流体调节装置制造方法及图纸

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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【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
本技术涉及流体控制装置，更特别地，涉及基于隔膜的流体调节器。
技术介绍
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。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。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。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。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。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。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。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。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。
技术实现思路
本本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·梅维厄斯，J·C·霍金斯，P·R·安德森，
申请(专利权)人：艾默生过程管理调节技术公司，
类型：实用新型
国别省市：