CN102203688A - 用于流体控制设备的膜片组件 - Google Patents
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Abstract
描述了用于流体控制设备的膜片组件。一个示例的膜片组件包括主体,该主体限定了用于流体地耦合于一流体控制设备的出口压力的多个腔室。各腔室沿一阀杆间隔,该阀杆至少部分地置于这些腔室之中,并且该阀杆用于移动以控制通过该流体控制设备的流体的流动。另外,该示例的膜片组件包括第一多个膜片,其中的各膜片都被放置于这些腔室中的对应的一个腔室里,并且其中的各膜片都耦合于该阀杆以响应于该流体控制设备的出口压力而移动该阀杆。
Description
技术领域
本发明一般涉及膜片组件,尤其涉及用于流体控制设备的膜片组件。
背景技术
在控制工业过程等的流体输送中,经常需要将处于相对高压下的流体输送通过分布系统或过程的部分,这些部分要求过程流体较高的体积或流速。随着该高压过程流体流经该分布系统或过程,该过程流体的压力可能在一处或多处被降低,以向一子系统提供处于一低压下的小体积的过程流体,该子系统使用或消耗该过程流体。
减压流体调节器典型地被用于降低和控制过程流体的压力。一般地,减压流体调节器通过一个阀来改变限制,该阀被串行地安插在流体流动路径上。这样,该减压流体调节器可以控制在该调节器的一个下游出口处被提供的流体流动速率和/或压力。
一些流体调节器被设置为允许流体流过该调解器,直至输出压力达到一个预定设置压力(例如,一个最大下游压力),在这时一个调节器阀杆(stem)缩回或伸出,并朝着一个开口方向移动一个塞子以限制流过该调节器的流体流量。如果该输出压力降低低于该预定设置压力,该调节器阀杆在一个相反的方向移动,并将移动该塞子离开该开口,以增加流过该调节器的流体流量。
典型地,一个流体调节器包括一个偏置元件(例如弹簧),一个测量元件(例如膜片)和一个限制元件(例如阀塞)。不同尺寸的调节器用于不同的应用,并且包括不同尺寸的膜片和弹簧以适合于具体应用。该弹簧具有弹性系数,该弹性系数典型地与该弹簧的每长度变化单位的力的变化相关。该膜片具有一有效面积,该面积对应于该膜片有效地向例如调节器阀杆产生力的面积。取决于膜片在流体调节器中的位置,膜片的有效面积可以变化。典型地,相比于具有较小直径的膜片的有效面积来说,一个具有较大直径的膜片具有较大的有效面积。
取决于该流体调节器的操作需求,弹性系数和膜片有效面积被至少部分地基于下面的等式1来选择。
等式1 PA=kX
参照等式1,P是感应到的作用于膜片的压力,A是膜片有效面积(即A),k是弹性系数(即k),X是该弹簧的总压缩。如等式1所示,如果感应到的压力(即P)和总弹簧压缩(即X)保持恒定,膜片有效面积与弹性系数相关,从而随着膜片有效面积的增加,弹性系数也必须被增加。类似地,随着膜片有效面积的减少,弹性系数也必须被降低。在一些应用中(例如可用的安装空间是受限的),希望减小膜片的直径从而,例如,减小调节器的总尺寸(例如宽度)。基于等式1,降低膜片面积也需要降低弹性系数。但是,减小弹性系数减小了作用于例如阀杆上的合力。在实践中,使用一个具有相对较低弹性系数的弹簧可能导致调节器噪声(例如塞子噪声)并且降低该流体调节器的总体性能。
发明内容
在一个例子中,一种用于流体控制设备的膜片组件包括一个主体,该主体限定了用于流体地耦合于一流体控制设备的出口压力的多个腔室。各腔室沿一阀杆间隔,该阀杆至少部分地置于该些腔室之中。另外,该阀杆移动以控制通过该流体控制设备的流体的流动。进一步地,该膜片组件包括第一多个膜片,其中的各膜片都被放置于该些腔室中的对应的一个腔室里,并且其中的各膜片都耦合于该阀杆以响应于该流体控制设备的出口压力而移动该阀杆。
在另一个例子中,一种压力调节器包括一个主体,该主体限定了用于流体地耦合于该压力调节器的出口压力的多个腔室。各腔室沿一阀杆间隔,该阀杆至少部分地置于该些腔室之中。该阀杆移动以控制通过该压力调节器的流体的流动。另外,该压力调节器包括多个膜片,其中的各膜片都被放置于该些腔室中的对应的一个腔室里,并且其中的各膜片都耦合于该阀杆以响应于该压力调节器的出口压力而移动该阀杆。
