CN108431716B - 压力调节器 - Google Patents
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Abstract
本公开总体上涉及压力调节器,并且更特别地涉及压力调节阀。在一个说明性但非限制性的示例中,流动通道中的压力被转化成隔膜的位置,其中隔膜的位置依赖于流动通道中的压力。然后感测隔膜的位置。然后控制流动通道中的阀的位置,以调整作用在隔膜上的流动通道中的压力,使得隔膜的所感测的位置朝向预定位置被驱动。这可以引起流体通道中的经调节的压力。
Description
技术领域
本公开总体上涉及压力调节器,并且更特别地涉及压力调节阀。
背景技术
阀通常结合用于调节流体流量的许多器具一起使用。例如,气体阀通常被并入到燃气器具中,以控制到燃烧室或燃烧器的气体流量。这种燃气器具的示例可以包括但不限于期望气体控制的热水器、熔炉、锅炉、壁炉内火炉、炉具、烤箱、烘干机、烤架、油炸锅或任何其他这种装置。在这种燃气器具中,气体可以被引燃火焰、电子点火源或其他点火源被点燃,从而引起在燃烧器元件处的气体燃烧,从而为器具产生热量。在许多情况下,响应于来自诸如恒温器或其他控制器的控制装置的控制信号,气体阀可以在阻止气流的关闭位置与允许气流的打开位置之间移动。在一些情况下,气体阀可以包括压力调节器,以帮助调节由气体阀最终输送到器具的气体的压力。将期望的是改进的压力调节器。
发明内容
本公开总体上涉及压力调节器,并且更特别地涉及压力调节阀。在一个说明性但非限制性的示例中,压力调节器可以包括壳体、弹簧、隔膜、与隔膜连通的杆、以及位置传感器。壳体可以具有内部和外部,弹簧至少部分地定被位在壳体的内部。隔膜可以与流体通道连通,其中第一侧面向弹簧并且第二侧面向流体通道。位置传感器可以被构造成响应于隔膜的移动而感测杆的纵向位置和杆的纵向平移,所述隔膜的移动至少部分地由于流体通道中的压力改变而引起。在一些情况下,杆的纵向位置可以用于控制调节流体通道中的压力的阀。
在另一示例中,压力调节阀组件可以包括壳体、阀构件、阀致动器、压力感测室、参考室、隔膜、偏压机构、位置传感器和控制器。壳体可以具有输入端口和输出端口,流动通道在输入端口与输出端口之间延伸。阀致动器可以可操作地联接到阀构件,以用于控制阀构件的位置并因此控制流体通过流体通道(例如,穿过阀构件)的流率。隔膜可以使压力感测室与参考室流体地分离。压力感测室可以与流动通道的下游侧流体连通,其中阀构件可以将流动通道的上游侧与流动通道的下游侧分离。偏压机构可以向隔膜朝向压力感测室施加偏压力,使得压力感测室与参考室之间的压力差可以对于偏压力提供反作用力。隔膜的当前位置可以至少部分地依赖于偏压力与反作用力之间的差。
控制器可以可操作地联接到阀致动器和位置传感器。控制器可以控制阀致动器,以至少部分地基于隔膜的当前位置来定位阀构件。在一些情况下,控制器可以(例如,经由阀致动器)控制阀构件的位置,使得隔膜的当前位置可以朝向控制位置被驱动,其可以在预先限定的输入压力范围内在壳体的输出端口处引起恒定或基本恒定的压力(例如,经调节的压力)。
前述概述被提供以有助于理解对于本公开独特的创新特征中的一些,并且不意图于是完整的描述。通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体来考虑,可以获得对本公开的完整理解。
附图说明
结合附图考虑对各种说明性实施例的下文的详细描述,可以更完全地理解本公开,在附图中:
图1是说明性的、现有技术压力调节器的示意性截面图;
图2是图1的现有技术压力调节器的说明性的输出压力对比流率的曲线的图;
图3是说明性的改进的压力调节器组件的示意性截面图;
图4是针对图3的改进的压力调节器的说明性的输出压力对比流率的曲线的图。
图5是用于控制至燃烧器具的燃料流的说明性的阀组件的示意性透视图;
图6是沿线6-6截取的、图5的说明性的压力调节阀构造的示意性截面图;
图7是沿线7-7截取的、图5的说明性的压力调节阀构造的示意性截面图;
图8是用于与压力调节阀一起使用的另一说明性的压力调节器的示意性截面图;
图9是用于与压力调节阀一起使用的另一说明性的压力调节器的示意性截面图;
