CN103608744B - 同轴背压流体调节器 - Google Patents

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Abstract

描述了同轴背压流体调节器。示例性同轴背压流体调节器包括用于限定感测室和该流体调节器的流体流动路径的出口的调节器主体。该出口通过该调节器主体中的第一流动通道与该感测室流体连通。阀帽耦接到该调节器主体并且限定该流体流动路径的入口以及设置在该感测室与该入口之间的加载室。该加载室基本上相对于该流体调节器的该流体流动路径密封。压力传感器设置在该入口与该感测室之间，其中，该压力传感器限定第二流动通道，以流通性地耦接该入口和该感测室。

Description

同轴背压流体调节器
技术领域
本文的公开整体涉及流体调节器，并且更具体而言涉及同轴背压流体调节器。
背景技术
过程控制系统通常采用压力调节器(例如背压调节器)来控制或维持过程流体的压力以保护对于高压敏感的仪器或其他控制设备。流体调节器如背压调节器通常包括具有压力传感器(如活塞)的流体阀组件，以感测调节器的入口处的加压流体的压力。当入口处的加压流体的压力超过(例如由流体调节器提供的)参考或设置压力时，压力传感器使得流体阀的流量控制元件打开，以允许流体流经入口与出口之间的调节器主体，其中，该调节器主体可以耦接到利用流体的低压系统或者耦接到大气。
然而，在一些应用中，空间限制或局限可能限制背压调节器的使用。例如在气爆应用中，通常使用直径例如近似2到2.5英寸的管道来从井中提取流体。该管道太小而不能接收耦接到设置在管道中的作用剂注入线路的常规背压调节器。
附图说明
图1示出了具有耦接到作用剂注入线路的已知减压阀的示意性气爆应用。
图2描述了本文所述的、可用于图1的气爆应用的示例性背压调节器。
图3是图2的示例性背压调节器的横截面图。
图4A是图2和3的示例性背压调节器的一部分的放大横截面图。
图4B是图2和3的示例性背压调节器的另一部分的另一个放大横截面图。
图5A示出了本文所述的另一个示例性背压调节器。
图5B是图5A的示意性背压调节器的横截面图。
图6A示出了本文所述的另一个示例性背压流体调节器。
图6B是图6A的示意性背压调节器的横截面图。
发明内容
本文所述的示例性同轴背压流体调节器感测来自该流体调节器的上游流体的压力。本文所述的流体调节器基于入口的上游过程流体的上游感测压力，在打开位置与关闭位置之间移动，其中打开位置允许流体流经入口与出口之间的流体调节器，关闭位置防止流体流经该流体调节器。例如当流体调节器的过程流体上游的压力下降到流体调节器的(例如由加载装置提供的)参考压力以下时，流体调节器移动到关闭位置。
本文所述的示例性同轴流体调节器包括用于限定入口与出口之间的流体流动通道的主体或壳体。在一些实例中，该壳体包括调节器主体，该调节器主体用于限定感测室、该流体调节器的流体流动路径的出口以及该调节器主体中的第一流动通道。阀帽耦接到该调节器主体并且限定该流体流动路径的入口以及设置在该感测室与该入口之间的加载室。换句话说，加载室形成在入口与出口之间的壳体中并且与流体流动通道对齐。加载装置或元件(例如偏置元件或控制流体)提供压力参考。另外，该加载室相对于该流体调节器的流体流动路径基本上密封。
压力传感器设置在流体流动通道中并且具有孔洞以流动性地耦接该入口和出口。在一些实例中，压力传感器设置在入口与感测室之间，其中，该压力传感器限定第二流动通道以流动性地耦接入口和感测室。在一些实例中，压力传感器至少部分地延伸到加载室中并且具有设置在加载室的第一末端附近、用于防止入口与加载室之间的流体流动的第一密封件以及设置在加载室的第二末端附近、用于防止加载室与出口之间的流体流动的第二密封件。
具体实施方式
本文所述的同轴背压流体调节器具有壳体，该壳体限定入口与出口之间的基本上直的或线性的流体流动路径。更具体而言，示例性背压流体调节器可以相对于过程流体系统的流动路径同轴地耦接。例如，本文所述的示例性流体调节器的入口、出口、流量控制元件、加载室和感测室同轴地对齐以限定背压流体调节器的基本上直的或线性的流体流动路径。结果，本文所述的示例性背压流体调节器与常规背压流体调节器相比提供基本上更小的或降低的封套或覆盖区。因此，本文所述的示例性背压流体调节器可以有利地用于具有相对小的或严格的空间限制的应用(例如探井应用)。此外，本文所述的示例性背压流体调节器将加载室与周围环境和/或流体调节器的流体流动路径隔离或密封，使得周围环境中的压力波动不会影响背压流体调节器的希望的预设载荷。
