CN110230702B - 用于减少流体分配系统中过量的管道压力的螺线管操作阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于减少流体分配系统中过量的管道压力的组件。该组件包括流体调节器，该流体调节器包括：本体，其限定入口、出口和在入口与出口之间的流体通道；第一控制元件，其可相对于流体通道中的阀座移动，以控制通过其中的流体流动；阀杆，其耦接到第一控制元件；以及致动器组件，其操作地耦接到阀杆，以控制第一控制元件的位置。该组件还包括螺线管阀，其在出口上游的位置处耦接到流体调节器，该螺线管阀适于接收指示流体调节器下游的零需求的控制信号，并且该螺线管阀具有第二控制元件，该第二控制元件可响应于控制信号而从第一位置移动到第二位置以减少流过流体通道的流体。

Description

用于减少流体分配系统中过量的管道压力的螺线管操作阀
技术领域
本公开内容涉及流体调节器，并且更具体地，涉及用于减少流体分配系统中过量的管道压力的螺线管阀。
背景技术
典型的流体分配系统供给流体的压力可以根据对系统的需求、气候、供给源和/或其它因素而变化。然而，大多数配备有流体设备(fluid appliance)的终端用户设施要求流体根据预定的压力参数来输送，流体设备例如是炉具、燃烧器、烤箱和其它流体设备。因此，通常采用压力调节器来控制调节器下游的系统中的压力，同时匹配下游流动需求。
诸如CS800系列调节器之类的流体调节器主要设计用于向流体设备供给流体(诸如天然气和丙烷)的工业和商业应用。流体调节器通常用于将流体的压力调节到基本恒定的值。具体地，压力调节设备具有入口，该入口通常接收处于相对高压力的供给流体并且在出口处提供相对较低且基本恒定的压力。为了调节下游压力，压力调节器通常包括感测元件或隔膜，以感测与下游压力流体连通的出口压力。
图1例示了已知的流体分配系统100的一个示例，该系统主要设计用于将调节的天然气供给到燃烧器104或锅炉应用中使用的其它流体设备。流体分配系统100包括天然气的供给108、设置在供给108下游但在燃烧器104上游的流体调节器112、设置在流体调节器112与燃烧器104之间的设备调节器116、以及螺线管切断阀120，螺线管切断阀120设置在设备调节器116与燃烧器104之间，并且经由布线121通信地连接到燃烧器104。如本领域已知的，流体调节器112被配置为根据燃烧器104的天然气需求调节流向燃烧器104的天然气的压力。
当在燃烧器104处对天然气的需求为零时，在已知的流体分配系统100(和其它类似的已知分配系统)中会出现问题，这通常在锅炉处于加热循环之间时发生。当发生这种情况时，切断阀120关闭，切断向燃烧器104供给的天然气直到再次需要(即，直到在燃烧器104处存在非零需求)。然而，当切断阀120瞬间停止向燃烧器104供给天然气时，流体调节器112继续供给气体(即，允许从供给108到燃烧器104的流体流动)，直到流体调节器112从下游的切断阀112接收到指示零需求的压力信号124(例如，经由感测元件、隔膜或感测下游压力的其它部件)，并且机械地响应气体需求的快速变化。在许多情况下，在此响应延迟期间(经由流体调节器112)进入并流过流体调节器112与切断阀120之间的管道128的所得天然气体积远远超过可用的管道体积量，这转而导致过量的管道压力。
发明内容
根据第一示例性方面，提供了一种用于减少流体分配系统中过量的管道压力的组件。所述组件包括流体调节器和螺线管阀。所述流体调节器包括：调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道；第一阀座，所述第一阀座设置在所述第一流体通道中；第一控制元件，所述第一控制元件能够相对于所述第一阀座移动，以控制通过所述第一流体通道的流体流动；第一阀杆，所述第一阀杆耦接到所述第一控制元件；以及致动器组件，所述致动器组件操作地耦接到所述第一阀杆以控制所述第一控制元件的位置。所述螺线管阀在所述调节器本体的所述第一出口上游的位置处耦接到所述流体调节器。所述螺线管阀适于接收指示所述流体调节器下游的零需求的控制信号。所述螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述控制信号而从第一位置移动到第二位置，以减少流过所述第一流体通道的流体。
根据第二示例性方面，提供了一种用于减少流体分配系统中过量的管道压力的流体调节器。所述流体调节器组件包括：调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道；第一阀座，所述第一阀座设置在所述第一流体通道中；第一控制元件，所述第一控制元件能够相对于所述第一阀座移动以控制通过所述第一流体通道的流体流动；第一阀杆，所述第一阀杆耦接到所述第一控制元件；致动器组件，所述致动器组件操作地耦接到所述第一阀杆以控制所述第一控制元件的位置；以及螺线管阀，所述螺线管阀由所述调节器本体在所述第一入口与所述第一出口之间的位置处承载。所述螺线管阀适于接收指示所述第一出口下游的零需求的控制信号。所述螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述控制信号而在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置，所述第二控制元件与所述第一阀座间隔开并且实质上在所述第一流体通道的外部，其中在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述第一阀座，使得所述第二控制元件减少从所述第一入口到所述第一出口的流体流动。
