具有可调整特征的减压调节器的制作方法

专利名称：具有可调整特征的减压调节器的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及诸如减压调节器之类的在线流量控制装置，更具体而言， 涉及一种具有调整机构的减压调节器，所述调整机构用于改变出口压力，包括 闭合该调节器所需的压力。
背景技术：
诸如减压调节器之类的流量控制装置在本领域是公知的。例如，拉赫曼 (Lachmann)等人的美国专利4,476,888 /〉开了一种过压控制阀，其具有形成 有前输出室的阀壳体、与输出室相邻并在该输出室后部的后进口室和位于所述 室之间的阀座。阀体可在壳体中朝向阀座向前移动至阀座上的闭合位置并阻断 所述室之间的流动，以及从阀座向后移动至允许所述室之间的流动的打开位置。 所述主体具有暴露在所述室中的至少一个向前朝向的端面和至少一个向后朝向 的端面。向前朝向的端面的有效表面积大于向后朝向的端面的有效表面积。弹 簧通过预定的大致恒定的偏压力驱使所述阀向前至打开位置，从而当向前端面 上的向后有效压力克服弹簧的力以及后端面上的压力时，阀体抵抗弹簧向后移 动至闭合位置。戈尔德(Gold)的美国专利4，667,695公开了一种两级安全阀，其中，先导 流量被自动流量控制元件限制在特定的最大预定水平，以扩大其最大工作压力 范围并提高其工作特性。下游孔口可完全打开并属于固定区域类型，或可被弹 簧或螺线管偏压元件控制。通过下游孔口螺线管或步进电L的才喿作，安全压力9
水平将响应电输入信号。米勒(Miller)的美国专利5,501,247公开了在流体压力调节器中的组合， 该组合包括形成腔的主体和在该主体上延伸遍及该腔的盖，所述盖和主体带 有相互接合的螺紋以允许该盖在该主体上的旋转结构；隔膜，其在所述腔中， 并坐于由所述主体形成的凸缘上从而形成密封件；压力传递元件，其在所述腔 中，用于将盖压力传递至所述密封件；其中，所述主体具有流动端口，并且存 在提升阀，其在所述主体内并可移动以控制经由所述端口的流体流量；弹簧， 其在所述腔中的盖结构中，并可轴向移动以将弹簧压力传递至所述隔膜，所带 有的提升阀用于与所述结构一起轴向运动；以及阻隔装置，其用于阻止所述压 力传递元件与所述主体和结构中的至少 一个之间的相对旋转运动。拉森(Larsen)的美国专利公开2004/0216781公开了一种包括壳体的在线 流量控制装置，其中，所述壳体的管状部与螺紋连接至该壳体的配件的管状部 轴向对齐。活塞具有延伸穿过其中的膛孔，其中，所述管状部以轴向间隔关系 延伸至其中，当活塞相对于所述管状部轴向移动至阻隔位置以阻隔通过所述装 置的流体流动时，所述配件的管状部将阀座安装为邻接抵靠活塞内部的肩部。 所述活塞的括大的直径部分的部底表面与两个所述活塞位置的活塞膛孔流体连 通，但在所述活塞处于其阻隔位置时不与所述主体的高压入口流体连通。弹簧 回弹驱使活塞处于其阻隔位置。两个实施例为压力调节器，而第三实施例为平 衡阀。发明内容在一个方面，本发明致力于一种具有内调整机构的流量控制装置，所述内 调整机构用于改变所述装置的出口压力，包括闭合所述装置所需的压力。所述 装置可包括第一和第二构件，例如主体和罩，其可拆卸地连接以形成该装置的 壳体并限定内装置腔。其中一个构件包括用于容纳受压流体的入口，该受压流 体来自与其连接的流体源，并且相同的构件或其它所述构件包括用于排放受压 流体的出口。活塞被i殳置在所述装置腔内并可在该装置腔内移动，并与所述装
置腔的内表面成流体密封关系。所述构件和活塞被构造为限定所述装置腔内的 通道，以使所述入口与所述出口流体连通，并在所述通道内设置阀座以使所述 活塞在闭合位置与打开位置之间移动，在所述闭合位置，所述活塞的内表面接 合所述阀座以防止流体流动至所述出口，在所述打开位置，所述活塞的内表面 与所述阀座分离以允许流体流动至所述出口 。所述活塞#1进一步构造为使该活 塞的表面与所述出口流体连通，以使所述出口处增大的压力导致由所述受压流 体施加在所述活塞表面上的沿从所述打开位置至所述闭合位置的方向的力增 大。所述流量控制装置进一步包括将所述活塞从所述闭合位置偏压至所述打 开位置的弹簧，以及具有带有内螺紋的膛孔的轮、齿轮或类似的构件，所述膛 孔设置在所述装置腔内的圆柱形元件上并接合所述弹簧，以使所述轮或齿轮沿 一个方向的旋转沿所述圆柱形元件轴向移动所述^", A^而压缩所述弹簧并增大 将所述活塞从所述打开位置移动至所述闭合位置所需的出口压力，并且所述轮 或齿轮沿相反方向的旋转沿所述圆柱形元件轴向移动所述轮，从而不再压缩所 述弹簧并减小将所述活塞从所述打开位置移动至所述闭合位置所需的出口压力。所述流量控制装置可进一步包括膛孔，其从所述壳体的外表面向内延伸并 与接近所述轮或齿轮的所述装置腔相交，以使所述轮或齿轮的表面可例如与适 当的调整工具接合，以沿任一方向旋转所述轮或齿轮。在一个实施例中，所述 膛孔的纵轴线平行于并偏移离开所述装置的纵轴线定位。


图1是处于允许流体流动通过其中的打开位置的根据本发明的减压调节器 的剖一见图；图1A是图1中的减压调节器的一部分的放大剖视图； 图2是处于阻断流体流动通过其中的闭合位置的图1中的减压调节器的剖 视图；图3A是具有插入在其中的调整工具的图1中的减压调节器的俯^L图3B是处于阻断流体流动通过其中的闭合位置的图1中的减压调节器的剖 视图，并进一步示出调整工具和用于在低压条件时闭合减压调节器的弹簧；图4是处于允许流体流动通过其中的打开位置的才艮据本发明的减压调节器 的可替代实施例的剖视图；以及图5是处于阻断流体流动通过其中的闭合位置的图1中的减压调节器的剖 视图，并进一步示出用于在低压条件时闭合减压调节器的弹簧。
