CN102224366A - 导向开关 - Google Patents

Abstract

一种导向阀，可在速动模式和节流模式之间切换。导向阀将输出气供应至过程控制阀，并且具有可调节的偏置构件用于将可调节的力施加至导向主体内部中的导向塞。相反力被施加至导向塞以克服可调节的力和输出气。

Description

导向开关

交叉引用相关申请

要求2008年9月25日提出的且标题为“导向开关(Pilot Switch)”的美国专利申请序列号12/284,743的优先权，其内容以引用方式并入文中。

发明背景

本发明大体上涉及一种导向阀(pilot valve)，并且更具体地涉及一种在操作模式之间可选择性地切换并且在至少一个操作模式中可调节的导向阀。

如在本领域中所已知的，导向阀被用于许多不同的行业中，通常通过控制例如过程控制阀的过程控制单元的操作来控制过程条件或参数。许多行业利用过程控制阀来控制液体的流速并控制储罐和容器中的液位。在许多情况中，过程控制阀用控制信号操作，例如，控制信号可以是从导向阀发送的气动信号。在这种情况中，储罐或其它容器中的液位可用在液体达到一定水平时会运动的浮标(float)或其它元件来感测。浮标的运动将驱动例如导向阀的控制设备，该控制设备会发出信号给过程控制阀，以开启或关闭过程控制阀，从而或使液体流出容器或阻止液体从容器流出。

在油气行业，液位控制器可被用于控制储罐或其它容器中的油、水或其它液体的水平。液位控制器可包括浮标或被放置在储罐内的平衡浮子(displacer)。当储罐中的液位以至于其能接触平衡浮子时，平衡浮子将随着液位的变化而运动。液位的变化被传递至导向阀，导向阀将发送信号给过程控制阀，以便响应于储罐中液位的变化而或开启或关闭，从而或允许从储罐流出或阻止从储罐流出。

导向阀可为气动导向阀，供应气(supply gas)可被提供至该气动导向阀。导向阀将根据储罐中的液位将供应气引向过程控制阀，并且所述过程控制阀将根据从导向阀接收的信号开启或关闭。当过程控制阀为压力以开启阀时，导向阀将调节至控制阀的输出气，这将开启控制阀。如果储罐中的液位的增加导致从导向阀至过程控制阀的出口压力成比例的增加，则液位控制器可被称为操作过程中的引导和节流。在这种情况中，由于从导向阀被供应至过程控制阀的气体压力会改变，因而过程控制阀可从闭合运动至部分地开启至最终完全地开启或介于完全地开启和完全地关闭位置之间的任何位置。

当导向阀处于速动模式(snap mode)中时，导向阀提供突然增加的输出压力或突然减小给过程控制阀，以使控制阀几乎即刻完全地开启或完全地关闭。例如，在直接速动模式中，当储罐中的液位增加并且将平衡浮子运动至预定的水平时，从导向阀的输出压力将会突然增加，这将致使压力开启过程控制阀以几乎马上从完全地关闭位置运动至完全地开启位置，从而将液体排出储罐。当液位降至预选的最低水平时，将发生从导向阀的输出压力的突然减小，这将致使过程控制阀从完全地开启位置运动至完全地关闭位置。

指定给本申请的受让人并且通过引用被并入本文中的美国专利号7,392,822公开了一种在速动模式和节流模式(throttle mode)之间可选择性地切换的导向阀。尽管其中所公开的导向开关工作良好，但是对于在模式之间可切换且可调节以在液位变化的范围内实现过程控制阀的开启和关闭的导向阀具有持续的需求。

发明内容

本发明涉及一种导向阀，并且更具体地涉及一种导向阀或导向开关，其在节流模式和速动模式之间可选择性地切换并且在速动模式中可调节以实现关于相关的储罐的一定范围的液位变化。

本发明的导向阀被关于液位控制器描述。然而，导向阀可使用于其中所测量的参数是除了液位之外的某些参数的其它环境中。基于所测量参数的量值，导向阀能够基于所测量参数的状态来发送气动信号给过程控制单元以调整过程或引起注意或警告。

本发明的导向阀包括导向主体，导向主体具有第一供应气入口或节流供应气入口、第二供应气入口或速动供应气入口(snap supply gas inlet)以及单一的气体输出通路。进入任何一个供应气入口的通过气体输出通路离开的供应气可被称作输出气，该输出气优选为被调节的输出气，并且产生输出压力至过程控制单元。在该实施方式中，过程控制或接收单元可包括控制液体流出容器的过程控制阀。导向阀在节流模式和速动模式之间可选择性地切换并且优选地仅通过旋转开关板来切换，所述开关板将选择性地将供应气引向或节流供应气入口或速动供应气入口。当导向阀处于速动模式中时，节流气入口充当排出通道。在节流模式中，速动供应气入口充当排出通道。导向主体界定导向主体内部，供应气通过导向主体内部可从速动供应入口或节流供应入口流至输出通道，该输出通道也被称作调节气出口或简单的输出气出口。

导向塞(pilot plug)被可运动地布置在导向主体内部中并且具有通过导向塞杆相互连接的第一密封元件和第二密封元件。可被称作第一密封球的第一密封元件和可被称作第二密封球的第二密封元件是可运动的并且与导向主体内部中的第一支座(seat)和第二支座可接合。可运动的致动器被布置在导向主体内部中，并且具有第一端和第二端，其中第二端向外延伸至导向主体的外部。液位控制器包括被定位在储罐或容器内的平衡浮子。也可被称作移位构件的摆动臂在一端连接到平衡浮子并且具有接合枢轴杆端的第二端。平衡浮子的垂直或上下运动将引起摆动臂的第二端运动。连接杆(connecting link)将使摆动臂的上下运动传递至切向臂(tangent arm)。切向臂将使由于液位或其它所感测的参数的变化而施加的力传递至导向阀。