图10是描绘说明性压力调节器控制器的示意性框图;以及
图11是示出操作压力调节阀组件的说明性方法的示意性流程图。
尽管本公开可以经受各种修改和替代形式,但其细节已经通过示例在附图中示出并且将被详细描述。然而,应当理解的是,意图是本公开的方面不限制于所描述的特定说明性实施例。相反,意图是覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
下文的描述应当参考附图来阅读,其中贯穿多个视图,相似的附图标记指示相似的元件。详细描述和附图示出了意在说明所要求保护的公开的多个说明性实施例。
气体阀可以被加入到将燃料和/或流体供应到器具(例如,燃烧器等)的流体路径***中,或者可以单独使用或在不同的***中使用。在一些情况下,可以利用气体安全截止阀作为自动冗余阀。通过将至少两个安全截止阀串联地放置实现了冗余,并且冗余通常是由调节机构所要求的。上述冗余阀可以是在现场安装在一起的分离的阀和/或一起位于单个阀主体中的阀。这些冗余阀通常被称为双隔断阀。根据本公开,可以将这些和其他气体阀安装成包括传感器和/或开关和/或其他机械或电子装置,以辅助监测和/或分析气体阀和/或所连接的器具的操作。根据需要,传感器和/或开关可以是机电类型的和/或电子类型的,或者是其它类型的传感器和/或开关。
在一些情况下,气体阀组件可以被构造为根据需要监测和/或控制各种操作,包括但不限于监测流体流量和/或流体消耗、电子循环计数、过压诊断、高气体压力和低气体压力检测、阀验证***测试、阀泄漏测试、阀关闭验证测试、诊断通信和/或任何其他合适的操作。在一些气体流动***(例如,燃烧***和/或其他***)中,可以控制气体流量以优化***效率以及阻止生成污染物或危险气体。
说明性地,压力调节阀(PRV)可以是可以有助于***精确执行的***部件。在一些情况下,PRV可能依靠直接或伺服气动调节器。然而,这种调节器可能具有一个或多个问题,包括但不限于对压力波动(例如,来自燃烧器点火脉冲)的敏感性、有限的调低(turndown)能力(例如,有限的调节范围)、振荡/稳定性问题、安装取向、依赖于压力/流量的漂移等。
图1是现有技术PRV 10的示意图。对于PRV 10,在隔膜12与阀构件14(例如,阀盘)之间可以存在机械或气动联结。这样的PRV 10可以包括壳体16、偏压机构18(例如,用于施加偏压的弹簧或其他机构)、偏压调整器20和在壳体16中的通风口22。PRV 10可以通过孔28与流动通道26中的流体流24(例如,气体流或液体流)连通。PRV可以与流动通道26整体地形成(例如,单体地形成或永久附接到流动通道26),或者可以直接或间接地可移除地连接到流动通道26。如图1所示,壳体16中的通风口22可以被构造成在隔膜12的后侧处提供大气压力,和/或通风口可以被连接到替代性参考(例如,燃烧器器具的燃烧室和/或其他参考)。
阀构件14可以经由杆30或其他连接件被连接到隔膜12,杆30或其他连接件可以导致阀构件14响应于隔膜12的挠曲而轴向移动。在一些情况下,流动通道26可以包括限定开口的阀座32,流体流24在其流动通过流动通道26时流动通过该开口。阀构件14可以被构造成随着隔膜12的移动而更靠近和更远离阀座32地轴向移动。
在操作中,PRV 10可以经由孔28与流动通道26中的压力连通,该压力然后可以作用在隔膜12上。偏压件18可以作用于隔膜12的第一侧(例如,后侧)上,并且流体流24中的压力可作用于隔膜12的第二侧(例如,前侧)上,其中可以通过调整偏压调整器20来调整施加到隔膜12的第一侧(例如,后侧)的压力或力的量。PRV 10可以被构造成调整阀构件14相对于阀座32的位置,直到由隔膜12的第一侧(例如,后侧)上的压力引起的合力与隔膜12的第二侧(例如,前侧)上的力相等或基本相等。因此,可以通过调整偏压调整器20并因此调整所得的施加到隔膜12的偏压力来调节阀座32下游的压力。
