CN101802741B - 直列式可调节的调节器 - Google Patents

Abstract

描述了可调节的直列式流体调节器。描述的一种示例性流体调节器包括具有流体入口和流体出口的主体。示例性调节器还包括第一流体调节器，该第一流体调节器具有控制从入口到出口的流体流量的阀、经由杆耦合到阀的活塞，其中活塞将接收与出口关联的压力。第一流体阀还包括可沿着杆的纵向轴线移动的弹簧板、布置在活塞和弹簧板之间的弹簧，以及调整器，该调整器与主体接合，以移动弹簧板来改变弹簧的压缩以及流体调节器的调节的出口压力。

Description

直列式可调节的调节器

技术领域

本公开内容总体上涉及流体调节器，并且更具体地说，涉及直列式可调节的调节器(in-line adjustable regulator)。

背景技术

工艺控制系统使用多种现场设备来控制工艺参数。流体调节器通常分布于整个工艺控制系统，以控制各种流体(例如，液体、气体等等)的压力。流体调节器一般被用于将流体的压力调节到实质上恒定的值。具体地，流体调节器具有一般地接收处于可能变化或起伏的相对较高压力的供应流体的入口，并在出口提供相对较低的以及实质上恒定的压力。例如，与一件设备关联的气体调节器可以从气体分布源(gas distribution source)接收具有相对较高压力的气体，并且可以调节气体使其具有适合于由设备安全有效使用的较低的实质上恒定的压力。

流体调节器一般地使用具有设定压力或控制压力的隔膜或活塞来控制流体的流量和压力，设定压力或控制压力通过偏置弹簧施加到隔膜或活塞的侧面中的一个。隔膜也操作性地直接耦合到或者经由连接件耦合到阀部件，该阀部件相对于底座的孔口移动，该孔口将调节器的入口流体地耦合到其出口。隔膜或活塞响应于出口压力和设定压力或控制压力之间的差而移动阀部件，以改变穿过调节器的流量限制来实现实质上恒定的出口压力，这对隔膜或活塞的另一侧面提供等于设定压力或控制压力的平衡力或者提供与设定压力或控制压力成比例的平衡力。

流体调节器可以提供固定的(例如，非现场可调节的)调节的输出压力，而其他类型的流体调节器可以提供一种或多种调节，以便可调节地设定或改变输出压力。一般地，可调节的流体调节器包括弹簧，该弹簧被压缩一预定的量以设定其调节的输出压力。在一些调节器中，施加到弹簧的压缩的量可以被改变或调节，以实现调节器的调节的输出压力的现场调节。一般地，此种可现场调节的流体调节器提供旋钮或类似物，旋钮或类似物可以被握取和转动，以便转动带螺纹的杆，该带螺纹的杆可能通过一个或多个中间部件(intervening component)改变弹簧的压缩，从而改变调节器的调节的输出压力。然而，很多这些可调节的调节器要求安装表面和/或采取相对大量的空间，而安装表面和空间在控制柜内是稀少的或缺乏的，以及要求其它空间，在工艺控制系统自始至终调节器典型地被定位在该其它空间内。

发明内容

依据描述的一个实例，可调节的流体调节器包括具有流体入口和流体出口的主体以及第一流体调节器。第一流体调节器包括控制从入口到出口的流体流量的阀，以及经由杆耦合到阀的活塞，其中，活塞将接收与出口关联的压力。另外，第一流体调节器包括可沿着杆的纵向轴线移动的弹簧板、布置在活塞和弹簧板之间的弹簧以及调整器(adjuster)，该调整器与主体啮合，以移动弹簧板来改变弹簧的压缩以及流体调节器的调节的出口压力。

依据描述的另一个实例，可调节的流体调节器组件包括第一流体调节器以及流体地耦合到第一流体调节器的第二流体调节器。第一流体调节器和第二流体调节器形成直列式两阶段流体调节器。第一流体调节器包括改变第一流体调节器的流体调节压力的调整器，并且调整器被设置成可现场调节的，以改变第一流体调节器的弹簧的压缩。

