專利名稱：減壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于從加壓系統(tǒng)減壓的系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于包 含加壓流體的系統(tǒng)的減壓設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有許多類型的處理、運(yùn)輸或使用加壓流體的系統(tǒng)。為了確保這些類型的系統(tǒng) 的安全性，每個這樣的系統(tǒng)通常都包括設(shè)計(jì)成防止系統(tǒng)過量增壓的安全裝置。在 系統(tǒng)內(nèi)的流體達(dá)到不安全水平的緊急情況下，流體的壓力作用在安全裝置上以產(chǎn) 生開口而從系統(tǒng)釋放壓力。通過開口將流體放出到周圍環(huán)境或安全貯槽中可降低系統(tǒng)中的壓力，并防止系統(tǒng)的另一部分由于流體的高壓而發(fā)生故障。常用安全裝置的例子包括破裂盤和爆裂板。這些安全裝置可以附連至加壓系 統(tǒng)，使該安全裝置的某一部分暴露于系統(tǒng)中的加壓流體。安全裝置暴露于流體的 該部分構(gòu)造成在流體達(dá)到預(yù)定壓力時破裂。盤或板的撕裂或破裂產(chǎn)生供加壓流體 流過以降低系統(tǒng)壓力的開口。因此，這種類型的安全裝置是自破壞的，并在每次 使用之后必須進(jìn)行更換。通常，為了更換這些安全裝置中的一個，需要某種程度 地拆卸該系統(tǒng)，以使破裂盤或板能與系統(tǒng)正確地配合。另一種類型的用于加壓系統(tǒng)的安全裝置是減壓閥，它可以是可重新關(guān)閉的閥或 不可重新關(guān)閉的閥。通常，使用彈簧、銷或彈簧和銷的組合來在該裝置連接至加 壓系統(tǒng)時保持移動塞子與該裝置殼體的密封配合。當(dāng)這樣的系統(tǒng)中流體壓力達(dá)到 預(yù)定安全水平時，由加壓流體施加在塞子上的力克服彈簧的偏壓作用或超過將塞 子保持在位的銷的阻力。當(dāng)發(fā)生這兩種情況中的任一種時，加壓流體移動塞子以 暴露出流體可通過其逃逸以泄放系統(tǒng)中的壓力的開口。 一旦在裝置入口處的加壓 流體已充分減壓而使彈簧或其它機(jī)構(gòu)可重新安置塞子時，可重新關(guān)閉的閥就將自動復(fù)位。不可重新關(guān)閉的閥要對該裝置進(jìn)行手動復(fù)位，以使閥塞與密封件重新配 合，且若需要，可更換銷或其它消耗部件。如已提及的，已知減壓閥使用壓曲銷或斷裂銷來將密封塞保持成密封配合從而 堵塞加壓流體的流動。銷釋放裝置防止塞子放出加壓流體直至輸出力超過預(yù)定限 值為止?，F(xiàn)有技術(shù)的釋放裝置包括這樣的銷，該銷經(jīng)受壓縮力并且在輸出力達(dá)到 預(yù)定限值根據(jù)歐拉定律壓曲，或者經(jīng)受剪切力或拉力，所述剪切力或拉力在輸出 達(dá)到預(yù)定限值時致使銷斷裂。這樣的裝置通常稱作"壓曲銷不可關(guān)閉式減壓裝置"。壓曲銷是要小心制造的構(gòu)件，它們構(gòu)造成在特定的預(yù)定壓縮力下壓曲。斷裂銷 是要小心制造的構(gòu)件，它們構(gòu)造成在特定的預(yù)定拉力或剪切力下失效。用于減壓 閥的這樣的銷在安裝過程中要求相當(dāng)多的關(guān)注和控制。維護(hù)人員必須確保正確地 固定和上緊銷以正確地承受施加在減壓閥上的壓力。若沒有做到這樣，則可能導(dǎo) 致閥在不適時地打開。在預(yù)定安全水平之下的過早打開會導(dǎo)致所不想要的系統(tǒng)停 工時間，而在預(yù)定安全水平之上的延遲打開會危害系統(tǒng)的物理完整性。裸露銷的 另一問題是存在由于維護(hù)人員在安裝或維護(hù)的過程中必須接觸裸露銷所造成的銷 損壞。對于脆性、低壓裸露銷來說銷損壞的危險(xiǎn)尤其高。如上所示，為了如安全減壓裝置那樣正常地工作，重要的是在設(shè)定壓力下或接 近設(shè)定壓力時對減壓裝置進(jìn)行排泄。由于壓曲銷設(shè)計(jì)成在預(yù)定的壓縮力下壓曲， 減壓系統(tǒng)必須保證來自加壓系統(tǒng)的力有效地傳遞到壓曲銷。在現(xiàn)有的裝置中，來 自加壓系統(tǒng)的力經(jīng)常不正確地通過減壓裝置的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)傳遞，從而使壓曲銷所經(jīng) 受的壓縮力沒有精確地代表加壓系統(tǒng)所傳輸?shù)恼鎸?shí)力。例如，從加壓系統(tǒng)傳遞到 壓曲銷的力通常由于彎曲、移動件之間的摩擦以及沿著傳力路徑的產(chǎn)生的力矩而 損失。在一些減壓裝置中，特別是那些具有低設(shè)定壓力的減壓裝置中，對位于下方的 壓曲銷的誤操作和不正確安裝可能會影響裝置設(shè)定壓力的精確性。例如，壓曲銷 在預(yù)組裝和安裝程序的過程中可能會危險(xiǎn)地過載，從而使銷在比使用中所希望的 壓力低得多的壓力下致動。鑒于上述內(nèi)容，需要一種減壓設(shè)備，它(1)可在加壓流體與彎曲銷之間有效且精確地傳遞，(2)保證銷在預(yù)組裝和安裝程序的過程中不過載，以及(3)可 提供對背壓的抗力且同時作為減壓裝置而保持正確的正壓排泄。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種改進(jìn)的用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓裝置，該裝置 消除現(xiàn)有減壓裝置的一個或多個局限和不利之處。在一個實(shí)施例中， 一種減壓裝置包括主閥體，該主閥體包括限定入口端口、出 口端口以及入口和出口端口之間的流體流動路徑的軸向通路。閥塞定位成密封主 闊體的入口端口和出口端口之間的加壓流體的流動路徑，且傳力構(gòu)件連接至該閥 塞。