CN107725852B - 可拆卸的平衡调节器 - Google Patents

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Abstract

平衡农场龙头调节器包括阀外壳，该阀外壳具有通过流体通路连接的流体入口和流体出口。阀座设置在流体通路中。可拆卸的平衡塞组件包括具有杆平衡流体通道的阀杆、与阀座配合以控制流体流动的盘、以及可拆卸地附接到阀外壳的杆引导件。盘包括与杆平衡流体通道流体地连接的盘平衡流体通道。杆引导件可拆卸地附接到阀外壳，杆引导件包括向内延伸的引导凸缘和向外延伸的引导凸缘。向内延伸的引导凸缘与阀杆配合以形成平衡室，并且杆平衡流体通道流体地连接到平衡室，并且流体地连接到盘平衡流体通道。

Description

可拆卸的平衡调节器
技术领域
本公开概括地涉及减压调节器，并且更具体而言涉及用于石油和天然气工业的农场龙头(farm tap)减压调节器。
背景技术
压力调节器和压力调节阀在大量的工业和住宅应用中被用于控制流体的下游压力。例如，在化学加工厂或炼油厂中，使用压力调节阀来操纵流动的流体以补偿需求的增加或减少、或者其它负载扰动，从而保持流体压力是受调节的。在天然气输送系统中，可以使用压力调节阀来将从输送管道到服务社区农场的分配龙头的气体压力降低。通过控制下游压力，压力调节阀补偿下游需求的变化。例如，当下游需求增加时，压力调节阀打开以允许更多的流体流过压力调节阀，从而保持相对恒定的下游压力。另一方面，当下游需求减少时，压力调节阀闭合，以减少流过压力调节阀的流体的量，再度保持相对恒定的下游压力。
在天然气分配系统中，一种类型的压力调节器是农场龙头调节器。例如，当将气体从管道(或其他输送机构)分配到多个住所或企业(例如在小社区中)时，农场龙头调节器通常将气体压力从高压侧降低到低压侧。管道中的气体压力通常比最终用户期望的高得多，以确保足够的气体容积可用于供应许多下游用户的需求。有两种类型的农场龙头调节器，开流型调节器(flow to open type regulator)和闭流型调节器(flow to close typeregulator)。
开流型调节器通常对入口压力非常敏感。更具体而言，随着入口压力增加，出口设定点也往往以大的量增加。此外，当需要更大的孔口时，由于克服入口压力所需的力的缘故，开流型调节器可能变得压力受限。
闭流型调节器遇到本质上与开放式调节器的流动相反的问题。闭流型调节器具有随着入口压力增加而减小的出口设定点。因此，闭流型调节器具有基于孔口尺寸的有限的入口压力范围。
发明内容
根据一些方面，农场龙头调节器包括可拆卸的平衡塞组件，所述可拆卸的平衡塞组件将上游流体压力传递到平衡室。平衡塞组件减小了入口灵敏度并增加了给定的阀座(或孔口)尺寸的流动能力。
在一个示例性布置中，平衡农场龙头调节器包括阀外壳，所述阀外壳具有通过流体通路连接的流体入口和流体出口。阀座被设置在所述流体通路中。可拆卸的平衡塞组件包括具有杆平衡流体通道的阀杆、与阀座配合以控制流体流动的盘、以及可拆卸地附接到所述阀外壳的杆引导件。所述盘包括与所述杆平衡流体通道流体地连接的盘平衡流体通道。所述杆引导件可拆卸地附接到所述阀外壳，所述杆引导件包括向内延伸的引导凸缘和向外延伸的引导凸缘。所述向内延伸的引导凸缘与所述阀杆配合以形成平衡室，并且所述杆平衡流体通道流体地连接到所述平衡室并且流体地连接到所述盘平衡流体通道。