具体实施方式
尽管下文阐述了本发明多个不同实施例的详细说明，但应该理解，本发 明的合法范围由本专利结尾所阐述的权利要求书的文字限定。所述详细说明 可理解为仅用于示例性的，并没有描述本发明每个可能的实施例，因为描述 每个可能的实施例即使不是不可能的，也是不切实际的。利用目前的技术或 者本专利递交日之后研发的技术可实现多个替代实施例，这些实施例仍落入 用来限定本发明的权利要求书的范围内。还应该理解，除非在本专利中使用这样的句子"本文所用的术语，—，特此定 义为..."或其它类似的句子对某一术语进行专门定义，否则并不意糸大将该术语 的含义明白地或者隐含地限定为超过其一般或通常含义，并且这种术语不应该 被理解为限制在基于本专利任一部分中所作的任何声明的范围内(除了权利要 求的语言)。就在本专利结尾的权利要求书中叙述的任何术语在本专利中被定义 为符合单一含义来说，这样做仅为了清楚以使读者不混淆，并且不打算将这种权利要求术语隐含地或者以其它方式限定为此单一含义。最后，除非权利要求 元素通过叙述"装置(means)"这个词以及没有任何结构描述的功能来限定， 否则并不意欲将任何权利要求要素的范围基于美国法典第35条第112章第六款 的应用进行解释。图1示出才艮据本发明的诸如减压调节器IO之类的流量控制装置的第一实施 例，其包括主体12、可拆卸地连接至该主体的罩14,以及活塞16,当这些 构件被可拆卸地连接以形成减压调节器10的壳体时，活塞16设置在由主体12 和罩14的内表面限定的装置腔内并可在该装置腔内滑动。主体12包括内表面， 该内表面限定从主体12的入口 20延伸穿过主体12至环形顶边缘22的轴向膛 孔18。出于清楚的目的，诸如顶部、底部、上部和下部等方向性指示用于一致 地描述如附图所示的减压调节器的构件与调节器方位的空间关系。然而，本领 域技术人员可以理解的是，减压调节器可被安装在给定的应用中所需的任意方 位，并且在该说明书中描述为上部和下部元件的元件可才艮据特定方位而成为左 侧和右侧元件、右侧和左侧元件或下部和上部元件。限定主体12的轴向膛孔18的内表面可包括接近入口 20的下部或入口部 24、具有比入口部24大的直径的中间部26,以及具有比中间部26还大的直径 并向上延伸至顶边缘22的上部28 。内表面的在入口部24与中间部26之间的 部分限定轴向膛孔18的底壁30，而内表面的在中间部26与上部28之间的部 分限定轴向膛孔18的肩部32。在一个实施例中，除了提供接近底壁30的用于 容纳O形环34的槽之外，内表面的入口部24可限定从入口 20至底壁30的具 有相同直径的一部分轴向膛孔18,从而在入口部24与活塞16的相应构件之间 形成密封。然而，为了利于制造主体，随着内表面的入口部24从底壁30向入 口 20的深入，如图1所示的入口部24具有逐渐增大的直径，以适于0形环34 和支承环36以及套筒38、过滤器40和卡配环(snap-fit ring) 42的插入。唇部 24可限定构造为与套筒38的相应外肩部46接合的肩部44,从而提供在套筒 38的上边缘、入口部24的用于容纳0形环34和支承环36的另一肩部48之间 的间隙。过滤器40可通过入口 20插入，位于套筒38之后并邻接套筒38的底 边缘，并通过卡配环42固定在适当位置，该卡配环42被压入到入口部24的接 近入口20的相应的槽中。出于维护的目的，环42可从入口部24的槽中拔出， 以使0形环34、支承环36、套筒38和过滤器40可从入口部24中拔出。罩14可被构造为可拆卸地连接至主体12,并包括从罩14的顶部52向外 延伸的环形部50。罩14的环形部50可具有在其外表面的外螺紋54，其与主体 12的内表面的上部28的内螺紋56啮合，以允许罩14被狞到主体12中，并且 向下朝向的肩部58与主体12的顶边缘22接合。环形部50和顶部52可具有限
定轴向膛孔60和顶壁62的内表面。罩14还包括轴向延长的管状套筒64,其 与顶部52整体式结合并从该顶部向下延伸，并与主体12的膛孔18轴向对齐。 罩14进一步包括限定轴向膛孔66的内表面，当罩14连接至主体12时，该轴 向膛孔66从出口 68延伸通过带有外螺紋的颈部70、顶部52和延长的管状套 筒64至底座72，该底座72从套筒64的下端部向主体12的内表面的入口部24 延伸。通过这种方式构造和连接，轴向膛孔66与主体12的膛孔18基本轴向对 齐。管状套筒64具有具有带有外螺紋的外表面的顶部74,以及外直径减小 的在底座72与顶部74之间延伸的中间部76，其中底座72容纳阀座78以使阀 座78 i殳置在顶壁62的远侧。下部76、底座72和阀座78更详细地例示在图1A 中。底座72在其上端部的外直径与中间部76的外直径相同，并且，底座72 的外直径向下逐渐减小至底座72的中空圆柱部80,由此限定设置在中间部76 与中空圆柱部80之间的底座72的截头圓锥部82。截头圆锥部82包括在膛孔 66与截头圆锥部82的外表面之间延伸的一个或多个孔84，以使膛孔66与管状 套筒64的外部流体连通。