CN103392158B - 具有多条气体流道的气体流量调节器 - Google Patents

具有多条气体流道的气体流量调节器 Download PDF

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Abstract

一种流量控制调节器组件（100），所述流量控制调节器组件（100）具有调节器本体（101），所述调节器本体（101）具有流入通道（141）和流出通道（149），所述流入通道（141）将调节器本体（101）的入口耦合到流率端口，所述流出通道（149）将流率端口耦合到调节器本体（101）的出口端口（113）。流出通道（149）的最小截面积大于流入通道（141）的最大截面积。

Description

具有多条气体流道的气体流量调节器
发明背景
符合本发明的装置、系统和方法涉及一种用于提供一体化的气体流量调节器和流量计的方法和设备。
在某些类型的焊接操作(比如气体保护金属极电弧焊(GMAW))期间，使用保护气体。这些保护气体可以例如是氩气或者二氧化碳。保护气体典型地从高压罐或者气源(可以高达3000磅/平方英寸(psi))被递送到焊接操作。虽然气体源的压力是高的，但是在焊接操作所需要的气体的压力是低很多的，典型地在10至50磅/平方英寸之间。另外，典型地要求在焊缝的保护气体的流率被控制为恒定流率。由此，典型地有必要在气体源(例如，罐)和焊接操作之间的气体流动管线中具有气体流量调节器和气体流量计。根据US6,484,750B1，气体流量调节器和流量计中的每个是单独的部件，因此，要求被连接到气体管线的不同装置不少于两个。这增加了使用气体的成本和复杂度。根据US3,586,045A或者US5,398,721A，描述了一体化的气体调节器和流量计单元。
发明内容
为了保证相比于其在本领域的状态中的情况流率被更适当地调节，描述了气体流量调节器本体和气体流量调节器组件。本发明的示例性实施方案是一种气体流量调节器组件，所述气体流量调节器组件具有包括被耦合到气体入口端口的腔的调节器本体，被耦合到流量阀组件的阀组件，所述流量阀组件被耦合到流量阀端口。阀组件控制在调节器本体中的气体流量。该组件附加地具有被分别耦合到压力计端口、流量监控组件或者流量管组件的压力计组件，所述流量监控组件或者流量管组件监控流过流量监控组件的气体的流率，所述流量监控组件或者流量管组件被分别耦合到流率端口或者流量管端口，并且所述流量监控组件或者流量管组件被耦合到流量监控组件适配器。该组件附加地具有出口端口，所述气体通过所述出口端口离开所述调节器本体。调节器本体还具有流入通道和流出通道，所述流入通道将来自所述入口端口的气体的至少一些的流量提供给流率端口，所述流出通道将流率端口耦合到出口端口，以使气体流动到出口端口，并且其中所述流出通道的最小截面积大于所述进入通道的最大截面积。
附图说明
通过详细描述本发明的示例性实施方案，并参考所述附图，本发明的上述和/或其他方面将更加明显，其中：
图1说明本发明的流量调节器组件的示例性实施方案的图示；
图2说明示于图1中的本发明的流量调节器组件的示例性实施方案的附加图示；
图3说明采用在本发明的示例性实施方案中的流量阀组件的图示；以及
图4说明依照本发明的示例性实施方案的调节器本体的截面的图示。
具体实施方式
现在本发明的示例性实施方案将参考附图被描述如下。所描述的示例性实施方案旨在帮助理解本发明，而不是意图以任何方式限制本发明的范围。在全文中，类似的参考数字是指类似的要素。
现在转到图1和图2，示出本发明是示例性实施方案。具体地，描述了本发明的气体流量调节器组件100的实施方案。气体流量调节器组件100包含许多部件，包括调节器本体101、气体流量阀139、压力计107、出口配合件105和流量管组件103。气体流量调节器组件100既控制气体(比如氩气(举例))的流率又监控来自气源(比如罐)的气体的压力。本发明的实施方案提供一恒量，所述恒量具有独立于来自气体源的压力的流率。