致動構(gòu)件安裝在傳力構(gòu)件與安裝表面之間，其中該致動構(gòu)件構(gòu)造成防止閥軸 向移動直到預(yù)定壓力施加在閥上為止。傳力構(gòu)件僅將作用在閥塞上的軸向力傳遞 到致動構(gòu)件。在另一實(shí)施例中， 一種減壓裝置包括主閥體，該主閥體包括限定入口端口、出 口端口以及入口和出口端口之間的流體流動路徑的軸向通路。閥塞定位成密封主 閥體的入口端口和出口端口之間的加壓流體的流動路徑。傳力構(gòu)件連接至閥塞， 且致動構(gòu)件安裝在傳力構(gòu)件與安裝表面之間，以使致動構(gòu)件構(gòu)造成防止閥密封件 軸向移動直到預(yù)定壓力施加在閩塞上為止。傳力構(gòu)件無法將由作用在閥塞上的輸 出力所產(chǎn)生的任何力矩傳遞到致動構(gòu)件。另一實(shí)施例涉及一種安裝減壓裝置的方法。該方法包括提供主閥體，該主閥體 包括限定入口端口 、出口端口以及入口和出口端口之間的流體流動路徑的軸向通 路。該方法還包括提供閥塞、連接至闊密封件的傳力構(gòu)件、安裝表面以及致動構(gòu) 件。將閥塞定位成密封主閥體的入口端口和出口端口之間的加壓流體的流動路徑。 該方法還包括將傳力構(gòu)件安裝成僅作用在閥塞上的輸出力的軸向分量可沿其傳 遞，并將致動構(gòu)件安裝在傳力構(gòu)件與安裝表面之間，以使致動構(gòu)件構(gòu)造成防止閥 塞軸向移動直到預(yù)定壓力施加在閥塞上為止。本發(fā)明的其它的目的和優(yōu)點(diǎn)一部分將在下面的描述中被提出， 一部分則會從該 描述中變得顯而易見，或可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將借助 于在所附權(quán)利要求書中特別指出的元件和組合來實(shí)現(xiàn)和獲得。應(yīng)予理解的是，前面的總體描述和下面的詳細(xì)描述是示例性和說明性的，并不 對如所要求保護(hù)的本發(fā)明加以限制。包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的幾個實(shí)施例， 這些附圖與下文的描述一起用來說明本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于加壓系統(tǒng)的減壓裝置的側(cè)視圖。圖2A是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于加壓系統(tǒng)的減壓裝置的總剖視圖。 圖2B是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于加壓系統(tǒng)的減壓裝置的總剖視圖，該圖示出 從系統(tǒng)泄放壓力的情況。圖2C示出減壓系統(tǒng)的一構(gòu)件的替代結(jié)構(gòu)。圖3A示出根據(jù)示例性實(shí)施例的減壓裝置中的致動構(gòu)件安裝位置的立體圖。 圖3B示出根據(jù)示例性實(shí)施例的減壓裝置中的致動構(gòu)件安裝位置的另一立體圖。圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的加壓系統(tǒng)的減壓裝置的剖視圖，該圖示出用于防止 背壓干擾的裝置。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)詳細(xì)參見示于附圖中的示例性實(shí)施例。在可能之處，在所有的附圖中將始終 使用相同的標(biāo)號來標(biāo)示相同或相似的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓設(shè)備。該減壓設(shè)備包括 具有本體的閥，該本體限定流體流動路徑。該本體可與加壓系統(tǒng)配合以將加壓流 體引導(dǎo)通過流動路徑。較佳的是，本體包括具有一組螺栓孔的凸緣，該組螺栓孔 與管子凸緣上的標(biāo)準(zhǔn)螺栓布置圖形相對應(yīng)，以使本體能易于與加壓系統(tǒng)配合。不 過，也設(shè)想到減壓設(shè)備可以任何對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的方式來與加 壓系統(tǒng)配合。圖1示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于加壓系統(tǒng)的減壓裝置的側(cè)視圖。圖1示出減 壓設(shè)備IO，該減壓設(shè)備包括主閥體12、閥帽組件外殼14以及蓋焊件16。主閥體 12包括軸向孔18，該軸向孔形成入口端口 20，該進(jìn)入端口構(gòu)造成與連接至加壓 系統(tǒng)(未示出)的相應(yīng)管子凸緣配合。例如，主閥體12可包括入口凸緣22，該 凸緣包含一組螺栓孔(未示出)，這些螺栓孔在凸緣22中定位成與具有相似標(biāo)稱 尺寸的管子凸緣的標(biāo)準(zhǔn)ANSI (美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)螺栓布置圖形相符?？梢允褂?螺栓或其它連接裝置將入口凸緣22與連接至加壓系統(tǒng)(未示出)的相應(yīng)管子凸緣 配合。該結(jié)構(gòu)可在安裝閥時采用整個ANSI標(biāo)準(zhǔn)螺栓布置圖形，因此優(yōu)于其中這 并不可行的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)。主閥體12還包括側(cè)向孔24，該側(cè)向孔與軸向孔18相交并形成出口端口 26， 該出口端口構(gòu)造成用于連接至周圍環(huán)境或安全貯存槽以放出加壓流體。側(cè)向孔24 可形成為相對入口孔的流動路徑成90度。例如，主閥體12可包括出口凸緣28，該出口凸緣構(gòu)造成用于將流動路徑連接至安全貯存槽、排放路徑或周圍環(huán)境。