根据第三示例性方面，提供了一种流体分配系统。所述流体分配系统包括：流体供给、设备和流体调节器，所述流体调节器被配置为从所述流体供给获得流体，并且所述流体调节器包括控制元件，所述控制元件能够移动以基于所述设备的负载需求来以调节的压力将所述流体输送到所述设备。所述流体分配系统还包括第一螺线管阀，所述第一螺线管阀被布置在所述流体调节器和所述设备之间，所述第一螺线管阀被配置为响应于从所述设备接收的指示所述负载需求等于零的信号而移动到关闭位置，防止从所述流体调节器到所述设备的流体流动。所述流体分配系统还包括第二螺线管阀，所述第二螺线管阀被布置为在所述流体调节器和所述设备之间与所述第一螺线管阀并联，所述第二螺线管阀被配置为响应于从所述设备接收的指示所述负载需求等于零的所述信号而限制通过所述流体调节器的流体流动。
进一步根据前述第一、第二或第三示例性方面中的任何一个或多个，组件、流体调节器和/或流体分配系统可以包括以下进一步优选形式中的任何一个或多个。
在一个优选形式中，所述螺线管阀还包括阀体、耦接到所述第二控制元件的第二阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述第二阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
在另一个优选形式中，所述螺线管阀的所述阀体至少部分地设置在所述流体调节器的所述调节器本体中，所述第二阀杆至少部分地设置在所述流体调节器的所述调节器本体中，并且所述控制元件可移动地设置在所述第一阀座与所述螺线管阀的所述阀体之间。
在另一个优选形式中，所述第一阀座限定主座合表面以及与所述主座合表面相对的副座合表面。所述第一控制元件能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述第一控制元件密封地接合所述主座合表面，在所述打开位置，所述第一控制元件与所述主座合表面间隔开。当处于所述第一位置时，所述第二控制元件与所述副座合表面间隔开，并且在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述副座合表面。
在另一个优选形式中，穿过所述第二控制元件形成多个流动开口，使得当所述第二控制元件处于所述第二位置时，所述第二控制元件允许从所述第一入口到所述第一出口的受限制的流体流动，从而减小所述流体调节器的流动容量(flow capacity)。
在另一个优选形式中，所述螺线管阀由所述流体调节器在所述第一入口与所述第一出口之间的位置处承载。
在另一个优选形式中，所述螺线管阀设置在所述调节器本体的所述第一入口的上游。
在另一个优选形式中，所述阀体具有第二入口、与所述调节器本体的所述第一入口流体地耦接的第二出口、以及在所述第二入口与所述第二出口之间的第二流体通道。所述螺线管阀还包括设置在所述第二流体通道中的第二阀座，所述第二控制元件能够相对于所述第二阀座移动，以控制通过所述第二流体通道的流体流动。所述第二控制元件能够在所述第一位置与所述第二位置之间移动，以控制通过所述第二流体通道并从所述螺线管阀的所述第二出口到所述流体调节器的所述调节器本体的所述第一入口的流体流动。
在另一个优选形式中，所述致动器组件包括致动器外壳以及设置在所述致动器外壳中的隔膜，所述隔膜被配置为感测所述第一出口处的压力。
在另一个优选形式中，所述螺线管阀具有部分地设置在所述调节器本体内的阀体、耦接到所述第二控制元件并且部分地设置在所述调节器本体内的第二阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述第二阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
在另一个优选形式中，所述流体调节器包括调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道。所述第二螺线管阀位于所述流体调节器的所述第一入口的上游。
在另一个优选形式中，所述第二螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述信号而从第一位置移动到第二位置，以限制通过所述流体调节器的流体流动。
在另一个优选形式中，所述第二螺线管阀还包括阀体、耦接到所述第二控制元件的阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
在另一个优选形式中，所述阀体具有第二入口、与所述调节器本体的所述第一入口流体地耦接的第二出口、以及在所述第二入口与所述第二出口之间的第二流体通道。所述螺线管阀还包括设置在所述第二流体通道中的第二阀座，所述第二控制元件能够相对于所述第二阀座移动，以控制通过所述第二流体通道的流体流动。所述第二控制元件能够在所述第一位置与所述第二位置之间移动，以控制通过所述第二流体通道并且从所述螺线管阀的所述第二出口到所述流体调节器的所述调节器本体的所述第一入口的流体流动。
附图说明
图1是已知的流体分配系统的示意图。
图2是根据本公开的教导构造的流体分配系统的第一示例的示意图，包括整体式流体调节器组件，其具有流体调节器和在流体调节器的入口与出口之间由流体调节器承载的螺线管阀。
