用于气体调节器的压力平均感应管的制作方法

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1、用于气体调节器的压力平均感应管的制作方法专利名称：用于气体调节器的压力平均感应管的制作方法技术领域：本发明涉及气体调节器，更具体地，涉及具有闭环流动控制的气体调节器。 背景4支术典型的气体分配系统供应气体的压力可以根据系统、气候、供给源和/或其 它因素的需求而改变。然而，大多数配备有诸如窑炉、烤炉等煤气用具的终端 用户设施需要#据预定压力、并在气体调节器的最大容量或低于该最大容量时 输送气体。因此，气体调节器被应用于这些分配系统以确保被输送的气体满足 终端用户设施的需要。传统的气体调节器大体上包括闭环控制致动器，用于感 应并控制#皮输送气体的压力。图1示出一个传统的气体调节器10。调节器10大

2、体上包括致动器12和调 节阀14。调节阀14限定用于接收来自例如气体分配系统的气体的入口 16，以 及用于将气体输送给诸如工厂、餐馆、公寓大楼等例如具有一个或多个用具的 终端用户设施的出口 18。另外，调节阀14包括设置在入口和出口之间的阀口 36。气体必须传送通过阀口 36以行经在调节阀14的入口 16和出口 18之间。致动器12被连接到调节阀14,以确保位于调节阀14出口 18处的压力(即 出口压力)与期望出口或控制压力相一致。为此，致动器12通过阀嘴34和致 动器嘴20与调节阀14流体连通。致动器12包括控制组件22，用于根据感应 到的出口压力来调节调节阀14的出口压力。具体而言，控制组

3、件22包括隔膜支撑板19、隔膜24、活塞32、和具有阀盘28的控制臂26。阀盘28包括大致 筒形的主体25和固定在该主体25上的密封插件29。隔I莫24感应调节阀14的 出口压力并做出响应以移动阀盘28，从而打开和关闭调节阀14。控制组件22 进一步包括控制弹簧30，该控制弹簧30与控制组件22的顶侧接合以抵消隔膜 24感应到的出口压力。相应地，期望出口压力(也可以C称为控制压力)通过 选择控制弹簧30来设定。隔膜24通过活塞32被可操作地连接到控制臂26，继而被连接到阀盘28， 并根据感应到的出口压力来控制调节阀14的打开。例如，当终端用户操作诸如 窑炉等用具时，该用具对调节器IO下游的气体

4、分配系统提出需求，从而降低出 口压力。相应地，隔膜24感应到该降低的出口压力。这使得控制弹簧30扩展 并使活塞32和控制臂26的右侧相对于图1的方位向下移动。控制臂26的移位 4吏阀盘28移动远离阀口 36以打开调节阀14， /人而增大出口流量以满足所述用 具增加的需求并增大出口压力使其回到控制压力。如此设置，所述用具可以通 过阀口 36并通过调节阀14的出口 18抽吸气体。在传统的调节器10中，当控制臂26移位以打开阀口 36时，控制弹簧30 随着其向非压缩长度扩展而固有地产生较小的力。另外，由于控制弹簧30的扩 展，隔膜24变形，该变形将增大隔膜24的面积。在该操作情形下，减小的控 制弹簧

5、30提供的力和增大的隔膜24的面积共同导致调节器响应，其中控制弹 簧30提供的力不能充分地平衡由隔膜24产生的力，从而导致出口控制压力小 于用户初始设定的出口控制压力。该现象被称为压力衰减(draop)。当压 力衰减发生时，出口压力降低到其设定控制压力以下，并且调节器10可能不 会如预期那样工作。压力衰减是可能出现在调节器10内的动态压力的不利 影响的一个示例。为了克服上述影响， 一些传统调节器10包括压力感应管15。感应管15可 以包括直感应管15a(如图1中实线所示)，或者可以包括弯感应管15b (如虚 线所示)。感应管15a、 15b的任何一个都包括具有开口的感应端17a 、 17b的

