具有出口过压安全的压力调节器的制作方法

1.本发明涉及用于压缩气体的调节器领域，更具体地，涉及具有减压器的调节器，例如安装在气瓶上的减压器。


背景技术：

2.通常在气瓶上安装调节器，其设计成用于将气瓶中高达约200巴的气体压力降低到低得多的压力，例如几巴，以供最终用户设施使用。这种调节器在其主体中容纳减压器，该减压器提供截止装置和可移动组件，该可移动组件可操作地连接到截止装置，并与主体一起界定截止装置下游的调节室。调节室中的任何压力变化都会直接影响可移动组件的位置，从而影响用于补偿压力变化的截止装置的开度。
3.同样常见的是，安装在气瓶上的调节器设置有卸压装置，该卸压装置流体地且可操作地连接到入口压力，即气瓶中的压力，以避免气瓶内的压力超过预定水平。这种卸压装置的存在很大程度上取决于储存在气瓶中的气体类型和应用，即邻近条件。
4.公开的现有技术专利文献us2019/0277496a1公开了一种气体调节器，主要用于向炉燃烧器供应类似天然气的燃料气体，该气体调节器配备有隔膜减压器、通过隔膜流体连接到调节室的卸压装置以及减压器上游且可电操作的流量限制阀。该流量限制阀的目的是当终端用户设施(例如炉燃烧器)显示对气体的需求为零时限制由调节器输出的气体流量。实际上，在炉燃烧器的上游和燃烧器调节器的下游提供了电磁截止阀。当该电磁截止阀关闭时，并行命令信号被提供给流量限制阀，以便减少供给燃烧器调节器的气体量。根据该教导的调节器的构造因提供给终端用户设施(例如炉燃烧器及其调节器)的安全性而令人感兴趣。然而，它需要命令信号来操作，而许多终端用户设施不包括在零气体需求的情况下电动操作的截止阀。
5.公开的现有技术专利文献ep3246781a1公开了用于涡轮喷气发动机中的热空气除冰系统的气体调节器，即用于较低压力的气体调节器。调节器包括具有侧孔的可移动活塞，该侧孔与调节器主体中的相应孔配合并形成截止阀。活塞与主体一起界定调节室，该调节室从外部感测管线被供给压缩气体。后者包括限流器和卸压装置。限流器用于将外部感测管线与调节室流体分离。卸压装置仅作用于外部感测管线，即不作用于调节器的出口，这意味着如果活塞卡在打开位置，出口压力将不受控制地升高。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的至少一个缺点。本发明所要解决的技术问题是提供一种安全性提高的气体调节器，特别是在出口压力方面，同时保持简单可靠的结构。
8.技术解决方案
9.本发明涉及一种用于压缩气体的调节器，包括：主体，其具有气体入口、气体出口
和将所述气体入口和气体出口流体互连的气体通道；减压器，其在气体通道中具有截止装置和可移动构件，该可移动构件可操作地连接到截止装置并与主体一起界定截止装置下游的调节室；在调节室下游的气体通道中的卸压装置；其中，调节器还包括：截止装置上游的气体通道中的限流器，其尺寸适于在卸压装置打开且截止装置打开时将气体出口处的气体压力降低到最大压力值以下。
10.限流器是固定的并减压恒定的横截面。
11.有利地，卸压装置在打开状态下的横截面与限流器的横截面之比至少为5，优选至少为10。
12.根据优选实施例，减压器配置用于将气体出口处的压力降低到减压值，并且最大压力值等于或小于所述减压值。
13.根据优选实施例，卸压装置包括爆破隔膜(burst disk)，当气体出口处的压力超过卸压值时，该爆破隔膜爆破并完全打开。
14.根据优选实施例，卸压值大于减压值和最大压力值。
15.根据优选实施例，调节器还包括流体地布置在卸压装置下游的止回阀。止回阀布置成允许气体从卸压装置经由止回阀流到环境中。
