制造流体减压设备的方法与流程

文档序号:16144455发布日期:2018-12-05 15:53阅读:169来源:国知局
制造流体减压设备的方法与流程

本公开内容概括地涉及流体减压设备,并且更具体而言涉及制造更有效地减小过程控制系统中的流体压力的设备的方法。

背景技术

在过程控制系统中,诸如通常在化学、石油、发电或其它工业过程中发现的分布式或可扩展的过程控制系统,通常需要减小流体的压力。但是,压力下降通常会导致不必要的噪音和/或振动水平的增加。因此,过程控制系统通常采用流量减小设备,其旨在以不会导致噪声和/或振动水平的增加的方式减小流体压力。

美国专利号6,935,370(“'370专利”)例示了流体减压设备的几个不同示例,每个流体减压设备采取多个堆叠盘的形式,当在流体流量控制阀中使用时,减小流过其中的流体的压力。一个示例(如'370专利的图5中所示)的特征是多个彼此相对旋转的堆叠的环形盘100以创建各自提供多级减压的流动路径62。该堆叠100的每个盘60具有激光切割轮廓,其限定了水平的螺旋流动路径62,该流动路径62从入口部分68延伸,穿过由一系列平坦腿部部分形成并且包括限制部74、76的中间部70,并且延伸到具有比入口部分68更大的横截面积的出口部分72。'370专利的图8中例示的另一个示例的特征是具有限定相交流体流动路径136、138的环形盘130,以使得流动在其中的流体碰撞,由此释放能量并减小流体压力。



技术实现要素:

根据本发明的第一示例性方面,一种用于流体流动控制设备的流体减压设备。流体减压设备包括一体化本体和多个流动路径。所述一体化本体具有内壁和与所述内壁径向向外间隔开的外壁,所述一体化本体沿着纵向轴线延伸。所述流动路径限定在所述一体化本体的所述内壁与所述外壁之间。所述流动路径中的每个流动路径包括入口孔、出口孔和在所述入口孔与所述出口孔之间延伸的中间部。所述中间部中的至少一部分在基本上平行于所述纵向轴线的方向上延伸。

根据本发明的第二示例性方面,一种用于流体流动控制设备的流体减压设备。所述流体减压设备包括一体化本体和多个流动路径。所述一体化本体包括中央开口和围绕所述中央开口的周边部,所述周边部具有顶端和与所述顶端相对的底端。所述流动路径限定在所述一体化本体的所述周边部中,所述流动路径中的每个流动路径包括入口孔、出口孔和连接所述入口孔与所述出口孔的中间部。所述中间部在靠近所述本体的底端的位置和靠近所述本体的顶端的位置之间延伸。

根据本发明的第三示例性方面,提供了一种制造方法。所述方法包括使用添加制造技术来创建流体减压设备。所述创建包括:形成具有内壁和与所述内壁径向向外间隔开的外壁的本体,所述本体沿着纵向轴线延伸;以及在所述本体的所述内壁和所述外壁之间在所述本体中形成多个流动路径,所述流动路径中的每个流动路径包括入口孔、出口孔和在所述入口孔与所述出口孔之间延伸的中间部,其中,所述中间部中的至少一部分在基本上平行于所述纵向轴线的方向上延伸。

进一步根据前述第一、第二和第三示例性方面中的任何一个或多个,流体减压设备和/或制造方法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,所述中间部的基本部分在所述方向上延伸。

在另一个优选形式中,所述一体化本体具有限定在所述一体化本体的顶端与底端之间的长度,并且在竖直方向上延伸的中间部的至少一部分行进所述一体化本体的长度的至少大部分。

在另一优选形式中,所述入口孔和所述出口孔沿着基本上垂直于所述纵向轴线的轴线定向。

在另一优选形式中,在所述中间部中限定多个压力限制部。

在另一个优选的形式中,所述中间部包括连接到入口部分并基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分、连接到出口部分并基本上平行于所述纵向轴线的第二竖直部分、以及连接所述第一竖直部分和所述第二竖直部分的弯曲部分。

