流体调节装置制造方法
【专利摘要】提供一种流体调节装置，其包括调节阀、执行机构和先导调节阀组件。先导调节阀组件响应于施加到隔膜相反面上的下游压力的变化向执行机构的隔膜表面提供压力载荷。先导调节阀组件的上部腔与执行机构的控制腔流体连通，使得执行机构的隔膜和先导调节阀组件的隔膜同时感应到腔中的压力变化。随着下游压力变化，执行机构和先导调节阀组件的隔膜都移动，从而调节下游压力，且先导调节阀组件保持载荷压力。调节装置进一步包括平衡调节阀，其施加平衡力以补偿上游压力作用于平衡阀芯的力。通过先导调节阀组件在隔膜上保持更稳定的载荷的能力，上述调节装置可以用在需要更高入口压力同时保持对形成的下游压力的高水平控制和高精度的系统中。
【专利说明】流体调节装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及流体控制装置，更特别地，涉及基于隔膜的流体调节器。
【背景技术】
[0002]压力调节阀被用在大量的工业和民用应用中，用以控制流体的下游压力。通过控制下游压力，压力调节阀补偿了下游需求中的变化。比如，随着下游需求增加，压力调节阀打开，以允许更多流体流过压力调节阀，因而保持相对稳定的下游压力。另一方面，随着下游需求降低，压力调节阀关闭，以减少流经压力调节阀的流体量，再次维持相对稳定的下游压力。
[0003]压力调节阀可以分为平衡的或者非平衡的，且根据不同的排放标准和供气量监测方法，不同的阀被用在不同的全球市场内。
[0004]比如，图1示出了欧洲常用的传统平衡压力调节阀。传统的气体调节器10包括执行机构12以及平衡压力调节阀14。调节阀14限定了入口 16、出口 18以及设置在入口 16和出口 18之间的阀端口 22。气体必须穿过阀端口 22，以在调节阀14的入口 16和出口 18之间流动。执行机构12与调节阀14连接，以保证调节阀14出口 18处的压力，即出口压力，与所需出口或者控制压力保持一致。执行机构12包括控制组件22，用以基于感应到的出口压力来调节调节阀14的出口压力。特别地，控制组件22包括隔膜24、连接柱32以及具有阀芯28的控制臂26。隔膜24将执行机构12的壳体23分为了大气腔24和控制压力腔27。控制压力腔27与调节阀14的出口 18流体连通，这样隔膜24的底侧感应到出口压力，并响应该压力在打开和关闭位置之间移动阀芯28。控制组件22进一步包括设置在大气腔25中的控制弹簧30，控制弹簧30与隔膜24的顶侧啮合，从而补偿由控制压力腔27中的隔膜24感应到的出口压力。据此，所需出口压力，也可以被称为控制压力，由控制弹簧30的选择而设定。
[0005]然而，具有由控制弹簧30来控制并设定的出口压力的传统调节器10存在一个问题，就是随着阀芯28打开或者离开阀端口 22从而打开阀14，控制弹簧30膨胀或者伸长，并失去所施加的力。随着该力的减小，出口压力减小，导致额定容量减小。换句话说，当移动控制臂26从而打开阀14之时，随着控制弹簧30向其非压缩长度膨胀，它自然形成较小的力。此外，随着控制弹簧30膨胀，隔膜24变形，增加了隔膜24的面积。由控制弹簧30提供的减少的力以及隔膜24的增加的面积结合，这样由控制弹簧30提供的力不能适当地平衡由隔膜24产生的力。结果，隔膜24抬起，且出口控制压力降到所需控制压力之下。这个现象被称为“下降” (droop)。当“下降”发生之时，出口压力下降到其设定的控制压力之下，且为了保持出口压力范围而输送的流体量，也被称为额定流量值，也减少。
[0006]在美国，解决“下降”影响的尝试包括，使用先导调节阀来控制并调整隔膜上载荷压力的传输。这样的先导调节阀通常被限于与非平衡调节阀使用，然而，一般来说，在调节器操作期间提供并控制施加到执行机构的隔膜的载荷压力的量。比如，图2示出了美国市场上所用的传统调节器110，其具有非平衡调节阀114、执行机构112以及可操作地连接到调节阀114和执行机构112的先导调节阀160。更特别地，阀114限定了入口 116、出口 118以及设置在入口 116和出口 118之间的阀端口 122。气体必须流经阀端口 122，从而在调节阀114的入口 116和出口 118之间流动。执行机构112连接到调节阀114，从而保证调节阀114出口处的压力，即出口压力，与所需出口或控制压力一致。执行机构112包括具有隔膜124的控制组件122、连接杆132以及具有阀芯128的控制臂126。隔膜124感应调节阀114的出口压力，并响应于该压力移动阀芯128，从而打开和闭合调节阀114。隔膜124将执行机构的壳体分为载荷压力腔125和控制压力腔127。
