CN108266590A - 用于与过程控制设备一起使用的噪声衰减器 - Google Patents

用于与过程控制设备一起使用的噪声衰减器 Download PDF

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Abstract

本文描述了用于与过程控制设备一起使用的示例性噪声衰减器。示例性装置包括设置在噪声衰减器的流体通道中的第一板和第二板。第二板与第一板间隔开。示例性装置还包括沿着流体通道的中心轴线延伸的第一支撑杆。第一支撑杆耦接到第一板和第二板。示例性装置还包括沿着平行于中心轴线并且偏离中心轴线的轴线延伸的第二支撑杆。第二支撑杆耦接到第一板和第二板。

Description

用于与过程控制设备一起使用的噪声衰减器
技术领域
本公开内容总体上涉及噪声衰减器，并且更具体而言，涉及用于与过程控制设备一起使用的噪声衰减器。
背景技术
流体阀、调节器和其它过程控制设备通常分布在整个过程控制系统和/或流体分配系统中，以控制各种流体(例如，液体、气体等)的流速和/或压力。过程控制设备可以用于改变流体的特性，诸如压力、温度、流速等。流体特性的这种变化常常导致大量的声学噪声。例如，流体调节器通常用于将流体压力减小和/或调节到预定值。某些流体调节器通过限制通过孔口的流动来将入口压力减小到较低的出口压力，以匹配下游需求。然而，流过压力调节器的流体制造了大量的声学噪声。
发明内容
本文所公开的示例性装置包括设置在噪声衰减器的流体通道中的第一板和第二板。第二板与第一板间隔开。示例性装置还包括沿着流体通道的中心轴线延伸的第一支撑杆。第一支撑杆耦接到第一板和第二板。示例性装置还包括沿着平行于中心轴线并且偏离中心轴线的轴线延伸的第二支撑杆。第二支撑杆耦接到第一板和第二板。
本文所公开的另一个示例性装置包括在噪声衰减器的流体通道中彼此间隔开的第一板、第二板和第三板，耦接在第一板和第二板之间的第一组支撑杆以及耦接在第二板和第三板之间的第二组支撑杆。第二组支撑杆沿着偏离第一组支撑杆的相应的轴线对齐。
本文所公开的另一个示例性装置包括设置在噪声衰减器的流体通道中的第一板和第二板。第二板与第一板间隔开。示例性装置还包括延伸穿过所述第一板和所述第二板的中心的第一支撑杆。第一板和第二板耦接到第一支撑杆。示例性装置还包括耦接到第一板和第二板的外围部分的第二支撑杆。第二支撑杆平行于第一支撑杆并且与第一支撑杆间隔开。
本文所公开的另一个示例性装置包括噪声衰减器本体，该噪声衰减器本体具有入口与出口之间的流体通道，沿着流体通道的中心轴线延伸的支撑杆和耦接到支撑杆并设置在流体通道中的板。板是弯曲的，使得板的凹侧面向入口。
附图说明
图1是在示例性调节器组件中实现的并根据本公开内容的教导构造的示例性噪声衰减器的侧视图。
图2A是图1的示例性噪声衰减器的立体横截面视图。
图2B是图1的示例性噪声衰减器的侧面横截面图。
图3A是根据本公开内容的教导构造的另一个示例性噪声衰减器的立体横截面视图。
图3B是图3A的示例性噪声衰减器的侧面横截面视图。
在以上标识的附图中示出了某些示例并且在下面进行详细描述。在描述这些示例时，使用相似或相同的附图标记来标识相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和/或简洁起见，附图的某些特征和某些视图可以按比例或示意性放大地而示出。另外，在整个说明书中已经描述了若干示例。来自任何示例的任何特征可以与来自其它示例的其它特征一起被包括、替换或以其它方式进行组合。
具体实施方式
许多已知的过程控制和/或流体分配系统(例如，发电系统、炼油系统等)利用过程控制设备或现场设备影响流体的流动。例如，压力调节器用于控制各种流体(例如，液体、气体等)的流速和/或压力。例如，可以在过程控制和/或流体分配系统内使用流体调节器来将流体压力减小和/或调节到基本上恒定的值。已知的压力调节器包括入口和出口，该入口以相对高的压力从源接收流体并且该出口以比入口的压力相对更低的压力向下游装备提供流体。通过限制通过孔口的流动将某些已知的压力调节器的入口压力减小到较低的出口压力来匹配下游需求。例如，过程控制和/或流体分配系统的已知压力调节器从上游源接收具有相对高且稍微可变的压力的流体(例如，气体、液体)，并调节流体流动以将压力减小和/或稳定到适合下游设备(例如，发电机装备、石油精炼机等的设备)使用的水平。
在某些情况下，过程控制设备以生成声学噪声的方式影响流体的流动。例如，压力调节器产生流体的压力或流速的大幅降低，这又生成了大量的声学噪声(例如，大于约85分贝)。压力调节器可以利用噪声衰减器或噪声减少设备来降低由流过压力调节器的流体生成的声学噪声的水平。
本文所描述的示例性噪声衰减器包括一系列板或盘，该板或盘设置在流体通道中，以沿着通过流体通道的流动路径引起压降。板包括开口(例如，孔、孔口)，该开口限定了通过板并因此通过流体通道的流体流动路径。随着流体通过板中的每一个，流体的压力沿着流动路径逐渐减小(例如，减小不连续的量、减小某一百分比的先前流体压力)。由板引起的压降导致了对应的噪声的减少或衰减(例如，减少或衰减不连续的分贝水平、减小或衰减某一百分比的由压力调节器以其它方式产生的分贝水平)。