切向臂将接合导向阀中的致动器并使导向阀中的致动器运动或将根据液位和导向阀的模式而脱离致动器。致动器和其它部件的运动将开启和/或关闭通道，从而或供应或切断至过程控制阀的输出气，如将在本文中更加详细地描述的。

在速动模式中，当输出气被供应至过程控制阀时，第一密封球将与第一支座接合，并且当液位达到一定液位时，第二密封球将脱离第二支座，以使过程控制阀处于开启状态。供应气将被引导穿过第二供应气入口、穿过在第二密封球和第二支座之间的空隙或通道、穿过输出气出口。来自输出气出口的输出气将使输出气压力施加至过程控制阀，以使过程控制阀运动，并将过程控制阀维持在第一或开启状态中。

施加在导向塞上的力将使第一密封球保持与第一支座接合。为了切断供应气并且排出输出气压力以使过程控制阀运动至其第二或关闭状态，相反力必须被施加至可运动的致动器来引起第二支座接合第二密封球并使导向塞向上运动，以使第一密封球脱离第一支座。当第二支座接合第二密封球时，气体供应被切断，并且当第一密封球脱离第一支座时，输出气压力被排出。当输出气压力被排出或者被释放时，过程控制阀将运动至关闭状态。在速动模式中被施加至导向塞以维持导向塞与第一支座接合的力的大小可被调节，以使为运动导向塞而所需的相反力是可调节的。相反力由切向臂来施加，该相反力由引起平衡浮子将力施加至摆动臂并从而至切向臂的液位变化而产生。因此，当导向阀与液位控制器一起使用时，可运动的致动器响应于引起平衡浮子运动的液位的变化而运动。由于被施加至导向塞的力是可调节的，因此使导向塞运动而所必需的力的大小可被改变。平衡浮子施加足够力以使致动器和导向塞运动所处于的液位将改变，以使导向阀提供一定范围或一定跨度的液位变化，导向阀将在该定范围或一定跨度的液位变化内操作。

附图简述

图1是本公开的液位控制器的视图。

图2是显示液位控制器的内部部件的局部横截面。

图3是显示连接杆和切向臂的视图。

图4是截自图3的线3-3的导向阀的横截面视图。

图5是相似于图3所截取的截面，并且显示出在平衡浮子上不具有足够液体以使切向臂与致动器脱离时的速动模式中的导向塞的位置。

图6显示出在切向臂与致动器脱离时的速动模式中的导向塞和致动器的位置。

图7显示出在不具有来自平衡浮子的足以引起致动器向上运动的力时的节流模式中的导向塞和致动器的位置。

图8显示出在流体升高致使平衡浮子将引起致动器向上运动并因此使导向塞向上运动至所示的位置时的致动器和导向塞的位置。

图9是显示出用于供应气和排出气的通道的顶部局部截面视图。

图10是显示出用于供应气和排出气的通道的选择器开关的局部截面视图。

图11是另一模式中的相似于图10的视图。

图12是看开关板的内表面的视图。

优选实施方式的详细描述

现在参考附图，液位控制器10被显示和描述。液位控制器10可紧邻具有液位20的储罐15的侧面而定位。在所示的实施方式中，液位控制器10是背面安装的液位控制器，但是其它构型也是可以的。液位控制器10包括平衡浮子25和布置在外壳35中的导向开关或导向阀30。外壳35在图1中显示为处于打开位置，并且具有前板40和后板42。枢轴板44从后板42延伸。连接杆组件48和可被称作移位臂46的摆动臂46被用于将平衡浮子25连接至切向臂50，以使在液位变化时，平衡浮子25将致使运动的力通过连接杆48施加至切向臂50。可被称作致动器臂的切向臂50被枢轴地附接至外壳35，并且在所示的实施方式中在枢轴点52处被可枢转地附接至枢轴板44。

切向臂50具有多个连接点56。当从图1中所示的方向观察时，切向臂50具有在枢轴点52的左侧或第一侧的朝向后板42的多个连接点56，和在枢轴点52的右侧或第二侧的在枢轴点52的前方的多个连接点56。左侧的连接点56可被称作连接点60，而右侧的连接点可被称作连接点62。

导向阀的细节将参考图4-8来描述。导向阀30包括界定导向主体内部71的导向主体70。导向主体70可包括中心主体部分72和通过例如螺钉或本领域中已知的其它装置的连接器连接至中心主体部分72的上部分或盖部分74，以及下部分或基部部分76，下部分或基部部分76可用螺钉或其它连接器而被连接至中心主体部分72或以其它方式被连接至中心主体部分72。也可被称作开关板的具有外表面79的选择器旋钮78用支柱80安装至导向主体70，支柱80可在其第一端82处拧入导向主体70中并且可具有拧至其相对端86的锁紧螺母或其它锁紧装置84。

导向主体具有第一支座90，该第一支座90可被称作第一支座90或上支座90。在支座主体92上可将第一支座90界定在支座主体92的上端94处。支座主体92可被穿入(thread)或以其它方式固定在导向主体内部71中。支座主体92具有下端96并且界定穿过支座主体92的通道98。导向主体70界定第一供应气入口100和第二供应气入口102，并且界定用于将输出气提供至过程控制阀(未示出)的单一的气体出口104。导向阀30可被用于使过程控制阀从第一状态运动至第二状态。例如，如果过程控制阀为流量控制阀，则导向阀30可被用于使阀在开启或第一状态与关闭或第二状态之间运动。