附图说明

图1描绘了已知的直列式一阶段流体调节器的横截面视图。

图2描绘了示例性的直列式一阶段可调节的流体调节器的横截面视图。

图3描绘了示例性的直列式两阶段可调节的流体调节器的横截面视图。

具体实施方式

本文描述的示例性流体调节器提供具有优秀的调节特性的一阶段或两阶段构造，其最小化入口压力在输出压力或出口压力上的变化的效应。另外，本文描述的示例性流体调节器提供具有可调节的(例如，可现场调节的)输出压力的紧凑构造。和已知流体调节器相比，相对紧凑的构造有利于本文描述的示例性流体调节器在控制柜以及其它空间受约束的工艺控制环境内的使用。同样，本文描述的示例性流体调节器可以被用作活塞和阀之间的压缩联系器(compression tie)，这里，联系器可以被用于施加连续的附加力，以便在阀可能渗漏时产生气密密封。此外，本文描述的示例性流体调节器可以在相对苛刻的服务环境中使用，这些相对苛刻的服务环境比如例如与污染流体、大的温度变化、高入口压力(例如，10,000psig)等等有关。

图1描绘了已知的直列式一阶段流体调节器100的横截面图。已知的流体调节器100具有大致上圆柱形的主体、外罩或外壳102，该外罩或外壳102包括下部外壳或第一部分104以及上部外壳、帽或第二部分106。第一部分104和第二部分106可经由相应的匹配螺纹108和110螺纹地啮合。第一部分104包括具有内螺纹114以啮合管道或其它流体运输导管的入口端口112。另外，过滤器或筛网116被设置在入口112中，以防止尘垢和/或其它残渣污染调节器以及妨害其操作。第一部分104也保持或引导阀组件118。阀组件118包括流体流量控制构件或塞子120，该流体流量控制构件或塞子120相对于流体地耦合到入口112的通道124的开口或孔口122移动，以控制进入调节器100的流体的流量。流体流量控制构件或塞子120被固定到可滑动地与第一外罩部分104中的孔128接合的杆126。O形环130在孔128的壁和杆126之间形成圆周密封。杆126与可滑动地接合在上部或第二外壳部分106内的活塞132整体形成。O形环134提供贴靠着上部或第二外壳部分106的内壁136的密封。活塞132的上表面138被流体地耦合到出口压力端口140，该出口压力端口140包括用于接收管道或其它流体导管的内螺纹142。

如图1中可以清楚地见到的，孔128经由通道144和146流体地耦合到出口端口140。因此，当塞子120与孔口122间隔开时，流体可以从入口112流动到出口140，以增加出口140处的压力。压缩弹簧148被布置在第一或下部外壳部分104的活塞132和底座150之间。活塞132和底座150之间的隔室152经由开口154通到大气，并因此在调节器100的操作过程中保持大气压力。

在操作中，弹簧148偏置或推动活塞132，并且因此使塞子120远离孔口122，使得阀118提供垂直打开的构造。因此，在压力不大于出口140处的大气压力时，阀118处于完全打开情形。此外，随着入口112将加压的流体传递到出口140，出口140处的压力增加，并且活塞132的表面138上的压力增加并向着孔口122推动塞子120，从而限制从入口112到出口140的流体的流量。当出口140的压力足够高时，将达到力平衡条件(即，由弹簧施加的压力将平衡出口140处的压力)，使得出口140处的压力为小于入口112处的压力的实质上恒定的压力。此种流体调节器的基于力平衡的操作是众所周知的，并且因此在本文中没有更详细地描述。