某些已知的噪声衰减器包括中心杆，该中心杆沿通道的中心延伸并且耦接到板中的每一个以支撑流体通道中的板。中心杆延伸穿过板的中心并且将板保持在相对于流动路径垂直的方向。然而，流过噪声衰减器的流体在板的外围部分施加力。该力在板中的每个板的中心处或附近生成高弯曲应力，在该中心处或附近，该板被中心杆支撑。如果跨板的压降增加到超过了阈值，则板可能屈变。这个力(特别是在较高压降和/或流速的情况下)还使得外围部分弯曲、偏转、旋转和/或以其它方式移动远离流体通道的壁(例如，沿下游方向)，由此减少由板提供的噪声衰减的量。某些已知的噪声衰减器利用板中的两个板形成包含多个弹簧的弹簧筒以减少噪声。如果板移动或弯曲离开其原始位置，则弹簧可能脱离并沿着流体通道(并且在某些实例中，在也远离通道的壁弯曲或移动的下游板的外围)向下行进。弹簧可能造成严重的损坏和/或对任何下游设备或装备造成了负面影响。
本文所公开的是具有中心支撑杆和一个或多个附加支撑杆(例如，次要或辅助支撑杆)的示例性噪声衰减器，该一个或多个附加支撑杆耦接在相邻的板之间以增加提供给板的支撑。附加的杆减少或消除了板的弯曲和变形，同时保持由板提供的噪声衰减的量。示例性噪声衰减器将由与示例性噪声衰减器流体连通的过程控制设备(例如，压力调节器)产生的不可接受的高噪声水平(例如，大于约85分贝)减小到较可接受的低噪声水平(例如，小于约85分贝)。
本文所公开的示例性噪声衰减器包括具有入口与出口之间的流体通道的本体。示例性噪声衰减器包括设置在流体通道中并且沿着流体通道(例如，沿着流体通道的中心轴线)彼此间隔开的板(例如，衰减器、抑制器等)。中心支撑杆沿通道的中心轴线延伸并且耦接到板中的每个板。为了增加板的结构性支撑，示例性噪声衰减器包括耦接在相邻板之间的支撑杆，该相邻的板与中心支撑杆偏离或间隔开。支撑杆可以被定位在相应板的外围部分(例如，第一外围部分、第二外围部分)处或附近。因此，在每个板(例如，在外围部分附近)中生成的载荷被传递到先前的或上游的板。
例如，第一组支撑杆可以耦接在第一板与第一板下游的第二板之间。第一组支撑杆平行于中心支撑杆并与中心支撑杆间隔开。第一组支撑杆可以在第一板和第二板的外围部分处或附近处(例如，比中心支撑杆更靠近第一板和第二板的外围边缘)耦接到第一板和第二板。因此，在第二板中引起的弯曲力或应力(经由第一组支撑杆)传递到第一板。在某些示例中，第一板的外围部分(例如，外边缘)耦接到通道的壁。例如，外围部分(例如，在第一板的外边缘处或附近)可以与在通道的壁中形成的突起部接合。该突起部防止第一板的外围部分向下游方向移动或弯曲。因此，由第二板(和/或后续的板)生成的载荷被传递回到第一板并且被分配到通道中的壁的突起部。在某些示例中，可以实现相对薄或窄的支撑杆，这具有对流动面积的最小的影响。
在某些示例中，噪声衰减器包括在第二板下游的第三板，并且第二组支撑杆耦接在第二板与第三板之间。第二组支撑杆可以定位在第二板和第三板的外围部分处或附近。因此，第一组支撑杆在第一板与第二板之间延伸，并且第二组支撑杆在第二板与第三板之间延伸。因此，如上面所描述的，在第三板中引起的弯曲力或应力(经由第二组支撑杆)传递回到第二板，并且因此传递回到第一板。在某些示例中，第二组支撑杆沿着偏离第一组支撑杆的轴线对齐或定向。某些示例性的噪声衰减器包括多于三个的板。类似于第一组支撑杆和第二组支撑杆，每一组支撑杆都可以偏离先前和/或后续组(例如，上游和下游)的支撑杆。在其它示例中，支撑杆中的一个或多个支撑杆可以在多于两个板之间延伸。
由于本文所公开的示例性支撑杆耦接在相邻的板之间并与中心支撑杆(例如，支撑杆耦接到相应板的外围部分)间隔开，所以当由于流体流过流体通道而将力施加到外围部分时，支撑杆阻止和/或防止板的外围部分远离流体通道的壁弯曲和/或变形。因此，支撑杆增加和/或保持由板提供的噪声衰减的量。在某些示例中，支撑杆围绕板的外围部分等距地间隔开，以更均匀地分配由作用于板上的流体流动引起的板中的应力和/或应变，并且因此减少了板随时间破裂、弯曲、和/或以其它方式不起作用的可能性。在某些示例中，支撑杆围绕板布置成图案或等距布置(例如，围绕中心支撑杆的环形、行和列的矩阵等)。
在某些示例中，支撑杆延伸穿过在板中限定的开口以将板耦接在一起。例如，第一组支撑杆可以延伸穿过第一板中的开口并穿过第一板下游的第二板中的开口。第一板的开口和第二板的开口对齐，这使得支撑杆能够在平行于流体通道的中心轴线的方向上(例如，平行于中心支撑杆)延伸，并进一步增加了支撑杆提供给板的结构性支撑。在某些示例中，支撑杆是带螺纹的，并且螺纹紧固件(例如，螺母)耦接到支撑杆以将板保持在适当位置。例如，支撑杆中的一个支撑杆的端部可以延伸穿过第二板，并且螺纹紧固件可以螺纹地耦接到在面向流体通道中的下游(例如，朝向出口)的第二板的侧面上的支撑杆的端部。在某些示例中，支撑杆的相对的端部延伸穿过第一板，并且螺纹紧固件可以螺纹地耦接到在面向流体通道中的上游(例如，朝向入口)的第一板的侧面上的支撑杆。这样，经由支撑杆将第二板中(沿下游方向作用)的弯曲力或应力传递到第一板。该示例性布置同样可以利用第二板下游的任何后续的板来实现。
在某些示例中，流体通道朝流体通道的出口向外逐渐变化(taper)(例如，发散)以减小流体通道内的流体压力，并因此增加了由噪声衰减器产生的噪声衰减。在某些示例中，为了使板能够沿着流体通道定位并且邻近流体通道的逐渐变化的壁，板具有不同的直径，以使得更靠近出口的板具有比离出口更远的板更大的直径。
