CN106979337B - 用于流体控制设备的控制构件 - Google Patents

用于流体控制设备的控制构件 Download PDF

Info

Publication number
CN106979337B
CN106979337B CN201610891742.7A CN201610891742A CN106979337B CN 106979337 B CN106979337 B CN 106979337B CN 201610891742 A CN201610891742 A CN 201610891742A CN 106979337 B CN106979337 B CN 106979337B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control member
counterbore
nut
diameter
valve stem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610891742.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106979337A (zh
Inventor
C·J·J·亨特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emerson Process Management Regulator Technologies Inc
Original Assignee
Emerson Process Management Regulator Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emerson Process Management Regulator Technologies Inc filed Critical Emerson Process Management Regulator Technologies Inc
Publication of CN106979337A publication Critical patent/CN106979337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106979337B publication Critical patent/CN106979337B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/50—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/48—Attaching valve members to screw-spindles
    • F16K1/487—Attaching valve members to screw-spindles by a fixing element extending in the axial direction of the spindle, e.g. a screw
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/1262—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like one side of the diaphragm being spring loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/1266—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like one side of the diaphragm being acted upon by the circulating fluid
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0655—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane
    • G05D16/0658—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane characterised by the form of the obturator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0655—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane
    • G05D16/0661—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane characterised by the loading mechanisms of the membrane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7754—Line flow effect assisted

Abstract

公开了一种用于流体控制设备中的控制构件。该控制构件可以包括用于接收阀杆的通孔以及与通孔对齐的一个或多个沉孔。沉孔中的一个沉孔可以接收连接构件(例如，保持螺母)，以用于将控制构件连接到阀杆。因此，连接构件可以隐蔽在控制构件内并且因此防止干扰围绕控制构件的流体流动。还公开了一种包含控制构件的流体控制设备以及一种组装包含控制构件的流体控制设备的方法。

Description

用于流体控制设备的控制构件
技术领域