圓柱部80可具有限定底座72的膛孔88的带有内螺 紋的表面86。阅座78包括直径减小的上圆柱部90和下截头圆锥部92,该下截 头圆锥部92具有设置在与圆柱部90的交接面处的主基底，并且外直径比圆柱 部90的外直径大。底座72的膛孔86和阀座78的圆柱部卯的尺寸使圓柱部 90可被压入或柠入膛孔86中，并通过内螺玟接合以将圆柱部90固定在该膛孔 中。阀座78可由坚硬但有弹性的材料制成，例如威斯派尔(Vespel )或其它 类似的塑料，或者其它适当的材料，这种材料可被压入或拧入圆柱部80的膛孔 88中，并且当减压调节器10闭合时其可根据需要变形以形成基本空气密封。返回至图1，罩14可进一步包括偏置排放口 94，其随着调节器10的打开 和闭合提供流体的释放，并在O形环密封失效的情况下提供安全释放，以使高 压流体泄放到由主体12和罩14各自的轴向膛孔18、 60形成的腔中。排放口 94可进一步提供采用以下更为充分描述的方式插入调整工具的通路。排;故口 94 可包括限定轴向膛孔96的内表面，轴向膛孔96从排放口 94的开口向下延伸， 并且纵轴线大致平行于并偏移离开膛孔18、 60和66的纵轴线，并与环形部50 的内表面和罩14的顶部52相交。通过这种方式构造，排放口 94的轴向膛孔 96使得由主体12和罩14形成的腔与调节器IO外部周围的环境大气流体连通。 排放口 94的内表面按照与接近入口 20的入口部24类似的方式构造，以使过滤 器98可与压入在该内表面的相应槽中的卡配环IOO—同设置在该内表面中，以 保持过滤器98。在排放口 94开口的相对端处，内表面可进一步限定衬套 (bushing) 102,该衬套用于采用以下更为充分论述的方式来容纳调整工具的 一部分。活塞16可滑动地安装在由主体12和罩14各自的膛孔18、 60形成的腔中， 用于在调节器10的打开位置与闭合位置之间轴向运动。活塞16包括中心法 兰部104，其尺寸被构造为与形成膛孔18的上部28的内表面形成紧密滑动配 合；向上延伸的中空圆柱部106;以及向下延伸的套筒108。活塞16的内表面 限定与膛孔18、 60和66的纵轴线对齐的轴向膛孔110。活塞16的法兰部104 具有其中i殳置有o形环112的环形槽，以在活塞16相对于主体12和罩14的 整个轴向运动过程中，与主体12的内表面形成流体密封。圆柱部106的外直径 小于罩14的环形部50的内直径以使第一螺旋弹簧114可设置在圆柱部106的 外表面与环形部50的内表面之间，并与法兰部104的顶表面116接合。在可替 代实施例中，弹簧114可"&置在圆柱部106的顶边》彖118上方并与该顶边》彖才妄 合。套筒108从法兰部104的底表面120向下延伸，并可包括中间截头圆锥部 122，其从法兰部104的底表面120处的主基底向下渐缩至接近套筒108的次基 底。套筒108的外直径的尺寸可适于与主体12的膛孔18的入口部24形成紧密 滑动配合。套筒108的外表面可与设置在入口部24内的0形环34接合，以在 活塞16相对于主体12和罩14的整个轴向运动过程中，形成入口部24与套筒 108之间的流体密封。膛孔110包括从圆柱部116的顶边缘118向下延伸的上部124,并且套筒 64的下部76和底座72延伸至该上部124中。上部124包括其中带有O形环 126的内槽，以随着活塞16相对于套筒64的轴向移动提供与套筒64的下部76 的流体密封。膛孔110进一步包括比上部124的直径小的中间部128,以提供 环形的向上朝向的肩部130,并且中间部128的直径小于截头圆锥部92的主基 底的最大直径，但大于截头圓锥部92的次基底的最小直径(图1A)。随着膛孔 110朝套筒108继续向下，直径可在下部132处进一步减小并通过套筒108。活 塞16进一步包括在膛孔110与活塞16的在法兰部104下方的表面之间的一个 或多个孔134，以使膛孔110与腔136流体连通，腔136是由活塞16的底表面 120和限定主体12的在0形环34与112之间的膛孔18的内表面而限定的装置 腔的一部分。为了调整闭合调节器IO所需的出口压力，设置有调整齿轮138,其具有尺 寸适于与套筒64的顶部74的外螺紋啮合的内螺紋膛孔140。为了利于调整齿 轮138安装在套筒64上，套筒64的下部76以及膛孔110的上部124的内直径 的尺寸相应地允许调整齿轮138滑过套筒64的下部76并拧到顶部74的螺紋上。 当罩14狞到主体12上时，螺旋弹簧114设置在活塞16的顶表面116与调整齿 轮138的底表面142之间，以使螺旋弹簧114的张力可通过沿致使调整齿轮138 沿套筒64的顶部74向活塞16轴向移动的方向旋转调整齿4仑138而增大，并通 过沿致使调整齿轮138沿套筒64的顶部74远离活塞16轴向移动的相反方向旋 转调整齿轮138而减小。在一些实施例中，希望构件的尺寸适于随着调整齿哞仑 138朝顶壁162向外移动而使调整齿轮138可与螺旋弹簧114分离。此外，诸 如滚针轴承之类的轴承可设置在调整齿轮138与螺旋弹簧114之间，以允许调 整齿轮130的旋转不会使螺旋弹簧114和活塞16旋转。调整齿轮138进一步包 括围绕调整齿轮138的外周界间隔分布的齿144,其被接合为通过以下更为充 分描述的方式来调整齿轮138的位置。螺旋弹簧114恒定弹性地驱使活塞16朝向膛孔18的底壁。当调节器10的 腔136内的出口压力不足以克服由螺旋弹簧114施加至活塞16上的力时，例如， 如图1所示，当没有压力源连接至主体12的带有外螺紋的颈部146,并且没有 出口管道连接至带有外螺紋的颈部70时，螺旋弹簧114驱使活塞16的底表面