在另一优选形式中,所述入口孔和所述出口孔定位成靠近所述一体化本体的底端,并且所述中间部的弯曲部分定位成靠近所述一体化本体的顶端。

在另一优选形式中,所述多个流动路径中的第一流动路径和第二流动路径共享公共的中间部。

在另一个优选的形式中,所述中间部包括连接到入口部分并且基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分、连接到出口部分并且基本上平行于所述纵向轴线的第二竖直部分、以及连接所述第一竖直部分和所述第二竖直部分并基本上垂直于所述纵向轴线的多个中间孔。

在另一优选形式中,所述入口孔具有第一直径,所述中间部的所述中间孔各自具有比所述第一直径更大的第二直径,并且所述出口孔具有比所述第二直径更大的第三直径。

在另一个优选形式中,所述周边部由内壁和与所述内壁径向向外间隔开的外壁限定,并且所述流动路径限定在所述内壁与所述外壁之间。

在另一优选形式中,所述一体化本体沿着纵向轴线延伸,并且其中,所述中间部包括连接到所述入口孔并且基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分和连接到所述出口部分并且基本上平行于所述纵向轴线的第二竖直部分、以及连所述第一竖直部分和所述第二竖直部分的弯曲部分。

在另一个优选形式中,所述入口孔和所述出口孔定位成靠近所述一体化本体的所述底端,并且其中,所述中间部的所述弯曲部分定位成靠近所述一体化本体的所述顶端。

在另一个优选的形式中,所述一体化本体沿着纵向轴线延伸,并且其中,所述中间部包括连接到所述入口孔并且基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分和连接到所述出口孔并且基本上平行于纵向轴线的第二竖直部分、以及连接所述第一竖直部分和所述第二竖直部分并基本上垂直于所述纵向轴线的多个中间孔。

在另一优选形式中,所述入口孔具有第一直径,所述中间孔中的每一个中间孔具有比所述第一直径更大的第二直径,并且所述出口孔具有比所述第二直径更大的第三直径。

在另一个优选形式中,所述添加制造技术包括3d打印。

在另一个优选形式中,在所述本体中形成所述多个流动路径的动作包括形成所述中间部以包括连接到入口部分并基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分、连接到出口部分并基本上平行于所述纵向轴线的第二竖直部分以及连接所述第一竖直部分和所述第二竖直部分的弯曲部分。

在另一个优选形式中,在所述本体中形成所述多个流动路径的动作包括形成中间部,以包括连接到所述入口孔并且基本上平行于所述纵向轴线的第一竖直部分、连接到所述出口孔并且基本上平行于所述纵向轴线的第二竖直部分以及连接所述第一竖直部分和所述第二竖直部分并基本上垂直于所述纵向轴线的多个中间孔。

附图说明

被认为是新颖的本发明的特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下结合附图的描述,可以最好地理解本发明,其中相似的附图标记表示几个附图中的相似的元件,其中:

图1是根据本公开内容的教导的用于制造流体减压设备的过程或方法的一个示例的示意图;

图2a是根据图1的过程制造的流体减压设备的第一示例的透视图;

图2b是图2a的流体减压设备的横截面图;

图2c是图2a的流体减压设备的另一横截面图;

图2d是图2a的流体减压设备的前视平面图,示出了多个流动路径,但为了清楚起见移除了该设备的其余部分;

图2e是图2a的流体减压设备的俯视平面图,示出了多个流动路径,但为清楚起见移除了该设备的其余部分;

图3a是根据图1的过程制造的流体减压设备的第二示例的透视图;

图3b是图3a的流体减压设备的横截面图;

图3c是图3a的流体减压设备的另一横截面图;

图3d是沿着图3c中的线3d-3d截取的横截面图;和

图4是根据图1的过程制造的流体减压设备的第三示例的横截面图。

具体实施方式

本公开内容通常涉及制造设备的方法,该设备比传统的流体减压设备(例如上述的堆叠盘100)更有效地减小流体压力,并且同时比这种传统的流体减压设备更容易且成本更低地进行制造。本文所述的方法利用切削刃制造技术(例如添加制造),以促进流体减压设备的定制制造,使得取决于给定的应用可以开发任何数量的不同流动路径并将其结合到一体化(unitary)本体或单个本体中。因此,流体减压设备可以例如包括基本上利用设备的整个轮廓的复杂流动路径(与传统的流体减压设备相比而言,传统的流体减压设备通常具有大量未使用的空间或死区),从而最大化(或至少增强)流动路径长度,并进而最大化(或至少增强)设备的减压能力。

