CN205190915U - 流体调节装置及用于感测其出口压力的传感管 - Google Patents

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Abstract

公开了一种流体调节装置和用于感测其出口压力的传感管。该流体调节装置包括阀体、控制元件、控制组件和传感管。阀体具有入口、出口、阀口和适于相对于阀口位移以控制入口和出口间流体流量的控制元件。该控制组件可操作地耦接到该控制元件并包括设置于膜片室附近的膜片。该传感管具有第一端、第二端和感测孔。第一端定位成与膜片室连通，第二端设置在出口附近，并且该感测孔形成在传感管中第一端和第二端之间并沿着相对于出口轴线成角度的轴线定向。该流体调节装置和传感管可以提高流体调节装置的准确性和最大性能。

Description

流体调节装置及用于感测其出口压力的传感管
技术领域
本实用新型总体涉及例如流体或气体调节器的调节器，更具体地涉及具有偏压传感管的调节器。
背景技术
调节器通常用于流体或气体分配系统以控制调节器下游系统中的压力。众所周知地，典型的气体分配系统赖以提供气体的压力可因对系统、气候、供应源的需求和/或其它因素的要求而异。但是，装备有气体器具例如炉和灶的大多数终端用户设施要求气体按照预定的压力参数输送。因此，这些分配系统使用气体调节器以保证输送的气体符合终端用户设施的要求。
传统的气体调节器一般包括闭环控制致动器或控制组件以感测并控制所输送气体的压力。很多调节器使用气动控制组件，该气动控制组件具有膜片和例如皮托管的传感管，该传感管延伸入调节器的出口侧。该管感测例如调节器下游或出口端的压力或其它参数，并将感测到的参数传输给控制组件。基于此感测到的参数，控制组件对控制元件的位置进行任何所需的调节，这将感测到的参数保持在希望的数值或在可接受的范围内。
图1描述了常规调节器装置100的示例。该调节器装置100一般包括耦接到阀体108的致动器104。阀体108包括入口112、出口116和设置在入口112和出口116之间的阀口120。调节器100还包括一平衡端口控制组件122，该平衡端口控制组件122安装在阀体108内并旨在于提高调节器100对下游压力变化的反应。平衡端口控制组件122在相关部分包括相对于阀口120可移动的控制元件124。
致动器104耦接到阀体108上以保证阀108出口116处的压力，即，出口压力，与希望的出口或控制压力一致。致动器104是基于膜片的致动器并包括致动器壳体128，该致动器壳体128包含基于感测到的出口压力调节阀体108的出口压力的控制组件132。该控制组件132一般包括膜片136、活塞140和可操作地连接到阀杆148的控制臂144。阀杆148连接到平衡端口控制组件122的可动控制元件124，使得致动器104的移动使控制元件124相对于阀口120移动。控制组件132还包括通过传感管156与出口116流体连通的膜片室152。传感管156一般具有与膜片室152流体连通的安装端157和向外展开的并且与第一端157相对设置并配置为感测出口116处或出口116中压力的开口感测端158。控制组件132还包括控制弹簧160，该控制弹簧160与控制组件132的顶侧相接合以偏移膜片136感测到的出口压力。因此，希望的出口压力，也可称为控制压力，是由控制弹簧160的选择设定的。
一般来说，调节器装置100的入口112从气体分配系统接收气体，例如，出口116将气体传输给具有一个或多个器具的终端用户设施例如工厂、饭店、公寓大楼等。致动器104通过控制组件132控制该控制元件124的位置，并因此流经调节器装置100的气体流进入口112，流过阀口120，并流出出口116到达终端用户设施，从而控制元件124的位置控制流经装置的气体流量。
控制组件132基于在出口116中或出口116处感测到的出口压力调节调节装置100的阀体108的出口压力。更具体地，膜片136感测到阀108的出口压力并提供响应以移动阀杆148以打开和关闭阀108。具体地，控制组件132包括耦接到活塞140的膜片支撑板164，它们一起移动膜片136、控制臂144、阀杆148并最终控制元件124的位置。传感管156的开口感测端158感测出口116中或出口116处的压力。如果感测到的压力太低，膜片室152中的压力相应地凭借传感管156的安装端157提供的流连通下降。因此，因为所希望的控制压力施加到致动器104的活塞侧，压差将使得膜片136移动(到图1所示的右侧)，这从而使得控制元件124在图1中观察时向上移动。