CN101652733A - 气体调节器的流动增压芯 - Google Patents

Abstract

一种气体调节器包括致动器、阀和设置在该阀内的芯，以在正常操作状况下有利地将流体导引或“增压”到所述致动器下游并远离该致动器，由此提高该调节器的工作效率。所述芯包括具有第一直径的第一部分和具有大于第一直径的第二直径的第二部分。在正常操作中，所述第一部分在大致紧公差范围内接纳所述致动器的阀盘，使得该阀盘和所述芯限制所述阀与所述致动器之间的流体连通。这将气体导引或“增压”朝向阀的出口。此外，在泄放操作中，所述芯的第二部分接纳所述阀盘以允许气体自由流动到所述致动器。

Description

气体调节器的流动增压芯

相关申请的交叉引用

本发明要求以下每个美国临时专利申请的优先权权益：2007年4月20日提交的60/913,115，2007年4月20日提交的60/913,109，以及2007年4月20日提交的60/913,135，上述每个专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及气体调节器，且更具体地涉及具有闭环控制致动器的气体调节器。

背景技术

典型的气体分配***供应气体的压力可根据对***、气候、供应源和/或其它因素的需求而变化。不过，装备有诸如窑炉、烤炉等气体用具的大多数终端用户设施要求根据预定压力并在气体调节器的最大能力下或低于该最大能力时传输气体。因此，气体调节器被应用到这些分配***中以确保所传输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，用于感应和控制所传输气体的压力。

除了闭环控制以外，一些传统的气体调节器包括泄放阀。泄放阀适于在例如流体分配***的调节器或一些其它部件失效时提供过压保护。因此，在传输压力升至高于预定阈值压力时，泄放阀打开并将至少一部分气体排放到大气中，由此降低***中的压力。

图1和图1A示出一个传统的气体调节器10。调节器10通常包括致动器12和调节阀14。调节阀14限定：入口16，用于接纳例如来自气体分配***的气体；和出口18，用于将气体传输到例如具有一个或多个用具的终端用户设施，例如工厂、餐馆、公寓建筑物，等等。此外，调节阀14包括设置在入口与出口之间的阀端口36。气体必须通过阀端口36，以行进在调节阀14的入口16与出口18之间。

致动器12联结到调节阀14以确保调节阀14的出口18处的压力(即，出口压力)与期望出口或控制压力一致。致动器12因而经由阀嘴34和致动器嘴20与调节阀14流体连通。致动器12包括控制组件22，用于感应和调节调节阀14的出口压力。具体而言，控制组件22包括隔膜24、活塞32和具有阀盘28的控制臂26。传统的阀盘28包括大致筒形的主体25和固定到该主体25的密封插件29。阀体25也可包括与该阀体整体式形成的周向法兰31，如图1A所示。隔膜24感应调节阀14的出口压力。控制组件22进一步包括控制弹簧30，该控制弹簧30与隔膜24的顶侧接合以抵消感应到的出口压力。因此，期望出口压力(也可被称为控制压力)通过选择控制弹簧30而设定。

隔膜24经由活塞32可操作地联结到控制臂26，并由此联结到阀盘28，隔膜24基于感应到的出口压力控制调节阀14的打开。例如，当终端用户操作诸如窑炉等用具时(例如，所述窑炉对调节器10下游的气体分配***具有需求)，出口流量增大，由此降低出口压力。因此，隔膜24感应这种降低的出口压力。这允许控制弹簧30延展并相对于图1的方位使活塞32和控制臂26的右侧向下移动。控制臂26的移位使阀盘28远离阀端口36移动以打开调节阀14。图1A图示出处于正常打开工作位置的阀盘28。通过这种构造，用具可将气体抽吸通过阀端口36朝向调节阀14的出口18。

在传统的调节器10中，控制弹簧30在其朝向非压缩长度延展而使控制臂26移位以打开阀端口36时固有地产生较小的力。此外，随着控制弹簧30的延展，隔膜24变形，这增大隔膜24的面积。在这种操作情况下，减小的由控制弹簧30提供的力和增大的隔膜24的面积共同形成调节器响应，其中由控制弹簧30提供的力不能充分地平衡由隔膜24产生的力，由此导致出口控制压力小于用户起初设定的压力。这种现象已知为“压力衰减(droop)”。当发生“压力衰减”时，出口压力降至低于其设定控制压力，且调节器10可能无法起到预期作用。