在另一示例性布置中，用于平衡农场龙头调节器的可拆卸的平衡塞组件包括具有杆平衡流体通道的阀杆、与阀座配合以控制流体流动的盘、以及可拆卸地附接到阀外壳的杆引导件。所述盘包括盘平衡流体通道，所述盘平衡流体通道与所述杆平衡流体通道流体地连接。所述杆引导件可拆卸地附接到所述阀外壳，所述杆引导件包括向内延伸的引导凸缘和向外延伸的引导凸缘。所述向内延伸的引导凸缘与阀杆配合以形成平衡室，并且所述杆平衡流体通道流体地连接到所述平衡室以及所述盘平衡流体通道。
根据本公开内容的教导，平衡农场龙头调节器或可拆卸的平衡塞组件的前述方面和/或示例性方面中的任何一个或多个可进一步包括以下可选形式中的任何一个或多个。
在某些可选的形式中，所述阀杆还可以包括在第一杆端部与第二杆端部之间的向外延伸的杆凸缘，所述向外延伸的杆凸缘和所述向内延伸的引导凸缘限定所述平衡室的纵向界限。
另外的可选形式可以包括第一平衡室密封件和第二平衡室密封件，所述第一平衡室密封件被设置在形成在所述向内延伸的引导凸缘中的环形通道中，并且所述第二平衡室密封件被设置在形成在所述杆引导件的内表面中的环形通道中并靠近所述外部延伸向外延伸的杆凸缘。
在另外的可选形式中，所述第二平衡室密封件可以被设置在形成在所述向外延伸的杆凸缘中的环形通道中。
在另外的可选形式中，增压(boost)体可以至少部分地围绕所述杆引导件，所述增压体可以包括感测所述阀座下游的流体压力的增压流体通道。
在另外的可选形式中，所述杆引导件通过对准销可拆卸地附接到所述增压体。
在另外的任选形式中，保持盖可拆卸地附接到所述杆引导件，所述保持盖在所述第一杆引导件端部处通过紧固件可拆卸地附接到所述杆引导件。
在另外的可选形式中，所述杆引导件包括与所述增压体上的所述增压通道流体地连接的引导增压通道。
在另外的可选形式中，致动器操作地连接到杠杆，所述致动器响应于所述阀外壳内的流体压力而移动所述杠杆，并且所述杠杆操作地连接到所述阀杆以移动所述阀杆。
在另外的可选形式中，所述阀座可拆卸地附接到所述阀壳体。
附图说明
在结合附图阅读以下描述的基础上，本发明的目的、特征和优点将变得显而易见，附图中：
图1是根据本公开内容的教导构造的农场龙头调节器的侧截面视图；
图2是根据本公开内容的教导构造的农场龙头调节器的第二实施例的侧截面视图；以及
图3是根据本公开内容的教导构造的农场龙头调节器的第三实施例的侧截面视图。
具体实施方式
在上述附图中示出并在下面详细地描述某些示例。附图并不一定按比例进行绘制，并且为了清楚和/或简明起见，附图中的某些特征和某些视图可以按比例放大示出或示意性地示出。此外，来自任何示例性实施例的任何特征可以被包括在其它特征中，是其它特征的替换或另外与其它特征组合以形成其它实施例。
现在转向图1，平衡农场龙头调节器10包括阀外壳12，阀外壳12具有通过流体通路18连接的流体入口14和流体出口16。阀座20设置在流体通路18中。可拆卸的平衡塞组件22设置在阀体12中。可拆卸的平衡塞组件22包括具有杆平衡流体通道26的阀杆24、与阀座20配合以控制从其中通过的流体流动的盘28以及可拆卸地附接到阀外壳12的杆引导件30。盘28包括与杆平衡流体通道26流体地连接的盘平衡流体通道32。杆引导件30包括向内延伸的引导凸缘34和向外延伸的引导凸缘36。在某些实施例中，向外延伸的引导凸缘36可以至少部分地位于形成在阀外壳12的内表面中的引导通道37内。引导通道37将杆引导件30定位并固定在阀外壳12内。向内延伸的引导凸缘34与阀杆24配合以形成平衡室38，并且杆平衡流体通道26流体地连接到平衡室38，并且流体地连接到盘平衡流体通道32以将上游流体压力传递到平衡室38。