概括地说，本公开内容涉及流体控制设备(例如，流体调节器)，更具体地说，涉及用于流体控制设备的控制构件的配置和组装。
背景技术
流体控制设备用于各种系统(例如，天然气输送系统、化学处理系统等等)，以控制通过这些系统的流体的流动。流体控制设备包含各种类型的装置，包括控制阀和调节器。通常，流体控制设备具有流体流动路径以及用于调整流体流动路径的尺寸的控制构件。
图1描绘了已知的调节器10，调节器10包括阀体12和致动器14。阀体12包括入口13和出口16以及在入口13与出口16之间延伸的流动路径18。流动路径18的一部分由喉部20限定，并且阀座环22被设置在喉部20中。致动器14包括致动器外壳24，其具有可移除地附接到下部28的上部26。致动器14还包括：膜片30，其被设置在致动器外壳24的上部26与下部28之间并且使这两个部分分离；以及被设置在流动路径16中的控制构件32。致动器外壳24的下部28与下游控制线路(没有示出)流体连通。因此，下游压力被提供给致动器外壳的下部28并且对膜片30施加力。
控制构件32被配置为：响应于跨膜片30的压力的变化，在打开位置与闭合位置之间往复运动。在打开位置(没有示出)中，控制构件32与阀座环22间隔开，从而允许流体流动通过喉部20。在闭合位置(图1中所示出的)中，控制构件32密封地接合阀座环22，以防止或阻止流体流动通过喉部20。
调节器组件10包括线圈弹簧34，线圈弹簧34将控制构件32偏置到打开位置。当阀体12的出口压力低时，线圈弹簧34将控制构件32移动到打开位置。相比之下，当阀体12的出口压力高时，对膜片30施加的压力抵抗线圈弹簧34的偏置力，从而将控制构件32移动到闭合位置。由于线圈弹簧34的这种布置，调节器10通常被分类成“故障开(fail-open)”调节器。其它调节器被配置成“故障关(fail-closed)”调节器，其中弹簧将控制构件偏置到闭合位置。
如图1中所描绘的，常规的调节器通常采用阀杆40将线圈弹簧34连接到控制构件32。阀杆40的下端42具有环形突出部44和带螺纹的端部46。在组装期间，带螺纹的端部46插入穿过控制构件32中的通孔，以使得控制构件32位于环形突出部44与带螺纹的端部46之间。随后，保持螺母48围绕带螺纹的端部46转动并螺旋地推进为与控制构件32的底表面50接触。控制构件32从而被固定在环形突出部44与保持螺母48之间。
常规的控制构件通常具有跨其整个宽度是平面的底表面。因此，如图2中所描绘的，保持螺母48从控制构件32的底表面50向外突出，并向控制构件32的底部赋予球形轮廓。因此，在操作期间流体必须围绕保持螺母48流动。随着控制构件32在操作期间改变位置，围绕保持螺母48的流体的路径也改变。因此，在某些流动条件下，对控制构件32的底表面50施加的流体压力可能小于对控制构件32的顶表面52施加的流体压力。在一些情况下，这种压力差会使得控制构件32陷入高频振荡的模式中，这转而会引起调节器10的不稳定的输出压力。这种现象更有可能发生在低流动条件下，其中在低流动条件下，控制构件32的位置的任何改变会对力平衡具有大的影响。
本公开内容阐述了流体控制设备和组装这种设备的方法，该流体控制设备和组装方法体现现有的流体控制设备和现有的组装方法的有利替代方案，并且可以解决上面提到的挑战或需求中的一个或多个，还提供其它的益处和优点。
发明内容
根据第一示例性方面，一种流体控制设备包括阀体、阀座、致动器外壳、控制构件、偏置构件、阀杆和连接构件。所述阀体限定用于流体的流动路径。所述阀座可以沿所述流动路径被设置在所述阀体中。所述致动器外壳可以连接到所述阀体。所述控制构件可以被设置在所述阀体中并且能够在打开位置与闭合位置之间移动，所述控制构件在所述打开位置时与所述阀座间隔开，所述控制构件在所述闭合位置时接合所述阀座。所述连接构件可以围绕所述阀杆安装，并且接合所述控制构件的底表面。通孔可以形成在所述控制构件的所述底表面中并且与纵向轴线对齐。所述通孔可以接收所述阀杆。第一沉孔可以形成在所述控制构件的所述底表面中并且与所述纵向轴线对齐。另外，所述第一沉孔可以接收所述连接构件。
根据第二示例性方面，提供了一种用于气体调节器的控制构件。所述控制构件可以具有：阀体，所述阀体限定用于流体的流动路径；阀座，所述阀座沿所述流动路径被设置在所述阀体中；致动器外壳，所述致动器外壳连接到所述阀体；偏置构件，所述偏置构件被设置在所述致动器外壳中并且被配置为将所述控制构件偏置到闭合位置或打开位置；阀杆，所述阀杆连接在所述偏置构件与所述阀座之间；以及螺母，所述螺母以螺纹方式接合所述阀杆。所述控制构件可以包括顶表面和底表面，所述顶表面被配置为：当所述控制构件被布置在所述闭合位置时接合所述阀座，所述底表面被配置为接合所述螺母。通孔可以形成在所述控制构件的所述底表面中并且被配置为接收所述阀杆。第一沉孔可以形成在所述控制构件的所述底表面中并且被配置为接收所述螺母。另外，所述第一沉孔可以与所述通孔对齐。此外，所述第一沉孔的深度可以大于或等于所述螺母的厚度，以使得当所述螺母接合所述控制构件的所述底表面时，所述螺母不从所述第一沉孔突出。
根据第三示例性方面，提供了一种组装气体调节器的方法。所述方法可以包括：(a)提供偏置弹簧、螺母、具有带螺纹的端部的阀杆、以及控制构件，所述控制构件具有通孔和与所述通孔对齐的第一沉孔；(b)将所述阀杆插入穿过所述偏置弹簧并穿过所述控制构件的所述通孔，直到所述阀杆的所述带螺纹的端部被设置在所述控制构件的所述第一沉孔中为止；以及(c)使所述螺母围绕所述阀杆的所述带螺纹的端部转动，以使得所述螺母沿所述阀杆的所述带螺纹的端部被螺旋地推进为与所述控制构件的底表面接合。
进一步根据前述第一、第二或第三方面中的任何一个或多个方面，流体控制设备、控制构件和/或组装气体调节器的方法可以进一步包括以下优选形式中的任何一个或多个优选形式。
在一个优选形式中，所述连接构件的厚度可以小于或等于所述第一沉孔的深度，以使得所述连接构件不从所述第一沉孔突出。