具体而言，本文所述的示例性背压调节器提供具有与该调节器的入口和出口基本上对齐(例如同轴地对齐)的流体流动通道的圆柱形主体或壳体。该壳体限定设置在入口和出口之间的加载室和感测室。在一些实例中，加载室和感测室与入口和出口以及流体流动通道基本上同轴地对齐。压力传感器或阀杆设置在该壳体之中并且包括用于限定该流体流动通道的一部分的开口。该压力传感器和壳体将加载室与流体流动通道隔离或密封。这样，用于向压力传感器提供预设的压力参考的加载装置不受流体流动通道中的过程流体的压力波动和/或背压调节器周围的环境的压力波动改变或影响。
图1是具有常规的或已知的减压阀102的碳氢化合物应用100(例如瓦斯/石油探井应用)的示意性说明。外壳104由水泥108固定在井106中并且在井中延伸到地表面112之下的(例如地表面112之下300米处的)瓦斯/石油库110。外壳400有助于接入到库110并且使得导管或管道114能够被设置在井106中以将库110流动性地耦接到地面112。瓦斯经由管道114从库110行进到地表面112，管道114的直径可能例如大约2英寸。可以经由过程流体管线118将过程流体116(例如发泡剂)注入到管道114中，以降低库110中的水的量并且增加去往地表面112的瓦斯的流体流速。如图所示，过程流体管线118被设置在管道114内部。因此，必须使减压阀102的尺寸适合安装到管道114内部(即安装到具有大约2英寸的直径的圆柱形空间中)。泵120经由过程流体管线118将过程流体116从罐122泵送到库110。
应用100包括地面控制井下安全阀124(Surface-controlled Subsurface SafetyValve，SsSSV)，以在系统故障的情况下隔离井筒压力和流体并且防止石油/瓦斯流经管道114并且流到地面112。SsSSV124是故障即关闭阀并且被过程流体管线118中的加压流体116的压力移动到打开位置。
已知的减压阀102接收来自减压阀102上游的加压过程流体，并且当减压阀102的上游流体的压力大于减压阀102的参考压力(例如预设载荷)时移动到打开位置以允许流体流经减压阀102。当上游压力小于减压阀102的参考压力时，减压阀102移动到关闭位置，以防止流体流经减压阀102。因此，当例如在维护期间泵120被去活时，减压阀102移动到关闭位置。泵120的下游的阀126可以移动到关闭位置，以将加压流体堵在过程流体管线118在减压阀102与阀126之间的部分128中，使得对SsSSV124的压力足以防止SsSSV124的激活。
然而，在操作期间，过程流体管线118中的压力波动导致减压阀102的阀塞(例如球阀)相对于阀座快速地移动，这可能导致对阀塞和/或阀座的损坏。具体而言，由于过程流体116的腐蚀性条件，阀塞和/或阀座通常由碳化钨材料构成。此外，减压阀102包括整体的流量控制元件(例如球阀)和阀杆。结果，在操作期间，由加载元件(例如载荷弹簧)施加给流量控制元件的阀杆的载荷和/或任意压力波动完全被传递或施加给流量控制元件和/或阀座。然而，碳化钨材料通常是易碎的，并且当减压阀102暴露于严重的压力波动时，可能导致阀塞和/或阀座在操作期间被损坏。结果，损坏的阀塞和/或阀座可能不能提供足够的密封来维持过程流体管线118的部分128中的加压流体的压力，这可能在非故障状态或条件期间导致SsSSV124的激活。
图2描述了本文所述的示例性同轴背压流体调节器200，其可代替常规减压阀102用于例如图1的应用100。示例性流体调节器200可以例如用于维持流体调节器200上游的压力系统(例如图1的过程流体管线118的部分128)的控制压力，当流体调节器200上游的精确或受控加压流体系统的压力下降到预设参考压力或门限值之下时提供关断机制，等等。
图2中所示的示例性调节器200提供同轴流体路径配置，以调节流体调节器200的上游的加压流体或系统的压力。示例性流体调节器200包括具有上主体部分或阀帽204的壳体202，上主体部分或阀帽204耦接(例如螺纹耦接)到下主体部分或调节器主体206以在流体调节器200的入口210与出口212之间形成流体流动路径208。具体而言，阀帽204限定了入口210，调节器主体206限定了出口212。在该实例中，流体流动路径208是与壳体202的入口210和出口212以及纵轴214同轴对齐的基本上直的或线性的流体流动路径。入口210可以流通性地耦接到流体调节器200上游的高压源(例如图1的过程流体管线118的泵端)，出口212可以流通性地耦接到流体调节器200下游的低压系统或源(例如到流动性地耦接到图1的库110的过程流体管线118的出口)。在其他实例中，出口212可以流动性地耦接到另一个下游背压流体调节器、阀或任意其他下游源。如图所示，耦接216可以选择性地耦接(例如螺纹耦接)到阀帽204的入口210，以使得阀帽204能够接收不同大小的导管、管道等等。