在一个示例中,偏压调整器20可以被调整,使得偏压机构18在隔膜12的第一侧(例如,后侧)上施加期望量的力,以便维持流动通道26中的期望压力。隔膜12、杆30和阀构件14可以彼此连通,以使得当作用在隔膜12的第一侧(例如,后侧)上的力等于作用在隔膜12的第二侧(例如,前侧)上的力时,阀构件14可以与阀座32间隔期望的距离。因此,当作用在隔膜的第一侧(例如,后侧)与第二侧(例如前侧)上的力不相等时,隔膜12可以挠曲,从而引起杆30轴向移动并调整阀构件14与阀座32之间的空间,直到作用在隔膜12的第二侧(例如,前侧)上的力与第一侧(例如,后侧)上的力匹配,由此调节阀构件14下游的流动通道26中的压力。
图1中的隔膜12的挠曲类型和所得的阀构件14相对于阀座32的位置的调整可能在经调节的压力中引入依赖于流量的误差。图2是描绘该误差的图。图2示出了在调节范围34内当穿过阀构件14的流体流的流率增加时的说明性输出压力Pout(即阀座32下游的压力)的图。依赖于流量的误差从Pout的降低显而易见,其在图2中在调节34范围内被标记为“由于流量依赖性导致的Pout下降36”。下降可以至少部分地是由穿过阀构件14的流体流24流率引起的,其造成流引发的力作用在阀构件14上,并且由于阀构件14与隔膜12连通(例如,机械地连接到隔膜12)而作用在隔膜12上,这可以影响PRV 10的设定点(例如,降低设定点)和所得的经调节输出压力Pout。流引发的力依赖于流动经过阀构件14的涌流流率,其依赖于阀构件相对于阀座32的当前位置。在一些情况下,下降的原因可能是由于阀构件移动远离阀座以允许穿过阀座的附加流,这可以减小当弹簧被用作偏压机构时作用在隔膜上的偏压力,并且可能导致需要低于预期的下游压力来平衡作用于隔膜上的力。附加地,如图2的图所示,由于至少部分地由流引发的力造成的滞后(hysteresis),阀座32上游的压力Pin可能会影响Pout读数。
图3是说明性的改进的压力调节器组件100的示意性截面图。说明性的压力调节器组件100可以包括压力传感器102、与压力传感器102连通的控制器104、以及阀致动器106。无论输入压力和/或流率如何,这样的压力调节器组件100都可以控制输出压力Pout。
在压力调节器组件100中,与PRV 10相比,可以利用电子器件来控制流动通道26中的阀的位置,而不是直接经由隔膜12(见图1)控制阀位置。例如,在压力调节器组件100中,阀致动器106驱动阀(例如,阀构件108和所连接的阀杆110),以响应于由压力传感器102感测到的压力值来调整阀座112下游的压力(例如,Pout)。在操作中,阀致动器106可以驱动阀直到压力传感器102感测到设定压力。在这种压力调节器组件100中,设定压力可以独立于流率和入口压力,并且可以减小或消除Pout中的下降或误差(例如由滞后或其他误差造成的误差)。
压力传感器102可以包括具有外部114a和内部114b的壳体114。偏压机构或偏压件116(例如弹簧)可以至少部分地被定位在壳体114的内部114b内,并且可以作用在隔膜118上以在其上施加偏压力或压力。在所示的示例中,可以通过调整(例如,激活)与偏压件116连通和/或作用在偏压件116上的偏压调整器120(例如,偏压件或弹簧或弹簧力调整机构)来调整由偏压件116施加到隔膜118的偏压力或压力。
偏压调整器120可以是被构造成调整由偏压件116施加到隔膜118的偏压压力/力的量的任何类型的机构。例如,偏压调整器可以是或可以包括马达(例如,步进马达、伺服马达或其他马达)、螺纹机构(例如,可调整螺钉或其他螺纹机构)和/或一个或多个其他偏压调整器120,所述螺纹机构可以接合壳体114的螺纹并且因为该螺纹机构与壳体114的螺纹形成螺纹连接而作用在偏压件116上,所述其他偏压调整器能够调整由偏压件116施加到隔膜118的力/压力的量。在当偏压调整器120与壳体114的螺纹形成螺纹接合时的一个示例中,偏压调整器可以被旋转以前进或撤回,并且通过偏压件116改变施加到隔膜118的力/压力的量。
偏压件116可以直接作用在隔膜118上,或者经由杆122或者其他机构间接作用在隔膜118上。杆122的第一端可以与偏压件116连通,并且杆122的第二端可以与隔膜118连通。
压力传感器102可以进一步包括位置传感器124。在所示出的示例中,位置传感器124可以感测杆122的位置,杆122可以被构造成随着隔膜118的移动而移动,隔膜118随着阀座112下游的压力(例如,Pout)的改变而移动。杆122和/或位置传感器124可以被定位在隔膜12的第一侧或第二侧上,使得位置传感器124可以感测杆122的轴向位置。