在一个优选形式中，所述连接构件可以具有第一直径，并且所述第一沉孔可以具有第二直径，其中，所述第二直径大于所述第一直径。
在一个优选形式中，所述通孔可以具有第三直径，所述第三直径小于所述第一直径和所述第二直径。
在一个优选形式中，所述控制构件的所述底表面可以包括第二沉孔，所述第二沉孔与所述纵向轴线对齐，并且所述第二沉孔可以具有第四直径，所述第四直径大于所述第二直径。
在一个优选形式中，所述控制构件可以包括顶表面，所述顶表面被配置为：当所述控制构件被布置在所述闭合位置时，接合所述阀座。
在一个优选形式中，膜片可以被设置在所述致动器外壳中并且操作地连接到所述控制构件，以响应于所述流体控制设备的出口压力的变化而移动所述控制构件。
在一个优选形式中，所述连接构件可以具有带螺纹的内表面，并且所述阀杆可以具有带螺纹的外表面，其中，通过使所述连接构件的所述带螺纹的内表面围绕所述阀杆的所述带螺纹的外表面转动，所述连接构件可以紧固到所述控制构件的所述底表面。
在一个优选形式中，所述偏置构件可以被配置为：将所述控制构件偏置到所述打开位置。
在一个优选形式中，所述第一沉孔可以具有比所述通孔大的直径。
在一个优选形式中，第二沉孔可以形成在所述底表面中，以使得所述第一沉孔被布置在所述通孔与所述第二沉孔之间，其中，所述第二沉孔可以具有比所述第一沉孔大的直径。
在一个优选形式中，所述控制构件的所述顶表面可以是平面的。
在一个优选形式中，所述底表面可以包括第一平面部和第二平面部，所述第一沉孔可以在所述第一平面部与所述第二平面部之间延伸，并且所述第一平面部可以被配置为：当所述螺母被接收到所述第一沉孔中时，接合所述螺母。
在一个优选形式中，所述第一沉孔的深度可以等于所述螺母的厚度，以使得当所述螺母被接收到所述第一沉孔中并接合所述控制构件的所述底表面的所述第一平面部时，所述螺母的端面与所述底表面的所述第二平面部齐平。
在一个优选形式中，所述第一沉孔的深度可以大于或等于所述螺母的厚度，以使得当所述螺母被布置为抵靠所述控制构件的所述底表面时，所述螺母不从所述第一沉孔突出。
在一个优选形式中，所述控制构件可以包括与所述第一沉孔对齐的第二沉孔，其中，所述第二沉孔可以具有比所述第一沉孔大的直径。
在一个优选形式中，所述控制构件的所述底表面可以包括第一平面部和第二平面部，并且所述第一沉孔可以在所述第一平面部与所述第二平面部之间延伸。
在一个优选形式中，所述第一沉孔的深度可以等于所述螺母的厚度，并且其中，使所述螺母围绕所述阀杆的所述带螺纹的端部转动可以包括：沿所述阀杆的所述带螺纹的端部螺旋地推进所述螺母并推进为与所述控制构件的所述底表面的所述第一平面部接合，以使得所述螺母的端面与所述控制构件的所述底表面的所述第二平面部齐平。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述将更充分地理解本公开内容。已通过省略所选择的要素来简化附图中的一些附图，以便更清楚地示出其它要素。除非如可以在对应的书面描述中明确地描绘，否则在一些附图中对要素的这种省略不一定指示在示例性实施例中的任何实施例中存在或者不存在特定的要素。附图都未必按比例缩放。
图1是包含常规流体控制构件的流体控制设备的横截面侧视图；
图2是图1的部分A的放大视图；
图3是包含根据本公开内容的原理而构造的控制构件的流体控制设备的一个实施例的横截面侧视图；
图4是图3的部分B的放大视图；
图5是图3中所示出的控制构件的顶部透视图；
图6是图3中所描绘的控制构件的底部透视图；
图7是图3中所示出的控制构件的横截面侧视图；
图8是对配备有常规控制构件的调节器执行的测试的压力与流量的关系图；
图9是对配备有根据本公开内容的原理而构造的控制构件的调节器执行的测试的压力与流量的关系图；
图10是对配备有常规控制构件的调节器执行的测试的压力与时间的关系图；以及
图11是对配备有根据本公开内容的原理而构造的控制构件的调节器执行的测试的压力与时间的关系图。
具体实施方式
概括地说，本公开内容涉及如用于流体控制设备(例如，控制阀、调节器等等)中的控制构件，该控制构件提供增加的稳定性，特别是在低流体流动条件期间。控制构件包括凹陷部(例如，沉孔)以用于接收将控制构件耦合到阀杆的连接构件(例如，保持螺母)。通过将连接构件部分地或完全地隐蔽在控制构件的凹陷部中，连接构件不太可能影响围绕控制构件的流体流动。因此，控制构件的相对侧之间的压力差不太可能存在或者甚至可能消除。因此，与常规控制构件(其具有暴露的并且突出的连接构件)相比，本公开内容的控制构件不太可能陷入高频振荡的模式中，并且因此有助于流体控制设备的稳定的输出压力。
参考图3-图11，现在将描述本公开内容的各个实施例。图3是根据本公开内容的原理而构造的流体控制设备100的横截面侧视图。流体控制设备100可以充当调节器，该调节器将高压流体供应降低为可用于工业和/或商业应用(包括例如，熔炉、燃烧器和/或其它设备)的压力。通常，流体控制设备100可以包括阀体110、阀座环112和致动器114。致动器114可以包括控制组件116，控制组件116可在闭合位置与打开位置之间移动，其中在闭合位置，控制组件116密封地接合阀座环112(如图3中所示出的)，在打开位置，控制组件116与阀座环112间隔开(没有示出)。如下面更详细描述的，控制组件116响应于流体控制设备100的下游压力的变化而移动。
仍然参考图3，阀体110包括入口120和出口122，以及在入口120与出口122之间延伸的流动路径124。流动路径124的一部分由阀体110的喉部126限定。喉部126可以被阀体110的环形台阶部118环绕，其中环形台阶部118被配置为容纳并支持阀座环112。在一些实施例中，阀座环112可以具有带螺纹的外表面，其以螺纹方式接合环形台阶部118的螺纹的内表面(没有示出)。此外，在一些实施例中，o形环(没有示出)可以被设置在阀座环112与环形台阶部118之间，以提供两者之间的流体紧密密封。