在所示的实例中，当调节器主体206耦接到外径OD例如小于2英寸的阀帽204时，壳体202具有圆柱的形状或剖面。然而，在其他实例中，流体调节器200可以具有任意其他合适的形状，如矩形形状、正方形形状等等。此外，当调节器主体206耦接到阀帽204时，阀帽204的最外表面218和调节器主体206的最外表面220基本上齐平。
图3是图2的示例性流体调节器200的横截面图。参考图3，阀帽204在阀帽/调节器主体接口301处耦接(例如螺纹耦接)到调节器主体206。
调节器主体206限定感测室302和流体流动路径208的出口212。在所示实例中，调节器主体206是圆柱形主体或圆筒304，圆柱形主体或圆筒304具有用于限定腔体308以至少部分地限定感测室302的环状壁306。调节器主体206限定流动通道310(例如基本上线性的通道)，流动通道310限定流体流动路径208的一部分并且流通性地耦接感测室302和出口212。环状壁306的外表面312包括螺纹312a，以将调节器主体206耦接到阀帽204。另外，与出口212相邻的端口316的内壁314可以包括螺纹314a并且/或者与出口212相邻的(即与环状壁306对立的)调节器主体206的外表面318可以包括螺纹318a，以将调节器主体206耦接到下游压力源或系统、管道、导管等等。
调节器主体206包括在流动通道310与感测室302之间的凹口或钻孔320，以接收阀座332，阀座332限定流体流动路径208的孔324。座保持器326设置(例如螺纹耦接)在凹口320中，以在凹口320的肩部328与座保持器326之间将阀座322固定或限制在凹口320中。阀座322的入口端330a与感测室302流体连通，并且阀座322的出口端330b与流动通道310流体连通。
如图所示，出口212、孔324、感测室302和流动通道310与轴214基本上对齐(例如同轴地对齐)并且限定流体调节器200的流体流动路径208的一部分。在其他实例中，流动通道310可以是非线性流动通道和/或可以不与出口212、感测室302和/或轴214对齐(例如同轴地对齐)。
所示的实例的阀帽204限定流体流动路径208的入口210。当耦接到调节器主体206时，阀帽204和调节器主体206限定设置在入口210与感测室302之间的加载室332。为了防止加载室332中的流体经由调节器主体/阀帽接口301泄漏，所示的实例的流体调节器200包括密封件334，密封件334设置在阀帽204的末端336与形成在调节器主体206的法兰340的上表面上的凹进338(例如环状凹进)之间。法兰340设置在圆柱形主体304与环状壁306之间并且限定与阀帽204的外表面218基本上齐平的最外表面220。
所示实例的阀帽204是具有第一腔体342和第二腔体346的圆筒，其中，第一腔体342限定朝向阀帽204的末端344打开的入口210，第二腔体346朝向阀帽304的末端336打开。如图所示，阀帽204耦接到调节器主体206的环状壁306，并且第一腔体342接收联轴器216。当耦接到调节器主体206时，环状壁306延伸进入第二腔体346，使得环状壁306的末端或上表面348以及第二腔体346限定加载室332。如图所示，加载室332设置在感测室302与入口210之间。
阀帽204包括第一腔体342与第二腔体346之间的钻孔350。钻孔350具有比第一腔体342的直径和第二腔体346的直径更小的直径或减小部分。钻孔350和第一腔体342限定与入口210相邻的第一肩部352，并且钻孔350和第二腔体346限定与加载室332相邻的第二肩部354。如图所示，钻孔350是与流体调节器200的轴214同轴地对齐的基本上直的开口。然而，在其他实例中，钻孔350可以是锥形的，具有正方形或矩形的剖面，并且/或者可以与轴214不平行和/或不同轴。
为了感测感测室302中的过程流体的压力，所示的实例的流体调节器200采用了压力传感器356。压力传感器356包括均与轴214基本上垂直的压力感测面或表面358a(例如区域)和第二压力感测面或表面358b。在该实例中，压力传感器356设置在入口210与出口212之间的流体流动路径208中。具体而言，压力传感器356具有与轴214基本上平行并且同轴地对齐的压力传感器通道360，其中，轴214延伸经过位于与入口210或压力感测表面358b相邻的第一末端362a和与第一感测表面358a相邻的第二末端362b之间、并且与感测室302流体连通的压力传感器356。