图3是图2的流体分配系统的整体式流体调节器组件的剖视图，示出了处于部分打开位置的螺线管阀。
图3A是图3的整体式流体调节器组件的一部分的近视图，但是，示出了处于关闭位置的螺线管阀，其减少流体分配系统中过量的管道压力。
图4是图3的整体式流体调节器组件的一部分的近视图，示出了处于关闭位置和完全打开位置两者的螺线管阀。
图5是根据本公开的教导构造的流体分配系统的第二示例的示意图，包括两件式流体调节器组件，其具有流体调节器和设置在流体调节器上游的螺线管阀。
图6是图5的流体分配系统的螺线管阀的剖视图，示出了处于打开位置的螺线管阀。
图7类似于图6，但示出了处于关闭位置的螺线管阀，其减少流体分配系统中过量的管道压力。
具体实施方式
本公开涉及用于减少流体分配系统中过量的管道压力的流体调节器组件以及包括这种组件的流体分配系统。流体调节器组件通常包括流体调节器和螺线管阀，螺线管阀设置在流体调节器的至少一部分的上游。在一些示例中，螺线管阀可以由流体调节器在流体调节器的入口与出口之间的位置处承载。在其它示例中，螺线管阀可以在结构上与流体调节器分离但是在流体调节器上游的位置处耦接到流体调节器。在所有这些示例中，当流体分配系统中存在对流体(例如，天然气)的零需求时，螺线管阀用于减少由流体调节器供给的流体流，直到指示零需求的压力信号到达流体调节器并且流体调节器机械地响应需求的变化。以此方式，当存在零需求时，螺线管阀减小流过流体分配系统的流体的体积，从而确保流体的体积小于流体分配系统中可用的管道体积的量。
图2例示了根据本公开构造的流体分配系统200的第一示例。与流体分配系统100类似，流体分配系统200主要设计用于将调节的天然气供给到燃烧器204或在锅炉应用中使用的其它流体设备，但是流体分配系统200也可以用于其它应用。流体分配系统200还包括天然气的供给208、设置在供给208下游但在燃烧器204上游的流体调节器212、设置在流体调节器212与燃烧器204之间的设备调节器216、以及螺线管切断阀220，螺线管切断阀220设置在设备调节器216与燃烧器204之间并且经由布线221通信地连接到燃烧器204。然而，为了解决上面讨论的关于流体分配系统100(和其它类似的已知流体分配系统)的问题，流体分配系统200还包括另外的螺线管阀—螺线管阀222，其整体地连接到流体调节器212，从而形成整体式流体调节器组件223。在一些示例中，诸如图2中所示的示例，螺线管阀222经由布线226通信地连接到燃烧器204，与切断阀220并联。因此，当在燃烧器204处存在对天然气的零需求时，例如，当锅炉处于加热循环之间时，并且切断阀220响应于指示零需求的控制信号而关闭，切断向燃烧器104供给天然气，螺线管阀222同时(或几乎同时)通过以下方式来响应指示零需求的控制信号：减少流体调节器212继续供给的流体量，直到流体调节器212从下游的切断阀220接收到指示零需求的压力信号224，并且机械地响应需求的变化。转而，螺线管阀222确保在该响应延迟期间进入并流过流体调节器212与切断阀220之间的管道228的所得气体体积小于管道228中可用的体积量，从而防止在流体分配系统100和其它类似的传统流体分配系统中常见的过量的管道压力。
图3更详细地例示了流体调节器212的特征。该示例中的流体调节器212通常包括调节器本体304、控制组件308和致动器组件312。控制组件308通常被配置为控制通过调节器本体304的流体流动。致动器组件312通常被配置为控制控制组件308，从而控制通过调节器本体304的流体流动。
调节器本体304限定流体入口316、流体出口320、流体流动路径324和孔口328。流体流动路径324在流体入口316与流体出口320之间延伸。孔口328可操作地设置在流体入口316与流体出口320之间。阀座329设置在调节器本体304的孔口328中。阀座329可以以任何已知的方式可拆卸地或固定地设置在孔口328中。阀座329限定第一或主座合表面330以及与主就座合表面330相对的第二或副座合表面331。如图所示，在该示例中，主座合表面330被限定在孔口328与流体出口320之间，副座合表面331被限定在流体入口316与孔口328之间。
控制组件308被设置成在调节器本体304中移位，以控制通过其中的流体的流动。在该示例中，控制组件308被设置成沿纵向轴线334移位。控制组件308包括控制元件332，控制元件332通常可沿纵向轴线334并相对于阀座329(更具体地，主座合表面330)移动，以控制通过流体流动路径324的流体流动。图3中例示的控制元件332采用阀塞或阀盘的形式，但是可以使用其它控制元件332。控制组件308还包括阀杆336，阀杆336经由任何适当的方式连接到控制元件332，以便控制控制元件332相对于阀座329的位置。
致动器组件312可操作地连接到调节器本体304，以控制控制元件308相对于孔口328的位置。致动器组件312包括外壳340、设置在外壳340内的隔膜344、以及可操作地将隔膜344连接到控制元件308的联接件(linkage)。致动器外壳340由固定在一起的第一或弹簧壳体346和第二或隔膜壳体348形成，例如用一个或多个螺栓连接第一和第二壳体346、348的相应外凸缘。隔膜344将外壳340分隔成第一腔室350和第二腔室352。第一腔室350至少部分地由隔膜344的一侧和隔膜壳体348限定。第二腔室352至少部分地由隔膜344的另一侧和弹簧壳体346限定。