在图1中所示的传统调节器10中，控制组件22进一步用作泄放阀，如前所述。具体而言，控制组件22还包括泄放弹簧40和释放阀42。隔膜24包括穿过其中心部分的开口44，活塞32包括密封杯38。泄放弹簧40设置在活塞32与隔膜24之间，从而在正常操作过程中偏压隔膜24抵靠密封杯38以关闭开口44。当发生诸如控制臂26断裂之类的故障时，控制组件22不再直接控制阀盘28，入口流动将使阀盘28移动到极限打开位置。这允许最大量的气体流入致动器12中。这样，随着气体填充致动器12，在隔膜24上形成压力，从而驱使隔膜24远离密封杯38，由此露出开口44。因此，气体流过隔膜24中的开口44并流向释放阀42。释放阀42包括阀塞46和将阀塞46偏压到关闭位置的释放弹簧54，如图1所示。当致动器12内和邻近释放阀42的压力达到预定阈值压力时，阀塞46抵抗释放弹簧54的偏压向上移位并打开，从而将气体排放到大气中并降低调节器10中的压力。

当针对具体应用选择调节器时，技术人员的任务是，在设定控制压力下最大化流动能力，同时最小化故障状况下排放到大气中的气体量。通常，该任务通过以下方式实现：设计或选择调节器10的各个方面，例如阀端口，以在这些冲突的关注点之间提供某些折衷。为了限制通过泄放阀释放到大气中的气体量，技术人员常常选择可用于满足所需流动能力的最小端口。

发明内容

本发明提供一种包括调节阀和致动器的调节器。所述调节阀包括阀体和芯。所述阀体具有入口和出口。所述致动器联结到所述阀体并包括具有阀盘的控制元件。所述阀盘被可滑动地设置在所述阀体内，并适于在关闭位置与打开位置之间移位。所述芯被承载在所述阀体内并包括大致中空的筒形构件，该筒形构件具有通过其侧部的孔。更具体而言，所述芯包括具有第一直径的侧壁的第一部分和具有大于第一直径的第二直径的侧壁的第二部分。此外，在一个实施例中，大致截锥形的过渡部分延伸在该第一和第二部分之间。一个实施例的孔被设置为穿过所述芯的第一部分并被引导朝向阀的出口。

按照调节器的进一步的方面，所述阀体包括限定开口的嘴，所述开口垂直于所述入口和出口。在此实施例中，所述芯的第二部分被承载在所述嘴的开口内。

此外，至少在一个实施例中，所述芯的第二部分可被可移除地承载在所述嘴的开口内。

在另一实施例中，所述芯可包括与所述孔相邻设置的导管部分，用于朝向所述阀体的出口导引流体。

本发明的另一实施例包括一种用于气体调节器的芯，该气体调节器具有调节阀和连接到该调节阀的嘴的致动器。所述芯适于在第一或正常操作模式下导引流体通过调节器朝向调节阀的出口并远离致动器流动。所述芯的一个实施例包括第一和第二部分、开口和入口。所述第一部分具有第一直径。所述第二部分与所述第一部分轴向对齐并具有大于第一直径的第二直径。所述第二部分适于由所述调节阀的嘴承载。所述开口被设置为穿过所述第一部分，使得当所述芯被安装在该气体调节器中时，该开口导引流体通过调节阀朝向所述出口流动。

附图说明

图1是传统调节器的侧剖视图；

图1A是图1的调节器的调节阀的侧剖视图；

图2是根据本发明一个实施例构造的调节器的侧剖视图，其示出处于关闭位置的阀盘；

图3是图2的调节器的侧剖视图，其示出处于正常工作位置的阀盘；

图3A是图3的调节器的调节阀的侧剖视图；

图4是图2和图3的调节器的调节阀的侧剖视图，其示出处于完全打开位置的调节阀；

图5是根据本发明可替代实施例构造的图2和图3的调节器的调节阀的侧剖视图；

图6是根据本发明另一可替代实施例构造的图2和图3的调节器的调节阀的侧剖视图；和

图7是根据本发明又一可替代实施例构造的图2和图3的调节器的调节阀的侧剖视图。

具体实施方式

图2和图3图示出根据本发明一个实施例构造的气体调节器100。气体调节器100通常包括致动器102和调节阀104。调节阀104包括：入口106，用于接纳例如来自气体分配***的气体；和出口18，用于将气体传输到例如具有一个或多个用具的设施。致动器102联结到调节阀104，并包括具有控制元件127的控制组件122。在第一或正常操作模式下，控制组件122感应调节阀104出口108处的压力，即，出口压力，并控制所述控制元件127的位置，使得出口压力近似等于预定控制压力。此外，当***中出现故障时，调节器100执行泄放功能，该泄放功能大致类似于前文中参照图1和图1A中所示调节器10所述的泄放功能。