具体地，当焊接过程开始时，在现有技术中的气体流量调节器中，由于在过程开始时的流量尖峰，在调节器的出口的气体流可以高达20或者30磅/平方英寸。这种情况的发生是由于当没有发生操作或气体使用时，压力被允许在气体管线中建立。在最初的气体(以20或者30磅/平方英寸)突然增加之后，压力接着降到操作压力，所述操作压力可以例如是大约4或者5磅/平方英寸。然而，当使用本发明的实施方案时，在操作的所有阶段(即从流动的最初启动到停止)期间，避免这个最初的“尖峰”并且获得期望的操作压力/流率。这在许多不同的应用(包括焊接)中是非常有利的。
再次转到图1和图2，针对调节器本体101的预期用途，调节器本体101可以由任何适当的材料制成，包括例如黄铜，但本发明不在这点上受限制。本体101包含至少四个螺纹的端口，其他部件可以被连接到所述端口。气体通过入口端口115流入本体101。本发明不受被提供到入口端口的气体源限制，然而所述气体源可以是罐或者压缩机式系统。入口端口115被耦合到腔150，从而入口端口115与腔150是气体流动联通的。
阀端口110接纳气体流量阀139，所述气体流量阀139是阀组件109的一部分。在示出的实施方案中，气体流量阀139被可调节的膜片式调节器所驱动，允许使用者调节针对特定操作所需的气体流量的量。虽然示出膜片式气体调节器，但是已知的气流式阀的其他类型可以被使用，包括例如活塞式流量阀。通过旋钮123(未示于图2中)的使用，调节压力或者流量。气体流量阀139在端口110被插入到调节器本体并且可以被形成螺纹以允许将气体流量阀139螺纹连接到端口110中。阀端口110还被耦合到腔150，从而来自于进入端口115的气体流量可以被气体流量阀139控制。阀组件109的构造和操作被本领域的人员所熟知并且在本文中将不被详细讨论。
本体101还具有流量管端口108。流量管组件103耦合到流量管端口108。流量管组件103监控被组件100所调节的气体的流率。在图1和图2中所描述的示例性实施方案中，流量管组件103包含在流量管112内的流量管球104。流量球104随着气体的流动从固定的位置被向上推并且球的高度与通过流量管组件的气体的流率相关。流量管组件103通过流量管适配器102被耦合到本体101。流量管端口被耦合到腔150，从而来自入口端口115的气体流量被导引到流量管端口108。这一点的更详细的讨论在下面关于图4提出。在操作期间，气体流入流量管组件，进入具有球104的中央室。气流将球104向上推并且围绕球104流动。在气体围绕球104流动之后，气体被重新导引回到本体101中并且到本体101的出口端口113。本发明不受流量管组件103的构造所限，并且可以利用任何已知的构造。
在气体从流量管组件103被导引回到本体101中之后，所述气体被导引到出口端口113并且接着到工作现场，所述工作现场可以包括例如焊接操作。
本体101还包含压力计端口106。压力计107被耦合到压力计端口106并且监控来自源，比如气罐(未示出)的气体压力。这允许使用者确定在气源剩余的气体量，来确保所述气体量对于气体期望的使用是足够的。本发明不受压力计107的构造和构型所限。任何已知的构造可以被采用。压力计端口106被耦合到入口端口115，从而源压力可以被压力计107精确地确定。
在本发明的示例性实施方案中，入口端口螺母117、入口端口杆119和入口端口垫圈121可以被耦合到入口端口115来便利与气源的连接。本发明不在这点上受限制。
在图2中，密封件111被示出来允许将气体流量阀139密封到本体101。然而，任何适当的密封方法或者装置可以被采用来实现在气体流量阀139和本体101之间的防漏密封。