第一供应气入口100可被称作节流供应气入口，而第二供应气入口102可被称作速动供应气入口。如在下面将更详细地解释的，选择器旋钮78可被用于选择性地将供应气引向第一供应气入口100和第二供应气入口102中的任何一个。供应气入口100和102两者都被配置成在选择器旋钮78被旋转以将供应气引入到入口100和102中的一个中时能将供应气引入导向主体内部71。利用选择器旋钮78使导向阀30可选择性地在速动模式和节流模式之间切换。对于在速动模式和节流模式之间的改变，不需要任何的连接变化或其它改进。所需要的是选择器旋钮78的旋转。在节流模式中，供应气被引向第一或节流供应气入口100，然而在速动模式中，供应气被引导穿过第二或速动供应气入口102。节流供应气入口100会将供应气引入节流室101中，而速动供应气入口会将供应气引入速动室103中。

本文所提到的节流模式指的是储罐中液位的增加和减小导致从导向阀30至过程控制阀的输出气或输出压力成比例的增加或减小。由于输出压力的增加和减小是成比例的，因此过程控制阀可被运动至部分地开启位置，并且可被定位在完全地开启和完全地关闭位置之间的任何位置，以使离开容器的流率随着输出压力的改变而改变。

对于在本实施方式中所描述的用压力来开启过程控制阀，当储罐中的液位增加至预选择的最高液位时，在直接速动模式中从导向阀30的输出压力会突然增加，这将引起过程控制阀突然开启。当储罐中的液位到达所选择的最低液位时，输出压力将被突然切断。本文所描述的速动和节流模式被“直接地”连接，这意味着从导向阀的输出气压力响应于液位的增加而增加。在这样情况中的过程控制阀被设计成响应于输出气压力而开启。液位控制器可被配置成被“间接地”连接，在这种情况中，当液位减小时，从导向阀30的输出压力增加，并且当液位增加时，从导向阀的输出压力减小。这种情况中的过程控制阀被设计成作为输出气压力的结果而闭合。

导向塞106被布置在导向主体内部71中并且在导向主体内部71中可运动。导向塞106在其上端或第一端110处具有第一密封球或第一密封塞108，并且在其第二端或下端114处具有可被称作下密封球112的第二密封塞或下密封塞。密封塞108和112可被分别称作第一密封元件108和第二密封元件112，并且通过导向塞杆116连接。

可被称作第一弹簧120的节流弹簧(throttle spring)120被定位以接合第一塞108。节流弹簧120具有第一端或上端122和第二端或下端124。第一弹簧板或下弹簧板126被按压或以其它方式被固定在导向主体内部71中的弹簧套128中。可被称作弹簧隔膜130的隔膜(diaphragm)130被捕捉在下弹簧板126的肩部132与弹簧套128的上端134之间，弹簧套128还具有下端136。弹簧隔膜130也被捕捉在导向主体70的上部分74和中心主体部分72之间。弹簧隔膜130优选地由弹性体、聚四氟乙烯类材料(Teflon-type material)或其它可运动或弯曲的材料制成。

下弹簧板126界定弹簧腔138，在弹簧腔138中容纳节流弹簧120的至少一部分。弹簧腔138的上端140被节流弹簧120的上端122接合。节流弹簧120的下端124接合第一密封塞108，并且在一方向上将力施加至第一密封塞108以朝着第一支座90推进第一塞108且推进第一塞108进入与第一支座90的接合中，该方向为附图中所示的实施方式中的向下的方向。可与下弹簧板126整体地形成的推杆142包括竖向腿146。弹簧引导部148形成在下弹簧板126上。弹簧隔膜板126具有上端或第一端150和第二端或者下端152，第二端或者下端152也是推杆142的端。可被称作第二弹簧154的速动弹簧(snap spring)154被定位以接合下弹簧板126，并且被定位在构成导向主体内部71的一部分的速动弹簧腔156中。速动弹簧腔156具有由盖部分74界定的上端158。速动弹簧154具有上端160和下端162。上弹簧板164被运动地布置在导向主体内部71中，并且优选地在速动弹簧腔156中。上弹簧板164在导向主体内部71中是可滑动的，并且可从图4-8中所示的其位置向下运动来缩短速动弹簧154的长度，并因此增大由速动弹簧154施加在下弹簧板126上的力，如本文所描述的，下弹簧板126在导向阀30处于速动模式中时将力施加至导向塞106。上弹簧板164能够从附图中所示的位置向上运动来减小施加的力。调节构件166可被插入穿过盖部分74，并且被运动从而向下推动上弹簧板164来增加由速动弹簧154施加的力或者向上运动上弹簧板164来伸长弹簧154，并从而减小所施加的力。上弹簧板164可抵着速动弹簧腔156的上端158而被定位，这将导致最小力的施加，或者可被向下调节所期望的量，直到最大的所期望的力被速动弹簧154施加。正如将被更详细描述的，因为由速动弹簧154所施加的力是可调节的，所以通过运动调节构件166以运动上弹簧板164能够调节为了促使导向阀106将过程控制阀从第一状态运动至第二状态而所需的力的大小。在一个实施方式中，调节构件166可以是穿过盖部分174的调节螺钉166，并且可旋转以使上弹簧板164运动。

当推杆142与上密封球108接合时，速动弹簧154将沿一方向将力施加到上密封球108，以朝着第一支座90推进密封球108且将密封球108推入与第一支座90的接合中。因此，当导向阀处于如图5和图6所示的速动模式中时，被施加至导向塞106的力因此是速动弹簧154和节流弹簧120的组合力，并且可被称作第一弹簧120和第二弹簧154的弹簧可被视作用于朝着第一支座90推进密封球108且将密封球108推进与第一支座90的接合中的偏置装置。在如图7和图8所示的节流模式中，只有第一弹簧120作用在第一密封球108上，并且由速动弹簧154施加的力被来自节流供应入口100的作用在弹簧隔膜130上的供应气压力所抵消，该供应气压力使弹簧隔膜130向上弯曲致使推杆142脱离第一密封球108。由于施加至导向塞的力会根据导向操作所处的模式而改变，因此偏置装置可被称作可变力的偏置装置。

