CN102483631A - 多级流体调节器 - Google Patents

Abstract

描述了多级流体调节器。示例性流体调节器(200)包括调节器主体(202)，其具有与加压流体源流体连通的入口(204)。第一流体阀(208)设置于所述调节器主体之中并耦接至所述入口，用于调节在所述入口处的所述加压流体的压强。第二流体阀(246)设置于所述调节器主体之中、耦接至所述入口并通过通道(248)耦接至所述第一流体阀。该第二流体阀用于使在该通道内的流体压强被调节至在所述入口处的所述加压流体的所述压强的预定百分比。

Description

多级流体调节器

技术领域

本发明大体上涉及流体调节器，更具体地，涉及多级流体调节器。

背景技术

过程控制系统普遍采用压强调节器(例如背压调节器)来将诸如空气、液压流体等的加压流体的压强控制或维持在或低于某一压强。维持或控制工艺流的压强可用来保护对高压敏感并可能被高压损坏的仪器或其他控制装置。例如，背压流体调节器典型地调节高压流体源的压强来防止高压流体接触该背压调节器上游的仪器或控制装置。背压调节器典型地被设置为当加压流体的压强增加至大于接收该加压流体的各种仪器或控制装置所适宜使用的期望的工作压强的压强时，释放或降低过大的流体压强。

流体调节器，例如背压调节器，典型地包括流体阀组件，其具有诸如活塞的压强传感器，用于感测在调节器的入口处的加压流体的压强。当在入口处的加压流体的压强超过一个参考压强或设定点压强(例如由流体调节器提供)时，压强传感器使得流体阀的流动控制元件开启，以允许流体在入口与出口之间流过调节器主体，该出口可耦接至使用该流体的低压系统或耦接至大气。

然而，在高压流体系统中使用的背压调节器经常受通过该调节器(例如，在入口与出口之间)的相对的高压差的影响。特别地，当用于高压液压应用时，背压流体调节器的阀组件可能会受一个例如10,000psi的压差的影响。这一高压差导致通过流体阀组件的高的流体流动速率，从而使得流体阀组件的诸如阀塞、阀座等的部件由于例如侵蚀等原因而被破坏。作为该侵蚀的一个结果，可能发生不希望有的泄漏，从而降低背压调节器的使用寿命，增加维修、系统停工期和/或成本。

发明内容

在此描述的一种示例性流体调节器包括调节器主体，其具有与加压流体源流体连通的入口。第一流体阀设置于所述调节器主体之中并耦接至所述入口，用于调节在所述入口处的所述加压流体的压强。第二流体阀设置于所述调节器主体之中、耦接至所述入口并通过通道耦接至所述第一流体阀。该第二流体阀用于使在该通道内的流体压强被调节至在所述入口处的所述加压流体的所述压强的预定百分比。

在另一例子中，流体调节器包括调节器主体，其具有用于与加压流体源流体连通的第一入口。第一流体阀设置于所述调节器主体内并具有第二入口和第一出口，其中该第二入口流体地耦接至所述第一入口。当在所述入口处的所述加压流体的压强超过预设压强时，该第一阀增强所述加压流体自该第二入口至该第一出口的流动，以降低所述加压流体的该压强。第二流体阀设置于所述调节器主体内并具有第三入口和第二出口，其中该第三入口耦接至所述第一出口。该第二阀流体地耦接至所述第一入口，用于使该第二阀基于在所述第一入口处的所述加压流体的压强调节在所述第一出口和该第三入口处的流体压强。

在又一例子中，流体调节器包括第一调节装置，其用于调节在所述调节器的入口处的加压流体的压强。该第一调节装置用于当在该入口处的该加压流体的压强超过预设压强时，使流体流过所述调节器的第一通道。所述流体调节器还包括第二调节装置，其用于调节流过在所述第一调节装置与所述调节器的出口之间的第二通道的流体的压强。该第二调节装置用于将在该第二通道内的所述流体的压强调节至在所述入口处的所述加压流体的预定百分比。