本文还公开了具有一个或多个弯曲板(例如，凹板)的示例性噪声衰减器。示例性噪声衰减器包括设置在入口和出口之间的通道中的板。中心支撑杆沿着流体通道的中心轴线延伸，并耦接到板以将板保持在流体通道中。板是弯曲的，以使得板的凹侧面向入口(例如，上游)，并且板的凸侧面向出口(例如，下游)。这样，板的外围部分朝上游方向进行偏置或预加载。因此，作用在板上的任何弯曲力或应力具有对板的最小影响。在某些示例中，弯曲板的外边缘与通道的壁接合。在某些示例中，扁平方位上的板的直径(例如，有效直径)大于流体通道的直径。因此，如果流体流动引起了在板的外围部分上的力，则板的外边缘被压入为与流体通道的壁接合，由此防止板的任何弯曲或移动。此外，载荷中的至少部分被传递远离中心支撑杆并传递到流体通道的壁。在某些示例中，实现了两个弯曲板。在某些示例中，利用上面所公开的支撑杆实现了弯曲板。本文所公开的示例性噪声衰减器实现了增加的结构的完整性。因此，示例性噪声衰减器可以用在具有相对高的流速或压力的过程控制和/或流体分配系统中。
本文所公开的示例性噪声衰减器可以耦接到过程控制设备(诸如压力调节器)的出口，以减小或抑制流体流过过程控制设备所产生的噪声。在某些示例中，示例性噪声衰减器被集成到过程控制设备中(例如，集成到过程控制设备的壳体或本体内)。例如，示例性噪声衰减器可以代替压力调节器的出口法兰。在其它示例中，噪声衰减器可以与产生声学噪声的过程控制设备分隔开和/或以其它方式设置在过程控制设备的下游。
图1示出了根据本公开内容的教导构造的示例性噪声衰减器100。示例性噪声衰减器100可以用于减小过程控制系统和/或流体分配系统中的噪声水平。示例性噪声衰减器100可以耦接到例如过程控制设备的出口，以减小由离开过程控制设备的流体流动所产生的噪声。在图1所示的示例中，噪声衰减器100作为流体调节器组件104的部分耦接到流体调节器102(例如，压力调节器)。然而，在其它示例中，噪声衰减器100可以耦接到和/或以其它方式与任何其它类型的过程控制设备(例如，阀)和/或改变流体的特性并产生噪声的任何其它设备集成。在所示的示例中，流体调节器组件104处理通过流体调节器102在调节器入口106和调节器出口108之间的通道的流体(例如，天然气、空气、丙烷、氮气、氢气、二氧化碳等)。所示示例的调节器入口106能够接收来自上游源的相对高的压力(例如，在大约1200psi到1800psi之间)的流体，并且基于预定的或预设的设置减小调节器出口108处的流体的压力(例如，下降到大约10psi)。由于当流体在调节器入口106和调节器出口108之间流动时流体的相对大的压降和/或离开调节器出口108的流体的相对高速的流体流速，流体可能生成不可接受的噪声水平(例如，大于85分贝)。示例性噪声衰减器100与调节器出口108流体连通，并将由流体调节器102产生的噪声水平降低到可接受的噪声水平(例如，低于85分贝)。流体离开调节器出口108并流过噪声衰减器100到达下游源(例如，管道)。
图2A和图2B示出了示例性噪声衰减器100的横截面视图。具体地，图2A是示例性噪声衰减器100的立体横截面视图，图2B是耦接到调节器出口108的示例性噪声衰减器100的侧视横截面视图。在图2A和图2B的所示示例中，噪声衰减器100包括具有壁202(例如，内壁)的本体200以及设置在流体通道204内的噪声衰减组件210(例如，噪声消减组件)，壁202限定入口206和出口208之间的流体通道204。噪声衰减组件210包括一个或多个结构以减少流过流体通道204的流体的噪声。在所示的示例中，噪声衰减组件210包括设置在入口206和出口208之间的流体通道204中的第一板212(例如，噪声衰减器或抑制器)、第二板214、第三板216和第四板218。在其它示例中，噪声衰减组件210可以包括更多或更少的板(例如，一个板、两个板、五个板、八个板等)。在某些示例中，第一板212、第二板214、第三板216和/或第四板218由诸如钢之类的金属材料构成。在其它示例中，第一板212、第二板214、第三板216和/或第四板218可以由其它适合的材料构成。
在所示示例中，第一板212、第二板214、第三板216和第四板218(在本文中被称为“板212-218”)沿着流体通道204的中心轴线220(例如，纵轴)彼此间隔开。第一板212被设置在流体通道204中的第一位置处，第二板214被设置在第一位置下游的流体通道204中的第二位置处，第三板216被设置在第二位置下游的流体通道204中的第三位置处，并且第四板218被设置在第三位置下游的流体通道204中的第四位置处。在所示的示例中，板212-218垂直于流体通道204的中心轴线220。板212-218中的每个板具有外围部分222(例如，板212-218的外边缘或外边缘附近的区域)，其邻近和/或接合限定流体通道204的壁202的一部分。板212-218中的相邻的板之间的距离可以是相同的距离或不同的距离。例如，第一板212和第二板214之间的距离可以是两英寸，并且第三板216和第四板218之间的距离可以是四英寸。
如图2A所示，板212-218包括开口224(例如，孔口、孔眼等)，该开口限定了通过板212-218并因此通过流体通道204的流体通道。在所示的示例中，开口224以连续或重复图案进行布置，其中开口224彼此之间等距离。在其它示例中，开口224可以以其它配置进行布置。流体从上游源(例如，从调节器出口108)流入入口206，通过流体通道204中的板212-218，并且通过出口208流到下游源(例如，管道)。板212-218在流动的流体中引起了增量的压降，这减缓了流体并减少了由流动流体引起的噪声。
