專利名稱：具有集成的升壓減小能力的閥體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體上涉及流體調(diào)節(jié)器，更具體地，涉及一種具有集成的升壓減小能力的閥體。
背景技術(shù)：
流體調(diào)節(jié)器通常用來(lái)降低流體壓強(qiáng)和將壓強(qiáng)調(diào)節(jié)至大體上恒定值。具體來(lái)說(shuō)，流體調(diào)節(jié)器具有接收相對(duì)高壓強(qiáng)的供給流體的入口并且在出口處提供相對(duì)低的設(shè)定控制壓強(qiáng)。通過(guò)限制流經(jīng)孔腔來(lái)將入口壓強(qiáng)降低為相對(duì)較低的出口壓強(qiáng)以實(shí)質(zhì)上匹配波動(dòng)的下游需求。例如，與一設(shè)備(例如，鍋爐)相結(jié)合的的氣體調(diào)節(jié)器可以從氣體分配源接收具有相對(duì)高和有些變化的壓強(qiáng)的氣體，并可以將氣體調(diào)節(jié)至具有較低的、實(shí)質(zhì)上恒定或適合由設(shè)備安全、有效地利用的控制壓強(qiáng)。當(dāng)將流體調(diào)節(jié)器設(shè)置于一系列不同的壓差時(shí)，流體調(diào)節(jié)器往往基于流體調(diào)節(jié)器將出口壓強(qiáng)保持在設(shè)定控制壓強(qiáng)的能力分級(jí)。當(dāng)將流體調(diào)節(jié)器設(shè)置于特定的壓差中時(shí)，流體調(diào)節(jié)器偏離于設(shè)定控制壓強(qiáng)不能接受的量，該流體調(diào)節(jié)器被視為調(diào)節(jié)器的該等級(jí)或該精度等級(jí)之外。偏離設(shè)定控制壓強(qiáng)往往由流體調(diào)節(jié)器的降壓和/或升壓流動(dòng)特性造成。升壓流動(dòng)特性可以顯著降低流體調(diào)節(jié)器的精度和/或能力等級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，流體調(diào)節(jié)器包括具有主通道的主體，所述主通道限定流體地耦接入口與出口的孔腔，其中所述主通道限定在所述入口和孔腔之間的入口容積邊界以及在所述孔腔和所述出口之間的出口容積邊界。所述出口容積邊界的一部分包括鄰近所述孔腔的內(nèi)壁。閥塞設(shè)置于所述通道的第二部分內(nèi)，這樣內(nèi)壁實(shí)質(zhì)上圍繞所述閥塞的外表面設(shè)置以實(shí)質(zhì)上限制所述內(nèi)壁與所述閥塞的所述外表面之間以及朝向喉部的流體流動(dòng)。所述閥體具有在出口容積邊界內(nèi)的第二流體通道以提高朝向所述孔腔的流體流動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，流體閥體包括與所述閥體一體形成的第一通道以限定流體地將所述通道的入口耦接至所述通道的出口的孔腔，以及與所述閥體一體形成的第二通道以提高所述第一通道的所述孔腔與所述閥體的喉部區(qū)域之間的流體流速。


圖1示出了具有傳統(tǒng)閥體的已知的自運(yùn)行流體調(diào)節(jié)器；圖2示出了圖1中所述閥體的局部、放大的剖視圖；圖3是出了圖1和2中閥體的俯視圖；圖4示出了在此所述的具有示例性閥體的流體調(diào)節(jié)器；圖5A示出了圖4中示例性閥體的剖視圖；圖5B示出了圖4和5A中示例性閥體的俯視圖；圖6示出了在此所述的另一個(gè)示例性閥體。
具體實(shí)施例方式在此所述的示例性流體調(diào)節(jié)器基于設(shè)定控制壓強(qiáng)調(diào)節(jié)流體的流動(dòng)以使下游壓強(qiáng)保持在可接受的壓強(qiáng)限制內(nèi)。此外，流體調(diào)節(jié)器包括具有集成的升壓減少能力的示例性閥體以顯著的提高流體調(diào)節(jié)器的額定能力和/或精度等級(jí)。具體地，在此所述的示例性閥體在當(dāng)流體調(diào)節(jié)器設(shè)置于相對(duì)高速流體流動(dòng)時(shí)控制流體調(diào)節(jié)器的升壓和/或防止過(guò)度升壓。 換言之，在此所述的示例性閥體使流體調(diào)節(jié)器能夠獲得在比諸如與傳統(tǒng)閥體實(shí)施的流體調(diào)節(jié)器更寬范圍的運(yùn)行壓差上的精度等級(jí)。具體地，示例性閥體限定具有流體地耦接閥體的入口和出口的孔腔的主要或主流體流動(dòng)通道以及將所述孔腔與所述閥體的喉部區(qū)域流體地耦接的第二通道。更具體地，所述主通道包括鄰近所述孔腔的內(nèi)壁，與設(shè)置于所述通道內(nèi)的閥塞相結(jié)合的所述孔腔實(shí)質(zhì)上限制朝向所述閥體的所述喉部區(qū)域方向的流體流動(dòng)。具體地，所述內(nèi)壁和所述閥塞朝向所述閥體的出口并遠(yuǎn)離所述喉部區(qū)域地偏離或引導(dǎo)流體流經(jīng)所述通道的所述孔腔。引導(dǎo)流體遠(yuǎn)離所述喉部區(qū)域可以降低降壓流動(dòng)特性。然而，當(dāng)流體以相對(duì)高的壓差流經(jīng)所述孔腔時(shí)， 弓丨導(dǎo)流體遠(yuǎn)離所述喉部區(qū)域也可以提高或造成過(guò)度升壓。第二通道提供流體流動(dòng)通道以流體地耦接孔腔和喉部區(qū)域。