这将阀口120打开得更大，从而增加了出口116中的压力。在另一方面，如果感测到的压力太高，膜片室152中的压力比希望的控制压力大，并且对膜片136的压差使膜片136移动到在图1中观察时的左侧，从而将控制元件132移动地更靠近阀座，这减少了流过阀口120的流量。如上所述，触感管156具有安装端157和向外展开的并开口的感测端158。当流体从入口112流过和流经阀口120，并经过并通过传感管156流出出口116时，传感管156感测该向外展开并开口的感测端158处的流体压力。但是，在高流量的情况下，在该向外展开的并开口的感测端158上趋向于具有大的压降，从而传感管156检测该向外展开的并开口的感测端158处的人为低的压力。换句话说，传感管156感测比出口116处的实际压力低的压力。当传感管156通过安装端157向膜片室132传递这种人为低的压力时，这导致膜片136超出必要或要求地移动(到当从图1中所观察时的右侧)，这又使得控制元件124超出必要地向上移动(当从图1中所观察时)并超出必要地打开阀口120。因此，传感管156可能促使下游出口压力不准确，从而限制调节器100的容量。
实用新型内容
根据本实用新型的第一示例性方面，流体调节装置包括阀体、控制元件、控制组件和传感管。该阀体具有入口、出口、阀口和适于相对于阀口位移以控制入口和出口间流体流量的控制元件。该控制组件可操作地耦接到控制元件并包括设置于膜片室附近的膜片。该传感管具有第一端、第二端和感测孔。第一端定位为与膜片室连通，第二端设置在出口附近，该感测孔形成在传感管中第一端和第二端之间并沿着相对于出口轴线成角度的轴线延伸。
在一优选形式中，所述感测孔沿至少基本垂直于所述出口的所述轴线的轴线定向。
根据本实用新型的第二示例性方面，流体调节装置包括阀体、控制元件、控制组件和传感管。阀体具有入口、出口、阀口和适于相对于阀口位移以控制入口和出口间流体流量的控制元件。该控制组件可操作地耦接到控制元件并包括设置于膜片室附近的膜片。该传感管具有安装部和感测部，该安装部定位成与膜片室连通，该感测部设置为邻近出口并沿一中心纵向轴线延伸。该传感管还包括形成在传感管的感测部中的感测孔。该感测孔沿着相对于所述中心纵向轴线成角度的轴线延伸。
在一优选形式中，所述管的感测部终止于设置于邻近所述阀体的所述出口的远端部分的端部，所述端部是封闭的。
在另一优选形式中，所述感测孔紧邻所述封闭端形成。
在又一优选形式中，所述感测孔沿至少基本垂直于所述中心纵向轴线的轴线延伸。
根据本实用新型的第三示例性方面，提供了传感管，该传感管用于感测流体调节装置的出口压力，该流体调节装置包括阀体、可移动地设置于阀体内的控制元件和可操作地耦接到控制元件的控制组件，该阀体具有入口、出口和阀口，所述控制元件适于相对于阀口位移以控制入口和出口间流体流量，该控制组件包括设置于膜片室附近的膜片。该传感管包括安装部和感测部，该安装部适合于定位于阀体内以提供与控制组件的膜片室的流动连通，该感测部适合于设置成邻近阀体的出口，该感测部具有中心纵向轴线和第二端，所述第二端是封闭的。该传感管还包括形成在该传感管的感测部中的感测孔，该感测孔沿着相对于所述中心纵向轴线成角度的轴线延伸。
在一优选形式中，所述感测孔沿至少基本垂直于所述中心纵向轴线的轴线延伸。
在另一优选形式中，所述感测孔紧邻所述感测部的所述端部形成。
进一步根据上述第一、第二和第三示例性方面中的任何方面或更多方面，流体调节装置和/或传感管可包括以下更多优选形式中的任一或多项。
在一优选形式中，该传感管的第二端可封闭。
在另一优选形式中，该感测孔可接近或紧邻封闭的第二端形成。
在另一优选形式中，该感测孔可沿一轴线取向，该轴线至少基本垂直于出口处的流体流。
在另一优选形式中，该传感管可具有设置于第二端附近的向外展开部。该感测孔可与该向外展开部隔开并位于该向外展开部的上游。
在另一优选形式中，该传感管可以是具有顶部半圆柱状部分和底部半圆柱状部分的圆柱状管。该感测孔可以形成在该圆柱状管的顶部或底部半圆柱状部分中。
在另一优选形式中，该感测孔的直径可以在传感管的内径尺寸的50％至150％之间的范围内。
在另一优选形式中，一平衡端口组件可设置于阀体内。
这里公开的流体调节装置和传感管装置更准确地感测流体调节装置中的出口压力，并从而向流体调节装置中的膜片提供更准确的压力信号。因此，可以提高流体调节装置的准确性和最大性能。
附图说明
图1是传统流体调节装置的横截面图，该调节装置具有在控制组件的膜片室和装置的出口之间延伸的传感管。
