專利名稱：用于流體控制設(shè)備的膜片組件的制作方法
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)過程等的流體輸送中，經(jīng)常需要將處于相對高壓下的流體輸送通過分布系統(tǒng)或過程的部分，這些部分要求過程流體較高的體積或流速。隨著該高壓過程流體流經(jīng)該分布系統(tǒng)或過程，該過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程流體，該子系統(tǒng)使用或消耗該過程流體。減壓流體調(diào)節(jié)器典型地被用于降低和控制過程流體的壓力。一般地，減壓流體調(diào)節(jié)器通過一個閥來改變限制，該閥被串行地安插在流體流動路徑上。這樣，該減壓流體調(diào)節(jié)器可以控制在該調(diào)節(jié)器的一個下游出口處被提供的流體流動速率和/或壓力。一些流體調(diào)節(jié)器被設(shè)置為允許流體流過該調(diào)解器，直至輸出壓力達(dá)到一個預(yù)定設(shè)置壓力(例如，一個最大下游壓力)，在這時一個調(diào)節(jié)器閥桿(stem)縮回或伸出，并朝著一個開口方向移動一個塞子以限制流過該調(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)器閥桿在一個相反的方向移動，并將移動該塞子離開該開口，以增加流過該調(diào)節(jié)器的流體流量。典型地，一個流體調(diào)節(jié)器包括一個偏置元件(例如彈簧)，一個測量元件(例如膜片)和一個限制元件(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說，一個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來選擇。等式1PA = 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。在實踐中，使用一個具有相對較低彈性系數(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
在一個例子中，一種用于流體控制設(shè)備的膜片組件包括一個主體，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，該閥桿移動以控制通過該流體控制設(shè)備的流體的流動。進(jìn)一步地，該膜片組件包括第一多個膜片，其中的各膜片都被放置于該些腔室中的對應(yīng)的一個腔室里，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該閥桿。在另一個例子中，一種壓力調(diào)節(jié)器包括一個主體，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。該閥桿移動以控制通過該壓力調(diào)節(jié)器的流體的流動。另外，該壓力調(diào)節(jié)器包括多個膜片，其中的各膜片都被放置于該些腔室中的對應(yīng)的一個腔室里，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該閥桿。在又一個例子中，一種流體控制設(shè)備包括用于流體地耦合多個腔室的裝置，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。


圖1示出了一個已知的壓力調(diào)節(jié)器的截面圖；圖2A示出了一個示例的壓力調(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示出了一個示例的閥桿的截面圖，該閥桿可以被用于實現(xiàn)圖2A、2B和3的示例的壓力調(diào)節(jié)器；圖6示出了一個示例的膜片環(huán)的截面圖，該膜片環(huán)可以被用于實現(xiàn)圖2A、2B和3 的示例的壓力調(diào)節(jié)器；圖7示出了一個示例的殼體的截面圖，該殼體可以被用于實現(xiàn)圖2A、2B和3的示例的壓力調(diào)節(jié)器。