除了控制组件116，致动器114还可以包括致动器外壳130，致动器外壳130具有上部132和下部134，如图3中所描绘的。致动器外壳130的上部132和下部134可以通过一个或多个带螺纹的紧固件136以及一个或多个相应的保持螺母138实现可移除地彼此连接。致动器外壳130的下部132还可以通过一个或多个带螺纹的紧固件139可移除地附接到阀体110。致动器外壳130的上部132可以限定腔138以用于容置偏置构件(下面更详细地讨论)。腔138可以通过致动器外壳130的上部132的壁中的开口140排放到大气。致动器外壳130的下部134可以限定腔142以用于接收来自位于阀体110的出口122的下游和/或与出口122流体连通的导管或其它元件(没有示出)的下游压力。下游压力可以通过控制线路(没有示出)提供给腔142，其中控制线路连接到在致动器外壳130的下部134的壁中形成的开口144。
另外，致动器114可以包括膜片组件150，膜片组件150包括至少柔性膜片152、上部膜片板154和下部膜片板156。如图3中所示出的，柔性膜片152的径向向内部分可以被夹紧在上部膜片板154与下部膜片板156之间，而柔性膜片152的径向向外部分可以被夹紧在致动器外壳130的上部132与下部134之间。因此，柔性膜片152可以将致动器外壳130的上部132中的腔138与致动器外壳130的下部134中的腔142密封。在一些实施例中，膜片152可以由弹性体材料或其它弹性材料制成。
仍然参考图3，致动器114还可以包括偏置组件160，偏置组件160包括至少弹簧162、弹簧座164和调整螺钉166。弹簧162(其充当偏置构件)可以被设置在致动器外壳130的上部132中。在所示出的实施例中，弹簧162是线圈弹簧，然而，可以包含任何其它适当类型的弹簧或者甚至多个弹簧。弹簧162被布置并压缩在弹簧座164与上部膜片板154之间。虽然本实施例的上部膜片板154在本实施例中提供弹簧座，但在其它实施例中，可以在弹簧162的下端与上部膜片板154之间放置单独的弹簧座。可调整螺钉166延伸穿过并以螺纹方式接合致动器外壳130的上部132的壁中的带螺纹的开口168。通过螺旋地推进调整螺钉166穿过带螺纹的开口168并抵靠弹簧座164，来调整弹簧162的压缩量，并且因此调整由弹簧162提供的偏置力的量。
图3示出了控制组件116可以包括至少阀杆170、控制构件172、第一连接构件174和第二连接构件176。阀杆170可以沿纵向轴线A延伸并具有上端178和下端180。阀杆170的上端178可以包括远离上端178的终端部的第一环形突出部182以及靠近上端178的终端部的第一带螺纹的端部184。在组装期间，阀杆170的上端178可以插入穿过下部膜片板156、柔性膜片152、上部膜片板154中的每一个中的中心开口，以使得第一环形突出部182接合下部膜片板156的面朝下的表面。随后，第一连接构件174(在本实施例中，第一连接构件174采取具有带螺纹的内表面的保持螺母的形式)可以围绕阀杆170的第一带螺纹的端部184转动，以使得第一连接构件174螺旋地推进为与上部膜片板154的面朝上的表面接合。抵靠上部膜片板154来固定第一连接构件174可以将柔性膜片152、上部膜片板154和下部膜片板156的组合夹紧在第一连接构件174与第一环形突出部182之间。此外，抵靠上部膜片板154来固定第一连接构件174得到阀杆170的上端178与膜片152之间的固定连接，以使得阀杆170与膜片152一起移动。
阀杆170的下端180可以包括远离下端180的终端部的第二环形突出部186以及靠近下端180的终端部的第二带螺纹的端部188。如下面更详细讨论的，第二连接构件176(在本实施例中，第二连接构件176采取具有带螺纹的内表面的保持螺母的形式)可以围绕第二带螺纹的端部188转动，以将控制构件172固定地连接到在第二环形突出部186与第二连接构件176之间的阀杆170的下端180。
如图3和图4中所示出的，第二连接构件176可以具有外直径D1和厚度T。厚度T是第二连接构件176的相对的轴向端面187与189之间的距离。
参考图4-图7，现在将描述控制构件172的一个实施例的配置和实现方式。通常，控制构件172可以充当控制通过阀体110的喉部126的流体流动的阀塞或阀垫。控制构件172可以包括顶表面190(即，密封表面)，顶表面190面向阀座环112，并且当控制构件172被阀杆170移动到闭合位置(见图3)时密封地接合阀座环112。当被安装到流体控制设备100中时，顶表面190可以被布置为面朝向上方向，如图3中所示出的。当阀杆170将控制构件172移动到打开位置时，顶表面190可以与阀座环112间隔开。在一些实施例中，整个顶表面190可以是平面的。在其它实施例中，顶表面190可以具有环形凹槽(没有示出)，当控制构件172处于闭合位置时该环形凹槽接收阀座环112的边缘部。
控制构件172还可以具有位于控制构件172的与顶表面190相对的侧上的底表面192。在一些实施例中，顶表面190和底表面192可以是相对的轴向端面。如图3中所示出的，底表面192可以面朝下并且远离阀座环112。第一沉孔194、第二沉孔196和通孔198均可以形成在底表面192中。当组装流体控制设备100时，第一沉孔194、第二沉孔196和通孔198中的每一个可以与阀杆170的纵向轴线A对齐，以使得纵向轴线A穿过或中心地穿过第一沉孔194、第二沉孔196和通孔198中的每一个。第一沉孔194可以是形成在底表面192中的第一凹陷部或杯状部，并且第二沉孔196可以是形成在底表面192中的第二凹陷部或杯状部。如图4-图7中所示出的，第一沉孔194可以被布置在通孔198与第二沉孔196之间。
