專利名稱：溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，更具體地，涉及溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
許多過程控制系統(tǒng)使用壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器來控制過程流體的壓強(qiáng)。減壓調(diào)節(jié)器通常用于接收相對(duì)高壓強(qiáng)的流體并輸出相對(duì)較低的經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出流體壓強(qiáng)。以這種方式，盡管在通過調(diào)節(jié)器時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)下降，但是減壓調(diào)節(jié)器能夠?yàn)閷挿秶妮敵鲐?fù)載(即，流量要求， 容量，等)提供相對(duì)穩(wěn)定的流體壓強(qiáng)。溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器通常在控制過程流體溫度(例如，將過程流體溫度保持在預(yù)定溫度)的同時(shí)減小壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器入口與出口之間的過程流體的壓強(qiáng)。當(dāng)調(diào)節(jié)器的入口與出口之間的過程流體的壓強(qiáng)降低時(shí)，控制過程流體的溫度防止流過調(diào)節(jié)器的過程流體的凝結(jié)和/或引起過程流體的汽化。一般地，溫度控制的調(diào)節(jié)器提供了氣體壓強(qiáng)控制，并且通常與采樣系統(tǒng)一起使用， 在采樣系統(tǒng)中分析設(shè)備可能要求過程流體處于氣體或蒸汽狀態(tài)且具有相對(duì)低的壓強(qiáng)。例如，在石化工業(yè)，含有液態(tài)碳?xì)浠衔锏倪^程流體的樣品通常被分析(例如，通過色譜分析)以用于質(zhì)量控制。這種過程流體樣品通常必須處于氣態(tài)或蒸汽相。因此，溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器可以被用于在分析前預(yù)熱液體，防止氣體凝結(jié)，或汽化液體。例如，溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器可以在分析(例如，色譜分析)之前預(yù)熱液體，防止氣體凝結(jié)，或汽化液體。溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器通常采用蒸汽或電加熱來控制過程流體的溫度。由于過程流體在通過調(diào)節(jié)器(例如，通過閥座)時(shí)經(jīng)歷了實(shí)質(zhì)的壓強(qiáng)減少或下降，過程流體在調(diào)節(jié)器中被加熱。依照焦耳-湯姆生效應(yīng)(Joule-Thomson effect)，這種壓強(qiáng)的減少導(dǎo)致了過程流體中(例如，氣體)顯著的熱量損失(例如，溫度下降)。溫度控制的調(diào)節(jié)器在壓強(qiáng)下降的點(diǎn)加熱以增加或保持過程流體的溫度，從而防止當(dāng)過程流體的壓強(qiáng)在調(diào)節(jié)器中降低時(shí)過程流體(例如，飽和氣體)的凝結(jié)。在其他的情況下，例如，可能需要液體被汽化。在這種情況下，溫度控制的調(diào)節(jié)器在液體通過調(diào)節(jié)器時(shí)加熱以汽化該液體，以便于例如通過氣體樣品來分析該液體。因?yàn)椴煌膽?yīng)用，溫度控制的調(diào)節(jié)器可以被稱作加熱的調(diào)節(jié)器。例如，加熱的調(diào)節(jié)器可以被用于加熱(例如，通過加熱媒介)含有待分析的液體的入口過程流體(例如，含有碳?xì)浠衔锏囊后w)。在另外的示例中，溫度控制的調(diào)節(jié)器可以被用于汽化(例如，通過熱源)含有待分析的氣體(例如，含有碳?xì)浠衔锏臍怏w)的入口過程流體。