6、细长筒形管。该开口端17a、 17b被构造为感应调节阀14的出口 18处的气体压6力，并且管15a、 15b适于将感应到的压力传递到隔膜24。由此，感应管15a、 15b对调节阔14出口 18处的压力比隔膜24可能感应到的压力提供更为准确的 检测。由于动态压力的影响，在没有感应管15a、 15b的情况下的t喿作通常导致 压力高于隔膜24感应到的下游压力。例如，参照图2和图3，随着气流从阀口 36涌入并扩展，其移向下游并经 过感应管15a、 15b。这产生三个压力区。这三个区包括4氐压区(LPR)301、中 压区(MPR) 303和高压区(HPR) 305。如上所述，图2和图3所示的传统感应管1

7、5a、 15b具有开口端17a、 17b。 该开口端17a、 17b仅将压力从LPR301传递到图1中所示的致动器12的隔膜 24。 LPR301内的压力与通过感应管15a、 15b的流量成比例地减小。随着流动 增大，LPR 301内的压力开始显著地偏离真实的下游压力，从而提供越来越不 准确的致动器12的隔膜24的压力检测。这能够导致隔膜对低于实际出口压力 的压力产生响应，这可能是人们所不期望的。回到图1，传统调节器10的控制组件22进一步用作泄放阀。具体而言，控 制组件22还包括泄放弹簧40和释放阀42。隔膜24包括贯通其中心部分的开 口 44,活塞32包括密封杯38。泄放弹簧40被设置在活

8、塞32和隔膜24之间， 用于在正常操作期间偏压隔膜24抵靠密封杯38以关闭开口 44。当发生诸如控 制臂26断裂等故障时，控制组件22不再直接控制阔盘28，入口流会将阀盘28 移动到极限打开位置。这会导致最大量的气体流入致动器12。因此，随着气体 充满致动器12,压力形成在隔膜24上，驱使隔膜24离开密封杯38，从而露出 开口 44。因此气体流动通过隔膜24中的开口 44并流向释放阀42。释放阀42 包括阀塞46和释放弹簧54,释放弹簧54将阀塞46偏压至关闭位置，如图1 所示。当位于致动器12内部和邻近释放阀42的压力达到预定阈值压力时，阀 塞46抵抗释放弹簧54的偏压向上移位并打开，从而将

9、气体排放到大气中并减 小调节器10内的压力。通过提供表示对致动器12的隔膜24的实际出口压力的 信号，感应管15还可以帮助调节器IO提供该泄放作用。然而，如上所述，在 例如高流量情况下传统感应管15感应到的压力可能是不准确的。发明内容本发明提供一种调节器，其包括调节阀和致动器。所述致动器被连接到 所述调节阀，并包括用于控制流体流动通过所述调节阀的控制组件。所述致 动器另外配备有压力平均感应管，用于有利地感应所述调节阀出口处的实际 压力。接着，该平均实际压力被供应到所述致动器以调节所述控制元件的位置。在一个实施例中，所述压力平均感应管包4舌开口感应端和细长槽。所述 细长槽可以包括线性槽、波紋槽、

10、具有可变厚度的槽、或通用的任何其它几 何构造。在其它实施例中，所述槽和/或所述感应管的尺寸、构造和其它因素或 特征能够针对具体流体控制装置的特定应用而定制。图1为传统调节器的侧剖L图2为形成在一个被构造用于调节器的感应管周围的压力区的示意图； 图3为形成在另一个被构造用于调节器的感应管周围的压力区的示意图； 图4为包括感应管的调节器的侧剖视图，该调节器和感应管才艮据本发明的 一个实施例构成；图5为根据本发明原理构成的压力平均感应管的感应部分的一个实施例的 透视图6A-6D为才艮据本发明原理构成的压力平均感应管的感应部分的各种可替 代实施例的透视图；以及图7为包括调节器和监控器的本发明的另一可替

11、代实施例的剖侧视图，其 中每一个都配备有根据本发明原理构成的压力平均感应管。具体实施例方式图4示出包括感应管115的气体调节器100，调节器100和感应管115根 据本发明的一个实施例构成。气体调节器100大体上包括致动器102和调节阀 104。调节阀104包括用于接收例如来自气体分配系统的气体的入口 106,以及 用于将气体输送给例如具有一个或多个用具的设施的出口 108。致动器102被 连接到调节阀104并包括具有控制元件127的控制组件122。在第一或正常梯: 作模式下，控制组件122感应位于调节阀104出口 108处的压力，即出口压力， 并控制控制元件127的位置，使得出口压力近似等于