在又一个例子中,一种流体控制设备包括用于流体地耦合多个腔室的装置,其中的各腔室至少部分地围绕一阀杆。另外,该流体控制设备包括用于累积由多个膜片施加给该阀杆的力的装置,该些膜片被放置于沿该阀杆的不同位置。
附图说明
图1示出了一个已知的压力调节器的截面图;
图2A示出了一个示例的压力调节器的截面图;
图2B示出了图2A的示例的压力调节器的一个部分的放大图;
图3示出了图2A和图2B的示例的压力调节器的等视轴图;
图4示出了一个示例的调节器主体的截面图,该调节器主体可以被用于实现图2A、2B和3的示例的压力调节器;
图5示出了一个示例的阀杆的截面图,该阀杆可以被用于实现图2A、2B和3的示例的压力调节器;
图6示出了一个示例的膜片环的截面图,该膜片环可以被用于实现图2A、2B和3的示例的压力调节器;
图7示出了一个示例的壳体的截面图,该壳体可以被用于实现图2A、2B和3的示例的压力调节器。
具体实施方式
某些例子在以上标明的附图中被示出,并且在下文中详细描述。在描述这些例子时,类似或相同的附图标记被用于指示共同或类似的元件。这些附图不是必然按比例绘制,并且为了清晰和/或简明起见,附图中的某些视图和某些特征可能在比例上或在示意上被扩大。另外,数个例子已经在整个说明书中被描述。来自任何例子的任何特征可以被作为该来自其它例子的其他特征的替代,或与来自其它例子的其他特征结合。
这里描述的示例的流体控制设备使用多个相对较小的、堆叠的膜片,以提供与某些已知的、具有单个膜片的流体控制设备(例如流体调节器)实质上相同的膜片有效面积。另外,这里描述的该示例的流体控制设备可以被配置为,向例如调节器阀杆施加与已知的、具有单个膜片的流体控制设备所施加的实质上相同的合力。但是,相比于这些已知的流体控制设备,这里描述的该示例的流体控制设备的堆叠膜片配置提供了显著地更加细长或狭窄的剖面。更加特别地,这里描述的示例的流体控制设备可以提供实质上相同的膜片有效面积,并且因此能够借助通过多个膜片环将多个膜片耦合于阀杆,从而向流体调节器或其他流体控制设备的阀杆施加实质上相同的合力,其中该阀杆至少部分地置于围绕着该些膜片的多个腔室之中。如在下文中更详细地描述的,该些膜片和腔室被配置为堆叠的排列,该排列使得该些膜片协同地作用于该阀杆,从而它们(作为它们的有效面积的结果)产生的力被加和或累积并且被施加给该阀杆。因此,与以上描述的已知的流体控制设备相反,以下结合图2A、2B和3描述的该示例的流体控制设备可以以相对狭窄或细长的组件提供相对大的有效面积(或阀杆力)。
图1示出了一个已知压力调节器100,其包括通过多个紧固件107耦合在一起的上部主体103和下部主体105。膜片109被置于上部主体103和下部主体105之间。上部主体103限定了第一腔室111,弹簧113被置于该腔室中。该弹簧113通过膜片板116向该膜片109的上侧115施加向下的力。调整器117包括一具有螺纹的外表面,该外表面与由上部主体103限定的一具有螺纹的孔118接合。调整器117延伸穿过上部表面103并与置于弹簧113上方的板119接合。扭转该调整器117压缩或放松弹簧113,并改变弹簧113施加给膜片109的上侧115的力的大小。弹簧113施加给膜片109的力的大小与该调节器100的设置压力相关。另外,上部主体103限定了一开口120,该开口120流体地将该第一腔室111耦合于环境空气,该环境空气被作为参考压力使用。膜片109可操作地通过阀杆123耦合于阀塞121。置于下部主体105中的第二弹簧125向该阀塞121施加向上的力。相对于弹簧113的弹性系数,第二弹簧125的弹性系数典型地实质上更小。
下部主体105至少部分地限定第二腔室127、入口129、出口131和孔133。在闭合位置,阀塞121与孔133接合,并实质上地停止流体流过下部主体105。进一步地,出口压力向膜片109的下侧135施加向上的力。如果出口压力接近和/或相等于设置压力,通过出口压力施加于膜片109的下侧135的向上的力克服了通过弹簧113施加于膜片109的上侧115的向下的力,因此,出口压力向上移动膜片109和阀塞121以与孔133接合,并实质上地停止流体流动。替代地,当出口压力低于该设置压力,通过弹簧113施加于膜片109的上侧115的向下的力克服了通过出口压力施加于膜片109的下侧135的向上的力,并且膜片109和阀塞121向下移动以脱离孔133,并允许流体从入口129流过该下部主体105至出口131。
