[发明专利]具有压力平衡器的承压服务调节器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年4月21日提交的临时申请号为61/046,786、名称为“具有压力平衡器的承压服务调节器”的美国专利申请的优先权，该美国专利申请合并于此作为参考。

技术领域

本发明涉及流体流动调节装置，例如气体调节器，更具体地，涉及具有加压设备的气体调节器，以及用于将出口压力调节至接近预设的定点压力的压力平衡器(pressure balanced trim)。

背景技术

对于典型的气体分配系统，其供给气体的压力可能会因为下达给系统的需求、气候、供应源和/或其他因素而有所不同。然而，大多数装备有用气设备的用户端设施，例如熔炉、烘箱等要求所输送的气体依照预设的压力，并且要等于或低于气体调节器的最大容限。因此，所述分配系统使用多个气体调节器来确保所输送的气体可以满足终端设施的要求。常规的气体调节器通常设置有用于检测并控制所述输送的气体的压力的闭环控制驱动器。

除了所述闭环控制之外，一些常规的气体调节器还设置有安全阀。所述安全阀被适配为：例如当所述调节器或流体分配系统的一些其他部件失效时来提供过压保护。相应地，当输送压力超过预设的压力阈值时，所述安全阀会打开并将至少部分气体排放至大气中，以此来降低系统内的压力。

图1和图2示出了一种常规的气体调节器10。所述调节器10主要包括驱动器12和调节阀14。所述调节阀14提供了用于从例如气体分配系统中接收气体的进口16，以及用于将气体输送至具有一个或多个用气设备的用户终端设施的出口18，所述用户终端设施例如是工厂、餐厅、公寓楼等。此外，所述调节阀14还设置有位于所述进口16与出口18间的阀门端口20。气体在所述调节阀14的进口16与出口18间流动必须穿过所述阀门端口20。

所述驱动器12与调节阀14相耦接，用于确保所述调节阀14的出口18处的压力，即出口压力与所需要的出口压力或控制压力一致。因此，所述驱动器12通过阀嘴22和驱动器嘴24与所述调节阀14交换流体。所述驱动器12包括控制组件26，用于检测并调节调节阀14的出口压力。具体地，所述控制组件26包括隔板28、活塞30、以及具有阀盘34的控制臂32。常规的阀盘34包括通常为圆柱体形的主体36，以及固定于所述主体36上的密封嵌入物38。所述阀门主体还可以包括图2示出的、与主体整体成型的圆周状凸缘40。所述隔板28检测调节阀14的出口压力。所述控制组件26进一步包括控制弹簧42，所述控制弹簧42与隔板28的顶侧相连接，用于补偿检测到出口压力。相应地，所需的出口压力，也即被提及的所述控制压力，可以通过控制弹簧42的选择来进行设定。

所述隔板28与控制臂32操作地相耦接，因此，所述阀盘34基于所检测的出口压力通过活塞30控制所述调节阀14打开。例如，当终端用户操作一个向位于调节器10下游的所述气体分配系统下达需求的用气设备，例如熔炉时，出口流动会增强，进而使得出口压力下降。相应地，所述隔板28检测到该下降的出口压力。如图2所示，这使得控制弹簧42延伸，并使得活塞30与控制臂32的右侧相对于图1的位置向下移动。所述控制臂32的移动驱使阀盘34离开阀门端口20，从而打开调节阀14。图2示出了处于正常打开操作位置的阀盘34的示意图。在这种配置下，用气设备可以将气体通过阀门端口20抽至调节阀14的出口18。

正如前述，在图1示出的常规的调节器10中，控制组件26还作为安全阀而运作。具体地，所述控制组件26还包括安全弹簧44以及溢流阀(release valve)46。所述隔板28在其中部设置有开口48，而所述活塞30包括密封帽50。所述安全弹簧44设置于活塞30和隔板28之间，在正常操作下，所述安全弹簧44将隔板28偏置至密封帽50，使得开口48关闭。在出现例如控制臂32断裂等失效情况时，控制组件26不再直接控制阀盘34，而进口的流体将驱使阀盘34移动至完全打开的位置。这使得有最大量的气体流入驱动器12。这样，在气体充入驱动器12的过程中，建立以对着所述隔板28的压力迫使隔板28远离密封帽50，进而使得开口48打开。由此，气体通过所述隔板28中的开口48流入溢流阀46。所述溢流阀46包括阀塞(valve plug)52与溢流弹簧(release spring)54，所述溢流弹簧54用于将阀塞52偏置图2中的关闭位置。当驱动器12内部邻近溢流阀46处的压力达到预设的阈值压力时，所述阀塞52抗拒溢流弹簧54的偏置而向上移动并且打开，使得气体被排放至空气中，并且调节器10中的压力得以降低。