隔膜118可以被定位在壳体114内,使得隔膜的第一侧(例如,后侧)可以面对偏压件116,并且隔膜的第二侧(例如,前侧)可以面向孔28和/或流体通道(例如,与流动通道26中的流体流24流体连通的通道。偏压件116可以直接地或通过另一机构(例如,杆122或其他特征)向隔膜118的第一侧(例如,后侧)施加力,除非偏压件116正被调整,否则该力可以被维持。可以通过流动通道26中的压力将力施加到隔膜118的第二侧(例如,前侧)。当施加到隔膜118的第一侧(例如,后侧)的力充当压力传感器102的参考(例如,隔膜118)时,当在流动通道26中存在压力改变时隔膜118可以挠曲。
响应于由于流动通道26中的压力改变而引起的隔膜118的挠曲或其他移动,与隔膜118连通的杆122纵向地或轴地向平移。位置传感器124可以感测杆122的位置改变和/或仅感测杆122的当前位置。
压力传感器102可以具有一个或多个益处。例如,具有偏压(例如,弹簧偏压)隔膜118和位置传感器124(例如,当利用LVDT压力传感器或其他类似压力传感器时)的压力传感器102可以在隔膜118的零位置(下面讨论)附近提供精确压力读以及压力读数中的低漂移,该漂移可能由压力传感器102的寿命和温度引起。
压力调节器组件100可以被构造为将隔膜118保持在零位置(例如,零点位置)。零位置代表或基本上代表针对压力调节器组件100的期望的经调节压力设定点。隔膜118的零位置是当由偏压件116施加到隔膜118的力等于或基本上等于由于在流动通道26中在阀构件108下游的压力引起的力时隔膜118的位置。为了将隔膜118保持在零位置处,位置传感器124可以感测杆122的位置并且将杆的位置122发送到控制器104。如果位置传感器124和/或控制器104识别杆122不处于指示隔膜118的零位置的位置,则控制器104可以发送信号(例如,发送到阀致动器106)以相对于阀座112调整阀构件108。这将调整隔膜118上的压力,并且因此朝向零位置调整隔膜118的位置。此反馈路径可以用于调节在流动通道26中在阀构件108下游的压力。此外,虽然压力调节器组件100在本文中可以被描述为利用零位置,但压力调节器组件100可依赖于隔膜118的不同位置和/或其它构造以用于调节压力。
图4示出了在调节范围34内当穿过阀构件108的流体流的流率增大时的说明性输出压力Pout(即,阀座112下游的压力)的图。如图4中可以看到,压力调节器组件100的构造能够在调节范围34(例如,其可以是预先限定的流率范围)和输入压力Pin的范围(例如,在流动通道26的输入端口处的预先限定的输入压力范围)内维持阀构件108下游的压力(Pout)恒定或基本恒定。如可以看到的那样,经调节输出压力Pout可以独立于或基本上独立于穿过阀座112的流体流24的流率,并且可以横跨压力输入Pin的范围不具有任何滞后或基本上不具有任何滞后。由此可以看到,施加到隔膜118的设定偏压件116可以产生压力调节器组件100的对应的恒定或基本恒定的经调节输出压力Pout。
术语“基本”可以被认为是在一个或多个因变量的一个或多个范围内的期望变量值的95%-105%。例如,在调节范围34内,在阀座112下游的基本恒定的压力(这里称为Pout)可以是调节范围34内的期望经调节压力值的95%-105%。在一些情况下,在调节范围34内,压力调节器阀组件100可以能够将阀座112下游的压力维持在期望经调节压力值的在其自身基础上加或减百分之一(1%)、百分之二(2%)、百分之五(5%)、百分之十(10%)、百分之十五(15%)或百分之二十(20%)的范围内。
当与压力调节阀10相比时,至少部分地由于机械地分离阀构件108和隔膜118的定位,压力调节器组件100可以产生恒定的或基本上恒定的经调节压力Pout。例如,因为压力传感器102的隔膜118没有机械地连接到阀构件108,所以阀构件108不会响应于作用在阀构件108上的流引发的力而机械地作用在隔膜上,该作用影响PRV 10的经调节输出压力。因此,针对穿过阀座112的流体流的流率,压力传感器102的设定点维持恒定或基本恒定,从而导致不存在或基本上不存在由于流依赖性引起的Pout下降,并且不存在或基本上不存在随Pin改变的滞后。