在所示实例中，压力传感器356是圆柱形的、细长主体或者阀杆364，其具有用于限定第一活塞头和感测表面358a的第一阀杆末端366a和用于限定设置在阀帽204的钻孔350之中的第二感测表面的第二阀杆末端366b。如图所示，压力传感器356的阀杆364延伸经过加载室332的至少一部分。换句话说，加载室332至少围绕或包住第一阀杆末端366a和第二阀杆末端366b之间的阀杆364。第一阀杆末端366a在感测室302中滑动或移动，并且第二阀杆末端366b在钻孔350中滑动或移动。在该实例中，第二阀杆末端366b具有比第一阀杆末端366a减小的剖面或直径，因而第一感测表面358a具有比第二感测表面358b更大的面积。因此，第一感测表面358a和第二感测表面358b之间的面积的差提供了流体调节器200的有效感测区域。
为了向压力传感器356提供预设的载荷，偏置元件368设置在加载室332中。具体而言，偏置元件368设置在加载室332中在肩部354与弹簧座或垫片370之间。为了向压力传感器356传递由偏置元件368施加的载荷，压力传感器356包括沿压力传感器356的外表面374设置的法兰或唇缘部372(例如环状唇缘)。如图所示，唇缘部372设置在弹簧座370与环状壁306的上表面348之间。为了提供希望的预设载荷或破裂压力(使得流体调节器200首次移动到打开位置以允许流体流经流体流动路径208的压力)，一个或多个垫片376可以设置在肩部354与偏置元件368之间，以实现或改变偏置元件368的压缩。在所示的实例中，垫片376可以是金属垫圈、Bellville弹簧等等。可以例如在流体调节器200的组装期间由工厂安装垫片376。可替换地，一个或多个垫片(未示出)可以设置在偏置元件368与弹簧座370之间。如下文结合图5A、5B、6A和6B所更详细地描述的，所述的其他示例性流体调节器可以包括用于允许现场调整预设载荷的调整器。
将加载室332与流体流动路径208和/或流体调节器200外部的环境条件隔离或密封。这样，例如流体流动路径208中的压力波动和/或环境压力波动不影响由偏置元件368提供给压力传感器356的预设载荷。换句话说，流经流体流动路径208的流体的压力波动和/或使用流体调节器200的环境中的压力条件将不经由加载室332向压力传感器356导致或施加力，否则该力将增加由偏置元件368提供的预设载荷(例如工厂提供的预设载荷)。为了将加载室332与流体流动路径208或环境隔离或密封，第一阀杆末端366a具有密封组件378a，以防止感测室302与加载室332之间的流体泄漏或流体流动，并且第二阀杆末端366b包括密封组件378b，以防止入口210与加载室332之间经由钻孔350的流体泄漏或流动。
虽然没有示出，但是在其他实例中可以经由控制流体(例如液压油、风力)提供对压力传感器的载荷。例如，阀帽204的末端344和/或表面218可以包括加载流体通道或端口，以将控制流体流动性地耦接到加载室332。在该实例中，加载流体通道可以与入口210和流体通道360相邻，但是不与流体流动路径208流动连通。加载流体通道可以与流体流动路径208基本上平行并且与流体流动路径208隔开一个距离，并且/或者可以与流体流动路径208或轴214不平行。
为了控制经过流体调节器200的流体流动，将流量控制组件380耦接到压力传感器356。具体而言，压力传感器356相对于阀座322移动流量控制组件380。
图4A是图3的流体调节器200的横截面图的放大部分。如在图4A中更清楚地显示的，压力传感器356包括与感测表面358a相邻的孔穴或保持器腔体402，以接收流量控制组件380。流量控制组件380包括流量控制元件或提升阀404、保持器406、偏置元件408和阀杆导件410。
在该实例中，流量控制元件404具有销、活塞或圆柱形主体部分412，其具有锥形的底座表面414，其中，当流体调节器200处于图4A中所示的关闭位置时，底座表面414密封地接合阀座322的密封表面416以防止或限制流体流经流体流动路径208。主体部分412具有外径，以相对于阀座保持器326的开口418移动或滑动。流量控制元件404还包括与阀杆部分422相邻的唇缘或法兰420。
保持器406例如经由螺纹耦接到保持器腔体402并且将流量控制元件404、偏置元件408和阀杆导件410固定在保持器腔体402中。在该实例中，当耦接到压力传感器356时，保持器406限定感测表面358a的至少一部分。保持器406是具有孔洞424的圆柱形主体，以可滑动地接收流量控制元件404以使得流量控制元件404与流体流动路径208或轴214同轴地对齐。如图所示，孔洞424限定孔洞424中的阶状部分或肩部426。当耦接到保持器406时，流量控制元件404的唇缘420在保持器406的孔洞424中接合肩部426，以防止流量控制元件404沿与轴214平行的方向朝向阀座332进一步移动。保持器406还包括一个或多个(例如与轴214平行的)通道428，以流通性地耦接保持器腔体402和感测室302。
