CN101454600A - 改进的气体压力调节器 - Google Patents
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Abstract
气体压力调节器(1)包括:有第一气体进口管路(4)和第二气体出口管路(6)主体(2);校准的气体通路(8),气体从进口气体管路(4)流过气体通路(8)流向出口管路(6);至少部分地安装在主体(2)里的活门(9);以及一个也是安装在主体(2)里的消声元件(102)。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体压力调节器。
具体地说,本发明涉及一种装有降低噪声装置的压力调节器。
背景技术
当前应用的各种压力调节器一般也被称为“降压器”,因为它们的调节作用是通过降低流过各层流元件的气体输送压力来达到的。
已有技术的已知压力调节器基本上包括一个有一个进口和一个出口的主体,高压气体通过进口流进,被降压了的气体通过出口流出。这个主体里装有用于控制和调节气体流的装置。
控制和调节装置包括至少一个由弹簧和薄膜***驱动的活门,这个***可使活门在它的轴上滑动,还包括一个先导装置,这个先导装置测量调节器上游和下游的气体压力并相应地控制活门驱动薄膜。
通常是圆柱形的活门可轴向地在两个极限位置之间运动:一个第一气体关断位置,在这一位置,活门基本上接触一个对应的壳体;以及一个对应于气体流动口的最大尺寸的第二全开位置。
气体流可被一个通常是固定于可动的活门并构造成可啮合于所述壳体的密封圈或密封垫关断。所以,气体的层流效应的关键在于壳体。
在降压器工作在稳态下时这将产生很大的噪声。
噪声是由压力降低过程中发生的物理过程引起的:气体以高速流出由薄膜限定的节流断面,在“超临界”压降条件下气体的流速甚至可能达到声速,这样,流出节流断面的气体流速将是大大地不同于下游管路内的气体流速,这个速度差将导致产生大量各种尺度的气泡(本领域的行话称之为“紊流气泡”),这些气泡被气流本身连续地逐出。由这一过程引起的压力振荡就会产生噪声。流速越高,噪声就越大。由这种效应引起的噪声被传递到下游管路,下游管路又变成噪声源。
而且,在“超临界”压降过程中,从流入压力到流出压力的变化发生在非稳定阶段(被称为“冲击波”),这会引起噪声剧变。这些冲击波还会引起机械振动,而机械振动又会产生更大的噪声。
近年来,压力调节器的制造厂家已将它们的研究集中在消声装置上,专注于降低调节器的噪声发出。
现在应用的消声装置有两个类型:作用于噪声源的消声装置和能够降低实际产生的噪声的降噪装置。
前一个类型的装置包括分流装置和把总压力级分成多个较低压力级的装置。
后一个类型的装置是安装在气体层流区域的下游,通过吸收来起降低已产生的噪声的作用。这些装置通常包括用多孔材料制成的设计成能够吸收声波的插装件。
所有上述装置中,声波吸收装置是最复杂最麻烦的,因为必须把若干个插装件放在压力调节器本体内。所以调节器本体必须做得较大以便容纳插装件,这又意味着调节器更重以及成本更高。
通过分割压力级来起降噪作用的装置也是很复杂的,甚至在设计阶段,调节器的结构就有相当大的复杂性。
所有上述装置中,分流装置无疑是最经济实用的,因为它们主要是包括一个表面,气体流过这个表面时,这个表面使气流破碎成多个较小的气流,许多实验已经证明,这可大大降低产生的噪声的量级。但是,这类装置也不是完全没有缺点。
这类消声装置的主要缺点是,如果不把调节器完全拆开,就不能把它们安装进去。这意味着,调节器一旦装用了某一型式的消声装置,不完全拆开调节器就不能更换它。但是在许多情况中,由于调节器的噪声超过了允许的量级或需要调节器适应不同的流动状态,就必须更换先前安装在调节器里的消声装置。
在消声装置已经用旧了时也可能需要更换。
在这些情况下,要改变已有技术的压力调节器中的消声装置,涉及相当多互相关联的难题。