图5是用于控制至燃烧器具的燃料流的说明性阀组件101的示意性透视图。图6是沿图5的线6-6截取的截面图,并且描绘了壳体126的截面图。图7是沿线7-7截取的图5的说明性阀组件101的示意性截面图。
说明性阀组件101可以包括具有入口端口126a和出口端口126b的壳体126,流动通道在入口端口与出口端口之间延伸。说明性阀组件101还可以包括压力调节器组件100,该压力调节器组件100包括压力传感器102和控制器104。控制器104可以与壳体126中的一个或多个阀致动器106和压力传感器102可操作地连通(见图6)。说明性阀组件101可以包括在入口端口126a与出口端口126b之间的一个或多个阀构件108,其中阀致动器106控制阀构件108的位置。在一些情况下,阀致动器106可以相对于阀主体或壳体126而固定并且选择性地使阀构件108中的一个或多个相对于第一轴线在关闭位置(其使入口端口126a与出口端口126b之间的流体路径关闭)与打开位置之间移动。
压力调节器组件100可以包括阀构件108中的一个或多个和/或与阀构件108中的一个或多个连通。例如,压力调节器组件100可以经由一个或多个阀致动器106与流动路径或通道中的第一阀构件108和第二阀构件108连通。在这样的示例中,控制器104可以从位置传感器124接收杆122或隔膜118的位置并向阀致动器106中的一个或多个发送信号以调整第一阀构件108和/或第二阀构件108的位置,以将隔膜重新定位到零点位置。
如图6最好地示出,壳体126包括入口端口126a和出口端口126b、以及在入口端口126a与出口端口126b之间延伸的流动通道。入口端口126a在一个或多个阀构件(例如,阀构件108)的上游被示出,并且出口端口126b在一个或多个阀构件的下游被示出,其中入口端口126a处的压力可以被认为是输入压力(例如Pin),并且出口端口126b处的压力可以被认为是输出压力(例如Pout)。虽然壳体126被示出为具有两个阀构件108(例如,两个阀盘),但是壳体126可以具有单个阀构件或多于两个阀构件。
阀致动器106可以与阀构件108(例如,阀盘)连通、联接到阀构件108和/或与阀构件108联接。阀致动器106可以与控制器104和阀构件连通、联接到控制器104和阀构件和/或与控制器104和阀构件联接,以控制阀构件的位置。通过控制阀构件108的位置,阀致动器106可以控制通过流动通道的流体流24的流率。
如图7最好地示出,压力传感器102可以包括隔膜118和用于感测隔膜118的当前位置的一个或多个感测元件144。隔膜118可以将压力感测室128与参考室130分离(例如,流体分离)或至少部分地分离(例如,至少部分地流体分离)。压力感测室128可以与阀构件108下游的流动通道流体连通。参考室130可以是密封的,具有释放阀/通风口142(例如,通风限制孔),和/或可以依赖于应用而与大气、燃烧室和/或其他合适的压力参考流体连通。当提供时,释放阀/通风口142可以抑制由于压力波动引起的压力调节器组件100的瞬态响应,并且释放阀/通风口142的孔的尺寸可以被调整以改变(例如,改进)压力调节器组件100的动态性能。
偏压机构116可以被包括在压力传感器102中,以用于向隔膜118的后侧施加偏压力(例如,压力)。偏压机构116可以沿朝向压力感测室的方向向隔膜118施加偏压力。这样,在压力感测室128与参考室130之间的压力差(例如,正压力差或负压力差)可以提供对于由偏压机构116施加到隔膜118的偏压力的反作用力(例如,来自压力感测室128中的压力)。因此,隔膜118的当前位置可以依赖于偏压力与反作用力之间的差。隔膜118的当前位置可以由诸如位置传感器124的位置传感器来检测。
在作用在隔膜118上的反作用力的一个示例中,当压力感测室128与参考室130之间的压力差减小时,反作用力可以减小。类似地,当压力感测室128与参考室130之间的压力差增大时,反作用力可以增大。当反作用力改变时,隔膜118的位置也改变。位置传感器124可以检测隔膜118的位置,隔膜118的位置可以反映压力感测室128中的压力(并且因此反映流动通道中在阀构件108下游的压力)。
