专利名称：集成式过压监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如气体调节器等流体流动调节装置，更具体而言，涉及气体调节器， 其具有作为备用的过压监控装置，以在调节器出现故障时负责控制。
背景技术：
典型的气体分配系统供应气体的压力可根据系统、气候、供应源和/或其它因素 的需求而变化。然而，大部分配备有诸如熔炉、烤炉等煤气用具的终端用户设施要求根据预 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 用到这些分配系统中，以确保输送的气体满足终端用户设施的需求。传统的气体调节器通 常包括闭环控制致动器，以感应并控制输送气体的压力。除了闭环控制外，一些传统的气体调节器包括过压监控装置。该过压监控装置在 调节器故障时控制该调节器下游的压力，由此使下游压力增大到不希望的水平。因此，如果 调节器故障并且下游压力升高超过预定的监控设定点压力，则过压监控装置操作以关闭调 节阀的阀口并切断气体到气体分配系统的下游部件的流动。随着需求增大，监控装置打开 阀口，由此允许气体向下游流动。图1例示出作为纵列式气体调节器10的流体流动调节装置的一个示例，该气体调 节器10具有集成、纵列式监控装置12。该调节器10通常包括调节阀体14和致动器16。调 节阀体14限定用于接收例如来自气体分配系统的气体的入口 18，以及用于将气体传递到 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 20。另外，调 节阀体14包括设置在入口 18与出口 20之间的阀口 22。气体必须经过阀口 22，以行进在 调节阀体14的入口 18与出口 20之间，并行进到气体分配系统的下游部分。致动器16被连接到调节阀体14，以确保调节阀体14的出口 20处的压力(S卩，出 口或下游压力)与出口或控制压力的期望范围一致。致动器16因此经由通过致动器16的 外壳连接的下游压力反馈线路24与调节阀体14流体连通。致动器16包括用于感应并调 节调节阀体14的下游压力的致动器控制组件26。具体而言，控制组件26包括隔膜28、活 塞30、以及通过阀杆34连接到致动器16的控制元件(例如阀盘36)的控制联动装置32。 阀盘36包括大致筒形的主体38和固定到阀杆34的密封插件40。主体38和密封插件40 可具有在密封插件40的朝向阀口 22的表面与上表面44之间贯穿延伸的通路42，以使平衡 隔膜46的表面与上游压力流体连通。通过这种方式构造，平衡隔膜46将向下的力(相对 于图1的方位)作用于阀盘36上，以平衡上游压力在密封插件40的表面上的向上的力，由 此使控制组件26对下游压力的变化起作用，而对上游压力没有过度的影响。隔膜28感应调节阀体14下游的压力。控制组件26进一步包括与隔膜28的顶侧接合以抵消感应到的下游压力的控制弹簧48。相应地，期望下游压力(也可被称为控制压 力)通过选择控制弹簧48来设定。隔膜28通过活塞30被可操作地连接到控制联动装置 32并进而连接到阀盘36，从而基于感应到的下游压力来控制调节阀体14的打开。例如，当 终端用户操作对调节器10下游的气体分配系统有需求的诸如熔炉等器具时，出口流动增 大，由此降低下游压力。相应地，隔膜28感应到该降低的下游压力，这允许控制弹簧48使 活塞30和控制联动装置32相对于图1的方位向下延展和移动。控制联动装置32的这种 移位使联杆50旋转，以使阀盘36移动远离阀口 22，从而打开调节阀体14。随着调节阀体 14的打开，所述用具可通过阀口 22将气体朝向调节阀体14的出口 20抽吸。在图1所示的调节器10中，控制组件26进一步用于在造成隔膜28泄漏的故障 下将进入调节器10上部的气体排出。具体而言，控制组件26还包括泄放弹簧(relief spring) 52和故障泄放阀(failure relieve valve) 54。隔膜28包括穿过其中心部分的开 口 56，并且活塞30包括密封杯58。泄放弹簧52被设置在活塞30与隔膜28之间，以在正 常操作期间偏压隔膜28抵靠密封杯58来关闭开口 56。一旦发生诸如控制联动装置32或 联杆50断裂等故障，控制组件26不再直接控制阀盘36，阀盘36将因入口流动而移动到最 大打开位置。这使得最大量的气体流入致动器16。因此，随着气体充满致动器16，压力形 成在隔膜28上，从而驱使隔膜28远离密封杯58，由此露出开口 56。