如上所述,膜片109的有效面积与被用在压力调节器100中的弹簧113的弹性系数相关联。另外,如上所讨论的,为了减少该压力调节器100的总直径,膜片109的有效面积和弹簧113的弹性系数被减少。但是,减少弹簧113的回弹率可能导致调节器噪声(例如塞子噪声),该噪声降低了流体调节器100的总体性能。
图2示出了一个示例的流体控制设备200,该设备包括限定了多个下部腔体208a、208b和208c及多个上部腔体212a、212b和212c的多个下部壳体206b和206c,多个上部壳体204a、204b和204c,和调节器主体202。该示例的流体控制设备200被示为一个压力调节器200。但是,任何类型的流体控制设备,例如阀门或其他任何合适的流体控制设备也可以被实现。多个连杆214可以将上部板216、调节器主体202、多个上部壳体204和多个下部壳体206耦合在一起。调节器主体202、多个上部壳体204和多个下部壳体206限定了多个通孔(未示出),多个连杆214被放置穿过该些通孔。多个连杆214中的每一个在它的一端被耦合于上部板216,在它的另一端被耦合于调节器主体202。任何数量的连杆214(例如2,3,4,5,6等等)可以被使用。另外,任何数量的上部壳体204(例如1,2,3,4等)以及任何数量的下部壳体206(例如1,2,3,4,5等)可以被用于限定任何数量的下部和上部腔室208和121(例如2、3、4、5等)。该调节器主体202,多个上部壳体204,多个下部壳体206和上部板216能够由任何合适的材料制成,例如不锈钢材料或铝材料。
在该例子中,上部板216限定了具有螺纹的孔218,该孔被实质上地置于上部板216的中心。该具有螺纹的孔218与调整器222的具有螺纹的外表面220接合,该调整器222延伸穿过上部板216。该调整器222可以由任何合适的材料制成,例如不锈钢材料和镀锌钢,该调整器222的一端224与第一弹簧板226接合。该第一弹簧板226被导向为与第二弹簧板228相对。第一弹簧板226包括一个弹簧座230,该弹簧座对被置于第一和第二弹簧板226和228之间的弹簧232进行导向。
现在转到图2B,第二弹簧板228包括套管234和边缘236。边缘236的表面238与弹簧232邻近,并且套管234的表面240邻近于上部膜片环244c的第二抓取面242。在本例子中,邻近于第二弹簧板228的上部腔室212c通过开口246流体地耦合于环境空气,该开口246由上部壳体204c所限定并且不被套管234的表面240所覆盖。第二弹簧板228限定了收纳阀杆主体250的孔248。
螺帽252(例如六角螺帽)螺纹地接合于阀杆主体250的一端254,以将第二弹簧板228固定在螺帽252和上部膜片环224c之间。另外,如以下详细论述的,上紧螺帽252将上部膜片环244c、膜片环244a及244b,多个下部膜片环256a及256b,多个第一膜片258a、258b及285c,和多个第二膜片260a及260b耦合于第二弹簧板228及阀杆262。该阀杆262可操作地通过调节器阀杆266耦合于塞子264(图2A)。该阀杆262限定了孔267,该孔包括与调节器阀杆266的相对表面271接合的凹凸表面269。另外,阀杆262限定了第二孔273,如以下更加详细地描述的,该孔流体地耦合于大气以易于排出(例如排气)来自于出口压力的额外压力,并且因此防止超压。该孔267和调节器阀杆266的相对表面271可以包括弹性体塞子或其他任何合适的接合,从而在出口压力等于或低于预定压力时实质上地防止出口压力的泄漏。上部和下部壳体204和206以及下部和上部腔室208和212(图2A)至少部分地围绕阀杆主体250。
在本例子中,旋转或以其他方式调整调整器222移动第一弹簧板226(图2A)以压缩或放松弹簧232,并且因此改变施加给阀杆262和塞子264(图2A)的力。弹簧232施加给阀杆262的力的大小与该压力调节器200的设置压力有关。