致动器壳体40附接到阀外壳12。在一个示例中，致动器壳体40可以利用一个或多个紧固件41附接到阀外壳。致动器壳体40包含控制弹簧42和膈膜44。膈膜44利用膈膜盖螺钉47固定到膈膜板46。膈膜44将控制室48与压力感测室50分离。膈膜板46与推进杆(pusherpost)52连接。随着压力感测室50中的压力改变，在图1中膈膜44上下移动从而推进杆52上下移动。
推进杆52包括与杠杆56配合的驱动销54。随着推进杆52上下移动从而使得驱动销54上下移动，驱动销54使杠杆56绕杠杆销58旋转。随着杠杆56绕杠杆销58旋转，杠杆56使杆销60移动从而使得阀杆24最终响应于膈膜44(其对于压力差敏感)的移动而移动。在某些实施例中，杠杆56可以通过杠杆保持器62固定就位。
阀杆24还可以包括在第一杆端部66和第二杆端部68之间的向外延伸的杆凸缘64，向外延伸的杆凸缘64和向内延伸的引导凸缘34限定平衡室38的纵向界限。第一平衡室密封件70设置在形成在向内延伸的引导凸缘34中的第一环形通道74中，并且第二平衡室密封件72设置在形成在杆引导件30的内表面中第二环形通道76中并靠近向外延伸的杆凸缘64。
盘平衡流体通道32包括在第一盘端部的第一盘流体入口84和在第二盘端部的第一盘流体出口86，盘平衡流体通道32与杆平衡流体通道26流体地连接。杆平衡流体通道26在第一杆流体出口90处流体地连接到平衡室38，并在第一杆流体通道入口88处流体地连接到盘平衡流体通道32。上游或入口流体压力通过盘平衡流体通道32和杆平衡流体通道26被传递到平衡室38。因此，在平衡室38中，上游或入口流体压力作用在阀杆24上，以抵抗作用在盘28上的上游或入口流体压力。
增压体78可以至少部分地围绕杆引导件30，并且增压体78可以包括感测阀座20下游的流体压力的增压流体通道80。增压通道80将流体从阀座20的下游输送到压力感测室50，以校正或最小化下降(droop)。在某些实施例中，增压密封件77可以设置在增压体78与阀外壳12之间。
图2和图3中所例示的实施例与图1中所例示的实施例类似。图2和图3中的共同元件的附图标记将比图1中对应的附图标记高出100或200。另外，如果没有参照图2和图3具体描述图1中描述的任何元件，则该元件被理解为包括在图2和图3的实施例中。例如，图1中描述的致动器壳体40未在图2和图3中例示。然而，图2和图3所例示的实施例被理解为包括致动器(包括致动器壳体)，即使未例示致动器。
现在转到图2，平衡农场龙头调节器110包括阀外壳112，阀外壳112具有通过流体通路118连接的流体入口114的和流体出口116。阀座120设置在流体通路118中。可拆卸的平衡塞组件122设置在阀体112中。可拆卸的平衡塞组件122包括具有杆平衡流体通道126的阀杆124、与阀座120配合以控制从其中通过的流体流动的盘128、以及可拆卸地附接到阀外壳112的杆引导件130。盘128包括与杆平衡流体通道126流体地连接的盘平衡流体通道132。杆引导件130包括向内延伸的引导凸缘134和向外延伸的引导凸缘136。向内延伸的引导凸缘134与阀杆124配合以形成平衡室138，并且杆平衡流体通道126流体地连接到平衡室138并且流体地连接到盘平衡流体通道132，以将上游流体压力传递到平衡室138。
阀杆124还可以包括在第一杆端部166与第二杆端部168之间的向外延伸的杆凸缘164，向外延伸的杆凸缘164和向内延伸的引导凸缘134限定平衡室138的纵向界限。第一平衡室密封件170设置在形成在向内延伸的引导凸缘134中的第一环形通道174中。图2的实施例与图1的实施例不同之处在于，第二平衡室密封件172设置在形成在向外延伸的杆凸缘164中的环形通道176中。
