用于改进气体压力调节器的响应的附加室的制作方法
【专利说明】用于改进气体压力调节器的响应的附加室
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请涉及于2012年I月31日提交的美国专利N0.8，104, 397，该申请的全部内容通过参引并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明涉及用于控制气体压力传输的机械自操作式弹簧加载的商用调节器。压力调节器减小和/或保持压力水平以在需要的流量范围上调节气体压力传输。
[0004]用于具有快速控制件的气体消耗装置的复杂的计算机控制的操作系统的开发和采用已经对现有的气体压力调节器提出了新的和极端的要求。
[0005]高效率商用锅炉可以使用如下特征:诸如无人操作电子点火、按键开关的阀、燃烧空气和燃料气体混合物的强力吸入，以及在流量的宽范围上的快速的调节燃料需求，因而需要几分之一秒的压力响应时间。常规的气体压力调节器还未被设计成适应这些先前未预见的压力响应时间。
[0006]然而，即使面对这些新的有挑战性的应用，已经在过去50年或更多年的使用范围中有效地服务的常规的气体压力调节器仍然被使用。这在某种程度上是由于:常规气体压力调节器易于在狭窄的空间中且以多个取向安装、其简单的内部自身控制、低维护设计和结构、长的可靠服务寿命以及经济性成本。
【发明内容】
[0007]鉴于上文提到的问题，理想的是获得能够处理与现有气体供给调节器相关联的服务操作问题的装置，该现有气体供给调节器不能够足够快速地响应于气体消耗装置的复杂操作系统。
[0008]用于调节气体系统的压力的气体压力调节器包括:第一室；第一隔膜，该第一隔膜将第一室分成第一隔间和第二隔间；以及第二室，该第二室还已知为附加室，该第二室具有第二隔膜，该第二隔膜将第二室分成第三隔间和第四隔间。第四隔间与第一室的第一隔间连接并且连通。第一隔膜的移动使得第一隔间中的压力改变。第一隔膜的移动还致使第二隔膜进行相应的移动，该第二隔膜的相应移动改变第四隔间的容积。
【附图说明】
[0009]在参照附图作出的下列描述中，更详细地阐述了示例性实施方式的特征和优点。
[0010]图1为根据本发明的实施方式的气体压力调节器的示意性截面图；
[0011]图2为根据本发明的实施方式的气体压力调节器的截面图；
[0012]图3为与气体压力调节器的弹簧塔架连接的第二室的第一示例性实施方式的截面图；
[0013]图4为与气体压力调节器连接的第二室的第一示例性实施方式的截面图；
[0014]图5为第二室的第二示例性实施方式的截面图；
[0015]图6为第二室的第三示例性实施方式的截面图；以及
[0016]图7A和图7B为具有第二室的气体压力调节器的一些示例性实施方式的等距视图。
【具体实施方式】
[0017]文中描述的示例性实施方式的一个目的和特征是提供用于改善压力调节器的响应的室。
[0018]与压力调节器的响应自由度单独相比，第二室的示例性实施方式增大了系统的响应自由度，并且使得系统对瞬时压力改变更快速地作出反应。文中描述的示例性第二室的一个优点是具有在没有扩大通风管线的尺寸、不产生相关联的成本以及不需要使调节器与通风机构部件相协调的情况下改善系统响应并且保持稳定的操作状态的能力。
[0019]根据本发明的示例性第二室能够有利地定尺寸为使得所需的附加的高度最小化，并且利用围绕压力调节器弹簧塔架的现有的空间。文中描述的示例性第二室的另一优点是具有通过安全帽提供至主要弹簧的进入以设定压力水平的能力。
