[發(fā)明專利]用于流體控制設(shè)備的膜片組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980117713.3
• 申請(qǐng)日: 2009-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102203688A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·R·梅森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)希爾控制國(guó)際公司
• 主分類號(hào): G05D16/06
• 分類號(hào): G05D16/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及膜片組件，尤其涉及用于流體控制設(shè)備的膜片組件。

背景技術(shù)

在控制工業(yè)過(guò)程等的流體輸送中，經(jīng)常需要將處于相對(duì)高壓下的流體輸送通過(guò)分布系統(tǒng)或過(guò)程的部分，這些部分要求過(guò)程流體較高的體積或流速。隨著該高壓過(guò)程流體流經(jīng)該分布系統(tǒng)或過(guò)程，該過(guò)程流體的壓力可能在一處或多處被降低，以向一子系統(tǒng)提供處于一低壓下的小體積的過(guò)程流體，該子系統(tǒng)使用或消耗該過(guò)程流體。

減壓流體調(diào)節(jié)器典型地被用于降低和控制過(guò)程流體的壓力。一般地，減壓流體調(diào)節(jié)器通過(guò)一個(gè)閥來(lái)改變限制，該閥被串行地安插在流體流動(dòng)路徑上。這樣，該減壓流體調(diào)節(jié)器可以控制在該調(diào)節(jié)器的一個(gè)下游出口處被提供的流體流動(dòng)速率和/或壓力。

一些流體調(diào)節(jié)器被設(shè)置為允許流體流過(guò)該調(diào)解器，直至輸出壓力達(dá)到一個(gè)預(yù)定設(shè)置壓力(例如，一個(gè)最大下游壓力)，在這時(shí)一個(gè)調(diào)節(jié)器閥桿(stem)縮回或伸出，并朝著一個(gè)開(kāi)口方向移動(dòng)一個(gè)塞子以限制流過(guò)該調(diào)節(jié)器的流體流量。如果該輸出壓力降低低于該預(yù)定設(shè)置壓力，該調(diào)節(jié)器閥桿在一個(gè)相反的方向移動(dòng)，并將移動(dòng)該塞子離開(kāi)該開(kāi)口，以增加流過(guò)該調(diào)節(jié)器的流體流量。

典型地，一個(gè)流體調(diào)節(jié)器包括一個(gè)偏置元件(例如彈簧)，一個(gè)測(cè)量元件(例如膜片)和一個(gè)限制元件(例如閥塞)。不同尺寸的調(diào)節(jié)器用于不同的應(yīng)用，并且包括不同尺寸的膜片和彈簧以適合于具體應(yīng)用。該彈簧具有彈性系數(shù)，該彈性系數(shù)典型地與該彈簧的每長(zhǎng)度變化單位的力的變化相關(guān)。該膜片具有一有效面積，該面積對(duì)應(yīng)于該膜片有效地向例如調(diào)節(jié)器閥桿產(chǎn)生力的面積。取決于膜片在流體調(diào)節(jié)器中的位置，膜片的有效面積可以變化。典型地，相比于具有較小直徑的膜片的有效面積來(lái)說(shuō)，一個(gè)具有較大直徑的膜片具有較大的有效面積。

取決于該流體調(diào)節(jié)器的操作需求，彈性系數(shù)和膜片有效面積被至少部分地基于下面的等式1來(lái)選擇。

等式1????????????PA＝kX

參照等式1，P是感應(yīng)到的作用于膜片的壓力，A是膜片有效面積(即A)，k是彈性系數(shù)(即k)，X是該彈簧的總壓縮。如等式1所示，如果感應(yīng)到的壓力(即P)和總彈簧壓縮(即X)保持恒定，膜片有效面積與彈性系數(shù)相關(guān)，從而隨著膜片有效面積的增加，彈性系數(shù)也必須被增加。類似地，隨著膜片有效面積的減少，彈性系數(shù)也必須被降低。在一些應(yīng)用中(例如可用的安裝空間是受限的)，希望減小膜片的直徑從而，例如，減小調(diào)節(jié)器的總尺寸(例如寬度)。基于等式1，降低膜片面積也需要降低彈性系數(shù)。但是，減小彈性系數(shù)減小了作用于例如閥桿上的合力。在實(shí)踐中，使用一個(gè)具有相對(duì)較低彈性系數(shù)的彈簧可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器噪聲(例如塞子噪聲)并且降低該流體調(diào)節(jié)器的總體性能。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)例子中，一種用于流體控制設(shè)備的膜片組件包括一個(gè)主體，該主體限定了用于流體地耦合于一流體控制設(shè)備的出口壓力的多個(gè)腔室。各腔室沿一閥桿間隔，該閥桿至少部分地置于該些腔室之中。另外，該閥桿移動(dòng)以控制通過(guò)該流體控制設(shè)備的流體的流動(dòng)。進(jìn)一步地，該膜片組件包括第一多個(gè)膜片，其中的各膜片都被放置于該些腔室中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)腔室里，并且其中的各膜片都耦合于該閥桿以響應(yīng)于該流體控制設(shè)備的出口壓力而移動(dòng)該閥桿。

在另一個(gè)例子中，一種壓力調(diào)節(jié)器包括一個(gè)主體，該主體限定了用于流體地耦合于該壓力調(diào)節(jié)器的出口壓力的多個(gè)腔室。各腔室沿一閥桿間隔，該閥桿至少部分地置于該些腔室之中。該閥桿移動(dòng)以控制通過(guò)該壓力調(diào)節(jié)器的流體的流動(dòng)。另外，該壓力調(diào)節(jié)器包括多個(gè)膜片，其中的各膜片都被放置于該些腔室中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)腔室里，并且其中的各膜片都耦合于該閥桿以響應(yīng)于該壓力調(diào)節(jié)器的出口壓力而移動(dòng)該閥桿。

在又一個(gè)例子中，一種流體控制設(shè)備包括用于流體地耦合多個(gè)腔室的裝置，其中的各腔室至少部分地圍繞一閥桿。另外，該流體控制設(shè)備包括用于累積由多個(gè)膜片施加給該閥桿的力的裝置，該些膜片被放置于沿該閥桿的不同位置。

附圖說(shuō)明

圖1示出了一個(gè)已知的壓力調(diào)節(jié)器的截面圖；

圖2A示出了一個(gè)示例的壓力調(diào)節(jié)器的截面圖；

圖2B示出了圖2A的示例的壓力調(diào)節(jié)器的一個(gè)部分的放大圖；

圖3示出了圖2A和圖2B的示例的壓力調(diào)節(jié)器的等視軸圖；

圖4示出了一個(gè)示例的調(diào)節(jié)器主體的截面圖，該調(diào)節(jié)器主體可以被用于實(shí)現(xiàn)圖2A、2B和3的示例的壓力調(diào)節(jié)器；

圖5示出了一個(gè)示例的閥桿的截面圖，該閥桿可以被用于實(shí)現(xiàn)圖2A、2B和3的示例的壓力調(diào)節(jié)器；

圖6示出了一個(gè)示例的膜片環(huán)的截面圖，該膜片環(huán)可以被用于實(shí)現(xiàn)圖2A、2B和3的示例的壓力調(diào)節(jié)器；