通孔198可以延伸穿过整个控制构件172，并且因此在底表面192与顶表面190之间延伸。在一端处，通孔198可以打开到第一沉孔194中，并且在相对端处，通孔198可以打开到喉部126的与控制构件172的顶表面190紧邻的部分中。通孔198可以具有内直径D2，内直径D2大于或等于阀杆170的外直径D3，以使得阀杆170在组装期间可以插入穿过通孔198。
仍然参考图4-图7，底表面192可以包括第一平面部200、第二平面部202和第三平面部204。第一平面部200、第二平面部202和第三平面部204中的每个部分可以沿纵向轴线A彼此平行并且彼此间隔开，从而形成底表面192中的多个台阶部。第一沉孔194可以在第一平面部200与第二平面部202之间延伸并且具有被定义为这两个部分之间的距离的深度X1。第二沉孔196可以在第二平面部202与第三平面部204之间延伸并且具有被定义为这两个部分之间的距离的深度X2。
第一沉孔194的大小和尺寸可以被设置以接收第二连接构件176。因此，第一沉孔194可以具有内直径D4，内直径D4大于或等于第二连接构件176的外直径D1。此外，第一沉孔194可以具有深度X1，深度X1大于或等于连接构件176的厚度T。在第一沉孔194的深度X1等于第二连接构件176的厚度T的实施例中，当轴向端面187接合控制构件172的底表面192的第一平面部200时，第二连接构件176的轴向端面189可以与控制构件172的底表面192的第二平面部202齐平，如图4中所示出的。因此，连接构件176的轴向端面189和控制构件172的底表面192的第二平面部202可以形成平面的或基本上平面的表面。
由于第二连接构件176不从控制构件172向外突出，因此第二连接构件176在操作期间不太可能干扰围绕控制构件172的流体的流动。因此，在控制构件172的顶表面190与底表面192之间不太可能存在流体压力差。因此，与常规控制构件(参见例如图1的控制构件32)不同，控制构件172不太可能(至少当控制构件172在低流体流动操作期间初始地打开时)陷入高频振荡或以其它方式振颤的模式中。因此控制构件172可以改善流体控制设备100的输出压力的稳定性。
参考图7，第二沉孔196(其与第一沉孔194对齐)可以具有内直径D5，内直径D5大于第一沉孔194的内直径D4。在一些实施例中，第二沉孔196的深度X2可以小于第一沉孔194的深度X1。第二沉孔196可以减小跨控制构件172的压力下降，并且因此减小控制构件172的顶表面190与底表面192之间的压力差。因此，第二沉孔196可以进一步增加流体控制设备100的稳定性。
在所示出的实施例中，第一沉孔194和第二沉孔196以及通孔198均具有圆形横截面。然而，其它的横截面是可能的，包括多边形横截面、椭圆形横截面或者任何其它适当的横截面。
在组装期间，在致动器外壳130的上部132从致动器外壳130的下部134移除的情况下，阀杆170可以轴向地插入穿过弹簧162，然后穿过上部膜片板154、膜片152、下部膜片板156、并最终穿过控制构件194的通孔198。因此，阀杆170的第二带螺纹的端部188被设置在控制构件172的第一沉孔196中。接着，第二连接构件176可以被放置在阀杆170的第二带螺纹的端部188上并且围绕其转动，以使得第二连接构件176沿阀杆170的第二带螺纹的端部188螺旋地推进，直到第二连接构件176的轴向端面187接合控制构件172的底表面192的第一平面部200为止。以此方式，第二连接构件176可以将控制构件172固定到阀杆170。如上面所讨论的，由于第一沉孔194的深度X1大于或等于第二连接构件176的厚度，因此连接构件176可以隐蔽在控制构件172内，并且因此防止或至少阻止影响围绕控制构件172的流体流动。
在操作期间，当对流体流动的下游需求下降时，腔142中的流体压力途经连接到开口144的控制线路(没有示出)会增加，以使得膜片152稍微向上移动。因此，控制构件172可以移动到闭合位置，在闭合位置，控制构件172的顶表面190密封地接合阀座环112，从而防止流体流动通过喉部126。当对流体流动的下游需求增加时，控制线路中的流体压力以及腔142中的流体压力会减小，以使得膜片152在弹簧162的偏置力下稍微向下移动。因此，控制构件172可以移动到打开位置，在打开位置，控制构件172的顶表面190与阀座环112间隔开，从而允许流体流动通过喉部126。
虽然本实施例的流体控制设备100被公开为充当调节器，但替代的实施例可以(例如，在流体控制设备100被配置为控制阀的情况下)以不同方式来配置。此外，虽然本实施例的流体控制设备100包括将控制构件偏置到打开位置的偏置构件(即，故障开配置)，但替代的实施例可以被布置有将控制构件偏置到闭合位置的偏置构件(即，故障关配置)。
参考图8-图11中所示出的实验测试数据，现在将配备有常规控制构件(例如，控制构件32)的调节器的性能与配备有根据本公开内容的控制构件(例如，控制构件172)的调节器的性能进行比较。
图8和图9分别示出了常规控制构件的流量图和根据本公开内容的控制构件的流量图。在用图6和图7中所示出的数据表示的测试中的每个测试中，调节器被设置成具有125磅/平方英寸表压(psig)的入口压力和14psig的出口压力。每幅图表中的x轴对应于以标准立方英尺/小时(scfh)为单位的流动速率，并且每幅图中的y轴对应于以psig为单位的所测得的出口压力P2。如图8的图表中看到的，具有常规控制构件的调节器的出口压力在低流动速率处(0－100,000scfh)显著地不稳定。相比之下，如图9的图表中看到的，具有本文所公开的控制构件的调节器的出口压力在低流动速率处(0－100,000scfh)相对稳定。这种增加的稳定性是将连接构件隐蔽在控制构件的第一沉孔中的意外结果。