图2A是根据本实用新型第一公开示例的教导组装的具有传感管的流体调节装置的部分放大横截面图。
图2B是图2A所示传感管的下游端的部分放大横截面图。
图3是能应用于图2A所示的调节装置的传感管的另一示例的下游端的部分放大横截面图。
具体实施方式
本公开涉及用于流体调节装置的传感管。这里公开的传感管包括感测出口压力的从而感测流体流量的感测孔，该感测孔相对于出口轴线以一角度(例如90度)形成于该管中。这样做，传感管拾取静态压力信号而不是速度压力信号，从而如果未消除压力的速度分量则降低压力的速度分量。该传感管也包括封闭端(通常是打开的)，从而，如果在不能清除的情况下，就减少传统传感管中通常看到的大压降。因此，这里公开的传感管提供更准确的出口压力信号，该出口压力信号又提高流体调节装置的准确性和最大性能。
图2A示出了根据本实用新型第一公开示例的教导组装的流体调节装置200的一部分的示例。图2所示的流体调节装置200的部分包括阀体208。阀体208包括入口212，出口216，和设置在入口212和出口216之间的阀口220。调节器200还包括一平衡端口控制组件222，该平衡端口控制组件222安装在阀体208内并旨在于提高调节器200对下游压力变化的反应。所述平衡端口控制组件222在相关部分包括可移动地设置在阀体208中的控制元件224，使得控制元件224可相对于阀口220位移以便控制进口212和出口216间的流体流量。控制元件224连接到控制组件132，该控制组件在前面结合图1得到描述并控制控制元件224的位置，但是任何其它合适的控制组件可被用作替代。因此，该流体调节装置200使用的控制组件将包括与以上关于图1所描述的相同或相似部件，例如膜片136、活塞140、控制臂144、阀杆148、膜片室152和控制弹簧160。
替代如以上所描述的趋向于感测人为低的出口压力(例如，低于出口216处压力的压力)的传感管156，流体调节装置200包括传感管256，该传感管256配置为更准确地感测出口216处的压力。因此，传感管256优化从管线到膜片136的压力信号的传输。
参照图2A，传感管256总体包括圆柱形管，该圆柱形管具有安装部258、弯曲或中间部260和感测部262。所述安装部258终止于定位在阀体208内的安装端264以便提供与控制组件132的膜片室152的流体连通。该感测部262一般定位为感测出口216的出口压力。该感测部262沿平行于出口216轴线267的中心纵向轴线265延伸，因此感测流过出口216或位于出口216的流体流量。感测部262延伸出阀体208，延伸进入与出口216处的阀体208耦接的下游管(未示出)或在其中延伸。感测部262终止于端部266，该端部266位于该下游管内但邻近出口216的远端部分217。中间部分260设置于安装部258和阀体208内的感测部262之间。按照如此定位，中间部260设置在安装端264下游但在所述端部266上游。
如图2B中最佳展示地，传感管256向外展开或具有紧邻感测部262的端部266设置的向外展开的部分268，很像上述传感管156。但是，不同于传感管156(其中向外展开的感测端158是开口的，并且其在该向外展开并开口的感测端158处感测出口压力)，传感管256的端部266是封闭的。因此，传感管256不通过端部266感测出口压力，从而消除了传感管156中和其他常规传感管中所见的大的压降。为此目的，取而代之的是，传感管256包括传感或感测孔270，该传感或感测孔270在传感管256的感测部262中或沿传感管256的感测部262形成，并沿正交于流体流动方向的方向被定向和延伸，从而，如果未完全消除压力的速度分量，则减小压力的速度分量(从而静态分量被拾取)。感测孔270的位置一般是偏置的以便位于下游管的半圆柱部分、四分之一圆部分或具有总静态压力的最大集中(例如，该部分对应于高流量)的其它部分中，尽管这不需要总是这种情况。有利地是，通过使用感测孔270感测出口压力，传感管256在阀体208的湍流部分中可以更短。
如图2B所示，所描述的示例中的感测孔270形成在传感管256的感测部262的管状壁274中并位于紧邻或者，接近但空间分离于传感管256的向外展开但封闭的端部266的位置处。感测孔270的直径Dhole一般因调节装置200的总尺寸而异，例如，因传感管256的内径Dtube而异。在某些实施例中，感测孔270的直径Dhole可以在传感管256的内径Dtube尺寸的50％至150％之间的范围内。在该描述的示例中，感测孔270是形成在管状壁274的下半圆柱状部分中的1.2mm直径的圆形孔，该下半圆柱状部分被限定为或对应于管状壁274位于中心纵向轴线265所处的平面下的部分(当从图2B看时)。如图2A和2B所示，感测孔270沿着垂直于中心纵向轴线265和出口的轴线267(并且因此在出口216处或通过出口216的流体流)两者的轴线278被定向和延伸。
