CN102246112A - 用于调节流体流动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节流体流动的装置。所述装置包括示例性的调节阀和示例性的自动调整或者自调整放大器阀，以在对流体流动的下游要求较低的情况下保持流体流动，并且在对流体流动的下游要求较高时保持调节阀的操作精确性和稳定性。

Description

用于调节流体流动的装置

技术领域

本发明总体上涉及流体流动调节器，尤其是涉及包括用于提高流体流动稳定性的自调整流体放大器的流体流动装置。

背景技术

工业炼油厂在很多应用中使用调节阀，诸如，例如，在加工操作中控制流体(例如，气体、液体等等)的流动。气体流动的调节要求调节阀提供和保持低的气体流量，直到流体流动系统要求调节阀提供更高的流量。然而，由于特定类型的调节阀在低流量情况下的不稳定性，调节阀可能在打开后趋于关闭。这种开关类型的动作可能要求技术人员手动地打开流动系统中的限流装置，从而始终保持低流量。然而，这可以降低在随后流动增大情况下操作调节阀的准确性。也就是说，如果调节阀受循环流动要求支配，则不总会有技术人员来调整限流装置。

发明内容

用于调整节流系统的增益的装置包括流体放大器阀，用于接收与调节阀相关联的流体流动以及用于向阀机构和向调节阀的阀构件的一侧提供经调整的流体流动。流体放大器阀具有放大器孔处的流量针并且所述流量针与调节阀的阀构件连接。调节阀出口处流体流动的变化使阀机构调节经调整的流体流动以及同时移动阀构件和流量针以改变节流系统的增益。

附图说明

图1：已知流体流动系统的剖视图，

图2：具有示例性的调节阀和示例性的自调整放大器阀的流体流动系统的剖视图。

具体实施方式

总体而言，本文所述的示例性的装置和方法可以用于调节各种类型的流体流动过程中的流体流动。此外，虽然结合工业加工行业的产品流的控制来描述本文所述示例，但本文所述示例可以广泛用于不同目的的各种过程控制操作。

图1示出已知的流体流动系统10，具有调节阀20、限流器50、导向阀60、流体过滤器70。调节阀20具有阀壳体21、进口22、出口24、加载压力进口25、阀通道28处的阀座26、和阀构件30。阀构件30由包含在加载压力室34中的弹性构件32(例如，弹簧)驱使与阀座26接触。弹性构件32与可滑动地设置在壳体21的配件33a中的弹簧力调整装置33的端部35接合。

流体流动系统10还包括旁路或者流体连接40。流体连接40具有向流体过滤器70传送流入流体压力的连接部分42、向手动操作的限流器50传送流入流体压力的连接部分44、向调节阀20的加载压力进口25传送降低的流入流体压力或者加载流体压力的连接部分46、向导向阀60传送加载流体压力的连接部分47和向导向阀60传送出口24处的流出流体压力的连接部分48。

导向阀60包括壳体61、在通风孔63处向大气敞开的室62a、和与隔板63接合的可手动调整的弹簧64。阀构件模块68附着在隔板65上并且具有可滑动的阀构件67，所述阀构件67具有与阀头弹簧69接合的阀头67a。阀头67a控制阀座61a处的流体流动。壳体60包括流体进口61b，其向位于隔板65的与室62a相反一侧上的壳体室62b传输连接部分48中的流出流体压力。

限流器50降低或者限制流入流体流动和从连接部分42接收到的压力，从而降低的流入流体压力或者加载流体压力经由连接部分46传送到加载压力进口25和调节阀20的加载压力室34。加载流体压力也通过连接部分47传送到导向阀60的阀头座61a处的阀头67a。典型地，阀头47a不与阀头座61a接合，从而加载流体压力可以经阀头座61a流到连接部分48。

调节阀20的主要功能是使通过调节阀20的流体流动与对流体流动系统10中流体流动的下游要求匹配(例如，下游要求是图1中流动箭头A方向上的流体流动要求)。同时，调节阀20必须使流体流动压力在流体流动系统10的出口24处保持在特定界限内。当对流体流动箭头A方向上的流体流动的下游要求是恒定的时，阀头67a与导向阀60的阀座61a分离，因此传送到连接部分46、加载压力进口25和加载压力室34的加载压力保持调节阀20中阀构件30的位置。当对流体流动系统10中的流体流动的下游要求改变时，出口24处、连接部分48处和导向阀60的室62b中的已改变的压力使隔板65相应地做出响应。导向阀60的操作使得对传送到加载压力室34的加载压力的调整复位并且保持调节阀20的阀构件30的位置。