图2描绘了示例性的一阶段直列式可调节的流体调节器200的横截面视图。该示例性流体调节器200具有大致上圆柱形的主体、外罩或外壳202，该外罩或外壳202包括下部外壳或第一部分204以及上部外壳、帽或第二部分206。该第一部分204和第二部分206可经由相应的匹配螺纹208和210螺纹地啮合。第一部分204包括具有内螺纹214以啮合管道或其它流体运输导管的入口端口212。另外，过滤器或筛网216被设置在入口212中，以防止尘垢和/或其它残渣污染调节器并妨害其操作。第一部分204也保持或引导阀组件218。该阀组件218包括流体流量控制构件或塞子220，该流体流量控制构件或塞子220相对于流体地耦合到入口212的通道224的开口或孔口222移动，以控制进入调节器200的流体的流量。流体流量控制构件或塞子220被固定到可滑动地与第一外罩部分204中的孔228接合的杆226。O形环230形成孔228的壁和杆226之间的圆周密封。杆226与可滑动地接合在上部或第二外壳部分206内的活塞232整体形成。O形环234提供贴靠着上部或第二外壳部分206的内壁236的密封。活塞232的上表面238流体地耦合到出口压力端口240，该出口压力端口240包括用于接收管道或其它流体导管的内螺纹242。

与已知的流体调节器对比，在示例性流体调节器200中，其包括布置在弹簧板250和活塞232之间的压缩弹簧248。弹簧板250可沿着杆226的纵向轴线可滑动地移动。为了引导并有利于弹簧板250的滑动，弹簧板250可以包括在主体或外罩202的开口或通道256内滑动的突出部分或突起252以及254。为了实现示例性流体调节器200的控制压力的调节，提供了调节环258。该调节环258可以经由螺纹260和262螺纹地啮合到主体或外罩202的下部或第一部分204，使得调节环258的转动使弹簧板250向着活塞232移动，以增加弹簧248的压缩，这增加流体调节器200的调节的输出压力，或者调节环258的转动使弹簧板250离开于活塞232，以减少弹簧248的压缩(即，实现膨胀)，这减小流体调节器200的调节的输出压力。因此，如可以清楚地从图2中见到的，示例性流体调节器200提供相对紧凑的可调节的直列式一阶段流体调节器构造，该构造提供调整器，该调整器实现例如调节器200的调节的出口或输出压力的手动现场调节(例如，经由环258)。

图3描绘了示例性两阶段直列式可调节的流体调节器300的横截面视图。一般地，示例性调节器300包括不可调节的第一调节器302，该第一调节器302流体地连续耦合到可调节的第二阶段调节器304。第一和第二调节器或阶段302和304在具有入口308和多个出口310、312以及314的外罩或外壳306内形成整体。可以根据需要使用出口310、312和314中的一个或多个以适合各种应用，并且出口310、312以及314中的任何未使用的出口可以被塞住、堵住或以其它形式密封住。如结合图2的可调节的调节器200描述的，第二阶段304经由可移动的弹簧板316和调节环318提供可调节的出口调节压力。因此，调节环318可与外罩或外壳306螺纹地啮合，使得环318在一个方向的转动引起弹簧板316向着出口310、312和314移动，以压缩弹簧320并增加出口310、312和314处的调节的输出压力。类似地，环318在另一方向的转动引起弹簧板316移动离开出口310、312以及314，以减少弹簧320上的压缩并降低出口310、312和314处的调节的输出压力。

虽然本文描述的示例性可调节的直列式流体调节器200和300被描绘成大致上圆柱形状，但是可以使用任何其它形状代替。例如，使用的外壳或主体可以具有多边形(例如，矩形)横截面。另外，虽然本文描述的调节环机构被描绘成可直接地手动调节的，但是可以可选择地或附加地采用任何多种传动装置和/或电机调节机构，以有利于弹簧板250和316的运动。例如，小型电动机可以被耦合(例如，经由传动装置或类似物)到调节环，以转动该环并且通过致动电动机来调节弹簧板250和316的位置。此外，除调节环250和316以外，可以使用一种或多种锁定环，以使得调节环250和316的位置能够被机械地固定或锁定就位(例如，通过抵着调节环反向紧固锁定环)。另外，调节环和/或锁定环可以包括多个平台或其它特征，以有利于使用工具(例如，扳手、钳子等等)来旋转或转动调节环。