在图2A和图2B所示的示例中，第一板212和第二板214形成弹簧筒。具体地，第一板212和第二板214通过圆柱形壁226耦接并且限定了腔体228(例如，筒、笼)。如图2A所示，圆柱形壁226包括限定通过圆柱形壁226的流体通道的多个开口230。在所示的示例中，腔体228容纳一个或多个弹簧232。在图2A中描绘了两个弹簧232(例如，线圈)。然而，可以在腔体228内设置任何数量的弹簧(例如，数百个或数千个)。在某些示例中，将弹簧232相对紧密地封装在腔体228内，以使得弹簧232的移动最小。弹簧232形成流体通道，该流体通道减缓了通过腔体228的流体流动并减小了流动流体的噪声。在其它示例中，除了弹簧232之外或作为弹簧232的替代，可以在腔体228中设置不同形状的结构(例如，金属球)。设置在腔体228中的弹簧232、板212-218中的开口224以及圆柱形壁226中的开口230的组合耗散了流过流体通道204的流体的能量，并因此减少了由过程控制设备(例如，流体调节器102(图1))产生的声学噪声水平。在其它示例中，第一板212和第二板214可以不形成弹簧筒。另外地或替代地，在其它示例中，弹簧筒可以由第一板212和/或第二板214下游的后续板进行限定。
在图2A和图2B所示的示例中，板212-218设置在流体通道204的逐渐变化的部分234内。逐渐变化的部分234的横截面或开口大小(例如，直径)在入口206与出口208之间扩大或增加。换句话说，流体通道204的至少一部分(例如，逐渐变化的部分234)在入口206和出口208之间成角度或逐渐变化。流体通道204的这种分散形状使流体能够扩大并降低速度以耗散流体流动的能量和/或减小噪声。在某些示例中，出口208的直径是入口206的直径的两倍(或更多)。在其它示例中，出口208的直径可以按不同的系数(例如，1.5x、2.5x等)大于入口206的直径。在其它示例中，示例性噪声衰减器100的流体通道204的横截面面积和/或开口大小可以是基本恒定的。
为了使板212-218能够接合和/或邻近逐渐变化的部分234的壁202，板212-218具有基本上与逐渐变化的部分234的板212-218定位处的直径相对应的不同直径。例如，第四板218最靠近流体通道204的出口208，并具有比第三板216的直径大的直径，第三板216具有比第一板212和第二板214的直径大的直径。在所示的示例中，第一板212的直径和第二板214的直径大致相同。这样，在圆柱形壁226与壁202之间以及在第二板214与壁202之间形成间隙。在其它示例中，第二板214具有比第一板212大的直径，并且可以更靠近壁202。
在操作时，噪声衰减器100减小了由流过过程控制设备(例如，图1的流体调节器102)的流体通道和/或流体调节器组件(例如，图1的流体调节器组件104)的噪声衰减器100的流体通道204的高能量流体引起的升学噪声。例如，随着流体离开过程控制设备的出口(例如，图1的调节器出口108)并在噪声衰减器100的入口206和出口208之间通时，流体流过噪声衰减组件210和/或在流体通道204中逐渐扩大以消散流体的能量，并因此衰减、减小、消除和/或以其它方式抑制声学噪声。例如，随着流体流过板212-218中的每个板和/或沿着流体通道204的逐渐变化的部分234，减小了流体的压力和/或速度，从而提供了对离开调节器的流体的能量的分级或递增的减少或耗散。
为了将板212-218定位在流体通道204内并间隔开，示例性噪声衰减组件210包括中心支撑杆236。板212-218耦接到流体通道204中的中心支撑杆236并沿着该中心支撑杆236间隔开。中心支撑杆236将板212-218设置在流体通道204中相应的第一位置、第二位置、第三位置和第四位置。在所示示例中，中心支撑杆236沿着中心轴线220延伸(例如，与中心轴线220对齐)(例如，中心支撑杆236的纵向轴线与中心轴线220重合)。在所示的示例中，中心支撑杆236延伸穿过板212-218中的每个板的中心。具体地，板212-218中的每个板都具有在相应的板212-218的中心处的中心支撑杆开口238。中心支撑杆236延伸穿过板212-218中的中心支撑杆开口238。
为了将板212-218耦接到中心支撑杆236，中心支撑杆236是带螺纹的或是至少部分带螺纹的(例如，板212-218中的每个板的上游和/或下游的部分是带螺纹的)。螺纹紧固件240(例如，螺母)螺纹地耦接到中心支撑杆236，以将板212-218保持在流体通道204中的其相应的位置。在某些示例中，螺纹紧固件240接合板212-218，并且抵靠流体通道204中的壁202按压(例如，偏置)板212-218以保持密封。在所示的示例中，螺纹紧固件240在板212-218的下游侧面(例如，面向出口208的侧面)上设置在中心支撑杆236上，其保持板212-218不被流体流动推向下游。在某些示例中，可以在板212-218的上游侧面(例如，面向入口206的侧面)上实现一个或多个紧固件以将板212-218保持在它们的位置处。另外地或替代地，在其它示例中，板212-218可以经由其它化学和/或机械紧固技术耦接到中心支撑杆236。例如，板212-218中的一个或多个板可以焊接到中心支撑杆236。
如上所述，随着跨板212-218的压力差增加，作用于板212-218上的力增大。具体地，在板212-218的外围部分220中引起弯曲力或应力。为了减少板212-218的弯曲和变形，示例性噪声衰减组件210包括耦接在板212-218中的相邻板之间的一个或多个支撑杆242(例如，第二支撑杆、辅助支撑杆)。例如，第一组244支撑杆242耦接在第一板212和第二板214之间；第二组246支撑杆242耦接在第二板214和第三板216之间；并且第三组248支撑杆242耦接在第三板216和第四板218之间。在所示的示例中，支撑杆242耦接到(例如，定位于)板212-218的外围部分222或在板212-218的外围部分222附近。支撑杆242沿板212-218的外围或外部区域分配支撑载荷。因此，不像已知的仅具有中心支撑杆的噪声衰减器，板212-218经受较小的弯曲和应力，这是因为载荷跨相应的板212-218更均匀地分布。