偏置元件408具有显著小于偏置元件368的弹簧刚度的弹簧刚度并且朝向肩部426偏置唇缘420。如图所示，偏置元件408设置在唇缘420与阀杆导件410之间，使得偏置元件408围绕或者同轴地对齐流量控制元件404的阀杆部分422。
所示的实例的阀杆导件410包括流体流动导向部分430和弹簧座部分432。如图所示，阀杆导件410是圆柱形主体，使得弹簧座部分432具有比流体流动导向部分430的剖面或直径更小的直径或剖面(例如锥形剖面)。这样，在弹簧座部分432与保持器腔体402的内表面或壁之间形成间隙434。阀杆导件410包括位于流动导向部分430与弹簧座部分432之间与轴214平行的开口436，以及一个或多个与轴214基本上垂直并且与开口436相交以流通性地耦接压力传感器通道360的第二末端362b和保持器腔体402的开口438。更具体而言，随着流体流经压力传感器通道360并且进入保持器腔体402，流体流经间隙434并且围绕弹簧座部分432，使得阀杆导件410将流体流动朝向保持器406并且远离偏置元件408转向和引导。
如图4A中清楚地显示的，密封组件378a包括设置在第一阀杆末端366a的各个凹进处或凹槽442a-b中的一个或多个密封件440a-b(例如O型环)。每个密封件440a-b均可以包括保持环444a-b(例如活塞环)，以将密封件440a-b保持在各自的凹槽442a-b中。如果密封件440b在操作期间故障，则密封件440a提供备份密封。可以在阀杆末端366a上在密封件440a-b之间形成环状或储库凹槽446。这样，如果流体泄漏通过密封件440b，则流体可能累积在储库凹槽446中以延迟对密封件440a的压力增大。另外，为了降低第一阀杆末端366a与压力感测室302的内表面之间的摩擦，密封组件378a包括设置在凹槽450中的耐磨环448。
图4B是图3的示例性流体调节器的放大部分。与密封组件378a类似，位于第二阀杆末端366b处的密封组件378b包括设置在第二阀杆末端366b的各自的凹槽456a-b中的一个或多个密封件452a-b(例如O型环)和固定环454a-b、储库凹槽458以及设置在凹槽462中的耐磨环460。
在操作中，流通性地耦接到入口210的高压流体源向感测室302提供加压流体。具体而言，加压流体从入口210经过压力传感器通道360流动到流体调节器210的流体流动路径208中，并且经由通道436和438以及保持器通道428流向感测室302。如上所示，阀杆导件410将流体流动引导通过间隙434并且远离偏置元件408流向保持器通道428。
压力传感器356的感测表面358a感测感测室302中的加压流体的压力，并且感测表面358b感测入口210处的加压流体的压力。压力传感器356基于在压力传感器356上由(在第一端上的)偏置元件368和(在该第一端对面的第二端上)作用在由感测室302中的感测表面358a和与入口210相邻的感测表面358b所提供的有效感测区域上的加压流体所提供的压力差，相对于阀座322移动流量控制元件404。具体而言，加压流体向由感测表面358a和358b提供的有效感测区域施加比由偏置元件368经由唇缘420向压力传感器356施加的力(例如在图3、4A和4B的方向中的向下的力)更大的力(例如在图3、4A和4B的方向中的向上的力)，这导致压力传感器356并且因此流量控制元件404远离阀座322滑动或移动。继而，压力传感器356经由流量控制元件404的唇缘420与保持器406的肩部426的接合，使得流量控制元件404远离阀座322移动，以允许流体流动经过入口210与出口212之间的阀座322的孔324(例如打开位置)。
当感测室302和/或入口210中的加压流体的压力向由感测表面358a和358b提供的有效感测区域施加的力小于由偏置元件368施加的力时，偏置元件368使得压力传感器356朝向阀座322移动。继而，压力传感器356移动流量控制元件404使其与阀座322密封接合，以防止或限制流体流经流体流动路径208的孔324(例如关闭位置)。并且，在该实例中，压力传感器356和流量控制元件404与入口210处的流体的压力形成压力平衡，因而降低了偏置相应的压力传感器356和流量控制元件404所需要的偏置元件368和408的弹簧力的量。
