技术领域
本公开内容通常涉及流体调节器，且尤其地，涉及模块化直列式流体调节器(modularin-linefluidregulator)。
背景技术：
过程控制系统使用各种现场设备来控制过程参数。流体调节器通常遍布于整个过程控制系统，以控制各种流体(例如，液体、气体等等)的压力。流体调节器通常用于将流体的压力调节到基本不变的数值。特别地，流体调节器具有入口，该入口通常接收相对高压力的输入流体，这一压力可能变化或者波动，并且在出口处提供相对较低且基本不变的压力。例如，与一件装备相关的气体调节器可从气体分配源接收具有相对高压力的气体，并且可调节气体，以具有较低且基本不变的压力，以便适于装备安全、高效地使用。
流体调节器通常利用隔膜或活塞来控制流体的流动和压力，该隔膜或活塞具有经由偏置弹簧施加至其中一侧的设置的或控制的压力。隔膜或活塞还可操作地直接连接或者借助于连杆机构而连接到阀部件，阀部件相对于支座(seat)的孔口移动，该支座流体地将调节器的入口连接至其出口。响应于出口压力和设置的或控制的压力之差，隔膜或活塞移动阀部件，从而改变流过调节器的流动，以实现基本不变的出口压力，这向隔膜或活塞的另一侧提供了平衡力，该平衡力等于或成比例于设置的或控制的压力。
流体调节器可构造成单级或一级系统，其中，只有一个调节阀以及相关部件被流体地放入到入口压力和已调节的出口压力之间。然而，这种单级或一级系统可响应于入口或者输入压力的变化而在输出压力上表现出显著的变化。例如，在一些应用中，例如涉及调节由高压气瓶所提供的流体的那些应用，调节器处的入口压力能够变化6倍或更多，这会导致由单级调节器所提供的已调节输出压力的显著变化。
多级(例如，两级)流体调节器能够响应于如上面所提及的那些入口压力变化而提供大大减小的输出压力变化。例如，与一级流体调节器相比较，两级流体调节器可响应于入口压力变化而提供输出压力变化的5倍减小。然而，实际上，通常只在一级系统未能提供期望级别的性能(例如，期望的最大输出压力变化)之后，才实施两级流体调节器系统。因此，第二个庞大笨重的流体调节器可被现场串联安装于初始的、运行不佳的流体调节器，以实现期望的整体性能。可选择地，初始的、运行不佳的流体调节器可被移除，并且用另一个两级流体调节器组件来替换。在各种例子中，这种基于现场的改型或者再次安装会非常耗时，成本高，并且会导致在过程控制环境中，调节器系统消耗非常多的宝贵空间(例如，控制柜空间)。
技术实现要素：
根据一个公开的例子，流体调节器装置包括第一流体调节器主体，所述第一流体调节器主体具有流体入口和带螺纹的外表面，以接合第二流体调节器中的带螺纹的开口，从而将第一流体调节器串联地流体连接至所述第二流体调节器。所述流体调节器装置还包括阀和压力传感构件，所述阀控制流体流过所述第一流体调节器，所述压力传感构件可操作地连接到所述阀，以控制所述阀的位置，从而在所述第一流体调节器的出口处提供已调节的输出压力。在所公开的例子中，所述压力传感构件和所述阀构造成容纳于所述第二流体调节器的邻近于所述带螺纹的开口的空腔内。
在另一个公开的例子中，多级流体调节器包括第一流体调节器，该第一流体调节器具有主体、放置于所述主体内的第一阀，以及用于在第一调节器的出口处设置第一已调节的压力的第一弹簧。所述第一调节器的所述主体包括流体地连接到所述第一阀的开口。多级流体调节器还包括第二流体调节器，该第二流体调节器具有主体部分、第二阀、活塞，以及弹簧，所述主体部分包括流体入口和带螺纹的外表面，以螺纹地接合所述开口，所述活塞可操作地连接到第二阀，所述弹簧位于第二活塞和所述主体部分之间，以在所述第二流体调节器的出口处设置第二已调节的压力。
在又一个公开的例子中，流体调节器包括具有入口和出口的主体。所述入口包括带内螺纹的开口，并且所述出口包括带外螺纹的突起，所述带外螺纹的突起构造成可螺纹接合到另一个流体调节器的入口。此外，所述主体包括外罩(casing)，所述外罩具有带螺纹的开口，以接受活塞操作的流体阀组件，且所述活塞操作的流体阀组件包括活塞、流体阀，以及弹簧，所述活塞可滑动地接合所述外罩的内壁，所述流体阀可操作地连接到所述活塞，而所述弹簧可操作地接合所述活塞和所述阀，以设置所述流体调节器的已调节的输出压力。
附图说明
图1描述了已知的直列式流体调节器结构。
图2描述了示例的两级流体调节器系统或组件，其具有安装在可调节的调节器中的模块化直列式调节器。
图3描述了另一个示例的模块化直列式流体调节器。
