用于氣體調節器的改進流動閥口的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2008年4月18日、申請號為200880012623. 3、發明名稱為"用 于氣體調節器的改進流動閥口"的發明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[0003] 本文要求提交于2007年4月20日、名稱為"用于氣體調節器的改進流動閥口"的 美國臨時專利申請60/913, 123的優先權，且其整個內容通過引用清楚地并入本文。
技術領域
[0004] 本發明涉及氣體調節器，更具體而言，涉及具有帶有可移除閥口的調節閥的氣體 調節器。
【背景技術】
[0005] 典型的氣體分配系統輸送氣體所在的壓力可以根據系統的需求、氣候、供應源和/ 或其他因素改變。然而，大多數配備有例如熔爐、烤爐等煤氣設備的終端用戶設備需要根據 預定壓力、并在安裝在系統中的氣體調節器的最大容量或低于該最大容量時輸送氣體。這 種氣體調節器被應用于這些分配系統，以確保輸送的氣體滿足終端用戶設備的需求。傳統 氣體調節器大體上包括進行檢測并控制輸送氣體的壓力的閉環控制機構。
[0006] 除了閉環控制之外，一些傳統氣體調節器包括安全閥。該安全閥例如在調節器或 流體分配系統的某一其他部件出現故障時提供過壓保護。因此，如果輸送壓力上升超過預 定的閾值壓力，則安全閥打開，從而將至少一部分氣體排放到大氣，由此降低系統的壓力。
[0007] 圖1圖示一個傳統氣體調節器10。該調節器10大體上包括致動器12和調節閥 14。調節閥14限定入口 16、出口 18和喉部11。入口 16用于接收例如來自氣體分配系統 的氣體。出口 18用于將氣體輸送到例如具有一個或多個煤氣設備的工廠、餐館、公寓大樓 等終端用戶設備。此外，調節閥14包括由喉部11支撐并設置在入口 16和出口 18之間的 閥口 136。氣體必須通過閥口 136,從而在調節閥14的入口 16和出口 18之間行進。
[0008] 致動器12被連接到調節閥14,以確保調節閥14的出口 18處的壓力，即出口壓力， 與期望出口壓力或控制壓力一致。為此，致動器12通過閥嘴34和致動器嘴20與調節閥14 流體連通。致動器12包括對調節閥14的出口壓力進行檢測和調節的控制組件22。具體 地，控制組件22包括隔膜24、活塞32和具有閥盤28的控制臂26。閥盤28包括大致柱狀 的主體25和固定到該主體25的密封插件29。隔膜24檢測調節閥14的出口壓力。控制組 件22進一步包括控制彈簧30,該控制彈簧30與隔膜24的頂側接合以抵消檢測到的出口壓 力。相應地，期望出口壓力（也可被稱為控制壓力）通過控制彈簧30的選擇進行設定。
[0009] 隔膜24通過活塞32被可操作地連接到控制臂26,從而被連接到閥盤28,并基于 檢測到的出口壓力來控制調節閥14的開啟。例如，當終端用戶操作例如熔爐等對調節器10 下游的氣體分配系統施加需求的設備時，出口流動增大，從而降低出口壓力。相應地，隔膜 24檢測到這種降低的出口壓力。這使得控制彈簧30伸展并使活塞32和控制臂26的右側 相對于圖1的方向向下移動。控制臂26的這種位移使閥盤28移動遠離閥口 136,從而打開 調節閥14。如此構造，所述設備能夠根據操作所需的需求通過閥口 136將氣體朝調節閥14 的出口 18抽吸。
[0010] 圖IA圖示傳統調節閥10的安裝在圖1所示的調節閥14的喉部11內的傳統閥口 136。圖IA所示的閥口 136包括具有閥座138、六角形螺母部140和主體部142的一件式主 體。閥座138從螺母部140伸出，并適于與閥盤28接合以關閉調節閥14。主體部142包括 與調節閥14的喉部11螺紋嚙合的多個外螺紋143。如此構造，閥口 136能夠從調節閥14 移除，以能夠被替換成具有不同結構的不同閥口，從而使調節閥14的操作和流動特性適合 具體應用。