通过具有第一面积的第一膜片258或具有第二面积的第二膜片260,下部腔室208与上部腔室212被分离开来。在该例子实现中,该示例的压力调节器200包括三个第一膜片258和第二膜片260。在其他实现中,该压力调节器200可以包括任何数量的第一膜片258(例如1、2、3和4)以及任意数量的第二膜片260(例如1、2、3和4)。该第一和第二膜片258和260限定了各自的通孔267a-e,阀杆主体250通过这些通孔。阀杆主体250的直径实质上地对应于第一膜片258和/或第二膜片260的通孔267。
为了将第一膜片和第二膜片258和260耦合于阀杆262,该阀杆262具有边缘268,多个上部膜片环244和多个下部膜片环256。
在一些例子中,第一膜片258a的表面270a邻近于边缘268的表面272,该第一膜片258a的相反表面274a邻近于上部膜片环244a的抓取面276a,从而该第一膜片258a被置于第一抓取面276a和边缘268的表面272之间。类似地,在所示出的例子中,分别地,第一膜片258b和258c的表面270b或270c邻近于下部膜片环256b和256c的第一抓取面276b和276的,第一膜片258b和258的相反表面274b和274c邻近于上部膜片环244b和244c的第一抓取面276c或276e。该第一膜片258实质上地覆盖上部和/或下部壳体204和206上的第一开口708(图7)。
在一些例子中,第一膜片258a的表面270a邻近于调节器主体202的一个升高部分278,并且该第一膜片258a的相反表面274a邻近于上部壳体204a的第一表面280a,从而第一膜片258a被置于上部壳体204a和调节器主体202之间。类似地,在所示出的例子中,第一膜片258b和258c的表面270b和270c邻近于各自的下部壳体206b和206c的第一表面280b和280d,第一膜片258的相反表面274b和274c邻近于上部壳体204b和204c的第一表面280c或280e。
第二膜片260a和260b的表面282a和282b邻近于上部膜片环244a和244b的第二抓取面284a和284c,相反表面286a和286b邻近于下部膜片环256b和256c的第二抓取面284b和284d。另外,该第二膜片260a和260b的表面282a和282b邻近于上部壳体204a和204b的各自的第二表面287a和287c,该第二膜片260a和260b的相反表面286a和286b邻近于下部壳体206b和206c的第二表面287b和287d。该第二膜片260实质上地覆盖第二开口710(图7)。
在该例子中,第一膜片258a开始被插入到阀杆主体250,直至第一膜片258a的表面270a邻近于阀杆262的边缘268的表面272。接下来,上部膜片环244a被插入到阀杆主体250,直至上部膜片环244a的第一抓取面276a邻近于第一膜片258a的相反表面274a。第一膜片258a的中心部分被放置于第一抓取面276a和阀杆262的边缘268之间,并且因此第一膜片258a在边缘268和第一抓取面276a之间产生密封。另外,第一膜片258a的表面270a的外部邻近于调节器主体202的升高部分278。接下来,上部壳体204a被放置,使得第一膜片258a的相反表面274a邻近上部壳体204a的第一表面280a。第一膜片258a的外部被置于上部壳体204a的第一表面280a和调节器主体202的升高部分278之间,并且因此第一膜片258a在上部壳体204a的第一表面280a和调节器主体202的升高部分278之间产生密封。在一些例子中,该示例的压力调节器200可以具有间隔件(未示出),从而确保合适的压缩被施加于第一膜片258的外表面。
接下来,第二膜片260a被插入到阀杆主体250,直至第二膜片260a的表面282a邻近于上部膜片环244a的第二抓取面284a。第二膜片260a的表面282a的外部邻近于上部壳体204a的第二表面287a。接下来,下部壳体206b被加入示例的压力调节器200中,并被放置从而第二膜片260a的相反表面286a邻近下部壳体206b的第二表面287b。第二膜片260a的外部被放置于上部壳体204a的第二表面287a和下部壳体206b的第二表面287b之间,并且第二膜片260a因此在上部壳体204a的第二表面287a和下部壳体206b的第二表面287b之间产生密封。在一些例子中,该示例的压力调节器200可以被具有间隔件(未示出),从而确保合适的压缩被施加于第二膜片260的外表面。