致动器组件312还包括杆356、控制弹簧360、第一弹簧座364和第二弹簧座368。第一弹簧座364引导杆356并且在致动器外壳340的第二腔室352内设置在隔膜344的顶部。第一弹簧座364限定至少一个开口372，该至少一个开口372与穿过隔膜344的中心部分形成的开口376同心。第一弹簧座364接收并支撑控制弹簧360的第一端，如图3所示。第二弹簧座368同样有助于引导杆356并设置在第二腔室352内，第二弹簧座368接收控制弹簧360的与第一端相对的第二端。如此布置，控制弹簧360利用选定的力使隔膜344沿着某一方向(图3中所示的方位中的向右的方向)抵抗流体压力而偏置，以便将出口320处的压力保持在预选范围内。由控制弹簧360施加的力可以经由例如调节螺钉来调节，如本领域中已知的。
致动器组件312还包括可操作地将隔膜344连接到控制组件308的联接件。联接件包括杠杆388，杠杆388具有可操作地连接到隔膜344(经由杆356)的第一端和可操作地连接到阀杆336的第二端。隔膜344响应于出口320处的压力变化的移动使得联接件以某一方式移动控制元件308，以将过程流体压力保持在由控制弹簧360设定的预选范围内。
利用如上所述配置的流体调节器212，基于隔膜的致动器312用于相对于阀座329定位控制元件332，以满足期望的过程控制参数(例如，期望的设定点压力)。致动器组件312的控制弹簧360自然地偏置隔膜344(当在图3中观看时沿着向右方向)，其转换成控制组件308沿着纵向轴线334朝向打开位置的移动，其中在打开位置，控制元件332与阀座329的主座合表面330间隔开。为了使控制组件308朝向关闭位置移动，可以将气动信号提供给第一腔室350以增加第一腔室350中的压力。气动信号可以例如响应于或基于由反馈压力传感器检测到的出口320处的压力来提供，该压力小于期望的设定点压力。在任何情况下，这种压力的增加由隔膜344感测到并最终克服由控制弹簧360施加的力，从而使隔膜344沿向左方向(在图3中所示的方位中)移动并移动杠杆388、阀杆336以及转而使控制元件332沿着纵向轴线334并且朝向关闭位置移动，其中在关闭位置，控制元件332密封地接合阀座329的主座合表面330，如图3所示。当减少和/或消除提供给第一腔室350的气动信号时，弹簧360可以扩张并促使隔膜344向右，并且转而促使杠杆388、阀杆336和控制元件332返回打开位置。
继续参考图3所示，流体调节器212还包括过压保护，至少在该示例中，通过压力释放阀398、释放弹簧400、排放端口404和排放阀408来提供过压保护。在发生过压状况的情况下，即出口320处的压力上升到由例如释放弹簧400设定的预定阈值压力之上，这通常在流体调节器212或系统200中的一些其它部件出故障时发生，压力释放阀398和排放阀408打开以经由排放端口404将流体的至少一部分排放到大气，从而降低系统中的压力并保护流体调节器212下游的装置。
压力释放阀398(在该示例中采用推进杆(pusher post)的形式)布置在第一腔室350中并且耦接(例如，螺纹连接)到杆356，如图3所示。释放阀398限定环形座合表面，该环形座合表面根据压力状况选择性地接合隔膜344，如下面将更详细描述的。压力释放阀398还接收杠杆388的端部，如图3所示。
与控制弹簧356一样，释放弹簧400设置在第二腔室352内。释放弹簧400具有座靠第一弹簧座364(其也支撑控制弹簧360)的第一端和座靠释放弹簧座412的第二端，释放弹簧座412耦接到杆356。如此布置，释放弹簧400使隔膜344沿与由控制弹簧360施加的偏置力的方向相反的方向(向左，当在图3中观看时)偏置隔膜344。
排放端口404被形成或限定在外壳340的弹簧壳体346中。排放端口404在该示例中是L形腔，包括第一或竖直部分416和第二或水平部分420。第一部分416限定座合表面424，并且与第二腔室352选择性地流体连通，这取决于排放阀408相对于座合表面424的位置。第二部分420流体连通于第一部分416和大气，使得从第二腔室352流入第一部分416的流体可以排放到大气。
排放阀408包括阀塞428和释放弹簧432，其中的每一个设置在排放端口404的第二部分420中。阀塞428可相对于座合表面424移动，以控制流体流动通过排放端口404，并最终到达大气。同时，释放弹簧432被布置成将阀塞428偏置到与座合表面424密封接合的关闭位置。
在正常操作中，压力释放阀398的座合表面密封地接合隔膜344，从而防止第一和第二腔室350、352之间的流体连通。然而，在出口320处的压力上升到预定压力之上的情况下，由此指示存在过压状况，压力迫使隔膜344和第一弹簧座364向左(在图3所示的方位中)，从而压缩释放弹簧400抵靠释放弹簧座412。这转而使压力释放阀398的座合表面与隔膜344脱离，、允许流体流过开口372、376并进入第二腔室352。当第二腔室352充满流体时，第二腔室352内的压力增加。在某一时刻，第二腔室352内的压力上升到预定的释放压力(该释放压力由释放弹簧432设定)之上，驱动阀塞428向左、远离座合表面424，并允许流体经由排放端口404从第二腔室352排放到大气中。
如上面一般性讨论的，螺线管阀222整体地连接到流体调节器212，以便形成整体式流体调节器组件223。在该示例中，螺线管阀222在流体入口316与流体出口320之间的位置处(即，在入口316的下游并在出口320的上游)整体地连接到调节器本体304，使得螺线管阀222由调节器本体304承载。然而，在其它示例中，螺线管阀222可以以不同的方式(例如，在不同的位置)整体地连接到调节器本体304，或者可以可拆卸地连接到调节器本体304。