发明内容
本发明的目的是提供这样一种压力调节器,其能够克服上述缺点,并且拆装简单,节省费用,以及易于维护。
按照上述目的,从权利要求书的内容特别是权利要求1以及任一条直接地或间接地从属于权利要求1的权利要求,可以很容易地看出本发明的技术特征。
附图说明
本发明的各个优点将在下面参照附图的详细说明中显现出来,这些附图仅是以举例方式表示本发明的一个优选实施例,并不限制这一发明构思的范围,各附图中:
图1是本发明的压力调节器的一个优选实施例的示意剖视图;
图2是图1的压力调节器的两个拆下来的零件的俯视立体图;
图3是图2的那两个零件在被装配起来之前的俯视立体图;
图4是图2的那两个零件在被装配起来之后的俯视立体图;
图5是图1的压力调节器处在图2到4所示的装配/拆开过程中的示意剖视图;
图6是图2所示的那两个零件的另一实施例的示意侧视剖视图;以及
图7是图6的那两个零件在被装配起来之后的示意剖视图。
具体实施方式
参照图1,标号1总地标示一个按照本发明制造的气体压力调节器。
压力调节器1包括一个有气体进口3和气体出口5的主体2,进口3可连接于一个第一进口管路4,气体以第一输送压力从这个进口进入,而气体出口5可连接于一个第二出口管路6,气体将以不同于第一输送压力的压力在这个管路内流动。
相对于箭头F1所指的气体流经压力调节器1的方向而言,第二出口管路6是处于第一进口管路4的下游。
在第一进口管路4和第二出口管路6之间有一个轴对称本体7,这将在下文详细说明,该本体限定一个经校准的气体通路8。
压力调节器1还包括一个在其内部的活门9,该活门9可沿着一条第一定义的直线D在长度方向在一个第一端位置和一个全开位置之间运动,以调整标定的通路8的开度,第一端位置表示于图1,在这个位置通路8被关闭,而全开位置在各附图中未表示。
活门9包括一个有中心线A的空心圆筒形本体10,在活门9的下端9a处有一个用于关断标定的气体通路8的元件11。
关断元件11包括固定于圆筒形本体10的两个零件11a和11b,这两个零件有一个压紧在它们之间的密封垫12,该密封垫设计成可啮合于定位槽101,用以关闭气体通路8。如图2所示,槽101是环形的并且是成形在轴对称的本体7上。
校准的气体通路8在图1中表示为处于基本上被关闭的状态,在使用中,气体通路8由密封垫12和定位槽101之间在活门9运动时产生的间隙来限定。
参照图1,主体2已经装配上一个用于驱动活门9的装置14,装置14包括一个第一上内凹盖15和一个第二下内凹盖16,它们以凹坑互相面对的方式联接起来而在其间限定一个容积V。
容积V里装有一个环形膜片17,膜片的外边缘被夹紧在两个半盖15和16之间,膜片17把容积V分隔成两个室V1和V2,它们的容积大小是压力调节器1的工作参数的函数。
驱动装置14还包括两个法兰18和19,它们一个在上面另一个在下面把环形膜片17的内边缘夹紧于它们之间。
压力调节器1还包括一个可滑动地罩住活门9上的圆筒形衬件13,衬件13被牢靠地固定于下内凹盖16。
从图5可以更清楚地看出,下内凹盖16有一个中心圆孔200,该孔的内表面有螺纹部201。
类似地,圆筒形衬件13的外表面的一部分13a也是做成有螺纹,而且这个螺纹可以拧入下内凹盖16的螺纹部201。
这样,不必把下内凹盖16从其安装位置拆下来,就可把衬件13***主体2或从其拔出。
两个法兰18和19互相紧固地结合在一起并由多个紧固件21连接于活门9。
活门9的圆筒形本体10内装有一个调节器弹簧装置30,它包括沿着轴线A压缩的螺旋弹簧31以及第一和第二调节器板33和34,它们安装成一上一下地分别接触弹簧31的相对两端。
下调节器板34顶靠在空心圆筒形本体10的内壁上制出的一个圆周台肩上。
一个环形螺母45拧入活门9的顶端9a处的对应内螺纹。
压力调节器1还包括一个分流类型的消声元件102,其装在轴对称本体7内。