120与膛孔18的肩部32接合，以4吏流体可从入口 20流动通过膛孔18的入口 部24至膛孔110,通过孔84至膛孔66，并通过出口68。此时，腔136也经由 孔134与入口 20和出口 68流体连通，因此也容纳来自入口 20的受压流体。当减压调节器10实地安装时，高压源连接在入口20处，并且输出管线连 接在出口 68处。当由连接至入口 20的源提供受压流体时，该受压流体/人入口 20流动通过入口部24、膛孔IIO、孔84，以及膛孔66，并从出口68流出至專命 出管线。同时，受压流体从膛孔110流动通过孔134至腔136。因此，随着出 口 68处的压力以及腔136中的压力的增大，受压流体的力作用在活塞16的底 表面120上以抵抗螺旋弹簧114的偏压力。 一旦腔136中的压力达到阁值水平， 作用在活塞16的底表面120上的力克服螺旋弹簧114的力，并开始将活塞16 移开肩部32并朝向阀座78移动。随着腔136中的压力继续增大，当出口 68处的压力达到调节器IO被调整 至的预定或预置最大出口压力时，活塞16的内表面最终与阀座78接合以闭合 调节器IO,如图2所示。当活塞16处于闭合位置时，阀座78的截头圓锥部92 的轴向中间部在上部124和中间部128的接合处邻接抵靠活塞16的内表面，以 阻断流体从膛孔18的入口部24流动至膛孔110的上部124并至膛孔66。只要 出口 68处的压力保持在或高于最大出口压力，腔136内的压力将保持活塞16 支撑抵靠阀座78。在此阶段，如果由任一O形环112或126形成的密封失效， 则经过失效的0形环112或126泄漏并且进入至由主体12和罩14形成的在活 塞16的法兰部104上方的部分腔的受压流体将通过膛孔96排放至排放口 94， 并进入调节器10周围的环境大气中，或进入连接在排^:口 94处的适当容器中。 当出口 68处的压力减小至适于调节器10的最大出口压力以下时，螺旋弹簧114 的偏压力克服腔136内的压力，以驱使活塞16向下朝向肩部32，而使活塞16 离开阀座78并再次4吏入口 20与出口 68流体连通。如果入口 20处的入口压力 大于最大出口压力，出口压力以及腔136内的压力会相应增大，并再次致4吏活 塞16移动而与阀座78接合。图3A和图3B示出具有插入在其中的调整工具150的减压调节器10,该调
整工具150用于调整调整齿轮138的位置。过滤器98和卡配环100从膛孔96 中去除，以允许调整工具150通过排放口 94插入。调整工具150可包括手柄 152,其被构造为与使用者的手或与另外的工具接合以旋转膛孔96内的调整工 具150,并且手柄152的尺寸适于使手柄152的最大外直径略小于手柄152被 设置在其中的膛孔94的相应部分的内直径，从而防止调整工具150的基本4黄向 运动。调整工具150可进一步包括向下延伸的齿轮154，其与手柄152轴向3于 齐，并具有被构造为当调整工具150设置在膛孔96内时与齿轮138的延伸通过 膛孔60、 96之间的开口的齿144啮合的齿。为了进一步利于对齐膛孔96内的 调整工具150,调整工具150可进一步包括轴156,其与手柄152和齿轮154 轴向对齐，并从齿轮154向下延伸，当调整工具150插入到膛孔96中时该轴 156由衬套102承载。一旦工具150插入到膛孔96中，并且齿轮154的齿与齿轮138的齿144啮 合，那么闭合调节器10所需的出口压力的调整工具152的旋转影响，以致使齿 轮138围绕套筒64的顶部74相应旋转，从而根据调整工具150的旋转方向4吏 齿轮130沿套筒64朝向或远离活塞16轴向移动。当工具150沿致使齿轮138 朝向活塞16移动的方向旋转时，齿轮138接合并压缩螺旋弹簧114，以增大使 活塞16朝向阔座78移动而闭合调节器10所需的出口压力。相反，工具150 沿相反方向的旋转使齿轮138远离活塞16移动，以使螺旋弹簧114不再受压， 并由此减小使活塞16朝向阀座78移动所需的出口压力。如图3B所示，构件 可被构造为当齿轮138设置在接近罩14的顶壁62的最上部位置时，齿轮138 可与螺旋弹簧114完全分离。为了确保齿轮138保持在希望的位置，调节器10可进一步包括一个或多个 固定螺钉158 (图3A)，其可被容纳在通过罩14的在罩14的外表面与顶壁62 之间的顶部52的带有内螺紋的孔中。固定螺钉158可被柠到所述孔中并与齿轮 138的顶表面接合，以提供在固定螺钉158与齿轮138的顶表面之间以及在齿 轮138的螺紋与的套筒64的顶部74之间的摩擦，从而防止齿轮138旋转运动。 为了调整齿轮138，固定螺钉158被拧开以与齿轮138的顶表面分离，并允许