[0007]图2中调节器110与图1中调节器10不同，其不包括位于载荷腔125中的控制弹簧。而是，先导调节阀160可操作地连接到执行机构112，从而控制并调整传递到载荷压力腔125的载荷或者载荷压力。此外，先导调节阀组件160以此来响应执行机构112的控制压力腔127中的压力变化。更特别地，先导调节阀组件160包括主体162，其包括入口 164、出口 166以及设置在入口 164和出口 166之间的阀端口 168。入口 164与非平衡调节阀114的入口 116流体连通，而出口 166与执行机构112的控制压力腔125流体连通。先导调节阀组件160进一步包括连接到主体162的阀盖174、设置在主体162中的阀芯170、设置在阀盖174中的隔膜178。隔膜178将阀盖174划分为第一腔179和第二腔181，其中第二腔181可操作地连接到执行机构112的控制压力腔127，并与其流体连通，而第一腔179包括先导控制弹簧176。这样布置，执行机构112的控制压力腔127中的压力等于先导调节阀组件160的第二腔181中的压力，而先导控制弹簧176补偿或平衡了隔膜178的位置。比如，由隔膜178感应到的控制压力的变化使得阀芯170在关闭位置和打开位置之间移动。这样的构造通过响应于执行机构112的控制压力腔127中的控制或出口压力的微小变化，允许先导调节阀160控制并调整传递到执行机构112的载荷压力腔125的载荷压力。
[0008]尽管通过使用先导阀，非平衡调节阀114的“下降”效应可减少，但是非平衡阀114具有一些缺点。比如，非平衡阀在承受较高入口压力方面有困难，并且作用于具有较大的阀孔的阀端口 122的较高流体压力会压坏阀端口。因此，非平衡阀对于高压、较大孔的应用来说不理想。此外，非平衡阀会受到被称为入口压力敏感度的不利影响。入口压力敏感度是当入口压力增加的时候，非平衡阀的控制压力意外增加的现象。
[0009]此外，因为排放标准和监测提供给终端用户的气体量的方法不同，世界上不同的市场在不同压力调节阀上具有历史性的需求。比如，在美国，计量表通常仅监测提供的压力值，因为它对于控制压力流速来说很重要，而先导调节阀通常也是这样使用的。然而，在美国并不太多使用如图1中示出的阀的平衡调节阀，因为平衡端口通常堵住了穿过阀的喉部的通路，影响并干扰了安全阀的操作。相反，非平衡调节阀，比如那些由先导调节阀控制并在图2中示出的阀，在美国更为常用。
[0010]在欧洲，排放标准在历史上一直都是高于美国的，这样安全阀便不适用了。因此，通常使用平衡端口，因为不用关心任何通道堵塞影响安全阀将多余气体排入大气的操作。然而，在欧洲使用的传统平衡调节阀，比如图1中所示的平衡压力调节阀，面临例如如上所述的“下降”的问题。
实用新型内容
[0011]本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题。[0012]本实用新型提供一种流体调节装置，其包括阀，该阀具有第一入口、第一出口以及在第一入口和第一出口之间设置的第一阀端口。该装置进一步包括连接到阀的执行机构。该执行机构具有连接到阀的壳体，以及设置在阀中并适于在接合第一阀端口的关闭位置以及远离第一阀端口的打开位置之间移动的第一阀芯。此外，执行机构具有可操作地连接到第一阀芯的平衡隔膜，该平衡隔膜具有在阀的入口处与入口压力流体连通的第一侧，其中入口压力沿着打开位置的方向向第一阀芯施加第一力，且入口压力作用在平衡隔膜上，从而沿着关闭位置的方向向第一阀芯施加第二力，第一力和第二力的大小基本相等，第一隔膜设置在执行机构的壳体之内并将执行机构分为载荷压力腔和控制压力腔，第一隔膜可操作地连接到第一阀芯，以在打开位置和关闭位置之间移动第一阀芯，且控制压力腔与阀的第一出口流体连通。
