导向操作的减压阀喷嘴的制作方法

导向操作的减压阀喷嘴


背景技术：

1.减压阀是通常用于发电、精炼、油和气体生产环境中的机械装置，该减压阀作为超压保护装置以防止加压流体压力增加超过生产环境的安全极限。减压阀也通常联接到这些生产环境内的加压储存容器和加压流体系统。减压阀防止这样的容器和连接它们的管线超过压力阈值，如果超过阈值，该容器或管道可能失效，从而导致潜在灾难性损坏。
2.有两个主要形式的减压阀：直接弹簧操作式和导向操作式。直接弹簧操作的减压阀使用弹簧来传输保持阀关闭所需的力。当由系统压力产生的力克服由阀中的弹簧产生的力时，即可发生加压流体系统压力的释放。相反，导向操作的减压阀使用加压的系统压力来产生保持主减压阀关闭所需的力。导向操作的减压阀具有主阀和导向阀，该主阀和该导向阀处于流体连通中。导向操作的减压阀中的主阀通过打开和释放系统压力而提供超压保护，并且导向阀响应于加压系统压力的变化而控制主阀的打开和关闭。类似于直接弹簧操作的减压阀，与导向阀和主阀流体连通的加压系统压力克服了由导向阀内的弹簧赋予的弹簧力，该弹簧力将加压系统压力与提供主减压阀中的相反力的压力隔离。随后，将保持主阀关闭的所存储压力释放到较低压力系统上，以允许主减压阀打开并开始释放加压系统压力。
3.出于经济或功能原因，客户可以选择在特定安装位置处转换减压阀的类型，例如，通过从直接弹簧操作的减压阀转换到导向操作的减压阀。由于两种类型的减压阀之间的前述操作差异，要成功地将直接弹簧操作的减压阀转换为导向操作的减压阀，整个阀门组件可以予以交换，或者另选地，两种类型的减压阀之间的相似部件可以被再利用并且与针对导向操作的阀类型的部件组合，诸如在主减压阀的入口处的系统压力与导向阀之间建立流体连接所需的管件。传统上，这需要使用感测环，该感测环安装在进料主阀的配合管和定位在主阀中的直通喷嘴的凸起面之间。这对希望维持其当前管道配置的客户并非是理想的，因为感测环向阀门增加额外的高度并使阀不再与下游管道配合。另选地，客户可以选择在导向操作的减压阀的安装位置的上游输送系统压力，但是这样做可能导致额外成本。
4.因此，需要改进的阀部件，该改进的阀部件允许对直接弹簧操作的减压阀进行更换，而且成本降低，加压流体系统再加工/再布管件的工时减少。


技术实现要素：

5.一般来讲，提供了一种导向操作的减压阀喷嘴和相关联的系统和方法。
6.在一个方面，提供了一种导向操作的减压阀喷嘴组件，并且该导向操作的减压阀喷嘴组件可以包括主体，该主体具有沿着纵轴从主体的第一端延伸到主体的第二端的细长轴。细长轴可包括延伸穿过该细长轴的内腔和在第二端处的凸缘。在一些实施方案中，内腔可在形成在第一端处形成的第一开口与在第二端处形成的第二开口之间延伸。凸缘可包括形成于该凸缘中的环形凹口，其中环形沟槽形成于环形凹口中。在一些实施方案中，环形凹口可包括第一表面和被定向成与第一表面正交的第二表面。在这样的实施方案中，第一表面可以平行于纵向轴线延伸，并且环形沟槽可以形成于第一表面中。凸缘还可以包括从内
腔到环形沟槽延伸穿过其中的第一孔。在一些实施方案中，第一孔可以被配置成接纳感测管，该感测管具有垂直于感测管的中心线轴线定向并且平行于细长轴的纵向轴线定向的感测孔，并且感测孔可以面向第二开口。在这样的实施方案中，感测管可以延伸到内腔中，使得入口压力被感测到。导向操作的减压阀喷嘴组件可以进一步包括位于环形凹口中的环形圈。在一些实施方案中，环形圈能够相对于主体独立地定向。环形圈可以包括内部环形圈表面、从内部环形圈表面径向向外的外部环形圈表面和延伸穿过内部环形圈表面与外部环形圈表面之间的环形圈的第二孔。在一些实施方案中，环形沟槽可以限定环形沟槽与内部环形圈表面之间的流体通路。第二孔可以经由环形凹口与第一孔流体连通。在一些实施方案中，第二孔可以从第一孔径向偏离。在一些实施方案中，第二孔可以包括靠近外部环形圈表面的端口，该端口可以被配置成容纳导向阀感测管线的第一端连接。