图1是根据本发明的教导的方法或过程100的示例的图。在图1中示意性描绘的方法或过程100是定制制造诸如阀内件部件(例如阀笼)的流体减压设备的方法或过程。类似于上述传统流体减压设备(例如盘100的堆叠),根据方法或过程100制造的流体减压设备被配置为减小流过其中的流体的压力,但是如上所述,比传统的流体减压设备更容易且成本更低地进行制造,并且同时即便不比传统的流体减压设备更有效也会与其一样有效。

更具体地,方法100包括基于给定的应用使用添加制造技术来创建定制的流体减压设备的动作104。添加制造技术可以是通过在材料上添加连续材料层来构建三维物体的任何添加制造技术或过程。添加制造技术可以通过任何合适的机器或机器的组合来执行。添加制造技术通常可涉及或使用计算机、三维建模软件(例如计算机辅助设计或cad软件)、机器装备和分层材料。一旦产生了cad模型,机器装备可以从cad文件读取数据并以逐层方式层叠或者添加液体、粉末、片材的连续层(例如),以制造三维物体。添加制造技术可以包括几种技术或过程中的任何一种,诸如举例来说,立体光刻(“sla”)过程、熔融沉积建模(“fdm”)过程、多喷射建模(“mjm”)过程、选择性激光烧结(“sls”)过程、电子束添加制造过程和电弧焊添加制造过程。在一些实施例中,添加制造过程可以包括定向能量激光沉积过程。这样的定向能量激光沉积过程可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数字控制(“cnc”)车床执行。

创建定制的流体减压设备的动作104包括形成一体化本体或单个本体(动作108)并在一体化本体或单个本体中形成多个流动路径(动作112)。一体化本体可以由一种或多种合适的材料制成,诸如举例来说,不锈钢、铝、各种合金,并且由于可定制,可以是任何数量的不同形状和/或尺寸。作为示例,一体化本体可以采取由内壁和与内壁径向向外间隔开的外壁限定的中空圆柱体的形式。形成在本体中的流动路径通常构造成减小流过其中的流体的压力。如上所述,使用添加制造技术定制制造流体减压设备允许基于期望的应用形成流动路径。换而言之,流动路径是可定制的。由于可定制,流动路径可以是独特且复杂的(而不是简单的),具有任意数量的不同长度,具有任何数量的不同尺寸和/或横截面形状,和/或可以布置在任何数量的不同模式。作为结果,一个或多个流动路径可形成为包括或限定多个不同的压力级(例如第一压力级和在其中压力小于第一压力级中的压力的第二压力级),一个或多个流动路径可以是部分或者甚至基本上非水平的(即包括垂直分量),一个或多个流动路径可以随着流体从中穿过而在形状和/或尺寸上变化,一个或多个流动路径可以与一个或多个其它流动路径不同,流动路径可以彼此错开或偏移(水平地或垂直地)贯穿一体化本体,一个或多个流动路径可以在靠近一体化本体的顶端的位置与一体化整体的底端位置之间延伸(例如移动或延伸一体化本体的长度的基本部分(substantialporiton)),使得实际上设备的整个轮廓被利用,或这些情况的组合。

应该理解,动作104(以及动作108、112)可以被执行任意数量的不同次数。动作104可以例如多次执行,以创建用于单个过程控制阀的多个流体减压设备,其中为特定的应用创建每个流体减压设备。替代地或附加地,动作104可以多次执行,以便创建用于多个相似或不同的过程控制阀的流体减压设备。

图2a-2e例示了使用该方法或过程100定制制造的流体减压设备200的第一示例。该示例中的流体减压设备200采取阀笼的形式,该阀笼可以设置在过程控制阀(例如滑动杆阀)的阀体中。流体减压设备200具有单个本体或一体化本体204以及在一体化本体204中形成或限定的多个流动路径208,以减小流过本体204的流体的压力。如将在下面更详细地讨论的那样,流动路径208以实际上利用设备200的整个轮廓的方式形成在一体化本体204中,从而最大化(或至少增加)流动路径208的长度,并且进而最大化(或至少增强)设备200的减压能力。