12、预定控制压力。另外，当 系统发生故障时，调节器IOO执行泄放功能，该泄放功能与以上参照图1中描 绘的调节器IO所述的泄放功能大体上相似。调节阀104限定喉道110和阀嘴112。喉道IIO设置在入口 106和出口 108 之间。阀口 136设置在喉道110中，并限定具有入口 150和出口 152的月堂孑L 148。 气体必须行经阀口 136中的月堂孔148,从而4亍经在调节阀104的入口 106和出 口 108之间。阀口 136可从调节阀104中移除，使得其能够被替换为具有不同 直径或构造的膛孔的不同阀口，以针对具体应用调整调节阀104的工作和流动 特性。在公开的实施例中，阀口 112限定开口

13、114,该开口 114沿与调节阀104 的入口 106和出口 108的轴线大致垂直的轴线i殳置。如上所述，致动器102包括壳体116和控制组件122。壳体116包括通过 例如多个紧固件固定在一起的上壳体部件116a和下壳体部件116b。下壳体部 件116b限定控制腔118和致动器嘴120。致动器嘴120被连接到调节阀104的 阀嘴112，以在致动器102和调节阀104之间提供流体连通。在公开的实施例 中，调节器100包括将嘴112、 120固定在一起的颈圏111。上壳体部件116a 限定泄放腔134和排气口 156。 如下所述，上壳体部件116a进一步限定塔部 158，用于容纳控制组件122的

14、一部分。控制组件122包括隔膜子组件121、盘子组件123和释放阀142。隔膜子组 件121包括隔膜支撑板109、隔膜124、活塞132、控制弹簧130、泄放弹簧140、组合弹簧座164、泄放弹簧座166、控制弹簧座160和活塞导承159。更具体地，隔膜124包括盘形隔膜，该盘形隔膜限定贯通其中心部分的开 口 144。隔膜124由弹性的基本气密的材料构成，且其周界被密封地紧固在壳 体116的上、下壳体部件116a、 116b之间。因此，隔膜124将泄放腔134与控 制腔118分离开。组合弹簧座164祐:设置在隔膜124的顶部，并限定与隔膜124的开口 144 同心设置的开口 170。如图4所示

15、，组合弹簧座164支撑控制弹簧130和泄放 弹簧140。公开的实施例的活塞132包括具有密封杯部138、轭部172、螺紋部174 和导承部175的大致细长的杆状元件。密封杯部138为凹形和大致盘形，并围 绕活塞132的中部沿周向延伸，且恰好位于隔膜124的下面。轭172包括适于 容纳联接件135的腔，联接件135连接到盘子组件123的一部分，以使隔膜子 组件121和盘子组件123之间能够连接，如下所述。活塞132的导承部175和螺紋部174被设置为分别穿过隔膜124和组合弹 簧座164中的开口 144、 177。活塞132的导承部175净皮可滑动地_没置在活塞导 承159的腔中，活塞导承159

16、保持活塞132相对于控制组件122的其余部分轴 向对准。泄放弹簧140、泄放弹簧座166和螺母176被设置在活塞132的螺紋 部174上。螺母176将泄放弹簧140保持在组合弹簧座164和泄文弹簧座166 之间。控制弹簧130被设置在组合弹簧座164的顶部，如所述，并位于上壳体 部件116a的塔部158内。控制弹簧座160被旋入塔部158并压缩控制弹簧130 抵靠组合弹簧座164。在公开的实施例中，控制弹簧130和泄放弹簧140包括 压缩巻簧。相应地，控制弹簧130接抵上壳体部件116a,并对组合弹簧座164 和隔膜124施加向下的力。泄放弹簧140接抵组合弹簧座164，并对泄放弹簧 座166施加向上的力，该向上的力继而被施加给活塞132。在公开的实施例中， 由控制弹簧130生成的力能够通过调节控制弹簧座160在塔部158中的位置来 调节，因此调节器IOO的控制压力也是可调节的。控制弹簧130抵抗由隔膜124感应到的控制腔118内的压力。相应地，由控制弹簧130施加的力将调节器100的