圖1是一種已知的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的截面圖；圖2A是在此所述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的截面圖；圖2B是圖2A的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的另一截面圖；圖3是圖2A及2B的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的又一截面圖。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例中，示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)器主體，其具有通過第一通道被流體地耦接到過程流體出口的過程流體入口、以及通過第二通道被流體地耦接到熱交換媒質(zhì)出口的熱交換媒質(zhì)入口，其中所述熱交換媒質(zhì)入口與所述調(diào)節(jié)器主體整體地構(gòu)成。 熱腔體被可移除地耦接到所述調(diào)節(jié)器主體以在所述熱交換媒質(zhì)入口與所述熱交換媒質(zhì)出口之間構(gòu)成腔室。所述第一通道的至少一部分被放置在所述腔室內(nèi)。所述腔室用于通過所述熱交換媒質(zhì)入口接收熱交換媒質(zhì)，以在所述過程流體通過所述第一通道流經(jīng)所述腔室時(shí)向所述過程流體提供熱量，所述第一通道將所述過程流體與所述熱交換媒質(zhì)分隔開。在另一示例中，溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器包括主體，其具有被可移除地耦接到下部的上部。所述下部包括入口端口與出口端口之間的過程流體流動(dòng)路徑，以及被流體地耦接到蒸汽出口端口的蒸汽入口端口。熱腔體被耦接到所述調(diào)節(jié)器主體的下部，其中所述熱腔體包括開口，用于當(dāng)被耦接到所述調(diào)節(jié)器主體時(shí)限定熱腔室。所述熱腔室用于通過所述蒸汽入口端口接收蒸汽。第一通道至少部分地限定所述入口與所述出口之間的過程流體流動(dòng)路徑，并且所述第一通道被至少部分地放置在所述熱腔室內(nèi)，并且其中所述第一通道將所述過程流體與所述蒸汽分隔開。
具體實(shí)施例方式在本文中所述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器采用熱交換媒質(zhì)(例如，蒸汽)在過程流體的壓強(qiáng)通過調(diào)節(jié)器而降低時(shí)來控制(例如，增加)過程流體(例如，腐蝕性流體，天然氣，等)的出口溫度。具體地，在本文中所述的示例調(diào)節(jié)器包括與調(diào)節(jié)器主體整體地構(gòu)成的熱交換媒質(zhì)入口。將調(diào)節(jié)器主體與熱交換媒質(zhì)入口整體地構(gòu)成使得該調(diào)節(jié)器能夠在比具有耦接到(例如，通過焊接)熱腔體和/或調(diào)節(jié)器主體的熱交換媒質(zhì)入口或蒸汽端口的調(diào)節(jié)器相對(duì)更大或更高壓強(qiáng)(例如，在約250psi與IOOOpsi之間)處接收熱交換媒質(zhì)(例如， 蒸汽)。例如，由于例如焊接的強(qiáng)度有限，通過例如焊接耦接到管道或熱腔室的熱交換媒質(zhì)入口通常僅能夠承受最大壓強(qiáng)為約例如250psi的熱交換媒質(zhì)。以這種方式(例如，將熱交換媒質(zhì)入口與調(diào)節(jié)器主體整體地構(gòu)成)，示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器可以被提供以具有實(shí)質(zhì)上更高或更大溫度(例如，在約300下至1000下之間)的熱交換媒質(zhì)。這種配置使得溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器能夠提供具有更高出口溫度的過程流體(例如，出口溫度在約300下至1000 間的過程流體)。此外，在本文中所述的示例調(diào)節(jié)器避免了需要將熱交換媒質(zhì)入口耦接(例如，焊接)到調(diào)節(jié)器主體或熱腔體的制造操作，從而減少了制造成本，存貨，維護(hù)，等等。此外，在本文中所述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器提供了比一些已知的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器更大的熱交換接觸面積。例如，至少部分的通道(例如，管狀通道)被以線圈或U型結(jié)構(gòu)設(shè)置在(例如，蛇形通過)熱腔室內(nèi)，以增加熱腔室中的熱交換媒質(zhì)(例如，蒸汽)與在通道內(nèi)流動(dòng)的過程流體之間的熱交換接觸面積。