气体因此通过隔膜28 中的开口 56流向故障泄放阀54。一旦致动器16内和邻近故障泄放阀54的压力达到预定 的阈值压力，故障泄放阀54打开，从而通过排气口 60将气体排放到大气中或排放到用于收 集排出气体的连接管道中，由此表明过压发生并降低致动器16中的压力。尽管故障泄放阀54操作将气体从致动器16中排放，但其通常无法泄放足够的压 力，以保持下游压力低于调节器10被设计进行调节的上限。在这种情况，监控装置12操作 以切断通过调节阀体14的流动，直到下游压力在调节器10的故障之后被降低。在图示示 例中，监控装置12与致动器16具有类似的构造，相同的附图标记前加“1”用于表示相应的 监控装置12的元件。因此，下游压力反馈路线124通过监控装置12的壳体的外壁而连接， 从而使隔膜128的与控制弹簧148相对的上表面与调节阀体14的出口 20流体连通。当调 节器10正常运作时，下游压力保持在期望范围内，监控装置12的隔膜128不会抵抗控制弹 簧148的偏压力偏转，以通过该监控装置的控制元件(例如阀盘136)关闭阀口 22。本领 域技术人员应理解的是，隔膜128和控制弹簧148被构造成，只有在下游压力超过由调节器 10保持的压力的正常操作范围的上限且达到基于控制弹簧148施加的负载确定的监控设 定点压力之后，监控装置12才关闭阀口 22。图2例示出具有集成、纵列式监控装置212的悬臂调节器210的示例。在以下论 述中，调节器210的调节阀体214和致动器216的部件与图1的调节阀体14和致动器16 的部件类似，因此由相同的附图标记前加“2”表示，并且，监控装置212的部件由图1中前 面加“1”的相同附图标记替换为前面加“3”的相同附图标记表示。在致动器216中，致动 器控制组件226包括可枢转的控制臂270，该控制臂270将活塞230可操作地连接到阀杆 234，从而使阀盘236随着隔膜228和活塞230响应下游压力的变化移动而移动。监控装置212被构造成具有具有隔膜328的监控控制组件326，隔膜328为没有 开口的实体材料部件；和设置在隔膜328的调节阀侧以偏压隔膜328远离阀盘236的控制 弹簧348。隔膜328的底部通过下游压力反馈通路370与下游压力流体连通，该下游压力反馈通路370从出口 220的内表面通过监控装置212的壳体延伸到隔膜328的底部。当下游 压力由于致动器216的故障而增大时，下游压力驱使隔膜328向上，以使阀盘336移动至与 阀口 222接合，从而切断通过调节阀体214的流动。图3例示出第一调节器210a的示例，其中如图2所示的致动器216a具有未被构造 成与监控装置相连的调节阀体414a。相反，在第二致动器216b形式中的外部监控装置位于 第一致动器216a的上游，以控制通过第二调节阀体414b的流动。第二致动器216b的内部 由密封件430隔离，但经由从第一调节阀体414a的出口 420a通过第二致动器216b的壳体 延伸的下游压力反馈线路432与下游压力流体连通。当下游压力由于第一致动器216a故 障而升高时，下游压力的增大由第二致动器216b的隔膜228b感应，以使第二阀盘236b接 合阀口 222b并切断来自第一致动器216a的上游位置的气体流动。上述监控系统对监控调节器下游的压力并在调节器故障时切断气体流动通常是 有效的。然而，在监控装置的某些应用中仍存在缺陷。例如，当图1和图2的监控装置12、 212被设置在附图所示的方位时，排气口 160、360被分别设置在监控装置12、212的壳体的 最低点之上。结果，监控装置12、212内的湿气会积聚在排气口 160、360之下，并且在不打 开监控装置12、212的壳体的情况下不能被排空。湿气会通过湿空气进入致动器14、214和 监控装置12、212。当温度下降时，空气中的湿气冷凝成液态形式，并排放到监控装置12、 212的壳体中的最低点。湿气还可经由通过排气口 160、360进入的雨或雪形式的降水而引 入。当温度下降并且液体结冰时，积聚的湿气会不利地影响监控装置的性能，由此削弱隔膜 128、328和控制弹簧148、348响应下游压力变化的能力。因此，需要监控装置在邻近该控制 装置的最低点处提供排气口，而与该监控装置的方位无关。图3的上游监控装置在监控来自调节器210下游的压力时同样通常有效。然而， 远离调节器设置的监控装置因需要两个分立的调节阀体沿流动路径相连而会增加费用。使 用多个主体增加了沿管线安装这些主体所需的时间和复杂性。维护的成本和复杂性也会增 大。因此，需要提供作为调节器的集成部件并具有改进的湿气排放能力的监控装置。