现在转到图3，示出本发明的阀组件109的示例性实施方案。如在前面所述的，本发明不受示出在图3中的阀组件109的构造所限并且可以采用任何流量控制阀型式或者结构。在所描述的实施方案中，阀组件109包含气体流量阀139，所述气体流量阀139可以被螺纹连接或者固定到调节器本体101。盖137和膜片135被耦合到气体流量阀139，所述膜片135是柔性的以允许所述膜片135的形状依据旋钮123的位置而改变。弹簧131邻接板133和枢轴板129。最终，阀盖127、识别牌125和旋钮123被固定到阀组件109。随着旋钮123被使用者旋转，由弹簧131施加到板133和膜片135的压缩力改变。这个改变导致膜片的形状的改变，所述膜片的形状的改变改变从入口端口115到流量管端口108的气体流量的量，实现流量的调节。阀组件109的操作和构造是本领域具有普通技术的人员充分理解的。
现在转到图4，描述了本体101的截面。如前面所讨论的，腔150在本体101之内。入口端口115和阀端口110没有在这个视图中被示出。而且，如上面所讨论的，入口端口115通过腔150被耦合到流量管端口108，从而气体可以在其流量已经被阀组件109调节之后，从入口端口115流到流量管组件103。气体从本体101中通过入口通道141流到流量管端口108。通道可以是任何形状，并且在示出的示例性实施方案中，所述通道的截面是圆形的。另外，本发明不受在本体101之内的通道141的位置所限制。流量管配合件102还具有通道143，当配合件102被固定在本体101之内时，所述通道143与在本体101中的通道141相接合。通道143允许气体从端口108流入包含球104的流量管组件103的中心管。如前面所述的，气体接着从流量管组件103回到配合件102中。在配合件102中，返回的气体通过气体返回通道145流动。气体返回通道145将返回的气体导引到在配合件102中的槽或者环形的室147。在示例性实施方案中，配合件的室147可以是环槽的构型。在示例性实施方案中，室147被定形状为绕配合件102的中心的完整的环形。这样做是为了确保室147在通道145和在本体101中的流出通道149之间提供没有阻碍的流动连接。通过采用环形的形状，不管配合件102在安装后的位置，通道145将与在本体中的通道149联通。关于在本体101中的流出通道149的形状和位置，本发明不受限制。
流出通道149将流量管端口108与出口端口113和出口配合件105耦合。出口配合件105典型地被耦合到软管或者其他装置来导引气体流到工作现场。出口配合件具有出口通道151，所述出口通道151耦合到通道149以允许气流离开出口配合件105。在图4中示出，出口通道151在配合件105的中心。然而，本发明不在这点上受限制，如出口通道还可以具有相似于在配合件102中的通道147的通道。
在本发明的示例性实施方案中，通道145、通道147、通道149、通道141和通道151中的任何一条的最小截面积大于通道143的最大截面积。换言之，通道145、通道147、通道149、通道141和通道151中的每条具有这样的最小截面积，即该最小截面积大于在通道143中的最大的截面积。这是为了保证在通道145、通道147、通道149、通道141和通道151中的气体的气体流率不限制在通道143中的气体流率并且保证流率被适当地调节并与上面所描述的属性一致。
在进一步的示例性实施方案中，通道145、通道147、通道149、通道141和通道151中的每一条的最小截面积比通道143的最大截面积至少大15％。在进一步的示例性实施方案中，通道145、通道147、通道149、通道141和通道151中的每一条的最小截面积比通道143的最大截面积大10至30％。
值得注意的是，本发明不受流量调节器组件的使用所限制，而是可以在任何需要气体流量调节的产业或者应用中被使用。
参考标号：
100气体流量调节器组件121入口端口垫圈
101气体流量调节器本体123旋钮
102流量管适配器/配合件125识别牌
103流量管组件127阀盖
104流量球129板
105出口配合件131弹簧
106压力计端口133板
107压力计135膜片
108流量管端口137盖
109阀组件139气体流量阀
110阀端口141流入通道
111密封件143通道
112流量管145气体返回通道
113出口端口147室
115入口端口149流出通道
117入口端口螺母150腔
119入口端口系统151出口通道