以這種方式(例如，線圈結(jié)構(gòu))設(shè)置或安排通道經(jīng)過熱腔室增加了熱交換媒質(zhì)與在通道內(nèi)流動(dòng)的過程流體之間的熱交換率， 從而提供了具有更高或更大出口溫度的過程流體。例如，在本文中所述的示例調(diào)節(jié)器能夠提供出口溫度為約，例如，500 過程流體。與之相反，已知的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器通常能夠提供最大出口溫度大約為350下的過程流體。因此，在本文所述的示例調(diào)節(jié)器能夠提供具有比一些已知溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器明顯地更高的出口溫度的過程流體。在討論在本文中所述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器的細(xì)節(jié)之前，在圖1中提供了一種已知溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器100的說明。這種已知的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器100通常被用于控制流過調(diào)節(jié)器100的過程流體的出口溫度(例如，預(yù)定溫度)。調(diào)節(jié)器100包括具有入口 104與出口 106的主體102。隔膜108與流動(dòng)控制構(gòu)件110(例如，閥塞)被設(shè)置在主體102內(nèi)，以限定入口腔室112及壓強(qiáng)腔室114。隔膜108將流動(dòng)控制構(gòu)件110相對(duì)于閥座116移動(dòng)，以控制出口 106處過程流體的壓強(qiáng)。第一通道118流體地將入口 104耦接至入口腔室112，而第二通道120流體地將出口 106耦接至出口腔室114。管狀主體或熱腔體122(例如，圓柱形體)耦接到(例如，螺紋地耦接)調(diào)節(jié)器100的主體102以構(gòu)成熱腔室124。熱腔室IM容納所述第一和第二通道118和120的至少一部分。熱腔體122還包括熱交換媒質(zhì)入口端口 126以及出口端口 128。熱交換媒質(zhì)例如蒸汽流過入口端口 1 與出口端口 1 之間的熱腔室124。在運(yùn)行時(shí)，熱腔室1 可以接收最大壓強(qiáng)為約例如250psi，最大溫度為約350 T 的蒸汽。當(dāng)蒸汽流經(jīng)熱腔室1 時(shí)，來自蒸汽的能量(例如，熱能或熱)通過設(shè)置在熱腔室 124內(nèi)的第一與第二通道118和120的部分而被交換到過程流體。因此，例如，如果在通過入口 104進(jìn)入調(diào)節(jié)器100時(shí)過程流體已經(jīng)處于氣體或蒸汽狀態(tài)，在一些情況下，熱的增加導(dǎo)致過程流體汽化或者，在其他情況下，防止過程流體的凝結(jié)。然而，對(duì)于圖1的已知的調(diào)節(jié)器100，媒質(zhì)(例如，蒸汽)能夠交換給過程流體的熱量可能有所限制。具體地，例如，在入口 1 的蒸汽壓強(qiáng)可能被限制為最大壓強(qiáng)約為例如 250psi。限定或限制入口 1 處蒸汽的壓強(qiáng)還限制了蒸汽的最高溫度為約例如350下，在一些情況下，這可能不足以汽化過程流體或者防止過程流體的凝結(jié)。由于入口 1 通常被焊接到熱腔體122上，入口 1 處熱交換媒質(zhì)(例如，蒸汽) 的壓強(qiáng)可能受到限制。因此，將蒸汽入口 1 耦接至熱腔體122的壁130的焊點(diǎn)(未示出) 可能不能夠承受壓強(qiáng)超過例如250psi的蒸汽。正如上述，限制入口 1 處蒸汽的壓強(qiáng)還限制了蒸汽的最高溫度，這導(dǎo)致蒸汽與過程流體之間較低的熱交換率。此外，將入口 1 焊接到熱腔體122的壁130還可能限定或限制壁130的厚度為例如1/16英寸。具有這種限制厚度的壁(例如，壁130)可能不能承受壓強(qiáng)超過例如250psi 的蒸汽。因此，已知的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器100可能不能夠承受壓強(qiáng)超過例如250psi的熱交換媒質(zhì)，從而限制了流過熱腔室124的熱交換媒質(zhì)的溫度，并且因此提供了較低的過程流體出口溫度。