发明内容
本发明提供一种用于调节器的集成式悬臂监控装置，其具有可设置为邻近该监控 装置的最低点的可定位的排气口，以允许因潮湿和降水积聚在该监控装置内的液体排出。 该监控装置还可包括连接模块，用于允许该监控装置独立于致动器和调节器的阀体旋转， 以适应变化的安装环境。所述连接模块可进一步包括入口，用于在主下游压力反馈通路的 调节阀体和连接模块部分因所述监控装置的旋转而没有对准时连接到下游压力反馈线路。
图1是纵列式调节器和集成、纵列式监控装置的侧剖视图；图2是悬臂调节器和集成、纵列式监控装置的侧剖视图；图3是图2的悬臂调节器和外部上游监控装置的侧剖视图；图4是悬臂调节器和集成式悬臂监控装置的侧剖视图；图5是图4的监控装置的放大剖视图；图6是图4的监控装置的监控压力平衡组件的放大剖视图7是图4的监控装置的罩的侧视图；以及图8是具有相关联的压力负载装置的图4的监控装置的可替代实施例的示意图。
具体实施例方式尽管下文阐述了本发明众多不同实施例的详细描述，但应理解的是，本发明的法 定范围由陈述在本专利结尾处的权利要求的文字限定。本详细描述应被视为仅是示例性 的，而并非描述本发明的每一可能实施例，这是由于描述每一可能实施例如果不是不可能 的也是不切实际的。利用当前技术或本专利申请日之后发展的技术可实施为众多可替代实 施例，这些实施例仍落入限定本发明的权利要求的范围内。还应理解的是，除非在本申请中使用句子“如在此使用，术语‘―’特此被限定为 指的是”或类似句子明确限定的术语，否则，不管明确还是通过暗示，并非意在将该术语的 含义限制成超越其平常或普通的含义，该术语不应被理解成限制在基于本专利(而不是权 利要求的文字)的任一段落中的任一陈述的范围内。对于本专利结尾处的权利要求中引述 的任意术语在本专利中被指代成始终具有单一含义，这仅是为了清楚起见而不会使读者混 淆，但这并非意指通过暗示或其它方式将该术语限于该单一含义。最后，除非声明的要素通 过引述词语“指的是”以及在不叙述任意结构的情况下的功能进行限定，否则，并非意指任 意声明的要素的范围应基于美国法典第35篇第112条第6段进行解释。图4例示出用于流体分配系统的具有集成式悬臂监控装置512的悬臂气体调节器 510的实施例。该调节器510通常包括调节阀体514和致动器516。调节阀体514限定用 于接纳例如来自气体分配系统的气体的入口 518，以及用于将气体传输到诸如工厂、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 520。另外，调节阀体514包 括设置在入口 518与出口 520之间的阀口 522。气体必须经过阀口 522，以行进在调节阀体 514的入口 518与出口 520之间。致动器516被连接到调节阀体514，以确保调节阀体514的出口 520处的压力(即， 出口或下游压力)与致动器设定点压力附近的出口或控制压力的期望范围一致。为了感应 下游压力，致动器516通过通路524与调节阀体514流体连通，从而允许阀口 522下游的气 体流到致动器516的内部。致动器516包括用于感应和调节调节阀体514的下游压力的致 动器控制组件526。具体而言，控制组件526包括隔膜528、活塞530、以及用于致动器516 的具有控制元件(例如阀盘534)的控制臂532。该阀盘534延伸到阀体514中，并可相对 于阀口 522移位，以控制入口 518与出口 520之间的流体流动。阀盘534在该阀盘534接 合阀口 522以防止流体流过入口 518与出口 520之间的关闭位置和该阀盘534与阀口 522 分离以允许流体流过阀体514的打开位置之间移动。阀盘534可包括大致筒形的主体536 和固定到主体536的密封插件538。隔膜528感应调节阀体514的出口压力。控制组件526 进一步包括控制弹簧540，该控制弹簧接合隔膜528的与来自出口 520的气体相对的侧部， 以抵消感应到的出口压力。相应地，容许的下游压力(也可被称为控制压力)的范围通过 选择控制弹簧540来设定。隔膜528通过活塞530被可操作地连接到控制臂532并因而连接到阀盘534，从 而基于感应到的下游压力来控制调节阀体514的打开。如同上述调节器一样，当终端用户 操作对调节器510下游的气体分配系统有需求的诸如熔炉等用具时，出口流动增大，由此降低下游压力。相应地，隔膜28感应到这种降低的下游压力。