如图2a-2c所例示,本体204具有中央开口212和围绕中央开口212的基本上圆柱形的周边部216。中央开口212沿着中心纵向轴线218延伸并且其尺寸被设计成接收过程控制阀的阀塞,该阀塞可移动地设置在其中以控制流体流过过程控制阀。基本上圆柱形的周边部216由内壁220(其进而限定中央开口212)和与内壁220径向向外间隔开的外壁224限定。

如图所示,流动路径208形成在内壁220与外壁224之间的周边部216中,并围绕中央开口212周向布置。每个流动路径208的横截面为圆形形状并且包括入口孔236、出口孔240以及在入口孔236与出口孔240之间延伸的中间部244。

入口孔236形成于内壁220中并穿过内壁220(并因此与中央开口212直接流体连通),每个入口孔沿着基本上垂直于(例如精确地垂直于)纵向轴线218的第一轴线(例如第一轴线226)定向。流动路径208的入口孔236布置成多行228,其中入口孔236的交替行228彼此错开或偏移。例如,行228a中的入口孔236与邻近行228a的行228b中的入口孔236错开或偏移。尽管入口孔236不必以这种方式(或完全)错开,但是以这种方式错开入口孔236有助于实现遍布流体减压设备200的平衡流体流动。

出口孔240形成于外壁224中并穿过外壁224,每个出口孔沿着第二轴线(例如第二轴线246)定向,第二轴线与第一轴线(例如第一轴线226)即使不是精确地同轴的话也基本上同轴(并且因此基本上垂直于纵向轴线218,即使不是精确地垂直的话)。与入口孔236一样,出口孔240布置成多行247,出口孔240的交替行247以与入口孔236的交替行228类似的方式彼此错开或偏移。然而在其它示例中,出口孔240可以以不同(例如彼此不同,与入口孔236不同)的方式或者根本不错开或偏移。

该示例中的中间部244是u形的并且从靠近本体204的底端248(在底端248处部分244分别连接到入口孔236)的位置延伸,在周边部216内向上朝向本体204的顶端252,并且向下返回到靠近底端248的位置(在底端248处部分244分别连接到出口孔240的位置)。换而言之,每个流动路径208的中间部244向上地和返回向下地进行扫掠(sweep)或行进,即180度。因此,如所例示地,每个中间部244具有第一竖直部分256(例如连接到相应的入口孔236并基本上平行于纵向轴线218的竖直腔室)、第二竖直部分260(例如连接到相应的出口孔240并且基本上平行于纵向轴线218的竖直腔室)以及弯曲部分264(例如位于入口孔236和出口孔240上方的将第一竖直部分256和第二竖直部分260彼此连接的弯曲腔室)。

如此布置,每个流动路径208的中间部244的基本部分在基本上竖直方向上(即基本上平行于纵向轴线218)定向,即使不是精确的竖直方向(即精确地垂直于纵向轴线218)。并且因为在该示例中,中间部244包括每个流动路径208的基本部分,所以在该示例中,每个流动路径208的基本部分沿基本上竖直的方向(或精确的竖直方向)上定向。然而,在其它示例中,情况并非如此。在一些示例中,中间部244的更大部分可以在非竖直方向上定向,例如相对于纵向轴线218成角度。替代地或附加地,入口孔236和出口孔240可以包括每个流动路径208中的更大部分,使得中间部244包括每个流动路径208的大部分但不是实质的部分。

在该示例中的每个中间部244还包括多个压力限制部268,每个压力限制部268通过使中间部244变窄而形成,用于通过分阶段地产生额外的压力减小。在所例示的示例中,每个中间部244包括在中间部244的整个长度上彼此间隔开的四个压力限制部268。在其它示例中,可以使用更多或更少的压力限制部268(以产生更多或更少的压力减小)。