具體實施例方式某些例子在以上標(biāo)明的附圖中被示出，并且在下文中詳細(xì)描述。在描述這些例子時，類似或相同的附圖標(biāo)記被用于指示共同或類似的元件。這些附圖不是必然按比例繪制， 并且為了清晰和/或簡明起見，附圖中的某些視圖和某些特征可能在比例上或在示意上被擴(kuò)大。另外，數(shù)個例子已經(jīng)在整個說明書中被描述。來自任何例子的任何特征可以被作為該來自其它例子的其他特征的替代，或與來自其它例子的其他特征結(jié)合。這里描述的示例的流體控制設(shè)備使用多個相對較小的、堆疊的膜片，以提供與某些已知的、具有單個膜片的流體控制設(shè)備(例如流體調(diào)節(jié)器)實質(zhì)上相同的膜片有效面積。 另外，這里描述的該示例的流體控制設(shè)備可以被配置為，向例如調(diào)節(jié)器閥桿施加與已知的、 具有單個膜片的流體控制設(shè)備所施加的實質(zhì)上相同的合力。但是，相比于這些已知的流體控制設(shè)備，這里描述的該示例的流體控制設(shè)備的堆疊膜片配置提供了顯著地更加細(xì)長或狹窄的剖面。更加特別地，這里描述的示例的流體控制設(shè)備可以提供實質(zhì)上相同的膜片有效面積，并且因此能夠借助通過多個膜片環(huán)將多個膜片耦合于閥桿，從而向流體調(diào)節(jié)器或其他流體控制設(shè)備的閥桿施加實質(zhì)上相同的合力，其中該閥桿至少部分地置于圍繞著該些膜片的多個腔室之中。如在下文中更詳細(xì)地描述的，該些膜片和腔室被配置為堆疊的排列，該排列使得該些膜片協(xié)同地作用于該閥桿，從而它們(作為它們的有效面積的結(jié)果)產(chǎn)生的力被加和或累積并且被施加給該閥桿。因此，與以上描述的已知的流體控制設(shè)備相反，以下結(jié)合圖2A、2B和3描述的該示例的流體控制設(shè)備可以以相對狹窄或細(xì)長的組件提供相對大的有效面積(或閥桿力)。圖1示出了一個已知壓力調(diào)節(jié)器100，其包括通過多個緊固件107耦合在一起的上部主體103和下部主體105。膜片109被置于上部主體103和下部主體105之間。上部主體103限定了第一腔室111，彈簧113被置于該腔室中。該彈簧113通過膜片板116向該膜片109的上側(cè)115施加向下的力。調(diào)整器117包括一具有螺紋的外表面，該外表面與由上部主體103限定的一具有螺紋的孔118接合。調(diào)整器117延伸穿過上部表面103并與置于彈簧113上方的板119接合。扭轉(zhuǎn)該調(diào)整器117壓縮或放松彈簧113，并改變彈簧113施加給膜片109的上側(cè)115的力的大小。彈簧113施加給膜片109的力的大小與該調(diào)節(jié)器100 的設(shè)置壓力相關(guān)。另外，上部主體103限定了一開口 120，該開口 120流體地將該第一腔室 111耦合于環(huán)境空氣，該環(huán)境空氣被作為參考壓力使用。膜片109可操作地通過閥桿123耦合于閥塞121。置于下部主體105中的第二彈簧125向該閥塞121施加向上的力。相對于彈簧113的彈性系數(shù)，第二彈簧125的彈性系數(shù)典型地實質(zhì)上更小。下部主體105至少部分地限定第二腔室127、入口 129、出口 131和孔133。在閉合位置，閥塞121與孔133接合，并實質(zhì)上地停止流體流過下部主體105。進(jìn)一步地，出口壓力向膜片109的下側(cè)135施加向上的力。如果出口壓力接近和/或相等于設(shè)置壓力，通過出口壓力施加于膜片109的下側(cè)135的向上的力克服了通過彈簧113施加于膜片109的上側(cè) 115的向下的力，因此，出口壓力向上移動膜片109和閥塞121以與孔133接合，并實質(zhì)上地停止流體流動。替代地，當(dāng)出口壓力低于該設(shè)置壓力，通過彈簧113施加于膜片109的上側(cè)115的向下的力克服了通過出口壓力施加于膜片109的下側(cè)135的向上的力，并且膜片 109和閥塞121向下移動以脫離孔133，并允許流體從入口 1 流過該下部主體105至出口 131。如上所述，膜片109的有效面積與被用在壓力調(diào)節(jié)器100中的彈簧113的彈性系數(shù)相關(guān)聯(lián)。另外，如上所討論的，為了減少該壓力調(diào)節(jié)器100的總直徑，膜片109的有效面積和彈簧113的彈性系數(shù)被減少。但是，減少彈簧113的回彈率可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器噪聲(例如塞子噪聲)，該噪聲降低了流體調(diào)節(jié)器100的總體性能。圖2示出了一個示例的流體控制設(shè)備200，該設(shè)備包括限定了多個下部腔體208a、 208b和208c及多個上部腔體2Ua、212b和212c的多個下部殼體206b和206c，多個上部殼體2(Ma、204b和2(Mc，和調(diào)節(jié)器主體202。該示例的流體控制設(shè)備200被示為一個壓力調(diào)節(jié)器200。但是，任何類型的流體控制設(shè)備，例如閥門或其他任何合適的流體控制設(shè)備也可以被實現(xiàn)。多個連桿214可以將上部板216、調(diào)節(jié)器主體202、多個上部殼體204和多個下部殼體206耦合在一起。