图4描述了图3的示例的模块化直列式流体调节器，其安装在已知的可调节的调节器上。
具体实施方式
本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器能够容易地安装在另一个流体调节器上，以形成具有优异调节特性的多级(例如，两级)流体调节器，从而最小化输入或入口压力变化对输出或出口压力的影响。更为特别地，在一些实施中，示例性模块化直列式流体调节器可安装在另一个流体调节器(例如，初级可调节的调节器)的主体上，以形成第一级流体调节器，第一级流体调节器流体地连接到另一个流体调节器，于是该另一个流体调节器用作第二级调节器。另一个调节器(例如，初级可调节的流体调节器)可包括带螺纹的开口，模块化直列式流体调节器被插入至该开口，并且可与开口螺纹接合。一旦接合到另一个流体调节器，模块化直列式流体调节器就可用作该另一个流体调节器的第一级调节器，以使得该另一个流体调节器提供改进的输出调节特性。
在其它实施中，示例性模块化直列式流体调节器可被设置在具有入口和出口的外罩或外壳中。出口形成于带螺纹的突起或接头(fitting)上，该带螺纹的突起或接头构造成可螺纹接合到传统流体调节器(例如，可调节的流体调节器)的带螺纹的入口开口。在这些实施中，模块化直列式流体调节器具有类似弹药筒的外观和几何形状。而且，类似于上面所提及的实施，其中，模块化直列式流体调节器被插入到另一个调节器主体的带螺纹的开口内，这些其它实施使用模块化流体调节器作为另一个流体调节器的第一级流体调节器，于是该另一个流体调节器用作第二级流体调节器。
更为一般地，作为一种选择，本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器可在工厂安装，以提供较为紧凑的两级流体调节器系统。可选择地，本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器能够容易地现场改型或者安装在另一个流体调节器上，以将一级调节系统转变为相对紧凑的两级调节系统。
图1描述了已知的直列式一级流体调节器100的横截面视图。已知的流体调节器100具有一般为圆柱形的主体、外壳，或者外罩102，其包括下外罩或第一部分104和上外罩、管帽，或者第二部分106。第一部分104和第二部分106借助于各自的配合螺纹108和110而螺纹接合。第一部分104包括入口端口112，入口端口112具有内螺纹114，以接合管子或者其它流体承载导管。此外，在入口112中设有过滤器或筛子116，以避免灰尘和/或其它碎片污染调节器和损害其工作。第一部分104还保持或引导阀组件118。阀组件118包括流体流动控制构件或塞子120，流体流动控制构件或塞子120相对于流体地连接到入口112的通道124的开口或孔口122移动，从而控制流体流入调节器100。流体流动控制构件或塞子120固定于杆126，杆126可滑动地与第一外壳部分104中的钻孔128接合。O环130形成钻孔128的壁和杆126之间的圆周密封。杆126与活塞132一体式形成，活塞132可滑动地接合在上外罩或第二外罩部分106中。O环134提供对上外罩或第二外罩部分106的内壁136的密封。活塞132的上表面138流体地连接到出口压力端口140，出口压力端口140包括用于接受管子或其它流体导管的内螺纹142。
如图1所清楚所见，借助于通道144和146，钻孔128流体地连接到出口端口140。因此，当塞子120与孔口122相间隔时，流体能够从入口112流到出口140，以增加出口140处的压力。压缩弹簧148被放置在活塞132和第一或下外罩部分104的支座150之间。借助于开口154，提供活塞132和支座150之间的腔室152到大气的出口，且因此，在调节器100工作期间，保持于大气压。
在工作中，弹簧148偏压或推进活塞132，且因此，塞子120远离孔口122，以至于阀118提供正常打开的结构。由此，在出口140处，没有大于大气压的压力，阀118处于完全打开情况。而且，当入口112传送加压的流体到出口140时，出口140处的压力增大，并且，活塞132的表面138上的压力增大，并促使塞子120朝向孔口122，由此限制流体从入口112流向出口140。当出口140处的压力足够高时，将达到力平衡状态(即，弹簧施加的压力将平衡出口140处的压力)，以便出口140处的压力为小于入口112处压力的基本不变压力。这种流体调节器的基于力平衡的操作是熟知的，因此，在本文不做更为详细的描述。