此外，將蒸汽入口端口焊接到熱腔體增加了制造成本，存貨成本，等等。在其他已知的示例中，蒸汽管道穿過調(diào)節(jié)器主體(例如，調(diào)節(jié)器主體10 的流動(dòng)路徑。因此，過程流體在流過調(diào)節(jié)器時(shí)直接地接觸蒸汽管道。然而，由于在過程流體流過調(diào)節(jié)器時(shí)熱管道與過程媒質(zhì)接觸時(shí)間較短，這種結(jié)構(gòu)通常提供較低的熱交換率，因此提供了較低的過程流體出口溫度。在又一已知的示例中，蒸汽端口耦接到接近過程流體的調(diào)節(jié)器主體。蒸汽端口接收蒸汽，該蒸汽向調(diào)節(jié)器主體供熱。反過來，在過程流體流經(jīng)接近蒸汽端口的調(diào)節(jié)器主體的入口和出口之間時(shí)，調(diào)節(jié)器主體向過程流體供熱。在這種結(jié)構(gòu)中，蒸汽通常加熱包含有過程流體流動(dòng)路徑的調(diào)節(jié)器主體。然而，這種結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致較差的熱交換(例如，低熱交換率) 并且通常需要相對(duì)較高的能量來加熱或?qū)⑦^程流體保持在所需的溫度。在一些情況下，不充分的熱交換可能導(dǎo)致過程流體凝結(jié)。圖2A與2B是示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器200的截面圖。在本文中所述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器在控制過程流體(例如，腐蝕性流體，天然氣，等)的溫度時(shí)減少了過程流體的壓強(qiáng)。示例調(diào)節(jié)器200包括耦接(例如，螺紋耦接)到下部體204的上部體202。隔膜 206被設(shè)置在上部體202與下部體204之間。上部體202與隔膜206的第一側(cè)208限定了第一腔室210。偏置元件212(例如，彈簧)被設(shè)置在可調(diào)節(jié)彈簧座214與隔膜板216之間的第一腔室210內(nèi)，該隔膜板216支撐隔膜206。在該示例中，第一腔室210通過出孔218 被流體地耦接到，例如，大氣。彈簧調(diào)節(jié)器220(例如，螺絲)接合可調(diào)節(jié)的彈簧座214以使得能夠調(diào)節(jié)偏置元件212的長度(例如，壓縮或解壓縮偏置元件21 ，并且因此能夠調(diào)節(jié) (例如，增加或減少)偏置元件212施加在隔膜206的第一側(cè)208上的預(yù)設(shè)力或負(fù)載的量。下部體204與隔膜206的第二側(cè)222至少部分地限定壓強(qiáng)腔室224，入口 226以及出口 228。閥塞230被設(shè)置在下部體204中的縱向孔或入口腔室232內(nèi)。閥座234被設(shè)置在入口腔室232與壓強(qiáng)腔室2 之間，并限定入口 2 與出口 2 之間的流動(dòng)路徑中的孔 236。在該示例中，閥座234接合通過例如埋頭孔所形成的肩部238。閥塞230通過隔膜板 216以及閥桿240被可操作地耦接到隔膜206。在運(yùn)行時(shí)，隔膜206將閥塞230朝著或遠(yuǎn)離閥座234移動(dòng)，以防止或允許入口 2 與出口 2 之間的流體流動(dòng)。第二彈簧242被設(shè)置在入口腔室232內(nèi)，以朝閥座234偏置閥塞230。在所示的示例中，閥塞230能夠接合閥座 234以提供緊密的密封，從而防止流體在入口 2 與出口 2 之間流動(dòng)。第二彈簧242的彈性系數(shù)通常實(shí)質(zhì)上小于偏置元件212的彈性系數(shù)。如圖2A與2B所示，入口 2 通過第一通道244被流體地耦接到入口腔室232，并且出口 2 通過第二通道246被流體地耦接到壓強(qiáng)腔室224。在該實(shí)例中，第一通道244包括與下部體204整體地構(gòu)成的整體路徑248與250，以及可移除地耦接的管狀通道252 (例如，管道)，該管狀通道252將整體路徑248與250流體地耦接在入口 2 與入口腔室232 之間。類似地，第二通道246包括與下部體204整體地構(gòu)成的整體路徑2M與256，以及可移除地耦接的管狀通道258 (例如，管道)，以將整體路徑2M及256流體地耦接在壓強(qiáng)腔室2 與出口 2 之間。管狀通道252及258通過聯(lián)接器沈0，例如壓縮配件，被耦接到下部體204 (例如，耦接到各個(gè)整體路徑M8，250，254和256)。