改进的阀控制组件的制作方法

改进的阀控制组件


背景技术：

1.许多行业采用流量控制器来调节流体的流量。例如，碳氢化合物设施和设备使用控制阀来管理油气流过构成工艺线和分配网络的管和管线。控制阀可包括与导管串联联接的阀。阀通常带有致动器。该致动器提供移动限制或允许流过阀的部件所需的力。在许多情况下，通常需要各种器械来操作致动器。这些器械可包括与致动器和相邻管两者联接的阀控制器(或阀调节器或“调节器引导件”)。这些装置可用于感测和保持阀下游的导管中的流体的压力。


技术实现要素：

2.本公开的主题涉及阀控制器的构造。本文特别关注的是具有需要显著更少的二次机加工或后制造加工来完成装置组装的结构的阀控制器的实施方案。这些实施方案可利用将阀套的部件压缩或“挤压”在一起的支撑结构。这些部件可包封压力感测和调节系统。该系统的示例可与控制阀的致动器以及与控制阀下游的导管上的位置联接。该系统可包含一对阀，通常称为“平衡阀”或“座和喷嘴阀”，每个阀用于调节气体向致动器的供应和气体从致动器的排出。这些阀响应于导管中的气体相对于预定值或“设定值”的压力变化来调节致动器的操作。致动器继而设置通过阀的气体流量。在设定值处，阀被“关闭”以防止流过供应阀和排气阀两者。高于设定值的压力变化将导致供应阀打开，这改变了对致动器的气体供应。这些变化可导致控制阀关闭以减少流量。供应阀将缓慢关闭，直到对致动器的气体供应规格化为设定值。当压力下降到设定值以下时，排气阀打开以允许气体从致动器排出以打开控制阀来增加流量。当压力规格化为设定值时，排气阀将缓慢关闭。
附图说明
3.现在简要参考附图，其中：
4.图1示出了阀控制器的示例性实施方案的示意图；
5.图2示出了图1的阀控制器的示例的透视图；
6.图3示出了分解形式的图2的阀控制器的透视图；
7.图4示出了图2的阀控制器的横截面的正视图；
8.图5示出了图1的阀控制器的示例的透视图；
9.图6示出了沿线6
‑
6截取的图5的阀控制器的横截面的正视图；
10.图7示出了沿线7
‑
7截取的图5的阀控制器的横截面的正视图；
11.图8示出了沿线8
‑
8截取的图5的阀控制器的横截面的平面图；
12.图9示出了处于具有仪表板的安装构造的图5的阀控制器的透视图；
13.图10示出了用于在图2和图5的阀控制器上使用的歧管的一部分的示例的横截面的透视图；
14.图11示出了用于在图2和图5的阀控制器上使用的歧管的一部分的示例的横截面的透视图；并且
15.图12示出了用于在图2和图5的阀控制器上使用的歧管的一部分的示例的横截面的透视图。
16.在适用的情况下，在所有若干视图中，类似的附图标记表示相同或对应的部件和单元，除非另有说明，否则这些视图不按比例绘制。本文所公开的实施方案可包括出现在若干视图中的一个或多个视图中或出现在若干视图的组合中的元件。此外，方法仅是示例性的，并且可通过例如重新排序、添加、删除和/或改变各个阶段来修改。
具体实施方式
17.制造商经常利用机会来改进工业装备的构造。这些机会可消除部件以简化材料清单或减少组装时间。其他机会可提供更好或更可靠的装备的功能。在许多情况下，这些改进提供创新解决方案来解决构成装备的部件的配合和功能。这些解决方案可以以降低劳动力以及部件和组件的制造成本来实现节约。
18.如上所述，阀控制器在流体输送系统中起重要作用。这些装置的设计准确地将流动流体保持在期望压力或设计压力下。对于许多工业应用，阀控制器必须采用特别稳固或坚固的设计来承受高压、苛刻环境，或者简单地提供可靠、持久的操作。这些设计可能需要根据规范制造或构建起来特别昂贵或耗时的构造(例如，材料、紧固技术等)。
19.下面的讨论设想了采用能解决这些和其他限制性设计因素的构造的阀控制器的实施方案。这些实施方案实现了有助于降低制造成本的多种改进。作为额外的有益效果，改进有助于简化装置的组装，同时允许更好的技术以确保在现场更准确或可靠地操作阀控制器。其他实施方案在本公开的范围内。
20.图1示出了阀控制器100的示例性实施方案的示意图。该实施方案可联接到通常由数字102标识的气体输送系统。系统102可包括具有致动器104(如气压缸)的控制阀，该控制阀与存在于加压输送管线108上的阀106联接。流体110可流过输送管线108。出于本文讨论的目的，流体110可为天然气；然而，本文的概念也可适用于与其它液体、气体和液体/气体混合物一起使用。同样如图所示，阀控制器100可以包含具有支撑阀单元114的支撑单元112的压力监测器。歧管单元116可与阀单元114联接。