与包括与阀杆部分集成在一起的流量控制元件的常规的阀不同，示例性流量控制元件404经由偏置元件408相对于阀杆364可移动地耦接，以使得流量控制元件404能够相对于阀杆364和/或压力传感器356移动。这样，当流体调节器200移动到关闭位置时，由偏置元件368向阀杆364施加的载荷不会被完全地或直接地施加给流量控制元件404和/或阀座322。换句话说，当流体调节器200移动到关闭位置时，流量控制元件404和/或阀座322不完全地吸收由偏置元件368向阀杆364提供的载荷。
与之不同，在流体流动路径208中的压力波动期间和/或当流体调节器200移动到关闭位置时，偏置元件408防止流量控制元件404以免强制地接合阀座322。换句话说，偏置元件408帮助吸收由流量控制元件404与阀座322之间的强制的冲力导致的对流量控制元件404和/或阀座322施加的力。过程流体的大量的压力波动可能导致流量控制元件404以非常大的力接合阀座322。
例如，在操作期间，偏置元件408朝向保持器406的肩部426偏置流量控制元件404的唇缘420。然而，如果压力传感器356由于流体流动路径208中的压力波动而以强制的冲力朝向阀座322移动，则偏置元件408通过在流量控制元件404与阀座322之间的强制的冲力期间允许流量控制元件404沿着远离阀座322并且远离肩部426的方向(例如与冲力或压力传感器356的方向相反)行进，帮助吸收流量控制元件404与阀座322之间的力。换句话说，偏置元件408将来自由偏置元件368施加给阀杆364的力对流量控制元件404和/或阀座322施加的力最小化，从而当流体调节器200处于关闭位置时，有效地减弱由偏置元件368向阀杆364或压力传感器356施加的力以免被施加给流量控制元件404和/或阀座322。
结果，偏置元件408防止或显著地降低对流量控制元件404和/或阀座322的损坏(例如当阀座322和/或流量控制元件404由柔软的或脆弱的材料如碳化钨构成时)，从而改善密封并且增加流量控制元件404和/或阀座322的操作寿命。另外，对于在与偏置元件368的弹簧刚度相对应的预设压力参考之下的压力差范围，偏置元件408减少了了流量控制元件404相对于阀座322的移动。
参考图1所示的实例，示例性流体调节器200可以代替已知的减压阀102用于示例性应用100。例如，流体调节器200可以与ScSSV124和库110之间的过程流体管线118流通性地耦接。示例性背压流体调节器200的壳体202可以具有小于例如大约2英寸的总外径(OD)，使得其可以被设置在管道114中，同时允许瓦斯/石油在管道114中在壳体202的外表面218和220周围从库110流动到表面112。
在该实例中，在入口210的上游的过程流体管线118中由感测室302所传感的比由偏置元件368所提供的预设载荷更大的压力将流体调节器200移动到打开位置，以允许过程流体116在入口210和出口212之间流动。当过程流体管线116的压力小于由偏置元件368所提供的预设载荷时，流体调节器200移动到关闭位置，以防止入口210和出口212之间的流体流动。可以将由偏置元件368所提供的预设载荷设置为比用于激活ScSSV124所需要的压力更大的参考压力。这样，压力传感器356感测入口210处的过程流体116的压力，并且基于入口210的上游的过程流体116的压力相对于阀座322移动流量控制元件404。结果，可以解活泵120，并且可以将过程流体管线118在流体调节器200与泵120的下游的关断阀126之间的部分128中的压力维持在非紧急条件或状态期间防止ScSSV124激活的水平。
示例性调节器主体206、阀帽204、座保持器326、保持器406和/或压力传感器356可以由、不锈钢、金属、塑料和/或任意其他合适的材料如抗腐蚀性或侵蚀性流体或条件的材料构成。流量控制元件404和/或阀座322可以由、陶瓷、碳化钨、不锈钢、塑料和/或任意其他合适的材料如抗腐蚀性或侵蚀性流体或条件的材料构成。
图5A和5B示出了本文所述的另一个同轴背压流体调节器500。在下文中将不再详细描述示例性流体调节器500的与示例性流体调节器200的组件类似的或相同的并且与那些组件具有基本上类似的或相同的功能的那些组件。感兴趣的读者可以参考上文结合图2、3、4A和4B进行的对应的描述。
在该实例中，流体调节器500具有圆柱形壳体502，圆柱形壳体502包括耦接到调节器主体506的阀帽504，以限定入口510与出口512之间的流体流动路径508。流体流动路径508是与壳体502的入口510和出口512之间的轴514对齐的基本上直的或线性的流体流动路径。
