CN101198919A - 用于流体控制装置的减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于流体控制装置的减振装置。流体控制装置的示例包括：壳体和具有外圆周表面的活塞，该活塞被设置为响应于所述壳体内的压力而控制所述壳体内的流体流动控制构件的位置。流体控制装置的示例还包括：连接到所述壳体的导环，其具有被设置为容纳所述活塞的至少一部分的开口容纳；和减振器，其设置在所述导环与所述活塞之间，以摩擦接合所述活塞的外圆周表面。

Description

用于流体控制装置的减振装置

技术领域

本公开内容主要涉及流体控制装置，更具体地涉及一种用于流体控制装置的减振装置。

背景技术

加工车间经常采用流体压力调节器来控制过程流体的压力和/或流速。一种常用类型的流体压力调节器为直接操作减压调节器。这种直接操作调节器典型地具有承载相对较高压力流体(例如，液体、气体、蒸汽等)的入口，所述相对较高压力流体在出口处被调节至较低的压力。在许多直接操作调节器中，弹簧偏置隔片连接到塞或其他可移动的流体流动控制构件，并且受到连接入口与出口的腔中的流体压力。

弹簧偏置隔片的运动导致塞或其他流体流动控制构件移动进入或离开设置在所述入口与腔之间的开口或座。更具体地，当腔中以及因此导致的出口处的压力升高时，隔片使得流体流动控制构件限制或截断从入口进入腔中的流体流动，这导致腔中和出口处的压力降低。相反地，当在腔中和出口处的压力降低时，隔片使得流体流动控制构件减少对于从入口进入腔中的流体流动的限制，这导致腔中和出口处的压力升高。通过改变施加于隔片的弹簧偏置量，调节器的压力平衡、控制点或设置点可被设置为实现所希望的出口压力，所述出口压力无论入口压力是否改变而保持大致恒定。

在特定的流体控制应用中，某些直接操作压力调节器的出口压力可能会改变(例如渐变或转向)或者变得不稳定(例如振荡)。一种特别成问题的流体控制应用需要一种清洁调节器的设计。清洁调节器的应用，例如食品和饮料加工、制药应用、生物工艺学应用等，经常需要一种在就位后便于完全净化与受控流体接触的调节器内部部件的调节器。其结果是，许多清洁调节器设计采用完全暴露于受控流体流动路径的隔片，从而使得在就位净化操作中将缝隙或被证实为难以清理的其他区域的数量最小化。不过，这样将隔片完全暴露于受控流体，使得整个隔片区域承受在调节器内经常出现的扰动流状况。其结果是，隔片可能会过度响应于流扰动，从而导致在所处位置中的不希望出现的波动或流动控制构件(例如塞)以及从而导致的调节器出口压力的不稳定性。

某些已知的流体调节器包含了减振器，以用于减少流动控制构件和输出压力的不希望出现的波动和/或不稳定性。某些这种已知的减振器被设置为轴衬或密封件，其围绕并且摩擦接合被连接到塞或其他流动控制构件的轴或杆。这种摩擦接合减少了调节器对于流扰动和/或其他可能对输出压力调节产生不利影响的振动源的敏感度。另一类已知的减振器采用设置在调节器壳体与下弹簧座之间的O形环。不过，许多这些已知的减振器需要使用润滑剂，这在清洁调节器应用中是不希望的，这是因为润滑剂可能会吸引和保留灰尘和其他残渣，从而难以或不可能将调节器净化至满足这些应用的清洁度要求所需的程度。进一步地，许多这些已知的减振器具有随温度显著变化的摩擦以及从而导致的减振特性，从而难以确保在将调节器暴露于相对较高和/或宽范围变化的温度的应用中的准确和稳定的调节。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种流体控制装置，包括：壳体和活塞，该活塞具有外圆周表面，并被设置为响应于所述壳体内的压力以控制所述壳体内一流体流动控制构件的位置。所述流体控制装置还包括：导环，其连接到所述壳体并具有开口，所述开口被设置为容纳所述活塞的至少一部分；和减振器，其设置在所述导环与所述活塞之间，以摩擦接合所述活塞的外圆周表面。

在另一个示例性实施例中，一种在流体控制装置内使用的减振装置包括：具有内圆周表面的导环，外圆周表面，和远离所述外圆周表面延伸并设置为夹紧在一流体控制装置的各部分之间的边缘。所述导环还包括与内圆周表面成一体的座，其中，所述座被设置为使一从环保持与一活塞或一可移动弹簧座摩擦接合。