在沿著在入口端口 20處開始的流動路徑的上游，主閥體12包括下游端口接口 30。 下游端口接口30包括可連接至閥帽組件14的開口32 (參見圖2A)，該開口 構(gòu)造成容納和安裝閥密封接口。如下文將更加完整地描述的那樣，閥塞定位成在 主閥體12的入口端口20與出口端口 26之間關(guān)閉加壓系統(tǒng)的流動路徑。如可注意 到的，當(dāng)流體壓力達(dá)到預(yù)定的安全水平，則由加壓流體施加在閥塞或塞子上的力 克服彈簧的偏壓作用或超過將塞子保持在位的銷的阻力。當(dāng)發(fā)生這兩種情況中的 任一種時，加壓流動使閥密封件或塞子移動，以暴露出流體可通過其逃逸以泄放 系統(tǒng)中的壓力的開口。閥帽組件14包圍減壓設(shè)備IO提供給閥密封接口的可動構(gòu)件。此外，閥帽組件 14包括軸向傳感器安裝座34，該安裝座用于將位置傳感器36可調(diào)節(jié)地安裝在沿 著閥帽組件外表面的一位置。閥帽組件14在下游端口接口 30之上例如通過閥帽 組件凸緣38來連接至主閥體12。該閥帽組件凸緣38可以通過接納在形成于凸緣 38中的螺栓孔中的一組螺栓40和螺母42來連接至主閥體12。使用凸緣連接應(yīng)被 認(rèn)為是一種非限制性的例子，也可以使用其它合適的連接方式。閥帽組件14的頂 部還被可拆卸的蓋焊件16包圍。如下文將更加完整地描述的那樣，蓋焊件16包 圍減壓裝置IO容納致動構(gòu)件的部分。作為焊接的替代方式，蓋16可以圓筒形的， 且?guī)в新菁y連接在位的端板。蓋16與系統(tǒng)其余部分的配合可以利用或不利用附加 的元件來完成，該附加的元件提供諸如橡膠或石墨墊圈之類的軟密封件以優(yōu)化防 泄漏的緊密性。參見圖2A，圖中示出減壓裝置的總剖視圖。如將會變得清楚的那樣，圖l的 減壓裝置10已轉(zhuǎn)動90度，以使出口端口 26和出口凸緣28指向進(jìn)入頁面。如圖 2A所示，在入口端口20處開始的流動路徑44由管嘴48構(gòu)成，該管嘴被主閥體 12的入口凸緣22所圍繞。閥帽組件14安裝成它包圍減壓設(shè)備10提供給閥密封 接口的可動構(gòu)件。閥密封接口包括芯柱組件50。該芯柱組件50包括移動閥座或塞子52、萬向接 頭54以及延伸至突起件58的傳力軸56。突起件58是球形或其它彎曲表面，可 與相鄰的平直表面成點(diǎn)接觸，藉此將軸向力傳送到相對的表面(例如活塞72的相 對的基底表面78，如下文將更詳細(xì)所述)。突起件58例如可以是插入芯柱組件 50的端部的球式支承件(ballbearing)，或者是直接對芯柱組件的端部機(jī)加工出 的表面。此外，芯柱組件50還可包括沿著軸56容納的傳感器裝置60。萬向接頭54可轉(zhuǎn)動地連接閥塞52，該閥塞52當(dāng)在管嘴48的口部62處形成對芯柱組件50 的其余部分的密封連接時關(guān)閉流動路徑44。芯柱組件50又自由地、可滑動地容 納在板件66的中心通孔/軸襯套64內(nèi)。板件66形成為具有環(huán)形肩部68，該肩 部與沿著下游端口接口 30的開口 32的減小的臺階部分70協(xié)配。因此，構(gòu)造板件 66的尺寸以使環(huán)形肩部68可與減小的臺階部分70協(xié)配，從而板件66在其中同 心地容納芯柱組件50。此外，板件66的尺寸還構(gòu)造成在穿過閥帽組件凸緣38 裝上螺母42和螺栓40之后，可密封地配合在主閥體12與閥帽組件外殼14之間。 如圖2A所示，板件66容納芯柱組件50以使閥塞52對準(zhǔn)成通過密封地配合 管嘴48的口部62而關(guān)閉流動路徑44。如圖2A所示，閥塞52包括移動閥座盤， 該移動閥座盤在管嘴48的口部62處提供面密封。應(yīng)予理解的是，流動路徑44 的閥塞52與閥口部62之間面密封僅僅是示例性的，流動路徑44的密封關(guān)閉可以 通過替代的密封件或塞子構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，如對熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見 的那樣。例如，閥塞52可包括利用周緣"0"形圈密封地配合在管嘴48內(nèi)的塞 子結(jié)構(gòu)。此外，閥塞52可具有替代的構(gòu)造，包括單板設(shè)計(jì)或多板設(shè)計(jì)?；蛘?，可 以省略管嘴48，且將閥塞52設(shè)計(jì)成直接密封到在閥的內(nèi)部本體12中形成的匹配 表面上。在一些情況中，塞子52可能會經(jīng)受來自出口端口 26方向并沿與流動路徑44 相反的方向作用的背壓。為了避免背壓對閥塞52產(chǎn)生任何所不想要的影響，板件 66和閥帽組件14兩者中可以都包括一個或多個小孔，這樣的小孔形成通向外部 環(huán)境的排泄路徑。繼續(xù)參見圖2A，構(gòu)成閥密封接口的可動構(gòu)件還包括活塞銷72，該活塞銷沿著 閥帽組件外殼14的頂表面可滑動地容納在通孔74中?；钊N72包括在一端處的 平臺76和沿著相對端的基底表面78。閥帽組件外殼14的頂表面包括安裝塊80， 該安裝塊容納與活塞銷72成相對關(guān)系的諸如調(diào)節(jié)螺桿82之類的安裝表面和預(yù)加 載機(jī)構(gòu)84 (將在下文更詳細(xì)地描述)。例如壓曲銷86之類的致動構(gòu)件構(gòu)造成放 置在調(diào)節(jié)螺桿82與活塞銷平臺76之間。可能希望壓曲銷86插入在調(diào)節(jié)螺桿82 和活塞平臺76兩者中的合適尺寸的凹陷部中，以實(shí)現(xiàn)正確地對準(zhǔn)。為了下文的描述，術(shù)語"致動構(gòu)件"指的是任何如下所述地構(gòu)造的裝置該裝 置將閥保持在第一構(gòu)型直至在閥上施加預(yù)定壓力或直至經(jīng)受預(yù)定溫度并藉此該特 定裝置使閥能移動到第二構(gòu)型為止。