CN109578645A - 具有可转换内件组件的调节器 - Google Patents

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E·瓦斯克斯
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Abstract

调节器包括本体、定位在所述本体中的第一阀笼、定位在所述本体内的隔膜、以及操作地连接到所述隔膜的第二阀笼。所述本体具有入口、出口以及在所述入口与所述出口之间形成的通道，并且所述第一阀笼定位在所述通道附近。所述第二阀笼随着隔膜移动并且能够定位在所述隔膜的第一侧上并与所述第一阀笼相对、或者定位述隔膜的第二侧上，使得所述第二阀笼定位在所述第一阀笼内并且能够相对于所述第一阀笼移动。

Description

具有可转换内件组件的调节器
技术领域
本公开内容总体涉及调节器，并且更具体而言，涉及用于调节器的内件组件。
背景技术
通常，流体调节器，尤其是其中隔膜(“保护罩”(boot))既用作致动器/感测构件又用作密封构件的“保护罩式(boot style)”调节器，在低流体流动条件下可能呈现不稳定性。因为隔膜用于接合并密封密封表面(例如，阀笼的密封表面)以及远离该密封表面移动，以防止/允许流体的流动，所以在低流动条件期间行程非常小以至于流体流动的任何微小波动都导致调节器关闭，然后通过过度打开而过度校正。然后，调节器在关闭和打开之间循环，并且通常这些波动的频率可以是几分之一秒。
用于减少这些调节器中的不稳定性的尝试通常涉及使用较硬的弹簧、较低的增益、较小的控制线路或增加摩擦。然而，这些尝试在减少不稳定性方面具有有限的成功，并且通常需要若干次往返行程、试验和错误以及整套维修零件(parts kits)。
发明内容
根据本发明的一个示例性方面，一种调节器包括具有入口、出口和形成在所述入口与所述出口之间的通道的本体、以及定位在所述本体中并邻近所述通道并位于所述入口与所述出口之间的第一阀笼。隔膜定位在所述本体内，并且第二阀笼操作地连接到所述隔膜，使得所述第二阀笼随着所述隔膜移动。所述第二阀笼能够定位在所述隔膜的第一侧上并与所述第一阀笼相对，或定位在所述隔膜的第二侧上，使得所述第二阀笼定位在所述第一阀笼内并且能够相对于所述第一阀笼移动。
进一步根据本发明的前述示例性方面中的任何一个或多个方面，调节器还可以包括以下优选形式中的任何一个或多个优选形式的任何组合。
在一个优选形式中，所述第二阀笼具有多个第二开口，所述多个第二开口径向地穿过所述第二阀笼的圆柱形壁而形成。
在另一个优选形式中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的所述第二开口的流动。
在另一个优选形式中，所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼以防止流体通过所述第一阀笼的流动，在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开以允许流体通过所述第一阀笼的流动。
在另一个优选形式中，所述第一阀笼限定座表面，并且所述隔膜接合所述座表面或远离所述座表面移动，以控制流体通过所述第一阀笼的流动。
在另一个优选形式中，所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和穿过所述凸缘形成的多个第一开口。
在另一优选形式中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置处接合所述第一阀笼的所述座表面，以防止流体通过所述多个第一开口的流动。
根据本发明的另一个示例性方面，一种内件组件包括第一阀笼和第二阀笼，所述第二阀笼定位在所述第一阀笼内并且能够相对于所述第一阀笼移动。所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和穿过所述凸缘形成的多个第一开口。所述第二阀笼具有多个第二开口，所述多个第二开口径向穿过所述第二阀笼的圆柱形壁而形成。
进一步根据本发明的前述示例性方面中的任何一个或多个方面，内件组件还可以包括以下优选形式中的任何一个或多个优选形式的任何组合。
在一个优选形式中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，所述座表面被配置为接合隔膜以控制流体通过所述多个第一开口的流动。
在另一个优选形式中，所述第二阀笼操作地连接到所述隔膜并随着所述隔膜移动。
在另一个优选形式中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼的凸缘的座表面行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的第二开口的流动。