这允许控制弹簧540使活塞530和控制臂的上部相对于图4的方位向右延展和移动。控制臂532的这种移位使阀盘534 移动远离阀口 522，从而打开调节阀体514。如此构造，所述用具可将气体通过阀口 522朝 向调节阀体514的出口 520抽吸。控制组件526进一步用作如上所述的泄放阀。具体而言，控制组件526还包括泄 放弹簧542和故障泄放阀544。隔膜528包括穿过其中心部分的开口 546，并且活塞530包 括密封杯548。泄放弹簧542被设置在活塞530与隔膜528之间，以在正常操作期间偏压隔 膜528抵靠密封杯548来关闭开口 546。一旦发生诸如控制臂532断裂等故障，控制组件 526不再直接控制阀盘534，阀盘534将因入口流动而移动到最大打开位置。这使得最大量 的气体流入致动器516。因此，随着气体充满致动器516，压力形成在隔膜528上，从而驱使 隔膜528远离密封杯548，由此露出开口 546。气体因此通过隔膜528中的开口 546流向故 障泄放阀544。故障泄放阀544包括阀塞550和将阀塞550偏压到如图4所示的关闭位置 的回位弹簧(release spring) 552。当致动器516内和邻近故障泄放阀544的压力达到预 定的阈值压力时，阀塞550抵抗回位弹簧552的偏压而移位，以打开排气口 554并通过该排 气口 554将气体排放到大气中或排放到用于收集排出气体的连接管道中，由此降低致动器 516中的压力。在如上所述的故障情况，监控装置512操作以切断通过调节阀体514的流动，直到 下游压力在调节器510故障之后被降低。监控装置512与致动器516具有类似的构造，前面 加“5”的相同附图标记替换为前面加“6”的附图标记用于表示监控装置512的相应元件。 参见图4和图5，类似于致动器516，监控装置512通过通路660与调节阀体514流体连通， 从而允许阀口 522下游的气体流到监控装置512的内部，以使隔膜628能够感应下游压力。 下游压力与隔膜628的第一侧流体连通，且隔膜628的第二侧被控制弹簧640偏压以抵抗 下游压力的力。当下游压力超过监控设定点压力时，监控控制组件626以类似于控制组件526的 方式起作用，以使监控装置512的控制元件(例如阀盘634)移动为与阀口 522接合，并切断 通过调节阀体514的气体流动。监控设定点压力大于致动器的设定点压力，并通常被设定 为允许调节器510操作由该调节器510控制的压力范围的上限。阀盘634延伸到阀体514 中，并可相对于阀口 522移位，从而允许或防止入口 518与出口 520之间的流体流动。阀盘 634在该阀盘634与阀口 522分离以允许流体流过阀体514的打开位置和该阀盘634接合 阀口 522以防止流体流过入口 518与出口 520之间的关闭位置之间移动。当下游压力超过 监控设定点压力时，隔膜628抵抗控制弹簧640的偏压力偏转，以使阀盘634接合阀口 522 并阻止流体流向系统下游部分。在导致气体通过隔膜628泄漏的隔膜628故障的情况下， 故障泄放阀644打开，从而通过排气口 654将气体排出。鉴于致动器516被构造成响应下游压力的增大和减小，监控装置512仅仅响应下 游压力的过度增大。监控装置512被构造成保持常开位置，并且对下游压力的降低不起作 用。监控装置512的常开位置通过包含偏压阀盘634远离阀口 522的打开弹簧662实现。 阀盘634被连接到具有法兰666的阀杆664，打开弹簧662被设置在法兰666与监控装置 512的开口端处的盖668之间。阀杆664通过驱动柱672被可操作地连接到控制臂632的 第一指部670，该驱动柱672被设置在阀杆664与第一指部670之间并可在导件674内轴向滑动。控制组件626的活塞630和控制臂632被适配为，使得隔膜628和控制弹簧640因 下游压力的下降而朝向图4所示右侧的移动将不会使活塞630接合控制臂632并使臂632 逆时针方向旋转。活塞638包括位于隔膜628的受压侧上的延伸部676。该延伸部676包 括邻接控制臂632的第二指部680的外侧的驱动销678，以及邻近隔膜628并远离第二指 部680的内表面设置的肩部682。当监控装置512在常开位置时，第二指部680与肩部682 之间的间隔使得，如果下游压力下降得足以使控制弹簧640偏转隔膜628，则活塞630与隔 膜628和控制弹簧640 —起向右移动。