作為非限制性例子，致動構(gòu)件可包括諸如壓 曲銷、剪切銷、拉力銷、彈簧之類的壓敏元件以及其它等效結(jié)構(gòu)。也設(shè)想到致動構(gòu)件可包括諸如易熔合金之類的溫度敏感元件以及其它等效結(jié)構(gòu)。還設(shè)想到一旦 施加在閥上的壓力己降低到預(yù)定壓力之下時，致動構(gòu)件可自動復(fù)位以使閥能回到 第一構(gòu)型。這樣的致動構(gòu)件可包括彈簧。因?yàn)橹聞訕?gòu)件設(shè)計(jì)成在預(yù)定的參數(shù)閾值下致動，減壓裝置的正確執(zhí)行要求減壓 裝置在設(shè)定壓力或接近設(shè)定壓力(或其它所希望的參數(shù)，例如溫度)時進(jìn)行排泄。 因此，重要的是減壓系統(tǒng)保證/便于將力從加壓系統(tǒng)有效地傳遞到致動構(gòu)件。在組裝和現(xiàn)場安裝減壓裝置IO的過程中， 一旦在管嘴48的口部62通過下述 結(jié)構(gòu)而密封連接后，就關(guān)閉流體流動路徑44。板件66定位成安置在下游端口接 口30的開口32內(nèi)，如上所述。閥塞52定位成通過密封連接(例如在口部62的 外周緣處使用橡膠墊圈)或通過閥塞52和口部62上的小的拋光平坦表面之間的 金屬對金屬的連接來關(guān)閉流動路徑44。芯柱組件50的其余部分定位成在軸56的 相對端處的突起件58接觸活塞銷72的基底表面78。減壓裝置10的構(gòu)件的尺寸 構(gòu)造成 一旦安裝好芯柱組件50和閥帽組件14后，活塞銷平坦76就升高以延伸 到在閥帽組件外殼14的頂表面之上。這樣的結(jié)構(gòu)在制造方面帶來好處。因?yàn)檎{(diào)節(jié) 螺桿82和活塞銷平臺76之間的距離是可調(diào)節(jié)的，所以芯柱組件50可以制造成適 配一個距離范圍，只要在正確安裝閥帽組件外殼14時活塞銷平臺76延伸到閥帽 組件外殼14的頂表面之上即可。因此，無需根據(jù)具體的獨(dú)特尺寸來制造芯柱組件 50，而是可以將其制造成適配對于基本的減壓裝置的一個距離范圍。因此， 一旦(1)在閥體12與閥帽組件14之間實(shí)現(xiàn)板件66的密封配合且(2) 當(dāng)密封閥塞52定位成關(guān)閉流動路徑44 (如圖2A所示)時，就可以安裝致動構(gòu)件， 以作為包括在由加壓系統(tǒng)在閥塞52處所產(chǎn)生的輸出力的傳力路徑中的載荷承受 件。如圖2A所示，諸如壓曲銷86之類的致動構(gòu)件安裝在調(diào)節(jié)螺桿82與活塞銷平 臺76之間，藉此經(jīng)受由加壓流體系統(tǒng)傳輸?shù)妮敵隽?。參見圖2B，當(dāng)輸出力超過 壓曲銷86的預(yù)定力時，壓曲銷86的材料將變形或壓曲。在壓曲銷86致動后，位 于下方的系統(tǒng)的加壓流體就可通過出口端口 26放出到例如一安全I(xiàn)C存槽。參見圖2A和2B，減壓裝置10可包括沿著芯柱組件50的軸56容納的傳感器 或傳感器致動裝置60。傳感器裝置60可以定位成在正確安裝后支持(rest)相對 于相應(yīng)位置傳感器36的一預(yù)定軸向距離，該位置傳感器沿著軸向傳感器安裝座 34安裝在閥帽組件14的外表面上。例如，傳感器36可以包括磁性致動的接近開 關(guān)致動，則密封閥塞52的移位將使芯柱組件50軸向位移，該芯柱組件在本情況下 包括永久磁體90。在圖2A—2B中，兩個磁體90的軸向移動將使兩個接近開關(guān) 88致動，藉此提供表示位于下方的減壓裝置10被致動的雙重電子信號發(fā)送。這 兩個傳感器88和傳感器致動裝置60可以放置在軸56上的不通位置上，以提供不 同的閥位置電子信號發(fā)送。使用諸如上述磁體90和接近開關(guān)88結(jié)構(gòu)之類的非接觸式傳感器的有利之處在 于傳感器的構(gòu)型不會對閥在預(yù)定的設(shè)定壓力下致動造成任何損害。例如，在低 壓情況下(例如在"過壓"情況在相當(dāng)?shù)偷膲毫l件下發(fā)生的系統(tǒng)中)，在傳感 器致動要求克服一力的情形中，諸如在干式接觸開關(guān)或爆裂傳感器結(jié)構(gòu)中，就可 能會導(dǎo)致?lián)p害。因此，使用非接觸式傳感器就消除了傳感器的致動條件與減壓裝 置的預(yù)定致動條件相干擾的任何潛在可能。因而，閥致動的傳感更加精確。合適 的非接觸式傳感器的替代的非限制性例子包括霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)換器以及光電探測器/ 光電發(fā)射器傳感器結(jié)構(gòu)。減壓裝置10的閥密封接口的結(jié)構(gòu)在閥塞52與壓曲銷86之間提供有效的輸出 力傳遞。在正確安裝之后，加壓系統(tǒng)的輸出力直接作用在閥密封件52上。力從閥 塞52通過萬向接頭54沿著傳力軸56傳遞，并延伸到突起件58。突起件58可以 設(shè)置成突起的球式支承件92的形式。然后，輸出力通過球式支承件92與活塞銷 72的基底表面78之間的接觸點(diǎn)傳遞到壓曲銷86。如上文所提及的，在過去的閥系統(tǒng)中，從加壓系統(tǒng)傳遞到壓曲銷的力通常由于 彎曲、各部件的對準(zhǔn)差、可動件之間的摩擦以及沿著傳力路徑產(chǎn)生的力矩而傳輸 得較差。例如，在輸出力沿著延伸穿過襯套外殼的單個一體的軸件傳遞到壓曲銷 的閥中，輸出力可能由于存儲在軸中的彎曲力矩、以及在銷失效過程中襯套與軸 件之間的摩擦而損失。在單個軸件和襯套外殼由于制造公差中的不同或軸件隨時 間過去而產(chǎn)生的彎曲而未對準(zhǔn)時，這樣的不正確力傳遞的問題通常會加劇。采用用作球形萬向接頭連接器的萬向接頭54就使傳力軸56能相對密封塞52 轉(zhuǎn)動一定的量。在芯柱組件50的另一端，球式支承件92提供用于將力傳遞到活 塞銷72的點(diǎn)接觸。