可以理解的是，此处示出的传感管256可以变化但仍落入本实用新型的原则内。虽然传感管256被阐述为圆柱形传感管，但本实用新型不限于圆柱形传感管。而是，传感管256可包括例如基本上矩形的、三角形的、方形的、不规则的或其它横截面。传感管256的长度，尤其是安装部258和/或感测部262的长度可变化。例如，感测部262可更短(例如，使得它不延伸出阀体208)或更长(例如使得它进一步延伸入下游管道)。感测部262的位置，尤其是感测部262的端部266的位置也可变化但仍落入本实用新型的原则内。感测部262例如可以定位使得所述端部266进一步延伸出阀体208(因此进一步远离远端部217)或者使得所述端部266定位在阀体208中。可替代的或附加地，感测部262或其部分可相对于轴线265成角度。
此外，感测孔270可变化但仍按预期的方式感测出口压力。在某些示例中，感测孔270可在传感管256的感测部256中的或沿传感管256的感测部256的不同位置形成。例如，感测孔270可在离向外展开部268更近或更远的位置形成。在另一示例中，感测孔270可这样形成，它相对于出口216的轴线267和/或中心纵向轴线265成不同角度(例如45度角，基本上垂直)延伸(即，感测孔270不需要垂直于流体流和/或轴线265定向)。尽管图2B中示出了感测孔270形成在管状壁274的下象限中，但感测孔270可形成在传感管256的管状壁274的不同部分中。如图3所示，感测孔270例如可形成在管状壁274的上半圆柱部中(该上半圆柱部被限定为或对应于管状壁274位于中心纵向轴线265所处平面上方的部分)。在其它示例中，尤其当传感管256具有不同形状的横截面时(即，传感管256不是圆柱形传感管时)，感测孔270可形成在传感管256的任何数量的不同部分中。并且，感测孔270可在形状和/或尺寸上变化。例如，感测孔270能够具有矩形、三角形、不规则形或其他形状的横截面。同样的，感测孔270能具有比图2B所示感测孔270(其具有近似1.2mm的直径)更大或更小的直径或尺寸。例如，感测孔270可以具有小于1mm或大于2mm的直径。最后，可以理解的是，不止一个感测孔270可形成在传感管256的感测部262中。例如，传感管256可包括两个形成在感测部262的不同部分处的或不同部分中的感测孔270。
基于以上描述，应该理解的是，此处描述的装置、系统和方法更准确地感测流体调节装置中的出口压力，并从而向流体调节装置中的膜片提供更准确的压力信号。因此，可以提高流体调节装置的准确性和最大性能。基于假设的出口压力设定值向消费者收取燃气消费费用的燃气公司会发现这些改进尤其有利。随着更准确的流速成为可能，燃气公司例如可以在更大范围的应用中使用此处公开的流体调节装置，这些更大范围的应用要求在所有负荷下最小数量的燃气输送。
此处描述了本实用新型的优选实施例，包括发明人已知的用于实施本实用新型的最佳方式。尽管此处示出了和描述了很多示例，本领域技术人员很容易理解各种实施例的细节不必相互排斥。相反，读到此处的教导时，本领域技术人员应该能够将一实施例的一个或更多特征与其余实施例的一个或更多特征相结合。并且，还应该理解的是，所阐述的实施例仅是示例性的，不应该理解为对本实用新型范围的限定。此处描述的所有方法都可以任何合适的顺序实施，除非此处另有指示或与上下文明显相悖。此处提供的任何示例和所有示例，或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在于更好地阐述本实用新型的示例性实施例或实施例的方方面面，并不构成对本实用新型范围的限制。本说明书中没有语言会解释为表明未被要求保护的元件对本实用新型的实施是至关重要的。

Claims (20)

1.一种流体调节装置，其特征在于，包括:
阀体，具有入口、出口和阀口；
可移动地设置于所述阀体内的控制元件，所述控制元件适于相对于所述阀口位移以控制所述入口和所述出口之间的流体流量；
可操作地耦接到所述控制元件的控制组件，所述控制组件包括设置于膜片室附近的膜片；以及