[0013]在某些优选形式中，该装置进一步地包括连接到执行机构的先导调节阀组件。先导调节阀组件可具有阀主体，该阀主体具有第二入口、第二出口，以及设置在第二入口和第二出口之间的第二阀端口，其中第二入口与第一入口流体连通，而第二出口与执行机构的壳体的载荷压力腔流体连通。此外，先导调节阀组件可包括连接到主体的阀盖，第二阀芯设置在主体之内并适于在接合第二阀端口的关闭位置以及远离第二阀端口的打开位置之间移动，第二隔膜设置在阀盖之中，并将阀盖划分成第一腔和第二腔，第二隔膜可操作地连接到第二阀芯，且第二腔与执行机构的控制压力腔流体连通，这样执行机构的第一隔膜的第一表面与先导调节阀组件的第二隔膜的第一表面流体连通，且控制弹簧设置在阀盖的第一腔中，并与第二隔膜的第二表面接合。这样布置，第二隔膜和控制弹簧被配置为在阀盖的第二腔中的压力降低时使得第二阀芯向着打开位置移动，而当阀盖的第二腔中的压力增加时，使得第二阀芯向着关闭位置移动，从而保持执行机构的载荷压力腔中的压力，该压力基本上等于预定的载荷压力。此外，执行机构被配置为当载荷压力腔中的压力增加时，使得第一阀芯向着打开位置移动，当载荷压力腔中的压力下降时，使得第一阀芯向着关闭位置移动，从而将第一出口处的压力保持在等于预定设定点的压力。
[0014]在某些优选形式中，该装置进一步地包括连接到所述阀并连接到执行机构的先导阀组件，所述先导阀组件包括先导调节阀组件，其具有第二入口、第二出口以及设置在第二入口和第二出口之间的第二阀端口，其中第二入口与所述阀的第一入口流体连通，且第二出口与载荷压力腔流体连通；以及先导执行机构，其具有阀盖和设置在阀盖之内并将阀盖划分为第一腔和第二腔的第二隔膜，其中第一隔膜的底表面与第二隔膜的顶表面流体连通。所述先导阀组件被配置为在阀盖的第二腔中的压力小于载荷压力时增加流经执行机构的载荷压力腔的流体，并在阀盖的第二腔中的压力增加时减少流经执行机构的载荷压力腔的流体，从而将第一隔膜的下表面的压力保持为基本等于载荷压力，且所述执行机构被配置为在载荷压力腔中的压力增加时使得第一阀芯向其打开位置移动，并在载荷压力腔中的压力降低时使得第一阀芯向其关闭位置移动，从而将第一出口处的压力保持为基本等于设定点压力。
[0015]在某些优选形式中，所述先导调节阀组件进一步包括主体，其具有第二入口和第二出口 ；第二阀芯，其设置在主体内且适于在接合第二阀端口的关闭位置和离开第二阀端口的打开位置之间移动；第二隔膜，其可操作地连接到第二阀芯以在打开位置和关闭位置之间移动第二阀芯；及控制弹簧，其接合第二隔膜的第二表面，其中第二隔膜和控制弹簧被配置为在第二腔中的压力下降时使得第二阀芯向其打开位置移动并增加流经第二阀端口的流体，且在第二腔中的压力增加时使得第二阀芯向其关闭位置移动并减少流经第二阀端口的流体，从而将第一隔膜的第二表面上的压力保持为基本等于载荷压力。
[0016]进一步根据上述方式中的任何一个或多个，流体调节装置可以进一步包括下列优选形式中的任何一个或多个。
[0017]在某些优选形式中，所述执行机构包括可枢转地安装在壳体之内并可操作地将第一隔膜连接到第一阀芯的控制臂，其中当载荷压力腔中的压力增加时，第一隔膜使得所述控制臂在第一方向上旋转，以向其打开位置移动第一阀芯，且当载荷压力腔中的压力降低时，第一隔膜使得所述控制臂在第二方向上旋转，以向其关闭位置移动第一阀芯。
[0018]在某些优选形式中，不管第一隔膜和/或第二隔膜的位置何在，第二腔与所述执行机构的控制压力腔一直流体连通。
[0019]在某些优选形式中，所述先导调节阀组件进一步包括可操作地将第二隔膜连接到第二阀芯的控制臂，其中当第二腔中的压力降低时，第二隔膜使得所述控制臂在第一方向上旋转，以向其打开位置移动第二阀芯，且当第二腔中的压力增加时，第二隔膜使得所述控制臂在第二方向上旋转，以向其关闭位置移动第二阀芯。
[0020]在某些优选形式中，所述先导调节阀组件包括控制弹簧调节机构，所述控制弹簧调节机构接合控制弹簧，从而调节控制弹簧施加到第二隔膜上的力，以增加或者减少提供给阀盖的第二腔的压力。在某些优选形式中，所述控制弹簧调节机构包括可操作地连接到控制弹簧的调整螺钉。当调整螺钉在第一方向上旋转时，由控制弹簧施加到第二隔膜上的力增加，而当调整螺钉在第二方向上旋转时，由控制弹簧施加到第二隔膜上的力减小。