調(diào)節(jié)器主體202、多個上部殼體204和多個下部殼體206限定了多個通孔(未示出)，多個連桿214被放置穿過該些通孔。多個連桿214中的每一個在它的一端被耦合于上部板216，在它的另一端被耦合于調(diào)節(jié)器主體202。任何數(shù)量的連桿214(例如2，3，4，5，6等等)可以被使用。另外，任何數(shù)量的上部殼體204(例如1，2，3，4等)以及任何數(shù)量的下部殼體206(例如1，2，3，4，5等)可以被用于限定任何數(shù)量的下部和上部腔室208和121 (例如2、3、4、5等)。該調(diào)節(jié)器主體202，多個上部殼體204，多個下部殼體206 和上部板216能夠由任何合適的材料制成，例如不銹鋼材料或鋁材料。在該例子中，上部板216限定了具有螺紋的孔218，該孔被實質(zhì)上地置于上部板 216的中心。該具有螺紋的孔218與調(diào)整器222的具有螺紋的外表面220接合，該調(diào)整器 222延伸穿過上部板216。該調(diào)整器222可以由任何合適的材料制成，例如不銹鋼材料和鍍鋅鋼，該調(diào)整器222的一端2M與第一彈簧板2 接合。該第一彈簧板2 被導(dǎo)向為與第二彈簧板2 相對。第一彈簧板2 包括一個彈簧座230，該彈簧座對被置于第一和第二彈簧板2 和2 之間的彈簧232進(jìn)行導(dǎo)向?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2B，第二彈簧板2 包括套管234和邊緣236。邊緣236的表面238 與彈簧232鄰近，并且套管234的表面240鄰近于上部膜片環(huán)對如的第二抓取面對2。在本例子中，鄰近于第二彈簧板228的上部腔室212c通過開口 246流體地耦合于環(huán)境空氣， 該開口 M6由上部殼體2(Mc所限定并且不被套管234的表面240所覆蓋。第二彈簧板228 限定了收納閥桿主體250的孔M8。螺帽252 (例如六角螺帽)螺紋地接合于閥桿主體250的一端254，以將第二彈簧板2 固定在螺帽252和上部膜片環(huán)22 之間。另外，如以下詳細(xì)論述的，上緊螺帽252將上部膜片環(huán)M4c、膜片環(huán)及M4b，多個下部膜片環(huán)256a及256b，多個第一膜片258a、 258b及^5c，和多個第二膜片^Oa及^Ob耦合于第二彈簧板2 及閥桿沈2。該閥桿262 可操作地通過調(diào)節(jié)器閥桿266耦合于塞子沈4(圖2A)。該閥桿沈2限定了孔沈7，該孔包括與調(diào)節(jié)器閥桿266的相對表面271接合的凹凸表面沈9。另外，閥桿沈2限定了第二孔 273，如以下更加詳細(xì)地描述的，該孔流體地耦合于大氣以易于排出(例如排氣)來自于出口壓力的額外壓力，并且因此防止超壓。該孔267和調(diào)節(jié)器閥桿沈6的相對表面271可以包括彈性體塞子或其他任何合適的接合，從而在出口壓力等于或低于預(yù)定壓力時實質(zhì)上地防止出口壓力的泄漏。上部和下部殼體204和206以及下部和上部腔室208和212 (圖2A) 至少部分地圍繞閥桿主體250。在本例子中，旋轉(zhuǎn)或以其他方式調(diào)整調(diào)整器222移動第一彈簧板2 (圖2A)以壓縮或放松彈簧232，并且因此改變施加給閥桿262和塞子沈4(圖2A)的力。彈簧232施加給閥桿沈2的力的大小與該壓力調(diào)節(jié)器200的設(shè)置壓力有關(guān)。通過具有第一面積的第一膜片258或具有第二面積的第二膜片沈0，下部腔室208 與上部腔室212被分離開來。在該例子實現(xiàn)中，該示例的壓力調(diào)節(jié)器200包括三個第一膜片258和第二膜片沈0。在其他實現(xiàn)中，該壓力調(diào)節(jié)器200可以包括任何數(shù)量的第一膜片 258(例如1、2、3和4)以及任意數(shù)量的第二膜片沈0 (例如1、2、3和4)。該第一和第二膜片258和沈0限定了各自的通孔^7a-e，閥桿主體250通過這些通孔。閥桿主體250的直徑實質(zhì)上地對應(yīng)于第一膜片258和/或第二膜片沈0的通孔沈7。為了將第一膜片和第二膜片258和260耦合于閥桿沈2，該閥桿262具有邊緣沈8， 多個上部膜片環(huán)244和多個下部膜片環(huán)256。