Claims (16)

1.一种气体流量调节器组件(100)，所述气体流量调节器组件(100)包括：
具有腔的调节器本体，所述腔被耦合到气体入口端口；
阀组件(109)，所述阀组件(109)被耦合到流量阀端口(110)，其中所述阀组件(109)控制在所述调节器本体(101)中的气体流量；
压力计组件(107)，所述压力计组件(107)被耦合到压力计端口(106)；
流量监控组件(103)，所述流量监控组件(103)监控流过所述流量监控组件(103)的所述气体的流率，并且所述流量监控组件(103)被耦合到流率端口(108)；
流量监控组件适配器，所述流量监控组件适配器将所述流量监控组件耦合到所述流率端口，并且所述流量监控组件适配器具有通过所述适配器的进入通道；以及
出口端口，所述气体通过所述出口端口离开所述调节器本体；
其中所述调节器本体还包括流入通道和流出通道，所述流入通道在所述流量被所述阀组件调节后将来自所述气体入口端口的所述气体的至少一些的流量提供给所述流率端口和所述进入通道，所述流出通道将所述流率端口耦合到所述出口端口，以使所述气体的所述至少一些流动到所述出口端口，并且
其中所述流出通道的最小截面积大于所述进入通道的最大截面积。
2.如权利要求1所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积至少比所述进入通道的所述最大截面积大15％。
3.如权利要求1所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积比所述进入通道的所述最大截面积大10％至30％。
4.如权利要求1所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积和所述流入通道的最小截面积两者都至少比所述进入通道的所述最大截面积大15％。
5.如权利要求1所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积和所述流入通道的最小截面积两者都比所述进入通道的所述最大截面积大10％至30％。
6.如权利要求1所述的气体流量调节器组件，其中所述流量监控组件适配器还包括返回通道和返回室，所述返回室被耦合到所述流出通道。
7.如权利要求6所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积和所述返回通道的最小截面积两者都至少比所述进入通道的所述最大截面积大15％。
8.如权利要求6所述的气体流量调节器组件，其中所述流出通道的所述最小截面积和所述返回通道的最小截面积两者都比所述进入通道的所述最大截面积大10％至30％。
9.一种气体流量调节器本体(101)，所述气体流量调节器本体(101)包括：
具有腔(150)的调节器本体，所述腔(150)被耦合到气体入口端口(115)；
流量阀端口，所述流量阀端口被耦合到所述腔，所述流量阀端口被配置为接纳阀组件，所述阀组件调节在所述调节器本体中的气体流量；
流率端口(108)，所述气体通过所述流率端口流动以测量所述气体的流率；
流量监控组件适配器(102)，所述流量监控组件适配器(102)被耦合到所述流率端口(108)，并且所述流量监控组件适配器(102)具有通过所述适配器(102)的进入通道(143)；以及
出口端口(113)，所述气体通过所述出口端口(113)可以离开所述调节器本体(101)；
其中所述调节器本体(101)还包括流入通道(141)和流出通道(149)，所述流入通道(141)将来自所述气体入口端口(115)的所述气体的至少一些的流量提供给所述流率端口(108)和所述进入通道(143)，所述流出通道(149)将所述流率端口(108)耦合到所述出口端口(113)，以使所述气体的所述至少一些流动到所述出口端口(113)，并且
其中所述流出通道(149)的最小截面积大于所述进入通道(143)的最大截面积。
10.如权利要求9所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积至少比所述进入通道(143)的所述最大截面积大15％。
11.如权利要求9所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积比所述进入通道(143)的所述最大截面积大10％至30％。
12.如权利要求9所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积和所述流入通道(141)的最小截面积两者都至少比所述进入通道(143)的所述最大截面积大15％。
13.如权利要求9所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积和所述流入通道(141)的最小截面积两者都比所述进入通道(143)的所述最大截面积大10％至30％。
14.如权利要求9所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流量监控组件适配器(102)还包括返回通道(145)和返回室(147)，所述返回室(147)被耦合到所述流出通道(149)。
15.如权利要求14所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积和所述返回通道(145)的最小截面积两者都至少比所述进入通道(143)的所述最大截面积大15％。
16.如权利要求14所述的气体流量调节器本体(101)，其中所述流出通道(149)的所述最小截面积和所述返回通道(145)的最小截面积两者都比所述进入通道(143)的所述最大截面积大10％至30％。
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