這種萬向接頭54、傳力軸56以及球式支承件92的結(jié)構(gòu)提供 了端部設(shè)銷連桿的等效結(jié)構(gòu)，其中沒有力矩可以沿著該連接傳遞。由于傳力軸56 可(適度)自由地相對閥密封件52轉(zhuǎn)動，所以沒有力矩可以沿著其傳遞，因此僅 有與軸56的方向一致的力會被傳輸。此外，由于在球式支承件92與活塞銷72 的基底表面78之間沒有直接的連接(即沒有正配合)，所以僅沿著軸56的力的軸向分量(因此沒有側(cè)向分量)可被傳遞。因此，在該結(jié)構(gòu)中，沒有除了接觸之 外的機(jī)械連接。這種結(jié)構(gòu)還允許容易地拆下芯柱組件以重新設(shè)置致動構(gòu)件和進(jìn)行 維護(hù)。因此，芯柱組件50將輸出力有效地傳遞到致動構(gòu)件，藉此保證減壓裝置在預(yù)定壓力下精確地打開。盡管圖2A和2B示出芯柱組件50包括萬向接頭54和球式 支承件92，本發(fā)明不應(yīng)被局限于該結(jié)構(gòu)?？商娲慕Y(jié)構(gòu)包括但不局限于任何防止 或減少沿著其的力矩傳遞的傳力結(jié)構(gòu)。圖2C例如示出接頭54'的替代結(jié)構(gòu)。接頭54'包括閥塞52'與傳力軸56'的端部 之間的連接結(jié)構(gòu)。軸56'的端部可以弄圓成尖端或突起55，該尖端或突起55相應(yīng) 地配合并安置在形成于閥塞52'的上表面中的凹坑(recessed divet) 59?？梢匝刂?軸56'的外側(cè)的一位置處形成凹陷部61a?？ê檄h(huán)61b裝配在該凹陷部內(nèi)，并提供 用于在軸56'與閥塞52'的其余部分之間移動的最大距離"D"。正如上述實(shí)施例中 的情況，傳力軸56'可(適度)自由地相對閥塞52'轉(zhuǎn)動。同樣，沒有力矩可沿其 傳遞，因此僅有與軸56'的方向相一致的力會被傳遞。在軸56'與閥塞52'之間沒有 機(jī)械連接(即沒有正配合)。僅僅是由于從加壓系統(tǒng)到閥塞52'、然后通過在凹坑 59中可(適度)自由地移動的軸56'的力傳遞來保持配合。密封塞52相對傳力軸56轉(zhuǎn)動的能力提供附加的好處，即，使閥塞52在流動 路徑44的中心與軸56沒有完全對準(zhǔn)時也能在管嘴48的口部62處密封地關(guān)閉流 動路徑44。由于這樣的結(jié)構(gòu)，芯柱組件50無需根據(jù)具體的特定尺寸來制造。而 是，芯柱組件50可以制造成適配于并非閥塞52完全與口部62對準(zhǔn)或芯柱組件 50完全與口部62對準(zhǔn)的情況的一個距離范圍。如上文所提及的，閥帽組件外殼14的頂表面包括安裝塊80，該安裝塊容納與 活塞銷72成相對關(guān)系的調(diào)節(jié)螺桿82和預(yù)加載機(jī)構(gòu)84。在一個實(shí)施例中，預(yù)加載 機(jī)構(gòu)84包括轉(zhuǎn)臂組件94。使用對于壓曲銷84的預(yù)加載特征的有利之處在于壓 曲銷86不會受到由于調(diào)節(jié)螺桿82的過緊而施加的造成損害的壓縮力(或其它有 損害的傳送的力)。例如，在低壓的情況中，在壓曲銷86在初始安裝程序的過程 中過載的情況中可能會造成損害。因此使用預(yù)加載特征可消除任何在系統(tǒng)由加壓 流體產(chǎn)生的輸出力實(shí)際加載(如所想要的那樣)之前發(fā)生不正確加載的潛在可能。圖3A示出在根據(jù)一個示例性實(shí)施例的減壓裝置10中的致動構(gòu)件安裝位置的 立體圖。圖3A示出安裝塊80，該安裝塊容納與活塞銷平臺76成相對關(guān)系的調(diào)節(jié) 螺桿82和預(yù)加載轉(zhuǎn)臂組件94。活塞銷平臺76的上表面構(gòu)造成接納例如壓曲銷86之類的致動構(gòu)件。較佳的是，調(diào)節(jié)螺桿82具有螺紋桿部和銷安置孔。銷安置孔接納壓曲銷并將其固定至調(diào)節(jié)螺桿82。此外，活塞銷平臺76還具有與調(diào)節(jié)螺桿中 用于接納壓曲銷86的銷安置孔相似的一銷安置孔?；蛘?，致動構(gòu)件可以通過使用 插裝組件，或者通過美國專利第6,484,742號中所描述的任何方法和結(jié)構(gòu)來安裝， 所述專利以參見方式納入本文。如上文所提及的，減壓裝置10的構(gòu)件的尺寸構(gòu)造成在正確地初始安裝芯柱 組件50和閥帽組件14之后，將活塞銷平臺76升高以延伸到閥帽組件外殼14的 頂表面之上。參見圖3B，藉此通過轉(zhuǎn)臂94來施加預(yù)加載力就可實(shí)現(xiàn)活塞銷72的 預(yù)加載。因此，轉(zhuǎn)臂94防止致動構(gòu)件在安裝過程中的受損害和過載。對轉(zhuǎn)臂94 的這些描述應(yīng)是預(yù)加載特征的非限制性例子。替代的構(gòu)型可包括任何如下所述地 構(gòu)造的結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)它們對活塞銷平臺76可移除地提供足夠的載荷，以使活塞銷平 臺76在安裝致動構(gòu)件之前保持與突起件58接觸。特別是在閥塞52或口部62處 采用軟閥座的情況下，預(yù)加載可確保密封結(jié)構(gòu)被合適地激勵而不會有使壓曲銷86 過載的危險(xiǎn)。參見圖4，圖中示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于加壓系統(tǒng)的減壓裝置的剖視圖。 如上文已提及的，在一些情況下，閥塞52可能會經(jīng)受來自出口端口 26方向且沿 與流動路徑44相反的方向作用的背壓。許多閥應(yīng)用于這樣的情況，其中通向安全 貯存槽(或周圍環(huán)境)的排放線路例如沿著出口排放路徑順序地裝有多個減壓裝 置。當(dāng)一個這樣的減壓裝置泄放壓力時，在該減壓裝置鏈中更上游的其它減壓裝 置會受到一定水平的背壓。