相反，当下游压力在调节器故障期间增大而超过监 控设定点压力并足以抵抗控制弹簧640和打开弹簧662的偏压力而使隔膜628偏转时，驱 动销678接合第二指部680，以使控制臂632旋转并关闭调节阀体514。由于监控装置512如同致动器516 —样用于响应下游压力，因此希望对监控装置 512的上游压力的影响最小化。一个可替代方案为减小打开弹簧662施加的力，以补偿阀盘 634上的上游压力以及沿相同方向作用的力。然而，由于打开弹簧662总是施加相同的力而 与上游压力的大小无关，因此这种可替代方案不会针对上游压力的变化进行调节。可替代 地，监控装置512应用一监控平衡组件，该组件施加与上游压力的大小成比例的平衡力。参 见图5和图6，监控装置512通过设置在调节阀体514与盖668之间的监控装置连接模块 684而连接到调节阀体514。阀盘634具有多部件构造，包括筒形主体686，以及相对设置 的插件688和连接件690，插件688和连接件690相连并被构造成在盖668和连接模块684 的相应凹部或膛孔中一起移动。如图6所示，阀盘634的部件通过轴向螺栓692与连接到 连接件690的相对侧的阀杆664相连。平衡力由平衡隔膜694提供。该隔膜694为具有中心孔的圆形，可以是回旋隔膜， 并具有挤压在盖668与连接模块684之间的外周界和挤压在主体686与连接件690之间以 形成气密密封的内周界。该隔膜的第一侧可接合筒形主体686。阀盘634的各部件具有贯 穿其中的通路696，以将阀盘634的面向阀口 522的表面698与图6箭头所示的平衡隔膜 694的第二侧流体连通，以使隔膜694感应通向阀口 522的入口处的上游压力，并且平衡隔 膜的第一侧对筒形主体686施加相应的力。通路660的通道695将平衡隔膜694的相对表 面与下游压力流体连通，以防止隔膜694上方形成真空。0型环密封件699防止上游压力和 下游压力在阀盘634附近混合。另外的0型环和其它密封件被提供在需要防止下游、上游 和大气压混合的地方。随着上游压力变化，平衡隔膜694在阀盘634上沿相反方向施加与 表面698上的上游压力的力成比例的力，该平衡力的大小近似等于上游压力乘以平衡隔膜 694的有效表面面积。根据需要，平衡隔膜694可被构造成使得，该平衡隔膜694施加的力 近似等于由上游压力施加到阀盘634的力加上打开弹簧662施加的偏压力。如上所述，湿气在监控装置512内的积聚对监控装置512的响应性不利，特别是在 温度降低到冰点以下的环境中。通过使用悬臂设计，出口 654可如图4所示定位在监控装 置512的最低点。当故障泄放阀644在打开位置时，排气口 654可将隔膜628的第二侧与 围绕监控装置512的环境大气流体连通，并允许积聚在壳体700底部的湿气排出。在该设 计中，监控装置512的隔膜628被定位为具有近似平行于阀盘634的移动方向且近似垂直 于流体流入阀体514的入口 518并流出阀体514的出口 520的流动方向的平面。监控装置 512包括围绕隔膜628、活塞630、控制臂632、控制弹簧640和控制组件626的其它部件的壳体700。该壳体700可包括主体部分，以及覆盖该壳体700的开口并与该开口相连以将监 控装置512的各部件保持在其中的罩702。隔膜628可具有从该隔膜628的外边缘向外延 伸的环形法兰704，从而在罩702与该法兰相连时，法兰704被挤压在壳体700的开口处的 主体部分与罩702之间。如图7所示，壳体700的将排气口 654铸造于其中的罩702可被构造成在多个位 置与监控装置512相连，以使排气口 654可被定位成邻近监控装置512的最低点，而与调节 器510和监控装置512的方位无关。尽管调节器510被显示为具有竖直设置在监控装置 512上方的致动器516，但调节器510可围绕图7的Y轴旋转，从而将致动器516和监控装 置512装配在其它设备之间。此外，如果管道朝着系统的下游部分向上或向下延伸，则可能 需要调节器510围绕Z轴旋转。罩702可覆盖壳体700中的开口并可通过多个螺栓706连接到监控装置512的壳 体700。壳体700可具有围绕所述开口设置的多个沿圆周分隔开的孔，并且，罩702可包括 能与壳体700的所述孔对准的相应的多个沿圆周分隔开的孔，以使罩702可根据需要连接 在八个离散的位置中的任一个，从而将排气口 654放置为邻近监控装置512的最低点。当 然，本领域技术人员应理解的是，其它连接机构也可用于在离散限定的或无限可调节的多 个位置中的任一个位置将罩702连接到监控装置512的壳体700，以将排气口 654设置在最 低位置，并且，这种连接机构已被申请人认为用在根据本公开内容的监控装置512中。