在图2到4可清楚地看出,消声元件102包括一个大致圆筒形的壁103,其上有多个孔104,这些孔构成气体可流过的通路。为了简明,各附图中仅表示出一些孔104。
在图6和7所示的另一实施例中,消声元件102包括一个用丝网做成的圆筒形壁110。
圆筒形壁110包括两个相对的圆周边缘112,对应的两个增强环113分别配合在这两个边缘上,以便装配于轴对称本体7。
参照图2,其表示出被从压力调节器1拆下来的消声元件102和本体7。轴对称本体7包括一个有多个窗口71的圆筒形壁70,这些窗口是近乎四边形的并沿壁70本身的圆周均匀隔开。
每个窗口71构成一个供气体从压力调节器1的第一管路4流向第二管路6的通路。
如上所述,图2清楚地表示出被从轴对称本体7拆下来的消声元件102。消声元件102最好是但不是一定要用金属板制作,金属板上再做出那些孔104。
这些孔104的作用是把在第一管路4和第二管路6之间流动的气体流分开成多个较小的气体流,至少在气体压力调节区域附近的一个短距离上是如此。由于这种分开,根据实际上已知的流体动力学理论,这已超出本发明的范围,所以不予说明,所产生的噪声的量级将被大大降低。这样的降低已被实验证明。
轴对称本体7还包括一个环形部分72,它从圆筒形壁70的底部区域70a起伸向本体7本身的内部。
如图1和2所示,环形部分72构成活门9的上述定位槽101。
本体7的环形部分72还包括一个也是环形的腔室73。
各附图清楚地表示出,以及下面还将更详细说明,消声元件102是被可拆出地装配在轴对称本体7里。
参照图2到4,可看得更清楚,成形在环形部分72内的环形腔73在装配起来时可容纳消声元件102的圆筒形壁103的底边103a。
如图2所示,消声元件102在其圆周上有一个断口,就是说,圆筒形壁103有一个空隙,这个断口是设计成能够使消声元件102被弹性地变形。图3表示出弹性变形如何使消声元件102的圆周尺寸减小的。
消声元件102最好是做出有那个圆周断口,但也不是非那样不可。
如果消声元件102包括一个用丝网制成的壁110,那么其上就不必有那个圆周断口。
在消声元件102的其它可能但未图示的可能实施例中,圆筒形壁103可用塑料或陶瓷材料制成而不用金属。
换言之,圆筒形壁103的限定消声元件102的侧表面可以是不连续的,所以有两个面对的端缘103b和103c,在消声元件102被从轴对称本体7拆出来时,这两个端缘互相离开。
圆筒形壁103的材料的弹性使得可以用一个最小的力就能使圆筒形壁103本身弹性变形而使分开的两个端缘103b和103c向一起靠近。使两个端缘103b和103c向一起靠近就可减小消声元件102的周长,从而其可被装进轴对称本体7,这从图3和4可清楚地看出。
消声元件102以弹性变形的形状被装进轴对称丰体7之后,它就对轴对称本体7的圆筒形壁70的内表面70b施加对应的大致径向的弹性力。
如图1所示,轴对称本体7是以这样的方式定位在衬件13和主体2的一部分之间,这种定位方式可使从进口管路4流向校准通路8的气体被迫遵循一个严格定义的路径。
上述弹性力把消声元件102和轴对称本休7牢靠地保持在一起,这可防止它们相对滑动,即使气体在高压下流过压力调节器1也是如此。
如果消声元件102包括一个用丝网制成的壁110,把两个增强环113压靠于本体7的内表面70b,就可便利地把消声元件102装进轴对称本体7,这样在使用过程中可将本体7牢靠地保持在位,但也允许容易地将其拆出进行维护和/或更换。
图1和5表示出,在压力调节器1被装配好了时,轴对称本体7是被定位在压力调节器1的主体2上作出的圆周突肩202上,并被衬件13压制在位。在衬件13的下端13b处有一个对应的台阶203,其设计成可啮合于轴对称本体7的上边缘70c。
如图5所示,通过简单地拆下压力调节器1的几个零件,不必拆下例如下盖16,就可将轴对称本体7和/或消声元件102装配进压力调节器1或从其中拆出。