继续参见图2，调节阀104限定喉道110和阀嘴112。喉道110设置在入口106与出口108之间。阀端口136设置在喉道110中，并限定具有入口150和出口152的膛孔148。气体必须行进通过阀端口136中的膛孔148，以行进在调节阀104的入口106与出口108之间。阀端口136可从调节阀104上移除，从而可被替换为具有不同直径或构造的膛孔的不同阀端口，以使调节阀104的工作和流动特性适用于特定应用。在所公开的实施例中，阀嘴112限定开口114(示于图3A和图4中)，开口114沿与调节阀104的入口106和出口108的轴线大致垂直的轴线设置。

致动器102包括壳体116和控制组件122，如前所述。壳体116包括通过例如多个紧固件紧固在一起的上壳体部件116a和下壳体部件116b。下壳体部件116b限定控制腔118和致动器嘴120。致动器嘴120连接到调节阀104的阀嘴112，以在致动器102与调节阀104之间提供流体连通。在所公开的实施例中，调节器100包括将嘴112、120紧固到一起的颈圈111。上壳体部件116a限定泄放腔134和排放端口156。上壳体部件116a进一步限定用于容纳控制组件122的一部分的塔部158，如下所述。

控制组件122包括隔膜子组件121、盘子组件123和释放阀142。隔膜子组件121包括隔膜124、活塞132、控制弹簧130、泄放弹簧140、组合弹簧座164、泄放弹簧座166、控制弹簧座160、和活塞导件159。

更具体地，隔膜124包括盘形隔膜，该盘形隔膜在其中心部分限定开口144。隔膜124由柔性的大致气密的材料制成，且其周界被密封地紧固在壳体116的上、下壳体部件116a、116b之间。隔膜124因而将泄放腔134与控制腔118分隔开。

组合弹簧座164设置在隔膜124的顶部，并限定与隔膜124中的开口144同心设置的开口170。如图2所示，组合弹簧座164支撑控制弹簧130和泄放弹簧140。

所公开的实施例的活塞132包括大致细长的棒形构件，该棒形构件具有密封杯部分138、轭172、螺纹部分174和引导部分175。密封杯部分138为凹形和大致盘形且围绕活塞132的中部沿周向延伸，而且恰好位于隔膜124之下。轭172包括适于容纳联结器135的腔，联结器135连接到盘子组件123的一部分，以在隔膜子组件121与盘子组件123之间实现连接，如下所述。

活塞132的引导部分175和螺纹部分174被设置为穿过隔膜124和组合弹簧座164中的相应开口144、170。活塞132的引导部分175被可滑动地设置在活塞导件159中的腔中，以保持活塞132相对于控制组件122的其余部分轴向对齐。泄放弹簧140、泄放弹簧座166和螺母176设置在活塞132的螺纹部分174上。螺母176将泄放弹簧140保持在组合弹簧座164与泄放弹簧座166之间。如前所述，控制弹簧130被设置在组合弹簧座164的顶部，并处于上壳体部件116a的塔部158内。控制弹簧座160被旋进塔部158中并压缩控制弹簧130抵靠组合弹簧座164。在所公开的实施例中，控制弹簧130和泄放弹簧140包括压缩盘簧。因此，控制弹簧130接靠上壳体部件116a并向组合弹簧座164和隔膜124施加向下的力。泄放弹簧140接靠组合弹簧座164并向泄放弹簧座166施加向上的力，该向上的力进而施加于活塞132。在所公开的实施例中，由控制弹簧130产生的力能够通过调节控制弹簧座160在塔部158中的位置而调节，由此，调节器100的控制压力也能够被调节。

控制弹簧130抵抗由隔膜124感应到的控制腔118中的压力。如前所述，此压力与存在于调节阀104的出口108处的压力相等。因此，由控制弹簧130施加的力将出口压力设定为用于调节器100的期望或控制压力。隔膜子组件121通过活塞132的轭部172和联结器135被可操作地联结到盘子组件123，如前所述。