阀帽504包括第一末端516，第一末端516具有螺纹部分518以耦接到调节器主体506的螺纹壁520。壁520的上表面522接合压力传感器356的唇缘部分372。唇缘部分372接合弹簧座370，以在加载室332中压缩或偏置偏置元件368。如图5B中所示的，偏置元件368处于沿着远离阀座322的方向的完全调整状态或条件。
为了调整由偏置元件368提供的参考压力或预设载荷，相对于阀帽504调整调节器主体506。在该实例中，调节器主体506关于轴514相对于阀帽504旋转，使得调节器主体506的螺纹部分524沿朝向出口512并且与轴514平行的方向相对于阀帽504移动。结果，壁520的上表面522朝向阀座322移动，以使得偏置元件368能够在加载室332中扩张，并且因此向压力传感器356施加更小的力。
为了锁定、保持或维持调节器主体506相对于阀帽504的位置，流体调节器506包括设置在阀帽504与调节器主体506之间的锁定螺母或轴环526。锁定螺母526螺纹地接合调节器主体506的壁520，并且相对于阀帽504放置，直到锁定螺母526的上表面528接合阀帽504的边缘530为止。
图6A和6B示出了本文所述的另一个示例性同轴背压流体调节器600。在下文中将不再详细描述示例性流体调节器600的与示例性流体调节器200的组件类似的或相同的并且与那些组件具有基本上类似的或相同的功能的那些组件。感兴趣的读者可以参考上文结合图2、3、4A和4B进行的对应的描述。
在该实例中，流体调节器600包括圆柱形壳体602，圆柱形壳体602具有耦接到调节器主体606(图6B)的阀帽604，以限定入口610与出口612之间的流体流动路径608。流体流动路径608是与壳体602在入口610和出口612之间的轴614对齐的基本上直的或线性的流体流动路径。
与上述流体调节器200和500不同，示例性流体调节器600的阀帽604包括具有与出口612相邻的螺纹618的末端616，以将流体调节器600耦接到下游源(例如下游管道或导管)。末端616还包括沿阀帽604的内表面622设置的螺纹620，以接收调节器主体606。在该实例中，调节器主体606包括外表面624上与出口612相邻的螺纹。因此，与图2、3、4A、4B、5A和5B的调节器主体200和500不同，图6A和6B的调节器主体606不具有沿用于限定感测室302的调节器主体206的环状壁626的螺纹。当耦接到阀帽604时，调节器主体606的环状壁626接合压力传感器356的弹簧座370和/或唇缘部分372。如图6B中所示，沿远离阀座322的方向相对于阀帽604将调节器主体206调整到完全调整状态或条件。此外，与流体调节器200和500不同，流体调节器600的调节器主体606完全设置在与出口612相邻的阀帽604中。因此，阀帽限定入口610和出口612，并且调节器主体606流通性地耦接感测室302和出口612。
为了调整参考压力或预设载荷，相对于阀帽604调整调节器主体606。在该实例中，调节器主体606关于轴614相对于阀帽604旋转，使得调节器主体606沿朝向出口612的方向相对于阀帽604移动。结果，环状壁626的上表面628朝向阀座322移动，以使得偏置元件368能够在加载室332中扩张，并且因此向压力传感器356施加更小的力。锁定元件630(例如锁定螺母)保留，以维持调节器主体606相对于阀帽604的已调整位置。
虽然本文已经描述了特定的装置、方法和制造物，但是本发明的覆盖范围不限于此。相反，本发明覆盖在文字上或者等效教义之下确切地落入所附权利要求之中的所有实施方式。

Claims (22)

1.一种同轴背压调节器，包括：
调节器主体，限定感测室和所述背压调节器的流体流动路径的出口，所述出口通过所述调节器主体中的第一流动通道与所述感测室流体连通；
耦接到所述调节器主体的阀帽，所述阀帽限定所述流体流动路径的入口以及设置在所述感测室与所述入口之间的加载室，其中，所述加载室相对于所述背压调节器的所述流体流动路径和所述背压调节器外部的环境条件密封；以及
设置在所述入口与所述感测室之间的压力传感器，所述压力传感器限定第二流动通道，以流通性地耦接所述入口和所述感测室，其中，所述第二流动通道与所述入口和所述出口同轴地对齐。
2.如权利要求1所述的背压调节器，其中，所述压力传感器包括具有孔洞的阀杆，所述孔洞形成在所述阀杆的第一末端与所述阀杆的第二末端之间以限定所述第二流动通道。
3.如权利要求2所述的背压调节器，其中，所述阀杆具有第一末端和第二末端，其中，由所述感测室接收所述第一末端，并且在阀帽的、在所述入口与所述加载室之间的直径减小部分中接收所述第二末端。