在一些例子中，第一膜片258a的表面270a鄰近于邊緣沈8的表面272，該第一膜片258a的相反表面27 鄰近于上部膜片環(huán)的抓取面276a，從而該第一膜片258a被置于第一抓取面276a和邊緣沈8的表面272之間。類似地，在所示出的例子中，分別地，第一膜片25 和258c的表面270b或270c鄰近于下部膜片環(huán)25 和256c的第一抓取面 276b和276的，第一膜片258b和258的相反表面274b和27 鄰近于上部膜片環(huán)M4b和 244c的第一抓取面276c或276e。該第一膜片258實質(zhì)上地覆蓋上部和/或下部殼體204 和206上的第一開口 708 (圖7)。在一些例子中，第一膜片258a的表面270a鄰近于調(diào)節(jié)器主體202的一個升高部分278，并且該第一膜片258a的相反表面27 鄰近于上部殼體20 的第一表面280a，從而第一膜片258a被置于上部殼體20 和調(diào)節(jié)器主體202之間。類似地，在所示出的例子中，第一膜片258b和258c的表面270b和270c鄰近于各自的下部殼體206b和206c的第一表面^Ob和280d，第一膜片258的相反表面274b和27 鄰近于上部殼體204b和2(Mc 的第一表面^Oc或^Oe。第二膜片^Oa和^Ob的表面觀加和鄰近于上部膜片環(huán)和M4b的第二抓取面觀如和觀如，相反表面和觀乩鄰近于下部膜片環(huán)25 和256c的第二抓取面和^4d。另外，該第二膜片^Oa和^Ob的表面觀加和鄰近于上部殼體 204a和204b的各自的第二表面和1版,該第二膜片260a和^Ob的相反表面
和觀乩鄰近于下部殼體20 和206c的第二表面和^7d。該第二膜片260實質(zhì)上地覆蓋第二開口 710(圖7)。在該例子中，第一膜片258a開始被插入到閥桿主體250，直至第一膜片258a的表面270a鄰近于閥桿262的邊緣268的表面272。接下來，上部膜片環(huán)對如被插入到閥桿主體250，直至上部膜片環(huán)的第一抓取面276a鄰近于第一膜片258a的相反表面27如。 第一膜片258a的中心部分被放置于第一抓取面276a和閥桿沈2的邊緣268之間，并且因此第一膜片258a在邊緣268和第一抓取面276a之間產(chǎn)生密封。另外，第一膜片258a的表面270a的外部鄰近于調(diào)節(jié)器主體202的升高部分278。接下來，上部殼體20 被放置，使得第一膜片258a的相反表面27 鄰近上部殼體20 的第一表面^0a。第一膜片258a的外部被置于上部殼體20 的第一表面^Oa和調(diào)節(jié)器主體202的升高部分278之間，并且因此第一膜片258a在上部殼體20 的第一表面^Oa和調(diào)節(jié)器主體202的升高部分278 之間產(chǎn)生密封。在一些例子中，該示例的壓力調(diào)節(jié)器200可以具有間隔件(未示出)，從而確保合適的壓縮被施加于第一膜片258的外表面。接下來，第二膜片^Oa被插入到閥桿主體250，直至第二膜片^Oa的表面觀加鄰近于上部膜片環(huán)對如的第二抓取面觀如。第二膜片260a的表面觀加的外部鄰近于上部殼體20 的第二表面^7a。接下來，下部殼體206b被加入示例的壓力調(diào)節(jié)器200中，并被放置從而第二膜片^Oa的相反表面鄰近下部殼體206b的第二表面^7b。第二膜片 260a的外部被放置于上部殼體20 的第二表面和下部殼體206b的第二表面之間，并且第二膜片^Oa因此在上部殼體20 的第二表面和下部殼體206b的第二表面觀713之間產(chǎn)生密封。在一些例子中，該示例的壓力調(diào)節(jié)器200可以被具有間隔件(未示出)，從而確保合適的壓縮被施加于第二膜片260的外表面。接下來，下部膜片環(huán)256b被插入到閥桿主體250，從而下部膜片環(huán)256b的第二抓取面鄰近于第二膜片^Oa的相反表面^6a。第二膜片^Oa的中心部分被放置于下部膜片環(huán)256b的第二抓取面和上部膜片環(huán)的第二抓取面觀如之間，并且因此第二膜片^Oa在下部膜片環(huán)256b的第二抓取面和上部膜片環(huán)的第二抓取面觀如之間產(chǎn)生密封。這樣，第一和第二膜片258和沈0、上部和下部殼體204和206、及上部和下部膜片環(huán)244和256被增加到示例的壓力調(diào)節(jié)器200上，以獲得任意數(shù)量的下部和上部腔室208和 212 (例如2，3，4，幻。一旦所期望數(shù)量的第一和第二膜片258和沈0，上部和下部殼體204 和206，及上部和下部膜片環(huán)244和256被增加到示例的壓力調(diào)節(jié)器200上，第二膜片板2 被置于閥桿主體250之上，并且螺帽252可以被上緊，這將第一和第二膜片258和260及上部和下部膜片環(huán)244和256耦合在一起，以允許它們和閥桿沈2實質(zhì)上作為單個單元一起移動。在該例子中，第二膜片260的第二面積小于第一膜片258的第一面積。在其他例子中，第二面積大于第一面積。第一膜片258限定了第一彎曲部觀8(例如，第一膜片卷繞)， 該彎曲部與第一膜片258實質(zhì)上同心。第一膜片258被置于上部和下部殼體204和206之間，使得該第一彎曲部288位于第一取向(例如面對上部板216)。