16.根据优选实施例，限流器由安装在气体通道中的主体上的喷嘴形成。
17.根据优选实施例，喷嘴是细长的圆柱形元件，在上游侧具有校准的通孔，在下游侧具有较大的腔，该腔构造成用于与拧紧工具可旋转地接合。
18.根据优选实施例，主体示出了形成气体通道的一部分的通孔，喷嘴被拧入所述通孔中。
19.根据优选实施例，通孔向下游通向容纳减压器的截止装置的孔，所述截止装置包括关闭构件，该关闭构件包括位于通孔中的提升阀和从所述提升阀延伸出所述通孔进入孔的杆，以及邻近通孔安装并与提升阀配合的环形座。
20.根据优选实施例，调节器还包括直接布置在限流器上游的过滤元件。
21.根据优选实施例，过滤元件位于通孔中，在上游侧由通孔的肩部保持，在下游侧由喷嘴保持。
22.根据优选实施例，过滤元件由多孔刚性材料制成，形成圆柱形壁，该圆柱形壁具有上游开口端和由所述多孔刚性材料的径向壁封闭的下游端。
23.根据优选实施例，爆破隔膜具有被夹在主体中形成的肩部和拧入所述主体中的排放连接器的圆形前面之间的周边。
24.根据优选实施例，腔设置在爆破隔膜的下游侧，该腔的直径是爆破隔膜在其周边处的直径的至少40％，优选至少50％。
25.根据优选实施例，排放连接器容纳止回阀。
26.本发明的优点
27.本发明特别令人感兴趣的是，它提供了可靠的安全性，即使减压器被阻挡在完全打开位置，气体出口处的压力也不会超过最大压力值。这是限流器和卸压装置之间充分匹配的结果，考虑到这两者之间的气体通道。这种解决方案非常可靠，因为它不涉及任何移动部件和电子指令。
28.根据本发明的调节器可被设置成使得当卸压装置打开并且截止装置打开时，气体
出口处的最大压力值在250巴和350巴之间，而气体入口处的压力在550巴和650巴之间。
附图说明
29.图1是根据本发明的调节器的剖视图。
30.图2是图1的调节器的示意性布局图。
31.图3是图1中调节器视图上部的放大视图。
32.图4是图1和3中调节器视图的限流器和过滤器的放大视图。
具体实施方式
33.图1是根据本发明的调节器的纵向剖视图。
34.调节器2包括主体4，该主体4具有气体入口、气体出口8和将气体入口和气体出口流体互连的气体通道10。气体通道10包括从气体入口6到截止阀12的第一部分10.1、从截止阀12到减压器14的第二部分10.2、从减压器14到气体出口8的第三部分10.3。气体通道10还包括从减压器到卸压装置16的平行于第三部分10.3的第四部分10.4。气体通道10还包括不可见的第五部分，其位于靠近截止阀12的第一部分10.1和再填充阀18之间，以及第六部分10.6，其位于再填充阀18和由可移除的再填充塞封闭的再填充端口20之间。
35.截止阀12在图1中仅部分可见。它包括形成在主体4中的环形座和设置有接触该座的环形密封件的圆形阀关闭构件。这些圆形和环形元件在图1的剖视图中可见。截止阀12还包括致动机构(不可见)，用于在气体通道的打开位置和关闭位置之间移动关闭构件，反之亦然。
36.在气体通道10的截面部分10.2中，在截止阀12和减压器14之间设置有限流器22，并且可选地还设置有直接位于所述限流器上游的过滤器24。限流器22为气体形成具有减小的和校准的横截面的通道。减小的和校准的横截面的尺寸适用于如果减压器14卡在打开位置，那么卸压阀16将打开，从而允许一定流量的气体排放到大气中，限制直接下游即气体出口8处的气体压力。在正常操作中，即当卸压装置16没有打开且减压器14正常工作时，气体流量基本低于如上所述的减压器故障和过压的情况，这意味着由限流器引起的压力损失变得可以忽略。