齿轮130响应工具150的旋转而旋转。 一旦齿轮138重新定位，那么固定螺4丁 158将再次向下拧紧而与齿轮138的顶表面接合。尽管本文示出和描述的调整机构包括具有平行旋转轴线的一对并列正齿4仑 138、 154,但是本领域技术人员应理解的是，其它齿轮结构和齿轮定位也可用 于根据本发明的调整机构中。例如，在特定应用中，适于连接至罩14的颈部 70的出口管线的联接器的尺寸可能阻碍调整工具150插入到膛孔96中，如图 3B所示，从而齿轮138的通路仅可通过排放口 94的垂直于调节器10的纵轴线 或与其成另一角度定向的膛孔96获得，从而膛孔96向外引导朝向调节器10 的侧部。在这种情况下，齿轮138、 154可被构造为锥齿轮或者为配合的圓齿条 和小齿轮，并且膛孔96可被构造为随着齿轮138在调节器10内的轴向移动来 帮助工具150与齿轮138、 154的齿保持接合所需的轴向和/或横向运动。用于 实现本文所述和所要求保护的调整机构的齿轮138、调整工具150、排放口 94 的膛孔96和调节器10的其它构件的其它结构对本领域技术人员将是显而易见 的。而且，轮(wheel)可被应用为可旋转地设置在带有螺紋的顶部74上的构 件，并且调整工具和膛孔96可被构造为与该轮的表面接合以沿任一方向旋转该图3B进一步示出减压调节器10的实施例，其可应用在希望将调节器10 调整下降至无流动条件的0 PSI出口压力的情况，从而使使用者能够在调节器 IO与入口 20处的受压流体源以及出口 68处的出口管线在线相连时闭合调节器 10。在此实施例中，第二螺旋弹簧160可设置在活塞16的底表面120与膛孔 18的底壁30之间，以沿阀座78的方向将力施加至活塞16的底表面120,并抵 抗由螺旋弹簧114施加的力。螺旋弹簧114、 160可被选择为使齿轮38可被调 整至一位置，在该位置由螺旋弹簧160施加的力可克服由螺旋弹簧114、活塞 16和螺旋弹簧114的组合重力(取决于调节器IO的方位)以及由0形环34、 112、 126形成的密封处的摩擦施加的力，并驱使活塞16与阀座78接合。随着 齿轮138被进一步朝向罩52的顶壁162调整，活塞16与阀座78之间的最高限 度的力可随着螺旋弹簧114不再受压而增大。为了重新打开调节器10，齿轮138 被沿活塞16的方向调整，以压缩螺旋弹簧114并增大由螺旋弹簧114施加的力， 直到由螺旋弹簧160施加的力被克服，并且活塞16脱离阀座78。螺旋弹簧114、 160的结构仅为示例性的，本领域技术人员应理解的是，其它类型的弹簧或其 它弹性件也可应用在调节器10中，以偏压活塞16与阀座78接合或分离，如这 里所述。此外，弹簧或其它弹性件可被定位在调节器10内的可替换位置，以按 照所述方式作用在活塞16上，并且弹簧和其它弹性件及其在调节器10内的4立图4和图5示出减压调节器200的可替代实施例，其具有并列i殳置在主体 202上的入口 20和出口 68，并且没有流体流动通过罩204。为了附图标记一致 以及帮助鉴别调节器IO与200之间的差异，相同的附图标记在两个实施例中用 于指示对应的元件。例如，调节器200中的活塞16可与应用于调节器10内的 活塞16相同，因此该相同的附图标记在两个实施例中均用于表示活塞16。参 照图4,主体202的膛孔18的入口部206可从中间部26向下延伸到主体202 中，并可被构造为按照与上述入口部24类似的方式容纳活塞16的套筒108。 入口部206可进一步限定用于容纳0形环34和支承环36的槽208。入口 20可 通过入口膛孔210与膛孔18的入口部26相连并流体连通，所述入口膛孔210 具有用于容纳供应受压流体的联接器的内螺紋部分212。类似地，出口 68可通 过出口膛孔214与腔136相连并流体连通，所述出口膛孔214具有用于容纳出 口管线的联"l妄器的内螺紋部216。调节器200的罩204大致类似于调节器10的罩14,但是套筒64被实心轴 218所替代，实心轴218从罩204的顶壁62向下延伸并与主体202的膛孔18 轴向对齐。与套筒64相反，轴218并不包括允许流体流动通过罩204的膛孔 66和孔84。然而，轴218包4舌底座220、顶部222和下部224,其分别具有与 套筒64的对应的底座72、顶部74和下部76类似的外表面。因此，齿4仑138 的内螺紋140与顶部222的外螺紋啮合，下部224可滑动地容纳在膛孔110的 上部124内，并且底座220容纳并保持接合阀座78。如同调节器IO,当受压流体没有施加至调节器200时，螺旋弹簧114将活
塞16偏压至如图4所示的正常打开位置。在入口 20处供应的受压流体流动通 过入口 20至膛孔18的入口部206,并进入膛孔110的下部132中。由于轴204 并不包括套筒64的膛孔66和孔84,所以受压流体通过孔134转移至腔136， 并通过出口膛孔214至出口 68。因此，随着出口 68处的压力以及腔136中的 压力增大，受压流体的力抵抗螺旋弹簧114的偏压力并沿阀座78的方向作用在 活塞16的底表面120上。 一旦腔136中的压力达到阈值水平，作用于在活塞 16的底表面120上的力将克服螺旋弹簧114的力，并开始使活塞16朝向阀座 78移动。随着腔136中的压力继续增大，当出口 68处的压力达到调节器IO被调整 至的预置最大出口压力时，活塞16的内表面最终与阀座78接合，以闭合调节 器10，如图5所示。当活塞16处于闭合位置时，阀座78的截头圆锥部92以 上述方式邻接抵靠活塞16的内表面，以阻断流体从入口 20流动至腔136和出 口 68。只要出口 68处的压力保持在或高于最大出口压力，腔136内的压力将 保持活塞16支撑抵靠阀座78。