由于在速动模式中所施加的力的大小可通过调节螺钉166的旋转而被调节，因此偏置装置也可被称作可调节的偏置装置。当导向阀30处于速动模式中并且供应气被输送穿过第二供应入口102时，偏置装置施加足够的力来维持第一密封球108与第一支座90接合。在节流模式中，流过第一供应入口100的供应气将作用在弹簧隔膜130上，并且将抵消由偏置装置施加的力的至少一部分。优选地，流过第一供应入口100的供应气将作用在弹簧隔膜130上来完全地抵消由速动弹簧154施加的力。导向阀在速动模式中是双稳定的，意味着当导向塞被定位来阻止供应气流过气体出口时导向塞是稳定的，并且当导向塞被定位来允许全流量(full flow)的供应气穿过导向阀时是稳定的。导向塞106将在完全地开启或完全地关闭位置之间瞬时地运动，并且在中间的任意位置处是不稳定的。

第二支座或下支座170被界定在可运动地布置在导向主体内部71中的致动器172上。致动器172具有第一端或上端174和第二端或下端176。致动器172通过包括第一或上致动器隔膜178和第二或下隔膜180的一对致动器隔膜177安装至导向主体70。隔膜178和180优选地由弹性体、或聚四氟乙烯类材料、或其它可运动或弯曲的材料制成，以使致动器172在导向主体内部71中可运动。如从附图显然的，下端176延伸穿过导向主体70以使其可被切向臂50接合。

致动器172可包括含有上部分182的三件式致动器，上部分182可被压入致动器主体部分184中或以其它方式固定到致动器主体部分184，致动器主体部分184继而可被压入致动器套186中或以其它方式固定到致动器套186。下致动器隔膜180被捕捉在致动器套186和致动器主体部分184之间，同时上致动器隔膜178被捕捉在主体部分184和致动器172的上部分182之间。大体上地环形槽188通过下部分或基部部分76和导向主体70的中心主体部分72界定。间隔物190被定位在槽188中并且将上致动器隔膜178和下致动器隔膜180保持在适当的位置。间隔物190具有贯穿其的多个开口192，以使导向主体内部71与穿过其的第二供应气入口102连通。供应气穿过开口191与致动器172相连通。

图9为横截面图，其显示出穿过导向主体70的供应通路194和排气通路196。外壳35可被配置以使供应气从外壳35中的通道195被提供至供应通路194。通道195将从可被定位在外壳35的上表面上的供应入口接收供应气，以使气体管道能被连接到那。开口199用于连接到压力表。气体通过排气通路196被排出至通道197中，以使气体可通过外壳35的侧面被排出。

如图10和图11所示，开关板槽198和200被界定在开关板78的内表面201上。图10和图11为开关板78的一部分被切除以示出槽198和200的视图。箭头203可被刻印或以其它方式被施加至开关板78的外表面79。槽200在其端部具有开口202和204，同时槽198在其端部具有开口206和208。

当开关板78被旋转至所示实施方式中的速动模式(图10)时，被供应至供应通路194的气体流入开口202并且被输送穿过槽200和开口204进入速动供应入口102中。排气通路196与开口208连通并因而通过槽198和开口206与节流供应入口100连通。在节流模式中，旋钮被旋转至图11所示的位置，以使开口204与供应通路194连通，供应通路194通过槽200将供应气送入开口202和节流供应入口100中。在节流模式中，开口206与排气通路196连通，排气通路196通过槽198和开口208与速动供应气入口102连通。

当开关板78被旋转以使导向阀处于节流模式中时，供应气流过第一气体供应入口100进入导向主体内部71。流过节流供应入口100的供应气将具有足够的压力来使弹簧隔膜130轻微变形，以便其抵消由速动弹簧154作用在推杆142上的向下的力。节流弹簧120将继续施加向下的力给上塞108，并且因此施加至导向塞106。除了在导向阀30处于节流模式中时所施加的供应气压力之外，不需要任何其它的机械力或操作来抵消由速动弹簧154施加的力。因此，当导向阀30处于节流模式中时，随着供应气进入穿过节流供应气入口100，推杆142的下端152将与上密封球108间隔开。连接杆48将连接到切向臂50上的在枢轴点52的右侧或前侧的连接点62中的一个。

图7示出节流模式中的导向阀30的部件当在平衡浮子25上没有液体或当接触平衡浮子25的液体不足以使平衡浮子25充分地运动以向上运动致动器172时的相对位置。随着储罐15中的液位上升，当液体达到预先选择的水平时，平衡浮子25将开始运动。随着平衡浮子25向上运动，连接杆48将因摆动臂46的枢转运动而开始向下运动，这将在下面更详细地被解释。切向臂50将围绕枢轴点52而在枢轴上旋转，以使切向臂50的左侧或后侧将向上运动，并将接合致动器172的下端176。随着液位继续升高，被施加至致动器172的力将引起致动器172向上运动直到第二支座170将接合下塞112。

随着液位在储罐15中继续增加，与下密封塞112接合的第二支座170将向上推动导向塞106，以使上塞108和第一支座90之间具有空隙，如图8中所描绘的。供应气于是能够开始从第一供应气入口100流过通道98进入并且穿过与储罐15上的过程控制阀连通的气体出口104。从气体出口104的输出气将在这样的压力下以引起压力操作的过程控制阀开启，以使储罐15中的液体将开始因此排放。随着储罐15中的液位继续增加，上塞108和第一支座90之间的空隙将增加，并且更多的输出气压力被提供至过程控制阀。因此，在节流模式中，输出气被与液位增加成比例地供应，并且储罐15上的过程控制阀将根据被输送至其的输出气的量而逐渐地开启，并可从完全地关闭运动至完全地开启或被定位在其间。供应气还将通过引起隔膜130向上弯曲来继续抵消由速动弹簧154施加的向下的力。一旦进入储罐15的液体的量开始减慢以致通过过程控制阀放出的液体量超过流入储罐15中的液体量，则液位平衡浮子25将下落，这会引起致动器172相应地下落。随着致动器172下落，第一塞108将最终接合第一支座90，并且致动器172将运动返回至图7所示的位置。导向主体内部71中的气体将通过第二支座170和第二密封球112之间的空隙被排出，并且穿过第二供应气入口102进入排气通路196中。气体被送入排气出口197并穿过外壳35被排出至大气。