在另一个优选形式中，一种调节器包括内件组件，并且调节器包括具有入口、出口和在所述入口和所述出口之间形成的通道的本体、以及定位在所述本体内的隔膜。所述第一阀笼定位在所述本体内并邻近所述通道，并位于所述入口与所述出口之间。所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼以防止流体通过所述多个第一开口的流动，在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开以允许流体通过所述多个第一开口的流动。所述第二阀笼操作地连接到所述隔膜，使得所述第二阀笼随着所述隔膜移动。
在另一个优选形式中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置处接合所述第一阀笼的座表面。
在另一个优选形式中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的所述第二开口的流动。
根据本发明的另一个示例性方面，一种配置调节器的方法，包括以下步骤：将第一阀笼定位在调节器的本体中并位于所述调节器的入口与出口之间；将第二阀笼操作地连接到所述调节器的隔膜；当所述调节器用于低流动应用时，将所述隔膜定位在所述调节器的所述本体中，使得所述第二阀笼被定位在所述第一阀笼内，并且能够在所述第一阀笼内移动；以及当所述调节器用于高流动应用时，将所述隔膜定位在所述调节器的所述本体中，使得所述第二阀笼被定位成与所述第一阀笼间隔开，并且定位在所述隔膜的与所述第一阀笼相对的侧上。
进一步根据本发明的前述示例性方面中的任何一个或多个方面，配置调节器的方法还可以包括以下任何一种或多种优选形式的任何组合。
在一个优选形式中，所述第二阀笼具有多个第二开口，所述第二开口径向地穿过所述第二阀笼的圆柱形壁而形成。
在另一个优选形式中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的所述第二开口的流动。
在另一个优选形式中，所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼以防止流体通过所述第一阀笼的流动，在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开以允许流体通过所述第一阀笼的流动。
在另一个优选形式中，所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和穿过所述凸缘形成的多个第一开口。
在另一个优选形式中，所述凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置接合所述座表面，以防止流体通过所述多个第一开口的流动。
附图说明
图1是处于关闭位置的、具有第一配置的内件组件的示例性调节器的横截面视图；
图2是处于打开位置的图1的调节器的横截面视图；
图3是处于关闭位置的、具有第二配置的内件组件的图1的调节器的横截面视图；以及
图4是图1的调节器的示例性阀笼的立体视图。
具体实施方式
本发明通过提供可转换嵌套阀笼解决了在电流调节器(尤其是上面讨论的“保护罩式(boot style)”调节器)中固有的低流动时的不稳定性的问题。对于低流动应用而言，第二阀笼(例如，圆柱形钻孔阀笼)嵌套在第一阀笼(例如，开槽阀笼)内，这通过要求密封构件在允许流体流动通过调节器并达到所期望的流速之前进一步从阀座行进而改善了调节器的稳定性，如下面更详细地的描述。因此，可以移动密封构件的流体流动的微小波动将不会通过关闭流体流动而使调节器循环并且也不会通过过度打开流体流动而过度校正。
第二阀笼还可以用于在流体流动通过调节器时降低噪声并且是可转换的，使得同一调节器既可以用于低流动应用也可以用于高流动应用。例如，如上面所讨论的，第二阀笼可以被定位成在用于低流动应用时控制密封构件的行程，或者可以定位成远离第一阀笼以将调节器转换成用于高流动应用中。例如，调节器可以在流体需求较高的冬季月份期间被安装和配置用于高流动，并且在流体需求较低的夏季月份期间被转换用于低流动。此外，当安装调节器时，系统或多或少稳定的可能性是未知的。在这种情况下，调节器可以在安装期间被配置用于现场的低流动或高流动情况。
参考图1-3，示出了调节器10，其能够转换用于低流动应用(图1和图2)或用于高流动应用(图3)。调节器10通常包括本体15，其具有入口20、出口25以及在入口20与出口25之间形成的通道30。阀盖35被附接到本体15以形成腔体40，并且隔膜45设置在腔体40中以将腔体40分成上腔体41和下腔体42。具有第一阀笼100和第二阀笼200的内件组件70设置在本体15内并与隔膜45相互作用以控制流体通过调节器10的流动。偏置构件50(诸如弹簧)将隔膜45偏置到关闭位置，在关闭位置处隔膜45与第一阀笼100接合。过滤器65或其他类型的筛网(screen)还可以定位在通道30的附近和上游，以防止杂质通过调节器10。