如上所述，根据将调节器510连接到管道并容纳气体分配系统的相邻装置所需的 调节阀体514的方位，监控装置512的方位可进行改变。然而，可能需要或希望通过使监控 装置512绕图7的X轴旋转而将监控装置512相对于调节阀体514和致动器516重新定位。 例如，在致动器516和监控装置512相对于彼此水平定位的安装设施中，可能难以将积聚的 液体从监控装置512中排出。优选的是，监控装置512围绕阀盘634的轴线旋转，以使壳体 700的外边缘的一部分和隔膜628被设置为邻近监控装置512的最低点，以允许通过排气口 654排出液体。为实现这种相对移位，连接模块684可通过如上针对罩702所述的类似方式 构造，例如具有沿圆周分隔开的螺栓或其它连接机构，以便连接模块684和监控装置512可 围绕例如穿过阀盘634和阀杆664的X轴的轴线旋转，并被紧固在期望位置。当处于图4和图5所示的位置时，连接模块684内的通路660的部分与调节阀体 514内的部分对准。当连接模块684旋转时，通路660的所述部分不再对准，以使监控装 置512与出口 520不再流体连通。当通路的所述部分不再对准时，为了便于感应监控装置 512方位的下游压力，连接模块684包括将通路660与连接模块684的外部流体连通的入口 708。当通路的部分对准时，入口 708被盖住，以防止气体泄漏。当通路由于监控装置512的 重新定位而不再对准时，入口 708可通过下游压力反馈线路连接到调节阀体514下游位置 处的管线。这样，隔膜628可与下游压力流体连通，而与监控装置512相对于调节阀体514 的方位无关。集成式悬臂监控装置512的图示结构仅为示例性，也可预想到监控装置的其它结 构。例如，图8示意性地例示出监控装置512的实施例，其中压力负载装置710对隔膜628 的第二侧施加预载输入压力。压力负载装置710在其入口处与上游流体源形成的上游压力 流体连通，并通过排气口 654将预载压力输出到监控装置512。因此，预载输入压力被施加 到隔膜的与下游压力相对的一侧。压力负载装置710被重新构造以提供预载压力，从而朝向关闭位置偏压隔膜628并抵抗下游压力的力，由此用预载输入压力替代控制弹簧640作 为对监控装置512的加载元件。这样构造，预载输入压力提供与下游压力平衡的恒定力。标准的致动器使用弹簧弹力来平衡下游压力乘以隔膜的有效面积形成的力。压缩 弹簧的特性是当其延展时产生较小的力。因此，随着下游压力降低，并且弹簧弹力克服下游 压力在隔膜上形成的减小的力，则弹簧伸长并减小其力输出。当下游需求通过阀体的流动 得到满足时，这种新的稳态或平衡点比先前处于更低的出口压力，这是因为弹簧和出口压 力之间的力平衡考虑到了延展的弹簧。这种随着下游需求增大的稳态出口压力的下降被称 为“压力衰减(droop) ”。换言之，压力衰减是随着下游需求增大而出口压力下降。在理想领 域和理想调节器中，出口压力不会随着需求增大而下降。通过去除弹簧并使用压力替代，则 可消除弹簧对压力衰减效果的影响(称为弹簧效应)。压力衰减仍会由于其它原因而发生， 主要是由于隔膜的有效面积在调节器的整个行程中会变化，不过压力衰减的大小通过对调 节器加载的压力得到明显减小。尽管先前文本阐述了本发明的众多不同实施例的详细描述，但应理解的是，本发 明的法律范围由要求优先权的本专利的结尾处阐述的权利要求的词句限定。本详细描述应 被解释为仅仅是示例性的，并没有描述本发明的每一可能实施例，这是由于描述每一可能 实施例如果不是不可能也是不切实际的。利用当前技术或本专利申请日之后发展的技术可 实现仍落入限定本发明的权利要求范围内的众多可替代实施例。
权利要求
一种用于流体流动调节装置的监控装置，该流体流动调节装置包括具有入口、出口和阀口的阀体，以及致动器，该致动器具有致动器控制元件和用于感应并调节所述流体流动调节装置的下游压力以使该下游压力近似等于致动器设定点压力的致动器控制组件，所述监控装置包括监控控制元件，该监控控制元件延伸到所述阀体并能相对于所述阀口移位，从而允许并防止所述入口与所述出口之间的流体流动，其中，所述监控控制元件能在该监控控制元件与所述阀口分离以允许所述入口与所述出口之间的流体流动的打开位置和该监控控制元件接合所述阀口以防止所述入口与所述出口之间的流体流动的关闭位置之间移动，以及隔膜，该隔膜能操作地连接到所述监控控制元件，并具有与流体流入所述阀体的所述入口和流出所述阀体的所述出口的流动方向垂直的平面，其中，所述隔膜的第一侧与所述流体流动调节装置的下游压力流体连通，所述隔膜的第二侧被偏压以抵抗由该下游压力施加到所述第一侧的力，其中，当所述下游压力大于监控设定点压力时，所述隔膜偏转以使所述监控控制元件移动到所述关闭位置，其中所述监控设定点压力大于所述致动器设定点压力。