7.在另一方面，提供一种系统，并且包括被配置成调节加压流体系统的系统压力的导向操作的减压阀。导向操作的减压阀可以包括主阀，该主阀具有与加压流体系统流体连通的入口、与主阀流体连通的导向阀以及被配置成测量加压流体系统的入口压力的感测管线。该系统还可以包括具有主体的导向操作的减压阀喷嘴，该主体具有设置在入口中的细长轴和靠近入口设置的凸缘。细长轴可具有延伸穿过该细长轴并与主阀的入口流体连通的内腔。凸缘可具有环形凹口，该环形凹口安置有环形圈，并且凸缘可具有形成于环形凹口中的环形沟槽，使得穿过凸缘从内腔延伸到环形凹口的第一孔与延伸穿过环形圈的第二孔经由环形沟槽流体地连通，从而允许内腔与感测管线之间的流体连通。在一些实施方案中，沟槽可以与第一孔和第二孔轴向对准。在其它实施方案中，第一孔可以接纳延伸到内腔中的感测管，使得入口压力被感测到。在又其它实施方案中，第二孔可以接纳联接到感测管线的感测管。在一些实施方案中，该第二孔可以包括靠近外部环形圈表面的端口，该端口容纳感测管线的第一端连接，该感测管线与导向阀流体连通。在其它实施方案中，第一孔和第二孔可以彼此径向偏移。
8.在另一方面，提供了一种用于调节加压流体系统的系统压力的方法，并且包括在导向阀处接收主阀的入口处的流体的第一入口压力。可以从将导向阀联接到设置在入口中的喷嘴的感测管线接收第一入口压力。流体可以流过设置在喷嘴的凸缘中的第一孔中的感测管和在喷嘴的环形圈中的第二孔，该第一孔和该第二钻孔经由形成于凸缘中的环形沟槽彼此连通。当第一入口压力超过预定阈值压力时，导向阀可以打开。主阀可以响应于导向阀的开口而将第一入口压力降至低于预定阈值压力的第二入口压力。在一些实施方案中，第一孔和第二钻孔可以相对于彼此不轴向对准，使得流体通过环形沟槽流通。在其它实施方案中，环形圈可以安置在形成于喷嘴的凸缘中的环形凹口中。在又其它实施方案中，第二孔可以接纳联接到感测管线的感测管。
附图说明
9.根据以下结合附图的详细描述，将更容易理解这些和其他特征，其中：
10.图1是导向操作的减压阀喷嘴的一个示例性实施方案的透视图；
11.图2是图1的导向操作的减压阀喷嘴的侧视图；
12.图3是图1的导向操作的减压阀喷嘴的顶视图；
13.图4是图1的导向操作的减压阀喷嘴的底视图；
14.图5是如图4所示的绕线5-5截取的图1的导向操作的减压阀喷嘴的剖视图；
15.图6是图1的导向操作的减压阀喷嘴的分解透视图。
16.图7是导向操作的减压阀喷嘴的另外的示例性实施方案的透视图；
17.图8是图7的导向操作的减压阀喷嘴的入口的放大透视图；
18.图9是如图7所示的绕线16-16截取的图7的导向操作的减压阀喷嘴的剖视图；
19.图10是图7的导向操作的减压阀喷嘴的底视图；
20.图11是如图10所示的绕线18-18截取的图7的导向操作的减压阀喷嘴的横截面视图；
21.图12a是系统的一个示例性实施方案的透视图，该系统包括导向操作的减压阀、图1的导向操作的减压阀喷嘴和插入到导向操作的减压阀喷嘴中的感测管线；
22.图12b是如图12a的系统所示的图1的导向操作的减压阀喷嘴的入口的放大透视图；
23.图13是如图12a的系统所示的示出插入到图1的导向操作的减压阀喷嘴中的感测管线的剖视图；并且
24.图14是示出用于调节加压的流体系统的系统压力的方法的一个示例性实施方案的流程图。
25.应注意，附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本文所公开的主题的典型方面，因此不应视为限制本公开的范围。
具体实施方式
26.提供了一种导向操作的减压阀喷嘴和相关联的系统和方法。一般来讲，喷嘴可以包括具有细长轴的主体，该细长轴具有延伸穿过该细长轴的内腔和在该细长轴一端处的凸缘。凸缘可具有环形凹口，该环形凹口被配置成安置环形圈。环形凹口具有形成于该环形凹口中的环形沟槽，该环形沟槽允许从主体的内腔延伸到环形凹口的第一孔与延伸穿过环形圈的第二孔连通并且被配置成联接到与导向阀连接的流体感测管线。沟槽消除了对第一孔和第二孔彼此同轴对准的需要，从而允许在流体感测管线和相对于主阀的导向阀的布置方面改进灵活性。