具体而言，盘子组件123包括控制臂126和杆导件162。控制臂126包括杆178、操作杆180和控制元件127。所公开的实施例的控制元件127包括阀盘128。此外，在所公开的实施例中，阀盘128包括密封盘129，用于密封抵靠阀端口136，如图2所示。密封盘129可通过例如粘合剂或某些其它方式连接到阀盘128的其余部分。密封盘129可由与阀盘128的其余部分相同的材料或不同的材料制成。例如，在一个实施例中，密封盘129可包括聚合物密封盘129。

杆178、操作杆180和阀盘128被分立制成，并组装以形成控制臂126。具体而言，杆178是具有鼻部178a和凹部178b的大致线形的棒，所述凹部在所公开的实施例中为大致矩形。操作杆180是略弯的棒，并包括支点端180a和自由端180b。支点端180a包括孔184，孔184接纳由下壳体部件116b承载的枢转销186。支点端180a还包括关节187，关节187具有椭圆形截面并被设置在杆178的凹部178b内。自由端180b被接纳在联结器135的顶部135a和销135b之间，其中联结器135连接到活塞132的轭172。这样，联结器135将盘子组件132可操作地连接到隔膜子组件121。

杆导件162包括大致筒形的外部162a、大致筒形的内部162b、和连接该内部、外部162a、162b的多个径向腹板162c。杆导件162的外部162a在大小上适于并被构造为适于装配在调节阀104和下壳体部件116b的相应的嘴112、120内。内部162b在大小上适于并被构造为适于可滑动地保持控制臂126的杆178。这样，杆导件162用于保持调节阀104、致动器壳体116和控制组件122(更具体地为控制组件122的控制臂126的杆178)对齐。

参见图3A和图4，控制元件127的阀盘128包括适于搭扣配合在杆178的鼻部178a上的颈圈193。阀盘128具有密封表面188。在所公开的实施例中，密封盘129承载该密封表面188。

继续参见图3A和图4，本实施例的调节器100包括设置在调节阀104内的芯200。芯200包括第一部分202、第二部分204、过渡部分206和导管部分208。第一和第二部分202、204为大致筒形并轴向对齐。第一部分202具有内直径D1，该内直径在大小上适于并被构造为在大致紧公差范围内接纳控制组件122的阀盘128。在一个实施例中，阀盘128能够被可滑动地接纳在芯200的第一部分202内。在此使用的表述“可滑动地接纳”不要求阀盘128接触第一部分202的内直径D1，而是意在包括所有变型，这些变型有阀盘128与第一部分202之间不接触、或者仅周期性接触、轻微接触，等。然而，当阀盘128被可滑动地接纳在第一部分202内时，仅极少部分的行进通过阀端口136的流体被允许通过阀盘128与芯200之间。阀盘128有效地用于阻塞、限制、或基本上防止流体流动到致动器102。第二部分204具有的内直径D2大于第一部分202的内直径D1，这样，阀盘128不被可滑动地接纳在第二部分204中。

过渡部分206沿轴向设置在第一和第二部分202、204之间。过渡部分206也与第一和第二部分202、204轴向对齐。而且，所公开的实施例的过渡部分206为大致截锥形，这也可被描述为渐缩的，且从第二部分204朝向第一部分202收聚。

在所公开的实施例中，芯200的第一部分202限定穿过其侧壁的孔210。这样，导管部分208被设置为与孔210相邻并远离芯200的其余部分延伸。孔210和导管部分208的直径大致相等，如图3A和图4中的D3所示。在所公开的实施例中，孔210和导管部分208的直径D3小于芯200的第一和第二部分202、204的相应直径D1、D2。

如图所示，芯200的第二部分204被设置在调节阀104的嘴112内。更具体地，芯200的第二部分204的外筒形表面与嘴112的开口114接触。这样，芯200可被可移除地设置在调节阀104内，使得芯200可被更换为不同的芯，或者调节器100可在根本没有芯的情况下工作。

当安装有芯200时，如图所示，第一、第二和过渡部分202、204、206在调节阀104的阀端口136和嘴112之间限定沿箭头F1所示方向的第一流动路径。而且，芯200的孔210和导管部分208在调节阀104的阀端口136和出口108之间限定沿箭头F2所示方向的第二流动路径。在所公开的实施例中，第一和第二流动路径F1、F2相互垂直。