4.如权利要求3所述的背压调节器，其中，所述第一末端包括一个或多个密封件，以提供所述感测室与所述加载室之间的密封，并且所述第二末端包括一个或多个密封件，以提供所述入口与所述加载室之间的密封。
5.如权利要求1所述的背压调节器，还包括设置在所述调节器主体中在所述感测室与所述出口之间的阀座，以限定所述流体流动路径的孔。
6.如权利要求5所述的背压调节器，其中，所述阀座的第一侧面与所述感测室连通并且所述阀座的第二侧面与所述出口连通。
7.如权利要求5所述的背压调节器，还包括可操作地耦接到所述压力传感器的流量控制元件，所述流量控制元件在打开位置与关闭位置之间移动，其中，在所述打开位置处所述流量控制元件远离所述阀座以允许流体流经所述背压调节器的所述流体流动路径，在所述关闭位置处所述流量控制元件密封地接合所述阀座以限制或防止流体流经所述背压调节器的所述流体流动路径。
8.如权利要求7所述的背压调节器，还包括设置在所述加载室中以朝向所述阀座偏置所述压力传感器的第一偏置元件。
9.如权利要求8所述的背压调节器，还包括设置在所述流量控制元件与弹簧座导件之间以朝向所述阀座偏置所述流量控制元件的第二偏置元件。
10.如权利要求7所述的背压调节器，其中，所述流量控制元件通过保持器耦接到所述压力传感器。
11.如权利要求10所述的背压调节器，其中，所述保持器具有孔洞，以便当所述保持器耦接到所述压力传感器时流通性地耦接所述压力传感器的所述第二流动通道和所述感测室。
12.如权利要求1所述的背压调节器，其中，所述加载室与所述背压调节器的所述流体流动路径轴向地对齐。
13.一种同轴背压调节器，包括：
限定入口与出口之间的流体流动通道的主体，所述流体流动通道与所述入口和所述出口同轴地对齐；
形成在所述主体中在所述入口与所述出口之间并且与所述流体流动通道对齐的加载室，所述加载室相对于所述流体流动路径和所述背压调节器外部的环境条件密封；以及
设置在所述流体流动通道中并且具有用于流通性地耦接所述入口和所述出口的孔洞的压力传感器，其中，所述压力传感器至少部分地延伸到所述加载室中并且具有设置在所述加载室的第一末端附近用于防止所述入口与所述加载室之间的流体流动的第一密封件以及设置在所述加载室的第二末端附近用于防止所述加载室与所述出口之间的流体流动的第二密封件。
14.如权利要求13所述的背压调节器，其中，所述主体还限定所述出口与所述加载室之间的感测室，其中，所述第二密封件防止所述感测室与所述加载室之间的流体流动。
15.如权利要求14所述的背压调节器，其中，所述压力传感器可基于由与所述感测室连通的所述压力传感器的压力感测区域所感测的压力，在所述流体流动通道中在第一位置与第二位置之间移动。
16.如权利要求14所述的背压调节器，其中，所述压力传感器可相对于设置在所述流体流动通道中的阀座移动，以控制所述感测室与所述出口之间的流体流动。
17.如权利要求16所述的背压调节器，其中，所述压力传感器还包括通过保持器耦接到所述压力传感器的流量控制元件，其中，所述压力传感器相对于所述阀座移动所述流量控制元件，以基于所述感测室中的流体的压力控制经过所述感测室与所述出口之间的所述通道的流体流动。
18.如权利要求17所述的背压调节器，其中，所述保持器至少部分地限定所述压力传感器的所述压力感测区域。
19.如权利要求17所述的背压调节器，其中，所述保持器包括开口，以流通性地耦接所述感测室与邻近所述压力传感器的所述孔洞的出口的保持器室。
20.如权利要求13所述的背压调节器，其中，所述主体包括耦接到阀帽的调节器主体，其中，所述阀帽限定所述入口并且所述调节器主体限定所述出口。
21.一种同轴背压调节器，所述调节器具有用于限定入口与出口之间的流体流动通道的主体，所述同轴背压调节器包括：
用于控制所述调节器的入口与出口之间的流体流动通道中的流体流动的单元，其中，所述调节器的所述流体流动通道与所述入口和所述出口同轴地对齐；
用于感测感测室中的流体的压力的单元，用于感测的所述单元设置在所述入口和所述出口之间并且具有孔洞以部分地限定所述流体流动通道以流通性地耦接所述入口和所述出口；
用于对用于感测的所述单元进行加载的单元，用于加载的所述单元与所述入口和所述出口之间的所述流体流动通道对齐并且围绕用于感测的所述单元的至少一部分；以及
用于将用于加载的所述单元相对于所述流体流动通道和所述背压调节器外部的环境条件进行密封的单元。
22.如权利要求21所述的背压调节器，还包括用于将用于控制的所述单元耦接到用于感测所述压力的所述单元的单元。
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