盘平衡流体通道132包括在第一盘端部处的第一盘流体入口184和在第二盘端部处的第一盘流体出口186，盘平衡流体通道132与杆平衡流体通道126流体地连接。杆平衡流体通道126在第一杆流体出口190处流体地连接到平衡室138，并在第一杆流体通道入口188处流体地连接到盘平衡流体通道132。上游或入口流体压力通过盘平衡流体通道132和杆平衡流体通道126被传递到平衡室138。因此，在平衡室138中，上游或入口流体压力作用在阀杆124上，以抵抗作用在盘128上的上游或入口流体压力。
增压体178可以设置在靠近杆引导件130处，并且增压体178可以包括感测阀座120下游的流体压力的增压流体通道180。增压通道180将流体从阀座120的下游输送到压力感测室，以校正或最小化下降。杆引导件130还可以包括杆增压通道194，杆增压通道194与增压通道180对准，以将下游流体压力继续传递到压力感测室。此外，杆增压通道194形成在向外延伸的引导凸缘136中，使得向外延伸的凸缘形成用于增压体178的止挡或座。增压体178和杆引导件130可以用对准销96可拆卸地彼此固定。
现在转到图3，平衡农场龙头调节器210包括阀外壳212，阀外壳212具有通过流体通路(其在图3中未示出)连接的流体入口和流体出口。阀座220设置在流体通路中。可拆卸的平衡塞组件222设置在阀体212中。可拆卸的平衡塞组件222包括具有杆平衡流体通道226的阀杆224、与阀座220配合以控制从其中通过的流体流动的盘228、以及可拆卸地附接到阀外壳212的杆引导件230。盘228可以用可拆卸的连接件299(例如螺纹连接件)可拆卸地固定到阀杆224，使得盘228在需要调节以适应不同尺寸的阀座220时可以被改变。盘228包括与杆平衡流体通道226流体地连接的盘平衡流体通道232。杆引导件230包括向内延伸的引导凸缘234和向外延伸的引导凸缘236。向内延伸的引导凸缘234与阀杆224配合以形成平衡室238，并且杆平衡流体通道226流体地连接到平衡室238并且流体地连接到盘平衡流体通道232以将上游流体压力传递到平衡室238。
阀杆224还可以包括在第一杆端部与第二杆端部之间的向外延伸的杆凸缘264，向外延伸的杆凸缘264和向内延伸的引导凸缘234限定平衡室238的纵向界限。第一平衡室密封件270设置在形成在向内延伸的引导凸缘234中的第一环形通道274中。类似于图2的实施例，第二平衡室密封件272设置在形成在向外延伸的杆凸缘264中的环形通道276中。在图3的实施例中，第一环形通道274从向内延伸的引导凸缘234离开向尾部延伸。结果，保持盖298位于向内延伸的引导凸缘234的尾部，以将第一平衡室密封件270保持在第一环形通道274中。在图3的实施例中，由于第一环形通道274的定向，第一环形通道274更容易加工。保持盖298用紧固件200可拆卸地固定到杆引导件230上。
盘平衡流体通道232包括在第一盘端部处的第一盘流体入口284和在第二盘端部处的第一盘流体出口286，盘平衡流体通道232与杆平衡流体通道226流体地连接。杆平衡流体通道226在第一杆流体出口290处流体地连接到平衡室238，并在第一杆流体通道入口288处流体地连接到盘平衡流体通道232。上游或入口流体压力通过盘平衡流体通道232和杆平衡流体通道226传递到平衡室238。因此，在平衡室238中，上游或入口流体压力作用在阀杆224上，以抵抗作用在盘228上的上游或入口流体压力。