附图说明

图1是已知流体调节器的剖视图。

图2A示出本文描述的示例性流体调节器。

图2B是图2A的示例性流体调节器的放大的剖视图。

图3A是图2A的示例性流体调节器的压强传感器的第一侧的剖视图。

图3B是图2A的示例性流体调节器的压强传感器的第二侧的剖视图。

图4示出本文描述的另一个示例性流体调节器。

具体实施方式

本文描述的示例性流体调节器提供在调节器的入口与出口之间的阶梯状或级间压降。当用于使用相对的高压流体的过程系统，例如使用液压油的系统时，这点是特别有利的。

一般地，本文描述的示例性流体调节器调节在调节器的入口处的加压流体的压强。本文描述的一个示例性流体调节器(例如背压调节器)包括用于提供第一级压降的第一流体阀和用于提供第二级压降的第二流体阀。更具体地，该第二流体阀提供预定的级间压降。通过这一方式，第一流体阀和第二流体阀中的每个仅受在调节器的入口和出口之间通过调节器的总压差的一部分的影响。因此，第一流体阀和第二流体阀中的每个受到实质上更小或更低的压差，以及由此而来的、相比于若非如此，受总压差影响的单个流体阀将会经受的流体流动率实质上更低的流体流动速率。实质性地降低第一和第二流体阀所经受的压差和流体流动速率实质性地最小化或防止对第一和第二流体阀的部件的损坏(例如侵蚀)。因此，本文描述的示例性流体调节器要求实质上更少的维修、系统停工期、存货以及由此而来的成本。

附加地，为了提供预定的级间压降，确定第一流体阀的第一表面面积和第二流体阀的第二表面面积的大小和/或形状，以提供预定或固定的负载率。通过这一方式，通过第二流体阀的压差使得第二流体阀能够控制流至调节器的出口的流体，直至在第一流体阀与第二流体阀之间的流体的压强(即级间压强)降低至调节器入口压强的一个比例。在一个例子中，这一固定的负载率将通过第一流体阀的压降(即调节器入口压强与级间压强之间的压差)降低至入口压强的约百分之五十(50％)。然而，在其他例子中，该预定或固定的负载率可提供任何其他适合或所需的压降。

在更详细地描述示例性流体调节器之前，结合图1简要地讨论一下已知的流体调节器100。调节器100包括具有入口104的主体102，入口104通过通道107流体地耦接至出口106。阀组件108设置于调节器主体102之中，用于调节在入口104处的加压流体的压强。阀组件108包括感测活塞110，其可操作地耦接至流动控制元件112(例如阀塞)并设置于主体102之中。感测活塞110的第一侧114和调节器主体102限定感测室116。感测活塞110使流动控制元件112相对阀座118移动，以控制或调节在入口104处的加压工艺流的压强。更具体地，当在入口104处的加压流体的压强超过预设负荷或预定压强时，感测活塞110将流动控制元件112移动至开启位置(例如远离阀座118)，以允许流体流过调节器主体102。

闭合弹簧120提供该预设负荷或力，并设置于调节器主体102之中、位于固定弹簧座122与可调弹簧座124之间。闭合弹簧120通过固定弹簧座122可操作地耦接至感测活塞110，用于朝向阀座118偏置感测活塞110、从而偏置流动控制元件，以防止流体在入口104与出口106之间(例如，闭合位置)流动。闭合弹簧120施加的力的大小可通过可调弹簧座124调节(例如增大或减小)。例如，控制旋钮126可操作地耦接至可调弹簧座124，使得沿第一方向(例如顺时针)旋转控制旋钮126引起闭合弹簧120在感测活塞110的第二侧128上施加更大的力，沿第二方向(例如逆时针)旋转控制旋钮126引起闭合弹簧120减小施加在感测活塞110的第二侧128上的力。增大闭合弹簧120施加在感测活塞110的第二侧128上的力要求在入口104处的加压流体的压强对感测活塞110的第一侧114施加更高或更大的力来背离阀座118移动流动控制元件112，以允许流体在入口104与出口106之间流动。

运作时，入口104从例如加压流体源接收加压流体。感测活塞110通过感测室116感测在入口104处的加压流体的压强。当在入口104处的加压流体的压强在感测活塞110的第一侧114上施加的力大于闭合弹簧120施加在感测活塞110的第二侧128上的力时，感测活塞110使流动控制元件112背离阀座118移动，以允许流体在入口与出口106之间流动。当在入口104处的加压流体的压强实质上等于或小于由闭合弹簧120提供的预设负荷或预定压强时，感测活塞110使流动控制元件112朝向阀座118移动。这样，当在入口104处的加压流体的压强在感测活塞110的第一侧114上施加的力小于或实质上等于由闭合弹簧118施加在感测活塞110的第一侧126上的力时，流动控制元件112朝向阀座118移动，以防止流体在入口与出口106之间流动。