37.图2是图1所示调节器的布局图，使用了常用的液压符号。
38.可以从气体入口6观察到气体入口8、截止阀12、过滤器24、限流器22和减压器14。还可以观察到，减压阀26被设置并流体连接到气体入口6和截止阀12之间的气体通道部分，即受到入口压力，即气瓶中的压力，并保护所述气瓶免受过压(例如在由于火灾而温度升高的情况下)。还可以观察到，与气体通道10的第四部分10.4流体连接的卸压装置16之后是止回阀17，其直接位于所述卸压装置的下游。
39.图3是图1中调节器上部的放大视图。
40.可以观察到，卸压装置16包括连接器16.1，其具有螺纹端部16.1.1，该螺纹端部16.1.1与形成在主体4中的端口4.1中的相应螺纹4.3接合。螺纹端部16.1.1包括前环形面16.1.2，其将爆破隔膜16.2的周边压紧在形成于主体4的端口4.1中的肩部4.2上。螺纹端部16.1.1具有直接位于爆破隔膜16.2下游的腔16.1.3，以便形成气体的排放通道，并且当气体出口8处的压力达到预定的最大压力值时，还为隔膜提供足够的空间来变形和爆破。该腔
的内径为爆破隔膜16.2的直径的至少40％，优选为50％，即在其周边测得。连接器16.1包括从腔16.1.3延伸到出口的纵向排放通道。座16.1.4形成在连接器16.1的通道中，球17.1被由保持器17.3保持的弹簧17.2推靠在该座16.1.4上，保持器17.3例如形成为与通道螺纹接合的螺钉。具有弹簧17.2和保持器17.3的球17.1与座16.1.4一起形成图2中所示并在上面结合该图进行了简要描述的止回阀17。
41.此外，在图3中，还可以观察到减压器14包括截止装置14.1/14.2和可移动组件14.3-14.5，截止装置14.1/14.2基本由关闭构件14.1和座14.2构成，可移动组件14.3-14.5可操作地连接到截止装置，例如关闭构件14.1。可移动组件包括由弹簧14.4推动的可移动元件14.3以及由可移动元件14.3接触的柔性膜14.5。柔性膜14.5与主体4一起界定调节室14.6，其位于形成在主体中的气体通道中，在截止装置14.1/14.2的下游。关闭构件14.1包括提升阀14.1.1，该提升阀在其上游侧接触座14.2。关闭构件14.1还包括杆14.1.2，其从提升阀14.1.1向下游延伸穿过座14.2到达可移动构件14.3。杆14.1.2具有优选以刚性方式附接到可移动构件14.3的远端。减压器14还包括预设装置14.7，其在柔性膜14.5上施加弹性反作用力，用于打开截止装置14.1/14.2并调节调节室14.6中的压力，从而调节气体出口8处的减压。预设装置14.7基本包括接触柔性膜14.5的推动器、一端作用在推动器上的弹簧和在弹簧相对端的可调节推力。可调节推力例如是手动操作的。一旦正确操作，预设装置14.7在柔性膜14.5上施加反作用力，其被直接传递到被弹簧14.4推向所述柔性膜的可移动构件14.3。反作用力平衡弹簧14.4的弹性力，并将可移动构件14.3移向截止装置14.1/14.2，从而将提升阀14.1.1移离座14.2，并允许气体流入调节室14.6，并在减压下流向气体出口8。减压器14的工作原理是众所周知的，不需要进一步详述。