在其他例子中，第一膜片 258被放置于上部和下部殼體204和206之間，使得第一彎曲部288相反于第一取向(例如，面對調(diào)節(jié)器主體20 。第一膜片258可以是環(huán)狀或可以使其他任何合適的形狀。另外， 第一膜片258可以是模制膜片或其他任何類型的合適膜片。第二膜片沈0限定了第二彎曲部四0(例如第二膜片卷繞)，該彎曲部與第二膜片 260實質(zhì)上同心。該第二膜片260被放置在壓力調(diào)節(jié)器200之中，使得第二彎曲部290是在第二取向(例如，面對塞子沈4(圖2A))。在其他例子中，該第二膜片260被放置在示例的壓力調(diào)節(jié)器200之中，使得第二彎曲部290相反于第二取向(例如，面對上部板216)。第二膜片260可以是環(huán)狀或可以使其他任何合適的形狀。另外，第二膜片260可以是模制膜片或其他任何類型的合適膜片。第一膜片258和第二膜片260相對于大氣壓和壓力調(diào)節(jié)器200的出口壓力的取向使得第一膜片258中的每一個都通過上部和下部膜片環(huán)244和256向閥桿262施加第一力， 并且第二膜片沈0中的每一個都通過上部和下部膜片環(huán)244和256向閥桿262施加相反于第一力的第二力。被施加給閥桿262的合力是由每個第一膜片258和每個第二膜片260所施加的力的和。另外，該示例的壓力調(diào)節(jié)器200的總膜片有效面積是每個第一膜片258的膜片有效面積和每個第二膜片260的膜片有效面積在一特定方向上的和。如以上所討論的，在一給定方向上施加給閥桿沈2的合力與膜片有效面之和與感受到的作用于膜片的壓力的乘積有關(guān)。轉(zhuǎn)回圖2A，下部腔室208通過多個軟管或線四2、293和四4，流體地耦合于壓力調(diào)節(jié)器200的出口壓力。第一線292在一端流體地耦合于調(diào)節(jié)器主體202的下部腔室208a， 在另一端流體地耦合于位于T型連接器295處的第一耦合。第二線293在一端流體地耦合于下部殼體206b的下部腔室208b，在另一端流體地耦合于位于T型連接器295處的第二耦合。第三線294在一端流體地耦合于下部殼體206c的下部腔室208c，在另一端流體地耦合于位于T型連接器295處的第三耦合。所有這些下部腔室208可以通過任何其他合適的方式流體地耦合于該示例的壓力調(diào)節(jié)器200的出口壓力，例如各殼體可以限定多個流體地耦合的隧道或通道。隨著壓力調(diào)節(jié)器200的出口壓力的變化，下部腔室208中的壓力也發(fā)生變化。上部腔室212通過第二孔712 (圖7)流體地耦合于環(huán)境空氣(例如大氣)，該第二孔由上部殼體204和/或開口圖2B)所限定。在該例子中，大氣壓力可以作為一個參考壓力。上部腔體212可以通過任何其他合適的方式流體地耦合于大氣(例如環(huán)境)空氣。雖然在這個例子中使用T型連接器，但是其他任何類型的合適裝置可以用于將第一、第二和第三線四2、293和294耦合在一起。調(diào)節(jié)器主體202限定了入口四6，出口 297和一個孔四8。在閉合位置，塞子264 與孔298接合，并實質(zhì)上地停止流體流過調(diào)節(jié)器主體202。第二彈簧299被置于調(diào)節(jié)器主體202之中、塞子264之下，向該塞子264施加向上的力。相對于彈簧232的彈性系數(shù)，第二彈簧四9的彈性系數(shù)典型地實質(zhì)上更小。出口壓力(例如下游壓力)對每一第一膜片258的表面270(圖2B)施加朝著上部板216的力，并對每個第二膜片沈0的相反表面觀6(圖2B)施加朝著塞子沈4的力。如以上討論的，施加給閥桿沈2的力的大小是感受到的作用于第一和第二膜片258和沈0的壓力與相應(yīng)膜片的膜片有效面積的乘積。第一膜片和第二膜片258和沈0中的每一個的膜片有效面積可以小于第一膜片和第二膜片258和沈0中的總面積，并且該膜片有效面積可以根據(jù)第一膜片和第二膜片258和260在壓力調(diào)節(jié)器200中的位置而變化。替代地，膜片有效面積可以實質(zhì)上等于整個膜片的面積。在該示例的實現(xiàn)中，施加給第一膜片和第二膜片258和沈0的壓力可以實質(zhì)上相同。但是，由于第一面積大于第二面積，由每一個第一膜片258通過上部和下部膜片環(huán)244和256(圖2B)施加給閥桿沈2的壓力可以大于每一個第二膜片260通過上部和下部膜片環(huán)244和256(圖2B)施加給閥桿沈2的壓力。在該示例的實現(xiàn)中，如果出口壓力接近和/或等于該設(shè)置壓力，通過第一膜片258 施加給閥桿262的力克服了通過彈簧232和第二膜片260施加給閥桿沈2的力，并且因此閥桿262朝著孔298移動塞子沈4以減少或?qū)嵸|(zhì)上地停止流體流過壓力調(diào)節(jié)器200。