为了将支撑杆242耦接到板212-218，支撑杆242延伸穿过板中的支撑杆开口250，并且螺纹紧固件252(例如，螺母)耦接到支撑杆242的端部或在支撑杆242的端部附近。换句话说，支撑杆242的端部延伸穿过相应的板212-218。在某些示例中，仅支撑杆242的端部是带螺纹的。在其它示例中，支撑杆242的整个长度可以是带螺纹的。板212-218中的每个板中的支撑杆开口250与先前和/或后续的板212-218中的支撑杆开口250对齐。例如，用于第一组244支撑杆242的第一板212中的支撑杆开口250与用于第一组244支撑杆242的第二板214中的对应的支撑杆开口250对齐。另外，用于第二组246支撑杆242的第二板214中的支撑杆开口250与用于第二组246支撑杆242的第三板216中的对应的支撑杆开口250对齐，等等。在某些示例中，开口224可以被实现为支撑杆开口250。
在图2A和图2B所示的示例中，支撑杆242沿着平行于流体通道204中的中心轴线220(例如，中心支撑杆236的纵向轴线)并偏离该中心轴线220的轴线对齐或定向。例如，在图2A中示出了第一组244的支撑杆242中的一个的轴线249。支撑杆242沿着平行于中心轴线220并偏离中心轴线220的轴线249延伸。这样，支撑杆242定向为基本上平行于中心支撑杆236并与中心支撑杆236间隔开。在所示的示例中，支撑杆242相对于板212-218垂直延伸，这增加了由支撑杆242向板212-218提供的结构支撑的量。在某些示例中，支撑杆242具有相对小的直径(例如，比中心支撑杆236小的直径)。因此，支撑杆242引起了与通过流体通道204的流体流动的最小的干扰。
在所示的示例中，耦接到第一组244支撑杆242的螺纹紧固件252在第一板212的上游侧(即，面向上游或朝向入口206的第一板212的一侧)和第二板214的下游侧(即，面向下游或朝向出口208的第二板214的一侧)耦接到第一组244支撑杆242的端部。以这种方式，第一组244支撑杆242将第二板214中的弯曲力或应力传递到第一板212，并且通过流体流过流体通道204来防止或基本上减少第二板214(例如，外围部分222)朝出口208的的弯曲或移动。类似地，耦接到第二组246支撑杆242的螺纹紧固件252在第二板214的上游侧和第三板216的下游侧耦接到第二组246支撑杆242的端部。因此，第二组246支撑杆242将第三板216中的弯曲力或应力传递到第二板214，并防止或基本上减少了第三板216朝出口208的弯曲。类似地，耦接到第三组248支撑杆242的螺纹紧固件252在第三板216的上游侧和第四板218的下游侧耦接到第三组248支撑杆242的端部。因此，第三组248支撑杆242将第四板218中的弯曲力或应力传递到第三板216，并防止或基本上减少了第四板218朝出口208的弯曲。因此，板212-218中的每个板中的弯曲力和应力被传递到前面的板，并因此传递到第一板212(例如，最上游的板)。另外地或可选地，在其它示例中，支撑杆242可以经由其它化学和/或机械紧固技术耦接到板212-218。中心支撑杆236和/或支撑杆242将板212-218固定地定位在流体通道204中的相应的第一位置、第二位置、第三位置和第四位置。
在图2A和2B所示的示例中，第一组244支撑杆242偏离第二组246支撑杆242，该第二组246支撑杆242偏离第三组248支撑杆242。换句话说，在第一板212和第二板214之间的支撑杆242(第一组244)沿着偏离在第二板214和第三板216之间的支撑杆242(第二组246)的轴线的轴线对齐；并且在第二板214和第三板216之间的支撑杆242(第二组246)的轴线偏离在第三板216和第四板218之间的支撑杆242(第三组248)的轴线。
在某些示例中，为了分配在第一板212的外围部分222中生成的载荷(例如，由下游板引起的载荷)，第一板212的外围部分222耦接到流体通道204的壁202。例如，在图2A和图2B所示的示例中，第一板212在外围边缘254附近的外围边缘254(例如，外边缘)或部分与在流体通道204的壁202中形成的突起部256(例如，唇缘)接合。这种接合防止第一板的外围部分222弯曲或移动，并且分配由其它板和/或流动的流体在第一板212中引起的载荷。另外地或可选地，在其它示例中，第一板212可以经由其它化学和/或机械紧固技术耦接到流体通道204的壁202。例如，第一板212的外围边缘254可以焊接到流体通道204的壁202。
在所示的示例中，第一组244、第二组246和第三组248支撑杆242被布置成围绕中心轴线220(例如，围绕中心支撑杆236)的图案。具体地，如图2A所示，第一组242支撑杆242围绕第一板212的外围部分222等距地(例如，以环形图案)设置，这改善了在整个第一板212中的应力和/或应变的分配。例如，第一组244支撑杆242沿第一板212的外围部分222关于流体通道204的中心轴线220彼此等距地间隔大约60度。当从流体流动施加力时，支撑杆的定位阻止和/或防止外围部分222弯曲、变形、旋转和/或以其它方式远离壁202移动，并因此保持由噪声衰减器100的噪声衰减组件210提供的噪声衰减(例如，噪声减少、噪声消减、噪声抑制)的量。在其它示例中，支撑杆242是非等距间隔的和/或以大于或小于60度的角度间隔开。换句话说，第一组244支撑杆242可以彼此更靠近或彼此更远离和/或第一组244的支撑杆242可以更靠近或更远离中心轴线220。在其它示例中，支撑杆242可以以其它图案或配置进行布置和/或以其它方式设置在不同的地点。例如，第一组244支撑杆242可以围绕中心轴线220以多个环的图案进行布置。作为另一个示例，第一组244支撑杆242可以以行和列的矩阵配置进行布置。