27.本文的系统、装置和方法产生许多额外的优点和/或技术效果。例如，这种优点可以包括将直接弹簧操作的减压阀系统重新配合到导向操作的减压阀系统，而不会引发需要对在减压阀系统附近的加压的流体系统进行实质上的再布管件或者再加工。本文所描述的导向操作的减压阀喷嘴可以允许各种安装或联接配置，使得减压阀运营商在考虑减压阀组件更换时具有改进的设计灵活性，或者在考虑作为其特定应用或使用要求的现有直接弹簧操作的减压阀的情况下添加导向操作的减压阀时具有改进的设计灵活性。
28.本文论述了导向操作的减压阀喷嘴和在油和气体生产环境中使用的对应系统和方法的实施方案。然而，本公开的实施方案可无限制地在其他类型的环境中使用。
29.图1至图6示出了包括喷嘴主体102和环形圈132的导向操作的减压阀喷嘴组件100的一个示例性实施方案的若干视图。如图1至图6所示，喷嘴主体102包括细长轴104，该细长轴的长度从喷嘴主体102的第一端106沿纵向轴线a延伸到喷嘴主体102的第二端108。细长轴104可以具有延伸穿过该细长轴中的内腔110，该内腔被配置成允许流体在其中通过并进
入导向操作的减压阀(未示出)的主阀的主腔室。在一些实施方案中，流体可以是液体、气体和/或蒸汽，但是其它类型的流体是可能的。
30.内腔110的直径可以在细长轴104的整个长度上变化，或者可以在细长轴104的整个长度上保持基本上恒定。内腔110可以在设置在喷嘴主体102的第一端106处的第一开口112和设置在喷嘴主体102的第二端108处的第二开口114之间延伸。
31.细长轴104可以被配置成插入到导向操作的减压阀的主阀的入口中。细长轴104可具有外表面104o，该外表面具有配合特征，诸如设置在其上的螺纹(未示出)，该配合特征被配置成当细长轴插入主阀中时与主阀入口的内表面上的对应配合特征(诸如螺纹)接合，从而将喷嘴组件100固定在主阀中。然而，可以使用能够与主阀的入口接合以用于将喷嘴固定在主阀的入口中的各种配合技术。
32.如图1至图6进一步所示，喷嘴主体102具有位于喷嘴主体102的第二端108处的凸缘116。在一些实施方案中，凸缘116可以与喷嘴主体102一体地形成。在其它实施方案中，凸缘116可设置在喷嘴主体102上或联接到喷嘴主体102上。如图5所示，凸缘具有形成于凸缘116的径向最外表面120中并且靠近喷嘴主体102的第二端108的环形凹口118。最外表面120可以是圆柱形的，如图1至图6所示，然而，在一些实施方案中，最外表面120可以具有在其中形成的平面以用于组装。在其它实施方案中，最外表面120可以是六边形的，或具有利于轻松组装的其它形状。最外表面120还可以具有与其垂直形成的孔，以利于使用板手进行组装，诸如翼型扳手。如图所示，环形凹口118具有第一表面122和定向成与第一表面122正交的第二表面124。第一表面122和第二表面124被配置成与喷嘴组件100的环形圈132接合，这在下面进一步详细论述。第一表面122和第二表面124可以相对于彼此以各种角度定向，这取决于环形圈132的配置。例如，表面122、表面124可以相对于彼此处于90度，相对于彼此小于90度，或者相对于彼此大于90度。环形凹口118可以具有各种其它配置，并且可以具有使得环形凹口118能够安置环形圈132的任何形状。在一些实施方案中，第一表面122可以平行于纵向轴线a延伸。
33.如图1至图6进一步所示，环形凹口118可包括形成于第一表面122中并且围绕该第一表面周向延伸的环形通道或沟槽126。沟槽126可包括设置在第一表面122的径向内侧的内表面128。环形凹口118还可以包括第一孔130，该第一孔可以从内腔110径向向外延伸穿过喷嘴主体102到达沟槽126的内表面128。
34.如上所述，并且如图1至图6所示，喷嘴组件100可以包括至少部分地安置在环形凹口118中的环形圈132。如图5所示，环形圈132具有与凸缘116的第一表面122接触的内部环形圈表面134。环形圈132具有外部环形圈表面136，该外部环形圈表面被定向为从内部环形圈表面134径向向外。环形圈132还可以包括具有垫圈槽140的前表面138，该垫圈槽被配置成接纳垫圈142，用于在凸缘116和环形圈132之间提供气密密封。在一些实施方案中，如图1至图4和图6中所示，环形圈132可以包括多个环形圈紧固孔144a至144d，该环形圈紧固孔各自被配置成接纳硬件(例如，紧固件，未示出)，用于将环形圈132固定和定向在适当位置并固定在主阀的入口。在一些实施方案中，对由硬件和环形圈紧固孔144a至144d提供的入口的固定可以在垫圈142上提供足够的压力，以便维持凸缘116与环形圈132之间的气密密封。如图所示，环形圈包括四个环形圈紧固孔，然而，可以修改紧固孔的数量和位置，使得它们可以与主阀入口上的对应孔对准。