另外， 隨著閥桿262朝著上部板216移動，閥桿沈2的凹凸表面269可以與調(diào)節(jié)器桿沈6的相對表面271分離，允許一部分出口壓力通過第二孔273耗散(排氣)到大氣中，并因此實質(zhì)上地防止出口壓力超壓和/或保持出口壓力等于或低于預(yù)定壓力。閥桿262具有墊圈或間隔件以實質(zhì)上地限制閥桿262相對于調(diào)節(jié)器桿沈6的移動和/或?qū)嵸|(zhì)上地避免由于閥桿 262的移動對第一膜片和/或第二膜片258和沈0的損傷。如果閥桿沈2的凹凸表面269 與調(diào)節(jié)器桿266的相對表面271分離，該墊圈或間隔件291可以與上部殼體20 的一個部分接合并且實質(zhì)上地停止閥桿262朝著上部板216移動?？商娲兀绻隹趬毫Φ陀谠O(shè)置壓力，那么通過彈簧232和第二膜片260施加給閥桿沈2的朝下的力克服了通過第一膜片258施加給閥桿沈2的朝上的力，并且因此閥桿262移動塞子264離開孔四8并且允許增加的流體流過調(diào)節(jié)器主體202。當(dāng)閥桿262移動時，第二彈簧板228、上部和下部膜片環(huán) 244和256(圖2B)以及第一和第二膜片258和沈0隨著閥桿262 —起移動。另外，即使第一和第二膜片258和沈0的外部被耦合在上部和下部殼體204和206之間，但是由于第一和第二彎曲部288和209(圖2B)的彈性以及第一和第二膜片258和260可以由彈性材料例如橡膠、涂覆橡膠的織物或任何其他合適材料制成，當(dāng)閥桿移動時，第一和第二膜片258 和沈0隨著閥桿262移動。
圖3示出了調(diào)節(jié)器主體202、上部板216，多個連桿214，多個上部和下部殼體204 和206，彈簧232，調(diào)整器222，第一、第二和第三線四2、293和四4，以及T型連接器295之間的關(guān)系。其他的例子可以具有任何數(shù)量的(例如2、3、4、5等)、可以以任何合適的方式流體地耦合于出口壓力的上部和下部殼體。雖然任何合適的一個或多個彈簧，例如多個并列排布的卷簧、多個處于嵌套彈簧排布下的卷簧可作替代使用，彈簧232也可以使用單個卷簧來實現(xiàn)。在其他例子中，調(diào)整器222可以具有一個手輪(未示出)以助于旋轉(zhuǎn)調(diào)整器222 來壓縮或釋放彈簧232和/或改變第一彈簧板226(圖2A)在壓力調(diào)節(jié)器200中的位置。 另外，該示例的壓力調(diào)節(jié)器200可以被實現(xiàn)為直接作用壓力調(diào)節(jié)器，其中，調(diào)節(jié)器桿266 (圖 2A)隨著下游出口壓力的增加而延伸，也可以被實現(xiàn)為反作用流體調(diào)節(jié)器。圖4的例子示出了一個示例的調(diào)節(jié)器主體400，該調(diào)節(jié)器主體可以被用于實現(xiàn)調(diào)節(jié)器主體202 (圖2A、2B和幻。該示例的調(diào)節(jié)器主體400限定了下部腔室402、第一孔404 和升高部分406。另外，該調(diào)節(jié)器主體400限定了容納調(diào)節(jié)器桿沈6(圖2A和B)的第二孔 408。第一孔404可以通過例如第一線292 (圖3)流體地耦合于下部殼體206 (圖2A和B)、 示例的壓力調(diào)節(jié)器200(圖2A、B和3)的出口壓力、大氣壓力以及其他任何適合的壓力。升高部分406可以包括脊部或其他任何合適的裝置以助于抓取至少部分地被放置鄰近該升高部分406的、第一膜片258(圖2A和2B)的外部。圖5的例子描繪了示例的閥桿500，該閥桿可以被用于實現(xiàn)閥桿262 (圖2A和2B)。 該示例的閥桿500包括一閥桿主體502、邊緣504和用于容納桿262 (圖2A和2B)的孔506。 該孔506包括凹凸表面508，該表面對應(yīng)于調(diào)節(jié)器閥桿266 (圖2A)的相反表面217 (圖2A)。 如以上論述的，該閥桿主體502以實質(zhì)上堆疊的安排容納多個第一膜片258(圖2A和2B)， 多個第二膜片260 (圖2A和2B)，及多個上部和下部膜片環(huán)244和256 (圖2B)。邊緣504 的表面510可以包括脊部(未示出)或其他任何合適的裝置以助于抓取第一膜片258(圖 2A和2B)的中心部分。另外，如以上論述的，該閥桿500限定了第二孔512，該孔可以在當(dāng)出口壓力增加高于該預(yù)定壓力時助于將該出口壓力的一部分耗散到大氣中。圖6示出了一個示例的膜片環(huán)600，該膜片環(huán)可以被用于實現(xiàn)上部和/或下部膜片環(huán)244和256 (圖2B)。如上所述的，該膜片環(huán)600與另一膜片環(huán)600被沿著閥桿主體 250 (圖2A和2B)相反地放置。