参见图10和图11，示出了分别与常规控制构件和根据本公开内容的控制构件相对应的出口压力与时间的关系曲线。在用图10和图11中所示出的数据表示的测试中的每个测试中，调节器被设置成具有125磅/平方英寸表压(psig)的入口压力和14psig的出口压力。每幅图中的x轴对应于在调节器打开之后经过的时间量(秒)，并且每幅图中的y轴对应于以psig为单位的所测得的出口压力P2。如图10的图表中看到的，具有常规控制构件的调节器的出口压力在打开阀之后不久的时间段(50－170秒)内显著地不稳定。相比之下，如图11的图表中看到的，具有本文所公开的控制构件的调节器的出口压力在相同的时间段期间相对稳定。这种增加的稳定性是将连接构件隐蔽在控制构件的第一沉孔中的意外结果。
通过前述内容，可以看到，本公开内容有利地提供了用于流体控制设备的改善的控制构件，该控制构件有效地减少和/或消除了因用于将控制构件连接到阀杆的连接构件引起的湍流。湍流的这种减少和/或消除(至少在低流体流动条件期间)有利地降低了控制构件振颤的可能性，并且因此增加了流体控制设备的出口压力的稳定性。
虽然已针对某些实施例描述了本公开内容，但要理解的是，可以对这些实施例作出改变，这些改变仍然在所附权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种流体控制设备，包括：
阀体，所述阀体限定用于流体的流动路径；
阀座，所述阀座沿所述流动路径被设置在所述阀体中；
致动器外壳，所述致动器外壳连接到所述阀体；
控制构件，所述控制构件被设置在所述阀体中并且能够在打开位置与闭合位置之间移动，所述控制构件在所述打开位置时与所述阀座间隔开，所述控制构件在所述闭合位置时接合所述阀座；
偏置构件，所述偏置构件被设置在所述致动器外壳中并且被配置为将所述控制构件偏置到所述闭合位置或所述打开位置；
阀杆，所述阀杆连接在所述偏置构件与所述控制构件之间，并且与纵向轴线对齐；
连接构件，所述连接构件围绕所述阀杆安装，并且接合所述控制构件的底表面，以将所述控制构件固定连接到所述阀杆；
通孔，所述通孔在所述底表面与所述控制构件的顶表面之间延伸，并且与所述纵向轴线对齐，所述通孔接收所述阀杆；
第一沉孔，所述第一沉孔形成在所述控制构件的所述底表面中，并且与所述纵向轴线对齐，所述第一沉孔接收所述连接构件；
所述连接构件的厚度小于或等于所述第一沉孔的深度，以使得所述连接构件不从所述第一沉孔突出；
所述连接构件具有第一直径，所述第一沉孔具有第二直径，其中，所述第二直径大于第一直径；
所述通孔具有第三直径，所述第三直径小于所述第一直径和所述第二直径；
其中，所述控制构件的所述底表面包括与所述纵向轴线对齐的第二沉孔，所述第二沉孔具有大于所述第二直径的第四直径。
2.根据权利要求1所述的流体控制设备，所述控制构件包括顶表面，所述顶表面被配置为：当所述控制构件被布置在所述闭合位置时，接合所述阀座。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的流体控制设备，包括膜片，所述膜片被设置在所述致动器外壳中并且操作地连接到所述控制构件，以响应于所述流体控制设备的出口压力的变化而移动所述控制构件。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的流体控制设备，所述连接构件具有带螺纹的内表面，所述阀杆具有带螺纹的外表面，其中，通过使所述连接构件的所述带螺纹的内表面围绕所述阀杆的所述带螺纹的外表面转动，所述连接构件被紧固到所述控制构件的所述底表面。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的流体控制设备，所述偏置构件被配置为：将所述控制构件偏置到所述打开位置。
6.一种用于气体调节器的控制构件，所述气体调节器具有限定用于流体的流动路径的阀体、沿所述流动路径设置在所述阀体中的阀座、连接到所述阀体的致动器外壳、设置在所述致动器外壳中并被配置为将所述控制构件偏置到闭合位置或打开位置的偏置构件、连接在所述偏置构件与所述阀座之间的阀杆、以及以螺纹方式接合所述阀杆的螺母，其中，所述控制构件包括：
顶表面，所述顶表面被配置为当所述控制构件被布置在所述闭合位置时接合所述阀座；
底表面，所述底表面被配置为接合所述螺母；
通孔，所述通孔形成在所述控制构件的所述底表面中，并且被配置为接收所述阀杆；
第一沉孔，所述第一沉孔形成在所述控制构件的所述底表面中，并且被配置为接收所述螺母，所述第一沉孔与所述通孔对齐；并且
其中，所述第一沉孔的深度大于或等于所述螺母的厚度，以使得当所述螺母接合所述第一沉孔的底表面时，所述螺母不从所述第一沉孔突出；
其中，所述第一沉孔具有比所述通孔大的直径；并且
还包括第二沉孔，所述第二沉孔形成在所述底表面中，以使得所述第一沉孔被布置在所述通孔与所述第二沉孔之间，其中，所述第二沉孔具有比所述第一沉孔大的直径。
7.根据权利要求6所述的控制构件，所述控制构件的所述顶表面是平面的。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的控制构件，所述底表面包括第一平面部和第二平面部，所述第一沉孔在所述第一平面部与所述第二平面部之间延伸，所述第一平面部被配置为当所述螺母被接收到所述第一沉孔中时接合所述螺母。
9.根据权利要求8所述的控制构件，其中，所述第一沉孔的深度等于所述螺母的厚度，以使得当所述螺母被接收到所述第一沉孔中并且接合所述控制构件的所述底表面的所述第一平面部时，所述螺母的端面与所述底表面的所述第二平面部齐平。
10.一种组装气体调节器的方法，所述方法包括：
提供偏置弹簧、螺母、具有带螺纹的端部的阀杆、以及控制构件，所述控制构件具有通孔、第一沉孔和第二沉孔，所述通孔在所述控制构件的顶表面与底表面之间延伸，所述第一沉孔与所述通孔对齐，并且所述第二沉孔与所述通孔对齐，其中，所述螺母具有第一直径，所述第一沉孔具有第二直径，其中，所述第二直径大于所述第一直径，所述通孔具有第三直径，所述第三直径小于所述第一直径和所述第二直径，并且所述第二沉孔具有大于所述第二直径的第四直径；