在速动模式中，连接杆48被定位以使其被连接至在枢轴点52的左侧或后侧的连接点60中的一个。当储罐15中的液位使得其没有充分地接触平衡浮子25以使平衡浮子25从静止位置向上运动时，导向阀30的部件的位置将如图5所示。当液位升高致使平衡浮子25开始向上运动时，摆动臂46的绕枢轴旋转动作将引起连接杆48向下运动，这将在枢轴点52的左侧上向下拉动切向臂50。随着储罐15中的液位升高，致动器172将与切向臂50向下运动。在速动模式中，供应气通过第二供应气入口102被供应。压力因此被施加至下致动器隔膜180和上致动器隔膜178。因为下致动器隔膜180具有较大的表面面积，所以较大的力被施加至下致动器隔膜180。液位将最终增加，以使致动器172向下运动，并且在下支座170和下塞112之间产生空隙或通路，从而使供应气流入致动器172中并且向上地穿过致动器172。在这发生之后立刻地或几乎立刻地，因为致动器172将由于被施加至下致动器隔膜180和上致动器隔膜178的顶部表面的力而向下速动，所以支座170和第二塞112之间的空隙将增大。支座170和下塞112之间的开口将允许全流量的供应气流过。优选地，流速为足以在支座170脱离下塞112之后能几乎立刻地完全开启过程控制阀的速率。换句话说，在输出口104中气体通过的速率将基本上与气体流入供应入口102的速率相同。

当储罐15中的流体开始减少，连接臂48将随着平衡浮子25下落而上升。连接杆臂48将使切向臂52运动以与致动器172接合。随着液位继续降低，致动器172将最终升高致使其再次接合塞112。那时，从速动供应入口102至气体出口104的供应气被切断，但由于输出气没有被排出，因而输出气压力仍然被施加至过程控制阀。因此过程控制阀将不会改变状态。换句话说，过程控制阀将仍不会从开启状态运动至关闭状态。随着液位继续降低，增加的力将由平衡浮子25通过摆动臂46和连接杆48而施加，直到在第一支座90和第一密封球108之间产生空隙，致使气体可通过通路196被排出。之后立刻地或几乎立刻地，过程控制阀将完全关闭，致使没有液体能够通过过程控制阀逸出。在速动模式中，没有供应气通过第一供应气入口100被送入导向主体内部71中。由此，速动弹簧154和节流弹簧120将施加向下的力至导向塞106。速动弹簧154向下推动推杆142，推杆142与第一塞108接合从而施加向下的力至导向塞106。当导向阀30处于图5中所示的位置即速动模式时，上塞108将保持与第一支座90完全接合，其中输出气压力从速动供应气入口102穿过气体出口104被供应至过程控制阀。无论在节流模式还是速动模式中，当液位降落至最小的预期水平时，气体被排出到大气中，在此时导向阀的部件运动以使至输出气出口104的供应气被阻挡并且气压被排出。

正如本文所提供的，在速动模式中由速动弹簧154施加至导向塞106的向下的力是可调节的。因此，必须由致动器172施加至导向塞106以使上密封球108运动从而远离上支座90的向上的力的大小是可调节的。因此，使过程控制阀在第一或开启状态与第二或关闭状态之间运动所需要的向上的力的大小是可调节的。当上弹簧板164被定位在速动弹簧腔156的最上端158处时，由速动弹簧154施加的力是最小的。由速动弹簧154施加的力可通过旋转调节螺钉166以引起上弹簧板164在速动弹簧腔156中运动而被调节。弹簧板164的向下的运动将压缩或缩短速动弹簧154的长度，因此增大被施加至下弹簧板126和导向塞106的力，并且弹簧板159的向上的运动将减小这种力。

现在参考图1和图2，摆动臂46具有被连接至平衡浮子25的第一端210并具有第二端212。第二端212可以是扩大直径的端213。扩大的直径213可被称作枢轴环213并且可具有被界定于其中的凹槽214。枢轴杆216具有第一端218和第二端220。第一端218可界定枢轴点219。枢轴点219在第一端218处被容纳在凹槽214中。一般可为U形盖板221的盖板221具有前壁222，前壁222中带有沉孔224。枢轴杆216的第二端220被容纳在沉孔224中。如图2中所示意地描绘的，安装件230可被用于将外壳35安装至储罐15。安装件230可通过本领域中已知的装置被附接至外壳35。正如已知的，安装件230可被穿入容器，容器将具有带螺纹的开口以容纳安装件230。安装件230具有开口232，摆动臂46通过开口232而被容纳，并且具有带螺纹的内部234，连接件(connector)236被拧入带螺纹的内部234中。连接件236具有通道238，摆动臂46穿过通道238。