如图3、图3A和图4中最佳示出的，该示例中的螺线管阀222包括阀体500、螺线管504、阀杆508和控制元件512，控制元件512耦接到阀杆508并且独立于控制元件332。阀体500具有大体上环形形状，但是应当理解，确切的形状可以变化。该示例中的阀体500的尺寸设置成使得当螺线管阀222整体连接到流体调节器212时，阀体500的第一部分516设置在调节器本体304的一部分中并与之密封接合，并且阀体500的第二部分520设置在调节器本体304的外部。螺线管504从阀体500向外延伸(即，远离调节器本体304)，使得螺线管504也设置在调节器本体304的外部。螺线管504经由布线226连接到燃烧器204，并包括线圈绕组524和被限定在线圈绕组524之间的孔口528。
阀杆508通常可沿轴线542移动，轴线542与纵向轴线334同轴。具体地，阀杆508具有第一端532和第二端536，第一端532可移动地设置在孔口528中，以响应经由布线226对线圈绕组524的激励(energization)或去激励(de-energization)，并且第二端536与第一端532相对，第二端536可移动地设置在调节器本体304中并位于阀体500的第二部分520与阀座329之间。该示例中的控制元件512采用阀盘的形式，由阀杆508承载(在第二端536处)并且具有穿过其限定的多个流动开口540。然而，在其它示例中，控制元件512可以替代地采用实心阀盘的形式(即，它可以不包括开口540)，采用不同的控制元件(例如，阀塞)的形式，和/或可以以不同的方式(例如，在不同的位置)耦接到阀杆508。
因为控制元件512由阀杆508承载，所以控制元件512还可响应于线圈绕组524的激励或去激励而沿轴线542移动。控制元件512可相对于阀座329的副座合表面331沿轴线542移动，以控制通过副座合表面331的流体流动。具体地，控制元件512可在第一完全打开位置与第二关闭位置之间移动，其中在第一完全打开位置，控制元件512座靠阀体500的座合表面544并且与副座合表面331间隔开(参见图4)，其中在第二关闭位置，控制元件512与座合表面544间隔开并且接合副座合表面331(参见图3A和图4)。控制元件512还可以定位在第一位置与第二位置之间的任何数量的部分打开位置，例如图3中所示的第三部分打开位置。
应当理解，当控制元件512处于其第一位置时，控制元件512基本上(如果不是完全地)在流体流动路径324的外部，并且流体可以从入口316流动到主座合表面330，而没有来自控制元件512(或螺线管阀500的任何其它部分)的阻碍。相反，当控制元件512处于其第二位置时，控制元件512被布置在流体流动路径324内，并且流体仅可以通过流过开口540而从入口316流动到主座合表面330，从而用于限制从入口316到主座合表面330(并且到出口320)的流体流动。还应当理解，在控制元件512是实心盘(即，不包括流动开口540)的示例中，当控制元件512处于其第二位置时，流体不能从入口316流动到主座合表面300(并且到达出口320)，从而完全限制从入口316到主座合表面330(并且到达出口320)的流体流动。
在该示例中，螺线管阀222还包括偏置元件550，偏置元件550布置在调节器本体304和阀体500内，以将控制元件512偏置到其第一关闭位置。为此，偏置元件550采用沿阀杆508定位并位于阀体500的腔554内的扩张弹簧的形式，使得扩张弹簧布置在阀体500的一部分与控制元件512之间。然而，在其它示例中，偏置元件550可以替代地采用压缩弹簧的形式，该压缩弹簧被布置为将控制元件512偏置到其第一位置，或采用某种其它偏置元件。
如上所述，螺线管阀222经由布线226通信地连接到燃烧器204，使得螺线管阀222被布置为从布线226接收控制信号。因此，当在流体分配系统200的操作期间在燃烧器204处存在对天然气的零需求时，燃烧器204生成指示零需求的控制信号，并将该控制信号发送到切断阀220(通过布线221)和螺线管阀222(经由布线226)。在该示例中，当在燃烧器204处存在对天然气的零需求时，燃烧器204生成电流形式的控制信号，并且螺线管阀222从燃烧器204接收该电流形式的控制信号，该控制信号用于激励线圈绕组524。然而，在其它示例中，控制信号可以替代地采用不存在电流的形式，其可以用于去激励线圈绕组524(只要在燃烧器204处存在对气体的非零需求，则激励线圈绕组524)。此外，在其它示例中，燃烧器204可以生成指示零需求的两个控制信号，切断阀220和螺线管阀222中的每一个对应一个控制信号，并且燃烧器204将这些控制信号发送到切断阀220和螺线管阀222。
响应于指示零需求的控制信号，切断阀220关闭，防止任何附加的气体通过其流动到燃烧器204，并且螺线管阀222进行操作以减少可由流体调节器212供给(即，流过和流出流体调节器212)的气体，直到流体调节器212从切断阀220接收到压力信号224。换而言之，螺线管阀222进行操作以减小流体调节器212的流动容量，直到流体调节器212从切断阀220接收压力信号224。