将所述阀杆插入穿过所述偏置弹簧并穿过所述控制构件的所述通孔，直到所述阀杆的所述带螺纹的端部被设置在所述控制构件的所述第一沉孔中；以及
使所述螺母围绕所述阀杆的所述带螺纹的端部转动，以使得所述螺母沿所述阀杆的所述带螺纹的端部被螺旋地推进为与所述控制构件的底表面接合，其中，所述第一沉孔的深度等于所述螺母的厚度，以使得使所述螺母围绕所述阀杆的所述带螺纹的端部转动包括：使所述螺母沿所述阀杆的所述带螺纹的端部被螺纹地推进，并使其与所述控制构件的底表面接合，使得所述螺母的端表面不从所述第一沉孔突出。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述控制构件的所述底表面包括第一平面部和第二平面部，所述第一沉孔在所述第一平面部与所述第二平面部之间延伸。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一沉孔的深度等于所述螺母的厚度，并且其中，使所述螺母围绕所述阀杆的所述带螺纹的端部转动包括：将所述螺母沿所述阀杆的所述带螺纹的端部螺旋地推进为与所述控制构件的所述底表面的所述第一平面部接合，以使得所述螺母的端面与所述控制构件的所述底表面的所述第二平面部齐平。
CN201610891742.7A 2015-10-12 2016-10-12 用于流体控制设备的控制构件 Active CN106979337B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562240377P 2015-10-12 2015-10-12
US62/240,377 2015-10-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106979337A CN106979337A (zh) 2017-07-25
CN106979337B true CN106979337B (zh) 2020-05-19

Family

ID=57218997

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201621118188.0U Active CN206656001U (zh) 2015-10-12 2016-10-12 流体控制设备、用于气体调节器的控制构件
CN201610891742.7A Active CN106979337B (zh) 2015-10-12 2016-10-12 用于流体控制设备的控制构件

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201621118188.0U Active CN206656001U (zh) 2015-10-12 2016-10-12 流体控制设备、用于气体调节器的控制构件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10323770B2 (zh)
EP (1) EP3362718B1 (zh)
CN (2) CN206656001U (zh)
MX (1) MX2018004453A (zh)
WO (1) WO2017066220A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2540807A (en) * 2015-07-29 2017-02-01 Gobubl Ltd Valve
US10323770B2 (en) * 2015-10-12 2019-06-18 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Control member for a fluid control device
DE102017130662B4 (de) * 2017-12-20 2019-08-14 Andreas Fahl Medizintechnik-Vertrieb Gmbh Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher
US10883717B2 (en) * 2018-03-06 2021-01-05 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Solenoid operated valve for reducing excessive piping pressure in a fluid distribution system
CN108730166B (zh) * 2018-09-20 2018-12-21 上海海压特智能科技有限公司 配备流体调节装置的流体泵系统
JP7376464B2 (ja) * 2020-12-21 2023-11-08 株式会社鷺宮製作所 圧力調整弁

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2017739A (en) * 1932-03-10 1935-10-15 Alfred E Tomlinson Faucet
US2800141A (en) * 1953-01-07 1957-07-23 William Waterman Flow regulators
GB763134A (en) 1953-11-05 1956-12-05 Kromschroeder Ag G A membrane controlled gas valve for use in pressure regulators
US2911994A (en) * 1955-05-10 1959-11-10 Sadie E Branson Automatic dump valve