应该理解,不同流动路径208的中间部244(更具体地是那些部分244的弯曲部分264)将延伸或向上行进到周边部216内的不同点。换而言之,一些中间部244将比其它中间部244更靠近本体204的顶端252定位。作为示例,流动路径208a的中间部244延伸到比流动路径208b的中间部244更高的位置,即更靠近本体204的顶端252。因此,流动路径208一起基本上跨越整个周边部216。换而言之,流动路径208形成为遍及周边部216,从本体204的底端248到顶端252,由此通过在流体减压设备200(与传统的流体减压设备不同)中留下少量(如果有的话)未使用的上死区最大化流动路径208的长度。

还将理解,一个或多个中间部244的长度可以与一个或多个其它中间部244不同,使得一个或多个流动路径208比一个或多个其它流动路径208更长(或更短)。这允许减压设备200内的可变压力减小,其中较长的流动路径208构造成比其它流动路径208更大程度地减小流体压力。作为示例,流动路径208a、208b具有分别形成为比流动路径208c、208d的入口孔236和出口孔240更靠近底端248的入口孔236和出口孔240,可以形成为比流动路径208c、208d长,以便有效地容纳可以随着过程控制阀的阀塞首先开始移动到打开位置(未示出),暴露流动路径208a、208b的入口孔236而可能发生的较大的压力变化。随着阀塞进一步打开,暴露像流动路径208c、208d那样的额外的流动路径208,可以使用较短的流动路径,因为需要适应较小的压力变化。同时,这些额外的较短流动路径可有效管理任何压差变化。

在其它示例中,每个流动路径208的入口孔236可以形成在外壁224中并穿过外壁224(而不是内壁220),并且每个流动路径208的出口孔240可以形成在内壁220中并穿过内壁220(而不是外壁224),使得流体通过流体减压设备200在相反方向(从外径到内径)上流动。此外,在其它示例中,每个流动路径208的中间部244可以在形状和/或尺寸上与图2a-2e中描述的不同。作为示例,中间部244可以包括在入口孔236和出口孔240下方向下延伸的一个或多个部分,使得设备200提供向下流动构造(而不是向上流动构造)。此外,尽管在该实例中的流动路径208各自具有恒定的直径,但是在其它示例中,流动路径208可以具有可变的直径(例如通过使中间部244渐变),由此为流过其中的流体提供恢复区域。

当流体减压设备200在操作中(在过程控制阀的阀体中),并且阀塞移动到部分打开位置(暴露一些入口孔236)或完全打开位置(暴露所有入口孔236)时,流体将从阀体经由中央开口212流入流动路径208的暴露的入口孔236。然后流体将流入流动路径208并穿过流动路径208的中间部244。当流体向上行进或扫掠(经由第一竖直部分256)时,流体在每个中间部244的外轮廓上或沿着每个中间部244的外轮廓拖过(drag),同时重力作用在流体上,由此减小流体的速度。沿途,流体遇到每个中间部244中的压力限制部268,这分别有利于额外的压力减小。因此流体的压力减小到小于其初始流体压力的流体压力。随着流体向下行进或扫掠返回(经由第二竖直部分260),流体继续在中间部244的外轮廓上或沿着中间部244的外轮廓拖过,由此进一步减小流体的速度。流体沿途再次遇到压力限制部268,这有利于额外的压力减小。因此流体的压力进一步减小。然后减压流体经由流动路径208的出口孔240流出减压设备200(并且进入阀体)。以此方式,设备200减小流过其中(并且因此通过过程控制阀)的流体的压力。然而,通过采用基本上利用设备200的整个轮廓的复杂的流动路径208来实现这一点,设备200比传统的流体减压设备更有效地减小流体压力。

图3a-3d例示了使用该方法或过程100定制制造的流体减压设备300的第二示例。该示例中的流体减压设备300也采用阀笼的形式,该阀笼可以用于过程控制阀(例如滑动杆阀)的阀体。流体减压设备300是阶段式减压设备,其具有单个本体或一体化本体304以及在一体化本体304中形成或限定的多个流动路径308,以减小流过本体304的流体的压力。如同流动路径208一样,流动路径308以实际上利用设备300的整个轮廓的方式形成在一体化本体304中,从而最大化(或至少增加)流动路径308的长度,并且进而最大化(或至少增强)设备300的减压能力。