隔膜45定位在本体15内并且能够在关闭位置(图1和3)与打开位置(图2)之间移动，在关闭位置处隔膜45接合第一阀笼100以防止流体通过第一阀笼100的流动，在打开位置处隔膜45与第一阀笼100间隔开，以允许流体通过第一阀笼100的流动。隔膜45还可以操作地耦接到杆55，杆55连接到行程指示器60以提供对隔膜45的位置的视觉指示。
第一阀笼100定位在本体15中并邻近通道30，并且位于入口20与出口25之间。如图4中最佳所示，第一阀笼100具有形成中空的中心孔107的大致锥形的本体105以及从锥形本体105的外表面延伸的向外延伸的凸缘110。开口115或槽被形成为穿过凸缘110，以便在隔膜45处于打开位置时允许从入口20到出口25的流体流动。第一阀笼100的凸缘110的表面限定了座表面120，并且隔膜45与座表面120接合或移动远离座表面120，以控制流体通过第一阀笼100的开口115的流动。在关闭位置处，隔膜45接合座表面120以防止流体通过开口115的流动，并且在打开位置处，隔膜45与座表面120间隔开以允许流体通过开口115的流动。
第二阀笼200具有形成中空的中心孔210的大致圆柱形的侧壁205以及处于侧壁205的一端处的大致平坦的端壁215。开口220被形成为大致径向地穿过第二阀笼200的侧壁205，以允许流体通过第二阀笼200的流动。第二阀笼200操作地连接到隔膜45，使得第二阀笼200随着隔膜45移动。
当被配置用于高流动应用时(图3)，第二阀笼200能够定位在隔膜45的与第一阀笼100相对的第一侧75上，并延伸到上腔体41和阀盖35中。在该配置中，第二阀笼200对流体通过调节器10的流动没有影响，并且通常是不需要的，这是因为在高流动应用中通常不存在稳定性问题。
调节器10还能够转换用于低流动应用。当被配置用于低流动应用(图1和图2)时，第二阀笼200能够定位在隔膜45的第二侧80上，使得第二阀笼200延伸到下腔体42中并且定位在第一阀笼100内以及能够相对于第一阀笼100移动。在第二阀笼200中的开口220从第二阀笼200的端部225偏移预定距离D。在流体被允许流动通过开口220并到达第一阀笼100中的开口115之前，从第二阀笼200的端部225偏移开口220使隔膜45远离第一阀笼100的凸缘10的座表面120行进距离D。因此，不允许从入口20通过调节器10到出口25的流体流动，直到隔膜45已经从第一阀笼100移动了足够的距离，这增加了调节器10的稳定性，这是因为在低流动应用期间流体流动的微小波动将不会使得隔膜45由于低流体流动而相对于第一阀笼100连续地打开和关闭。
因为第二阀笼200能够定位在隔膜45的任一侧上，因此，如上面所讨论的，可以通过取决于预期的应用而将第一阀笼100定位在本体15中并位于入口20与出口25之间并且将第二阀笼200操作地连接到隔膜45来配置调节器10。如果调节器10将用于高流动应用或者随着时间的推移确定低流动在特定系统中不是问题，则可以安装或转换隔膜45并将其定位在本体15中，使得第二阀笼200被定位成与第一阀笼100间隔开并且定位在隔膜45的与第一阀笼100相对的一侧上(图3)。相反，如上面所讨论的，如果调节器10将用于低流动应用或者确定通过调节器10的流动导致不稳定性，则可以安装或转换隔膜45并将其定位在本体15中，使得第二阀笼200定位在第一阀笼100内并且能够在第一阀笼100内移动(图1和图2)，这将需要隔膜45在流体流动被允许增加调节器10的稳定性之前进一步远离第一阀笼100行进。
尽管上面已经描述了各种实施例，但是本公开内容不旨在限于此。可以对所公开的实施例进行变化，这些变化仍然在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种调节器，包括：
本体，所述本体具有入口、出口、以及形成在所述入口与所述出口之间的通道；
第一阀笼，所述第一阀笼定位在所述本体中并邻近所述通道，并且位于所述入口与所述出口之间；
隔膜，所述隔膜定位在所述本体内；以及
第二阀笼，所述第二阀笼操作地连接到所述隔膜，使得所述第二阀笼随着所述隔膜移动；其中，
所述第二阀笼能够定位在所述隔膜的第一侧上并与所述第一阀笼相对，或者定位在所述隔膜的第二侧上，使得所述第二阀笼定位在所述第一阀笼内并能够相对于所述第一阀笼移动。
2.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述第二阀笼具有多个第二开口，所述多个第二开口被形成为径向地穿过所述第二阀笼的圆柱形壁。
3.根据权利要求2所述的调节器，其中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的第二开口的流动。
4.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼以防止流体通过所述第一阀笼的流动，并且在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开以允许流体通过所述第一阀笼的流动。