图2图示出本实施例的调节器100，其中控制元件127处于关闭位置。因此，控制元件127被可滑动地设置在芯200的第一部分202内，使得密封表面188密封地接合阀端口136的出口152。通过这种构造，气体不会流动通过阀端口136和调节阀104。这种构造的实现是由于与壳体116的控制腔118中的由隔膜124感应的压力对应的出口压力大于由控制弹簧130施加的力。因此，出口压力驱使隔膜124和活塞132至关闭位置。

不过，在对气体分配***存在操作需求的情况下，例如当用户开始操作诸如窑炉、热炉之类的用具时，该用具从调节器100的控制腔118中抽吸气流，由此使由隔膜124感应的压力降低。当由隔膜124感应的压力降低时，在控制弹簧力与隔膜124上的出口压力之间出现力的不平衡，使得控制弹簧130延展并使隔膜124和活塞132相对于壳体116向下移位。这导致操作杆180沿顺时针方向绕枢转销186枢转，这进而使关节187相对于杆178中的凹部178b旋转。这使杆178和控制元件127移动离开阀端口136的出口152，从而打开调节阀104。

图3和3A图示出包括处于正常工作位置的控制元件127的隔膜子组件121的一个示例。具体而言，控制元件127移动离开阀端口36并进入芯200的孔210的区域中。不过，控制元件127至少部分地保持在芯200的第一部分202内。

通过这种构造，气体分配***能够以由控制弹簧130设定的控制压力将气体传输通过调节阀104到下游用具。此外，隔膜子组件121继续感应调节阀104的出口压力。只要出口压力保持近似等于控制压力，则控制组件122将保持控制元件127处于该大致相同的位置。不过，如果出口流(即，需求)减少，由此使出口压力升至高于由控制弹簧130设定的控制压力，则隔膜124感应到升高的出口压力并抵抗控制弹簧130的偏压向上移动。可替代地，如果出口流(即，需求)增加，由此使出口压力降至低于控制压力，则隔膜124感应到降低的出口压力，弹簧130向下偏压隔膜124和活塞132以打开调节阀104。这样，相对于出口或控制压力的轻微偏离导致控制组件122作用并调节控制元件127的位置。

当控制弹簧130延展以使控制元件127移位并打开阀端口136时，控制弹簧130产生的力减小，且隔膜124的面积增大。在前文中参见图1和图1A所述的传统调节器10中，这种弹簧力的减小和隔膜面积的增大降低平衡隔膜24所需的出口压力量，由此导致隔膜24所感应的压力低于实际出口压力。这进而导致控制组件22更进一步地打开阀端口36，从而使调节阀14的出口压力降低至低于控制压力。如前所述，这种现象已知为“压力衰减”。

不过，所公开的实施例的调节阀104包括芯200。芯200被构造为通过将“增压(boost)”引入到***中而减少“压力衰减”。具体而言，如前所述，在第一操作模式或状况下，控制元件127位于芯200的第一部分202内，如图3和图3A所示。在这一位置，由于控制元件127的直径仅略小于芯200的第一部分202的直径D1，因而控制元件127和芯200基本关闭嘴112中的开口114，以防止气体流动通过嘴112进入致动器102中。相反，芯200的第一部分202和控制元件127导引气体朝向芯200的孔210和导管部分208流动并最终流动到调节阀104的出口108。通过这种构造，应该理解的是，由于芯200的第一部分202形成的限制，芯200可在隔膜124处人为地形成低压或伪压读数。在隔膜124处感应的低压导致控制弹簧130向下偏压隔膜124，这将进一步打开阀端口136。这将增多通过阀104流动到出口108的气体，并增大出口控制压力。因此，本发明所公开实施例的芯200提供“增压”以补偿可能发生的“压力衰减”。

在***中发生故障的情况下，所公开实施例的芯200不会影响调节器100的泄放功能。相反，如图4所示，在第二或故障操作模式下，控制元件127完全移动到芯200的第二部分204中以向调节器100提供压力泄放。第二部分204包括的直径大于芯200的第一部分202以及控制元件127的直径。因此，气体流动通过芯200的第二部分204并绕过控制元件127至致动器102。第二部分204的较大直径向致动器提供基本不受限制的流动，从而在隔膜124处形成基本等于阀104的出口压力的压力读数。因此，这使活塞132和密封杯138移动到极限向下位置。通过这种构造，芯200的第二部分204的较大尺寸使控制元件127形成的流动限制(例如在图3A中的所示位置)最小化，从而在调节阀104的出口108处提供由泄放阀142的构造预定的压力泄放。