出口106可流体地耦接至低压系统或大气。这样，在高压应用中，当在入口104处的高压流体被降低为在出口106处的低压流体时，调节器100可受通过阀组件108和/或调节器主体102的高压差的影响。例如，在一些应用(例如液压应用)中，调节器100可能经受超过10,000psi的压差。

这样高的压差导致在入口104与出口106之间的、流过调节器100的高的流体流动速率。这种高流体流动速率可能会对感测活塞110、流动控制元件112、阀座118和/或调节器主体102产生破坏(例如，侵蚀效应、冲刷等)。更具体地，例如，感测活塞110、流动控制元件112和/或阀座118可能会受侵蚀或破裂，从而在入口104与出口106之间产生不希望有的泄漏。在其他例子中，高流体流动速率可能会破坏调节器主体102或使调节器主体102受侵蚀(例如，在调节器主体的空腔内产生裂缝)，从而导致不希望有的外部泄漏。因此，当用于调节具有高压差的流体时，调节器100的使用寿命会被实质性地缩短，从而增加维修、系统停工期和/或成本。

有时候，衬垫(insert)被耦接至流动控制元件和/或阀杆，以防止由通过调节器100的高压差引起的对调节器主体或阀组件(例如，流动控制元件、阀杆和/或阀座)的破坏(例如防止侵蚀效应)。然而，这些衬垫可能无法有效或者充分地防止或防护针对流体阀组件的侵蚀效应。

附加地或者替代地，第一流体调节器可以和第二流体调节器以串联的方式流体地耦接。在这一设置中，该第一调节器具有流体地耦接至高压流体源的入口和流体地耦接至该第二流体调节器的入口的出口。接着，第二流体调节器的出口流体地耦接至低压系统或大气。通过这一方式，第一调节器将在其入口处的高压流体的压强降低为在其出口处的中间压强。然后，第二调节器的入口接收该中间压强的流体，从而将通过第一和第二调节器的流体的压强降低至实质上更低的压强。尽管这一串联耦接的设置可能是有效的，该设置花费高昂并且要求至少两个独立的流体调节器，因而导致更多的维修和更高的成本。此外，这一串联设置需要调整第二流体调节器的参考压强，以匹配第一流体调节器的参考压强。因此，该设置更为复杂，并且可能不允许方便的或所需要的参考压强或预负荷设置。

图2A示出示例性流体调节器200。示例性流体调节器200实质性地最小化或防止由通过或经过调节器200的高压差和/或高流体流动速率引起的侵蚀效应。示例性流体调节器200可用于，例如，保持再循环压强系统的控制压强、释放过量的系统压强以保护压敏装置(例如在压强系统的上游的)。在其他例子中，示例性调节器200可用作，例如，当需要加压流体系统的精确或受控排放时的排放机构。

示于图2A的示例性调节器200调节加压流体的压强。示例性调节器200包括调节器主体202，其具有耦接至(例如螺纹地耦接至)下主体部203的上主体部201，以形成在调节器200的入口204与出口206之间的流体流动路径。第一流体阀208设置在调节器主体202之中、位于上主体部201与下主体部203之间。第一流体阀208包括可操作地耦接至第一流动控制元件212(例如提升阀或阀塞)的第一压强传感器210。第一流动控制元件212通过弹簧213耦接至第一压强传感器210，并且至少部分地设置在第一压强传感器210的空腔214之中。弹簧213提供对第一流动控制元件212的精确控制和/或防止第一流动控制元件212强行接合阀座216。在这个例子中，第一压强传感器210包括通道215，用于压强平衡第一流动控制元件212。然而，在其他例子中，第一流动控制元件212可以是非平衡的。阀座216通过保持器217耦接至调节器主体202，并限定第一流体阀208的入口218和出口219。

第一压强传感器210的第一侧220、入口204以及调节器主体202限定感测室222。感测室222通过第一入口路径或通道223接收来自入口204的加压流体。当在入口204处的加压流体的压强超过参考压强或预设压强时，第一压强传感器210使第一流动控制元件212背离阀座216移动，以允许流体在第一流体阀208的入口204与出口219之间(例如开启位置)流动。当在入口204处的加压流体的压强小于参考压强时，第一压强传感器210使第一流动控制元件212接合阀座216，以防止流体在第一流体阀208的入口204与出口219之间(例如闭合位置)流动。