枢轴环213具有外径241并且被紧紧的容纳在摆动臂外壳242中。枢轴杆216被定位在摆动臂外壳242中，摆动臂外壳242具有第一端244和第二端246，并具有外径248和枢轴杆216穿过的内径250。枢轴环213被定位在摆动臂外壳242中，以使摆动臂46的第二端212的运动引起摆动臂外壳242的第一端244的运动。捆或线缆夹(bale or wire clip)251被附接至摆动臂外壳242并被附接至拉杆(tension rod)252。拉伸板254可被附接到后板42上并且拉杆252可穿过其延伸。拉伸弹簧256可被定位在拉伸板254和在拉杆252上可旋转的调节旋钮259之间。锁紧螺母258被拧在拉杆252的端部上。调节旋钮259的旋转可调节使摆动臂外壳242运动所需的力的大小。

在速动模式的操作中，连接杆48被附接至在枢轴点52的左侧的连接点60中的一个。随着储罐15中的液体在平衡浮子25上向上运动，摆动臂46的第一端210将向上运动，并且摆动臂46将绕枢轴点219枢轴旋转。作为枢轴旋转运动的结果，摆动臂外壳242的第一端244将向上运动并且摆动臂外壳242的第二端246将向下运动。因为连接杆48被附接在或邻近摆动臂外壳242的第二端246，所以连接杆48将随着平衡浮子25向上运动而向下运动。摆动臂46和摆动臂外壳242因此包括用于将平衡浮子25连接至连接杆48并且用于将液位变化向致动器172传递的连接臂。随着液体上升，在枢轴点52左侧的切向臂50将向下运动以允许致动器172向下运动，并且导向阀30将以如在上文中所描述的速动模式操作。当最大的预期的水平被到达时，致动器172将从下密封球112处离开，并且速动供应气将在其间流过并且穿过输出气出口106。输出气将开启过程控制阀。拉伸弹簧256可被用来调节导向阀30将速动上(snap on)或运动过程控制阀至开启状态所处于的液位。例如，调节旋钮259可被旋转来压缩拉伸弹簧256并且增加在摆动臂外壳242的端部246上的向下拉力，或者能够被旋转来增加弹簧256的长度并减小在摆动臂外壳242的第二端部246上的向下拉力。当更大向下的拉力通过拉伸弹簧256施加时，需要来自平衡浮子25的较小的力，因此导向阀30将速动开启所处于的液位比施加较小拉力时低。因而拉伸弹簧256是起平衡作用的弹簧(counterbalance spring)256。

当液位开始降落时，摆动臂外壳242的第二端246为连接臂的第二端，将向上枢轴旋转。第二端246将向上运动，同样连接杆48将向上运动，这将使切向臂50向上运动以与致动器172接合。当致动器172且特别是当下支座170接合下密封球112时，由于下支座170和下密封球112之间的通路被关闭，所以被输送通过第二供应入口102的供应气将被切断。然而，输出气压力将继续被施加至过程控制阀。因此，过程控制阀将不会在那个时候改变状态，例如从第一或开启状态至关闭状态。随着液位继续下降，增加的力将由平衡浮子25，通过摆动臂48和摆动臂外壳242以及连接杆48被施加至切向臂50。该力将被传递至致动器172，并最终将足以向上运动致动器172，以使上密封球108将脱离上支座90。输出气将通过其间的空隙排出，从而排出输出气压力，并允许过程控制阀从第一状态或开启状态运动至关闭状态。

当速动弹簧154通过将上弹簧板164定位在速动弹簧腔156的上端158被调节以将最小的力施加到导向塞106时，在最大液位和最低液位之间的液位变化将是最小的液位变化。当弹簧154被调节以将最大的力施加至导向塞106时，液位变化将增大，因为需要由平衡浮子随着液位降落而施加的更大的力来使致动器172运动，以便第一密封球108脱离第一支座90从而使过程控制阀运动返回至第二或关闭状态。

因此，导向阀30是可调节的导向阀，其在速动模式中实现一定范围的液位变化。当上弹簧板164在其最高位置时，弹簧154施加最小的力至下弹簧板126，下弹簧板126转而施加最小的力至导向塞106。随着液位降低，切向臂50将接合致动器172，并将施加向上的力给致动器172，致动器172将通过下密封球112接合导向塞106并作用在导向塞106上。向上的力随着液位下降而增加，直到向上的力克服由速动弹簧154施加的向下的力而使上密封球108运动脱离上支座90。通过其间的空隙使输出气压力排出，致使没有输出气压力被施加至过程控制阀，过程控制阀将运动至第二或关闭状态。当在含水的储罐中使用具有大约30盎司重量的平衡浮子时，当最小的力被施加时液位改变可以是例如大约4.5英寸。

如果期望更大的液位改变，则调节螺钉166可被旋转以缩短速动弹簧154，这将增加施加至导向塞106的力。结果，较大的外力必须被施加至致动器172以使上支座90的上密封球108运动。随着液位降低，平衡浮子将最终施加足够的力至切向臂40上的连接臂48，如本文所描述的，切向臂40向上运动致动器172，直到导向阀30停止施加输出气压力至过程控制阀以使过程控制阀关闭。使用以上所述的平衡浮子和流体，最大的液位改变可以是例如9英寸。上弹簧板164可被定位以实现在最大或最小或其间的任意位置的液位改变。因此，对速动弹簧154的调节实现了允许导向阀在一定范围或跨度的液位变化内操作的调节，同时拉伸弹簧256允许过程控制阀开启所处于的液位被轻微地调节。

因此，导向阀30可被描述成是可调节的导向阀，其实现对于为开启其中的通路所需的外力的调节。当输出气通过导向阀被供应至过程控制阀时，过程控制阀将保持在其第一状态中。排出输出气压力所需的相反力是可调节的，因为通过速动弹簧154所施加的保持上密封球108和上支座90之间的通路被关闭的力是可调节的。当使用液位控制器10时，力是平衡浮子25的垂直位移的结果，并且所施加的力通过摆动臂46、摆动臂外壳242、连接杆48和切向臂50被传递。因此，导向阀实现了对允许导向阀使过程控制阀从一个状态运动至第二状态例如开启状态至关闭状态所需的外力的调节。