35.如图1至图6所示，第二孔146可以形成于环形圈132中，并且可以在内部环形圈表面134与外部环形圈表面136之间径向延伸。第二孔146可以被配置成联接到流体感测管线的第一端连接(诸如图12a和图13所示的流体感测管线210，如下文进一步描述)，该第一端连接与导向操作的减压阀的导向阀(诸如图12a中所示的导向阀204，如下文进一步描述)流体连通，该导向阀设置在流体感测管线的第二端连接处。第二孔146可以具有靠近外部环形圈表面136的端口148。在一些实施方案中，端口148被配置成容纳流体感测管线的第一端连接的一部分。在这样的实施方案中，端口148可以具有比第二孔146更大的直径。
36.如图5所示，环形凹口118的第一表面122的沟槽126还可以限定由沟槽126和内部环形圈表面134封装的流体通路150。由于流体通路150与第一孔130和第二孔146中的每一者流体连通，因此可以维持流体感测管线的第一端连接与内腔110之间的流体连通，这可以由导向阀测定如在内腔110处测量的加压系统的压力水平。
37.如图1至图6所示，第二孔146与第一孔130轴向对准。然而，在一些实施方案中，诸如图7至图11中所示的喷嘴100'，环形圈可以相对于喷嘴主体旋转地调整，使得第一孔和第二孔可以轴向偏移但仍被配置成维持喷嘴主体的内腔的中心与流体感测管线的第一端连接之间的流体连通，从而允许在相对于喷嘴布置流体感测管线时增加灵活性。如图7至图9所示，喷嘴100'与图1至图6的喷嘴100相同，并且具有相同的部件，因此相同的参考标号用于指示对应的部件。在所示实施方案中，喷嘴100'还另外包括喷嘴感测管152'，该喷嘴感测管具有延伸到喷嘴100'的喷嘴主体102'的内腔110'中的远侧端部152d'，以及设置在第一孔130'中的近侧端部152p'。如图所示，喷嘴感测管152'是圆柱形的，然而，喷嘴感测管152'可以具有各种形状和/或几何形状。
38.喷嘴感测管152'还可以包括内腔154'，该内腔沿着喷嘴感测管152'的中心线轴线cl从近侧端部152p'延伸到刚好靠近远侧端部152d'的区域。因此，喷嘴感测管152'的远侧端部152d'关闭，并且喷嘴感测管152'的近侧端部152p'打开。然而，在一些实施方案中，内腔154'可以延伸到远侧端部152d'，使得远侧端部152d'打开。
39.喷嘴感测管152'可以包括靠近远侧端部152d'的喷嘴感测孔156'，该喷嘴感测孔形成在喷嘴感测管152'的侧壁中并且被定向成垂直于喷嘴感测管152'的中心线轴线cl并且平行于喷嘴主体102'的纵向轴线a'。因此，喷嘴感测孔156'可以被定向成朝向加压系统，面向第二开口114'，以利于测定如在内腔110处测量的加压系统的压力水平。在一些实施方案中，喷嘴感测管152'可以延伸到内腔110'的中心，使得可以检测内腔110'的中心处的加压系统的压力水平，从而避免由于可能存在于加压系统的流体流中的任何边界层效应而导致的任何不准确的测定。
40.类似于图1至图6的沟槽126，环形凹口118'的第一表面122'的沟槽126'可以部分地限定由沟槽126'和内部环形圈表面134'封装的流体通路150'。喷嘴感测孔156'允许在内腔154'和加压系统之间建立流体连通。当近侧端部152p'打开时，在内腔154'与流体通路150'之间建立流体连通，该流体通路与第二孔146'流体连通。因此，可以维持流体感测管线的第一端连接与内腔110'之间的流体连通。因此，由沟槽126'和内部环形圈表面134'形成的流体通路150'允许联接到流体感测管线的相对端的导向阀来感测经由喷嘴主体102'进入主阀入口的流体的压力，如内腔110'中所测量。