[0021]根据本实用新型的调节器可以用在需要更高入口压力同时保持对形成的下游压力的高水平控制和高精度的系统中。通过先导调节阀组件在调节器的隔膜上保持更稳定的载荷的能力，“下降”对于调节器将出口控制压力保持在所需设定点压力上的能力的影响降低。此外，载荷稳定性使得由调节器提供的控制精度增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是传统平衡端口气体调节器的侧向横截面图；
[0023]图2是传统先导非平衡端口气体调节器的侧向横截面图；及
[0024]图3为根据本实用新型教导构造的先导平衡端口气体调节器的侧向横截面图。
[0025]尽管本实用新型可以接受各种改进和变形的结构，它们的一些说明性的实施方式已经在附图中示出，并会在下面进行说明。然而，应该理解的是，并不存在将本实用新型限制在公开的具体形式中的意图，相反，本实用新型旨在覆盖落入本实用新型精神和范围内的所有的改进、可选构造，以及等同形式。
具体实施例
[0026]尽管下文详细说明了本实用新型的多种不同实施方式，但也应该理解的是，本实用新型的法律范围由在本实用新型的权利要求中的文字限定。详细的说明仅仅被构造为示例性的说明，且并不对本实用新型的每一个可能的实施方式进行说明，因为对每一可能实施方式进行说明是不切实际的，如果可能的话。使用现有技术或者在本实用新型的申请日之后发展出来的技术，可以执行多个可选实施方式，这些可选实施方式仍落入限定本实用新型的权利要求的范围中。
[0027]现在参考图3，气体调节器通常利用附图标记210表示。气体调节器210大体上包括执行机构212以及调节阀214。调节阀214包括比如用于接收来自气体分配系统的气体的入口 216，以及比如用于将气体输送到具有一个或多个装置的设备的出口 218。执行机构212被连接到调节阀214并包括控制组件217，控制组件具有如阀芯228的控制元件。在第一或正常操作模式下，控制组件217感应调节阀214的出口 218的压力，即出口压力，并控制阀芯228的位置，这样出口压力几乎等于预定设定点或者控制压力。
[0028]平衡压力调节阀214包括具有通道221的主体219，该通道将流体入口 216流体连接到流体出口 218。通道221包括喉部224，阀端口 222设置在喉部224中。气体必须穿过阀端口 222，以在调节阀214的入口 216和出口 218之间流动。阀端口 222可从调节阀214上移除，这样其可以被替换为具有不同直径或者构造的孔的不同阀端口 222，从而针对特定的应用调适调节阀214的操作性或者流动性。
[0029]载荷弹簧240连接到阀杆223，该阀杆可操作地连接到平衡阀芯228。该阀芯228与阀端口 222相互作用，从而控制在入口 216和出口 218之间的流体流动。更特别地，阀芯228可包括圆周凹部，橡胶阀盘231设置在其中。阀芯228的阀盘231接触阀端口 222，从而在阀芯228和阀端口 222之间实现对齐以及密封接合，从而关闭阀214。
[0030]本实用新型中的阀芯228进一步包括平衡阀芯组件244，其具有套筒246和保持架248。套筒246具有中空的孔，随着阀芯228在阀主体219之中往复移动，其帮助保持并引导阀芯228，从而控制流体流动。套筒246可具有成角度的外表面，从而增强阀主体219之中的间隙和/或增强压力调节阀214的组装。
[0031]隔膜250连接在阀芯228和套筒246之间。在这个实施方式中，套筒246包括第一套筒部分246a和第二套筒部分246b，隔膜250的外圆周部分夹在这两部分之间。