因此，可以看出，本发明很好地适于实现目的并获得以上所提到的目标和益处以及其中所固有的目标和益处。虽然为了本公开的目的而描述了本发明的某些优选的实施方式，但是本领域的技术人员可以在部件的结构和布置以及步骤的实施方面做出许多变化，这些变化被包括在本发明的如由所附权利要求所限定的范围和精神内。

Claims (28)

1.一种导向组件，包括：

导向主体，其界定导向主体内部，并且界定第一供应气入口和第二供应气入口以及用于将输出气提供至过程控制阀的单一的输出气出口；

开关，所述开关能在第一位置和第二位置之间运动，用于选择性地使所述导向阀从第一模式切换至第二模式，其中在所述第一模式中供应气被输送至所述第一供应入口并且在所述第二模式中供应气被输送至所述第二供应入口；

导向塞，其布置在所述导向主体内部中，所述导向塞包括上密封球和下密封球，所述上密封球能与所述导向主体内部中的上支座接合，且所述下密封球通过导向塞杆连接至所述上密封球；

可运动的致动器，其至少部分地布置在所述导向主体内部中，并且界定能与所述下密封球接合的下支座，当所述导向阀处于所述第二模式且供应气被引导通过所述输出气出口以将所述过程控制阀定位在第一状态中时，所述上密封球与所述上支座接合并且所述下密封球脱离所述下支座以界定用于来自所述第二供应入口的供应气的通路，其中所述致动器能向上运动以接合所述下密封球且关闭用于供应气的所述通路，并且以使所述导向塞向上运动从而使所述上密封球脱离所述上支座，从而排出输出气并使所述过程控制阀运动至第二状态；以及

偏置装置，其用于在朝着所述上支座的方向上将力施加至所述上密封球，其中所述偏置装置是可调节的，使得能够调节施加至所述导向塞的力的大小，从而调节必须由所述致动器施加以使所述上密封球从所述上支座脱离的相反力的大小。

2.如权利要求1所述的导向组件，还包括调节螺钉，所述调节螺钉延伸进入所述导向主体内部，所述偏置装置包括布置在所述导向主体内部中用于将力施加至所述导向塞的速动弹簧，其中所述调节螺钉沿第一方向的旋转增加由所述速动弹簧施加在所述导向塞上的力，并且所述调节螺钉沿第二方向的旋转减小由所述速动弹簧施加在所述导向塞上的力。

3.如权利要求2所述的导向组件，还包括上弹簧板，所述上弹簧板能滑动地布置在所述导向主体内部中并且与所述速动弹簧的上端接合，其中所述调节螺钉接合所述上弹簧板。

4.如权利要求3所述的导向组件，还包括下弹簧板，所述下弹簧板布置在所述导向主体内部中，其中所述速动弹簧被定位在所述上弹簧板与所述下弹簧板之间，并且所述下弹簧板接合所述上密封球。

5.如权利要求1所述的导向组件，还包括切向臂，所述切向臂相对于所述致动器是可在枢轴上转动的，其中所述切向臂将力施加给所述致动器以使所述致动器和所述导向塞向上运动，从而使所述上密封球从所述上支座脱离。

6.一种导向组件，包括：

导向主体，其界定导向主体内部；

第一气供应入口和第二气供应入口以及单一的输出气出口，所述单一的输出气出口由所述导向主体界定，用于将气体供应至过程控制阀；

导向塞，其可运动地布置在所述导向塞主体中，所述导向塞包括由导向塞杆连接的下密封球和上密封球；

致动器，其能在所述导向主体内部中运动，所述致动器界定能与所述下密封球接合的下支座；

支座主体，其固定在所述导向主体内部中，所述支座主体界定能与所述上密封球接合的上支座；

弹簧，其布置在所述导向主体内部中，用于在朝着所述上支座的方向上将可调节的力施加至所述上密封球；以及

调节构件，其用于调节在所述导向主体内部中的所述弹簧的长度，以增加或减小由所述弹簧施加至所述导向塞的力的大小。

7.如权利要求6所述的导向组件，所述调节构件包括被拧入通过所述导向主体的调节螺钉。

8.如权利要求7所述的导向组件，还包括上弹簧板，所述上弹簧板能在所述导向主体中运动并且接触所述弹簧的上端，其中所述调节螺钉的旋转将使所述上弹簧板运动并且调节所述弹簧的长度。

9.如权利要求6所述的导向组件，还包括：

上弹簧板，其可滑动地布置在所述导向主体内部中；

其中，所述调节构件将使所述上弹簧板在所述导向主体内部中运动，并且其中所述上弹簧板的运动将调节由所述弹簧施加至所述上密封球的力的大小。

10.如权利要求9所述的导向组件，还包括下弹簧板，所述下弹簧板可运动地布置在所述导向主体内部中，其中所述弹簧布置在所述上弹簧板与所述下弹簧板之间。

11.如权利要求6所述的导向组件，所述导向组件能选择性地在第一模式和第二模式之间转换，其中在所述第一模式中气体被供应至所述第一入口，且在所述第二模式中气体被供应至所述第二入口，并且其中由所述弹簧施加以用于将可调节的力施加至所述上密封球的力被来自所述第一入口的供应气压力抵消，以使在所述第一模式中不施加力。