示例的膜片環(huán)600包括套管602和邊緣604。另外，該膜片環(huán)600限定了孔606，閥桿主體250(圖2A和2B)被放置在該孔中。膜片環(huán)600包括抓取面(例如第一抓取面608和第二抓取面610)，該些抓取面可以包括脊部或其他任何合適的裝置以助于抓取第一或第二膜片258和沈0(圖2A和2B)的中心部分。如以上討論的，第一或第二膜片258和沈0 (圖2A和2B)。如以上討論的，第一和第二膜片258和沈0 (圖2A 和2B)被分別地放置于第一和第二抓取面608和610之間，或者放置于邊緣504(圖5)和第一抓取面608之間。圖7示出了一個示例的殼體700，該殼體可以被用于實現(xiàn)上部和/或下部殼體204 和206 (圖2A和2B)。該示例的殼體700包括第一表面702和第二表面704，該些表面可以包括溝槽或其他任何合適的裝置以助于抓取第一或第二膜片258和沈0 (圖2A和2B)的外部。該殼體700被彼此反向地堆疊，從而第一表面702互相鄰近且第二表面704互相鄰近。 該示例的殼體700限定了孔706、第一開口 708和第二開口 710。另外，該殼體70限定了第二孔712，該孔可以通過例如第二或第三線293和294流體地耦合于壓力調(diào)節(jié)器200的出口壓力、大氣壓力、上部和/或下部殼體204和206(圖2A和2B)、或其他任何適合的壓力。這里描述的該示例的流體控制設(shè)備減少了流體調(diào)節(jié)器的總寬度，而并沒有減少總的有效膜片面積，并且也沒有減少施加于閥桿的合力。因此，典型地與具有較低的回彈率的彈簧和/或與已知的具有相對小的直徑的膜片的流體調(diào)節(jié)器相關(guān)的調(diào)節(jié)器噪聲被該示例的流體控制設(shè)備減少和/或消除了。減少流體控制設(shè)備的直徑可以允許該示例的流體控制設(shè)備被用在由于受限的可用安裝空間而在此前不可行的那些應(yīng)用中。進(jìn)一步地，雖然以上描述了某些示例的方法、設(shè)備和制品，但是本專利的覆蓋范圍并不受限于它們。相反，本專利覆蓋以字面或以等同原則的方式完全地落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的所有方法、設(shè)備以及制品。
權(quán)利要求
1.一種用于流體控制設(shè)備的膜片組件，包括主體，該主體限定了用于流體地耦合于流體控制設(shè)備的出口壓力的多個腔室，其中，各腔室沿閥桿間隔，所述閥桿至少部分地置于所述腔室之中，并且其中所述閥桿用于移動以控制通過所述流體控制設(shè)備的流體的流動；以及第一多個膜片，其中的各膜片被放置于所述腔室中的對應(yīng)的一個腔室里，并且其中的各膜片都耦合于所述閥桿以響應(yīng)于所述流體控制設(shè)備的所述出口壓力而移動所述閥桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片組件，其中，所述第一多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加第一力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜片組件，其中，所述第一多個膜片中的每一個具有第一膜片面積，并且其中，所述閥桿上的合力與所述第一膜片面積的和相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜片組件，其中，所述第一多個膜片中的每一個具有第二膜片面積，所述第二膜片面積相對地大于所述第一膜片面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片組件，進(jìn)一步包括第二多個膜片，其中，所述第二多個膜片中的每一個具有第一尺寸，并且其中，所述第一多個膜片中的每一個具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜片組件，其中，所述第二多個膜片中的一個或多個被放置于所述腔室之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片組件，進(jìn)一步包括第二多個膜片，其中，所述第二多個膜片中的每一個位于第一取向，并且其中，所述第一多個膜片中的每一個位于不同于所述第一取向的第二取向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜片組件，其中，所述第一多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加第一力，并且其中，所述第二多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加與所述第一力相反的第二力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片組件，其中所述流體控制設(shè)備是壓力調(diào)節(jié)器或閥門中的至少一個。