附图说明

图1是根据本公开内容的示教而构造的具有示例性减振装置的示例性压力调节器的截面图。

图2是图1所示的示例性减振装置的放大截面图。

图3是图1和图2所示的示例性减振装置的一部分的立体图。

具体实施方式

在此描述的示例性减振装置可优选地用于流体压力调节器(例如减压调节器、背压调节器等)中，以减少或消除由于输出压力波动、振荡、不稳定等所致的振动或扰动。更具体地，在此描述的示例性减振装置包括减振器、从环(compliant ring)或其他摩擦接合活塞和/或可移动弹簧座的减振构件，而活塞和/或可移动弹簧座依次连接到压力调节器内的可移动流动控制构件(例如塞)。在所公开的示例中，减振器、从环或其他减振构件包括至少部分地被聚合物的套、罩或覆盖物所包围的弹簧芯。在相对较宽的温度范围内，弹簧芯和套协作以将相对或大致恒定的摩擦力施加于活塞或可移动弹簧座的表面。进一步地，与一些已知的减振装置相反，聚合物套使得不再需要为了去除灰尘残渣积累物而对减振构件进行的润滑，并解决了在调节器中、特别是用于清洁应用的调节器中使用润滑剂所相关的其他问题。

与一些已知的减振装置相反，在此公开的示例性减振装置还包括导环，该导环具有孔或开口以容纳活塞或可移动弹簧座。在所公开的示例中，导环被设置在调节器的壳体与活塞或可移动弹簧座的外圆周表面之间，并包括座或其他适合的结构以使得从环或其他减振构件保持与活塞或可移动弹簧座的摩擦接合。

在所公开的示例中，导环还包括圆周外缘，该圆周外缘夹紧在上壳体部分或第一壳体部分(例如弹簧盒)与下壳体部分或第二壳体部分(例如主体)之间。所述导环的外缘除了将导环固定于调节器的壳体，还有利于将隔片牢固夹紧至调节器壳体。进一步地，在所公开的示例中，导环包括集成止动件，以限制活塞或可移动弹簧座的移动，从而防止隔片过度运动或移动。

虽然示例性减振装置在此被描述为用于清洁调节器应用，不过，作为替换的，减振装置以及相关示教可用于任何其他类型的调节器、阀或者更普遍地用于流体控制装置，以减少或消除在输出压力和/或流速中的不希望出现的波动、振动和/或任何其他变动。

现在具体转至图1，图1是根据本公开内容的示教而构造的具有示例性减振装置102的示例性压力调节器100的截面图。图1的示例性压力调节器100被设置为用于清洁流体控制应用中，因而被设置为控制或调节与在调节器100内需要清洁条件的过程相关的过程液体、气体等的压力和/或流速。例如，调节器100可以被设置为控制流体的压力和/或流速，所述流体与涉及在调节器100内需要清洁条件的流体的食品加工车间、制药车间、或任何其他类型的处理或加工车间相关。

示例性调节器100包括壳体104，壳体104具有通常可称为弹簧盒的第一部分或上部分106和通常可称为主体的第二部分或下部分108。第一部分106和第二部分108可通过夹具109或使用任何其他适合的紧固机构或技术被保持在一起。主体108限定入口110和出口112，二者均通过流体连接到腔114。在本示例中图示为塞的可移动的流动控制构件116设置在调节器102的主体部分108内，并相对于在入口110与腔114之间的界面处的开口或座118可移动，以控制流入的流体并从而控制腔114中的压力。隔片119连接到塞116并暴露于腔114中的受压流体。如将在下文中更详细所述的那样，随着腔114中的流体压力变化，使得隔片119极力朝向或远离座118，从而使塞116增加或减少在座118与塞116之间的间隙120，以调节流入流体并从而调节在腔114中和在出口112处的压力。

调节器100进一步包括弹簧122，弹簧122设置在上弹簧座124与具有第二弹簧座或下弹簧座128的活塞126之间。活塞126具有被设置为执行多种功能的机构特征。更具体地，活塞126包括座128，以容纳和固定弹簧122的端部。此外，活塞126固定到塞116并为隔片119提供刚性支撑，从而使隔片119的传感表面能够在调节器100工作期间保持大致平坦。按照这种方式，活塞126的位移大致线性地响应于或相关于壳体104内(例如腔114内)的压力，从而控制塞116相对于座118的位置。活塞126还具有外圆周表面130，外圆周表面130摩擦接合减振器132，这将在下文中更详细描述。