传感管，所述传感管具有第一端、第二端和感测孔，所述第一端定位为提供与所述控制组件的所述膜片室的流动连通，所述第二端设置为邻近所述出口的远端部，并且所述感测孔形成在所述传感管中的所述第一端和所述第二端之间，所述感测孔沿着相对于所述出口的轴线成角度的轴线延伸。
2.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述第二端是封闭的。
3.根据权利要求2所述的流体调节装置，其特征在于，所述感测孔接近所述封闭的第二端形成。
4.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述感测孔沿至少基本垂直于所述出口的所述轴线的轴线定向。
5.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述传感管具有设置于所述第二端附近的向外展开部，所述感测孔与所述向外展开部隔开并位于所述向外展开部的上游。
6.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述传感管包括具有顶部半圆柱状部和底部半圆柱状部的圆柱状管，所述感测孔形成在所述圆柱状管的顶部半圆柱状部或底部半圆柱状部中。
7.根据权利要求6所述的流体调节装置，其特征在于，所述感测孔形成在所述圆柱状管的底部半圆柱状部中。
8.根据权利要求1所述的流体调节装置，其特征在于，所述传感管具有内径，并且所述感测孔的直径在所述传感管的内径尺寸的50％至150％之间的范围内。
9.一种流体调节装置，其特征在于，包括:
阀体，具有入口、出口和阀口；
可移动地设置于所述阀体内的控制元件，所述控制元件适于相对于所述阀口位移以控制所述入口和所述出口之间的流体流量；
可操作地耦接到所述控制元件的控制组件，所述控制组件包括设置于膜片室附近的膜片；
传感管，所述传感管具有安装部和感测部，所述安装部被定位为提供与所述控制组件的所述膜片室的流动连通，并且所述感测部设置为邻近所述出口并沿一中心纵向轴线延伸；以及
感测孔，所述感测孔形成在所述感测部中并沿着相对于所述中心纵向轴线成角度的轴线延伸。
10.根据权利要求9所述的流体调节装置，其特征在于，所述管的感测部终止于设置于邻近所述阀体的所述出口的远端部分的端部，所述端部是封闭的。
11.根据权利要求10所述的流体调节装置，其特征在于，所述感测孔紧邻所述封闭端形成。
12.根据权利要求9所述的流体调节装置，其特征在于，所述感测孔沿至少基本垂直于所述中心纵向轴线的轴线延伸。
13.根据权利要求9所述的流体调节装置，其特征在于，所述传感管包括具有顶部半圆柱状部和底部半圆柱状部的圆柱状管，所述感测孔形成在所述圆柱状管的顶部半圆柱状部或底部半圆柱状部中。
14.根据权利要求13所述的流体调节装置，其中其特征在于，所述感测孔形成在所述圆柱状管的所述底部半圆柱状部中。
15.根据权利要求9所述的流体调节装置，其特征在于，还包括设置于所述阀体内的平衡端口控制组件。
16.一种用于感测流体调节装置的出口压力的传感管，其特征在于，所述流体调节装置包括阀体、可移动地设置于所述阀体内的控制元件和可操作地耦接到所述控制元件的控制组件，所述阀体具有入口、出口和阀口，所述控制元件适于相对于所述阀口位移以控制所述入口和所述出口之间的流体流量，所述控制组件包括设置于膜片室附近的膜片，所述传感管包括：
安装部，所述安装部适合于定位于所述阀体内以提供与所述控制组件的所述膜片室的流动连通；
感测部，所述感测部适合于设置为邻近所述阀体的所述出口，所述感测部具有中心纵向轴线和端部，所述端部是封闭的；以及
形成在所述传感管的所述感测部中的感测孔，所述感测孔沿着相对于所述中心纵向轴线成角度的轴线延伸。
17.根据权利要求16所述的传感管，其特征在于，所述感测孔沿至少基本垂直于所述中心纵向轴线的轴线延伸。
18.根据权利要求16所述的传感管，其特征在于，所述感测孔紧邻所述感测部的所述端部形成。
19.根据权利要求16所述的传感管，其特征在于，所述传感管具有设置于所述感测部的所述端部附近的向外展开部，所述感测孔与所述向外展开部隔开并位于所述向外展开部的上游。
20.根据权利要求16所述的传感管，其特征在于，所述传感管包括具有顶部半圆柱状部和底部半圆柱状部的圆柱状管，所述感测孔形成在所述圆柱状管的顶部半圆柱状部或底部半圆柱状部中。
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