41.如上所述，由喷嘴主体102和环形圈132组成的喷嘴组件100可以作为进一步包括
导向操作的减压阀的系统的一部分来提供。图12a至图13示出了结合喷嘴组件100的系统200的一个示例性实施方案。如图所示，系统200包括具有导向阀204和与导向阀204流体连通的主阀206的导向操作的减压阀202。另外，如图12a和图13中所示，系统200包括流体感测管线210，该流体感测管线具有联接到喷嘴组件100的端口的第一端连接212和联接到导向阀204的第二端连接214。流体感测管线210可以通过螺纹或通过施压配合或其它方法组装到第一孔130。如图13所示，流体感测管线210可以具有设置在其中的感测管216，该感测管的远侧端部延伸穿过第二孔146并进入喷嘴主体102的内腔110。感测管216可以具有如图12b所示的感测孔218，该感测孔垂直于感测管的中心线轴线靠近感测管的远侧端部被设置。感测孔218可以被定向成平行于主体的纵轴并在面向第二开口114的加压系统的方向上。在一些实施方案中，感测管216可以延伸到内腔110的中心，使得感测孔218设置在内腔110的中心附近。由于上文讨论的这种配置和喷嘴组件100的配置，导向阀204与喷嘴组件100的内腔110流体连通，并且导向阀204可以感测加压流体系统的压力水平。
42.为了组装系统200，可以将喷嘴主体102的细长轴104插入到导向操作的减压阀202的主阀206的入口208中。细长轴104可以以上述方式固定在入口208中。环形圈132可以以期望的定向固定在喷嘴主体102上，独立于细长轴104插入到入口中。流体感测管线210的第一端连接212可以插入喷嘴组件100的环形圈132的端口中，并且流体感测管线210的第二端连接214可以与导向阀204联接以在喷嘴组件100的内腔110与导向阀204之间建立流体连通。流体感测管线210还可以包括设置在其中的感测探针，该感测探针可以由第二孔146接纳。感测探针可以被配置成测量喷嘴组件100的喷嘴主体102的内腔110中的流体的压力。
43.图14示出了用于调节加压流体系统的系统压力的方法1000的一个示例性实施方案。虽然在图1至图6的喷嘴组件100和图12a至图13的系统200的上下文中描述了方法1000，但是方法1000不限于此类部件，并且可以执行以使用如本文所述的导向操作的减压阀调节其它系统。
44.在步骤1010中，可以在来自流体感测管线210的导向阀204处接收主阀206的入口208处的流体的第一入口压力，该流体感测管线将导向阀204联接到设置在入口208中的喷嘴组件100。因为第一孔和第二孔经由形成于凸缘中的环形沟槽彼此流体连通，所以流体可以流过喷嘴的凸缘的第一孔和喷嘴的环形圈的第二孔。当第一入口压力超过预定阈值压力时，导向阀打开。主阀响应于导向阀的开启而打开以释放系统压力，直到入口压力达到低于预定阈值压力的第二入口压力时为止。仍然与系统压力连通的导向阀将关闭，从而关闭主阀。
45.描述了某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件通常具有类似的特征，因此在具体实施方案内，不一定完全阐述每个相似命名的部件的每个特征。
46.如本文在整个说明书和权利要求书中所用的，近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可有所不同但不导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语
诸如“约”、“大约”和“基本上”修饰的值不应限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指明，否则此类范围被识别并包括其中所包含的所有子范围。
47.基于上述实施方案，本领域技术人员将了解本发明的其他特征和优点。因此，除所附权利要求书所指示的以外，本技术不受已具体示出和描述的内容的限制。本文所引用的所有出版物和参考文献均明确地全文以引用方式并入。