任何對壓差敏感的減壓裝置可能使它們的設(shè)定點(diǎn)暫時 地受到這樣的背壓的影響。 一些壓力系統(tǒng)甚至?xí)幸粋€必須考慮到的永久背壓。 在減壓裝置的設(shè)計(jì)中，需要能獨(dú)立于或在某種程度上獨(dú)立于背壓作用的技術(shù)。圖4示出與圖2A的減壓裝置10相似的但包括利于背壓獨(dú)立性的特征的減壓 裝置10'。在圖4中，圖2A中的板件66和中心通孔/軸襯套64被密封板66'所替 代，在該密封板66'中具有加大的中心開口 98。設(shè)置一延伸的煙囪狀件96，該煙 囪狀件從閥塞52延伸并穿過主閥體12'與閥帽組件14'之間的密封板66'中的開口 98。在煙囪狀件的外徑與密封板66'中的開口 98的內(nèi)表面的構(gòu)件之間形成密封。 因此，由于煙囪狀件96的存在而密封了從出口端口 26到閥塞52的背側(cè)的路徑， 所以來自出口端口 26的任何背壓無法到達(dá)閥塞52的背側(cè)。例如由于溫度變化而 引起的任何來自閥帽組件14'的任何背壓或真空可以通過閥帽組件14'中的一個或 多個小孔71'被安全地排泄而不會而干擾閥塞52。1塞子52的入口與煙囪狀件96的橫截面之間的面積差決定了通過芯柱組件50 傳輸?shù)妮d荷。如果煙囪狀件96的橫截面等于閥塞52的入口面積，則背壓對通過 芯柱組件50傳輸?shù)妮d荷的影響就為零，這就使閥的設(shè)定壓力獨(dú)立于背壓。對于低 壓裝置，甚至密封的閥帽組件14內(nèi)的壓力由于周圍溫度的變化而產(chǎn)生的變化也可 能會損害到閥的設(shè)定壓力。作為解決系統(tǒng)背壓問題的上述元件的補(bǔ)充或作為它的一種替代方式，可以設(shè)置 從閥塞52延伸的波紋筒。該波紋筒可設(shè)置和構(gòu)造成防止背壓通過出口端口到達(dá)閥 塞的下游側(cè)。此外，閥塞自身可以延伸穿過主體進(jìn)入閥帽14'，防止背壓通過出口 端口到達(dá)閥塞的下游側(cè)。在這樣的實(shí)施例中，塞子可以形成為具有延伸穿過主閥 體的圓柱形狀。關(guān)于上文對于示例性實(shí)施例的描述，應(yīng)注意的是，盡管在圖中示出90度角， 但該代表方式應(yīng)被認(rèn)為非限制性的，可以不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍而設(shè)置替代的 流動路徑。在考慮了本說明書并實(shí)踐這里所揭示的本發(fā)明之后，對熟悉本領(lǐng)域的 人來說本發(fā)明的其它實(shí)施例是顯而易見的。本說明書和各例子應(yīng)被認(rèn)為僅是示例 性的，本發(fā)明的真正的保護(hù)范圍和精神由下面的權(quán)利要求書來表示。
權(quán)利要求
1.一種用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓裝置，該減壓裝置包括主閥體，該主閥體包括限定入口端口、出口端口以及所述入口和出口端口之間的流體流動路徑的軸向通路；閥塞，該閥塞定位成密封所述主閥體的所述入口端口和所述出口端口之間的所述加壓流體的所述流動路徑；傳力構(gòu)件，該傳力構(gòu)件連接至所述閥塞；致動構(gòu)件，該致動構(gòu)件安裝在所述傳力構(gòu)件與安裝表面之間，并構(gòu)造成防止所述閥軸向移動直到預(yù)定壓力施加在所述閥上為止；以及其中，所述傳力構(gòu)件僅將作用在所述閥塞上的軸向力傳遞到所述致動構(gòu)件。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述軸向通路在所述主閥體內(nèi)的 口部處終止在所述主閥體內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述閥塞包括在所述口部提供密 封的盤形閥座。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述閥塞包括在所述口部下游密 封地配合在所述軸向通路內(nèi)的構(gòu)件。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述閥塞包括單板閥塞。
6. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述致動構(gòu)件是壓曲銷，該壓曲 銷構(gòu)造成在所述系統(tǒng)的所述加壓流體達(dá)到所述預(yù)定壓力時壓曲。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述致動構(gòu)件是銷，所述銷構(gòu)造 成在所述系統(tǒng)的所述加壓流體達(dá)到所述預(yù)定壓力時斷裂。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，還包括可滑動地容納在所述減壓 裝置內(nèi)所述傳力構(gòu)件與所述致動構(gòu)件之間的活塞。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述安裝表面與所述活塞之間的 距離是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)所述致動構(gòu)件的安裝。
10. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述活塞和傳力構(gòu)件的尺寸構(gòu)造 成在所述閥塞定位成密封所述流動路徑時，所述傳力構(gòu)件定位成可滑動地移位 所述活塞。
11. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，還包括預(yù)加載機(jī)構(gòu)，該預(yù)加載機(jī) 構(gòu)構(gòu)造成軸向加載所述傳力構(gòu)件，以使所述閥塞定位成在安裝所述致動構(gòu)件之 前密封所述流動路徑。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)加載機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臂。
13. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述傳力構(gòu)件包括至少一個萬向 接頭。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述至少一個萬向接頭連接至 所述閥塞。
15. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述傳力構(gòu)件包括連接至所述閥 塞的萬向接頭、突起件以及在其間延伸的軸。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述突起件包括球式支承件。
17. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括傳感器致動裝置和傳感器， 所述傳感器致動裝置沿著所述傳力構(gòu)件定位，所述傳感器相對所述主閥體固定并 構(gòu)造成監(jiān)視所述傳感器致動裝置和所述傳力裝置的軸向移動。
18. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，還包括多個傳感器致動裝置和多 個傳感器，所述傳感器致動裝置沿著所述傳力構(gòu)件定位，所述傳感器相對所述主 閥體固定并構(gòu)造成監(jiān)視所述傳力裝置的幾個軸向位置。
19. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述出口端口相對所述軸向通路 以大致90度的角度通出所述主閥體。
20. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，從所述閥塞伸出的煙囪狀件防止 背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下游側(cè)。
21. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，從所述閥塞伸出的波紋筒防止背 壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下游側(cè)。
22. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述閥塞延伸穿過所述主閥體超 過所述軸向通路，以使所述閥塞防止背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下游
23. —種用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓裝置，該減壓裝置包括主閥體，該主閥體包括限定入口端口、出口端口以及所述入口和出口端口之間 的流體流動路徑的軸向通路；閥塞，該閥塞定位成密封所述主閥體的所述入口端口和所述出口端口之間的所述加壓流體的所述流動路徑；傳力構(gòu)件，該傳力構(gòu)件連接至所述閥塞；致動構(gòu)件，該致動構(gòu)件安裝在所述傳力構(gòu)件與安裝表面之間，并構(gòu)造成防止所 述閥塞軸向移動直到預(yù)定壓力施加在所述閥塞上為止；以及其中，所述傳力構(gòu)件無法將由作用在所述閥塞上的輸出力所產(chǎn)生的任何力矩傳 遞到所述致動構(gòu)件。
24. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述傳力構(gòu)件包括連接至所述 閥塞的萬向接頭、突起件以及在其間延伸的軸。
25. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述軸向通路在所述主閥體內(nèi) 的口部處終止在所述主閥體內(nèi)。
26. 如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述閥塞包括在所述口部提供 密封的盤形閥座。
27. 如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述閥塞在所述口部下游密封 地配合在所述軸向通路內(nèi)。
28. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述閥塞包括單板閥塞。
29. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述致動構(gòu)件是壓曲銷，該壓 曲銷構(gòu)造成在所述系統(tǒng)的所述加壓流體達(dá)到所述預(yù)定壓力時壓曲。
30. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述致動構(gòu)件是彈簧，所述彈 簧構(gòu)造成在所述系統(tǒng)的所述加壓流體達(dá)到所述預(yù)定壓力時壓縮。
31. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，還包括可滑動地容納在所述減 壓裝置內(nèi)所述傳力構(gòu)件與所述致動構(gòu)件之間的活塞。
32. 如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述安裝表面與所述活塞之間 的距離是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)所述致動構(gòu)件的安裝。
33. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，還包括預(yù)加載機(jī)構(gòu)，該預(yù)加載 機(jī)構(gòu)構(gòu)造成軸向加載所述傳力構(gòu)件，以使所述閥塞定位成在將所述致動構(gòu)件安裝 在所述傳力構(gòu)件與所述安裝表面之間之前密封所述流動路徑。