[0032]保持架248将阀芯228连接到阀杆223。保持架248可包括紧固件，如螺栓，其可操作地连接到阀杆223的某部分上。一个或多个平衡通路或者通道254设置在阀芯228中，并且将阀主体219的通道221与在套筒246的第二套筒部分246b和隔膜250之间限定的平衡腔256流体连接。这样布置，作用在阀芯228上的流体力可以通过流经平衡通道254并到达腔256的流体来平衡。更特别地，平衡腔256中的流体朝向阀端口 222在平衡隔膜250上施加力，从而补偿因为阀214的入口 216处的上游压力而施加到阀芯228上的远离阀端口 222的力。平衡阀芯组件244的部件因而这样配置，由平衡隔膜250施加的力与施加到阀芯228的上游压力基本上方向相反且大小相等。这有效地消除了上游压力对平衡阀芯组件244的操作产生的任意影响。如此，可以更为精确地通过气体调节器210来控制下游压力。
[0033]如上所述，执行机构212可操作地连接到平衡调节阀214，并包括壳体220，该壳体具有比如通过多个紧固件固定在一起的上壳体部件220a和下壳体部件220b。下壳体部件220b限定了控制腔227和执行机构端口 234。执行机构端口 234连接到平衡调节阀214的阀口 226，从而在执行机构212和平衡调节阀214之间提供流体连通。上壳体部件230a限定了压力载荷腔225，并容纳控制组件217的一部分。
[0034]控制组件217包括隔膜224、闭合弹簧230，以及可操作地连接到隔膜224和控制臂226的活塞232，该控制臂226具有可操作地连接到其上的阀芯228。隔膜224包括开孔，活塞232穿过该开孔设置，且活塞可以是由柔性、基本上不漏气的材料制成。隔膜224四周在壳体220的上、下壳体部件220a、220b之间密封地固定。控制组件217进一步包括驱动杆287，其与控制臂226接合，从而当隔膜224因为下游压力的变化而弯曲时，在打开和关闭位置之间移动阀杆223和阀芯228。
[0035]提供到载荷压力腔225的压力相对于控制腔227中的压力作用。控制腔227中的压力与平衡调节阀214的出口 218处的压力相等。据此，执行机构212施加的力或者压力将出口压力设定到调节器210所需的设定点或者控制压力。
[0036]为了补偿工作期间出口压力中的变化，先导调节阀组件260可操作地连接到执行机构212。在这个形式中，先导调节阀组件260的主体262连接到执行机构212的主体220的下壳体部分220b，从而形成了流体调节装置210的整体部分。尽管这个形式中的先导调节阀组件260被描述为流体调节装置210的整体部分，先导调节阀260可替换为通往执行机构210的外部部件，以获得此处所述的相同功能。
[0037]先导调节阀组件260包括先导阀261和与其连接的先导执行机构271。先导阀261包括主体262，其包括入口 264、出口 266以及设置于入口 264和出口 266之间的阀端口268。在这个形式中，入口 264与平衡调节阀214的入口 216流体连通，而出口 266与执行机构212的控制压力腔225流体连通。更特别地，入口压力供给管线267将入口 264连接到平衡调节阀214的入口 216。此外，载荷压力供给管线269将出口 266与载荷压力腔225连接。
[0038]如图3进一步所示，先导执行机构271包括控制器组件273，其具有隔膜277、活塞278和具有阀芯270的控制臂280。先导执行机构271进一步包括连接到先导阀261的主体262的阀盖274。隔膜277设置在阀盖274中，并将阀盖274划分为第一或者下部腔279以及第二或者上部腔281。第二或者上部腔281可操作地连接到执行机构212的控制压力腔227，并与其流体连通，使得控制压力在第二或者上部腔281中流动，并被隔膜277感应到。这样布置，执行机构212的隔膜224的底表面224b与先导执行机构的隔膜277的顶表面277a流体连通。此外，执行机构212的隔膜的顶表面224a与先导阀261的出口 266流体连通。由隔膜277感应的控制压力的变化使得阀芯270在关闭位置和打开位置之间移动。这样的构造允许先导调节阀组件260通过响应于在先导执行机构的阀盖274的第二腔281中感应到的控制或者出口压力的微弱变化，准确并精确地控制及调整存在于执行机构212的载荷压力腔225中的载荷压力，并因此也控制及调整执行机构的隔膜224的顶表面224a上的载荷压力。
[0039]阀盖274进一步包括控制弹簧276，其与隔膜277的底部表面277b对接并接合。调整螺钉283设置在阀盖274中并接合弹簧座285。按此方式配置，由控制弹簧276产生的力通过转动调整螺钉283升起或者放下弹簧座285而得到调整。