如图3a、3b和3c所例示,本体304具有中央开口312和围绕中央开口312的基本上圆柱形的周边部316。中央开口312沿着中心纵向轴线318延伸并且尺寸设计成接收过程控制阀的阀塞,该阀塞可移动地设置在其中以控制流体流过过程控制阀。基本上圆柱形的周边部316由内壁320(其进而限定中央开口312)以及与内壁320径向向外间隔开的外壁324限定。

如图3a-3d最佳所例示,流动路径308形成在内壁320与外壁324之间的周边部316中,并围绕中央开口312周向布置。每个流动路径308具有部分地由入口孔336和出口孔340限定的横截面可变的形状。

入口孔336形成在内壁320中并穿过内壁320(并且因此与中央开口312直接流体连通),每个入口孔沿着基本上垂直于(例如垂直于)纵向轴线318的第一轴线(如,第一轴线326)定向。入口孔336布置在多个行328和多个列329中,入口孔336的交替行328彼此错开或偏移并且入口孔336的交替列329错开或彼此偏移。例如,行328a中的入口孔336与邻近行328a的行328b中的入口孔336错开或偏移,并且列329a中的入口孔336与邻近列329b中的入口孔336错开或偏移。如上所述,以这种方式错开入口孔336有助于在整个流体减压设备300中实现平衡的流体流动,尽管入口部分336不必以这种方式(或根本不)错开。

出口孔340形成于外壁324中并靠近外壁324,每个出口孔沿着第二轴线(例如第二轴线346)定向,第二轴线基本平行于第一轴线326(并且因此基本上垂直于纵向轴线318)但与第一轴线326间隔开。与入口孔336一样,出口孔340布置成多个行345和多个列347(在图3d中最佳可见)。尽管交替列347以与交替列329相似的方式彼此错开或偏移,但交替行345以与交替行328不同的方式错开或彼此偏移。如图3b和3c所例示,出口孔340的交替行345与入口孔336的交替行328相比间隔得更远。因此,作为示例,行345a中的出口孔340与行345b中的出口孔340之间的距离大于行328a中的入口孔336(其分别与行345a中的出口孔340相关联)与行328b中的入口孔336之间的距离(其分别与行345b中的出口孔340相关联)。作为结果,出口孔340跨越本体304的周边部316的比入口孔336更大的部分,并且因此定位成比入口孔336更靠近本体304的顶端352,本体304与出口孔340和入口孔336相关联。尽管该差异可以变化,在所例示的示例中,出口孔340跨越周边部316的部分是由入口孔336跨越的周边部316的部分的两倍。

在其它示例中,每个流动路径308的入口孔336可以形成在外壁324中并且穿过外壁324(而不是内壁320),并且每个流动路径308的出口孔340可以形成在内壁320中并穿过内壁320(而不是外壁324),使得流体通过流体减压设备300在相反方向(从外径到内径)流动。

每个流动路径308还由中间部344限定,中间部344在入口孔336中的相应一个孔和出口孔口340中的相应一个孔之间延伸,并与多个其它关联流动路径308共享。换而言之,流体减压设备300包括多个公共的中间部344。在所例示的示例中,每个中间部344用作流动路径308的公共中间部,其包括入口孔336的同一个列329中的入口孔336,并且进而包括分别与入口孔336的列329相关联的出口孔340的列347中的所有出口孔340。作为示例,中间部344a用作流动路径308的公共中间部,包括列329a中的入口孔336和列347a(其与列329a相关联)中的出口孔340。然而,在其它示例中,中间部344可以用作不同地进行关联的流动路径308的公共中间部。

如图3b和3c所例示,该示例中的中间部344有点v形并从紧邻本体304的底端348的位置延伸(其中每个部分344连接到与其相关联的入口孔336),在周边部316内朝向并紧邻本体304的顶端352的位置向上并且向下返回到紧邻底端348的位置(其中每个部分344连接到与其相关联的出口孔340)。如所例示的那样,每个中间部344具有连接到与其相关联的相应入口孔336的第一腔室356,连接到与其相关联的相应出口部分340的第二腔室360,以及连接第一腔室356和第二腔室360的多个中间孔364。虽然本文未例示,但为了通过分级产生额外的减压之目的,每个中间部344可以可选地包括一个或多个压力限制部,例如,上述的压力限制部268。