示例性调节器200包括用于提供参考压强或预设压强的施荷机构224。在这个例子中，施荷机构224包括致动器225(例如气动致动器)。隔膜226锁位在致动器225的上壳228与下壳230之间。上壳228和隔膜226的第一侧231限定第一室232，下壳230和隔膜226的第二侧233限定第二室234。致动器杆236通过隔膜板238耦接至隔膜226，以可操作地耦接隔膜226和第一压强传感器210。在这个例子中，致动器杆236接合耦接元件240，其螺纹地耦接至第一压强传感器210的端242，以提供施荷或参考压强。

为调整参考压强，通过入口端244提供控制流体给第一室232，以朝向第一压强传感器210(例如，沿图2A取向的向下方向)移动隔膜226、从而移动致动器236。致动器236转而通过耦接元件240施力于第一压强传感器210的第二侧237，以对第一压强传感器210提供所需的或参考压强或负荷。在其他例子中，施荷机构224可包括弹簧(图4)、穹窿、穹窿弹簧组合，和/或任何其他适合的施荷机构，以对第一流体阀208提供参考压强或预设压强或负荷。

示例性调节器200还包括设置于调节器主体202之中的第二流体阀246。图2B示出图2A的示例性调节器200的局部的剖视图。还参考图2B，通道248将第一流体阀208流体地耦接至中间室250。换言之，第二流体阀246的入口251可流体地耦接至第一流体阀208的出口219。通道248可包括端口252(图2B)，用于容纳量计(例如压强计、流速计等)、阀塞等。

在这个例子中，第二流体阀246包括可操作地耦接至第二流动控制元件256(例如提升阀或阀塞)的第二压强传感器254。第二流动控制元件256通过弹簧257耦接至第二压强传感器254，并且至少部分地设置在第二压强传感器254的空腔258之中。弹簧257提供对第二流动控制元件254的精确控制和/或防止第二流动控制元件256强行接合阀座260。在这个例子中，第二压强传感器254包括通道259，使得第二流动控制元件256压强平衡。然而，在其他例子中，第二流动控制元件256可以是非平衡的。阀座260通过保持器262耦接至调节器主体202，并限定第二流体阀246的入口251和出口263。

此外，调节器200包括耦接(例如螺纹地耦接)至调节器主体202的阀塞264。阀塞264和调节器主体202限定施荷室266。施荷室266通过压强感测路径或通道268流体地耦接(例如直接耦接)至入口204。在这个例子中，压强感测通道268与调节器主体202整体地成形。然而，在其他例子中，压强感测通道268可以是软管、管道(例如，位于调节器主体202之内或之外的)，等。换言之，第二流体阀246直接耦接至入口204。通过这一方式，第二压强传感器254的第一侧270被在入口204处的加压流体的压强穹窿地施荷。更具体地，第二压强传感器254的第一侧270与入口204或施荷室266流体连通，第二压强传感器254的第二侧272与通道248或中间室250流体连通。通过这一方式，如下文更详细描述的，第二流体阀246使在通道248或中间室250内的流体压强被调节至在入口204处的加压流体的压强的预定百分比或比例。

在这个例子中，第二压强传感器254包括活塞273，其具有圆柱形主体274和可滑动地耦接在阀塞264的镗孔278之中的杆部276。然而，在其他例子中，第一压强传感器210和/或第二压强传感器254可包括隔膜、感压箱和/或任何其他适合的压强感测机构。活塞273包括密封元件280(例如O形环)和支承环281，用于防止流体在施荷室266与中间室250之间通过。此外，阀塞264包括密封元件282，用于防止施荷室266与调节器主体202之间的泄漏。第二阀塞284螺纹地耦接至杆部276，以将弹簧257保持在第二压强传感器254的空腔258之中。第二阀塞284包括密封元件285(例如O形环)和支承环286，用于防止在施荷室266内的流体从阀塞264的排放口288排出。

运作时，入口204与例如提供相对的高压流体(例如液压流体)的压强源流体连通。出口206与例如低压装置或系统或大气流体连通。调节器200调节在入口204处的加压流体的压强，以当在入口204处的加压流体的压强超过由施荷机构224限定的参考压强时，通过释放或降低过量压强来提供或控制对过程系统的所需的压强。