34. 如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)加載機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臂。
35. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，還包括傳感器致動裝置和傳感 器，所述傳感器致動裝置沿著所述傳力構(gòu)件定位，所述傳感器相對所述主閥體固 定并構(gòu)造成監(jiān)視所述傳感器致動裝置和所述傳力裝置的軸向移動。
36. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，還包括多個傳感器致動裝置和 多個傳感器，所述傳感器致動裝置沿著所述傳力構(gòu)件定位，所述傳感器相對所述主閥體固定并構(gòu)造成監(jiān)視所述傳力裝置的幾個軸向位置。
37. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，所述傳感器致動裝置包括磁體， 所述傳感器包括接近開關(guān)。
38. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，所述傳感器與無線發(fā)送器成一 體或連接至無線發(fā)送器。
39. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，從所述閥塞伸出的煙囪狀件防 止背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下游側(cè)。
40. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，從所述閥塞伸出的波紋筒防止 背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下游側(cè)。
41. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述閥塞延伸穿過所述主閥體 超過所述軸向通路，以使所述閥塞防止背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞的下 游側(cè)。
42. —種安裝用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓裝置的方法，該方法包括 提供主閥體，該主閥體包括限定入口端口、出口端口以及所述入口和出口端口之間的流體流動路徑的軸向通路；提供閥塞、連接至所述閥密封件的傳力構(gòu)件、安裝表面以及致動構(gòu)件； 將所述閥塞定位成密封所述主閥體的所述入口端口和所述出口端口之間的所述加壓流體的所述流動路徑；將所述傳力構(gòu)件安裝成僅作用在所述閥塞上的輸出力的軸向分量可沿其傳遞；以及將所述致動構(gòu)件安裝在所述傳力構(gòu)件與所述安裝表面之間，以使所述致動 構(gòu)件構(gòu)造成防止所述閥塞軸向移動直到預(yù)定壓力施加在所述閥塞上為止。
43. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括在安裝致動構(gòu)件之前對 所述傳力構(gòu)件預(yù)加載軸向力，以使所述閥塞定位成在將所述致動構(gòu)件安裝在所述 傳力構(gòu)件與所述安裝表面之間之前密封所述流動路徑。
44. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括將所述傳力構(gòu)件安裝成 所述傳力構(gòu)件無法將由作用在所述閥塞上的所述輸出力所產(chǎn)生的任何力矩傳遞到 所述致動構(gòu)件。
45. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，定位所述閥塞還包括通過設(shè)置 從所述閥塞伸出超過所述軸向通路的煙囪狀件來防止背壓通過所述出口端口到達(dá) 所述閥塞。
46. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，定位所述閥塞還包括通過設(shè)置 從所述閥塞伸出超過所述軸向通路的波紋管來防止背壓通過所述出口端口到達(dá)所 述閥塞。
47. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，定位所述閥塞還包括通過具有 延伸超過所述軸向通路的延伸閥塞來防止背壓通過所述出口端口到達(dá)所述閥塞。
48. 如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，提供傳力構(gòu)件包括提供連接至 所述閥塞的萬向接頭、突起件以及在其間延伸的軸。
全文摘要
揭示了一種用于包含加壓流體的系統(tǒng)的減壓裝置。該裝置包括主閥體(12)，該主閥體包括入口(20)和出口流動(26)端口以及閥塞(52)，該閥塞定位成密封主閥體的入口和出口端口之間的加壓流體的流動路徑。傳力構(gòu)件(72)連接至閥塞，且致動構(gòu)件(86)安裝在傳力構(gòu)件與安裝表面之間。該致動構(gòu)件構(gòu)造成防止閥塞軸向移動直到預(yù)定壓力施加在閥塞上為止。傳力構(gòu)件更有效地將作用在閥塞上的輸出力傳遞到致動構(gòu)件。
文檔編號F16K15/02GK101263327SQ200680033192
公開日2008年9月10日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者C·比亞, G·克萊恩, G·布雷熱, J·P·凱利 申請人:Bs&B安全體系有限公司