然而，在其他示例中，入口 2 與出口 2 可以通過其他適合的通道和/或路徑被流體地耦接。在該示例中，管狀通道252 與258是由耐腐蝕材料例如，不銹鋼構(gòu)成的管道。然而在其他示例中，管狀通道252和/或 258可以由鎳銅、鎳鉻、黃銅或任意其他適合的一種或多種材料構(gòu)成。圖3是圖2A與2B的示例溫度控制的減壓調(diào)節(jié)器200的另一截面圖。參考圖2A， 2B及3，熱腔體或管狀體302被耦接到調(diào)節(jié)器200的下部體204。在該示例中，熱腔體302 是被螺紋地耦接到下部體204的圓柱形體。當(dāng)被耦接到下部體204時(shí)，熱腔體302構(gòu)成或限定熱腔室304。熱交換媒質(zhì)入口 306(例如，蒸汽入口端口)與下部體204整體地構(gòu)成。 與下部體204整體地構(gòu)成的路徑308流體地耦接熱交換媒質(zhì)入口 306與熱腔室304。熱腔室304通過熱交換媒質(zhì)入口 306接收相對(duì)高壓強(qiáng)(例如，在250psi至IOOOpsi之間)的熱交換媒質(zhì)(例如，蒸汽)。在該示例中，熱腔體302由耐腐蝕材料例如不銹鋼構(gòu)成。然而，在其他示例中，管狀通道252和/或258可以由鎳銅、鎳鉻、黃銅或任意其他適合的一種或多種材料構(gòu)成。在該示例中，第一通道244的至少一部分(例如，管狀通道25 與第二通道246的一部分(例如，管狀通道258)被設(shè)置在熱腔室304內(nèi)。然而，在其他示例中，第一通道M4 的至少一部分，或者可替代地，第二通道246的至少一部分可以被設(shè)置在熱腔室304內(nèi)。此外，管狀通道252及258被以U型或線圈結(jié)構(gòu)設(shè)置在熱腔室304內(nèi)，以增加熱腔室304中的熱交換媒質(zhì)與在管狀通道252及258內(nèi)流動(dòng)的過程流體之間的熱交換接觸面積。管狀通道 252及258將過程流體從熱腔室304分離，分隔或物理地隔離，并且因此將其與熱交換媒質(zhì)分離，分隔或物理地隔離。熱交換媒質(zhì)流經(jīng)在熱交換媒質(zhì)入口 306與熱交換媒質(zhì)出口 310 之間的熱腔室304。在該示例中，熱交換媒質(zhì)出口 310與熱腔體302整體地構(gòu)成。在運(yùn)行中，示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器200通過過程流體入口 2 被流體地耦接到上游壓強(qiáng)源，并通過過程流體出口 2 被流體地耦接到下游裝置或系統(tǒng)。例如，入口 226將調(diào)節(jié)器200耦接到，例如過程控制系統(tǒng)，該過程控制系統(tǒng)提供相對(duì)高壓強(qiáng)(例如， 4500psi)的過程流體(例如，含碳?xì)浠衔?給調(diào)節(jié)器200。出口 2 將調(diào)節(jié)器200流體地耦接到例如下游系統(tǒng)，諸如例如需要過程流體處于特定(例如，較低)壓強(qiáng)(例如， 0-500psi)的采樣系統(tǒng)。采樣系統(tǒng)可以包括分析器(例如氣體分析器)，該分析器可能需要過程流體處于相對(duì)低壓強(qiáng)(例如，0-500psi)，并且需要該過程流體(例如，樣品)處于使得過程流體處于氣態(tài)的溫度(例如，大約500下)，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)或便于(例如，用于質(zhì)量控制的)過程流體的分析。溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器200通常調(diào)節(jié)入口 2 處的過程流體的壓強(qiáng)以在出口 2 處提供或得出特定或所需壓強(qiáng)?？梢酝ㄟ^經(jīng)由彈簧調(diào)節(jié)器220調(diào)節(jié)由偏置元件212施加在隔膜206的第一側(cè)208上的力來配置所需的壓強(qiáng)設(shè)定點(diǎn)。為達(dá)到所需出口壓強(qiáng)，彈簧調(diào)節(jié)器220被沿軸312旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，沿圖3方位的順時(shí)針或逆時(shí)針方向)，以調(diào)節(jié)由偏置元件212施加在隔膜206的第一側(cè)208上的力。