当出口 68处的压力减小至适于调节器10的最 大出口压力以下时，螺旋弹簧114的偏压力克服腔136内的压力，^v而驱^f吏活 塞16向下而^f吏活塞16与阀座78分离，并再次使入口 20与出口 68流体连通。 如果入口 20处的入口压力大于最大出口压力，那么出口压力以及腔136内的压 力会相应增大，并再次致使活塞16移动至与阀座78接合。图5进一步示出膛孔18的在套筒108的底表面与入口部206的底壁之间的 入口部206内的螺旋弹簧160的可替换设置。如上所述，螺旋弹簧160沿与由 螺旋弹簧114施加的力相反的方向偏压活塞16，以使调节器200可置于无流动 调整的0 PSI出口压力的情况中，其中调节器200保持在闭合位置，直到调整 齿轮138压缩螺旋弹簧114以克服由螺旋弹簧160施加的力。对本领域技术人 员显而易见的是，螺旋弹簧160可置于调节器200内的其它位置，以朝向闭合 位置偏压活塞16。例如，螺旋弹簧160的内直径可略大于套筒108的外直径， 并可围绕套筒108设置。此外，螺旋弹簧160的外直径可略小于膛孔18的中间 部206的内直径，并接合活塞16的法兰部104。弹簧114、 160的其它结构将 是显而易见的，并被本发明者构思用于根据本发明的减压调节器。尽管上文阐述了本发明多个不同实施例的详细说明，j旦应该理解，本发明 的合法范围由本专利结尾所阐述的权利要求书的文字限定。所述详细说明可理 解为仅用于示例性的，并没有描述本发明每个可能的实施例，因为描述每个可 能的实施例即使不是不可能的，也是不切实际的。利用目前的技术或者本专利 递交日之后研发的技术可实现多个替代实施例，这些实施例仍落入用来限定本 发明的冲又利要求书的范围内。
权利要求
1、一种用于控制在入口与出口之间的流体流动的流量控制装置，包括主体，其具有环形上部和与所述入口流体连通的轴向膛孔；罩，其可拆卸地安装至所述主体，并具有顶部、轴向膛孔以及从所述顶部向下延伸并具有阀座的轴向延长的套筒，其中所述罩的轴向膛孔与所述主体的环形上部形成所述流量控制装置内的腔，该腔的至少一部分与所述出口流体连通；活塞，其轴向可移动地延伸在所述主体的轴向膛孔内，并与限定所述主体的轴向膛孔的壁成流体密封关系；所述活塞具有轴向膛孔，该轴向膛孔具有容纳所述套筒的上部，以及使所述活塞的轴向膛孔与所述活塞的底表面流体连通的孔；所述活塞沿所述套筒在闭合位置与打开位置之间轴向可移动，在所述闭合位置，所述活塞的轴向膛孔的肩部与所述阀座接合，在所述打开位置，所述肩部与所述阀座分离，其中在这两个活塞位置，所述出口均与所述活塞的底表面流体连通；轮，其可操作地连接至所述套筒的顶部，从而当所述轮被旋转时该轮沿所述套筒轴向移动；以及弹簧，其设置在所述活塞与所述轮之间，并朝所述打开位置偏压所述活塞；其中，当所述出口压力至少为预定最大出口压力时，所述活塞底表面上的压力致使所述活塞移动至所述闭合位置；其中，所述预定最大出口压力通过沿一个方向旋转所述轮而增大，并通过沿相反方向旋转所述轮而减小。
2、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，在所述两个活塞位置， 活塞下部与主体下部均接合，且所述主体的轴向膛孔与所述活塞的轴向膛孔 流体连通。
3、 根据权利要求2所述的流量控制装置，其中，所述活塞下部包括活 塞套筒，该活塞套筒从所述活塞的底表面延伸，并设置在所述主体的轴向膛孔内且与该主体的轴向膛孔成流体密封关系。
4、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，所述阀座与所述套筒可物理分离；其中，所述套筒的远离所述罩的顶部的端部包括被构造为与所 述阀座保持接合的底座。
5、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，所述罩进一步包括具 有膛孔的排放口，所述膛孔从所述排放口向内延伸，并与所述罩的接近所述 轮的内表面相交，从而当所述罩连接至所述主体时，所述轮从所述流量控制 装置的外部可及，并可接合以沿任一方向旋转所述轮。
6、 根据权利要求5所述的流量控制装置，其中，所述轮包括围绕所述 轮的外周界间隔分布的多个齿；其中，所述排放口的膛孔被构造为容纳一调 整工具，所述调整工具具有带有齿的齿轮，所述齿被构造为与所述轮的所述 齿啮合，以使所述调整工具的旋转致使所述轮相应旋转。
7、 根据权利要求6所述的流量控制装置，其中，所述排放口的膛孔包 括衬套，所述衬套被构造为当所述调整工具插入到所述排放口的膛孔中时容 纳该调整工具的向外延伸的轴，并被构造为与所述轴接合以防止所述调整工 具在所述排放口的膛孔内横向运动。
8、 根据权利要求5所述的流量控制装置，其中，所述主体的轴向膛孔、 所述套筒和所述活塞的轴向膛孔的纵轴线重合，且所述排;故口的膛孔的纵轴 线平行于并偏移离开所述主体的轴向膛孔、所述套筒和所述活塞的轴向膛孔 的重合纵轴线。
9、 根据权利要求1所述的流量控制装置，进一步包括与所述活塞的底 表面接合并朝向所述闭合位置偏压所述活塞的另一弹簧；其中，所述弹簧被 构造为使所述轮能被旋转至第一位置，在此第一位置，由所述第一弹簧施加 的力克服由所述另一弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述打开位置，以 及使所述轮能被旋转至第二位置，在此第二位置，由所述另一弹簧施加的力 克服由所述第一弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述闭合位置。