为获得所需的参考压强，向致动器225的第一室232提供(通过端口244)控制流体，以朝向第一压强传感器210偏置致动器杆236。致动器杆236施力于第一压强传感器210的第二侧237，以朝向阀座216偏置第一流动控制元件212来将加压流体的流动限制在入口204与通道248或中间室250(例如第一流体阀208的出口219)之间。这样，基于隔膜226施加于第一压强传感器210的力的大小，参考压强被调整。所需的参考压强或调整点可通过调整压强以及由此调整通过控制流体(即，增大或减小供应至第一室232的控制流体的压强)施加在隔膜226的第一侧231上的力来设置。

设置参考压强之后，感测室222通过入口路径223感测在入口204处的加压流体的压强。当在感测室222内的加压流体的压强小于由施荷机构224提供的参考压强时，第一压强传感器210(例如通过致动器杆)使第一流动控制元件212朝向阀座216移动(例如，接合阀座216)，以防止流体在入口204与中间室250之间流动。当致动器225的室232接收用于偏置第一压强传感器210的控制流体时，弹簧213防止第一流动控制元件212强行接合阀座216，从而防止对第一流动控制元件212和/或阀座216的破坏。相反地，当在入口204处的加压流体的压强超过由致动器225提供的参考压强时，第一压强传感器210使第一流动控制元件212移动至开启位置，以允许流体在入口204与中间室250之间(例如，在第一流体阀208的出口219与第二流体阀246的入口251之间)流动。换言之，当在感测室222内的加压流体施加于第一压强传感器210的第一侧220的力超过施荷机构224施加于第一压强传感器210的第二侧237的力时，第一压强传感器210使第一流动控制元件212朝向隔膜226(例如，图2A取向的向上方向)移动。

当第一压强传感器210朝向隔膜226移动时，第一流动控制元件212背离阀座216移动，以允许流体在入口204与中间室250之间(例如开启位置)流动。接着，加压流体的流体流动速率在入口204与通道248或中间室250之间增大，这在入口204处的加压流体的压强超过由施荷机构224提供的参考压强时，使得在入口204处的加压流体的压强减小。因此，在通道248或中间室250内的流体的压强增大。在这个例子中，第二压强传感器254感测在通道248或中间室250内的流体的增大的压强。此外，由于第二压强传感器254的第一侧270被在入口204处的加压流体的压强施荷(例如穹窿地施荷)，因此，第二压强传感器254感测在通道248或中间室250内的流体的压强与在出口204处的加压流体的压强之间的压差。另外地或者替代地，当在施荷室266内的加压流体的压强实质上大于在中间室250内的流体的压强时，弹簧257防止第二流动控制元件256强行接合阀座260，从而防止对第二流动控制元件256和/或阀座260的破坏。

换言之，在入口204处的加压流体通过施荷室266施力于第二压强传感器254的第一侧270，中间室250内的流体施力于第二压强传感器254的第二侧272。例如，当在中间室250内的流体的压强施加于第二侧272的力大于在入口204处的加压流体的压强施加于第一侧270的力时，在入口204处的加压流体的压强施加于第一侧270的力和由在中间室250内的流体的压强施加于第二侧272的力使第二压强传感器254将第二流动控制元件256移动至开启位置，以允许流体在中间室250与出口206之间流动。在这个例子中，第二流体阀246的出口263流体地耦接至出口206。正如上文所指出的，出口206典型地耦接至低压系统或大气。

第二压强传感器254使第二流动控制元件256移动至开启位置，直至在通道248或中间室250内的流体压强被降低或调节至在入口204处的加压流体的预定百分比或比例。该预定百分比或比例由下文结合图3A和3B更详细描述的预定负载率提供。

当在通道248或中间室250内的流体的压强被调节至对应于该预定负载率的压强时，第二压强传感器254使第二流动控制元件256移动至闭合位置，从而将被调节的流体挡在中间室250或通道248之中，直至第一流体阀208和第二流体阀246移动至它们的开启位置。

这样，当第一流体阀208开启时，第二流体阀246一般近似开启，而当第一流体阀208闭合时，第二流体阀246一般近似闭合。当在入口204处的加压流体的压强实质上等于或小于参考压强时，第一流体阀208保持闭合。此外，只要在中间室250内的流体的压强实质上等于或小于由预定的负载率提供的、对应于在入口204处的加压流体的比例的压强，第二流体阀246也保持闭合。

图3A示出第二压强传感器254的第一侧270的剖视图。图3B示出第二压强传感器254的第二侧272的剖视图。第二压强传感器254的第一侧270具有第一表面面积302(图3A)，而第二压强传感器254的第二侧272具有第二表面面积304(图3B)。第一表面面积302和第二表面面积304提供或限定预定或固定的负载率，使得在通道248或中间室250内的流体压强降低至对应于该预定负载率的、在入口204处的加压流体的压强的预定比例。