例如，当控制腔118中的压力升至高于由泄放弹簧140设定的泄放压力时，该压力将驱使隔膜124和组合弹簧座164向上，由此压缩泄放弹簧140抵靠泄放弹簧座166。这进而使隔膜124与活塞132的密封杯138分离并允许气体流动通过开口144、170而进入隔膜124上方的泄放腔134中。随着泄放腔134被气体填充，其压力升高。

当泄放腔134中的压力升至高于预定释放压力时，释放阀142打开并通过排放端口156将气体排放到大气中，其方式类似于在前文中参照图1中所示的传统调节器10所述的方式。具体而言，释放阀142包括阀塞146和释放弹簧154，如图2和图3所示。释放阀142被容纳在壳体116的上壳体部件116a内并与排放端口156相邻。更特别地，排放端口156包括具有竖直部分156a和水平部分156b的L形腔。竖直部分156a与泄放腔134流体连通。水平部分156b通向大气。竖直部分156a容纳释放阀142并限定支座表面198。释放弹簧154因而将阀塞146偏压到关闭位置以抵靠排放端口156的支座表面198。

基于上述，根据本发明构造的调节器和/或芯通过导引气体通过阀端口136朝向调节阀104的出口108流动而有利地补偿或防止“压力衰减”的发生，而不会对调节器100内的压力泄放性能产生不利影响。而且，多个可互换的芯可以有利地提供针对各种具体应用调整调节器100的能力。例如，每个可互换的芯可被构造为针对第一部分、第二部分和/或孔和导管部分而具有不同尺寸。这样，本发明不限于在此描述的调节器100和/或芯200，而是意在包括处于所附权利要求书的精神和范围内的各种变型和可替代构造。

例如，虽然在此参照图2-4公开的芯200被描述为与调节阀104分立的部件，但可替代实施例的调节阀304可包括集成的芯部300，例如在图5中所示，其中调节阀304和芯部被制成为单一件。也就是，芯部300与调节阀304集成在一起。图5中所示的调节阀304类似于前述调节阀104，差别在于其包括与其一起形成的集成芯部300。这样，集成芯部300与前述芯200大致相同，并由此与控制元件127一同通过形成“增压”来减少“压力衰减”以提供相同的优点。

而且，虽然调节器100因而被具体描述为仅利用芯引入“增压”来减少“压力衰减”，不过，调节器100的可替代实施例可包括另外的器件以辅助引入“增压”。例如，图6图示出根据本发明原理构造的另一可替代实施例的调节阀404。调节阀404包括芯400和皮托管418。芯400类似于以上参照图2-4所述的芯200，即，其包括第一部分412、第二部分414、以及设置在第一和第二部分412、414之间的过渡部分416。此外，第二部分414限定设置在其侧壁中的孔420。芯400的第二部分414中的孔420容纳皮托管418。例如，皮托管418包括第一端422和探测端424。第一端422被设置在芯400的第二部分414中的孔420内。探测端424被设置在芯400的下游，且更具体地与调节阀404的出口408相邻。通过这种构造，图6中所公开的实施例的皮托管418感应邻近于出口408的压力，并将该压力供应到芯400的第二部分414，该压力然后被供应到致动器102，更具体地，被供应到致动器102的隔膜124，以控制控制组件122。

图7图示出根据本发明又一可替代实施例的用于调节器的调节阀504。调节阀504包括类似于前述任意芯200、300、400的芯500，并且还包括管套582和定制的阀端口536，以引入“增压”。调节阀504和芯500与在前文中参照图3和图3A所述的调节阀104和芯200大致相同，因此，相似的部件将以相似的附图标记表示。

管套582围绕阀盘128的密封表面188的周界延伸并沿轴向延伸超过密封表面188，使得当控制元件127处于所示的正常工作位置时，管套582协助芯500导引气体从阀端口136远离隔膜124且朝向调节阀504的出口108流动。通过这种构造，应该理解的是，由于由此形成的限制，管套582也可在隔膜124处人为地形成低压或伪压读数。因此，所公开的实施例的管套582作为芯500的补充而提供“增压”以补偿可能发生的“压力衰减”。