示例性减振装置102包括导环134，导环134具有被设置为容纳活塞126的至少一部分的开口136。导环134包括圆周边缘138，圆周边缘138远离开口136延伸并被设置为夹紧或固定在壳体104的部分106与108之间。边缘138还具有相对较大的平坦表面，用于将隔片119牢固地夹紧在壳体部分106与108之间，从而最小化或防止隔片119从壳体部分106与108之间拔出和/或流体沿从腔114中隔片119渗漏并进入弹簧盒或上壳体106的可能性。

参见图2，图2图示了图1中的减振装置102的放大截面图，导环134包括在开口136内的座140，用以将减振器132保持在活塞126与导环126之间，使得减振器132与活塞126的外圆周表面130处于受控摩擦接合状态。图3是图1和图2所示的示例性减振装置132的一部分的立体图。

在此所示的示例中，减振器132包括核心偏置构件142，核心偏置构件142至少部分地被自润滑套、罩或外壳144包围。在一个示例中，偏置构件142为弹簧，其设置为驱动或促进套144的侧部146和148向外，从而使侧部146摩擦接合表面130。继续本示例，套144由聚合物材料制成，从而使减振器132能够在相对较宽的温度范围内以所希望的和受控的摩擦量接合活塞126的表面130。一种可用于实现减振器132的大量生产的产品为，由加利福尼亚州嘉顿格罗夫(Garden Grove)的圣戈班高性能塑料公司(Saint-Gobain，Performance Plastics)提供的产品OmniSeal。具体而言，设计型号为750的OmniSeal APS密封件可用于实现减振器132。不过，也可使用其他类型的密封件或减振器作为替代。更普遍地，减振器132可使用任何从环形状的部件实现，这种部件提供的与活塞126的摩擦接合量适合于基本上消除活塞126的不合逻辑的或其他不希望出现的运动或振动，并因而基本上消除对于调节器100的受控输出压力的扰动。

虽然在此描述的具体示例描述了使用大量生产的密封件而实现的减振器132，不过，减振器132不暴露于由调节器100控制的受压流体，因此，在调节器100的工作过程中，基本上没有周边流体压力差作用于减振器132。也就是说，虽然所描述的示例使用大量生产的密封件来实现减振器132，不过减振器132并未被设置为实现密封功能，而是设置为将受控量的摩擦施加于活塞126，从而在调节器100的工作期间减少或消除活塞126的振动和/或其他不合逻辑运动。其结果是，减振器132减少或消除了腔114(图1)中的压力以及从而导致的调节器100(图1)的受控输出压力的不希望出现的波动(例如振动)。

参见图2，导环134还包括止动表面或部分150，止动表面或部分150被设置为接合活塞126的向外延伸的边缘152，以限制活塞126朝向座118运动或移动。由图1中可见，类似地，活塞126远离座118的运动或移动受限于壳体104的弹簧盒106部分内的表面154。

在调节器100工作之前和/或工作期间，弹簧122通过调节用于设置上弹簧座124位置的螺栓156进行预载。具体而言，顺时针转动螺栓156而使上弹簧座124朝向下弹簧座128移动，并通过调节器100使调节的压力输出增加。相反地，逆时针转动螺栓156而使上弹簧座124远离下弹簧座128移动，并通过调节器100使调节的压力输出减少。在调节螺栓156之后，锁定螺母158可对壳体反向紧固以确保螺栓156的位置，并因此确保调节输出压力(即设置点)在螺栓156被设置或调节之后不变。

在调节器100的工作期间，隔片119以及活塞126和塞116响应于腔114中的压力变化。具体而言，当腔114中的压力从平衡压力或设置点压力升高时，隔片119、活塞126和塞116朝向上弹簧座124移动。这种移动使得在塞116与座118之间的间隙120减小，从而使进入腔114的流量减少，其结果是，腔114中的压力降低。相反地，当腔114中的压力从平衡压力或设置点压力降低时，隔片119、活塞126和塞116远离上弹簧座124移动。这种移动使得在塞116与座118之间的间隙120增大，从而使进入腔114的流量增加，其结果是，腔114中的压力升高。这样的直接操作控制对本领域普通技术人员而言是公知的。