21.广义地讲，阀控制器100被构造成对流体(包含液体和气体两者)的流动压力的变化作出响应。这些构造利用稳固的设计来帮助管理天然气(和其他材料)的流动。这种设计以多种方式简化了制造和组装。例如，该设计需要最少的紧固件。这种特征不仅减少了组件中部件的数量，而且大大减少了制造紧固件连接以完成装置的某些结构(例如，外壳)的机加工时间。另外，该设计使用集成某些对准元件的部件，以允许技术人员在最终组装之前更容易地对准部件。
22.气体输送系统102可被配置用于材料运输到工业站点或较大网络的一部分。这些构造可包含无数控制阀。这些控制阀上的致动器104可产生负载以在高压下操作阀106，在一些应用中，其可超过800,000in/lbs。该负载可将闭合构件如球或插塞保持在适当位置，以将通过阀106的流体110的流量设定在一定参数(包含压力)内。对于许多应用，这些参数被设定为满足工艺条件或下游需求，因此应随时间推移变化非常小。
23.支撑单元112可被构造成将各种部件连接在一起。这些构造可以利用需要较少人力、机加工或其他工艺来实现阀控制器100的完全组装的设计。在实施过程中，这些设计可
消除对部件(例如，紧固件)的需要，而不是独特地使用压缩力，例如以保持部件彼此紧密接触或成关系。这种特征的优点是减少组装具有足够稳健性的装置以供在网络102中使用所需的紧固件(以及接纳紧固件的对应部件和部件特征)的数量。
24.阀单元114可被构造成对流体110的压力变化作出响应以改变致动器104的操作。这些构造可结合适于与支撑单元112组装的设计。这些设计可包含彼此集成以形成外壳的多个件。这种外壳的示例可引导流体冲击某些部件(例如，隔膜)。这些部件的移动继而可调节流体到致动器104的流动。
25.歧管单元116可被构造成将阀单元114与致动器104和输送管线108联接。这些构造可以包含可以将流引导到阀单元114的特定区域的部件。这些部件还可为操作者提供限定输送管线108中的流体110的参数的信息(例如，视觉指示、数字指示)。
26.图2示出了从组装形式的图1的阀控制器100的示例的后面观察的透视图。支撑结构112可包括一对端盖(例如，第一端盖118和第二端盖120)。端盖118、120可体现为钢、铝或其他金属的机加工坯料。一个或多个柱构件122可在端盖118、120之间延伸。柱构件122可体现为细长金属杆(例如，对准杆124和拉杆126)。该设计还包括附连到拉杆126的一端的紧固件128，如螺纹螺母。杆124、126(和对应的螺母128)的数量也可变化以适应设计的变化。在一个具体实施中，阀单元114可以包括装配在端盖118、120之间的阀套130。阀套130可具有多件式设计，本文示出为三个可分离件(例如，第一件132、第二件134和第三件136)的叠堆。或多或少的可分离件132、134、136可证明是有用的。该设计可优选用于件132、134、136的圆筒或圆柱体形状，但其他几何形状也可在叠堆中良好地起作用。件132、134、136的组装可在叠堆中形成一个或多个环形狭槽137。同样如图所示，叠堆可包括对准特征138。特征138的示例可体现为棘爪、凹槽或凹口，所有这些特征均可穿透到圆筒的材料中。当组装时，对准杆124可装配到棘爪138中，以保持或“同步”件132、134、136相对于彼此对准并且相对于端盖118、120对准。拧紧螺母128可在端盖118、120之间的阀套130上施加夹紧力f，该夹紧力将件132、134、136“挤压”在一起。
27.图3以分解形式示出了图2的阀控制器100。杆124、126可在任一端上具有颈缩部分140。颈缩部分140可插入穿透(或穿过)端盖118、120的孔142中。在拉杆126上，颈缩部分140可包括与下端盖118上的孔142中的互补螺纹接合的螺纹。另选的布置可使用穿过下端盖118进入拉杆126中的紧固件(例如，螺栓或螺钉)。在上端盖120上，孔142可体现为间隙孔。这种布置将允许拉杆126的颈缩部分140穿过上端盖120以暴露螺纹来接纳螺母128。
28.图4示出了沿线4
‑