在一个实施例中，管套582可被可调节地连接到阀盘128。因此，通过调节管套582相对于控制元件127的轴向位置，控制元件127可例如针对不同的应用进行调整，这进而调节管套582延伸超过密封表面188的程度并且导引气体流向调节阀504的出口108。管套582的更具体的细节公开在2007年4月20日提交的名称为“用于气体调节器的可调节盘机构”的美国临时专利申请60/913,109中，该申请的全部内容由此通过引用并入本文。

仍然参见图7，如前所述，调节阀500的所示实施例装备有定制的阀端口536。该定制阀端口536可从调节阀500中移除而可被更换为不同的阀端口，以针对所希望的应用优化流动性能和效率。例如，如在2007年4月20日提交的名称为“具有改进的增压性能的维修调节器”的美国临时专利申请60/913,135(该申请的全部内容由此通过引用被明确地并入本文)中，定制了根据本发明原理构造的各种阀端口，以包括具有特定座高度的阀座，以例如使气体从阀端口流动通过调节阀的出口的效率最大化。在一个实施例中，座高度可大致反比于穿过阀端口的孔或膛孔的直径。不过，在可替代实施例中，座高度可被设计为任何其它因素的函数，例如特定阀端口的流动能力、期望出口压力，或者被设计为总体上的任何其它因素的函数。通过这种构造，具有定制座高度的阀端口可用于有利地优化流动性能，更具体而言，优化针对不同应用的流动效率。

基于图7的描述，应该理解的是，芯500、管套582和定制阀端口536可单独地、或相互组合地、或与在此未明确描述的其它部件组合地被视为根据本发明的“流动限制器”。

如前所述，应该理解的是，本发明提供在气体调节器中抵消和/或防止“压力衰减”效应的有利方式。不过，在此描述的调节器100仅为包含本发明原理的流体控制装置的一个示例。包括其它调节器和控制阀的其它流体控制装置也可得益于本发明的结构和/或优点。

Claims (25)

1、一种流体调节装置，包括：

阀，其具有入口、出口、和设置在所述入口与所述出口之间的喉道；

致动器，其联结到所述阀并包括阀盘，所述阀盘被设置在所述阀内，并适于在与所述喉道相邻的关闭位置、与所述喉道分隔开第一距离的工作位置、和与所述喉道分隔开第二距离的泄放位置之间移位；和

芯，其设置在所述阀中，并包括：接近所述喉道设置的大致筒形的第一部分、接近所述致动器设置的大致筒形的第二部分、以及从所述第一部分延伸并设置在所述第一部分与所述阀的出口之间的导管部分，

所述芯的第一部分的内部尺寸在大小上适于并被构造为，当所述阀盘处于所述工作位置时所述芯的第一部分能滑动地接纳所述阀盘的至少一部分，从而使所述阀盘和所述芯协作以导引流体从所述喉道流动到所述出口并离开所述致动器。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述芯的第一部分包括第一直径，所述芯的第二部分包括大于所述第一直径的第二直径。