如图7所示,杆122可以可操作地联接到隔膜118。杆122可以朝向和/或穿过压力感测室128延伸(如图7所示)或者朝向和/或穿过参考室130 延伸(未示出)。在图7中,位置传感器124可以被利用于感测杆122的轴向位置,并且因为杆122可操作地联接到隔膜118,所以位置传感器124可以检测压力感测室128中的压力改变。因此,隔膜118可将流动通道中在阀构件108下游的压力转化为杆122的位置值,并且位置传感器124可将杆的位置值转化为电值(例如,电信号),以发送到控制器104。位置传感器124可以被构造成检测杆122的轴向位置,并且在一些情况下,将杆122的轴向位置发送到控制器104用于分析。
位置传感器124可以包括一个或多个感测元件144和一个或多个场传感器146,其中场传感器146可以检测感测元件144中的一个或多个。在一些情况下,一个或多个感测元件144可以连接到杆122或形成有杆122。这样,一个或多个感测元件144和/或场传感器146可以与隔膜118可操作地连通。
在一些情况下,一个或多个感测元件144可以包括可以附接到杆122或形成有杆122的标记、磁体、铁芯和/或其他感测元件144。场传感器146可以是光学传感器、磁场传感器、线性可变差动变压器(LVDT)、霍尔效应传感器和/或任何其他合适的场传感器146。杆122可以具有行进范围并且场传感器可以沿着杆122的行进范围感测杆122的当前的轴向位置(例如,在杆122上的感测元件的轴向位置)。
在一个示例中,场传感器146可以是LVDT,并且感测元件可以是杆122的铁芯或附接到杆122。在此示例中,当LVDT在零点位置处感测杆122的铁芯时,LVDT可以具有零点位置输出。在一些情况下,零点位置可以是当作用在隔膜118上的反作用力等于或基本上等于设定点力/压力(例如,由偏压件116施加到隔膜118的偏压力/压力)时。利用LVDT场传感器146,通过输送和测量通过LVDT线圈的电流,可以由控制器104相对容易地得到温度。由于LVDT线圈通常具有LVDT线圈中的电阻与温度之间的已知关系,所以控制器104可以计算阀中的当前温度。控制器104然后可使用该计算的温度来执行温度补偿,以使得经调节的输出压力Pout在预定温度范围内也是恒定的或基本恒定的。
场传感器146可以被定位在壳体114内和/或可以被定位在壳体114外部。在一些情况下,场传感器146被定位在壳体114的外部并且与杆122的纵向轴线径向地间隔开。场传感器146可以被定位成以便完全位于通过流动通道的流体流的外部。完全位于流体通道的外部的含义可以包括连接到一个或多个位置传感器48的所有场传感器146和所有电子器件(例如,线、电路板)位于流体通道外部。当流体流是用于燃烧器具的天然气等时这可能是有益的,其中通常不期望使电气部件与气体直接接触,因为直接接触可能导致火灾隐患。在一些情况下,场传感器146可以与杆122上的一个或多个感测元件144间隔开,使得场传感器146可以检测一个或多个感测元件144的位置并且因此检测杆122通过壳体114的位置。在一个或多个场传感器146包括LVDT的情况下,LVDT可以围绕杆122同心地定位并且与杆122径向隔开,如图7最好地示出,或者根据需要定位在不同位置中。
图8和图9示出了替代性压力调节器102。在图8中,偏压件116至少部分地定位在杆122内并延伸到靠近隔膜118的位置。在图9中,偏压件116被定位成基本上完全位于杆122的上方并且在偏压调整器120与杆座148之间延伸。在这些示例中,偏压件116向杆122施加力/压力,杆122继而向隔膜118施加力/压力。
如图5和图10所讨论和示出的,控制器104可以可操作地联接到阀致动器106和位置传感器124和/或与阀致动器106和位置传感器124通信。在一些情况下,控制器104可以经由一个或多个电连接器132联接到阀致动器106和/或位置传感器124,诸如图5中所示。在一个示例中,如图10所示,控制器104可以包括处理器134、存储器136、输入/输出端口138、用户接口140和/或一个或多个其他部件。