2.根据权利要求1所述的监控装置，包括控制臂，该控制臂能操作地连接到所述监控 控制元件和所述隔膜，从而当所述下游压力大于所述监控设定点压力时，所述隔膜的偏转 致使所述控制臂将所述监控控制元件移动到所述关闭位置。
3.根据权利要求1所述的监控装置，包括偏压所述隔膜以抵抗由所述下游压力施加的 力的控制弹簧。
4.根据权利要求1所述的监控装置，包括压力负载装置，该压力负载装置与所述隔膜 的所述第二侧流体连通，并向所述隔膜的所述第二侧施加预载压力，以偏压所述隔膜抵抗 由所述下游压力施加的力。
5.根据权利要求4所述的监控装置，其中，所述压力负载装置包括与上游流体源流体 连通的入口，以及与所述隔膜流体连通以将所述预载压力施加到所述隔膜的所述第二侧的 出口。
6.根据权利要求1所述的监控装置，包括壳体，该壳体包括具有排气口的罩，该排气口 将所述壳体的内部与围绕所述监控装置的环境大气流体连通，其中，所述壳体和所述罩被 构造成在多个位置连接所述罩，以使所述排气口可被设置为邻近所述监控装置的最低点， 从而使积聚在所述监控装置内的液体聚集在所述排气口附近，以从所述监控装置中排出。
7.根据权利要求6所述的监控装置，其中，所述壳体包括圆形开口，所述罩被构造成覆 盖所述壳体的所述开口，并且，所述壳体进一步包括围绕所述开口设置的多个沿圆周分隔 开的孔，所述罩包括能够在所述罩的多个离散位置与所述壳体的所述孔对准的相应的多个 沿圆周分隔开的孔，从而将所述罩的所述排气口设置为邻近所述监控装置的最低点。
8.根据权利要求6所述的监控装置，包括连接模块，该连接模块将所述监控装置连接 到所述阀体，并具有与所述隔膜的所述第一侧流体连通从而将所述下游压力传递到所述隔 膜的所述第一侧的入口，其中，所述阀体和所述连接模块被构造成在多个位置与所述监控 装置相连，以使所述罩的外边缘可被设置为邻近所述监控装置的最低点，从而使所述排气 口可被设置为邻近所述监控装置的最低点。
9.根据权利要求8所述的监控装置，其中，所述连接模块包括下游压力反馈通路，所述下游压力反馈通路与所述入口和所述隔膜的所述第一侧流体连通，并且，当所述连接模块 被定位在其一个位置以将所述隔膜的所述第一侧与所述阀体的出口处的下游压力流体连 通时，所述下游压力反馈通路与通过所述阀体到达所述阀体的出口的相应通路对准。
10.根据权利要求1所述的监控装置，其中，所述阀体内的上游压力沿所述打开位置的 方向向所述监控控制元件施加力，并且，所述监控装置包括平衡隔膜，该平衡隔膜具有与所 述监控控制元件接合的第一侧，以及与所述上游压力流体连通以使该平衡隔膜沿所述关闭 位置的方向向所述监控控制元件施加力的第二侧。
11.根据权利要求10所述的监控装置，包括将所述监控控制元件朝向所述打开位置偏 压的打开弹簧，其中，所述平衡隔膜被构造成使得由该平衡隔膜施加的力近似等于所述上 游压力施加的力加上所述打开弹簧施加的偏压力。
12.一种流体流动调节装置，包括阀体，该阀体具有入口、出口和设置在所述入口与所述出口之间的阀口，并允许流体从 上游流体源通过所述入口、所述阀口和所述出口流到流体分配系统的下游部分，致动器，该致动器连接到所述阀体，并包括用于感应并调节所述流体流动调节装置的 下游压力的致动器控制组件，该致动器控制组件包括延伸到所述阀体并能相对于所述阀口 移位以控制所述入口与所述出口之间的流体流动的致动器控制元件，其中，所述致动器控 制元件在该致动器控制元件接合所述阀口以防止所述入口与所述出口之间的流体流动的 关闭位置和该致动器控制元件与所述阀口分离以允许所述入口与所述出口之间的流体流 动的打开位置之间移动，并且，所述致动器控制元件与所述下游压力流体连通，以使该致动 器控制元件响应所述下游压力的变化而移动到所述打开位置与所述关闭位置之间的位置， 从而保持所述下游压力近似等于致动器设定点压力；以及连接到所述阀体的监控装置，该监控装置包括监控控制元件，该监控控制元件延伸到所述阀体并能相对于所述阀口移位，从而允许 和防止所述入口与所述出口之间的流体流动，其中，所述监控控制元件能在该监控控制元 件与所述阀口分离以允许所述入口与所述出口之间的流体流动的打开位置和该监控控制 元件接合所述阀口以防止所述入口与所述出口之间的流体流动的关闭位置之间移动，以及隔膜，该隔膜能操作地连接到所述监控控制元件，并具有平行于所述监控控制元件的 在所述打开位置与所述关闭位置之间的移动方向的平面，其中，所述隔膜的第一侧与所述 流体流动调节装置的下游压力流体连通，所述隔膜的第二侧被偏压以抵抗由下游压力施加 到所述第一侧的力，其中，当所述下游压力大于监控设定点压力时，所述隔膜偏转以使所述 监控控制元件移动到所述关闭位置，其中所述监控设定点压力大于所述致动器设定点压 力。