虽然本文已经描述了某些装置，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖在字面上或在等同原则下适当地属于所附权利要求的范围内的所有方法、装置以及制造物品。

Claims (16)

1.一种可调节的流体调节器，其包括：

主体，其具有流体入口和流体出口；以及

第一流体调节器，其包括：

阀，其控制从所述入口到所述出口的流体的流量；

所述主体内的活塞，其经由杆耦合到所述阀，其中，所述活塞被配置以接收与所述出口关联的压力；

弹簧板，其沿着所述杆布置在所述活塞与所述阀之间，所述弹簧板能沿着所述杆的纵向轴线相对所述活塞移动；

弹簧，其布置在所述活塞和所述弹簧板之间；

调整器，包括环，所述环与所述主体的外表面耦合，并被配置以沿着所述杆移动所述弹簧板来改变所述弹簧的压缩，从而改变所述流体调节器的调节的出口压力，其中所述主体包括开口，并且所述弹簧板包括能滑动地设置在所述开口中的突起，其中所述开口引导所述弹簧板的运动，并且其中所述环与所述突起啮合，使得所述环的转动使所述弹簧板沿着所述杆的纵向轴线移动；以及

锁定环，被配置以将所述调整器锁定在选择的位置中。

2.如权利要求1所述的可调节的流体调节器，其中，朝向所述活塞移动所述板增加所述调节的出口压力，而远离所述活塞移动所述板减小所述调节的出口压力。

3.如权利要求1所述的可调节的流体调节器，其中，所述环能与所述主体螺纹地啮合。

4.如权利要求1所述的可调节的流体调节器，其还包括第二流体调节器，所述第二流体调节器流体地连续耦合到所述第一流体调节器。

5.如权利要求4所述的可调节的流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器形成直列式流体调节器。

6.如权利要求4所述的可调节的流体调节器，其中，所述第二流体调节器流体地耦合在所述入口和所述第一流体调节器之间。

7.如权利要求4所述的可调节的流体调节器，其中，所述第二流体调节器具有预定的不可调节的调节压力。

8.如权利要求4所述的可调节的流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器在所述主体内形成整体。

9.一种可调节的流体调节器组件，其包括：

第一流体调节器以及流体地耦合到所述第一流体调节器的第二流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器包括直列式两阶段流体调节器，其中，所述第一流体调节器包括：

主体，其具有流体入口和流体出口；

阀，其控制从所述入口到所述出口的流体的流量；

所述主体内的活塞，其经由杆耦合到所述阀，其中，所述活塞被配置以接收与所述出口关联的压力；

弹簧板，其沿着所述杆布置在所述活塞与所述阀之间，所述弹簧板能沿着所述杆的纵向轴线相对所述活塞移动；

弹簧，其布置在所述活塞和所述弹簧板之间；以及

调整器，以改变所述第一流体调节器的流体调节压力，所述调整器被设置成能现场调节的，以改变所述弹簧的压缩，并且其中所述调整器包括：

能转动的环，该能转动的环能够与所述主体的外表面螺纹地啮合，其中所述主体包括开口，并且所述弹簧板包括能滑动地设置在所述开口中的突起，其中所述开口引导所述弹簧板的运动，并且其中所述环与所述突起啮合，使得所述环的转动使所述弹簧板沿着所述杆的纵向轴线移动，并且其中压缩所述弹簧增加所述流体调节压力而膨胀所述弹簧减小所述流体调节压力。

10.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述调整器被布置在所述可调节的流体调节器的入口和出口之间。

11.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器中的每一个包括活塞以及耦合到所述活塞的杆。

12.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器中的每一个包括弹簧以设定输出调节压力。

13.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述第一流体调节器和所述第二流体调节器被布置在实质上圆柱形的主体内。

14.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述调整器为能手动调节的。

15.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述可调节的流体调节器包括入口以及多个出口。

16.如权利要求9所述的可调节的流体调节器，其中，所述弹簧的压缩与想要的输出调节压力关联。

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