因此，被閥塞和內(nèi)壁另外地引導(dǎo)或偏離遠(yuǎn)離喉區(qū)域的流體能夠經(jīng)由第二通道在喉部區(qū)域內(nèi)流動(dòng)或移動(dòng)。換句話說(shuō)，當(dāng)流體以相對(duì)高速流過(guò)主要通道的孔腔時(shí)，第二通道產(chǎn)生降壓以防止過(guò)度升壓流動(dòng)特性。第二通道可以是，例如，間隙、溝槽、管道、孔口或其他一體形成于內(nèi)壁部分中的通道。在一些實(shí)施例中，第二通道可包括多個(gè)限定一個(gè)或多個(gè)徑向地圍繞孔的軸線分隔的壁部分的間隙或孔口。第二通道控制升壓流動(dòng)特性(例如，通過(guò)產(chǎn)生降壓)，從而提供更精確的流體調(diào)節(jié)器并改善流體調(diào)節(jié)器能力以精確地滿足運(yùn)行參數(shù)(例如，入口壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差) 的更大范圍上的下游需求。在討論示例性的調(diào)節(jié)器和具有集成的升壓減少能力的閥體的細(xì)節(jié)之前，圖1中提供了已知自調(diào)節(jié)流體調(diào)節(jié)器100的描述。如圖1所示出，調(diào)節(jié)器100包括致動(dòng)器102，其與調(diào)節(jié)閥104相耦接。致動(dòng)器102包括固定于致動(dòng)器殼體108內(nèi)的隔膜106以限定加載腔室 110和感應(yīng)腔室112。加載腔室110包括加載裝置114，比如，例如控制彈簧116，其向隔膜 106的第一側(cè)118提供設(shè)定或控制載荷或壓強(qiáng)。通常情況下，由加載裝置114提供的控制載荷或壓強(qiáng)與由流體調(diào)節(jié)器100提供的期望的出口壓強(qiáng)相對(duì)應(yīng)。調(diào)節(jié)閥104包括限定在入口 IM和出口 1 之間的流體通道122的閥體120。閥體120與致動(dòng)器殼體108相耦接，從而閥體120的喉部1 與感應(yīng)腔室112流體連接，從而感應(yīng)腔室112能夠感應(yīng)閥體120的出口 1 處的流體的壓強(qiáng)。閥塞130設(shè)置于通道122內(nèi)并且相對(duì)于閥座132移動(dòng)以控制流體流經(jīng)通道122。為了耦接隔膜106和閥塞130，流體調(diào)節(jié)器100采用聯(lián)接組件134。在運(yùn)行時(shí)，隔膜106響應(yīng)于由由感應(yīng)腔112(經(jīng)由喉部128)感應(yīng)的出口壓強(qiáng)和由加載裝置114( S卩，由控制彈簧116產(chǎn)生的彈簧力)產(chǎn)生的設(shè)定或控制壓強(qiáng)所提供的、跨躍隔膜108的壓強(qiáng)差，通過(guò)聯(lián)接組件134移動(dòng)閥塞130。當(dāng)下游需求增加時(shí)，下游的流體流動(dòng)的要求增加且下游壓強(qiáng)減小。感應(yīng)腔室112經(jīng)由喉部1 感應(yīng)出口 1 處的壓強(qiáng)。由感應(yīng)腔室112感應(yīng)的壓強(qiáng)要比由加載裝置114向隔膜108的第一側(cè)118提供的控制壓強(qiáng)小，導(dǎo)致跨躍隔膜106的壓強(qiáng)差，其使隔膜106以朝向感應(yīng)腔室112的方向移動(dòng)。反過(guò)來(lái)，隔膜108 使閥塞130遠(yuǎn)離閥座132移動(dòng)以允許流體流經(jīng)通道122。當(dāng)下游需求降低時(shí)，在出口 1 處的壓強(qiáng)增加并且流體流動(dòng)需求減少。由感應(yīng)腔室112感應(yīng)的出口壓強(qiáng)(即，經(jīng)由喉部128) 要比加載裝置114產(chǎn)生的控制壓強(qiáng)大，導(dǎo)致跨躍隔膜106的壓強(qiáng)差，其使隔膜106朝向加載腔室110移動(dòng)。反過(guò)來(lái)，隔膜106使閥塞130朝向閥座132移動(dòng)以限制或阻止流體流經(jīng)通道 122?？梢曰诋?dāng)流體調(diào)節(jié)器100受到一系列壓強(qiáng)差和因此而生的流體流速時(shí)流體調(diào)節(jié)器100將出口壓強(qiáng)保持在設(shè)定控制壓強(qiáng)的能力、以一定能力級(jí)別或精度等級(jí)對(duì)流體調(diào)節(jié)器100進(jìn)行分類。流體調(diào)節(jié)器100提供了當(dāng)流體調(diào)節(jié)器受到特定壓強(qiáng)差時(shí)而與設(shè)定控制壓強(qiáng)偏離了無(wú)法接受的量的下游出口壓強(qiáng)時(shí)，流體調(diào)節(jié)器100將不能在額定精度等級(jí)或容量?jī)?nèi)進(jìn)行控制。與設(shè)定控制壓強(qiáng)無(wú)法接受的偏差往往是在過(guò)程流體相對(duì)高速地流經(jīng)流體調(diào)節(jié)器 100時(shí)由升壓流動(dòng)特性造成的。因此，升壓顯著地影響或降低流體調(diào)節(jié)器100的精度和/或能力。例如，當(dāng)下游壓強(qiáng)增加(例如，突然增加)且流體相對(duì)高速的流經(jīng)通道122時(shí)，調(diào)節(jié)器100可能產(chǎn)生升壓。穿過(guò)孔136的相對(duì)高的壓差會(huì)使喉部128內(nèi)的壓強(qiáng)區(qū)域比下游壓強(qiáng)或出口 1 處的壓強(qiáng)低。因此，感應(yīng)腔室122感應(yīng)到較低的壓強(qiáng)(相比于出口壓強(qiáng))并使調(diào)節(jié)器100允許更多流體流向出口 126(而不是使閥塞120朝向閥座132移動(dòng))。因此， 流體調(diào)節(jié)器100的輸出壓強(qiáng)會(huì)偏離設(shè)定的控制壓強(qiáng)。升壓可能由多種因素產(chǎn)生或造成，例如，當(dāng)隔膜106向感應(yīng)腔室112移動(dòng)時(shí)控制彈簧116變化的彈簧力、當(dāng)隔膜106由于跨躍隔膜106的壓強(qiáng)差而偏離或移動(dòng)時(shí)隔膜106的波動(dòng)區(qū)域、通道122的孔腔136的尺寸，過(guò)程流體的入口壓強(qiáng)、穿過(guò)孔腔136的壓強(qiáng)差、閥塞 130 等。圖2示出了圖1中的示例性的調(diào)節(jié)器100的放大、局部視圖，示出了流體流經(jīng)通道 122。圖3示出了閥體120的俯視圖。如在圖2和3中更詳細(xì)顯示的，閥塞130設(shè)置于通道122內(nèi)，從而閥塞130的外表面202設(shè)置于鄰近閥體120的內(nèi)壁206的內(nèi)表面204，以具有相對(duì)緊的配合或容差。在這種方式下，當(dāng)流體流經(jīng)孔腔136時(shí)，閥體120(例如，鄰近孔腔136的入口側(cè))的內(nèi)壁206和閥塞130引導(dǎo)流體在朝向出口 1 的方向208上流經(jīng)通道122。此外，內(nèi)壁206和閥塞130 實(shí)質(zhì)上限制從孔腔136朝向喉部128以及因此感應(yīng)腔室122流體流動(dòng)，因?yàn)殚y塞130緊密地靠近閥塞130的外表面202。如圖3最清楚的所示，內(nèi)壁206相對(duì)于喉部128的圓周徑向設(shè)置，并且朝向孔腔136的軸線201向內(nèi)地突出。因此，當(dāng)流體以相對(duì)低速流過(guò)孔腔136時(shí)，內(nèi)壁206和閥塞130提供降壓減少機(jī)制 (通過(guò)增加升壓)。換句話說(shuō)，當(dāng)流體在入口 1 和出口 1 之間流動(dòng)時(shí)，內(nèi)壁206和閥塞 130以或者朝向出口 1 的下游方向208或者以朝向孔腔136的相反方向210引導(dǎo)流體遠(yuǎn)離128或感應(yīng)腔室122，。然而，對(duì)于相對(duì)高壓強(qiáng)的應(yīng)用，引導(dǎo)流體在方向210上流動(dòng)造成孔腔136處的流體壓強(qiáng)增加。由于孔腔136處的流體壓強(qiáng)增加，通道122內(nèi)的流體以相對(duì)高速流過(guò)孔腔136。因此，對(duì)于具有相對(duì)高的入口壓強(qiáng)或高壓差的應(yīng)用，過(guò)程流體以相對(duì)高速或相對(duì)高動(dòng)量流過(guò)通道122，并且內(nèi)壁206和閥塞130可能在閥體120的喉部1 處造成低壓區(qū)域。反過(guò)來(lái)，感應(yīng)腔室112可以感應(yīng)喉部128處的壓強(qiáng)，其低于出口 1 下游的壓強(qiáng)， 因?yàn)榱黧w以相對(duì)高速流經(jīng)通道122并遠(yuǎn)離感應(yīng)腔室112，從而在喉部128內(nèi)造成低壓區(qū)域或地帶。因此，流體調(diào)節(jié)器100使閥塞120遠(yuǎn)離閥座132移動(dòng)以允許更多的流體流經(jīng)通道 122，從而提供比所要求的更多的下游流體流動(dòng)。因此，出口 1 處的壓強(qiáng)增加超過(guò)由控制彈簧116提供的期望或設(shè)定控制壓強(qiáng)(即，造成升壓)，從而對(duì)于具有相對(duì)低入口壓強(qiáng)的應(yīng)用降低了流體調(diào)節(jié)器100的精度。因此，流體調(diào)節(jié)器100會(huì)典型地具有低精度等級(jí)和/或能力。圖4示出了與在此所述的具有示例性的調(diào)節(jié)閥402實(shí)施的的示例性的流體調(diào)節(jié)器 400，其具有集成的升壓減小能力以防止在流體調(diào)節(jié)器受到相對(duì)高速流體流動(dòng)時(shí)的過(guò)度升壓，從而顯著提高流體調(diào)節(jié)器400的精度等級(jí)和額定能力。換句話說(shuō)，當(dāng)高壓強(qiáng)流體以相對(duì)高速流經(jīng)流體調(diào)節(jié)器400時(shí)，調(diào)節(jié)閥402通過(guò)造成或提高流體調(diào)節(jié)器的降壓來(lái)控制流體調(diào)節(jié)器400的升壓以防止過(guò)度升壓。參照?qǐng)D4，示例性的流體調(diào)節(jié)器400包括可操作的耦接至調(diào)節(jié)閥402的致動(dòng)器 404。調(diào)節(jié)閥402包括閥體406，其限定在入口 412和出口 414之間的主流體流動(dòng)通道410。 入口 412可以流體地耦接至流體調(diào)節(jié)器400上游的分配系統(tǒng)(例如，天然氣分配系統(tǒng))，且出口 414可以流體地耦接至消耗源，比如，例如流體調(diào)節(jié)器400下游的鍋爐。閥座416被安裝于閥體406的通道410內(nèi)，并限定孔腔418，通過(guò)孔腔418流體可以在入口 412和出口 414之間流動(dòng)。為了控制流體流經(jīng)通道410，調(diào)節(jié)閥402包括相對(duì)閥座 416移動(dòng)的流體控制單元或閥塞420 (例如，密封閥盤)。閥塞420 (例如，密封閥盤)耦接至桿似4的末端422且包括可以用彈性材料制成的密封盤428，其在桿似4和閥塞420被朝向閥座416移動(dòng)時(shí)與閥座416的密封面密封接合，以限制或阻止流體流經(jīng)通道410。致動(dòng)器404包括容納隔膜組件436的上殼432和下殼434。隔膜組件436包括固定于致動(dòng)器404的上殼432和致動(dòng)器404的下殼434之間的隔膜438，從而隔膜438的第一側(cè)440和上殼432限定加載腔室442，以及隔膜438的第二側(cè)444和下殼434限定感應(yīng)腔室 446。杠桿448可操作地耦接隔膜438和閥塞420，并耦接至閥桿424的第二末端450。杠桿448經(jīng)由隔膜板452和推進(jìn)桿組件妨4耦接至隔膜438。隔膜438經(jīng)由杠桿448使閥塞 420(例如，密封閥盤)相對(duì)閥座416移動(dòng)以控制在入口 412和出口 414之間的流體流動(dòng)。加載組件456設(shè)置于加載腔室442內(nèi)，其調(diào)整或提供控制壓強(qiáng)。在此實(shí)施例中，力口載組件456包括設(shè)置于可調(diào)整彈簧座460和第二彈簧座462 (例如，隔膜452的主體部)之間的關(guān)閉彈簧458。關(guān)閉彈簧458提供設(shè)定載荷或力(例如，下游控制壓強(qiáng))，其將隔膜438 的第一側(cè)440朝向感應(yīng)腔室446偏置以使閥塞420遠(yuǎn)離閥座416移動(dòng)(例如，開啟位置)。 關(guān)閉彈簧458所施加的力的量能夠經(jīng)由可調(diào)整彈簧座460進(jìn)行調(diào)整(例如，增加或減小)。閥體406耦接至致動(dòng)器404的下殼434，從而感應(yīng)腔室446經(jīng)由閥口或喉部區(qū)域 464與出口 414流體連通。桿導(dǎo)向件466使閥桿似4和閥塞420與下致動(dòng)器殼434、閥體 406或閥座416中的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。桿導(dǎo)向件466還包括至少一個(gè)通道468以將感應(yīng)腔室 446流體地耦接至喉部區(qū)域464和出口 414。當(dāng)由控制彈簧456所提供的力被感應(yīng)腔室446 中的流體壓強(qiáng)所提供的力克服時(shí)，隔膜438向加載腔室442移動(dòng)并且使閥塞420向閥座416移動(dòng)以限制或阻止流體流經(jīng)通道410 (例如，關(guān)閉狀態(tài))。圖5A示出了圖4中的閥體406的剖視圖。圖5B示出了圖4和5A中的閥體406的俯視圖。參照?qǐng)D5A和5B，主通道410限定在入口 412和孔腔418之間的入口容積邊界502 以及在孔腔418和出口 414之間的出口容積邊界504。出口容積邊界504限定在孔腔418 的下游的流道，其至少部分地由內(nèi)壁508限定。在此實(shí)施例中，內(nèi)壁508鄰近孔腔418并在出口 414的上游。此外，內(nèi)壁508鄰近喉部區(qū)域464。為了實(shí)質(zhì)上限制流體流向內(nèi)壁508和閥塞的外表面510之間的喉部區(qū)域464，當(dāng)閥塞420設(shè)置于出口容積邊界504內(nèi)時(shí)，內(nèi)壁508 實(shí)質(zhì)上圍繞或環(huán)繞閥塞420。因此，當(dāng)閥塞420設(shè)置于通道410的出口容積邊界504內(nèi)時(shí)， 內(nèi)壁508的至少一部分立刻接近閥塞420的外表面510。雖然閥塞420的外表面510相對(duì)緊密靠近內(nèi)壁508，閥塞420的外表面510不會(huì)與內(nèi)壁508相接合。為了減少流體調(diào)節(jié)器400的升壓，如圖5B中最清楚所示，閥體406包括第二通道 512。在此實(shí)施例中，第二通道512鄰近孔腔418并且位于出口 414的上游。具體地，第二通道512流體地耦接孔腔418與喉部區(qū)域464。在這種方式下，當(dāng)流體流過(guò)孔腔418時(shí)，第二通道512引導(dǎo)或?qū)蛄黧w流向喉部區(qū)域464因此致動(dòng)器404的感應(yīng)腔室446。換句話說(shuō)， 當(dāng)過(guò)程流體以相對(duì)高速流過(guò)孔腔418時(shí)，第二通道512通過(guò)產(chǎn)生或增加降壓效果來(lái)降低流體調(diào)節(jié)器400的升壓，以顯著的減小或阻止過(guò)度升壓。在所示出的實(shí)施例中，第二通道512與閥體406 —體形成。更具體地，在此實(shí)施例中，第二通道512與內(nèi)壁508 —體形成。如圖5B最清楚的所示，第二通道512經(jīng)由在內(nèi)壁 508內(nèi)的間隙或開口 514形成。如圖5A最清楚的所示，間隙514在孔腔418和閥主體406 的喉部區(qū)域464之間沿著孔腔418的縱軸516的方向延伸。換句話說(shuō)，間隙514具有在孔腔418和喉部區(qū)域464之間延伸的長(zhǎng)度(例如，垂直的長(zhǎng)度)以允許在孔腔418和喉部區(qū)域464之間的流體流動(dòng)。此外，如圖5B最清楚的所示，第二通道512或間隙514在內(nèi)壁508的部分或周邊上延伸。換句話說(shuō)，間隙514限定了內(nèi)壁508的兩個(gè)相反的末端518和520。因此，間隙514 在內(nèi)壁508上提供了開口或裂口，從而在與孔腔418的軸線516垂直的平面上，內(nèi)壁508具有C形截面。在此實(shí)施例中，相反的末端518和520大致平行于孔腔418的縱軸516，從而間隙514(或第二通道512)提供了實(shí)質(zhì)上垂直或直的流體流道(例如，實(shí)質(zhì)上平行于縱軸 516的流道)。然而，在其他的實(shí)施例中，內(nèi)壁508的相反的末端518和520的縱向長(zhǎng)度可以相對(duì)于縱軸516成一個(gè)角度，從而間隙514或第二通道512在孔腔418和喉部區(qū)域464 之間提供了有角度的或錐形的流道。此外，仍然參照?qǐng)D5B，由間隙514形成的開口的尺寸可以在內(nèi)壁508的周圍或周邊的任何部分上延伸。例如，在圖5B中，能夠確定間隙514的尺寸以提供開口，其以任何期望的角515將內(nèi)壁508的相反的末端518和520隔開。例如，間隙514可以以相對(duì)于軸516 大概5度和180度之間的角度將相反的末端518和520隔開。在這個(gè)具體的實(shí)施例中，由間隙514提供的在內(nèi)壁508的相反的末端518和520之間的角515大約為100度。換句話說(shuō)，間隙514的尺寸可以變化以控制流體調(diào)節(jié)器400的升壓和/或降壓。例如，更大尺寸的間隙514提供相對(duì)更多的流體流向喉部區(qū)域464，從而造成更多的降壓和降低升壓。相反， 更小尺寸的間隙514提供相對(duì)較少的流體流向喉部區(qū)域464，從而造成更多的升壓和降低降壓。
雖然沒有示出，在其他的實(shí)施例中，第二通道512可以是溝槽、狹槽、凹槽、溝、孔口、管道(例如，形成于閥體內(nèi))或使孔腔418和喉部區(qū)域464流體連通的任意其他通道。 此外，第二通道512可平行于孔腔418的縱軸516 (即，實(shí)質(zhì)上豎直)，或第二通道512可相對(duì)于縱軸516成一角度。例如，如圖5B所示，末端518和520具有曲面。此外，在此實(shí)施例中，第二通道512在孔腔418和喉部區(qū)域464之間具有一致的形狀或外形(例如，具有一致的流道)。在其他實(shí)施例中，第二通道512在與孔腔418流體連通的開口和與喉部區(qū)域464流體連通的開口之間可以包括不一致的形狀或外形(例如，不同的流道)。例如，第二通道512的流道可以在鄰近孔腔418的第一部分和鄰近喉部區(qū)域 464的第二部分之間開啟，或者流道可以變窄以限制在鄰近孔腔418的第一部分和鄰近喉部區(qū)域464的第二部分之間的流體流動(dòng)。在其他的實(shí)施例中，第二通道512的縱向長(zhǎng)度(例如，在孔腔418和喉部區(qū)域464 之間的垂直長(zhǎng)度)可部分地在喉部區(qū)域464和孔腔418之間延伸。例如，通過(guò)在孔腔418和喉部區(qū)域464之間部分地延伸第二通道512，能夠進(jìn)一步地控制在孔腔418和喉部區(qū)域464 之間的流體流動(dòng)。例如，能夠?qū)⑴c孔腔464流體連通的第二通道512定位于內(nèi)壁508的下部以上，從而當(dāng)閥塞420位于遠(yuǎn)離閥座416的第一位置時(shí)，在孔腔418和喉部區(qū)域464之間允許流體流動(dòng)，但當(dāng)閥塞420位于遠(yuǎn)離閥座416的第二位置時(shí)，內(nèi)壁508和閥塞420限制或阻塞在孔腔418和喉部區(qū)域464之間的流體流動(dòng)。因此，只有當(dāng)閥塞420遠(yuǎn)離第二通道512 的開口移動(dòng)時(shí)(例如，當(dāng)閥塞位于遠(yuǎn)離閥座416的第一位置時(shí))，第二通道512允許在孔腔 418和喉部區(qū)域464之間的流體流動(dòng)。在運(yùn)行中，參照?qǐng)D4、5A和5B，當(dāng)(例如，通過(guò)消耗源)輸送由下游載荷所要求的一定量的流體時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)流體流經(jīng)通道410來(lái)實(shí)現(xiàn)流體壓強(qiáng)和流量的調(diào)節(jié)以在出口 414處保持需要的下游壓強(qiáng)。致動(dòng)器404根據(jù)由控制彈簧458提供或設(shè)定的需要的出口壓強(qiáng)來(lái)調(diào)節(jié)出口 414處的壓強(qiáng)。具體地，致動(dòng)器404基于由控制彈簧458所提供的設(shè)定控制壓強(qiáng)來(lái)相對(duì)于閥座416移動(dòng)閥塞420以將相對(duì)較高的入口壓強(qiáng)降低至期望的較低的出口壓強(qiáng)。因此，控制彈簧458的調(diào)節(jié)改變出口 414處提供的壓強(qiáng)。具體地，感應(yīng)腔室446感應(yīng)喉部區(qū)域464處的流體壓強(qiáng)，其向隔膜438的第二側(cè) 444提供力或壓強(qiáng)，其與控制彈簧458的作用于隔膜438的第一側(cè)440的力或壓強(qiáng)相反。當(dāng)感應(yīng)腔室446感應(yīng)到的壓強(qiáng)實(shí)質(zhì)上與控制彈簧458提供的控制壓強(qiáng)相等時(shí)，流體調(diào)節(jié)器400 處于平衡狀態(tài)且閥塞420向閥座416移動(dòng)以提供與下游流體消耗相等的穩(wěn)定狀態(tài)流動(dòng)。隔膜438兩側(cè)的不實(shí)質(zhì)相等或平衡的壓強(qiáng)差使隔膜438相對(duì)于閥座416移動(dòng)閥塞 420，以調(diào)節(jié)流體流經(jīng)通道410，從而達(dá)到與控制彈簧458提供的設(shè)定控制壓強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的大體恒定的較低出口壓強(qiáng)。具體地，比提供給第一側(cè)440的壓強(qiáng)大的提供給隔膜438的第二側(cè)444的壓強(qiáng)使隔膜438向加載腔室442移動(dòng)，并使閥塞420向閥座416移動(dòng)以限制或阻止流體流經(jīng)通道410。同樣，比提供給隔膜438的第一側(cè)440的壓強(qiáng)小的提供給隔膜438的第二側(cè)444的壓強(qiáng)使隔膜438向感應(yīng)腔室446移動(dòng)并使閥塞420遠(yuǎn)離閥座416移動(dòng)以允許或增加流體流經(jīng)通道410。如圖5A中最清楚的所示，當(dāng)閥塞420遠(yuǎn)離閥座416移動(dòng)時(shí)，流體在入口 412和出口 414之間流動(dòng)穿過(guò)孔腔418。當(dāng)流體流動(dòng)穿過(guò)孔腔418時(shí)，閥塞420和內(nèi)壁508以朝向出口 414并遠(yuǎn)離喉部區(qū)域464的方向522偏離或引導(dǎo)流體。此外，閥塞420和內(nèi)壁508可能會(huì)使流體被以朝向孔腔418相反的方向5 引導(dǎo)。因此，內(nèi)壁508和閥塞420實(shí)質(zhì)上限制在孔腔418和喉部區(qū)域464以及因此感應(yīng)腔室446之間的流體流動(dòng)，因?yàn)殚y塞420的外表面510緊密的靠近內(nèi)壁508。如果入口壓強(qiáng)和/或跨越孔腔418的壓強(qiáng)差相對(duì)低(例如，第一入口壓強(qiáng))，那么流體以相對(duì)低的速度或動(dòng)量流過(guò)孔腔418。對(duì)于低壓強(qiáng)應(yīng)用，內(nèi)壁508和閥塞420提供降壓減小機(jī)制，因?yàn)殚y塞420和內(nèi)壁508引導(dǎo)遠(yuǎn)離喉部區(qū)域464或感應(yīng)腔室446并且以下游朝向出口 414的方向522的流體流動(dòng)。在這種方式下，當(dāng)例如下游需求有突然增加時(shí)，閥塞 420和內(nèi)壁508使感應(yīng)腔室446感應(yīng)比下游壓強(qiáng)更低的壓強(qiáng)(例如，稍微低一點(diǎn)的壓強(qiáng))以控制流體調(diào)節(jié)器400的降壓。此外，與圖2和3中的已知閥體120不同，當(dāng)例如流體以相對(duì)高速流過(guò)孔腔418時(shí)， 示例性的閥體406采用第二通道512以防止流體調(diào)節(jié)器400的過(guò)度升壓。例如，當(dāng)下游需求降低時(shí)，出口 414處的壓強(qiáng)增加并且下游流動(dòng)需求降低。如果入口壓強(qiáng)和/或跨越孔腔 418的壓強(qiáng)差相對(duì)高，流體以相對(duì)高的速度或動(dòng)量流經(jīng)通道410。對(duì)于相對(duì)高壓強(qiáng)的應(yīng)用， 在方向522和5M上引導(dǎo)流體流動(dòng)可以導(dǎo)致孔腔418處的流體的壓強(qiáng)增加。此外，當(dāng)孔腔418處的流體的壓強(qiáng)增加時(shí)，通道410內(nèi)的流體以相對(duì)高的速度流過(guò)孔腔418。由于流體以相對(duì)高的速度或動(dòng)量流過(guò)通道410，高速流體流動(dòng)可以導(dǎo)致喉部區(qū)域 464中的低壓強(qiáng)區(qū)。反過(guò)來(lái)，感應(yīng)腔室446可以感應(yīng)喉部區(qū)域464處的壓強(qiáng)，其比實(shí)際下游壓強(qiáng)相對(duì)較低，因?yàn)殚y塞420和內(nèi)壁508使高速流體以方向522和5M偏離。與在圖1_3 中的閥體120相比，當(dāng)流體以相對(duì)高速流過(guò)孔腔418以及比如下游需求突然減小時(shí)，第二通道512或間隙514引導(dǎo)或允許高速流體在朝向喉部464的方向5 上流動(dòng)，從而感應(yīng)腔室 446沒有感應(yīng)到喉部區(qū)域464處的比下游壓強(qiáng)低的壓強(qiáng)。因此，閥體406包括一體的通道410，其顯著地限制孔腔418和喉部區(qū)域464之間的流體連通(通過(guò)閥塞420和內(nèi)壁508的組合)以防止過(guò)度降壓，并且閥體406還包括一體的第二通道512，其允許孔腔418和喉部區(qū)域464之間的流體連通(通過(guò)間隙514)以防止過(guò)度升壓。當(dāng)例如流體以相對(duì)高速流過(guò)孔腔418時(shí)，第二通道512通過(guò)流體地偶接孔腔 418和喉部區(qū)域464防止流體調(diào)節(jié)器400過(guò)度升壓以防止喉部區(qū)域464內(nèi)的低壓區(qū)域。反過(guò)來(lái)，第二通道512使感應(yīng)腔室466能夠感應(yīng)更接近代表下游壓強(qiáng)的喉部區(qū)域464內(nèi)的壓強(qiáng)，所以流體調(diào)節(jié)器400沒有顯著地偏離由控制彈簧458所提供的控制壓強(qiáng)。因此，流體調(diào)節(jié)器400將具有更高的精度等級(jí)和/或能力。圖6示出了在此所述的另一個(gè)示例性的閥體600，其具有集成的升壓降低能力，所述閥體600能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)流體調(diào)節(jié)器，比如，例如圖4中的流體調(diào)節(jié)器400。閥體600的那些實(shí)質(zhì)上與前述閥體406的元件相似或相同并且具有實(shí)質(zhì)上與那些元件的功能相似或相同功能的元件在下文將不再詳細(xì)描述。取而代之，有興趣的讀者可以參照上面對(duì)應(yīng)的描述。參見圖6，在該實(shí)施例中，閥體600包括與閥體600 —體形成的主或主要流體通道 602和第二通道604。具體地，第二通道604包括多個(gè)孔口、開口或減壓井606。在這個(gè)特定的實(shí)施例中，孔口 606可以在閥體600的孔腔418和喉部區(qū)域464之間延伸，從而孔口 606 限定多個(gè)壁部分608，其圍繞孔腔418的軸線516以任何合適的角度610 (例如，30度、45 度、90度等)被徑向地隔開。在該實(shí)施例中，壁部分608圍繞軸線516間距相等地隔開(例如，45度的徑向距離)。此外，孔口 606可以部分地在孔腔418和喉部區(qū)域464之間延伸，從而壁部分608的至少部分(例如，壁部分608的下端)被結(jié)合或連接，或者孔口 606可以在孔腔418和喉部區(qū)域464之間延伸，從而壁部分608完全分離或者為分離件。此外，孔口 606和/或壁部分608的外形(例如，尺寸、流道截面、長(zhǎng)度等)可以是不同的以控制升壓。例如，具有更大的開口或流道的孔口 606允許更多的流體流向喉部區(qū)域464，從而產(chǎn)生更多的降壓以降低升壓(S卩，阻止過(guò)度升壓)。相比之下，提供具有較小開口或流道的孔口 606允許較小的流動(dòng)，從而增加升壓以降低降壓(即，防止過(guò)度降壓)。此外，在一些實(shí)施例中，第一孔口 606a和/或第一壁部分608a可以具有第一外形或特性或流道(例如，第一尺寸、大小或外形)，并且第二孔口 606b和/或第二壁部分608b 可具有與第一特性不同的第二外形或特性或流道(例如，第一尺寸、大小或外形)。例如， 第一孔口 606a可以包括開放以允許更多流體在孔腔418和喉部區(qū)域464之間流動(dòng)的流道， 并且第二孔口 606b可以包括限制流體在孔腔418和喉部區(qū)域464之間流動(dòng)的流道。與圖 4-6中的閥體406相似，閥體600的孔腔418接納閥塞420，從而閥塞420的外表面510和壁部分608限定主通道602的部分以引導(dǎo)在入口 612和出口 614之間的流體流動(dòng)并且限制流體流向閥體600的喉部區(qū)域464?？卓?606提供第二流道604以使得流體能夠朝向閥體 600的喉部區(qū)域464流動(dòng)。雖然在此已經(jīng)描述了某些示例性的裝置，本專利的覆蓋范圍并不限于此。相反，本專利覆蓋在字面上或者在等同原則下完全落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有裝置和產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.流體調(diào)節(jié)器，包括主體，具有限定流體地耦接入口和出口的孔腔的主通道，其中所述主通道限定在所述入口與所述孔腔之間的入口容積邊界以及在所述孔腔與所述出口之間的出口容積邊界，并且其中所述出口容積邊界的一部分包括鄰近所述孔腔的內(nèi)壁；閥塞，設(shè)置于所述通道內(nèi)，以使得所述內(nèi)壁實(shí)質(zhì)上圍繞所述閥塞的外表面以實(shí)質(zhì)上限制在所述內(nèi)壁與所述閥塞的所述外表面之間以及朝向喉部的流體流動(dòng)；以及第二流體通道，位于所述出口容積邊界內(nèi)，以當(dāng)流體流過(guò)所述孔腔時(shí)增加朝向所述閥體的所述喉部的流體流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二流體通道鄰近所述孔腔并位于所述出口的上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，當(dāng)過(guò)程流體流經(jīng)所述主通道時(shí)，所述第二通道通過(guò)產(chǎn)生下降效果以降低所述流體調(diào)節(jié)器的升壓效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二通道與所述閥體的所述內(nèi)壁一體形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二流體通道包括形成于在所述孔腔與所述主體的所述喉部之間的所述內(nèi)壁中的縱向間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述間隙在所述內(nèi)壁的外圍邊緣的至少一部分上延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述間隙限定所述內(nèi)壁的兩個(gè)相反的末端，以及其中所述相反的末端實(shí)質(zhì)上平行于所述孔腔的縱軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述相反的末端被以相對(duì)于所述孔腔的所述縱軸以大致5度至180度的角度隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述相反的末端被以相對(duì)于孔腔的所述縱軸以大致100度的角度隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二通道包括一個(gè)或多個(gè)形成于所述內(nèi)壁中的放氣口以允許流體經(jīng)由所述放氣口在所述內(nèi)壁與所述外表面之間經(jīng)由放氣口流動(dòng)以及朝向所述主體的所述喉部的流體流動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述放氣口至少部分地設(shè)置于所述內(nèi)壁的周邊上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述放氣口相對(duì)于所述孔腔的所述縱軸被徑向地隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述放氣口圍繞所述孔腔的所述縱軸被均等地隔開。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述放氣口具有實(shí)質(zhì)上相似的輪廓和形狀以在所述孔腔與所述喉部之間提供實(shí)質(zhì)上相似的流速。
15.流體閥體，包括與所述閥體一體形成的第一通道，其限定將所述通道的入口流體地耦接至所述通道的出口的孔腔；以及與所述閥體一體形成的第二通道，以當(dāng)所述閥體耦接致動(dòng)器時(shí)增加所述第一通道的所述孔腔與用于流體地連通致動(dòng)器的感應(yīng)腔室的、所述閥體的喉部區(qū)域之間的流體流速。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流體閥體，其特征在于，當(dāng)所述閥塞設(shè)置于鄰近所述孔腔的所述第一通道內(nèi)時(shí)，所述第一通道限制所述孔腔與所述喉部區(qū)域之間的流體連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體閥體，其特征在于，當(dāng)所述閥塞設(shè)置于鄰近所述孔腔的所述第一通道內(nèi)時(shí)，所述第二通道允許所述孔腔與所述喉部區(qū)域之間的流體連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流體閥體，其特征在于，所述第一通道包括具有內(nèi)表面的內(nèi)壁，其在所述閥塞設(shè)置于所述第一通道內(nèi)時(shí)，緊密靠近所述閥塞的外表面，從而所述內(nèi)壁和所述閥塞引導(dǎo)流體流向所述出口并限制在所述閥塞的所述外表面與所述內(nèi)壁的所述內(nèi)表面之間的流體流動(dòng)。
19.用于流體調(diào)節(jié)器的閥體，包括控制流體流經(jīng)所述流體調(diào)節(jié)器的通道的裝置，所述用于控制流體流動(dòng)的裝置可滑動(dòng)地設(shè)置于鄰近所述通道的內(nèi)壁，從而所述內(nèi)壁和所述控制流體流動(dòng)的裝置引導(dǎo)流體朝向所述流體調(diào)節(jié)器的出口流經(jīng)所述通道的所述孔腔并且限制朝向所述通道的喉部區(qū)域的流體流動(dòng)；以及用于當(dāng)所述流體以相對(duì)高速流過(guò)所述孔腔時(shí)引導(dǎo)所述流體朝向喉部區(qū)域流經(jīng)所述孔腔的裝置，其中所述用于引導(dǎo)流體朝向所述喉部區(qū)域流經(jīng)所述孔腔的裝置與所述通道一體形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的閥體，其特征在于，所述用于引導(dǎo)流體朝向所述喉部區(qū)域流經(jīng)所述孔腔的裝置包括與所述內(nèi)壁一體成型的用于增加所述孔腔與所述喉部區(qū)域之間的流體流速的裝置。
全文摘要
在此描述了具有集成升壓減小能力的閥體。示例性的流體調(diào)節(jié)器包括一具有主通道的主體，該主通道限制限定流體地耦接入口和出口的出孔腔以連接入口和出口，其中該主通道限定在入口和孔腔之間限制出的入口體積容積邊界，以及在孔腔和出口之間限制出的出口容積邊界。該出口容積邊界的一部分包括一鄰近孔腔的內(nèi)壁。一閥塞設(shè)置于該通道的第二部分內(nèi)，從而該內(nèi)壁大體上實(shí)質(zhì)上圍繞閥塞的外表面以大體上實(shí)質(zhì)上限制流體在該內(nèi)壁和閥塞的外表面之間朝向喉部流動(dòng)。閥體具有位于出口容積邊界內(nèi)的第二流體通道以在流體流過(guò)孔腔時(shí)增加朝向閥體的喉部的流體流動(dòng)。
文檔編號(hào)F16K27/02GK102454814SQ201110358529
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者D·B·大衛(wèi), J·B·奇澤克 申請(qǐng)人:艾默生過(guò)程管理調(diào)節(jié)技術(shù)公司