正如上文所指出的，在这个例子中，第二侧272的第二表面面积304大于第一侧270的第一表面面积302。在这个例子中，第二压强传感器254的杆部276相对于第二表面面积304减小了总体的第一表面面积302。这样，第一表面面积302小于第二表面面积304。由于第二表面面积304大于第一表面面积302，因此相比于第一侧270的力-表面面积比，第二表面面积304降低了力-表面面积比，从而产生在中间室250内的流体的更低的压强。这个更低的压强是为相对于在入口204处的加压流体施加于第一表面面积302上的压力而提供第二流体阀246的平衡条件(例如闭合位置)所需要的。

因此，第一和第二表面面积302和304提供一个预定的负载率，该负载率用于将在通道248或中间室250内的流体压强调节至在入口204处的加压流体的压强的一个部分或比例。例如，第一表面面积302可以是第二表面面积304的约一半，以使第二流体阀246将在通道248或中间室250内的流体压强调节至在入口204处的加压流体的压强的约百分之五十(50％)。在其他例子中，预定的比例可以是任意其他期望值。例如如果第二表面面积304设置为第一表面面积302的三倍，第二流体阀将提供预定的负载率，以将在通道248内的流体压强调节至在入口204处的加压流体的压强的三分之一(1/3)。

图4示出再一个示例性流体调节器400。类似于图2A和2B的示例性调节器200，示例性流体调节器400包括设置于调节器主体406之中的第一流体阀402和第二流体阀404，用于降低流过级联的调节器400的流体的压强。与上文所述的示例性调节器200的部件实质上类似或相同、并具有与其实质上类似或相同功能的示例性调节器400的部件下文不再详细描述。作为替代，有兴趣的读者可结合图2A、2B、3A和3B参考上文的对应描述。

第一流体阀402调节在入口408处的加压流体的压强。在这个例子中，第一流体阀402包括可操作地耦接至第一流动控制元件412的第一压强传感器410。在这个例子中，第一压强传感器410包括可滑动地耦接于调节器406之中的活塞。该活塞包括圆柱形主体414，其具有空腔416和杆部418。第一流动控制元件412至少部分地设置在空腔416之中，并通过偏置元件422(例如弹簧)朝向阀座420偏置。此外，在这个例子中，第一流动控制元件412通过保持器423螺纹地定位至第一压强传感器410。阀座420通过保持器424耦接至调节器主体406。

入口408流体地耦接至第一压强传感器410的第一侧426。当在入口408处的加压流体的压强超过参考压强时，第一压强传感器410使第一流动控制元件412背离阀座420移动，以允许流体流过第一流体阀402。

类似于调节器200，该预设或参考压强由施荷机构428决定。在这个例子中，施荷机构428包括弹簧430，其设置于调节器主体406的室432之中、位于固定弹簧座434与可调第二弹簧座436之间。控制旋钮438调整(例如增大或减小)弹簧430通过第一弹簧座434施加于第一流体阀402的第二侧440的力。在其他例子中，施荷机构428可以是致动器(例如气动致动器)、穹窿施荷机构、组合的弹簧与穹窿施荷机构，或任何其他适合的施荷机构，以提供所需的参考压强或负荷。

以实质上类似于上述示例性调节器200的方式，第二流体阀404将流自第一流体阀402的流体的压强调节至在入口408处的加压流体的压强的预定百分比。第二流体阀404包括可操作地耦接至第二流动控制元件444的第二压强传感器442。在这个例子中，第二压强传感器442包括可滑动地耦接于调节器主体406之中的活塞。该活塞具有圆柱形主体446，圆柱形主体446则具有空腔448和杆部450。第二流动控制元件444至少部分地设置在第二压强传感器442的空腔448之中，并通过偏置元件453(例如弹簧)朝向阀座452偏置。此外，在这个例子中，第二流动控制元件444通过保持器453螺纹地耦接至第二压强传感器442。阀座452通过保持器454耦接至调节器主体406。