[0040]图3示出了本实用新型具有阀芯228在其关闭或者锁定位置的调节器210。如此布置，气体不会流经调节阀214的阀端口 222，或流经先导阀261的阀端口 268。更特别地，当气体分配系统消除了需求，如，像当使用者关闭装置时，控制腔227中的压力以及与控制腔227流体连通的先导执行机构271的上部腔281的压力增加。结果，先导执行机构271的第二或者上部腔281中的压力大于控制弹簧276施加到隔膜277的力。因此，隔膜277被压下，阀芯270相对图3所示的方向向左移动到关闭位置。
[0041]当先导阀261处于关闭位置之时，由先导阀261提供的载荷压力消失，且在调节阀214中获得封闭的构造。这是因为载荷压力小于执行机构212的控制腔227中的压力所施加的力而发生，该载荷压力对应于壳体220的载荷压力腔225中的压力，并由隔膜224感应。据此，隔膜224和活塞232向上移动，阀芯228相对于图3中的方向向右移动到关闭位置。
[0042]当气体分配系统出现操作需求，如，用户开始操作如炉或灶等装置时，装置从出口218获取气体，并对应地从执行机构212的控制腔227以及先导执行机构271的上部腔281获取气体，由先导执行机构271的上部腔281感应到的压力降低。该压力降低使得在控制弹簧力和先导执行机构271的隔膜277上的压力之间发生力的不均衡，使得控制弹簧276展开，并相对于主体262向上移动隔膜277。隔膜277的移动使得控制臂280逆时针旋转，从阀端口 268处移开阀杆272和阀芯270。这个打开位置让流体流经阀端口 268，进入到管线269并进入到载荷压力腔225中。流入载荷压力腔225的流体增加了施加到隔膜224上的载荷压力。
[0043]随着载荷压力腔225中的压力增加，且由隔膜224的控制腔侧感应到的压力降低，在进入到载荷压力腔225中的载荷压力和作用在隔膜224上的出口压力之间发生力的不均衡。结果，隔膜224相对于壳体220向下移动，使得活塞232也向下移动。这使得控制臂226在逆时针方向上枢转，允许驱动杆223和阀芯228移动离开阀端口 222，并且调节阀214被打开。
[0044]当下游需求从气体分配系统上消除，比如当使用者关闭装置的时候，出口压力增力口，且控制腔227中的压力也增加。因为控制腔227与先导执行机构271的上部腔281流体连通，由上部腔281中的隔膜227感应到的增加的压力使得隔膜277和活塞278相对于壳体262向下移动，导致控制臂280旋转。这朝向阀端口 268驱使杆272和阀芯270，并减少或者中止先导阀261中的流动。
[0045]当先导阀261提供的载荷压力减少或者消失，载荷压力腔225中的载荷压力下降，弹簧230相对于壳体220在向上方向上移动。结果，隔膜224和活塞232被迫相对于壳体220进一步向上。该向上运动使得控制臂226沿顺时针方向枢转，转而进一步向着阀端口222驱使驱动杆223和阀芯228，从而减少了流经调节阀214的流体。在正常操作条件下，出口压力将降至接近执行机构设定点压力，并保持直到下游需求以导致执行机构212响应的方式来改变。
[0046]一些优势可以从如上描述的在调节器之中执行的先导载荷和平衡阀内件推断得出。比如，根据本实用新型的调节器可以用在需要更高入口压力同时保持对形成的下游压力的高水平控制和高精度的系统中。在更高的入口压力下，通过平衡隔膜250而施加到阀芯228的力增加，从而防止上游压力对控制组件222造成影响。调节器也可以用在需要较大上游压力变化的系统中，因为平衡的阀芯大体上消除了出口压力对于入口压力改变的敏感性。结果，平衡的调节阀214允许调节器的更高的额定容量以及通过调节器对于下游压力调整的更高的精度。通过先导调节阀组件260进行的压力加载也允许调节器具有更高的额定容量。通过先导调节阀组件260在调节器的隔膜上保持更稳定的载荷的能力，“下降”对于调节器将出口控制压力保持在所需设定点压力上的能力的影响降低。此外，载荷稳定性使得由调节器提供的控制精度增加。