与许多已知调节器相反，减振装置102包括与活塞126的外圆周表面130摩擦接合的减振器132。根据减振装置102的部件的选择、排布和配置，在宽温度范围内并且在减振器132和/或活塞126的表面130上不使用任何润滑剂的情况下，使得作用于活塞126的摩擦力基本上保持受控或恒定。进一步地，施加于活塞126的表面130的摩擦力的量级选择为以，最小化或消除隔片119和活塞126对于调节器100的振动和/或不合逻辑的压力变化或在腔114内的其他瞬时压力变化的敏感度。其结果是，调节器100的受控输出压力可保持大致恒定而不受这种振动和压力改变或波动的影响。

虽然在此描述了特定的装置、方法和制造的条款，但本发明的涵盖范围并不仅限于此。相反地，本发明涵盖了处于所附权利要求在文字上或者以等同方式所限定范围内的所有实施例。

Claims (24)

1.一种流体控制装置，包括：

壳体；

活塞，其具有外圆周表面，并被设置为响应于所述壳体内的压力以控制所述壳体内一流体流动控制构件的位置；

导环，其连接到所述壳体并具有开口，所述开口被设置为容纳所述活塞的至少一部分；和

减振器，其设置在所述导环与所述活塞之间，以摩擦接合所述活塞的外圆周表面。

2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述减振器被设置为，在工作中基本上没有周围的流体压力差作用于所述减振器。

3.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述减振器被设置为，在工作中所述减振器不暴露于由所述流体控制装置控制的流体。

4.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述导环包括圆周边缘，所述圆周边缘设置为夹紧在所述壳体的各部分之间。

5.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述流体控制装置为压力调节器。

6.根据权利要求5所述的流体控制装置，其中所述压力调节器为清洁调节器。

7.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述流体流动控制构件包括塞。

8.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述减振器包括弹簧，所述弹簧至少部分地被一聚合物套包围。

9.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述导环包括止动件，以限制所述活塞的移动。

10.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述活塞被设置为提供用于一弹簧的座。

11.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中所述导环包括处于所述开口内的座，以保持所述减振器。

12.一种流体控制装置，包括：

壳体；

活塞，其连接到处于所述壳体内的一流体流动控制构件；和

减振器，其设置在所述壳体与所述活塞的外圆周表面之间，以摩擦接合所述活塞的外圆周表面，其中所述减振器包括弹簧，所述弹簧至少部分地被一聚合物套包围。

13.根据权利要求12所述的流体控制装置，其中所述减振器被设置在所述壳体内，使得在工作中所述减振器基本上不暴露于由所述流体控制装置控制的流体。

14.根据权利要求12所述的流体控制装置，进一步包括：具有开口的导环，所述开口被设置为容纳所述活塞的至少一部分。

15.根据权利要求14所述的流体控制装置，其中所述导环包括圆周边缘，所述圆周边缘被设置为夹紧在所述壳体的各部分之间。

16.根据权利要求14所述的流体控制装置，其中所述导环使所述减振器保持与所述活塞的外圆周表面摩擦接合。

17.根据权利要求12所述的流体控制装置，其中所述流体控制装置为压力调节器。

18.根据权利要求12所述的流体控制装置，其中所述活塞被设置为提供用于一弹簧的座。

19.一种在流体控制装置中使用的减振装置，所述减振装置包括：

导环，其具有内圆周表面，外圆周表面，远离所述外圆周表面延伸并设置为夹紧在一流体控制装置的各部分之间的边缘，和与所述内圆周表面成一体的座，其中所述座被设置为使一从环保持与一活塞或一可移动弹簧座摩擦接合。

20.根据权利要求19所述的减振装置，其中所述座被设置为保持所述从环，使所述从环在工作中基本上不暴露于由一流体控制装置控制的流体。

21.根据权利要求19所述的减振装置，其中所述导环包括用于限制所述活塞或所述可移动弹簧座的移动的表面。

22.根据权利要求19所述的减振装置，进一步包括从环。

23.根据权利要求22所述的减振装置，其中所述从环包括弹簧。

24.根据权利要求22所述的减振装置，其中所述从环包括聚合物套。

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