13.根据权利要求12所述的流体流动调节装置，其中，所述监控装置包括控制臂，该控 制臂能操作地连接到所述监控控制元件和所述隔膜，从而当所述下游压力大于所述监控设 定点压力时，所述隔膜的偏转致使所述控制臂将所述监控控制元件移动到所述关闭位置。
14.根据权利要求12所述的流体流动调节装置，其中，所述监控装置包括偏压所述隔 膜以抵抗由所述下游压力施加的力的控制弹簧。
15.根据权利要求12所述的流体流动调节装置，包括压力负载装置，该压力负载装置 与所述隔膜的所述第二侧流体连通，并向所述隔膜的所述第二侧施加预载压力，以偏压所述隔膜抵抗由所述下游压力施加的力。
16.根据权利要求15所述的流体流动调节装置，其中，所述压力负载装置包括与所述 上游流体源流体连通的入口，以及与所述监控装置流体连通从而将所述预载压力施加到所 述隔膜的所述第二侧的出口。
17.根据权利要求12所述的流体流动调节装置，其中，所述监控装置包括壳体，该壳 体包括具有排气口的罩，该排气口将所述壳体的内部与围绕所述监控装置的环境大气流体 连通，其中，所述壳体和所述罩被构造成在多个位置连接所述罩，以使所述排气口可被设置 为邻近所述监控装置的最低点，从而使聚集在所述监控装置内的液体收集在所述排气口附 近，以从所述监控装置中排出。
18.根据权利要求17所述的流体流动调节装置，其中，所述壳体包括圆形开口，所述罩 被构造成覆盖所述壳体的所述开口，并且，所述壳体进一步包括围绕所述开口设置的多个 沿圆周分隔开的孔，所述罩包括能够在所述罩的多个离散位置与所述壳体的所述孔对准的 相应的多个沿圆周分隔开的孔，从而将所述罩的所述排气口设置为邻近所述监控装置的最 {氐点。
19.根据权利要求17所述的流体流动调节装置，其中，所述监控装置包括连接模块，该 连接模块将所述监控装置连接到所述阀体，并具有与所述隔膜的所述第一侧流体连通从而 将所述下游压力传递到所述隔膜的所述第一侧的入口，其中，所述阀体和所述连接模块被 构造成在多个位置与所述监控装置相连，以使所述罩的外边缘可被设置为邻近所述监控装 置的最低点，从而使所述排气口可被设置为邻近所述监控装置的最低点。
20.根据权利要求19所述的流体流动调节装置，其中，所述连接模块包括下游压力反 馈通路，所述下游压力反馈通路与所述入口和所述隔膜的所述第一侧流体连通，并且，当所 述连接模块被定位在其一个位置以将所述隔膜的所述第一侧与所述阀体的出口处的下游 压力流体连通时，所述下游压力反馈通路与通过所述阀体到达所述阀体的出口的相应通路 对准。
21.根据权利要求12所述的流体流动调节装置，其中，所述上游压力沿所述打开位置 的方向向所述监控控制元件施加力，并且，所述监控装置包括平衡隔膜，该平衡隔膜具有与 所述监控控制元件接合的第一侧，以及与所述上游压力流体连通以使该平衡隔膜沿所述关 闭位置的方向向所述监控控制元件施加力的第二侧。
22.根据权利要求21所述的流体流动调节装置，其中，所述监控装置包括将所述监控 控制元件朝向所述打开位置偏压的打开弹簧，并且，所述平衡隔膜被构造成使得由该平衡 隔膜施加的力近似等于所述上游压力施加的力加上所述打开弹簧施加的偏压力。
全文摘要
本发明提供一种用于调节器的集成式悬臂监控装置，其具有可设置为邻近该监控装置的最低点的能定位的排气口，以允许因潮湿和降水积聚在该监控装置内的液体排出。该监控装置还可包括连接模块，用于允许该监控装置独立于致动器和调节器的阀体旋转，以适应变化的安装环境。所述连接模块可进一步包括入口，用于在主下游压力反馈通路的调节阀体和连接模块部分因所述监控装置的旋转而没有对准时连接到下游压力反馈线路。
文档编号G05D7/01GK101990655SQ200880011327
公开日2011年3月23日 申请日期2008年4月17日 优先权日2007年4月20日
发明者塞思·克兰斯 申请人:费希尔控制产品国际有限公司