反過來，由偏置元件212施加在隔膜206 上的力相對(duì)于閥座234安置閥塞230(例如，以圖2A，2B和3中方位，將閥塞230遠(yuǎn)離閥座 234移動(dòng))，以允許在入口 2 與出口 2 之間的過程流體流動(dòng)。因此，出口或所需壓強(qiáng)取決于由偏置元件212所施加的預(yù)設(shè)力的量，該預(yù)設(shè)力用于安置隔膜206并因而相對(duì)于閥座 2；34安置閥塞230。壓強(qiáng)腔室2M通過第二通道246感測(cè)出口 2 處的過程流體的壓強(qiáng)。當(dāng)壓強(qiáng)腔室 224中過程流體的壓強(qiáng)增加，從而在隔膜206的第二側(cè)222上施加超過由偏置元件212施加在隔膜206的第一側(cè)208上的預(yù)設(shè)力的力時(shí)，隔膜206克服由偏置元件212施加的力而移向第一腔室210 (例如，以圖2A，2B和3中方位的向上的方向)。當(dāng)隔膜206移向第一腔室210時(shí)，隔膜206使得閥塞230向閥座234移動(dòng)，以限制通過孔236的流體流動(dòng)。第二彈簧242朝向閥座234偏置閥塞230，以密封地接合閥座234(例如，處于關(guān)閉位置)，從而實(shí)質(zhì)上防止流體流過孔236(即，在入口腔室232與壓強(qiáng)腔室2M之間)。防止或?qū)嵸|(zhì)上限制流體在入口 2 與出口 2 之間流動(dòng)使得出口 2 處的過程流體的壓強(qiáng)下降。相反地，出口 2 處的減少的流體壓強(qiáng)通過第二通道246表現(xiàn)在壓強(qiáng)腔室2 中。 當(dāng)壓強(qiáng)腔室224中的過程流體的壓強(qiáng)下降到低于由偏置元件212施加在隔膜206的第一側(cè)208上的預(yù)設(shè)力時(shí)，偏置元件212使得隔膜206以朝壓強(qiáng)腔室224的方向移動(dòng)(例如，以圖 2A，2B和3中方位的向下方向)。當(dāng)隔膜206朝壓強(qiáng)腔室2M移動(dòng)時(shí)，閥塞230遠(yuǎn)離閥座 234移動(dòng)以允許流體流經(jīng)孔236(例如，打開位置)，從而使得出口 2 處的壓強(qiáng)增加。當(dāng)出口壓強(qiáng)實(shí)質(zhì)上等于由偏置元件212施加的預(yù)設(shè)力時(shí)，隔膜206使得閥塞230處于保持所需出口壓強(qiáng)，并提供所需的流體流量的位置。當(dāng)過程流體流過孔236時(shí)，過程流體的壓強(qiáng)顯著降低。因此，壓強(qiáng)的下降使得過程流體的溫度顯著下降(例如，歸因于焦耳-湯姆生效應(yīng))。為最小化焦耳-湯姆生效應(yīng)，過程流體在流經(jīng)入口 2 與出口 2 之間時(shí)被加熱。當(dāng)過程流體通過第一通道244在入口 2 與入口腔室232之間流動(dòng)時(shí)，熱交換媒質(zhì)(例如，蒸汽)通過熱交換媒質(zhì)入口 306與熱交換媒質(zhì)出口 310流經(jīng)熱腔室304，以向熱腔室304供熱。熱腔室304內(nèi)的熱交換媒質(zhì)將熱交換給在管狀通道252中流動(dòng)的過程流體。 以這種方式，例如，在過程流體流過孔236之前，過程流體可以在其流經(jīng)第一通道244時(shí)被加熱。過程流體通過第二通道246在壓強(qiáng)腔室2 與出口 2 之間流動(dòng)。如上所述，在該例子中，熱腔室304容納第二通道M6的至少一部分(例如，管狀通道258)。由熱腔室304中的蒸汽所提供的熱通過管狀通道258被交換，以加熱在壓強(qiáng)腔室2 與出口 2 之間的管狀管道258內(nèi)流動(dòng)的過程流體。因此，過程流體可以在流經(jīng)第二通道246時(shí)被再次加熱。以這種方式，包括例如飽和氣體的過程流體可以保持在氣態(tài)。因此，示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器200向流經(jīng)第一和第二通道244和246 (例如， 在壓強(qiáng)下降的點(diǎn))的過程流體加熱，以增加或維持過程流體的溫度處于所需溫度(例如，在約500 T )。控制出口溫度在所需或預(yù)定溫度防止在過程流體的壓強(qiáng)在調(diào)節(jié)器200中下降時(shí)過程流體的凝結(jié)或引起過程流體的汽化。附加地，在此示例中，管狀通道252和258的外徑被以一定尺寸制造(例如，具有相對(duì)小的外徑)，以使得流過管狀通道252和258的大量過程流體鄰近管狀通道252和258 的內(nèi)表面(例如，內(nèi)徑)流動(dòng)。