接下来,下部膜片环256b被插入到阀杆主体250,从而下部膜片环256b的第二抓取面284b邻近于第二膜片260a的相反表面286a。第二膜片260a的中心部分被放置于下部膜片环256b的第二抓取面284b和上部膜片环244a的第二抓取面284a之间,并且因此第二膜片260a在下部膜片环256b的第二抓取面284b和上部膜片环244a的第二抓取面284a之间产生密封。
这样,第一和第二膜片258和260、上部和下部壳体204和206、及上部和下部膜片环244和256被增加到示例的压力调节器200上,以获得任意数量的下部和上部腔室208和212(例如2,3,4,5)。一旦所期望数量的第一和第二膜片258和260,上部和下部壳体204和206,及上部和下部膜片环244和256被增加到示例的压力调节器200上,第二膜片板228被置于阀杆主体250之上,并且螺帽252可以被上紧,这将第一和第二膜片258和260及上部和下部膜片环244和256耦合在一起,以允许它们和阀杆262实质上作为单个单元一起移动。
在该例子中,第二膜片260的第二面积小于第一膜片258的第一面积。在其他例子中,第二面积大于第一面积。第一膜片258限定了第一弯曲部288(例如,第一膜片卷绕),该弯曲部与第一膜片258实质上同心。第一膜片258被置于上部和下部壳体204和206之间,使得该第一弯曲部288位于第一取向(例如面对上部板216)。在其他例子中,第一膜片258被放置于上部和下部壳体204和206之间,使得第一弯曲部288相反于第一取向(例如,面对调节器主体202)。第一膜片258可以是环状或可以使其他任何合适的形状。另外,第一膜片258可以是模制膜片或其他任何类型的合适膜片。
第二膜片260限定了第二弯曲部290(例如第二膜片卷绕),该弯曲部与第二膜片260实质上同心。该第二膜片260被放置在压力调节器200之中,使得第二弯曲部290是在第二取向(例如,面对塞子264(图2A))。在其他例子中,该第二膜片260被放置在示例的压力调节器200之中,使得第二弯曲部290相反于第二取向(例如,面对上部板216)。第二膜片260可以是环状或可以使其他任何合适的形状。另外,第二膜片260可以是模制膜片或其他任何类型的合适膜片。
第一膜片258和第二膜片260相对于大气压和压力调节器200的出口压力的取向使得第一膜片258中的每一个都通过上部和下部膜片环244和256向阀杆262施加第一力,并且第二膜片260中的每一个都通过上部和下部膜片环244和256向阀杆262施加相反于第一力的第二力。被施加给阀杆262的合力是由每个第一膜片258和每个第二膜片260所施加的力的和。另外,该示例的压力调节器200的总膜片有效面积是每个第一膜片258的膜片有效面积和每个第二膜片260的膜片有效面积在一特定方向上的和。如以上所讨论的,在一给定方向上施加给阀杆262的合力与膜片有效面之和与感受到的作用于膜片的压力的乘积有关。
转回图2A,下部腔室208通过多个软管或线292、293和294,流体地耦合于压力调节器200的出口压力。第一线292在一端流体地耦合于调节器主体202的下部腔室208a,在另一端流体地耦合于位于T型连接器295处的第一耦合。第二线293在一端流体地耦合于下部壳体206b的下部腔室208b,在另一端流体地耦合于位于T型连接器295处的第二耦合。第三线294在一端流体地耦合于下部壳体206c的下部腔室208c,在另一端流体地耦合于位于T型连接器295处的第三耦合。所有这些下部腔室208可以通过任何其他合适的方式流体地耦合于该示例的压力调节器200的出口压力,例如各壳体可以限定多个流体地耦合的隧道或通道。随着压力调节器200的出口压力的变化,下部腔室208中的压力也发生变化。
上部腔室212通过第二孔712(图7)流体地耦合于环境空气(例如大气),该第二孔由上部壳体204和/或开口246(图2B)所限定。在该例子中,大气压力可以作为一个参考压力。上部腔体212可以通过任何其他合适的方式流体地耦合于大气(例如环境)空气。虽然在这个例子中使用T型连接器,但是其他任何类型的合适装置可以用于将第一、第二和第三线292、293和294耦合在一起。