增压体278可以设置在靠近杆引导件230处，并且增压体278可以包括感测阀座220下游的流体压力的增压流体通道280。增压通道280将流体从阀座220的下游输送到压力感测室，以校正或最小化下降。杆引导件230还可以包括杆增压通道294，杆增压通道294与增压通道280对准，以将下游流体压力继续输送到压力感测室。此外，杆增压通道294形成在向外延伸的引导凸缘236中，使得向外延伸的凸缘形成用于增压体278的止挡或座。增压体278和杆引导件230可以利用对准销296可拆卸地彼此固定。
所公开的平衡农场龙头调节器和可拆卸的平衡塞组件通过将上游或入口流体压力转到平衡室来有利地最小化入口灵敏度。这允许农场龙头调节器处理高达约2000psig的入口压力。此外，所公开的平衡农场龙头调节器和可拆卸的平衡塞组件有利地包括具有高达约2000psig的入口压力的各种孔口尺寸。换而言之，所公开的平衡农场龙头调节器和可拆卸的平衡塞组件用较大的孔口尺寸来提供增加的流动能力。
此外，所公开的平衡农场龙头调节器和可拆卸的平衡塞组件有利地为给定的入口压力提供更一致的设定点。最后，所公开的可拆卸的平衡塞组件可以有利地对现有的农场龙头调节器进行改造以改善性能。
虽然本文已经根据本公开内容的教导描述了某些平衡农场龙头调节器和用于农场龙头调节器的可拆卸的平衡塞组件，但是该专利的覆盖范围不限于此。相反，虽然已经结合各种优选实施例示出和描述了本发明，但是显而易见的是，可以进行除了上述那些之外的某些改变和修改。该专利涵盖了本公开内容的教导的所有实施例，这些实施例完全落入允许的等同物的范围内。因此，意图在于保护本领域普通技术人员可能发生的所有变化和修改。

Claims (18)

1.一种用于平衡龙头调节器的可拆卸的平衡塞组件，所述可拆卸的平衡塞组件包括：
阀杆，所述阀杆适于能够在阀外壳内移动，所述阀杆包括杆平衡流体通道，所述杆平衡流体通道在第一通道端部处具有杆流体入口并且在第二通道端部处具有杆流体出口，以及在第一杆端部与第二杆端部之间的向外延伸的杆凸缘；
盘，所述盘适于与阀座配合，所述盘可拆卸地附接到所述阀杆，并且所述盘包括盘平衡流体通道，所述盘平衡流体通道在第一盘端部处具有盘流体入口并且在第二盘端部处具有盘流体出口，所述盘平衡流体通道与所述杆平衡流体通道流体地连接；以及
杆引导件，所述杆引导件适于可拆卸地附接到所述阀外壳，所述杆引导件在第一杆引导件端部处包括向内延伸的引导凸缘并且在第二杆引导件端部处包括向外延伸的引导凸缘，所述杆引导件可滑动地保持所述阀杆；
其中，所述向内延伸的引导凸缘与所述向外延伸的杆凸缘配合以形成平衡室，所述向外延伸的杆凸缘和所述向内延伸的引导凸缘限定所述平衡室的纵向界限，所述杆平衡流体通道在所述杆流体出口处流体地连接到所述平衡室并且在所述杆流体入口处流体地连接到所述盘平衡流体通道。
2.根据权利要求1所述的可拆卸的平衡塞组件，还包括第一平衡室密封件，所述第一平衡室密封件被设置在形成在所述向内延伸的引导凸缘中的环形通道中。
3.根据权利要求2所述的可拆卸的平衡塞组件，还包括第二平衡室密封件，所述第二平衡室密封件被设置在形成于所述杆引导件的内表面中的环形通道中并靠近所述向外延伸的杆凸缘。
4.根据权利要求2所述的可拆卸的平衡塞组件，还包括第二平衡室密封件，所述第二平衡室密封件被设置在形成在所述向外延伸的杆凸缘中的环形通道中。