以這種方式，當(dāng)過程流體鄰近管狀通道252與258的內(nèi)表面 (即，實(shí)質(zhì)上接合或接觸內(nèi)表面)流動(dòng)時(shí)，熱交換率改善。在該示例中，熱交換媒質(zhì)是蒸汽。然而，在其他示例中，熱交換媒質(zhì)可以是向流經(jīng)調(diào)節(jié)器200的過程流體供熱的任意適合熱交換媒質(zhì)。由于熱交換媒質(zhì)入口 306與下部體204 整體地構(gòu)成，蒸汽可以以相對(duì)較大或較高的壓強(qiáng)(例如，約650psi的壓強(qiáng))流經(jīng)熱交換媒質(zhì)入口 306。例如，蒸汽流經(jīng)熱交換媒質(zhì)入口 306，其具有比例如流經(jīng)圖1所示的示例調(diào)節(jié)器100的入口端口 1 的蒸汽壓強(qiáng)(例如，最高為約250psi的壓強(qiáng))更高的壓強(qiáng)(例如， 約250psi至IOOOpsi之間)。以這種方式，調(diào)節(jié)器200可以接收具有顯著更高或?qū)嵸|(zhì)上更高溫度的蒸汽或其他熱交換媒質(zhì)，例如具有約350下至1000 °F之間的溫度的媒質(zhì)。因此， 調(diào)節(jié)器200可以提供具有顯著更高溫度(例如，在約500下至1000下之間)的過程流體。附加地或可替代地，通過減少熱交換媒質(zhì)入口 306與熱腔體302之間的聯(lián)接器或焊接，熱腔體302可以包括具有增加厚度(例如，約1/4英寸)的壁314以提供更多結(jié)構(gòu)支撐來承受具有更高壓強(qiáng)的熱交換媒質(zhì)，例如具有在約250psi至IOOOpsi之間的壓強(qiáng)的蒸汽。熱腔體302可以由不銹鋼或任何其他合適的一種或多種材料構(gòu)成。附加地，不同于一些已知的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器200在蒸汽與管狀通道252與 258之間提供增加的熱交換接觸面積，并且因而提供了增加的熱交換率或較低的熱阻。如上所述，例如，管狀通道252和/或258可以以U型結(jié)構(gòu)，W型結(jié)構(gòu)，線圈結(jié)構(gòu)或任意其他結(jié)構(gòu)通過(例如，蛇形通過)熱腔室304。以這種方式使得管狀通道252通過熱腔室304改善或增加了蒸汽與流經(jīng)管狀通道252和258的過程流體之間的熱交換接觸面積。增加熱交換接觸面積提供了蒸汽與管狀通道252與258之間的更高或改善的熱交換率，并且因此，在加熱過程流體時(shí)提供了更大的熱交換和/或改善的效率(例如，更快地加熱過程流體和/或增加過程流體到更高的所需的溫度)。 雖然在本文中描述了具體的設(shè)備，方法和物品，但是本專利所涵蓋的范圍并不限于此。相反，本專利完全涵蓋所有字面地或在等同原則下落入所附權(quán)利要求范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，包括調(diào)節(jié)器主體，其具有通過第一通道被流體地耦接到過程流體出口的過程流體入口，以及通過第二通道被流體地耦接到熱交換媒質(zhì)出口的熱交換媒質(zhì)入口，其中所述熱交換媒質(zhì)入口與所述調(diào)節(jié)器主體整體地構(gòu)成；以及熱腔體，其被可移除地耦接到所述調(diào)節(jié)器主體以在所述熱交換媒質(zhì)入口與所述熱交換媒質(zhì)出口之間構(gòu)成腔室，其中所述第一通道的至少一部分被放置在所述腔室內(nèi)，并且其中所述腔室用于通過所述熱交換媒質(zhì)入口接收熱交換媒質(zhì)，以當(dāng)所述過程流體通過所述第一通道流經(jīng)所述腔室時(shí)向所述過程流體提供熱量，并且其中所述第一通道將所述過程流體與所述熱交換媒質(zhì)分隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第一通道的所述至少一部分被以線圈的結(jié)構(gòu)放置在所述腔室中，以增加所述熱交換媒介與在所述第一通道中流動(dòng)的過程流體之間的熱交換接觸面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述熱交換媒質(zhì)包括蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述熱交換媒質(zhì)入口用于接收具有在約250psi至IOOOpsi之間的壓強(qiáng)的蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述腔室內(nèi)的所述蒸汽的溫度在約500 