并且,由于轴对称本体7的作用,可以可互换地采用不同型式的消声元件102,例如用打孔的金属板或丝网制成的,而且它们的拆装也很容易。
Claims (13)
1.一种气体压力调节器,它包括:
主体(2),它有第一气体进口管路(4)和第二气体进口管路(6);
校准的气体通路(8),气体从所述第一管路(4)流过该通路流向所述第二管路(6);
活门(9),至少部分地安装在所述主体(2)内并且可在一个使所述校准的气体通路(8)全开的端位置和将所述校准的气体通路(8)封闭的端位置之间运动而调整所述气体通路(8)的开度,所述活门在所述关闭端位置时啮合于对应的定位槽(101);
消声元件(102),装在所述校准的气体通路(8)上用以降低这种压力调节器内产生的噪声,该消声元件(102)包括大致圆筒形的壁(103),该壁上有多个供气体流过的孔(104);所述压力调节器的特征在于,包括设在所述气体通路(8)处的轴对称本体(7),用于将所述消声元件(102)安装在其内;所述定位槽(101)与所述轴对称本体(7)成整体。
2.如权利要求1所述的压力调节器,其特征在于,所述轴对称本体(7)包括有多个窗口(71)的圆周壁(70),每个窗口形成对应的气体流过口。
3.如权利要求2所述的压力调节器,其特征在于,所述轴对称本体(7)包括一个从所述圆周壁(70)向所述本体(7)本身的内部延伸的环形部分(72),该环形部分(72)构成所述活门的所述定位槽(101)。
4.如权利要求2或3所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是可拆出地安装在所述轴对称本体(7)的所述圆周壁(70)里。
5.如权利要求3或4所述的压力调节器,其特征在于,所述环形部分(72)包括一个环形腔(73),所述腔容纳所述消声元件(102)的所述圆筒形壁(103)的下边缘(103a)。
6.如权利要求4或5所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)的圆周上有一个断口,其设计成使所述消声元件(102)可被弹性变形而减小它的圆周尺寸。
7.如权利要求6所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是在弹性变形时***进所述轴对称本体(7)的所述圆周壁(70)内。
8.如权利要求7所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)对所述轴对称本体(7)的所述圆周壁(70)施加一个大致径向的弹性力。
9.如权利要求1—8中任一项所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是用金属板制成的,用于气体通路的所述孔(104)是圆孔。
10.如权利要求1—8中任一项所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是用刚性丝网制成的。
11.如权利要求1—8中任一项所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是用陶瓷材料制成的。
12.如权利要求1—8中任一项所述的压力调节器,其特征在于,所述消声元件(102)是用塑料制成的。
13.如权利要求1—12中任一项所述的压力调节器,其特征在于,所述活门(9)是可滑动地安装在圆筒形衬件(13)里,所述衬件牢靠地固定于所述主体(2),其特征在于,所述轴对称本体(7)是以这样的方式定位在所述衬件(13)和所述主体(2)的一部分之间,这种定位方式可使流自所述校准的通路(8)的气体被迫遵循一个严格定义的路径。
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