例如，当对流体流动系统10的流动箭头A方向上的流体流动的下游要求增大时，连接部分48和室62b中的流体压力减小以使隔板65轻微向下运动并且导致阀头67a向下运动且离开阀头座61a。阀头67a的向下运动允许连接部分47中的更多加载压力比连接部分44中的流体压力流过限流器50更快地向下游泄露到连接部分48。这降低连接部分46中、加载压力进口25中和加载压力室34中的加载压力，从而阀通道28处的流体压力迫使阀构件30离开阀座26，以增大至壳体出口24的流体流动。同样地，对流体流动系统10的流体流动的下游要求的降低使连接部分48和导向阀60的壳体室62b中的流体压力增大并且使隔板65朝着阀头座61a向上运动。隔板65的向上运动向上移动阀头67a以制约流体流动通过阀头座61a，从而相应地引起传送到加载压力室34的加载压力的增大。加载压力室34中的加载压力的增大使阀构件30朝着阀座26运动以降低通过阀通道28至出口24的流体流动。

在图1中，导向阀60和限流器50运行以改变调节阀20的操作灵敏性。如果流体流动系统10的下游流体流动的压力的改变可被感测并且被转化为加载流体压力的更大改变，则调节阀20将对流体流动的下游要求的改变更灵敏。导向阀60实现加载流体压力相对于下游流体压力的放大，并且放大的量称作增益或者导向增益。因此，依照下游流体压力的改变的加载流体压力的改变使阀构件30运动到相应的位置以调节通过调节阀20的流体流动。

然而，在图1的流体流动系统10中流体流动较低的情况下，调节阀20倾向于以不稳定的开关方式运行(例如，可以限制打开状态与关闭状态之间的循环或者振荡)。如果调节阀20的通过阀座26的流体流量较少，则调节阀20可以关闭并且阻断流动流动，而不继续打开以向出口24提供相对稳定的流体流量。为了有助于最小化流体流动系统10的不稳定的开关操作，技术人员可以手动地少量打开限流器50以增大传输到连接部分46的流入流体流量，从而实现导向增益的降低以及使调节阀20的阀构件30能够移动到静止或者稳定打开的位置。然而，导向增益的降低也降低在对流体流动的下游要求增大时操作调节阀20的精确性。换句话说，调整限流器50以增大至连接部分46的流入流体流动提供流体流动系统10的初始操作的附加稳定性，但也导致流体流动系统10的操作精确性的全面下降。此外，技术人员需要在流体流动系统10工作时手动地调整限流器50。然而，对于具有循环流动要求的流体流动系统而言，当要求变化时，可能不是总有技术人员来调整限流器50。

图2是具有示例性的调节阀220和示例性的自动调整或自调整放大器阀180的流体流动系统200的剖视图。与图1的流体流动系统10中的结构设备相同或者类似的图2的流体流动系统200的结构设备具有增大100的相同附图标记。流体流动系统200包括导向阀160和流体过滤器170。示例性的调节阀220具有壳体221、进口222、出口224、加载压力进口225、阀通道228处的阀座226、和阀构件230。位于加载压力室234中的弹性构件232驱使阀构件230与阀座226接触。弹性构件232与滑动地置于壳体221的配件233a中的弹簧力调整装置233的端部235接合。弹簧力调整装置233从配件233a中伸出，以与从示例性的自调整放大器阀180中伸出的行程连接器187连接或者整合。弹簧力调整装置233与行程连接器187共同提供固定长度的连接，从而弹簧力调整装置233和放大器测量针或者流量针186在移动时经历相同的距离。

流体流动系统200还包括旁路或者流体连接140。流体连接140具有向流体过滤器170传送流入流体压力的连接部分142、向示例性的自调整放大器阀180传送流入流体压力的连接部分144、向示例性的调节阀220的加载压力进口225传送降低的流入流体压力或者加载流体压力的连接部分146、向导向阀160传送加载流体压力的连接部分147和向导向阀160传送出口224处的流出流体压力的连接部分148。

图2的导向阀160与以上针对图1描述的导向阀60相同，因此，不再进行描述。

示例性的自调整或者自动调整放大器阀180包括具有放大器进口182的放大器壳体181、放大器出口183、位于放大器室185中的放大器孔184、和与行程连接器187连接的放大器流量针186。放大器流量针186和放大器孔182制约或者限制放大器进口182和放大器出口183之间的流入流体压力。行程连接器187连接放大器流量针186与从配件233a中伸出的弹簧力调整装置233。