调节器主体202限定了入口296,出口297和一个孔298。在闭合位置,塞子264与孔298接合,并实质上地停止流体流过调节器主体202。第二弹簧299被置于调节器主体202之中、塞子264之下,向该塞子264施加向上的力。相对于弹簧232的弹性系数,第二弹簧299的弹性系数典型地实质上更小。
出口压力(例如下游压力)对每一第一膜片258的表面270(图2B)施加朝着上部板216的力,并对每个第二膜片260的相反表面286(图2B)施加朝着塞子264的力。如以上讨论的,施加给阀杆262的力的大小是感受到的作用于第一和第二膜片258和260的压力与相应膜片的膜片有效面积的乘积。第一膜片和第二膜片258和260中的每一个的膜片有效面积可以小于第一膜片和第二膜片258和260中的总面积,并且该膜片有效面积可以根据第一膜片和第二膜片258和260在压力调节器200中的位置而变化。替代地,膜片有效面积可以实质上等于整个膜片的面积。在该示例的实现中,施加给第一膜片和第二膜片258和260的压力可以实质上相同。但是,由于第一面积大于第二面积,由每一个第一膜片258通过上部和下部膜片环244和256(图2B)施加给阀杆262的压力可以大于每一个第二膜片260通过上部和下部膜片环244和256(图2B)施加给阀杆262的压力。
在该示例的实现中,如果出口压力接近和/或等于该设置压力,通过第一膜片258施加给阀杆262的力克服了通过弹簧232和第二膜片260施加给阀杆262的力,并且因此阀杆262朝着孔298移动塞子264以减少或实质上地停止流体流过压力调节器200。另外,随着阀杆262朝着上部板216移动,阀杆262的凹凸表面269可以与调节器杆266的相对表面271分离,允许一部分出口压力通过第二孔273耗散(排气)到大气中,并因此实质上地防止出口压力超压和/或保持出口压力等于或低于预定压力。阀杆262具有垫圈或间隔件291以实质上地限制阀杆262相对于调节器杆266的移动和/或实质上地避免由于阀杆262的移动对第一膜片和/或第二膜片258和260的损伤。如果阀杆262的凹凸表面269与调节器杆266的相对表面271分离,该垫圈或间隔件291可以与上部壳体204a的一个部分接合并且实质上地停止阀杆262朝着上部板216移动。可替代地,如果出口压力低于设置压力,那么通过弹簧232和第二膜片260施加给阀杆262的朝下的力克服了通过第一膜片258施加给阀杆262的朝上的力,并且因此阀杆262移动塞子264离开孔298并且允许增加的流体流过调节器主体202。当阀杆262移动时,第二弹簧板228、上部和下部膜片环244和256(图2B)以及第一和第二膜片258和260随着阀杆262一起移动。另外,即使第一和第二膜片258和260的外部被耦合在上部和下部壳体204和206之间,但是由于第一和第二弯曲部288和209(图2B)的弹性以及第一和第二膜片258和260可以由弹性材料例如橡胶、涂覆橡胶的织物或任何其他合适材料制成,当阀杆移动时,第一和第二膜片258和260随着阀杆262移动。
图3示出了调节器主体202、上部板216,多个连杆214,多个上部和下部壳体204和206,弹簧232,调整器222,第一、第二和第三线292、293和294,以及T型连接器295之间的关系。其他的例子可以具有任何数量的(例如2、3、4、5等)、可以以任何合适的方式流体地耦合于出口压力的上部和下部壳体。虽然任何合适的一个或多个弹簧,例如多个并列排布的卷簧、多个处于嵌套弹簧排布下的卷簧可作替代使用,弹簧232也可以使用单个卷簧来实现。在其他例子中,调整器222可以具有一个手轮(未示出)以助于旋转调整器222来压缩或释放弹簧232和/或改变第一弹簧板226(图2A)在压力调节器200中的位置。另外,该示例的压力调节器200可以被实现为直接作用压力调节器,其中,调节器杆266(图2A)随着下游出口压力的增加而延伸,也可以被实现为反作用流体调节器。