在所示的示例中，第一组244包括六个支撑杆242。然而，在其它示例中，第一组244可以包括更多(例如，7、8、9等)或更少(例如，5、4、3等)的支撑杆。在某些示例中，仅一个支撑杆耦接在第一板212与第二板214之间。例如，中心支撑杆236(例如，第一支撑杆)可以沿着中心轴线220延伸并且耦接到第一板212和第二板214，并且第二支撑杆(例如，支撑杆242中的一个)可以沿着平行于中心轴线220并且偏离中心轴线220的轴线延伸，并且耦接到第一板212和第二板214。附加的支撑杆242将弯曲力或应力传递到第一板212，并防止或基本上减少第二板214的外围部分222的弯曲或变形。
如图2A所示，第二组246和第三组248杆242同样围绕中心轴线220等距地布置。然而，类似于上面所公开的第一组244，在其它示例中，第二组246和/或第三组248支撑杆242可以以其它图案进行设置，更远离或更靠近中心轴线220(例如，中心支撑杆236)和/或以其它方式布置在其它位置中。组244、246、248中的每个组可以包括相同或不同数量的支撑杆242。
尽管在所示的示例中，支撑杆242仅在板212-218中的两个板之间延伸，但是在其它示例中，支撑杆242中的一个或多个可以延伸穿过并耦接到板212-218中的多于两个的板。例如，支撑杆242中的一个可以耦接到第一板212、第二板214、和第三板216。此外，尽管示出了四个板，但是在其它示例中，噪声衰减组件210可以包括仅两个板(诸如第三板216和第四板218)。在其它示例中，噪声衰减组件210可以包括多于四个板。
例如，示例性噪声衰减组件210可以经由例如金属印刷进行制造。板212-218、中心支撑杆236、支撑杆242等可以被印刷为基本上整体的组件或部件，这导致了较少的组装时间。在其它示例中，板212-218、中心支撑杆236、支撑杆242等可以被印刷为多个组件并且经由化学和/或机械紧固技术进行组装。在某些示例中，围绕支撑杆开口238中的每个支撑杆的区域被加厚以增加板212-218的强度，其中支撑杆242连接到板212-218。在其它示例中，板212-218可以被印刷到机器部件上以增加强度。在其它示例中，板212-218可以经由激光切割进行构造以形成孔图案(例如，开口224、中心支撑杆开口238和/或支撑杆开口250)。在某些示例中，激光切割大大地减少了设置、工具和机加工时间。
在某些示例中，为了组装示例性噪声衰减组件210，第二板214、第三板216和第四板218可以与中心支撑杆236以及第一组244、第二组246和第三组248支撑杆242进行组装。第一板212可以从入口206插入到流体通道204中并且与突起部256接合。所组装的第二板214、第三板216和第四板218可以经由出口208插入流体通道204中。第一组244支撑杆242和中心支撑杆236可以通过相应开口插入第一板212中。紧固件(例如，螺纹紧固件240、252)然后可以螺纹地耦接到中心支撑杆236和第一组244支撑杆242的端部。在其它示例中，噪声衰减组件210可以以其它顺序或方式进行组装。
在图2A所示的示例中，中心支撑杆236的端部258(例如，上游端部)是带螺纹的。中心支撑杆236可以螺纹地耦接到过程控制设备的出口中的部件。例如，如图2B所示，中心支撑杆236的端部258可以螺纹地耦接到流体调节器102(图1)的调节器出口108中的垫保持器260。在其它示例中，噪声衰减器100可以经由其它化学和/或机械紧固技术耦接到过程控制设备或任何其它上游流体供应源(例如，管道)。
图3A和图3B示出了根据本公开内容的教导构造的另一个示例性噪声衰减器300。具体地，图3A是示例性噪声衰减器300的立体横截面视图，图3B是耦接到流体调节器102(图1)的调节器出口108的示例性噪声衰减器300的侧面横截面视图。类似于图1、图2A和图2B的示例性噪声衰减器100，图3A和图3B的示例性噪声衰减器300可以利用任何过程控制设备(例如，图1的流体调节器102)来实现，以减少离开过程控制设备的流体的噪声。示例性噪声衰减器300包括具有壁304(例如，内壁)的本体302以及设置在流体通道306的噪声衰减组件312(例如，噪声-消减组件)，该壁304限定了入口308与出口310之间的流体通道306。在所示的示例中，噪声衰减组件312包括耦接到中心支撑杆322并设置在噪声衰减器300的入口308与出口310之间的流体通道306中的第一板314、第二板316、第三板318和第四板320。在其它示例中，噪声衰减组件312可以包括更多或更少的板(例如，一个板、两个板、五个板、八个板等)。中心支撑杆322沿着流体通道306的中心轴线324设置，并且第一板314、第二板316、第三板318和第四板320(在本文中被称为“板314-320”)沿着流体通道306的中心轴线324(例如，纵向轴线)彼此间隔开。中心支撑杆322将第一板314设置在流体通道306中的第一位置，将第二板316设置在流体通道306中第一位置下游的第二位置，将第三板318设置在流体通道306中第二位置下游的第三位置，并将第四板320设置在流体通道306中第三位置下游的第四位置。