示例性的自调整或者自动调整放大器阀180降低或者限制从连接部分142接收到并且作为加载流体压力经由连接部分146传送到示例性调节阀220的加载压力进口225和加载压力室234的流入流体压力。加载流体压力也通过连接部分147传送到导向阀160的阀头座161a处的阀头167a。典型地，阀头167a不与阀头座161a接合，从而加载流体压力可以经阀头座161a流动到连接部分148。

调节阀220的主要功能是使通过调节阀220的流体流动与对流体流动系统200中流体流动的下游要求匹配(例如，下游要求是图2中流动箭头A方向上的流体流动要求)。同时，调节阀220必须使流体流动压力在流体流动系统200的出口224处保持在特定界限内。当对流体流动箭头A方向上的流体流动的下游要求是恒定的时，阀头167a与导向阀160的阀座161a分离，因此传送到连接部分146、加载压力进口225和加载压力室234的加载压力保持调节阀220中阀构件230的位置。当对流体流动系统200中的流体流动的下游要求改变时，出口224处、连接部分248处和导向阀160的室162b中的已改变的压力使隔板165相应地做出响应。导向阀160的操作使得对传送到加载压力室234的加载压力的调整复位并且保持调节阀220的阀构件230的位置。

例如，当对流体流动系统200中流动箭头A方向上的流体流动的下游要求增大时，连接部分148和室162b中的流体压力减小以使隔板165轻微向下运动并且导致阀头167a向下运动且离开阀头座161a。阀头167a的向下运动允许连接部分147中的更多加载压力向下游泄露到连接部分148。与连接部分144中的流体压力能够移动或者流过放大器孔184相比，连接部分146和147中的加载流体压力更快地向下游泄露。连接部分146中、加载压力进口225中和加载压力室234中的加载压力的降低导致阀通道228处的流体压力迫使阀构件230离开阀座226，以增加至壳体出口224的流体流动。同样地，对流体流动系统200中的流体流动的下游要求的降低使得连接部分148和导向阀160的壳体室162b中的流体压力增大并且使得隔板165朝着阀头座161a向上运动。隔板165的向上运动向上移动阀头167a以制约流体流动通过阀头座161a，从而增大传送到加载压力室134的加载流体压力。加载压力室234中的加载流体压力的增大使得阀构件230朝着阀座226运动以降低通过阀通道228至壳体出口224的流体流动。

在流体流动系统200中的流体流动较低的情况下，示例性的调节阀220精确地操作以实现进口222和出口224之间连续的流体流动。当示例性的调节阀220在出口224处具有较少的流体流量时，阀构件230从示例性的调节阀220的阀座226离开一段小的距离。连接部分148中的流体压力使导向阀160的隔板165向上移位，从而阀头167a制约阀头座161a处的流体流动。在没有示例性的自调整放大器阀180和示例性的调节阀220的情况下，阀头座161a处的流体流动的制约可以导致连接部分146和室234中更高的加载流体压力，并且使阀构件230与阀座226接合并且阻断阀通道228处的流体流动。然而，示例性的自调整放大器阀180和示例性的调节阀220操作以实现流体流动系统200的阀通道228处稳定的、连续的流体流动。

更特别地，示例性的自调整或者自动调整放大器阀180在下游流体流动要求变化的情况下自调整流体流动系统200的灵敏性或者增益。在低流体流动情况下，示例性的自调整放大器阀180的行程连接器187和与阀构件230连接的弹簧力调整装置233已经向上移动了一段小的距离。与行程连接器187连接的放大器流量针186相对于放大器孔184定位以使预先确定的加载流体流量流动到放大器出口183和连接部分146。预先确定的加载流体流量大到足以降低加载流体压力并且保持低的导向增益。流体流动系统200实现了低流体流动情况下的低导向增益。因此，阀构件230在低流体流动的下游要求期间保持打开以提供稳定的、连续的流体流动。

当流体流动系统200具有对流动箭头A方向上的流体流动的增大的下游要求时，连接部分148中的流体压力减小以使导向阀160的隔板165向下移动，从而阀头167a允许阀头座161a处的流体流动增大。连接部分147和146中的加载流体压力减小，从而阀构件230可以通过阀通道228处的流体压力从阀座226移开，因此增大通过示例性的调节阀230的流体流动。然而，阀构件230的向上运动使弹簧力调整装置233、行程连接器187和示例性的自调整放大器阀180的放大器流量针186向上运动以自动地制约放大器孔184处的流体流动。放大器壳体阀座184处的流体流动的自动制约在对流体流动的下游要求增大或者更高时增大流体流动系统200的增益。

