用于低温储罐的组合调节器的制作方法

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用于低温储罐的组合调节器
相关申请的交叉引用
1.本技术要求于2021年3月3日提交的美国临时专利申请序列号63/155,848的优先权，该美国临时专利申请的披露内容通过引用并入本文。发明背景
技术领域
2.本发明涉及压力调节器或压力调节控制阀，更具体地涉及用于低温储罐的压力调节器。

背景技术：

3.本披露内容涉及用于低温瓶或液体杜瓦瓶的调节器。液体杜瓦瓶是被设计成容纳液化气体、使液体汽化并安全地控制到下游工艺的输出压力和流量的瓶。这些容器设计独特，以将比如氮气、氧气和二氧化碳等低温气体尽可能长时间保持在液态下。存在与低温气体相关联的危险，比如，低温和低温气体可能暴露于环境温度的可能性，这将引起闪蒸，从而在闭合系统中导致极高压力。由于与低温技术相关联的固有危险，这些瓶利用了大量的硬件、阀和调节器以安全地处置气体。这种硬件的存在可能使瓶的一部分(比如，瓶的顶部)变得杂乱。
4.目前，液体杜瓦瓶使用三种不同的调节器：压力建立调节器、通常被称为节能器调节器的背压调节器、以及控制到下游工艺的输出压力的最终管线调节器。期望的是将这些调节器中的一些组合为单一体，这将减少硬件占用空间，减少所使用的硬件量，并且还降低瓶的总成本。