此外，调节器400包括耦接至(例如螺纹地耦接至)调节器主体406的阀塞456，并包括镗孔458，镗孔458用于可滑动地容纳第二压强传感器442的杆部450。阀塞456、调节器主体406以及第二压强传感器442的第一侧460限定施荷室462。与调节器主体406整体成形的压强感测路径或通道464将入口408流体地耦接至施荷室462。通过这一方式，第二流体阀404被在入口408处的加压流体的压强穹窿地施荷。阀塞456包括用于密封施荷室462的密封元件466(例如O形环)。密封元件468设置于杆部450与阀塞456的镗孔458之间，用于相对阀塞456的排放口470将施荷室462密封。此外，第二压强传感器442包括密封元件472，用于相对第二压强传感器442的第二侧474将第二压强传感器442的第一侧460密封。

第二侧474具有第一表面面积，其大于第二压强传感器446的第一侧460的第二表面面积。通过这一方式，第二压强传感器446使第二流动控制元件444移动至开启位置，直至在位于第一和第二流体阀402与404之间的通道476内的流体压强被降低或调节至在入口408处的加压流体的预定百分比或比例。该预定百分比或比例由一个预定的负载率提供，该预定的负载率实质上类似于如上文结合图3A和3B描述的、由调节器200提供的预定百分比。

这样，示例性调节器400多级地降低通过调节器400、在调节器入口408与调节器出口478之间的压差。第一流体阀402提供压强的第一级降低(例如，入口408处的加压流体的压强与通道476内的流体的压强之间的第一压降)，而第二流体阀404提供压强的第二级降低(例如，通道476与出口478内的流体的压强之间的第二压降)。第二级降低提供具有占在入口408处的加压流体的压强的一定比例的压强的流体，其中该比例对应于或基于第二压强传感器446的第一侧460的第一表面面积以及第二压强传感器446的第二侧474的第二表面面积。通过这一方式，第一流体阀402和第二流体阀404仅受在入口408和出口478之间通过调节器400的总压差的一部分的影响。因此，第一和第二流体阀402和404承受更小或更低的压差，以及由此而来的更小或更低的流体流动速率，从而实质性地最小化或防止对第一和第二流体阀402和404的部件的破坏。因此，示例性调节器400的使用寿命显著延长，同时要求更少的维修、系统停工期、存货以及由此而来的成本。

虽然已经在此描述了一些装置、方法和制造品，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利涵盖了不论是从字面上或是在等同原则下合理地落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (30)

1.一种流体调节器，包括：

调节器主体，其具有与加压流体源流体连通的入口；

第一流体阀，其设置于所述调节器主体之中并耦接至所述入口，用于调节在所述入口处的所述加压流体的压强；以及

第二流体阀，其设置于所述调节器主体之中、耦接至所述入口并通过通道耦接至所述第一流体阀，其中该第二流体阀用于使在该通道内的流体压强被调节至在所述入口处的所述加压流体的所述压强的预定百分比。

2.如权利要求1所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀被配置为提供预定的负载率，使得在所述通道内的所述流体压强为在所述入口处的所述加压流体的所述压强的预定比例。

3.如权利要求1所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀的第一侧与在所述通道内的所述流体流体连通，且所述第二流体阀的第二侧与在所述入口处的所述加压流体流体连通。

4.如权利要求3所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀的所述第一侧的第一表面面积大于所述第二流体阀的所述第二侧的第二表面面积。

5.如权利要求3所述的流体调节器，其特征在于，所述第一和第二表面面积提供负载率，该负载率用于将在所述通道内的所述流体压强调节至在所述入口处的所述加压流体的所述压强的约百分之五十。

6.如权利要求3所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀的所述第二侧被在所述入口处的所述加压流体的压强穹窿地施荷。

7.如权利要求6所述的流体调节器，其特征在于，所述第一和第二流体阀中的每个包括相应的活塞，其可操作地耦接至相应的流动控制元件，其中该活塞中的每个在所述调节器主体之中滑动，用于使所述流动控制元件中的每个相对于耦接至所述调节器主体的相应的阀座在开启位置与闭合位置之间移动。