该示例中的第一腔室356在基本上竖直的方向上延伸,但相对于纵向轴线318以小角度定向,使得当第一腔室356向上延伸到中间流动孔364时,第一腔室356朝向外壁324略微径向向外成角度。在该示例中,第二腔室360也在基本上竖直的方向上延伸,但相对于纵向轴线318以小角度定向,使得当第二腔室360远离流动孔364向下延伸时,第二腔室360朝向外壁324稍微径向成角度外。如图所示,第一腔室356和第二腔室360是渐变的,这有助于促进当流体从中流过时流体逐渐减压。然而,在其它示例中,第一腔室356和第二腔室360不需要如此渐变。

每个中间部344中的中间孔364的数量优选对应于与相应中间部344相关联的入口孔336和出口孔340的数量。因此,例如,如图3b和3c所示,当中间部344a与八个入口孔336和八个出口孔340相关联时,中间部344a优选包括八个中间孔364。每个中间孔364(在每个中间部344中)沿着第三轴线(例如第三轴线366)定向,第三轴线基本平行于第一轴线和第二轴线(例如轴线326、346),但与第一轴线和第二轴线间隔开。在所例示的示例中,每个中间部344中的中间孔364全部位于入口孔336和出口孔340的上方(即比入口孔336和出口孔340更靠近本体304的顶端352)。然而,在其它示例中,一些或者所有的中间孔364可以位于与入口孔336和/或出口孔340相同的水平面上或其下方。

优选地,每个出口孔340将具有比每个中间流动孔364的直径更大的直径,中间流动孔364的直径又将具有比每个入口孔336的直径更大的直径,使得出口孔340具有最大的直径。在一个示例中,每个出口孔340具有大约0.16英寸的直径,每个中间流动孔364具有大约0.14英寸的直径,并且每个入口孔具有大约0.12英寸的直径。然而,在其它示例中,出口孔340的直径可以小于中间流动孔364和/或入口孔336的直径。此外,在其它示例中,一个或多个入口孔336可以具有不同于一个或多个其它入口孔336的直径(例如更靠近本体304的底端352的入口孔336可具有比其它入口孔336更大的直径),一个或多个出口孔340可具有不同于一个或多个其它入口孔出口孔340的直径(例如更靠近本体304的底端352的出口孔340可以具有比其它出口孔340更大的直径),和/或一个或多个中间孔364可以具有不同于一个或多个其它中间孔364的直径(例如更靠近本体304的底端352的中间孔364可具有比其它中间孔364更大的直径)。

在如此布置每个中间部344的情况下,每个流动路径308的中间部344的基本部分在基本上竖直的方向上定向。并且因为在该示例中,中间部344包括每个流动路径308的基本部分(尽管与其它流动路径308共享基本部分),但在该示例中每个流动路径308的基本部分在基本上竖直的方向上定向。然而,在其它示例中,情况并非如此。在一些示例中,每个中间部344的更大部分可以在非竖直方向上定向,例如,相对于纵向轴线318成角度。替代地或附加地,入口孔336和出口孔340可以包括每个流动路径308的较大部分,使得中间部344包括每个流动路径308的大部分但不是实质的部分。

除基本上竖直定向之外,流动路径308基本上跨越整个周边部316。换而言之,流动路径308遍及周边部316从本体304的底端348至顶端352形成从而通过在流体减压设备300中留下少量(如果有的话)未使用的上死区(与常规流体减压设备不同)来最大化流动路径308的长度。