技术实现要素：

5.下面的发明内容呈现了简化的概述，以提供对本文所讨论的装置、系统和/或方法的一些方面的基本理解。本发明内容不是对本文所讨论的装置、系统和/或方法的广泛综述。并不旨在指出关键的元件或划定这类装置、系统和/或方法的范围。唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细说明的序言。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种组合压力调节器。该组合压力调节器包括调节器主体，该调节器主体具有在调节器主体的外表面上的入口端口、在调节器主体的外表面上的出口端口、以及在调节器主体的外表面上的入口与出口组合端口。该组合压力调节器具有第一压力调节器，该第一压力调节器包括第一隔膜、能够由第一隔膜移动的第一阀组件、以及第一偏置构件，该第一偏置构件对第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定。该组合压力调节器具有第二压力调节器，该第二压力调节器包括第二隔膜、能够由第二隔膜移动的第二阀组件、以及第二偏置构件，该第二偏置构件对第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于第一压力调节器设定的第二压力调节器设定。第一压力调节器的输入部分与入口端口处于流体连通。第二压力调节器的输出部分与出口端口处于流体连通。第
一压力调节器的输出部分与第二压力调节器的输入部分两者均与入口与出口组合端口处于流体连通。
7.根据本发明的另一方面，提供了一种组合压力调节器。该组合压力调节器包括调节器主体，该调节器主体具有沿着调节器主体的外表面间隔开的入口端口、出口端口以及入口与出口组合端口。该组合压力调节器具有第一压力调节器，该第一压力调节器包括第一隔膜、附接到第一隔膜的第一阀组件、以及第一偏置构件，该第一偏置构件对第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定。该组合压力调节器具有第二压力调节器，该第二压力调节器包括第二隔膜、附接到第二隔膜的第二阀组件、以及第二偏置构件，该第二偏置构件对第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于第一压力调节器设定的第二压力调节器设定。第一压力调节器的输入部分与入口端口处于流体连通，并且第二压力调节器的输出部分与出口端口处于流体连通。第一压力调节器的输出部分在调节器主体内与第二压力调节器的输入部分处于流体连通。
8.根据本发明的另一方面，提供了一种组合压力调节器。该组合压力调节器包括调节器主体，该调节器主体具有沿着调节器主体的外表面间隔开的入口端口、出口端口以及入口与出口组合端口。该组合压力调节器具有第一压力调节器，该第一压力调节器包括第一隔膜、能够由第一隔膜移动的第一阀组件、以及第一偏置构件，该第一偏置构件对第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定。该组合压力调节器具有第二压力调节器，该第二压力调节器包括第二隔膜、能够由第二隔膜移动的第二阀组件、以及第二偏置构件，该第二偏置构件对第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于第一压力调节器设定的第二压力调节器设定。调节器主体进一步包括将第一压力调节器的输入部分连接到入口端口的第一内部流体通道、将第二压力调节器的输出部分连接到出口端口的第二内部流体通道、将第一压力调节器的输出部分连接到入口与出口组合端口的第三内部流体通道、以及将第二压力调节器的输入部分连接到入口与出口组合端口的第四内部流体通道。
附图说明
10.在参考附图阅读以下描述后，本发明所涉及的领域的技术人员将明白本发明的上述和其他方面，在附图中：
11.图1示出了示例性大容量co2储存系统的示意图；
12.图2是组合压力建立调节器和最终管线调节器的立体图；
13.图3是组合压力建立调节器和最终管线调节器的侧视图；
14.图4是组合压力建立调节器和最终管线调节器的端视图；
15.图5是组合压力建立调节器和最终管线调节器的截面视图；以及
16.图6是组合压力建立调节器和最终管线调节器的截面视图。
具体实施方式
17.本发明涉及用于低温储罐的压力调节器。现在将参照附图描述本发明，其中全文中相同的附图标记用来指代相同的要素。将理解的是，这些不同附图不必以彼此按比例的方式来绘制，在给定的附图内也同样是这样，并且特别地，部件的尺寸是任意绘制的，以便于对附图的理解。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了多个具体的细节以便提供对本发
明的全面理解。然而，可能明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。此外，本发明的其他实施例是可能的并且能够以除了如所描述的方式之外的方式来实践和实施本发明。在描述本发明时使用的术语和短语是出于促进对本发明的理解的目的采用的，并且不应被认为是限制性的。
18.如本文所使用的，“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”为在操作中既是合取性又是析取性的开放式表达。例如，表达“a、b和c中的至少一者”、“a、b或c中的至少一者”、“a、b和c中的一者或多者”、“a、b或c中的一者或多者”以及“a、b和/或c”中的每一者是指单独a、单独b、单独c、a和b一起、a和c一起、b和c一起、或a、b和c一起。给出两个或更多个替代性术语的任何析取性词语和/或短语，无论是在实施例、权利要求还是附图的描述中，都应理解为涵盖以下可能性：包括这些术语中的一者、这些术语中的任一者、或全部术语。例如，短语“a或b”应理解为包括以下可能性：“a”、或“b”、或“a和b”。