5.根据权利要求4所述的调节器，其中，所述第一阀笼限定座表面，并且所述隔膜接合所述座表面或远离所述座表面移动，以控制流体通过所述第一阀笼的流动。
6.根据权利要求4所述的调节器，其中，所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和穿过所述凸缘形成的多个第一开口。
7.根据权利要求6所述的调节器，其中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置处接合所述第一阀笼的所述座表面，以防止流体通过所述多个第一开口的流动。
8.一种内件组件，包括：
第一阀笼，所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和多个第一开口，所述多个第一卡扣被形成为穿过所述凸缘；以及
第二阀笼，所述第二阀笼具有多个第二开口，所述多个第二开口被形成为径向穿过所述第二阀笼的圆柱形壁；其中，
所述第二阀笼被定位在所述第一阀笼内并且能够相对于所述第一阀笼移动。
9.根据权利要求8所述的内件组件，其中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，所述座表面被配置为接合隔膜以控制流体通过所述多个第一开口的流动。
10.根据权利要求9所述的内件组件，其中，所述第二阀笼操作地连接到所述隔膜并随着所述隔膜移动。
11.根据权利要求10所述的内件组件，其中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼的凸缘的座表面行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的第二开口的流动。
12.一种包括权利要求8所述的内件组件的调节器，所述调节器包括：
本体，所述本体具有入口、出口以及形成在所述入口与所述出口之间的通道；以及
隔膜，所述隔膜定位在所述本体内；其中，
所述第一阀笼定位在所述本体内并邻近所述通道，并且位于所述入口与所述出口之间；
所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼，以防止流体通过所述多个第一开口的流动，并且在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开，以允许流体通过所述多个第一开口的流动；并且
所述第二阀笼操作地连接到所述隔膜，使得所述第二阀笼随着所述隔膜移动。
13.根据权利要求12所述的调节器，其中，所述第一阀笼的凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置处接合所述第一阀笼的座表面。
14.根据权利要求12所述的调节器，其中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的所述第二开口的流动。
15.一种配置调节器的方法，包括以下步骤：
将第一阀笼定位在调节器的本体中并位于所述调节器的入口与出口之间；
将第二阀笼操作地连接到所述调节器的隔膜；
当所述调节器用于低流动应用时，将所述隔膜定位在所述调节器的所述本体中，使得所述第二阀笼被定位在所述第一阀笼内，并且能够在所述第一阀笼内移动；以及
当所述调节器用于高流动应用时，将所述隔膜定位在所述调节器的所述本体中，使得所述第二阀笼被定位成与所述第一阀笼间隔开并且定位在所述隔膜的与所述第一阀笼的相对的侧上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二阀笼具有多个第二开口，所述多个第二开口被形成为径向地穿过所述第二阀笼的圆柱形壁。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个第二开口从所述第二阀笼的端部偏移预定距离，使得所述隔膜需要远离所述第一阀笼行进所述预定距离，以允许流体通过所述第二阀笼的所述第二开口的流动。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述隔膜能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，所述隔膜接合所述第一阀笼以防止流体通过所述第一阀笼的流动，并且在所述打开位置处，所述隔膜与所述第一阀笼间隔开以允许流体通过所述第一阀笼的流动。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一阀笼具有向外延伸的凸缘和多个第一开口，所述多个第一开口被形成为穿过所述凸缘。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述凸缘限定座表面，并且所述隔膜在所述关闭位置接合所述座表面，以防止流体通过所述多个第一开口的流动。
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