10、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，所述罩包括在所述罩的外表面与接近所述轮的内表面之间延伸的带有螺紋的孔，且所述流量控制 装置包括固定螺钉，该固定螺钉设置在所述罩的带有螺紋的孔中，并被构造 为与所述轮接合以防止所述轮围绕所述管状套筒的旋转。
11、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，所述罩包括从所述 出口延伸通过所述套筒至所述阀座的轴向套筒膛孔，以及^f吏所述轴向套筒膛 孔与所述套筒的外部流体连通的孔。
12、 根据权利要求11所述的流量控制装置，其中，在所述两个活塞位 置，所述出口均经由所述活塞的孔与所述活塞的底表面流体连通。
13、 根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，所述主体包括使所 述入口与所述主体的轴向膛孔流体连通的入口膛孔，以及^f吏所述出口与所述主体的轴向膛孔流体连通的出口膛孔；并且，所述活塞的轴向膛孔和孔使所 述入口与所述出口流体连通。
14、 一种用于控制在入口与出口之间的流体流动的流量控制装置，包括 主体，其具有与所述入口流体连通的入口膛孔；罩，其可拆卸地安装至所述 主体，且所述出口与所述入口流体连通；活塞，其轴向可移动地延伸在所述 主体和所述罩内，并与限定该主体和该罩内的腔的壁成流体密封关系，所述 活塞具有底表面、使所述入口与所述出口流体连通的轴向膛孔，以及使所述 活塞的轴向膛孔与所述活塞的底表面流体连通的孔，所述活塞在一闭合位置 与一打开位置之间轴向可移动，在所述闭合位置，所述活塞的轴向膛孔与所 述罩的阀座接合以防止流体从所述入口流动至所述出口 ，在所述打开位置， 所述活塞的轴向膛孔与所述阀座分离以允许流体流动，其中，在这两个活塞 位置，所述出口均与所述活塞的底表面流体连通；其中，所述流量控制装置 进一步包括朝向所述打开位置偏压所述活塞的弹簧；其中，随着所述出口压 力响应所述入口处受压流体的应用而增大，所述活塞底表面上的压力增大， 并且当所述出口压力至少为预定最大出口压力时，致使所述活塞移动至所述 闭合位置；所述流量控制装置的改进包括调整机构，其设置在所述主体和所述罩的腔内，并与所述弹簧接合以调整由所述弹簧施加在所述活塞上的力，从而相应地调整用于闭合所述流量控制装置的所述预定最大出口压力；以及排放口，其穿过所述流量控制装置的外表面，并具有从所述排放口向内 延伸且与所述罩的接近所述调整机构的内表面相交的膛孔，以使所述调整机 构从所述流量控制装置的外部可及，并可接合以致动所述调整机构，其中， 所述排放口的膛孔的纵轴线偏移离开所述活塞的纵轴线。
15、 根据权利要求14所述的流量控制装置，其中，所述调整机构为设 置在所述流量控制装置内的套筒上的轮，以当所述轮被旋转时该轮沿所述套 筒轴向移动；其中，所述套筒的纵轴线与所述活塞的纵轴线重合；其中，所 述预定最大出口压力通过沿一个方向旋转所述轮而增大，并通过沿相反方向 旋转所述轮而减小。
16、 根据权利要求15所述的流量控制装置，其中，所述轮通过所述排 放口的膛孔从所述流量控制装置的外部可及，并可接合以沿任一方向旋转所 述轮。
17、 根据权利要求16所述的流量控制装置，其中，所述轮包括围绕所 述轮的外周界间隔分布的多个齿；其中，所述排放口的膛孔被构造为容纳一 调整工具，该调整工具具有带有齿的齿轮，所述齿被构造为与所述轮的所述 齿啮合，以使所述调整工具的旋转致使所述轮相应旋转。
18、 根据权利要求17所述的流量控制装置，其中，所述排放口的膛孔 包括村套，所述衬套被构造为在所述调整工具插入到所述排放口的膛孔中时 容纳该调整工具的向外延伸的轴，并被构造为与所述轴接合以防止所述调整 工具在所述排》文口的膛孔内的横向运动。
19、 根据权利要求14所述的流量控制装置，其中，所述入口、所述出 口和所述活塞的轴向膛孔的纵轴线重合，且所述排放口的膛孔的纵轴线平行 于并偏移离开所述入口 、所述出口和所述活塞的轴向膛孔的重合纵轴线。
20、 根据权利要求14所述的流量控制装置，其中，所述入口和所述出 口的纵轴线重合，所述活塞的轴向膛孔垂直于所述入口和所述出口的纵轴线，并且所述排放口的膛孔的纵轴线平行于并偏移离开所述活塞的轴向膛孔 的纵轴线，并垂直于所述入口和所述出口的重合纵轴线。
21、 根据权利要求14所述的流量控制装置，进一步包括与所述活塞的 底表面接合并朝向所述闭合位置偏压所述活塞的另一弹簧；其中，所述弹簧 被构造为，使所述调整机构能被旋转至第一位置，在此第一位置，由所述第 一弹簧施加的力克服由所述另一弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述打 开位置，以及使所述轮能被旋转至第二位置，在此第二位置，由所述另一弹 簧施加的力克服由所述第一弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述闭合位 置。
22、 根据权利要求14所述的流量控制装置，其中，在所述两个活塞位 置，所述出口均通过所述活塞的孔与所述活塞的底表面流体连通。