[0011] 此外，圖IA所示的傳統實施例的閥口 136限定用于允許氣體通過調節閥14的細 長的孔道144。孔道144為包括入口 144a和出口 144b的具有基本上均勻直徑Dl的柱形 孔。入口 144a包括倒角內表面148。如此構造，氣體按照由圖IA中的流動箭頭146所指的 流動路徑流過閥口 136。更具體地，氣流進入孔道144的入口 144a，然后離開出口 144b。然 而，由于流體動力學的基本概念，例如邊界層效應，氣流沿著所示的流動箭頭146,該流動箭 頭146從孔道144的側壁朝向出口 144b分離。因此，孔道144具有由從出口 144b排出的 氣流限定的有效直徑D2。該有效直徑D2小于實際直徑D1。因此，孔道144和閥口 136的 最大潛在流動能力未被實現。
[0012] 圖2圖示適于提供主級密封和次級或輔助密封的可替換的傳統閥口 236。閥口 236 大體上包括殼體260、插裝筒262和彈簧264。插裝筒262可滑動地設置在殼體260內，并 包括入口 262a、出口 262b和細長的孔道244。孔道244大體上呈柱形，并包括入口部244a 和出口部244b。在圖2所示的實施例中，入口部244a具有的均勻直徑Dl稍微大于出口部 244b的均勻直徑D2。另外，在所示的實施例中，插裝筒262的入口 262a包括倒角內表面 292。彈簧264將插裝筒262偏壓到圖2所示的位置，這對應于閥口 236提供主級密封，如 下所述。如此構造，氣體按照由流動箭頭246指示的流動路徑流過傳統閥口 236。更具體 地，氣流進入孔道244的入口部244a，然后離開出口部244b。然而，由于流體動力學的基本 概念，例如邊界層分離，氣流沿著流動箭頭246流動。具體地，當氣體到達孔道244的出口 部244b時與孔道244的側壁分離。因此，孔道244的出口部244a具有由從出口部244b排 出的氣流限定的有效直徑D3。該有效直徑D3小于實際直徑D1。因此，與上述參見圖IA的 閥口 136相似，孔道244和閥口 236的最大潛在流動能力未被完全實現。
[0013] 繼續參見圖2,殼體260包括具有六角形螺母部266、主體部268和遮擋部270的中 空、大致柱形的殼體。主體部268包括容納插裝筒262的內孔274。主體部268進一步包括 多個螺紋272,用于螺紋連接到調節閥14的喉部11，如所示。因此，殼體262的螺母部266 適于通過例如氣動棘輪的工具接合，從而將閥口 236安裝到調節閥14的喉部11中。遮擋 部270包括通過一對支腿282與殼體262的主體部268隔開的板280。板280包含包括例 如橡膠表面273的次級閥座271。如此構造，遮擋部270在殼體260中限定一對窗口 284。 窗口 284允許氣體流入閥口 236并流過調節閥14。
[0014] 因此，在正常操作狀態，插裝筒262的出口 262b用作主級閥座，并適于與控制組件 22的閥盤28接合，從而停止通過調節閥14的流體流動。然而，當閥盤28試圖密封插裝筒 262時，碎肩或一些其它類型的異物沉積在閥盤28和插裝筒262的出口 262b之間，主級密 封不能停止通過閥口 236的氣體流動。于是，調節器10下游的壓力即出口壓力增大。隔膜 24檢測到這種壓力的增大，進一步導致閥盤28受到朝向閥口 236的力。該力最終克服彈 簧264的力，并將插裝筒262移位到殼體260中，使得入口 262a接合次級閥座271的橡膠 表面273。如此構造，殼體260的次級閥座271密封入口 262a，并阻擋氣體流過殼體260的 窗口 284,從而防止氣體流過插裝筒262和調節閥14。
[0015] 然而一旦對系統施加下游需求，隔膜24檢測到出口壓力的下降并使閥盤28移動 遠離閥口 236。彈簧264偏壓插裝筒262回到圖2所示的位置，并且任何之前沉積在閥盤 28和插裝筒262的出口 262a之間的碎肩排出并向下游流動。
[0016] 重新參見圖1且如上所述，傳統調節器10進一步起安全閥的作用。具體地，控制 組件22包括安全彈簧40和泄放閥42。隔膜24包括貫穿其中央部分的開口 44,活塞32包 括密封杯38。安全彈簧40被設置在活塞32和隔膜24之間，用于在正常操作過程中正對 密封杯38偏壓隔膜24以關閉開口 44。一旦發生故障，例如控制臂26發生斷裂，控制組件 22不再直接控制閥盤28,通過調節閥14的流動將閥盤28移動到最大開啟位置。這使得最 大量的氣體流入致動器12。因此，隨著氣體充滿致動器12,壓力正對隔膜24聚集，迫使隔 膜24遠離密封杯38,從而暴露開口 44。氣體因此流過隔膜24中的開口 44,并流向泄放閥 42。泄放閥42包括閥塞46和將閥塞46偏壓到如圖1所示的閉合位置的釋