42.仍在图3中，在此描述限流器22、过滤器24和减压器14的截止装置14.1/14.2的安装。气体通道10的第二部分10.2(图1)由形成在主体4中的通孔4.4形成。通孔4.4向下游通向形成在主体4中的孔4.5，并且容纳减压器14的截止装置14.1/14.2。过滤器24从孔4.5插入到通孔4.4中，然后限流器22插入到所述通孔4.4中，并通过旋拧固定到其上。孔4.5在通孔4.4的端部附近形成通向所述孔4.5的肩部。截止装置14.1/14.2的座14.2是环形的，具有接合到所述通孔4.4中的第一部分和支撑在肩部上的第二部分。座14.2通过螺钉14.8固定在该位置，螺钉14.8与孔4.5螺纹固定，并且示出了将座14.2压靠在肩部上的前面。螺钉14.8具有中心纵向腔，关闭元件14.1的杆14.1.2延伸穿过该腔。主体4示出了围绕孔4.5的较大的孔，该孔接收螺钉14.8并接收弹簧14.4。
43.图4是图1和3中调节器视图的限流器和过滤器的放大视图。
44.过滤元件24由多孔刚性材料制成，形成圆柱形壁，具有上游开口端和由所述多孔刚性材料的径向壁封闭的下游端。形成在主体4中的通孔4.4在远端具有肩部4.4.1，过滤元件24抵靠在该肩部上。形成在主体4中的通孔4.4还具有内螺纹4.4.2，其与形成在限流器22上的外螺纹接合。
45.更具体地，限流器22是形成细长圆柱形元件的喷嘴23，在上游侧具有校准的通孔23.1，在下游侧具有较大的腔23.2，该腔23.2具有非圆形环形表面23.3，该表面23.3构造成用于与拧紧工具可旋转地接合。
46.限流器22的上述结构特别稳定和坚固，能够支撑气体在气体入口8处施加的潜在较大的力，特别是当减压器的截止装置14.1/14.2被阻挡在打开位置并且卸压装置16(图1
至图3)被打开使得大量气体流动时。在这种情况下，限流器的下游侧的压力大大低于上游侧的压力。上游侧和下游侧之间的压力差导致倾向于将形成限流器22的喷嘴推出通孔4.4的力。喷嘴的圆柱形细长形状为螺纹提供了足够的长度，即足够的圈数，用于适当地支撑所产生的推力，同时通过减小横截面来限制这种推力。
47.参照图1和图3，在操作中，在向终端用户设施供应气体之前，减压器14被预设到给定的出口压力，导致其截止装置14.1/14.2打开。在截止阀12被致动时，气体从气体入口6经由减压器14和调节室14.6流向气体出口8。减压器14确保气体出口8处的压力保持在独立于入口压力的给定减压范围内，当然直到入口压力下降到低于该减压范围以下。如果由于任何原因，减压器14不能正常工作，导致气体出口8处的压力增加到减压范围以上并达到卸压装置16的阈值水平，则后者将打开，例如爆破隔膜将破裂，导致气体基本上排出。这种较高的气体排出流量将在限流器22处产生相当大的压力损失，使得气体出口8处的压力不会超过给定的最大压力。
48.卸压装置16和限流器22设计成用于，一旦卸压装置完全打开，而减压器的截止装置被阻挡在完全打开位置，允许气体的排出流动，这将通过限流器22产生足以使气体出口8处的压力不超过最大压力值的压力损失。如果减压器的截止装置被阻挡在部分打开位置，使得气体的排出流量比截止装置完全打开的情况低，则在限流器22处产生的压力损失将更低，这意味着限流器22直接下游的压力将高于最大压力值。然而，在这种情况下，仅部分打开的截止装置将产生第二压降，类似于限流器22，从而导致气体出口处的压力不超过最大压力值。
49.例如，对于约600巴的气体入口处的最大压力，最大压力值可以设置为约300巴。减压器的减压值也可以是约300巴。当在图3中考虑减压器14的设计时，特别是预设装置14.7，很明显，减压器在这个特定的示例中被特别设计成用于输出相当高的减压，例如约300巴。
50.限流器的横截面不能用绝对值来定义或限制，因为它很大程度上取决于不超过的最大压力值和一旦卸压装置打开时的气体排出流量。气体的排出流量不仅取决于卸压装置，还取决于限流器和卸压装置之间的气体通道。