4截取的图2的阀控制器100的横截面的正视图。端盖118、120可具有近侧，该近侧具有凹陷部144，例如材料中的环形或圆形特征。端盖118、120的远侧可具有带有圆柱形几何形状的凸台突起部146。通孔148可以穿透凸台突起部146。在下端盖118上，通孔148可具有从凹陷部144的底部延伸的埋头孔(或沉孔)。凸台突起部146还可包含凹口切口150，本文示出为在通孔148的任一侧上形成相对的构件。端盖118、120还可具有设置在一个或多个周边侧壁中的孔152。孔152可用作用于安装硬件的间隙孔。在上端盖120上，孔152中的一些可与终止于近侧上的凹陷部144中的内部流动通道154联接。流动通道154可与上件132中的弹簧室156连通。弹簧室156可体现为一个或多个不同直径的同心圆形孔(例如，第一孔158、第二孔160、第三孔162)。件134、136可包括阀室164。在中间件134上，孔166可以穿透到阀室164中。内部流动通道168可将阀室164与端口170联接。在下件136上，流动
通道168中的一个流动通道可(在下件136上)将阀室164彼此联接。端口170可位于凹陷部172中，该凹陷部在下件136上轴向延伸。凹陷部172可接纳歧管单元116，本文示出为具有主体174，该主体具有终止于端口178处的内部流动通道176。当组装时，端口178可与下件136上的端口170对准，以允许流体在流动通道168、176之间流动。
29.图5、图6、图7和图8示出了用于在图2的控制阀100上使用的部件结构的示例的各种视图。该示例结合了配备具有能够保持输送管线108中的气体110的压力的功能的控制阀100的装置。功能的一部分可“感测”操作条件相对于设定阈值的变化，例如，输送管线108中的气体110的过压或欠压。功能还可对操作条件作出响应。该响应可修改致动器104的操作以设定阀106的操作位置，该操作位置使得压力返回到设定阈值(或在其一些可接受的公差内)。
30.图5示出了控制阀100的透视图。部件结构也可包括构成带端口主体174、端盖118、120和阀套130的部件。这些部件可包括测量装置202和配件204。测量装置202可测量流动参数，例如，具有数字或模拟读出的计量器，以供技术人员将参数可视化。同样如图所示，配件204可提供流体连接，该流体连接可接纳与致动器104或输送管线108连接的软管或导管。根据需要，这些流体连接可包括可限制或停止流体流动的截止阀。
31.图6示出了沿线6
‑
6截取的图5的控制阀100的横截面的正视图。流体连接204可在a处将控制阀100与输送管线108联接并且在b处将控制阀与致动器104联接。流体连接204还可在c处将控制阀100与大气环境联接。流体连接204中的另一个流体连接可允许流体在d处排出(从致动器104)。歧管116可能还需要一个或多个流体连接以在e处将控制阀100与输入流体或“动力气体”联接。该动力气体对致动器104加压。在一个具体实施中，部件可配置控制阀100以响应a处从输送管线108流入控制阀100中的流体压力的变化。这些构造可将隔膜206结合到阀套130中。隔膜206可包括位于件132、134之间和件134、136之间的柔性膜或类似弹性构件。柔性膜206还可位于下件136与适配到下端盖118上的凹陷部144中的适配器208之间。在操作中，柔性膜206可响应于输送管线108中的流体在a处的压力而改变位置。该位置可对应于在b处流体到致动器104的不同“侧面”的流动。这些侧面可对应于致动器104中隔膜的侧面。如上所述，致动器隔膜的侧面上的压力增大和减小可允许阀106打开或关闭，并且因此改变阀106下游的输送管线108中的流体100的压力。
32.部件结构可包括响应于柔性膜206的移动而调节流体流入和流出阀控制器100的部件。这些部件可包括具有位于弹簧室156中的弹簧套212的控制弹簧组件210。弹簧套212包括用于接纳弹簧轴214的空间，其中第一端形成弹簧保持构件216。轴承组件218可将保持构件216与控制弹簧220(通常为在弹簧轴214上滑动的螺旋弹簧)的一端分开。弹簧轴210可具有延伸到螺纹插入件222中的螺纹部分，该螺纹插入件设置在上端盖120中的通孔148中。
33.继续讨论下部构件134、136。部件可包括一对阀(例如，第一阀224和第二阀226)。阀224、226与控制弹簧组件210一起协同工作，以改变通过带端口主体174的流量，从而调节阀106的位置。如上所述，阀224、226可体现为“平衡阀”或“座和喷嘴阀”。具有“平衡阀”的系统趋于不排放或排出到大气环境中，这可使阀控制器适应于满足严格的标准和规定。另一方面，采用“座和喷嘴阀”的系统通常具有恒定的流体到大气环境排放。在一个具体实施中，阀224、226相对于引导件230定位密封件228，该引导件位于流动通道168和阀室164的接口处。第一阀224可包括保持密封件228的第一构件232。第一构件232螺纹连接到第二构件234