构想到的是,控制器104可以物理地固定到或联接到阀壳体126,或者相对于阀壳体126固定或联接。在一些情况下,控制器104可以被认为是压力传感器102或阀组件101(例如,包括壳体126、阀构件108和/或阀致动器106)的一部分,压力传感器102或阀组件101可以被认为是控制器104的一部分,或者控制器104、压力传感器102和阀组件101中的一者或多者可以被认为是分离的***或装置。
控制器104可以控制一个或多个阀致动器106并因此控制一个或多个阀构件108的位置。可以至少部分地基于隔膜118的当前位置(例如,经由与隔膜118连通的杆或经由指示隔膜的位置的另一特征,包括隔膜)来控制阀构件108的位置。阀构件108的位置可以由控制器104控制,以将隔膜118的当前位置驱动到控制位置,从而在流体流率的预先限定范围内和输入压力的预先限定范围内引起在壳体的输出端口处的恒定或基本恒定压力Pout。在一些情况下,隔膜118的控制位置对应于LVDT位置传感器124的零点位置输出,并且控制器104可以指令阀致动器106移动阀构件108,使得一个或多个感测元件144被驱动到零点位置,并且隔膜118被驱动到控制位置。在这种情况下,在流率的预先限定范围内、输入压力的预先限定范围内和/或温度预先限定范围内可能导致在壳体的输出端口处的恒定或基本恒定的压力Pout。
存储器136(其在一些情况下可以是控制器104的一部分)可以被构造成记录与所感测的压力(例如,隔膜的位置等)、所感测的压力差、所感测的温度和/或其它测量有关的数据。控制器104可以访问此数据,并且在一些情况下,将数据和/或数据的分析(例如,通过有线或无线通信链路)传送至其他***(例如***级或中央建筑控制)。存储器136和/或其他存储器可以被编程和/或开发为包含软件以影响本文描述的一种或多种构造。
如本文所公开的,压力调节器组件100可以被利用于调节流动通道中的压力的说明性方法150中,如图11所示。方法150可以包括将流动通道中的压力转化152成压力传感器102的隔膜118的位置。隔膜118可以将压力感测室128与参考室130流体地分离或以其他方式分离,其中压力感测室128可与流动通道中的压力流体连通,并且隔膜可以响应于压力感测室128与参考室130之间的压力差的改变而移动。
隔膜118的位置可以依赖于流动通道中的压力,并且因此当流动通道中的压力改变时,隔膜118的位置改变。可以感测154隔膜118的位置。在一个示例中,可以用位置传感器124来感测隔膜的位置。位置传感器124可以是LVDT或其他位置传感器,其中LVDT或其他位置传感器可以能够感测包括零点位置的隔膜118的位置范围。
方法150可以进一步包括控制156在压力调节器组件100的流动通道中的阀构件108的位置,以调整作用在隔膜118上的流动通道中的压力。阀构件108的这种控制可以基于感测到的隔膜118的位置,使得感测到的隔膜118的位置朝向预定位置(例如,对应于零点位置的位置)被驱动。在一个示例中,可以控制阀构件108以在通过流动通道的流率的预先限定范围内、在输入压力的预先限定范围内和/或在温度的预先限定范围内维持在流动通道中恒定或基本恒定的压力。
本领域技术人员将认识到,本公开可以以除了本文所描述和构想的特定实施例之外的各种形式展现。因此,可以在不脱离所附权利要求中所描述的本公开的范围和精神的情况下进行形式和细节上的偏离。
Claims (13)
1.一种压力调节器,所述压力调节器包括:
具有输入端口和输出端口的壳体,其中流动通道在所述输入端口与所述输出端口之间延伸,所述输入端口具有入口压力并且所述输出端口具有出口压力;
阀构件,所述阀构件被定位在所述流动通道中,所述阀构件将所述流动通道的上游侧与所述流动通道的下游侧分离;
可操作地联接到所述阀构件的阀致动器,所述阀致动器用于控制所述阀构件的位置并因此控制通过所述流动通道的流体的流率;
压力感测室和参考室,其中隔膜将所述压力感测室与所述参考室流体地分离,所述压力感测室与所述流动通道的所述下游侧流体连通;
用于将偏压力施加到所述隔膜的偏压机构,其中,所述压力感测室与所述参考室之间的压力差提供对于所述偏压力的反作用力,并且其中所述隔膜的当前位置依赖于所述偏压力与所述反作用力之间的差;