更具体地，由螺线管阀222经由布线226接收的电流对线圈绕组524进行激励，这使得阀杆508和控制元件512从图4中示出的第一完全打开位置移动到图4中还示出的第二关闭位置。这转而将控制元件512定位在流体流动路径324内并抵靠副座合表面331，使得流体仅可以经由开口540从入口316流动到主座合表面330(以及出口320)，从而限制入口316与出口320之间的流体流动。因此，尽管流体调节器212继续向下游的管道228供给气体，直到流体调节器212接收到压力信号224，螺线管阀222确保流体调节器212在此期间仅供给受限制量的流体。重要的是，螺线管阀222确保由流体调节器212供给的并流过流体调节器212与切断阀之间的管道228的气体体积小于管道228中可用的体积量，正如所期望的以防止在管道228中积聚过量的压力。
同时，当燃烧器204再次需要气体(即，存在对气体的非零需求)时，螺线管阀222以允许流体调节器212满足该非零需求的方式来响应。更具体地，当燃烧器204再次需要气体时，燃烧器204生成指示非零需求的控制信号，并将该控制信号发送到切断阀220(经由布线221)和螺线管阀222(经由布线226)。在该示例中，当在燃烧器204处存在对天然气的非零需求时，燃烧器204停止向切断阀220和螺线管阀222提供电流，这用于对线圈绕组524去激励。然而，在其它示例中，燃烧器204可以替代地向切断阀220和螺线管阀222提供电流(或指示非零需求的另一控制信号)，从而在存在非零需求时激励线圈绕组524。此外，在其它示例中，燃烧器204可以生成指示非零需求的两个控制信号，切断阀220和螺线管阀222中的每一个对应一个控制信号，并且将这些控制信号发送到切断阀220和螺线管阀222。在任何情况下，响应于电流的移除(或指示非零需求的任何其它控制信号)，切断阀220打开，允许气体从流体调节器212穿过切断阀220流动到燃烧器204，并且螺线管阀222从第二关闭位置移动到第一完全打开位置。这转而将控制元件512基本上定位在流体流动路径324的外部，使得流体调节器212可以再次经由管道228将流体供给到燃烧器204，而没有来自螺线管阀222的限制。
图5例示了根据本公开构造的流体分配系统600的第二示例。与流体分配系统200类似，流体分配系统600主要设计用于将调节的天然气供给到燃烧器204或在锅炉应用中使用的其它流体设备，但是流体分配系统600也可以用于在其它应用中供给流体。另外，与流体分配系统200类似，流体分配系统600包括供给208、设备调节器216和切断阀220。然而，与其中螺线管阀222与流体调节器212整体地连接的流体分配系统200不同，流体分配系统600包括在结构上彼此分离的流体调节器610和螺线管阀622，从而形成两件式流体调节器组件623。更具体地，螺线管阀622流体地耦接到流体调节器610但定位在流体调节器610(其在其它当面与流体调节器212相同)的上游，使得螺线管阀622定位在供给208与流体调节器610之间。与螺线管阀222一样，螺线管阀622经由布线626通信地连接到燃烧器204，与切断阀220并联。
如图6和图7中最佳示出的，该示例中的螺线管阀622包括阀体600和螺线管604。阀体600具有大体上环形形状并且包括流体入口614、流体出口618和在入口614与出口618之间延伸的流体通道619。应当理解，当螺线管阀622耦接到流体调节器610时，螺线管阀622的流体出口618可以直接或间接地流体耦接到流体调节器610的流体入口。该示例中的阀体600还限定在流体通道619内形成的阀座628。在其它示例中，阀座628可以替代地单独形成并且固定地或可拆卸地设置在流体通道619中。螺线管604从阀体600向外延伸，使得螺线管604设置在阀体600的外部。螺线管604经由布线626连接到燃烧器204。尽管本文中未示出，但是将理解，螺线管604包括线圈绕组(例如，线圈绕组524)和被限定在线圈绕组之间的孔口(例如，孔口528)。
该示例中的螺线管阀622还包括阀杆608和耦接到阀杆608的控制元件612。阀杆608通常可沿纵向轴线613移动，纵向轴线613偏离但平行于流体调节器610的纵向轴线(未示出，但类似于上述轴线334)，流体调节器610的控制元件沿该纵向轴线移动。具体地，阀杆608具有第一端(未示出)以及与第一端相对的第二端636，该第一端可移动地设置在螺线管604的孔口中，以响应经由布线626对线圈绕组的激励或去激励，并且第二端636相对于阀座628可移动地设置在阀体600中。该示例中的控制元件612采用阀盘的形式，由阀杆608承载(在第二端636处)并且具有多个穿过其中而限定的流动开口640。然而，在其它示例中，控制元件612可以替代地采用实心阀盘的形式(即，它可以不包括开口640)，采用不同的控制元件(例如，阀塞)的形式，和/或可以以不同的方式(例如，在不同的位置)耦接到阀杆608。
因为控制元件612由阀杆608承载，所以控制元件612还可响应于螺线管604的线圈绕组的激励或去激励而沿纵向轴线613移动。控制元件612可相对于阀座628沿纵向轴线613移动，以控制通过流体通道619的流体流动。具体地，控制元件612可在第一完全打开位置与第二关闭位置之间移动，其中在第一完全打开位置，控制元件612与阀座628间隔开(参见图6)，其中在第二关闭位置，控制元件612与阀座628接合(参见图7)。应当理解，当控制元件612处于其第一位置时，控制元件612基本上(如果不是完全地)在流体通道619的外部，使得流体流过螺线管阀622，并且因此从供给208流动到流体调节器610，而没有来自螺线管阀622的限制。相反，当控制元件612处于其第二位置时，控制元件612布置在流体通道619内，并且流体仅可以通过流过开口640而从入口614流动到出口618，从而用于限制流体流过螺线管阀622，并且因此限制流体从供给208流动到流体调节器610。还将理解，在控制元件612是实心盘(即，不包括流动开口640)的示例中，当控制元件612处于其第二位置时，流体不能流过螺线管阀622。