[0047]虽然前文提供了本实用新型的多个不同实施方式的详细描述，应该理解的是，本实用新型的法律范围是通过在要求优先权的专利的最后部分提出的权利要求的文字限定。详细描述被构造为仅作示例，且不会对本实用新型每一可能实施方式进行说明，因为说明每一可能的实施方式是不实际的，如果可以的话。使用现有技术或者在本实用新型申请日之后研发的技术，可以执行多种可选实施方式，这都落入了本实用新型的权利要求的范围内。比如，包括其他调节器和控制阀的其他流体控制装置，也可以由本实用新型的结构和/或优点中得益。更一般地，尽管某些示例设备和方法已经在本文中进行说明，但本实用新型覆盖的范围不限于此。相反，本实用新型覆盖了在文字上或依据等同原则合理落入所附权利要求范围中的所有的方法、设备和制造产品。
【权利要求】
1.流体调节装置，其特征在于，包括: 阀，其具有第一入口、第一出口以及设置在第一入口和第一出口之间的第一阀端口 ； 执行机构，其连接到所述阀，所述执行机构包括: 壳体，其连接到所述阀； 第一阀芯，其设置在所述阀中，并适于在接合第一阀端口的关闭位置和远离第一阀端口的打开位置之间移动； 平衡隔膜，其可操作地连接到第一阀芯，并具有在阀的入口处与入口压力流体连通的第一侧，其中入口压力在打开位置的方向上向第一阀芯施加第一力，并且入口压力作用在平衡隔膜上，从而在关闭位置的方向上向第一阀芯施加第二力，第一力和第二力的大小基本相等； 第一隔膜，其设置在壳体内，并将壳体划分为载荷压力腔和控制压力腔，第一隔膜可操作地连接到第一阀芯，且控制压力腔与所述阀的第一出口流体连通；以及先导调节阀组件，其连接到所述执行机构，所述先导调节阀组件包括: 阀主体，其具有第二入口、第二出口以及设置在第二入口和第二出口之间的第二阀端口，其中第二入口与第一入口流体连通，而第二出口与所述执行机构的壳体的载荷压力腔流体连通；及 阀盖，其连接到阀主体； 第二阀芯，其设置在阀主体之内，并适于在接合第二阀端口的关闭位置和离开第二阀端口的打开位置之间移动； 第二隔膜，其设置在阀盖之内，并将阀盖划分为第一腔和第二腔，第二隔膜可操作地连接到第二阀芯，且第二腔与执行机构的控制压力腔流体连通，这样执行机构的第一隔膜的第一表面与先导调节阀组件的第二隔膜的第一表面流体连通；及 控制弹簧，其设置在阀盖的第一腔之内，并接合第二隔膜的第二表面； 其中，第二隔膜和控制弹簧被配置为在阀盖的第二腔中的压力下降时使得第二阀芯向着打开位置移动，且在阀盖的第二腔中的压力增加时使得第二阀芯向着关闭位置移动，从而保持执行机构的载荷压力腔中的压力，该压力基本等于预定载荷压力；且 其中，所述执行机构被配置为在载荷压力腔中的压力增加时使得第一阀芯向着打开位置移动，且在载荷压力腔中的压力降低时使得第一阀芯向着关闭位置移动，从而将第一出口处的压力保持在基本等于预定设定点压力。
2.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述执行机构包括可枢转地安装在壳体之内并可操作地将第一隔膜连接到第一阀芯的控制臂，其中当载荷压力腔中的压力增加时，第一隔膜使得所述控制臂在第一方向上旋转，以向其打开位置移动第一阀芯，且当载荷压力腔中的压力降低时，第一隔膜使得所述控制臂在第二方向上旋转，以向其关闭位置移动第一阀芯。
3.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，不管第一隔膜和/或第二隔膜的位置何在，第二腔与所述执行机构的控制压力腔一直流体连通。
4.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述先导调节阀组件进一步包括可操作地将第二隔膜连接到第二阀芯的控制臂，其中当第二腔中的压力降低时，第二隔膜使得所述控制臂在第一方向上旋转，以向其打开位置移动第二阀芯，且当第二腔中的压力增加时，第二隔膜使得所述控制臂在第二方向上旋转，以向其关闭位置移动第二阀芯。
5.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述先导调节阀组件包括控制弹簧调节机构，所述控制弹簧调节机构接合控制弹簧，从而调节控制弹簧施加到第二隔膜上的力，以增加或者减少提供给阀盖的第二腔的压力。