示例性的自调整放大器阀180和示例性的调节阀220使流体流动系统200在下游流体流动要求较低的情况下实现低的导向增益而在下游流体流动要求较高的情况下实现增大的导向增益。因此，示例性的调节阀220和示例性的自调整放大器阀180的使用在流体流动要求更高时保持流体流动系统200的操作精确性和稳定性。此外，对于在流体流动较低情况下的操作或者变化的循环流动要求情况下的操作，均不需要技术人员调整流体流动系统200。

仍然参照图2，示例性的自调整放大器阀180可以包含或者容纳在示例性的调节阀220或者导向阀160中。在图2中，壳体221包括以虚线轮廓示出的扩展221A，从而示例性的自调整放大器阀180可以包含在示例性的调节阀220的壳体221中。替代地，壳体161可以包括以点划线轮廓示出的扩展161A，从而示例性的自调整放大器阀180可以包含在导向阀160的壳体161中。同样地，连接部分146的全部或者部分也可以包含在调节阀220的扩展221A或者导向阀160的扩展161A中。

虽然本文描述了特定的示例性装置和方法，但本发明的覆盖范围并不限于此。相反，本发明涉及或者在字面上或者在等同原则下落入所附权利要求范围内的所有方法、装置和制造物品。

Claims (20)

1.用于调整节流系统的增益的装置，包括：

流体放大器阀，用于接收与调节阀的进口相关联的流体流动并且向阀机构和所述调节阀的阀构件的一侧提供经调整的流体流动，所述流体放大器阀具有放大器孔处的流量针并且所述流量针与所述调节阀的所述阀构件连接，其中，所述调节阀的出口处的流体流动的变化使所述阀机构调节所述经调整的流体流动以同时移动所述阀构件和所述流量针，从而改变所述节流系统的增益。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节阀调节气体的流动。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体放大器阀是所述调节阀的一部分。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体放大器阀是所述阀机构的一部分。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体放大器阀包括与所述调节阀连接的壳体。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀构件和所述流量针在被所述阀机构移动的同时移动相同的量。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀构件和所述流量针通过固定长度的行程连接器连接。

8.用于调节流体流动的装置，包括：

控制阀，具有阀进口和阀出口、阀通道处的壳体阀座和在一侧遭受加载流体压力并且可移动以调节所述壳体阀座处的流体流动的阀构件；

流体连接，用于与所述阀进口和所述阀出口连通；

流体放大器，置于所述流体连接中以接收与所述阀进口相关联的流体流动，并且包括放大器孔、所述放大器孔处并且与所述阀构件连接的流量针以及向所述阀构件的一侧传输所述加载流体压力的放大器出口；和

阀机构，置于所述流体连接中以调节从所述放大器出口接收到的加载流体压力并且向所述阀出口传输所述经调节的加载流体压力，其中，所述阀出口处的流体流动变化使阀机构改变向所述阀构件传输的所述经调节的加载流体压力，以调节所述壳体阀座处的流体流动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制阀是调节气体流动的调节阀。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述流体放大器是所述控制阀的一部分。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述流体放大器是所述阀机构的一部分。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述流量针伸出以与所述阀构件接合。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述阀构件和所述流量针在被所述阀机构移动的同时移动相同的量。

14.用于调节流体流动的装置，包括：

控制阀，具有用于调节所述流体流动的阀构件；

流体连接，用于在所述控制阀的进口和出口之间传输流体流动；

放大器阀，置于所述流体连接中并且具有通过固定长度的行程连接器与所述阀构件连接的流量针，所述放大器阀向所述控制阀提供加载流体流动；和

阀机构，用于调节所述加载流体流动以及用于向所述出口传输所述经调节的加载流体流动，其中，所述出口处的流体流动的变化使所述阀机构改变所述经调节的加载流体流动以同时移动所述阀构件和所述流量针，从而提供所述出口处的所述流体流动。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述阀构件和所述流量针在被所述阀机构移动的同时移动相同的量。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述放大器阀和所述控制阀包含在壳体中。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述放大器阀和所述阀机构包含在壳体中。

18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述放大器阀由所述控制阀支持。

19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述同时运动还包括根据所述出口处的所述流体流量调整所述阀机构的增益。

20.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述控制阀是调节阀并且所述固定长度的行程连接器提供自动调整放大器阀的至少一部分。

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