图4的例子示出了一个示例的调节器主体400,该调节器主体可以被用于实现调节器主体202(图2A、2B和3)。该示例的调节器主体400限定了下部腔室402、第一孔404和升高部分406。另外,该调节器主体400限定了容纳调节器杆266(图2A和B)的第二孔408。第一孔404可以通过例如第一线292(图3)流体地耦合于下部壳体206(图2A和B)、示例的压力调节器200(图2A、B和3)的出口压力、大气压力以及其他任何适合的压力。
升高部分406可以包括脊部或其他任何合适的装置以助于抓取至少部分地被放置邻近该升高部分406的、第一膜片258(图2A和2B)的外部。
图5的例子描绘了示例的阀杆500,该阀杆可以被用于实现阀杆262(图2A和2B)。该示例的阀杆500包括一阀杆主体502、边缘504和用于容纳杆262(图2A和2B)的孔506。该孔506包括凹凸表面508,该表面对应于调节器阀杆266(图2A)的相反表面217(图2A)。如以上论述的,该阀杆主体502以实质上堆叠的安排容纳多个第一膜片258(图2A和2B),多个第二膜片260(图2A和2B),及多个上部和下部膜片环244和256(图2B)。边缘504的表面510可以包括脊部(未示出)或其他任何合适的装置以助于抓取第一膜片258(图2A和2B)的中心部分。另外,如以上论述的,该阀杆500限定了第二孔512,该孔可以在当出口压力增加高于该预定压力时助于将该出口压力的一部分耗散到大气中。
图6示出了一个示例的膜片环600,该膜片环可以被用于实现上部和/或下部膜片环244和256(图2B)。如上所述的,该膜片环600与另一膜片环600被沿着阀杆主体250(图2A和2B)相反地放置。示例的膜片环600包括套管602和边缘604。另外,该膜片环600限定了孔606,阀杆主体250(图2A和2B)被放置在该孔中。膜片环600包括抓取面(例如第一抓取面608和第二抓取面610),该些抓取面可以包括脊部或其他任何合适的装置以助于抓取第一或第二膜片258和260(图2A和2B)的中心部分。如以上讨论的,第一或第二膜片258和260(图2A和2B)。如以上讨论的,第一和第二膜片258和260(图2A和2B)被分别地放置于第一和第二抓取面608和610之间,或者放置于边缘504(图5)和第一抓取面608之间。
图7示出了一个示例的壳体700,该壳体可以被用于实现上部和/或下部壳体204和206(图2A和2B)。该示例的壳体700包括第一表面702和第二表面704,该些表面可以包括沟槽或其他任何合适的装置以助于抓取第一或第二膜片258和260(图2A和2B)的外部。该壳体700被彼此反向地堆叠,从而第一表面702互相邻近且第二表面704互相邻近。该示例的壳体700限定了孔706、第一开口708和第二开口710。另外,该壳体70限定了第二孔712,该孔可以通过例如第二或第三线293和294流体地耦合于压力调节器200的出口压力、大气压力、上部和/或下部壳体204和206(图2A和2B)、或其他任何适合的压力。
这里描述的该示例的流体控制设备减少了流体调节器的总宽度,而并没有减少总的有效膜片面积,并且也没有减少施加于阀杆的合力。因此,典型地与具有较低的回弹率的弹簧和/或与已知的具有相对小的直径的膜片的流体调节器相关的调节器噪声被该示例的流体控制设备减少和/或消除了。减少流体控制设备的直径可以允许该示例的流体控制设备被用在由于受限的可用安装空间而在此前不可行的那些应用中。
进一步地,虽然以上描述了某些示例的方法、设备和制品,但是本专利的覆盖范围并不受限于它们。相反,本专利覆盖以字面或以等同原则的方式完全地落入所附权利要求的范围之内的所有方法、设备以及制品。
Claims (22)
1.一种用于流体控制设备的膜片组件,包括:
主体,该主体限定了用于流体地耦合于流体控制设备的出口压力的多个腔室,其中,各腔室沿阀杆间隔,所述阀杆至少部分地置于所述腔室之中,并且其中所述阀杆用于移动以控制通过所述流体控制设备的流体的流动;以及
第一多个膜片,其中的各膜片被放置于所述腔室中的对应的一个腔室里,并且其中的各膜片都耦合于所述阀杆以响应于所述流体控制设备的所述出口压力而移动所述阀杆。
2.根据权利要求1所述的膜片组件,其中,所述第一多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加第一力。