10.一種壓力調(diào)節(jié)器，包括主體，該主體限定了用于流體地耦合于所述壓力調(diào)節(jié)器的出口壓力的多個腔室，其中， 各腔室沿閥桿間隔，所述閥桿至少部分地置于所述腔室之中，并且其中所述閥桿用于移動以控制通過所述壓力調(diào)節(jié)器的流體的流動；第一多個膜片，其中的各膜片被放置于所述腔室中的對應(yīng)的一個腔室里，并且其中的各膜片都耦合于所述閥桿以響應(yīng)于所述壓力調(diào)節(jié)器的所述出口壓力而移動所述閥桿。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力調(diào)節(jié)器，其中，所述第一多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加第一力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓力調(diào)節(jié)器，其中，所述第一多個膜片中的每一個具有第一膜片面積，并且其中，所述閥桿上的合力與所述第一膜片面積的和相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓力調(diào)節(jié)器，其中，所述第一多個膜片中的每一個具有第二膜片面積，所述第二膜片面積相對地大于所述第一膜片面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括第二多個膜片，其中，所述第二多個膜片中的每一個具有第一尺寸，并且其中，所述第一多個膜片中的每一個具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓力調(diào)節(jié)器，其中，所述第二多個膜片中的一個或多個被放置于所述腔室之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括第二多個膜片，其中，所述第二多個膜片中的每一個位于第一取向，并且其中，所述第一多個膜片中的每一個位于不同于所述第一取向的第二取向。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓力調(diào)節(jié)器，其中，所述第一多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加第一力，并且其中，所述第二多個膜片中的每一個用于對所述閥桿施加與所述第一力相反的第二力。
18.一種流體控制設(shè)備，包括用于流體地耦合多個腔室的裝置，其中的各腔室至少部分地圍繞閥桿；以及用于累積由多個膜片施加給所述閥桿的力的裝置，所述多個膜片被放置于沿所述閥桿的不同的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體控制設(shè)備，進(jìn)一步包括用于分離所述腔室的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體控制設(shè)備，其中所述多個膜片中的每一個被放置于所述腔室中的對應(yīng)的一個腔室里。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體控制設(shè)備，進(jìn)一步包括用于實質(zhì)上保持所述流體控制設(shè)備的出口壓力實質(zhì)上等于或低于預(yù)定的壓力的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體控制設(shè)備，其中所述流體控制設(shè)備是壓力調(diào)節(jié)器或閥門中的至少一個。
全文摘要
描述了用于流體控制設(shè)備的膜片組件。一個示例的膜片組件包括主體，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腔室。各腔室沿一閥桿間隔，該閥桿至少部分地置于這些腔室之中，并且該閥桿用于移動以控制通過該流體控制設(shè)備的流體的流動。另外，該示例的膜片組件包括第一多個膜片，其中的各膜片都被放置于這些腔室中的對應(yīng)的一個腔室里，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該閥桿。
文檔編號G05D16/06GK102203688SQ200980117713
公開日2011年9月28日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者J·R·梅森 申請人:費(fèi)希爾控制國際公司