12.如权利要求11所述的导向组件，其中，在所述第二模式中气体被供应穿过所述第二供应入口，并且用于施加可调节的力的所述弹簧将可调节的力施加至所述上密封球。

13.一种导向阀组件，其用于将气体供应至气动地操作的过程控制阀，凭借来自所述导向阀组件的输出气压力的施加，所述过程控制阀能运动至第一状态，所述导向阀组件包括：

导向主体，其界定导向主体内部、用于将速动供应气输送至所述导向主体内部的速动供应气入口以及用于将输出气输送至所述过程控制阀的输出气出口；

可运动的导向塞，其包括上密封球、下密封球以及连接所述上密封球和所述下密封球的导向塞杆，所述上密封球与所述导向主体内部中的上支座是可接合的；

可运动的致动器，其布置在所述导向主体内部中，所述可运动的致动器界定能与所述下密封球接合的下支座，所述下支座和所述下密封球在脱离时在其间界定通路，以用于允许供应气流过所述速动供应气入口从而流过所述导向主体内部至所述输出气出口，以便输出气压力将使所述过程控制阀运动至所述过程控制阀的第一状态，在将速动供应气向所述输出气出口输送时，所述上密封球与所述上支座接合；以及

偏置构件，其用于将力施加至所述导向塞，以在将速动供应气向所述输出气出口输送时抵制所述上密封球运动离开所述上支座，其中由所述偏置构件施加的力是可调节的力。

14.如权利要求13所述的导向阀，还包括上弹簧板，所述上弹簧板可运动地布置在所述导向主体内部中，其中所述上弹簧板的运动调节由所述偏置构件施加至所述导向塞的力。

15.如权利要求14所述的导向阀，其中，所述偏置构件是具有上端和下端的弹簧，所述上弹簧板与所述弹簧的所述上端接触。

16.如权利要求14所述的导向阀，还包括下弹簧板，所述下弹簧板布置在所述导向主体内部中，其中所述偏置构件包括定位在所述上弹簧板与所述下弹簧板之间的弹簧。

17.如权利要求16所述的导向组件，所述下弹簧板能与所述导向塞接合，其中当所述弹簧板与所述导向塞接合时，所述弹簧通过所述下弹簧板将力施加至所述导向塞。

18.如权利要求13所述的导向组件，其中，沿着与由所述偏置构件施加的力的方向相反的方向施加至所述致动器的相反力将使所述致动器运动，以便在所述相反力足以克服由所述可调节的偏置构件施加至所述导向塞的力时，引起所述下支座接合所述下密封球并且使所述上密封球从所述上支座脱离，并且其中，输出气将在所述上支座和所述上密封球之间排出，以使所述过程控制阀将从所述第一状态运动至第二状态。

19.如权利要求13所述的导向阀，其中，施加至所述致动器的力将使所述致动器朝着所述第二支座运动且与所述第二支座接合来关闭所述通路，并且将使所述导向塞向上运动从而使所述第一密封球从所述第一支座脱离，所述过程控制阀响应于所述上密封球和所述上支座的脱离而从所述第一状态运动至所述第二状态。

20.如权利要求13所述的导向组件，所述过程控制阀包括流量阀，所述流量阀能在允许流动的第一开启状态和阻止流动的第二关闭状态之间切换。

21.一种导向阀，用于将输出气供应至过程控制阀，所述导向阀包括：

导向主体，其界定导向主体内部、供应气入口和输出气出口；

导向塞，其可运动地布置在所述导向主体内部中并且能与布置在所述导向主体内部中的第一支座和第二支座接合，所述导向塞与所述第一支座接合并且与所述第二支座间隔开以在其间界定通路，以使供应气流过所述通路至所述输出气出口，并且输出气被供应至所述过程控制阀以使所述过程控制阀运动至第一状态，其中力能被施加至所述导向塞以使所述导向塞运动而进入与所述第二支座的接合中，并使所述导向塞从所述第一支座脱离以排出输出气且使所述过程控制阀从所述第一状态运动至第二状态；

偏置构件，其用于以朝着所述第一支座的方向将力施加至所述导向塞，以使所述导向塞保持处于与所述第一支座的接合中；

其中，由所述偏置构件施加的力是可调节的，使得让所述导向塞运动离开与所述第一支座的接合所需的相反力是可调节的。

22.如权利要求21所述的导向阀，所述偏置构件包括布置在所述导向主体内部中的弹簧。

23.如权利要求22所述的导向阀，还包括上弹簧板和下弹簧板，所述上弹簧板和下弹簧板可运动地布置在所述导向主体内部中，其中所述弹簧定位在所述第一可运动的弹簧板和所述第二可运动的弹簧板之间。

24.如权利要求21所述的导向阀，所述导向塞包括上密封球、下密封球以及连接所述上密封球和所述下密封球的导向塞杆，其中所述上密封球能与所述第一支座接合，并且所述下密封球能与所述第二支座接合。

25.如权利要求21所述的导向阀，还包括致动器，所述致动器至少部分地布置在所述导向主体内部中，所述第二支座界定在所述致动器上。

26.如权利要求25所述的导向阀，其中，施加至所述导向塞以使所述上密封球从所述第一支座脱离的相反力由所述致动器施加。

27.一种导向组件，包括：

导向主体，其界定导向主体内部，并且界定第一供应气入口和第二供应气入口以及用于将输出气供应至过程控制阀的单一的输出气出口；

开关，所述开关能在第一位置和第二位置之间运动，用于选择性地使所述导向阀从第一模式切换至第二模式，其中在所述第一模式中，供应气被输送至所述第一供应入口并且在所述第二模式中供应气被输送至所述第二供应入口；

导向塞，其可运动地布置在所述导向主体内部中；以及

偏置装置，其用于沿第一方向将力施加至所述导向塞，其中所述偏置装置是可调节的，使得能够调节施加至所述导向塞的力的大小。

28.如权利要求27所述的导向组件，还包括延伸进入所述导向主体内部中的调节螺钉，所述偏置装置包括布置在所述导向主体内部中用于将力施加至所述导向塞的速动弹簧，其中所述调节螺钉沿第一方向的旋转使所述导向塞上的力增加，并且所述调节螺钉沿第二方向的旋转使所述导向塞上的力减小。

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