3.根据权利要求2所述的膜片组件,其中,所述第一多个膜片中的每一个具有第一膜片面积,并且其中,所述阀杆上的合力与所述第一膜片面积的和相关联。
4.根据权利要求3所述的膜片组件,其中,所述第一多个膜片中的每一个具有第二膜片面积,所述第二膜片面积相对地大于所述第一膜片面积。
5.根据权利要求1所述的膜片组件,进一步包括第二多个膜片,其中,所述第二多个膜片中的每一个具有第一尺寸,并且其中,所述第一多个膜片中的每一个具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。
6.根据权利要求5所述的膜片组件,其中,所述第二多个膜片中的一个或多个被放置于所述腔室之间。
7.根据权利要求1所述的膜片组件,进一步包括第二多个膜片,其中,所述第二多个膜片中的每一个位于第一取向,并且其中,所述第一多个膜片中的每一个位于不同于所述第一取向的第二取向。
8.根据权利要求7所述的膜片组件,其中,所述第一多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加第一力,并且其中,所述第二多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加与所述第一力相反的第二力。
9.根据权利要求1所述的膜片组件,其中所述流体控制设备是压力调节器或阀门中的至少一个。
10.一种压力调节器,包括:
主体,该主体限定了用于流体地耦合于所述压力调节器的出口压力的多个腔室,其中,各腔室沿阀杆间隔,所述阀杆至少部分地置于所述腔室之中,并且其中所述阀杆用于移动以控制通过所述压力调节器的流体的流动;
第一多个膜片,其中的各膜片被放置于所述腔室中的对应的一个腔室里,并且其中的各膜片都耦合于所述阀杆以响应于所述压力调节器的所述出口压力而移动所述阀杆。
11.根据权利要求10所述的压力调节器,其中,所述第一多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加第一力。
12.根据权利要求11所述的压力调节器,其中,所述第一多个膜片中的每一个具有第一膜片面积,并且其中,所述阀杆上的合力与所述第一膜片面积的和相关联。
13.根据权利要求12所述的压力调节器,其中,所述第一多个膜片中的每一个具有第二膜片面积,所述第二膜片面积相对地大于所述第一膜片面积。
14.根据权利要求10所述的压力调节器,进一步包括第二多个膜片,其中,所述第二多个膜片中的每一个具有第一尺寸,并且其中,所述第一多个膜片中的每一个具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。
15.根据权利要求14所述的压力调节器,其中,所述第二多个膜片中的一个或多个被放置于所述腔室之间。
16.根据权利要求10所述的压力调节器,进一步包括第二多个膜片,其中,所述第二多个膜片中的每一个位于第一取向,并且其中,所述第一多个膜片中的每一个位于不同于所述第一取向的第二取向。
17.根据权利要求16所述的压力调节器,其中,所述第一多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加第一力,并且其中,所述第二多个膜片中的每一个用于对所述阀杆施加与所述第一力相反的第二力。
18.一种流体控制设备,包括:
用于流体地耦合多个腔室的装置,其中的各腔室至少部分地围绕阀杆;以及
用于累积由多个膜片施加给所述阀杆的力的装置,所述多个膜片被放置于沿所述阀杆的不同的位置。
19.根据权利要求18所述的流体控制设备,进一步包括用于分离所述腔室的装置。
20.根据权利要求18所述的流体控制设备,其中所述多个膜片中的每一个被放置于所述腔室中的对应的一个腔室里。
21.根据权利要求18所述的流体控制设备,进一步包括用于实质上保持所述流体控制设备的出口压力实质上等于或低于预定的压力的装置。
22.根据权利要求18所述的流体控制设备,其中所述流体控制设备是压力调节器或阀门中的至少一个。
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