8.如权利要求7所述的流体调节器，其特征在于，所述相应的流动控制元件中的每个耦接至其相应的活塞。

9.如权利要求8所述的流体调节器，其特征在于，所述相应的流动控制元件中的每个的至少一部分设置在其相应的活塞的空腔之中。

10.如权利要求9所述的流体调节器，其特征在于，所述流动控制元件中的每个通过保持器螺纹地耦接至其相应的活塞。

11.如权利要求7所述的流体调节器，其特征在于，所述第一或第二流动控制元件中的至少一个是压强平衡的。

12.如权利要求7所述的流体调节器，其特征在于，还包括耦接至所述调节器主体并具有镗孔的阀塞，该镗孔用于可滑动地容纳所述第二流体阀的所述活塞的杆。

13.如权利要求1所述的流体调节器，其特征在于，所述入口直接耦接至所述第二流体阀。

14.一种流体调节器，包括：

调节器主体，其具有用于与加压流体源流体连通的第一入口；

第一流体阀，其设置于所述调节器主体内并具有第二入口和第一出口，其中该第二入口流体地耦接至所述第一入口，并且其中该第一阀用于当在所述入口处的所述加压流体的压强超过预设压强时，增强所述加压流体自该第二入口至该第一出口的流动，以降低所述加压流体的该压强；以及

第二流体阀，其设置于所述调节器主体内并具有第三入口和第二出口，其中该第三入口耦接至所述第一出口，并且其中该第二阀流体地耦接至所述第一入口，用于使该第二阀基于在所述第一入口处的所述加压流体的该压强调节在所述第一出口和该第三入口处的流体压强。

15.如权利要求14所述的流体调节器，其特征在于，还包括感测室和中间室，该感测室流体地耦接至所述调节器主体的所述第一入口和所述第一流体阀的所述第二入口，该中间室流体地耦接至所述第一流体阀的所述第一出口和所述第二流体阀的所述第三入口。

16.如权利要求15所述的流体调节器，其特征在于，所述第一流体阀包括可操作地耦接至第一传感器的第一流动控制元件，其中该第一传感器用于感测在所述感测室的加压流体的压强，并用于当在所述入口处的所述加压流体超过所述预设压强时，使该第一流动控制元件移动至开启位置，以允许在所述第一入口与所述中间室之间的流体流动。

17.如权利要求15所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀包括可操作地耦接至第二传感器的第二流动控制元件，其中该第二传感器用于使该第二流动控制元件移动至开启位置，以将在所述中间室内的流体的压强调节至基于在所述第一入口处的所述加压流体的压强的预定比例的压强。

18.如权利要求17所述的流体调节器，其特征在于，所述第二传感器包括第一侧和第二侧，该第一侧具有与在所述中间室内的流体流体连通的第一面积，该第二侧具有与在所述入口处的所述加压流体流体连通的第二面积。

19.如权利要求18所述的流体调节器，其特征在于，在所述入口处的所述加压流体的所述预定比例对应于由所述第一面积和所述第二面积提供的预定负载率。

20.如权利要求19所述的流体调节器，其特征在于，还包括在所述第一入口与所述第二传感器的所述第二侧之间的施荷室。

21.如权利要求20所述的流体调节器，其特征在于，所述第二传感器的所述第二侧直接耦接至所述第一入口。

22.如权利要求17所述的流体调节器，其特征在于，所述第二传感器包括活塞。

23.如权利要求14所述的流体调节器，其特征在于，还包括可操作地耦接至所述第一流体阀的施荷元件，用于提供所述预设压强。

24.如权利要求23所述的流体调节器，其特征在于，所述施荷元件包括弹簧或气动致动器。

25.如权利要求14所述的流体调节器，其特征在于，所述第二流体阀的所述第二出口用于流体地耦接至低压系统。

26.一种流体调节器，包括：

第一调节装置，其用于调节在所述调节器的入口处的加压流体的压强，其中该第一调节装置用于当在该入口处的该加压流体的压强超过预设压强时，使流体流过所述调节器的第一通道；以及

第二调节装置，其用于调节流过在该第一调节装置与所述调节器的出口之间的第二通道的流体的压强，其中该第二调节装置用于将在该第二通道内的所述流体的压强调节至在所述入口处的所述加压流体的预定百分比。

27.如权利要求26所述的流体调节器，其特征在于，在所述入口处的所述加压流体的所述预定百分比基于由所述第二调节装置提供的预定负载率。

28.如权利要求27所述的流体调节器，其特征在于，在所述第二通道内流动的流体与所述第二调节装置的第一侧流体连通，且在所述入口处的所述加压流体与所述第二调节装置的第二侧流体连通。

29.如权利要求28所述的流体调节器，其特征在于，所述预定负载率对应于由所述第二调节装置的第一侧的第一面积和所述第二调节装置的第二侧的第二面积提供的比率。

30.如权利要求26所述的流体调节器，其特征在于，所述第二调节装置包括活塞，其具有可操作地耦接至流动控制元件的圆柱形主体。

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