[0020]第二室的示例性实施方式安全地改善了气体压力调节器的响应，尤其针对快速作用气体点火空间和水加热器所使用的高流动能力的商用和工业应用的调节器。第二室的示例性实施方式还可以允许气体压力调节器更快速地响应于在压力和流量需求方面的快速改变，同时保持安全和稳定的操作。
[0021]根据考虑包括附图的说明书，对于本领域的技术人员而言，文中描述的示例性第二室的这些和其他目的、优点和特征将变得明显。
[0022]压力调节器可以用于以稳定受控的压力供给气体，从而将气体压力传输控制在流量需求的范围上。例如，压力调节器可以根据用于一系列住宅用、商用和工业上的应用的燃烧器、加热器以及过程设备来满足燃料气体的变化的需求流量。
[0023]压力调节器一一诸如机械自操作式弹簧加载的压力调节器一一可以包括气流量控制元件、压力响应元件、压力参考元件以及安全元件。
[0024]参照图1，压力调节器的示例性实施方式包括具有膜或隔膜140的室，该膜或隔膜140将室分成第一隔间120和第二隔间130。在非限制性的示例中，第二隔间为加压的隔间，并且第一隔间为未加压的或环境大气侧隔间。柔性的隔膜用作压力响应元件，该柔性隔膜在其外周处被支承和密封，并且联接至阀180。
[0025]将弹簧150封围的弹簧塔架110延伸通过未加压的隔间，并且通过安全帽100封闭。弹簧和弹簧塔架可以提供对抗隔膜的预设定弹簧力。安全帽将壳体密封并且确保在隔膜损坏的情况下没有气体漏出压力调节器。安全帽还允许提供至弹簧的进入，以通过转动因而向下或向上移动具有中央开口 125的内螺纹衬圈155而进行设定点调节。可移动的阀180用作气流量控制元件。
[0026]在操作中，随着在入口 10处从供给管进入压力调节器的流量增大，气流经打开的阀而进入第二隔间130中，在第二隔间130中，压力增大并且抵抗由预设定弹簧150施加的力而将隔膜140向上推动。随着隔膜向上移动，阀最终封闭第二隔间130，从而阻止压力的任何进一步的增大。当在第二隔间中的压力降低时，例如由于在出口处的流量需求增大，则弹簧150的力将阀180向下推动，从而使得气流从入口 10进入第二隔间并且使压力再次增大。随着通过出口 20离开压力调节器的流量增大，在第二隔间中的压力降低，这进而使弹簧150将隔膜140向下推动并且打开阀180。
[0027]随进入压力调节器的流量增大，在第二隔间中压力升高，这进而抵抗弹簧150而移动隔膜140并且关闭阀180。因此，能够保持几乎稳定的供给压力，前提是压力调节器能够足够快速地响应于流量在打开方向和关闭方向上的改变。调节器多快地响应于流量改变某种程度上取决于在第二隔间中的压力的变化速率，即，在第二隔间中的压力改变能够被多快地增大或减小。在第二隔间中的压力的变化速率进一步地与第一隔间中的压力的变化速率有关，S卩，空气多快地在第一隔间中被压缩或从第一隔间释放，以在弹簧力使隔膜返回至阀打开位置之前适应隔膜140的向上移动。在示例性实施方式中，如图1中所示，在第一隔间上设置有安全通风孔或通气孔165，并且该安全通风孔或通气孔165允许当隔膜向上移动时空气从第一隔间被排出至排放管道系统。相反地，当隔膜向下移动时，通气空气通过安全通风孔165被吸入到第一隔间中。在压力调节器操作期间，安全通风孔结合为隔膜140提供所需阻尼稳定性的弹簧加载的双路片状件和小的排出孔。在隔膜140可能损坏的紧急情况下，从第二隔间130逸出至第一隔间120中的气体通过安全通气孔165和连接的管道系统被引导至安全排放位置。作为附加的安全特征，一些压力调节器与内部过压限制减压阀结合，如通过弹簧160示出的，该弹簧160保持使隔膜穿透阀(diaphragm pass-throughvalve) 170关闭。在第二隔间130中发生过压的情况下，在隔膜140上的合成的力会克服弹簧150和160的组合的关闭力