用于感测所述隔膜的当前位置的位置传感器,其中,所述位置传感器包括可操作地联接到所述隔膜的线性可变差动变压器,其中所述线性可变差动变压器包括线圈;以及
可操作地联接到所述阀致动器和所述位置传感器的控制器,其中,所述控制器被构造成至少部分地基于所述隔膜的当前位置来控制所述阀致动器并且因此控制所述阀构件的位置,使得所述隔膜的当前位置朝向控制位置被驱动,从而在输入压力的预先限定范围内在所述壳体的输出端口处引起恒定的压力;
其中,所述控制器还被构造成确定线性可变差动变压器的线圈的电阻,至少部分地基于所确定的线圈电阻来确定线圈的温度并执行温度补偿,使得壳体的输出端口处的压力在预先确定的温度范围内保持恒定。
2.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,所述偏压机构包括弹簧。
3.根据权利要求2所述的压力调节器,所述压力调节器还包括弹簧调整机构,以用于调整由所述弹簧施加在所述隔膜上的所述偏压力。
4.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,当所述压力感测室与所述参考室之间的所述压力差减小时,所述反作用力减小,并且当所述压力感测室与所述参考室之间的所述压力差增大时,所述反作用力增大。
5.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,所述参考室与大气流体连通。
6.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,所述参考室被密封或与器具燃烧室流体连通。
7.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,所述线性可变差动变压器具有零点位置,并且其中,所述控制器被构造成指令所述阀致动器移动所述阀构件,使得所述线性可变差动变压器朝向所述零点位置被驱动。
8.根据权利要求1所述的压力调节器,其中,所述控制器被构造成控制所述阀致动器并因此控制所述阀构件的位置,使得所述隔膜的当前位置朝向控制位置被驱动,从而在流率的预先限定范围内、输入压力的预先限定范围内以及温度的预先限定范围内在所述壳体的输出端口处引起恒定的压力。
9.根据权利要求1所述的压力调节器,所述压力调节器还包括:
与所述隔膜连通的杆,其中:
所述隔膜被构造成通过调整所述杆的纵向位置来将所述流动通道中的所述压力转化成位置值;
所述位置传感器感测所述杆的纵向位置并将所述位置值转化成电信号。
10.一种调节流动通道中的压力的方法,所述方法包括:
将所述流动通道中的压力转化成隔膜的位置,其中,所述隔膜的位置依赖于所述流动通道中的压力;
经由能够感测包括零点位置的位置范围的线性可变差动变压器来感测所述隔膜的位置;
控制所述流动通道中阀的位置以调整作用在所述隔膜上的所述流动通道中的压力,使得所述隔膜的所感测的位置朝向线性可变差动变压器的零点位置被驱动;
确定所述线性可变差动变压器的线圈的电阻;
至少部分地基于所确定的线圈电阻来确定线圈的温度;
执行温度补偿,使得作用在隔膜上的流动通道中的压力在预先限定的温度范围内保持恒定。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述隔膜将压力感测室与参考室流体地分离,其中,所述压力感测室与所述流动通道中的压力流体连通。
12.根据权利要求10所述的方法,其中,所述控制步骤包括控制所述流动通道中的所述阀的位置,以调整作用在所述隔膜上的所述流动通道中的压力,使得在通过所述流动通道的流率的预先限定范围内以及输入压力的预先限定范围内,所述流动通道中的压力恒定。
13.根据权利要求10所述的方法,其中,所述控制步骤包括控制所述流动通道中的所述阀的位置,以调整作用在所述隔膜上的所述流动通道中的压力,使得在通过所述流动通道的流率的预先限定范围内、输入压力的预先限定范围内以及温度的预先限定范围内,所述流动通道中的压力恒定。
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