6.根据权利要求5所述的流体调节装置，其特征在于，所述控制弹簧调节机构包括可操作地连接到控制弹簧的调整螺钉。
7.流体调节装置，其特征在于，包括:阀，其具有第一入口、第一出口以及设置在第一入口和第一出口之间的第一阀端口 ； 执行机构，其连接到所述阀，所述执行机构包括: 第一阀芯，其设置在所述阀中，并适于在接合第一阀端口的关闭位置和远离第一阀端口的打开位置之间移动； 平衡隔膜，其可操作地连接到第一阀芯，并具有在阀的入口处与入口压力流体连通的第一侧，其中入口压力在打开位置的方向上向第一阀芯施加第一力，且入口压力作用在平衡隔膜上，从而在关闭位置的方向上向第一阀芯施加第二力，第一力和第二力的大小基本相等；以及 第一隔膜，其可操作地连接到第一阀芯，以在打开位置和关闭位置之间移动第一阀芯，并将执行机构划分为载荷压力腔和控制压力腔；以及 先导阀组件，其连接到所述阀并连接到执行机构，所述先导阀组件包括: 先导调节阀组件，其具有第二入口、第二出口以及设置在第二入口和第二出口之间的第二阀端口，其中第二入口与所述阀的第一入口流体连通，且第二出口与载荷压力腔流体连通；以及 先导执行机构，其具有阀盖和设置在阀盖之内并将阀盖划分为第一腔和第二腔的第二隔膜，其中第一隔膜的底表面与第二隔膜的顶表面流体连通； 其中，所述先导阀组件被配置为在阀盖的第二腔中的压力小于载荷压力时增加流经执行机构的载荷压力腔的流体，并在阀盖的第二腔中的压力增加时减少流经执行机构的载荷压力腔的流体，从而将第一隔膜的下表面的压力保持为基本等于载荷压力，且 其中，所述执行机构被配置为在载荷压力腔中的压力增加时使得第一阀芯向其打开位置移动，并在载荷压力腔中的压力降低时使得第一阀芯向其关闭位置移动，从而将第一出口处的压力保持为基本等于设定点压力。
8.根据权利要求7所述的流体调节装置，其特征在于，所述执行机构包括可枢转地安装到壳体之内并可操作地将第一隔膜连接到第一阀芯的控制臂，其中当载荷压力腔中的压力增加时，第一隔膜使得所述控制臂在第一方向上旋转，以向其打开位置移动第一阀芯，且当载荷压力腔中的压力降低时，第一隔膜使得所述控制臂在第二方向上旋转，以向其关闭位置移动第一阀芯。
9.根据权利要求7所述的流体调节装置，其特征在于，不管第一隔膜和/或第二隔膜的位置何在，第二腔与执行机构的控制压力腔一直流体连通。
10.根据权利要求7所述的流体调节装置，其特征在于，所述先导调节阀组件进一步包括: 主体，其具有第二入口 和第二出口 ；第二阀芯，其设置在主体内且适于在接合第二阀端口的关闭位置和离开第二阀端口的打开位置之间移动； 第二隔膜，其可操作地连接到第二阀芯以在打开位置和关闭位置之间移动第二阀芯；及 控制弹簧，其接合第二隔膜的第二表面，其中第二隔膜和控制弹簧被配置为在第二腔中的压力下降时使得第二阀芯向其打开位置移动并增加流经第二阀端口的流体，且在第二腔中的压力增加时使得第二阀芯向其关闭位置移动并减少流经第二阀端口的流体，从而将第一隔膜的第二表面上的压力保持为基本等于载荷压力。
11.根据权利要求10所述的流体调节装置，其特征在于，先导执行机构包括可操作地将第二隔膜连接到第二阀芯的控制臂，其中当第二腔中的压力下降时，第二隔膜使得控制臂在第一方向上旋转，以使第一阀芯向其打开位置移动，且当第二腔中的压力增加时，第二隔膜使得控制臂在第二方向上旋转，以使第二阀芯向其关闭位置移动。
12.根据权利要求10所述的流体调节装置，其特征在于，先导执行机构包括控制弹簧调节机构，所述控制弹簧调节机构接合控制弹簧，从而调节控制弹簧施加到第二隔膜上的力。
13.根据权利要求12所述的流体调节装置，其特征在于，所述控制弹簧调节机构包括可操作地连接到控制弹簧的调整螺钉，其中当调整螺钉在第一方向上旋转时，由控制弹簧施加到第二隔膜上的力增加，而当调整螺钉在第二方向上旋转时，由控制弹簧施加到第二隔膜上的力减 小。
【文档编号】F16K37/00GK203604751SQ201320722717
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月1日
【发明者】J·S·梅维厄斯, J·C·霍金斯, P·R·安德森 申请人:艾默生过程管理调节技术公司