尽管螺线管阀612和螺线管阀222之间存在结构差异，但是螺线管阀612在操作上类似于螺线管阀212。因此，当在燃烧器204处存在对天然气的零需求时，例如，当锅炉处于加热循环之间时，并且切断阀220响应于来自燃烧器204的指示零需求的控制信号而关闭，切断向燃烧器204供给天然气，螺线管阀622同时(或几乎同时)通过以下方式来响应指示零需求的控制信号：减少流体调节器610继续供给的流体量，直到流体调节器610从下游的切断阀220接收到指示零需求的压力信号624，并且机械地响应需求的变化。更具体地，螺线管阀622通过以下方式来响应控制信号(该控制信号对螺线管604的线圈绕组进行激励或去激励)：从图6中所示的第一打开位置移动到图7中所示的第二关闭位置，如上所述，这限制流体流过螺线管阀622，并因此限制流体从供给208流动到流体调节器610(因为螺线管阀622设置在供给208与流体调节器610之间)。
最后，应当理解，尽管结合流体分配系统200来描述流体调节器组件223，并且结合流体分配系统600来描述流体调节器组件623，但是流体调节器组件223和流体调节器组件623可以用于任何数量的不同流体分配系统。此外，应当理解，所描述的示例可以结合管道228的长度的增加和/或流体调节器212、612的响应时间的增加来实施，以便进一步减少流体分配系统中过量的管道压力。

Claims (17)

1.一种用于减少流体分配系统中过量的管道压力的组件，所述组件包括：
流体调节器，所述流体调节器包括：
调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道；
第一阀座，所述第一阀座设置在所述第一流体通道内所述调节器本体的孔口中，其中，所述第一阀座限定主座合表面和副座合表面，所述主座合表面被限定在所述孔口与所述第一出口之间，所述副座合表面被限定在所述第一入口与所述孔口之间；
第一控制元件，所述第一控制元件能够相对于所述第一阀座移动以控制通过所述第一流体通道的流体流动；
第一阀杆，所述第一阀杆耦接到所述第一控制元件；以及
致动器组件，所述致动器组件操作地耦接到所述第一阀杆，以控制所述第一控制元件的位置；以及
螺线管阀，所述螺线管阀在所述调节器本体的所述第一出口上游的位置处耦接到所述流体调节器，所述螺线管阀适于接收指示所述流体调节器下游的零需求的控制信号，所述螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述控制信号而从第一位置移动到第二位置，以减少流过所述第一流体通道的流体，
其中，所述第一控制元件选择性地接合所述主座合表面并且所述第二控制元件选择性地接合所述副座合表面。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述螺线管阀还包括阀体、耦接到所述第二控制元件的第二阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述第二阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述螺线管阀的所述阀体至少部分地设置在所述流体调节器的所述调节器本体中，所述第二阀杆至少部分地设置在所述流体调节器的所述调节器本体中，并且所述第二控制元件可移动地设置在所述第一阀座与所述螺线管阀的所述阀体之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述第一控制元件能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述第一控制元件密封地接合所述主座合表面，在所述打开位置，所述第一控制元件与所述主座合表面间隔开，其中，在所述第一位置，所述第二控制元件与所述副座合表面间隔开，并且在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述副座合表面。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，还包括穿过所述第二控制元件形成的多个流动开口，使得当所述第二控制元件处于所述第二位置时，所述第二控制元件允许从所述第一入口到所述第一出口的受限制的流体流动，从而减小所述流体调节器的流动容量。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述螺线管阀由所述流体调节器在所述第一入口与所述第一出口之间的位置处承载。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述螺线管阀设置在所述调节器本体的所述第一出口的上游。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述致动器组件包括：致动器外壳；以及设置在所述致动器外壳中的隔膜，所述隔膜被配置为感测所述第一出口处的压力。
9.一种用于减少流体分配系统中过量的管道压力的流体调节器，所述流体调节器包括：
调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道；