图2描述了示例的两级流体调节器系统或组件200，其具有安装在可调节的调节器204中的模块化直列式流体调节器202。在图2的例子中，模块化直列式流体调节器202用作第一级直列式流体调节器，而可调节的流体调节器204用作第二级直列式流体调节器，其串联地流体连接到模块化直列式流体调节器202。可调节的流体调节器204包括可操作地连接到隔膜208的阀组件206、弹簧片210和弹簧212，所有这些按传统方式协作，以控制流过阀组件206的流体。此外，借助于可手动操作的调整器或把手214，可设置或调节可调节的流体调节器204的已调节的输出压力，当可手动操作的调整器或把手214转动时，引起带螺纹的棒216改变弹簧212的压缩。
模块化直列式流体调节器202包括主体218，主体218具有入口220和带螺纹的外表面222，带螺纹的外表面222接合可调节的流体调节器204的主体227中的开口226的带螺纹的内表面224。带螺纹的内表面224可按尺寸制造和构造成接受主体218的带螺纹的外表面222，或者可选择地，接受螺纹联接器、接头或类似物，从而直接地连接压力输入导管或导线。类似地，入口220可包括内螺纹表面228以接受螺纹联接器、接头等，从而将压力输入导管或导线连接到模块化直列式流体调节器202。模块化直列式流体调节器202包括阀组件230，阀组件230放置于空腔231中，并且具有塞子232，借助于杆236，塞子232连接到压力传感构件或活塞234。阀组件230按传统方式工作，以控制流体从入口220，通过孔口238和通道240、242以及244到阀204的入口246的流动。弹簧248放置在活塞234和主体218的弹簧支座250之间。弹簧248可按尺寸制造和构造成在调节器202的出口通道242处提供期望的已调节压力。此外，借助于通道252，提供空腔231到大气压的出口。
图3描述了另一种示例的模块化直列式流体调节器300。可利用类似于或相同于那些用来实现在图2中描述的示例性调节器202的许多部件，来实现示例性调节器300。那些类似或相同的部件采用与图2有关的相同参考号来标识。与图2中所描述的示例性模块化直列式流体调节器202不同，图3的示例性模块化直列式流体调节器300包括外部主体、外罩或者外壳302，其具有螺纹304以螺纹接合主体218。此外，该外部主体、外罩或外壳302包括具有出口通道308和外螺纹表面310的接头或突起306。
图4描述了图3的示例性模块化直列式流体调节器300，其安装在已知的可调节的调节器400上。如图4中所描述，示例性直列式流体调节器300的接头306螺纹接合到流体调节器400的入口402，以至于模块化直列式流体调节器300形成不可调节的第一级流体压力调节器，而可调节的调节器400用作第二级流体调节器。
本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器202和300能够有利地用于容易且快速地将另一级调节安装在已现场安装的另一个流体调节器中或上。例如，在已有的流体调节器未能提供期望的输出压力调节性能的情况下，可通过移除已有流体调节器的入口的任何入口接头，将模块化直列式流体调节器202和300中的一个螺纹连接至已有流体调节器的入口，然后将入口接头连接到最新安装的模块化直列式流体调节器的入口，来安装本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器202和300。
虽然在本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器202和300被描述为一般的圆柱形，但是任意其它形状也能被使用。例如，所使用的外罩或主体可具有多边形(例如，矩形)的横截面。此外，虽然本文中描述的示例性模块化直列式流体调节器被描述为流体连接到其它阀的入口，并且被描述为使用活塞操作阀，但是这些示例的直列式流体调节器可改为连接到控制压力输出或另一个流体调节器的出口，并且/或者改为使用隔膜操作阀。
尽管本文已经描述了一些方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围并不受限于此。相反地，本专利覆盖了明显落入后附权利要求的范围内的所有方法、装置和制品，无论是从字面上还是在等同的原则下。