中，如图所示，该第二构件使用螺母236与弹簧套212联接。第二螺母238可将构件232、234分开。第二阀226可以包括第一构件240，该第一构件保持密封件228并插入具有轴244的第二构件242中，该轴延伸到通孔140中以暴露切口150中的平坦部分246。第一构件240可具有轴248，该轴具有延伸出第一构件236的一部分。调节装置250可固定到第一构件240。调节装置250可包括可使第一构件242旋转的旋钮252。
34.图7示出了沿线7
‑
7截取的图5的控制阀100的横截面的正视图。部件结构200可包括在平衡阀224、226之间延伸的一对导柱254。导柱254可插入构件232、242中的每个构件中。紧固件可固定组件。图8示出了阀套130的下件136中的狭槽180中的导柱254。狭槽180围绕导柱254的周边提供间隙。
35.共同参考图5、图6、图7和图8可以理解本设计的有益效果。在组装期间，技术人员可在环形狭槽137处插入垫片或间隔件。这些垫片将相邻件132、134、136彼此分开。技术人员还可将叉状器械插入凹口切口150中以确保内部组件的对准。在一个具体实施中，叉状器械可与平坦部分246接合，从而有效地将轴244相对于组件的其他部分定位在其正确取向上。导柱254保持内部组件的对准。垫片避免了柔性膜206在组件的该对准阶段期间的位移。一旦完成，技术人员就可移除垫片和叉状器械，然后拧紧螺母128以将整个结构夹持在一起。技术人员也可操纵旋钮252以调节密封件228相对于引导件230的位置。
36.图9示出了图5的阀控制器100的透视图。部件结构200可包括安装组件256，例如板258和紧固件260。板258可以结合狭槽，以接纳经由孔182穿透端盖118、120的紧固件。在使用中，安装组件256可附接到致动器104，或者另选地，可结合为靠近致动器104的控制工位的一部分。大型工业设施倾向于将这些控制工位定位成与致动器104相距一定距离，以避免对技术人员造成伤害。开槽板258可用于允许阀控制器100的模块化接合。例如，阀控制器100可以安装在竖直不同的位置，只要狭槽与端盖118、120中的孔182对准。水平位置也可沿着狭槽的长度变化。
37.图10、图11和图12示出了用于图2和图5的控制阀100的带端口主体174的示例的横截面的透视图。带端口主体174可利用一体或整体设计，例如，具有内部流动网络184(通常为交叉钻孔)的材料(例如，金属)的机加工块或坯料。这些孔允许流体流过整体主体。图10和图11示出了交叉钻孔184的构造。图12也示出了交叉钻孔的另一种构造。内部流动网络184也可包括机加工特征以容纳无放气阀(“npv”)的部件，包含弹簧186和插塞188。顶盖190可以安装到整体主体的任一侧，以包封npv阀。
38.按照前述讨论，本文的改进导致使用阀控制器解决各种问题的实施方案。这些实施方案利用新型构造来减少紧固件的数量，这在过去需要技术人员安装和紧固多于四十个螺栓。本文通过使用端盖118、120和阀套130的改进将该数量减少至四个。另外，独特的阀套130结合用于间隔垫片的间隙，该间隔垫片与凹口切口150和其他部件结合工作，以改进和简化阀套内部的组件的对准。
39.该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包含制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。以单数形式叙述并以词语“一”或“一个”开头的元件或功能应理解为不排除多个所述元件或功能，除非明确叙述这种排除。对受权利要求书保护的本发明的“一个实施方案”的引用不应理解为排除也结合所述特征的其他实施方案的存在。此外，权利要求书仅是限定本发明的可取
得专利的范围的一些示例。该范围可包括并设想本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的字面语言无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求的范围内。
40.下文出现的示例包括某些元件或条款，这些元件或条款中的一个或多个元件或条款可与其他元件和条款组合，描述了在本公开的范围和实质内设想的实施方案。