类似于图2A和图2B的噪声衰减器100，图3A和图3B的噪声衰减器300的流体通道306包括在入口308与出口310之间扩大或增大的逐渐变化的部分326。因此，板314-320可以具有彼此不同的直径(例如，第四板320的直径可以大于第三板318的直径等)。板314-320中的每个板都具有与壁304的部分(例如，逐渐变化的部分326)邻近和/或接合的外围部分328(例如，板314-320的外边缘或外边缘附近的区域)，该壁304的一部分限定了流动通道306。例如，第三板318和第四板320的外围部分328与流体通道306的壁304接合。板314-320中的每个板都包括开口330(例如，孔口、孔眼等)，其限定了通过板314-320并因此通过流体通道306的流体通道。此外，在所示的示例中，第一板314和第二板316形成了腔体332(例如，类似于结合图2A和图2B所描述的弹簧筒(例如，腔体228)的弹簧筒)。由逐渐变化的部分326、板314-320中的开口330和腔体332(例如，弹簧筒)实现的(一个或多个)噪声减小效果类似于由图2A和图2B的噪声衰减器100中的对应特征产生的(一个或多个)效果，并且因此在此不再重复。
类似于图2A和图2B的中心支撑杆236，图3A和图3B的中心支撑杆322延伸穿过板314-320中的中心杆开口334。螺纹紧固件336(例如，螺母)螺纹耦接到中心支撑杆322，以将板314-320保持在流体通道306中的它们相应的位置中，类似于结合图2A和图2B所描述的螺纹紧固件240。
如上所述，随着跨板314-320的压力差增加，作用于板314-320上的力增大。具体地，在板314-320的外围部分328中引起了弯曲力或应力。为了减少板314-320的弯曲和变形，板314-320中的一个或多个板可以是弯曲的。例如，如图3A和图3B所示，第三板318(例如，凹板)是弯曲的，以使得第三板318的凹侧面338面向上游(朝向入口308)并且第三板318的凸侧面340面向下游(朝向出口310)。因此，第三板318在抵抗流体流动的方向上预加载或形成，并且因此第三板318被成形为抵抗第三板318上的应力或载荷，第三板318上的应力或载荷否则可能导致第三板318的外围部分328朝下游方向弯曲或移动。此外，在所示的示例中，第三板318的外边缘342与壁304接合(例如，沿着逐渐变化的部分326)。在某些示例中，处于扁平配置的第三板318的直径(例如，有效直径)大于流体通道306的直径。换句话说，沿着第三板318的横截面的弧长(例如，在图3B中看到的横截面弧形)大于流体通道306的直径或尺寸。因此，如果第三板318的外围部分328在下游方向上弯曲或移动(例如，如由流动的流体引起的力导致的)，第三板318的直径或流动面积比流体通道306的直径或流动面积增加了更多，由此将第三板318的外围边缘328按压到壁304中，并因此保持与流体通道306的壁304的接合。这种相互作用导致了壁304与第三板318之间的相对高的法向力，并且第三板318的外围边缘328与壁304之间的摩擦力将载荷的至少部分传递离开中心支撑杆322。因此，第三板318在板的中心处或其附近并不经受如现有技术的噪声衰减器中看到的高应力。此外，防止了第三板318在下游方向上弯曲或变形(如现有的噪声衰减器中看到的)，因此第三板318不会遭受这种缺点。
在所示的示例中，第四板320类似于第三板318是弯曲的。在所示的示例中，第三板318和第四板320的曲率半径或弯曲弧度基本相同。在其它示例中，弯曲弧度或曲率半径可以不同。在某些示例中，第一板314和/或第二板316同样是弯曲的。在某些示例中，在噪声衰减器300中仅实现一个板(例如，第三板318)。在其它示例中，可以实现多于一个的板。在某些示例中，一个或多个支撑杆(例如，类似于图2A和图2B中的支撑杆242)可以耦接在板314-320中的两个或更多个板之间，以进一步减少板314-320的弯曲或变形。
虽然本文已经描述了某些示例性装置，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了在字面上或在等同原则下完全落入所修改的权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (28)

1.一种装置，包括：
第一板和第二板，所述第一板和所述第二板设置在噪声衰减器的流体通道中，所述第二板与所述第一板间隔开；
第一支撑杆，所述第一支撑杆沿着所述流体通道的中心轴线延伸，所述第一支撑杆耦接到所述第一板和所述第二板；以及
第二支撑杆，所述第二支撑杆沿着平行于所述中心轴线并偏离所述中心轴线的轴线延伸，所述第二支撑杆耦接到所述第一板和所述第二板。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二支撑杆是带螺纹的，所述装置还包括第一紧固件，所述第一紧固件在所述第二板的面向所述流体通道中的下游的一侧螺纹地耦接到所述第二支撑杆。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括第二紧固件，所述第二紧固件在所述第一板的面向所述流体通道中的上游的一侧螺纹地耦接到所述第二支撑杆。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括第一组支撑杆，所述第一组支撑杆耦接在所述第一板与所述第二板之间，所述第一组支撑杆沿着平行于所述中心轴线并偏离所述中心轴线的相应轴线延伸。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，包括所述第二支撑杆的所述第一组支撑杆被设置成围绕所述第一支撑杆的图案。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括：