US2977994A (en) * 1957-12-26 1961-04-04 Cons Edison Co New York Inc Method and apparatus for sealing pipe joints
FR1504488A (fr) 1966-05-18 1967-12-08 Compteurs Comp D Perfectionnements aux régulateurs détendeurs de pression
US3392749A (en) 1966-08-18 1968-07-16 American Meter Co Pressure regulator with balancing piston
US4326557A (en) * 1980-04-21 1982-04-27 Acf Industries, Incorporated Top operated tank car bottom outlet valve assembly installed from the bottom of the car
JP4247567B2 (ja) 2000-01-06 2009-04-02 Ｓｍｃ株式会社 ２ポート弁
US7857578B2 (en) * 2007-07-13 2010-12-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Preloading brace for gas turbine engine transportation
US20090146096A1 (en) 2007-12-07 2009-06-11 Davies Jr Lonnie Oscar Apparatus and methods to align a closure member and a valve stem
US9639093B2 (en) * 2009-05-07 2017-05-02 Parker-Hannifin Corporation Self-aligning axially constrained regulator valve assembly
US9010720B2 (en) 2011-03-18 2015-04-21 Fisher Controls International, Llc Thermally compensated valve trim apparatus
CN203176393U (zh) 2012-10-22 2013-09-04 费希尔久安输配设备(成都)有限公司 一种阀杆与阀芯组件以及包含该组件的阀
CN202884067U (zh) 2012-10-23 2013-04-17 安徽红星阀门有限公司 一种水力控制阀阀瓣
US9920835B2 (en) * 2013-01-28 2018-03-20 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Piston device and pressure regulator using same
US10323770B2 (en) * 2015-10-12 2019-06-18 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Control member for a fluid control device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3362718B1 (en) 2020-03-04
CN206656001U (zh) 2017-11-21
MX2018004453A (es) 2018-05-11
WO2017066220A1 (en) 2017-04-20
US10323770B2 (en) 2019-06-18
EP3362718A1 (en) 2018-08-22
CN106979337A (zh) 2017-07-25
US20170102091A1 (en) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106979337B (zh) 用于流体控制设备的控制构件
AU2012231294B2 (en) Interchangeable valve apparatus for use with fluid regulators
EP2629169B1 (en) Balanced valve cartridge
EP2425310B1 (en) Pressure regulator
JP4996990B2 (ja) 逃がし弁
AU2012231642B2 (en) Valve apparatus to prevent contamination of fluid in a fluid regulator
CN107795697B (zh) 用于流体调节器的稳定器筒
EP2689169B1 (en) Bonnet apparatus for use with fluid regulators
WO2011057165A1 (en) Pressure regulator having an integral pilot and self-relieving mechanism
CN108019450B (zh) 用于与压力调节器一起使用的弹簧座减振装置
EP2708970B1 (en) Pressure regulator
JP2019199926A (ja) 弁装置
US20170102077A1 (en) Variable area flow restriction
JP5789364B2 (ja) 可変容量型圧縮機用制御弁
KR20150003010A (ko) 레귤레이터

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant