的部分阻碍物，这样的滤网类似于在图4和图5中所示的滤网68的构造。作为另外的替换，类似于滤网68的插入件可由丝网、打孔的材料片或其它类型的部分阻碍物形成， 其中流体流过表面，并穿过阻碍物，且将湍流，如果存在，转变为层流。将湍流转变为层流所需的部分阻碍物的构造可依据流过调节器阀104的流体的特性而变化，并且单独的可插入的滤网可提供调节器100中的额外级别的灵活性或可定制性，而无需更换整个壳210。而且，随着流体腐蚀阻碍物的材料或者沉积在阻碍物表面上，部分阻碍物的性能可随时间而退化。通过更换阻碍物而无需更换整个壳210的能力，可方便进行调节器100的维护。这些和进一步的可替换的部分阻碍物机构，无论是与平衡口壳210整体地还是分离地形成， 都由本发明人设想在根据本公开内容的调节器中使用。
图7和图7A描绘了具有在闭合位置的阀盘190的本实施方式的调节器100。因此，阀盘190可滑动地放置在壳210的第二部分236内，以至于密封表面198密封地接合阀口 118的出口 124。如此构造，气体无法流过阀口 118和调节器阀104。因为出口压力大于由控制弹簧150所施加的作用力，出口压力对应于壳1 的控制腔1 中的并且被隔板146 所感测的压力，所以实现了这种构造。因此，在出口 108处的下游压力迫使隔板146和活塞 148进入闭合位置。
当向气体分配系统发出工作请求时，例如用户开始操作诸如炉子、炉灶等等的用具，用具从出口 108并且相应地从调节器100的控制腔1 抽取气体，由此减小了由隔板 146所感测的压力。随着隔板146所感测的压力减小，在隔板146上的控制弹簧作用力和出口压力作用力之间出现作用力不平衡，以至于控制弹簧150扩张且相对于壳126向下移动隔板146和活塞148。这会引起杆180以顺时针方向围绕枢轴销186枢轴旋转，这转而使指状物188相对于致动器杆180的表面182转动。这会使得致动器杆180和阀盘190因平衡弹簧220的作用力而远离阀口 118的出口 IM移动，从而打开调节器阀104，如图8、图 8A和图9所示。
一旦打开阀口 118，气体分配系统能够在由控制弹簧150所设置的控制压力下穿过调节器阀104将气体输送至下游用具。此外，隔板子组件140继续感测调节器阀104的出口压力。只要出口压力保持近似等于设置点压力，那么控制组件110将保持阀盘190在此相同的大体位置上。然而，如果出口流量，即请求，减小，由此出口压力增加到高于由控制弹簧150所设置的设置点压力，那么隔板146感测所增加的出口压力，并且向上移动以抵抗控制弹簧150的偏置。可替换地，如果出口流量，即请求，增大，由此出口压力减小到低于控制压力，那么隔板146感测所减小的出口压力，并且弹簧150向下偏置隔板146和活塞148 以打开调节器阀104。因此，出口压力或控制压力的轻微偏离会引起控制组件110作出反应并且调整控制元件112的位置。
当阀盘190脱离阀口 118的出口 124时，气体流入平衡口壳210的第二部分236。 由于第二部分236的内表面、阀盘190和开口 242的构造，所以迫使流体穿过开口 M2，并且设置在其中的挡板244以相对较小的发散度而形成流动路径。随着流体流过挡板M4，湍流流动，就存在任意湍流来说，被转变为层流。结果，当流体到达调节器阀104的出口 108和皮托管228的感测点时，流体的平稳流动允许下游压力的改进的测量，并且相应地允许控制组件110对下游压力的改进的调节。
虽然前述的文本阐明了本发明的各种不同实施方式的详细描述，但是应当理解到，本发明的法律范围由在于此要求优先权的专利所附的权利要求的文字来界定。详细描述应当被解释为仅是示范性的，并不是描述本发明的每种可能的实施方式，因为描述每种可能的实施方式，即使有可能，也是不切实际的。利用当前技术或在本专利的申请日之后研发的技术，能够实现各种可替换的实施方式，这仍将落入界定本发明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种流体调节设备，包括阀，其具有入口、出口和阀口，所述阀口设置在所述入口和所述出口之间；致动器，其耦接到所述阀并包括阀盘，所述阀盘放置在所述阀内并且适于在接合所述阀口的闭合位置和远离所述阀口放置的打开位置之间移动；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端放置在所述阀的所述出口内，所述第二端与所述致动器的内部流体相通，以使所述致动器的所述内部与所述阀的所述出口流体相通，其中，所述致动器配置成当所述出口处的压力增大时促使所述阀盘朝向所述阀口移动， 以及当所述出口处的压力减小时促使所述阀盘远离所述阀口移动，以保持所述流体调节设备下游的压力近似等于设置点压力；以及壳，其设置在所述阀内并包括大致圆柱形的第一部分、一般为圆柱形的第二部分以及开口，所述第一部分靠近所述致动器设置，所述第二部分靠近所述阀口设置，所述开口穿过所述第二部分的侧壁并且设置在所述阀口和所述阀的所述出口之间。
2.根据权利要求1所述的流体调节设备，其中，所述壳的所述第二部分的内径尺寸适于和配置成，当所述阀盘在所述打开位置和所述闭合位置之间移动时滑动地容纳所述阀盘，使得所述阀盘和所述壳的所述第二部分共同作用以引导流体从所述阀口流过所述开口且流到所述出口。
3.根据权利要求1所述的流体调节设备，包括设置在所述壳的所述第二部分的所述开口内的部分阻碍物，其中，穿过所述阀口的流体的流动经过所述部分阻碍物，并且流到所述阀的所述出口。
4.根据权利要求3所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物促使所述壳的所述第二部分内的湍流流动转变为所述皮托管的所述第一端处的层流流动。
5.根据权利要求3所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物与所述壳整体形成。
6.根据权利要求3所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括延伸穿过所述第二部分的所述开口的多个挡板。
7.根据权利要求6所述的流体调节设备，其中，所述挡板包括平行于所述阀盘的运动轴线而定向的第一组挡板和垂直于所述阀盘的所述运动轴线而定向的第二组挡板。
8.根据权利要求3所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括网筛。
9.根据权利要求1所述的流体调节设备，包括平衡隔板，所述平衡隔板可操作地连接到所述阀盘并且具有第一侧面，所述第一侧面与流过所述阀口并且流入所述壳的所述第二部分的流体的上游压力流体相通，其中，所述上游压力在所述打开位置的方向上向所述阀盘施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一侧面的上游压力在所述闭合位置的方向上向所述阀盘施加近似等于所述阀盘上的所述上游压力的所述作用力的作用力。
10.根据权利要求1所述的流体调节设备，其中，所述壳可移除地设置在所述阀内。
11.一种流体调节设备，包括阀，其具有入口、出口和阀口，所述阀口设置在所述入口和所述出口之间；致动器，其耦接到所述阀并包括阀盘，所述阀盘设置在所述阀内，并且适于在邻近所述阀口的闭合位置和远离所述阀口隔开的打开位置之间移动；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端设置在所述阀的所述出口内，所述第二端与所述致动器的内部流体相通，以使所述致动器的所述内部与所述阀的所述出口流体相通，其中，所述致动器配置成当所述出口处的压力增大时促使所述阀盘朝向所述阀口移动， 以及当所述出口处的压力减小时促使所述阀盘远离所述阀口移动，以保持所述流体调节设备下游的压力近似等于设置点压力；以及壳，其由邻近所述阀口的所述阀支撑，并且包括具有圆柱形壁的第一部分以及具有圆柱形侧壁的第二部分，所述第一部分靠近所述致动器设置，并且接合所述阀的内壁以将所述壳放置在所述阀内，所述第二部分靠近所述阀口设置，所述第二部分的所述圆柱形侧壁限定设置在所述阀口和所述阀的所述出口之间的开口，当所述阀盘在所述打开位置和所述闭合位置之间移动时，所述圆柱形侧壁滑动地容纳所述阀盘，由此实质上限制流体从所述阀口流动至所述致动器，并且有助于流体从所述阀口经由所述开口流动至所述阀的所述出
12.根据权利要求11所述的流体调节设备，包括设置在所述壳的所述第二部分的所述开口内的部分阻碍物，其中，穿过所述阀口的流体的流动经过所述部分阻碍物，并且流到所述阀的所述出口。
13.根据权利要求12所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物促使所述壳的所述第二部分内的湍流流动转变为所述皮托管的所述第一端处的层流流动。
14.根据权利要求12所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物与所述壳整体形成。
15.根据权利要求12所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括延伸穿过所述第二部分的所述开口的多个挡板。
16.根据权利要求15所述的流体调节设备，其中，所述挡板包括平行于所述阀盘的运动轴线而定向的第一组挡板和垂直于所述阀盘的所述运动轴线而定向的第二组挡板。
17.根据权利要求12所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括网筛。
18.根据权利要求11所述的流体调节设备，包括平衡隔板，所述平衡隔板可操作地连接到所述阀盘并且具有第一侧面，所述第一侧面与流过所述阀口并且流入所述壳的所述第二部分的流体的上游压力流体相通，其中，所述上游压力在所述打开位置的方向上向所述阀盘施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一侧面的上游压力在所述闭合位置的方向上向所述阀盘施加近似等于所述阀盘上的所述上游压力的所述作用力的作用力。
19.根据权利要求11所述的流体调节设备，其中，所述壳可移除地设置在所述阀内。
20.一种流体调节设备，包括 阀，其具有入口、出口和阀口，所述阀口设置在所述入口和所述出口之间；致动器，其耦接到所述阀并包括阀盘，所述阀盘设置在所述阀内，并且适于在接合所述阀口的闭合位置和远离所述阀口设置的打开位置之间移动；平衡隔板，其可操作地连接到所述阀盘并且具有第一侧面，所述第一侧面与流过所述阀口的流体的上游压力流体相通，其中，所述上游压力在所述打开位置的方向上向所述阀盘施加作用力，且作用于所述平衡隔板的所述第一侧面的上游压力在所述闭合位置的方向上向所述阀盘施加近似等于所述阀盘上的所述上游压力的所述作用力的作用力；皮托管，其具有第一端和第二端，所述第一端设置在所述阀的所述出口内，所述第二端与所述致动器的内部流体相通，以使所述致动器的所述内部与所述阀的所述出口流体相通，其中，所述致动器配置成当所述出口处的压力增大时促使所述阀盘朝向所述阀口移动， 以及当所述出口处的压力减小时促使所述阀盘远离所述阀口移动，以保持所述流体调节设备下游的压力近似等于设置点压力；壳，其设置在所述阀内并包括大致圆柱形的第一部分、一般为圆柱形的第二部分以及开口，所述第一部分靠近所述致动器设置，所述第二部分靠近所述阀口设置，所述开口穿过所述第二部分的侧壁并且设置在所述阀口和所述阀的所述出口之间；以及部分阻碍物，其放置在所述壳的所述第二部分的所述开口内，其中，穿过所述阀口的流体的流动经过所述部分阻碍物，并且流到所述阀的所述出口。
21.根据权利要求20所述的流体调节设备，其中，所述壳的所述第二部分的内径尺寸适于和配置成，当所述阀盘在所述打开位置和所述闭合位置之间移动时滑动地容纳所述阀盘，使得所述阀盘和所述壳的所述第二部分共同作用以引导流体从所述阀口流过所述开口且流到所述出口。
22.根据权利要求20所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物促使所述壳的所述第二部分内的湍流流动转变为所述皮托管的所述第一端处的层流流动。
23.根据权利要求22所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物与所述壳整体形成。
24.根据权利要求22所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括延伸穿过所述第二部分的所述开口的多个挡板。
25.根据权利要求M所述的流体调节设备，其中，所述挡板包括平行于所述阀盘的运动轴线而定向的第一组挡板和垂直于所述阀盘的所述运动轴线而定向的第二组挡板。
26.根据权利要求22所述的流体调节设备，其中，所述部分阻碍物包括网筛。
27.根据权利要求20所述的流体调节设备，其中，所述壳可移除地设置在所述阀内。
全文摘要
气体调节器包括致动器、阀和平衡口壳，该平衡口壳放置在阀内以用于流量调节，以便当流体到达放置在阀的出口内的皮托管的感测点时，将阀内的湍流转变为层流。平衡口壳包括开口，该开口穿过侧壁并放置在阀的阀口和出口之间。开口可包括部分阻碍物，例如挡板或网筛，流体在部分阻碍物上流过以将湍流转变为层流。调节器还可包括平衡阀内件，该平衡阀内件具有与上游压力流体相通的平衡隔板，以在与由上游压力施加至阀盘的作用力相反的方向上向阀的阀盘施加作用力，使得上游压力不会影响下游压力的调节器控制。
文档编号F16K31/165GK102187136SQ200980113616
公开日2011年9月14日 申请日期2009年4月17日 优先权日2008年4月18日
发明者J·S·迈维尤斯, G·L·福斯特 申请人:费希尔控制国际公司