5.根据权利要求1所述的可拆卸的平衡塞组件，还包括至少部分地围绕所述杆引导件的增压体，所述增压体包括用于感测所述阀座下游的流体压力的增压流体通道。
6.根据权利要求5所述的可拆卸的平衡塞组件，其中，所述杆引导件用对准销可拆卸地附接到所述增压体。
7.根据权利要求6所述的可拆卸的平衡塞组件，还包括可拆卸地附接到所述杆引导件的保持盖，所述保持盖用紧固件在所述第一杆引导件端部处可拆卸地附接到所述杆引导件，并且所述增压体在所述第二杆引导件端部处可拆卸地附接到所述杆引导件。
8.根据权利要求6所述的可拆卸的平衡塞组件，其中，所述杆引导件包括与所述增压体上的所述增压流体通道流体地连接的引导增压通道。
9.一种平衡农场龙头调节器，包括：
阀外壳，所述阀外壳具有通过流体通路连接的流体入口和流体出口；
阀座，所述阀座设置在所述流体通路中；
阀杆，所述阀杆能够在所述阀外壳内纵向移动，所述阀杆包括杆平衡流体通道，所述杆平衡流体通道在第一通道端部处具有杆流体入口并且在第二通道端部处具有杆流体出口，以及在第一杆端部与第二杆端部之间的向外延伸的杆凸缘；
盘，所述盘与所述阀座配合以控制从其中通过的流体流动，所述盘可拆卸地附接到所述阀杆，并且所述盘包括盘平衡流体通道，所述盘平衡流体通道在第一盘端部处具有盘流体入口并且在第二盘端部处具有盘流体出口，所述盘平衡流体通道与所述杆平衡流体通道流体地连接；以及
杆引导件，所述杆引导件可拆卸地附接到所述阀外壳，所述杆引导件在第一杆引导件端部处包括向内延伸的引导凸缘并且在第二杆引导件端部处包括向外延伸的引导凸缘；
其中，所述向内延伸的引导凸缘与所述向外延伸的杆凸缘配合以形成平衡室，所述向外延伸的杆凸缘和所述向内延伸的引导凸缘限定所述平衡室的纵向界限，并且所述杆平衡流体通道在所述杆流体出口处流体地连接到所述平衡室并且在所述杆流体入口处流体地连接到所述盘平衡流体通道。
10.根据权利要求9所述的平衡农场龙头调节器，还包括第一平衡室密封件，所述第一平衡室密封件被设置在形成在所述向内延伸的引导凸缘中的环形通道中。
11.根据权利要求10所述的平衡农场龙头调节器，还包括第二平衡室密封件，所述第二平衡室密封件被设置在形成于所述杆引导件的内表面中的环形通道中并靠近所述向外延伸的杆凸缘。
12.根据权利要求10所述的平衡农场龙头调节器，还包括第二平衡室密封件，所述第二平衡室密封件被设置在形成在所述向外延伸的杆凸缘中的环形通道中。
13.根据权利要求9所述的平衡农场龙头调节器，还包括至少部分地围绕所述杆引导件的增压体，所述增压体包括感测所述阀座下游的流体压力的增压流体通道。
14.根据权利要求13所述的平衡农场龙头调节器，其中，所述杆引导件通过对准销可拆卸地附接到所述增压体。
15.根据权利要求14所述的平衡农场龙头调节器，还包括可拆卸地附接到所述杆引导件的保持盖，所述保持盖在所述第一杆引导件端部处通过紧固件可拆卸地附接到所述杆引导件，并且所述增压体在所述第二杆引导件端部处可拆卸地附接到所述杆引导件。
16.根据权利要求14所述的平衡农场龙头调节器，其中，所述杆引导件包括与所述增压体上的所述增压流体通道流体地连接的引导增压通道。
17.根据权利要求9所述的平衡农场龙头调节器，还包括操作地连接到杠杆的致动器，所述致动器响应于所述阀外壳内的流体压力而使所述杠杆移动，并且所述杠杆操作地连接到所述阀杆。
18.根据权利要求17所述的平衡农场龙头调节器，其中，所述阀座可拆卸地附接到所述阀外壳。
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