1000 °F之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第一通道包括管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述熱腔體包括金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二通道整體地構(gòu)成在所述調(diào)節(jié)器主體中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述熱交換媒質(zhì)出口整體地構(gòu)成在所述熱腔體中。
10.一種壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，包括主體，其具有被可移除地耦接到下部的上部，其中所述下部包括入口端口與出口端口之間的過程流體流動(dòng)路徑，并且其中所述主體包括被流體地耦接到蒸汽出口端口的蒸汽入口端口 ；熱腔體，其被耦接到所述調(diào)節(jié)器主體的所述下部，其中所述熱腔體包括開口，用于當(dāng)被耦接到所述調(diào)節(jié)器主體時(shí)限定熱腔室，并且其中所述熱腔室用于通過所述蒸汽入口端口接收蒸汽；以及第一通道，用于至少部分地限定所述入口與所述出口之間的所述過程流體流動(dòng)路徑， 其中所述第一通道被至少部分地放置在所述熱腔室內(nèi)，并且其中所述第一通道將所述過程流體與所述蒸汽分隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第一通道的所述至少一部分以U型結(jié)構(gòu)通過所述熱腔室，以增加所述腔室中的蒸汽與在所述第一通道內(nèi)流動(dòng)的過程流體之間的熱交換接觸面積，以便增加所述熱腔室與所述第一通道中的所述蒸汽之間的熱交換率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述蒸汽入口端口接收在約 250psi至IOOOpsi間的加壓蒸汽。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其中所述熱腔室接收具有在約350下至 1000 °F之間的溫度的蒸汽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述通道包括金屬管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述蒸汽出口端口整體地構(gòu)成在所述熱腔體中并鄰接所述熱腔室。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括整體地構(gòu)成在所述主體中的第二通道，用于流體地耦接所述蒸汽入口端口與所述熱腔室。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述熱腔體包括厚度為約0.25 英寸的壁。
全文摘要
描述了溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器。在本發(fā)明中所描述的示例溫度控制的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)器主體，其具有通過第一通道被流體地耦接到過程流體出口的過程流體入口，以及通過第二通道被流體地耦接到熱交換媒質(zhì)出口的熱交換媒質(zhì)入口，其中所述熱交換媒質(zhì)入口與所述調(diào)節(jié)器主體整體地構(gòu)成。熱腔體被可移除地耦接到所述調(diào)節(jié)器主體以在所述熱交換媒質(zhì)入口與所述熱交換媒質(zhì)出口之間構(gòu)成腔室。所述第一通道的至少一部分被放置在所述腔室內(nèi)，并且所述腔室用于通過所述熱交換媒質(zhì)入口接收熱交換媒質(zhì)，以當(dāng)所述過程流體通過所述第一通道流經(jīng)所述腔室時(shí)向所述過程流體提供熱量，所述第一通道將所述過程流體與所述熱交換媒質(zhì)分隔開。
文檔編號(hào)G05D16/06GK102292684SQ201080005088
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者D·D·帕特爾森, E·J·伯蓋特 申請(qǐng)人:泰思康公司