23、 一种用于控制在入口与出口之间的流体流动的调节器，包括主体，其具有可#:作地连接至所述入口的内部膛孔；罩，其可拆卸地安装至所述主体，所述罩具有设置在所述罩的轴向膛孔 内的套筒，其中，所述罩的轴向膛孔和所述主体的内部膛孔形成腔，以使该 腔的至少一部分与所述出口流体连通；活塞，其适于与所述主体的内部膛孔密封接合，并可滑动地连接至所述 套筒的下部，以控制在所述入口与所述出口之间的流体流动；仑，其可4喿作地连接至所述套筒的顶部，以使所述轮4皮旋转时该4仑沿所述套筒轴向移动；以及弹簧，其连接在所述活塞与所述轮之间，其中，所述弹簧响应施加在所述活塞的底表面上的流体力而提供抵抗所述活塞的偏压力，以使所述入口与 所述出口之间的流体压力被控制。
24、 根据权利要求23所述的调节器，其中，所述弹簧的偏压力通过沿 一个方向旋转所述轮而增大，并通过沿相反方向旋转所述轮而减小。
25、 根据权利要求23所述的调节器，其中，所述活塞包括轴向膛孔， 该轴向膛孔具有容纳所述套筒的上部，以及使所述活塞的轴向膛孔与所述活 塞的底表面流体连通的孔；所述活塞沿所述套筒在所述活塞的轴向膛孔与所 述套筒接合的闭合位置和所述肩部与所述阀座分离的打开位置之间可轴向 移动，其中，在这两个位置，所述出口均与所述活塞的底表面流体连通。
26、 根据权利要求25所述的调节器，其中，在所述两个活塞位置，活 塞下部与主体下部均接合，且所述主体的内部膛孔与所述活塞的轴向膛孔流 体连通。
27、 根据权利要求26所述的调节器，其中，所述活塞下部包括活塞套 筒，该活塞套筒从所述活塞的底表面延伸，并设置在所述主体的内部膛孔内 且与该主体的内部膛孔成流体密封关系。
28、 根据权利要求25所述的调节器，进一步包括与所述活塞的底表面 接合并朝向所述闭合位置偏压所述活塞的另一弹簧；其中，所述弹簧被构造 为使所述轮能被旋转至第一位置，在此第一位置，由所述第一弹簧施加的力 克服由所述另一弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述打开位置，以及使 所述轮能被旋转至第二位置，在此第二位置，由所述另一弹簧施加的力克服 由所述第 一 弹簧施加的力，以将所述活塞保持在所述闭合位置。
29、 根据权利要求25所述的调节器，所述罩包括从所述出口延伸通 过所述套筒的轴向套筒膛孔，以及使所述轴向套筒膛孔与所述套筒的外部流 体连通的孔。
30、 根据权利要求29所述的调节器，其中，在所述两个活塞位置，所 述出口均通过所述活塞的孔与所述活塞的底表面流体连通。
31、 根据权利要求25所述的调节器，其中，所述主体包括使所述入 口与所述主体的内部膛孔流体连通的入口膛孔，以及使所述出口与所述主体 的内部膛孔流体连通的出口膛孔；其中，所述活塞的轴向膛孔和孔使所述入 口与所述出口流体连通。
32、 根据权利要求23所述的调节器，其中，所述罩进一步包括具有膛 孔的排放口，所述膛孔从所述排放口向内延伸，并与所述罩的接近所述轮的 内表面相交，从而当所述罩连接至所述主体时，所述轮从所述调节器的外部 可及，并可接合以沿任一方向旋转所述轮。
33、 根据权利要求32所述的调节器，其中，所述轮包括围绕所述轮的 外周界间隔分布的多个齿；并且，所述排放口的膛孔被构造为容纳一调整工 具，所述调整工具具有带有齿的齿轮，所述齿被构造为与所述轮的所述齿啮 合，以使所述调整工具的旋转致使所述轮相应旋转。
34、 根据权利要求33所述的调节器，其中，所述排放口的膛孔包括衬 套，所述衬套被构造为当所述调整工具插入到所述排放口的膛孔中时容纳所 述调整工具的向外延伸的轴，并被构造为与所述轴接合以防止所述调整工具 在所述排放口的膛孔内横向运动。
35、 根据权利要求32所述的调节器，其中，所述主体的内部膛孔、所 述套筒和所述活塞的纵轴线重合，并且所述排放口的膛孔的纵轴线平行于并 偏移离开所述主体的内部膛孔、所述套筒和所述活塞的重合纵轴线。
36、 根据权利要求25所述的调节器，其中，所述罩包括在所述罩的外 表面与接近所述轮的内表面之间延伸的带有螺紋的孔，并且所述调节器包括 固定螺钉，该固定螺钉被设置在所述罩的带有螺紋的孔中，并被构造为与所 述轮接合，以防止所述轮围绕所述管状套筒旋转。
全文摘要
本公开涉及一种诸如调节器的流量控制装置，用于控制在入口与出口之间的流体流动，并具有内调整机构，用于改变所述装置的出口压力，包括用于闭合该装置所需的压力。该装置可包括第一和第二构件，例如主体和罩，其可拆卸地连接以形成装置的壳体和限定内装置腔。活塞设置并可移动在该装置腔内，并与该装置腔的内表面成流体密封关系。所述构件和活塞被构造为限定该装置腔内的通道以使入口与出口流体连通，且活塞可在防止流体流动的闭合位置与允许流体流动至出口的打开位置之间移动。所述内调整机构可以是轮的形式，其可沿任一方向旋转来增大或减小使活塞移动至闭合位置的出口压力。偏移离开壳体的纵轴线的排放口可提供操纵调整机构至装置内部的通路。
文档编号G05D16/10GK101401050SQ200780008592
公开日2009年4月1日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月10日
发明者埃里克·W·伊曼, 托德·威廉·拉森 申请人:费希尔控制产品国际有限公司