当流体减压设备300在操作中(在过程控制阀的阀体中)并且阀塞移动到完全打开位置由此暴露所有入口孔336时,流体将从阀体经由中央开口312进入流动路径308的入口孔336。流体然后将流入并流过由流动路径308共享的公共中间部344。当流体向上(经由第一腔室356)行进时,流体在每个中间部344的外轮廓上拖过或沿着每个中间部344的外轮廓拖过,同时重力作用在流体上,从而减小流体的速度。因此流体的压力减小到小于其初始流体压力的流体压力。然后,中间部344的第一腔室356将分别将流体馈送到中间孔364中,该中间孔364又将流体分别传递到第二腔室360中。当流体(经由第二腔室360)向下返回时,流体继续在每个中间部344的外轮廓上拖过或沿着每个中间部344的外轮廓拖过,由此进一步减小流体的速度。流体的压力因此进一步减小。减压流体然后经由流动路径308的出口孔340流出减压设备300(并且进入阀体)。以此方式,设备300减小流过其中(并且因此通过过程控制阀)的流体的压力。然而,通过采用基本上利用设备300的整个轮廓的复杂流动路径308来实现这一点,设备300比常规流体减压设备更有效地减小流体压力。另外,随着流体行进通过流动路径308,通过增加每个流动路径308中的孔的直径,获得了超出传统流体减压设备中所见的额外的减压。此外,尽管出口孔340展开以帮助实现期望的减压,但是流体减压设备300不需要使用较大的致动器(即具有较长行程的致动器),这是因为入口孔336的定位(其不以与出口孔340相同的方式展开)。

还将理解,即使当阀塞移动到部分打开位置时,上述流体压力减小也会发生,从而暴露入口孔336的一个或多个行328。在这种情况下,流体将经由中央开口312从阀体流动进入暴露的入口孔336。然后,流体将以上述方式行进通过减压设备300,利用所有相关联的中间孔364和出口孔340,尽管少于所有入口孔336被暴露。

图4例示了使用该方法或过程100定制制造的流体减压设备400的第三示例。流体减压设备400基本上类似于流体减压设备300,其中使用公共附图标记来指示公共部件。然而,代替包括多个公共中间部344(如设备300那样),设备400包括围绕本体304的整个中央开口312周向布置的单个公共中间部444。单个公共中间部444在本示例中是在本体304的内壁320、324(并且因此分别为入口孔336和出口孔340)之间限定或形成的弯曲空间或区域。更具体而言,弯曲空间或区域被限定在第一中间壁480与第二中间壁484之间,第一中间壁480定位成紧邻内壁320而径向向外并且与入口孔336流体连通,第二中间壁484定位成紧邻外壁324而径向向内并与出口孔340流体连通。因此,当流体流入流体减压设备400时,流体将流入并穿过单个公共的中间部444,而不管流体在哪里进入流体减压设备400。

单个公共中间部444(其也可以被称为压力恢复空间)以多种方式是有益的。首先,即使当初始打开阀塞时,单个公共中间部444也允许设备400利用部分444的全部环形区域。换而言之,即使当阀塞首先开始移动(或者到部分打开或者完全打开的位置),由此暴露入口孔336的一个或者多个行328时,流体将流入单个公共的中间部444,充分利用中间部444的完全恢复(和减压)区域。其次,单个公共中间部444允许设备400充分利用所有出口孔440,而不管阀塞打开的程度(即其中阀塞相对于阀座的位置)。作为示例,即使当阀塞仅处于10%行程(即行进了移动到其完全打开位置所需的距离的10%)时,使得入口孔336的两行328暴露,流体将流入并穿过单个公共中间部444,然后单个公共中间部444供给出口孔340的所有行345。换而言之,所有出口孔340可用于减压,即使仅仅一些入口孔336已经暴露。再次,最后,单个公共中间部444有利于流体相互作用,因为已经通过一个入口孔336的流体将与已经通过其它入口孔336的流体碰撞,由此耗散或吸收流体中的动能并在进入出口孔340之前稳定流体。

本文描述了本发明的优选方面,包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式或多个模式。虽然本文示出并描述了许多示例,但本领域技术人员将容易理解,各个方面的细节不必相互排斥。相反,本领域技术人员在阅读本文的教导后应该能够将一个方面的一个或多个特征与其余方面的一个或多个特征组合。此外,还应该理解的是,所例示方面仅是示例性的,并且不应被视为限制本发明的范围。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行,除非本文另有指示或者与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如,“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明的一个或多个方面,而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。

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