3、根据权利要求2所述的装置，其中，当所述阀盘处于所述泄放位置时，所述阀盘被设置在所述芯的第二部分中，由此允许流体流动通过所述芯的第二部分并进入所述致动器中。

4、根据权利要求1所述的装置，其中，当所述阀盘处于所述工作位置时，所述第一部分能滑动地接纳所述阀盘的至少一部分。

5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述导管部分被设置为垂直于所述第一部分。

6、根据权利要求1所述的装置，其中，所述芯被能移除地设置在所述阀中。

7、根据权利要求1所述的装置，其中，所述芯与所述阀为一整体。

8、根据权利要求1所述的装置，进一步包括皮托管，该皮托管包括与所述阀的出口相邻设置的探测端，用于将所述出口处的压力传递到所述致动器。

9、根据权利要求1所述的装置，进一步包括流量限制器，该流量限制器包括下述流量限制器中的至少一个：

围绕所述阀盘的周界设置并朝向所述喉道轴向延伸的管套，和

设置在所述阀的喉道内并限定膛孔和阀座的定制阀端口，所述膛孔适于允许流体流动通过所述阀，所述阀座适于在所述阀盘处于所述关闭位置时被所述阀盘接合，

当所述阀盘处于所述工作位置时，所述流量限制器、所述芯和所述阀盘协作以导引流体从所述喉道流动到所述出口并离开所述致动器。

10、一种流体调节装置，包括：

阀，其具有入口、出口、和设置在所述入口与所述出口之间的喉道；

致动器，其联结到所述阀并包括阀盘，所述阀盘被设置在所述阀内，并适于在与所述喉道相邻的关闭位置和与所述喉道分隔开的工作位置之间移位；和

芯，其由所述阀承载并与所述喉道相邻，而且包括具有筒形侧壁的第一部分，所述筒形侧壁限定位于所述喉道与所述阀体的出口之间的孔，当所述阀盘处于所述工作位置时，所述筒形侧壁能滑动地接纳所述阀盘，由此实质上限制流体从所述喉道流动至所述致动器，并有利于流体从所述喉道经由所述孔流动到所述阀的出口。

11、根据权利要求10所述的装置，其中，所述芯进一步包括具有筒形侧壁的第二部分，所述第二部分与所述致动器相邻设置。

12、根据权利要求11所述的装置，其中，所述芯的第一部分的筒形侧壁包括第一直径，所述芯的第二部分的筒形侧壁包括大于所述第一直径的第二直径。

13、根据权利要求11所述的装置，其中，所述芯进一步包括设置在所述第一部分和第二部分之间的渐缩的过渡部分。

14、根据权利要求10所述的装置，其中，所述芯进一步包括从所述第一部分延伸并与所述孔相邻的导管部分，以利于流体从所述孔流向所述阀的出口。

15、根据权利要求10所述的装置，其中，所述芯被能移除地设置在所述阀内。

16、根据权利要求10所述的装置，其中，所述芯与所述阀为一整体。

17、根据权利要求10所述的装置，进一步包括皮托管，该皮托管包括与所述阀的出口相邻设置的探测端，用于将所述出口处的压力传递到所述致动器。

18、根据权利要求10所述的装置，进一步包括流量限制器，该流量限制器包括下述流量限制器中的至少一个：

围绕所述阀盘的周界设置并朝向阀端口沿轴向延伸的管套，和

设置在所述阀的喉道内并限定膛孔和阀座的定制阀端口，所述膛孔适于允许流体流动通过所述阀，所述阀座适于在所述阀盘处于所述关闭位置时被所述阀盘接合，

当所述阀盘处于所述工作位置时，所述流量限制器、所述芯和所述阀盘协作以导引流体从所述喉道流动到所述出口并离开所述致动器。

19、一种流体调节装置，包括：

阀，其具有入口、出口、和设置在所述入口与所述出口之间的喉道；

致动器，其联结到所述阀并包括阀盘，所述阀盘被设置在所述阀内并适于在与所述喉道相邻的关闭位置、与所述喉道分隔开第一距离的工作位置、和与所述喉道分隔开第二距离的泄放位置之间移位；

芯，其被设置在所述阀中，并包括：接近所述喉道设置的大致筒形的第一部分、接近所述致动器设置的大致筒形的第二部分、以及从所述第一部分延伸并设置在所述喉道与所述阀的出口之间的导管部分，在所述阀盘处于所述工作位置时所述芯的第一部分能滑动地接纳所述阀盘；和

流量限制器，其包括下述流量限制器中的至少一个：

围绕所述阀盘的周界设置并朝向所述喉道沿轴向延伸的管套，和

设置在所述阀的喉道内并限定膛孔和阀座的定制阀端口，所述膛孔适于允许流体流动通过所述阀，所述阀座适于在所述阀盘处于所述关闭位置时被所述阀盘接合，

当所述阀盘处于所述工作位置时，所述流量限制器、所述芯和所述阀盘协作以导引流体从所述喉道流动到所述阀的出口并离开所述致动器。

20、根据权利要求19所述的装置，其中，所述芯的第一部分包括第一直径，所述芯的第二部分包括大于所述第一直径的第二直径。

21、根据权利要求19所述的装置，其中，当所述阀盘处于所述泄放位置时，所述阀盘被设置在所述芯的第二部分中，由此允许流体流动通过所述芯的第二部分并进入所述致动器中。

22、根据权利要求19所述的装置，其中，所述导管部分被设置为垂直于所述第一部分。

23、根据权利要求19所述的装置，其中，所述芯被能移除地设置在所述阀中。

24、根据权利要求19所述的装置，其中，所述芯与所述阀为一整体。

25、根据权利要求19所述的装置，进一步包括皮托管，该皮托管包括与所述阀的出口相邻设置的探测端，用于将所述出口处的压力传递到所述致动器。

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