第一阀座，所述第一阀座设置在所述第一流体通道内所述调节器本体的孔口中，其中，所述第一阀座限定主座合表面和副座合表面，所述主座合表面被限定在所述孔口与所述第一出口之间，所述副座合表面被限定在所述第一入口与所述孔口之间；
第一控制元件，所述第一控制元件能够相对于所述第一阀座移动，以控制通过所述第一流体通道的流体流动；
第一阀杆，所述第一阀杆耦接到所述第一控制元件；
致动器组件，所述致动器组件操作地耦接到所述第一阀杆以控制所述第一控制元件的位置；以及
螺线管阀，所述螺线管阀由所述调节器本体承载，所述螺线管阀适于接收指示所述第一出口下游的零需求的控制信号，所述螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述控制信号而在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置，所述第二控制元件与所述第一阀座的所述副座合表面间隔开并且实质上在所述第一流体通道的外部，其中在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述第一阀座的所述副座合表面，使得所述第二控制元件减少从所述第一入口到所述第一出口的流体流动。
10.根据权利要求9所述的流体调节器，其中，所述螺线管阀具有部分地设置在所述调节器本体内的阀体、耦接到所述第二控制元件并且部分地设置在所述调节器本体内的第二阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述第二阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
11.根据权利要求9或10所述的流体调节器，还包括穿过所述第二控制元件形成的多个流体开口，使得当所述第二控制元件处于所述第二位置时，所述第二控制元件允许从所述第一入口到所述第一出口的受限制的流体流动，从而减小所述流体调节器的流动容量。
12.根据权利要求9或10所述的流体调节器，其中，所述第一阀座限定主座合表面以及与所述主座合表面相对的副座合表面，其中，所述第一控制元件能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述第一控制元件密封地接合所述主座合表面，在所述打开位置，所述第一控制元件与所述主座合表面间隔开，并且其中，在所述第一位置，所述第二控制元件与所述副座合表面间隔开，并且在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述副座合表面。
13.一种流体分配系统，包括：
流体供给；
设备；
流体调节器，所述流体调节器被配置为从所述流体供给获得流体，并且所述流体调节器包括：
调节器本体，所述调节器本体限定第一入口、第一出口和在所述第一入口与所述第一出口之间的第一流体通道；
第一阀座，所述第一阀座设置在所述第一流体通道内所述调节器本体的孔口中，其中，所述第一阀座限定主座合表面和副座合表面，所述主座合表面被限定在所述孔口与所述第一出口之间，所述副座合表面被限定在所述第一入口与所述孔口之间；
第一控制元件，所述第一控制元件能够相对于所述第一阀座移动以控制通过所述第一流体通道的流体流动并且能够移动以基于所述设备的负载需求来以调节的压力将所述流体输送到所述设备；
第一螺线管阀，所述第一螺线管阀被布置在所述流体调节器和所述设备之间，所述第一螺线管阀被配置为响应于从所述设备接收的指示所述负载需求等于零的信号而移动到关闭位置，防止从所述流体调节器到所述设备的流体流动；以及
第二螺线管阀，所述第二螺线管阀被布置为在所述流体调节器与所述设备之间与所述第一螺线管阀并联，所述第二螺线管阀具有第二控制元件，所述第二控制元件能够响应于所述信号而在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置，所述第二控制元件与所述第一阀座的所述副座合表面间隔开并且实质上在所述第一流体通道的外部，其中在所述第二位置，所述第二控制元件接合所述第一阀座的所述副座合表面，使得所述第二控制元件减少从所述第一入口到所述第一出口的流体流动，所述第二螺线管阀被配置为响应于从所述设备接收的指示所述负载需求等于零的所述信号而限制通过所述流体调节器的流体流动。
14.根据权利要求13所述的流体分配系统，其中，所述第二螺线管阀位于所述流体调节器的所述第一入口的上游。
15.根据权利要求13所述的流体分配系统，其中，所述第二螺线管阀由所述流体调节器在所述第一入口与所述第一出口之间的位置处承载。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的流体分配系统，其中，所述第二螺线管阀还包括阀体、耦接到所述第二控制元件的阀杆、以及螺线管，所述螺线管操作地耦接到所述阀杆，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第二控制元件。
17.根据权利要求13所述的流体分配系统，其中，所述第一控制元件能够在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述第一控制元件密封地接合所述主座合表面，在所述打开位置，所述第一控制元件与所述主座合表面间隔开。
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