第三板，所述第三板设置在所述流体通道中并与所述第一板和所述第二板间隔开，所述第三板耦接到所述第一支撑杆；以及
第二组支撑杆，所述第二组支撑杆耦接到所述第二板和所述第三板。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二组支撑杆沿着偏离所述第一组支撑杆的相应轴线对齐。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一板的外围边缘与形成在所述流体通道的壁中的突起部接合。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一板具有第一直径，并且所述第二板具有与所述第一直径不同的第二直径。
10.一种装置，包括：
第一板、第二板和第三板，所述第一板、所述第二板和所述第三板在噪声衰减器的流体通道中彼此间隔开；
第一组支撑杆，所述第一组支撑杆耦接在所述第一板与所述第二板之间；以及
第二组支撑杆，所述第二组支撑杆耦接在所述第二板与所述第三板之间，所述第二组支撑杆沿着偏离所述第一组支撑杆的相应轴线对齐。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一组支撑杆延伸穿过所述第一板和所述第二板。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一组支撑杆是带螺纹的，所述装置还包括紧固件，所述紧固件在所述第二板的面向所述流体通道中的下游的一侧螺纹地耦接到所述第一组支撑杆。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括紧固件，所述紧固件在所述第一板的面向所述流体通道中的上游的一侧螺纹地耦接到所述第一组支撑杆。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二组支撑杆延伸穿过所述第二板和所述第三板。
15.根据权利要求10所述的装置，还包括中心支撑杆，所述中心支撑杆沿着所述流体通道的中心轴线延伸，所述第一板、所述第二板和所述第三板耦接到所述中心支撑杆。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一组支撑杆和所述第二组支撑杆平行于所述中心支撑杆并与所述中心支撑杆间隔开。
17.根据权利要求10所述的装置，其中，所述流体通道的直径在所述第一板附近的入口与所述第三板附近的出口之间扩大或发散。
18.一种装置，包括：
第一板和第二板，所述第一板和所述第二板设置在噪声衰减器的流体通道中，所述第二板与所述第一板间隔开；
第一支撑杆，所述第一支撑杆延伸穿过所述第一板和所述第二板的中心，所述第一板和所述第二板耦接到所述第一支撑杆；以及
第二支撑杆，所述第二支撑杆耦接到所述第一板和所述第二板的外围部分，所述第二支撑杆平行于所述第一支撑杆并与所述第一支撑杆间隔开。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第二支撑杆是带螺纹的，所述装置还包括第一紧固件，所述第一紧固件在所述第二板的面向所述流体通道中的下游的一侧螺纹地耦接到所述第二支撑杆。
20.根据权利要求19所述的装置，还包括第二紧固件，所述第二紧固件在所述第一板的面向所述流体通道中的上游的一侧螺纹地耦接到所述第二支撑杆。
21.一种装置，包括：
噪声衰减器本体，所述噪声衰减器本体具有位于入口与出口之间的流体通道；
支撑杆，所述支撑杆沿着所述流体通道的中心轴线延伸；以及
板，所述板耦接到所述支撑杆并设置在所述流体通道中，所述板是弯曲的，以使得所述板的凹侧面面向所述入口。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述支撑杆延伸穿过所述板中的开口。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述支撑杆是带螺纹的，所述装置还包括紧固件，所述紧固件螺纹地耦接到所述支撑杆以将所述板保持在所述流体通道中。
24.根据权利要求21所述的装置，其中，所述板是第一板，所述装置还包括第二板，所述第二板耦接到所述支撑杆并设置在所述流体通道中，所述第二板与所述第一板间隔开。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述第二板是弯曲的，以使得所述第二板的凹侧面面向所述入口。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第一板具有第一直径，并且所述第二板具有大于所述第一直径的第二直径。
27.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第一板和所述第二板的外围部分与所述流体通道的壁接合。
28.根据权利要求25所述的装置，其中，沿着所述第一板的横截面的弧长大于所述流体通道的直径。
CN201711476840.5A 2016-12-30 2017-12-29 用于与过程控制设备一起使用的噪声衰减器 Active CN108266590B (zh)

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