19.图1是示例性常规大容量co2储存系统10的示意图。系统10包括隔热储罐12或瓶以及各种调节器和阀。特别地，系统10使用了节能器调节器14、最终管线调节器16和压力建立调节器18中的每一个。压力建立调节器18设定并控制瓶内的液体上方的蒸气空间中的压力或顶部压力。顶部压力允许气体通过最终管线调节器16从瓶抽出。压力建立调节器18经由压力建立盘管20而接收液体和/或气体。来自瓶的底部的液体流经压力建立盘管20并在其中汽化。压力建立调节器18将气体排放到瓶的蒸气空间，并且调节蒸气空间的压力。最终管线调节器16对排放到使用气体的下游工艺的气体的压力进行调节。在所示的常规大容量co2储存系统10中，压力建立调节器18和最终管线调节器16是安装到瓶的独立装置，并且具有它们自身的阀体和压力控制硬件。
20.本发明将压力建立调节器和最终管线调节器组合为单一装置，该单一装置具有共同的调节器主体和处于主体的相反端处的两个独立调节器。图2至图4是示例性组合压力建立调节器和最终管线调节器30的外部视图。压力建立调节器和最终管线调节器组合为单一体，这减少了连接到低温瓶的装置的数量。压力建立调节器32位于组合调节器30的轴向一侧，并且最终管线调节器34位于组合调节器的轴向相反侧。在所示的实施例中，压力建立调节器32沿着调节器主体36的轴线35与最终管线调节器34轴向对准。然而，其他配置也是可能的，并且调节器32、34不需要如图所示轴向对准。组合调节器30的主体36包括围绕主体36的圆周对称布置的数个端口38(例如，间隔开90度)。在所示的实施例中，组合调节器30包括四个端口38，这四个端口围绕调节器主体36的圆周对称布置、并且位于调节器主体的外表面上并沿着主体的外表面间隔开。这些端口用于连接到压力建立调节器的输入端(入口端口)、最终管线调节器的输出端(出口端口)、仪表端口、以及压力建立调节器出口与最终管线调节器入口组合端口(入口与出口组合端口)。
21.压力建立调节器的入口端口将连接到瓶内的压力建立盘管并与其处于流体连通。压力建立调节器出口与最终管线调节器入口组合端口(入口与出口组合端口)将连接到瓶内的蒸气空间或顶部空间并与其处于流体连通。压力仪表可以连接到仪表端口，以监测最终管线调节器的压力。仪表端口与最终管线调节器的输出部分处于流体连通。最终管线调节器出口端口将连接到利用来自瓶的气体的下游工艺。包括组合调节器30的大容量储存系统可以进一步包括附加截止阀，这些截止阀如图1示意性示出而与端口串联，例如以隔离调节器32、34中的一个或两个。
22.图5和图6中示出了组合压力建立调节器和最终管线调节器30的截面。可以看出，压力建立调节器32和最终管线调节器34被类似地构造。每个都包括弹簧40a、40b，隔膜42a、42b，以及附接到相应隔膜的阀组件44a、44b。阀组件44a、44b的操作由对应的调节器的压力设定点控制，该压力设定点如由弹簧40a、40b和隔膜42a、42b建立。阀组件44a、44b附接到它们的相应隔膜42a、42b，并可通过这些隔膜移动。弹簧40a、40b是对隔膜42a、42b施加偏置力的偏置构件，当所调节的输出压力小于相应的压力设定点时，偏置力倾向于打开阀44a、44b。压力建立调节器32和最终管线调节器34的相应压力设定点可以由螺钉46a、46b调整，这些螺钉调整隔膜42a、42b上的弹簧负载。每个调节器32、34包括附接到主体36的阀帽48a、48b。阀帽48a、48b从调节器主体36的相反轴向端延伸。偏置弹簧40a、40b位于阀帽48a、48b内，并且阀帽覆盖弹簧和隔膜。调整螺钉46a、46b延伸穿过阀帽48a、48b。隔膜压力调节器的操作是已知的，并且无需在本文详细讨论。
23.可以在图5中看到组合调节器30的入口端口50。入口端口50经由调节器主体36内的内部流体通道52而与压力建立调节器32的输入部分处于流体连通。内部流体通道52将阀组件44a处的压力建立调节器32的输入部分连接到入口端口50，该入口端口连接到低温瓶上的压力建立盘管。
24.还可以在图5中看到组合调节器30的出口端口54。出口端口54经由调节器主体36内的内部流体通道56而与最终管线调节器34的输出部分处于流体连通。内部流体通道56将阀组件44b的下游侧处的最终管线调节器34的输出部分连接到出口端口54，该出口端口连接到使用所储存的气体的下游工艺。
25.可以在图6中看到组合调节器30的仪表端口58。仪表端口58经由调节器主体36内的内部流体通道60而与最终管线调节器34的输出部分处于流体连通。内部流体通道60将阀组件44b的下游侧处的最终管线调节器34的输出部分连接到仪表端口58。压力仪表可以连接到仪表端口58，以用于监测供应到下游工艺的气体的压力。将最终管线调节器34的输出部分连接到仪表端口58的内部流体通道60的直径可以与将最终管线调节器的输出部分连接到出口端口54的内部流体通道56的直径相同，或者内部流体通道56、60可以具有不同直径。在图中所示的实施例中，将最终管线调节器34的输出部分连接到仪表端口58的内部流体通道60的直径小于将最终管线调节器的输出部分连接到出口端口54的内部流体通道56的直径。
26.可以在图6中看到组合调节器30的入口与出口组合端口62。入口与出口组合端口62与压力建立调节器32的输出部分和最终管线调节器34的输入部分两者处于流体连通。可以看出，压力建立调节器32的输出部分在调节器主体36内与最终管线调节器34的输入部分处于流体连通。在附图所示的实施例中，调节器主体36包括相应内部流体通道64、66，这些内部流体通道将入口与出口组合端口62连接到压力建立调节器32的输出部分(在阀组件44a的下游侧)和最终管线调节器34的输入部分(在阀组件44b的上游侧)。压力建立调节器32调节瓶的顶部空间中的气体的压力，并且最终管线调节器34接收来自顶部空间/压力建立调节器32的气体、并且调节供应到下游工艺的气体压力。虽然图6示出了从调节器32、34延伸到入口与出口组合端口62的独立内部流体通道64、66，但是调节器主体36可以包括将压力建立调节器32的输出部分直接连接到最终管线调节器34的输入部分的内部流体通道，以使得这两个调节器彼此处于流体连通。
27.组合压力建立调节器和最终管线调节器30可以用于输送各种低温气体的系统上。然而，在特定实施例中，组合调节器30被设计成用于例如食品和饮料工业中所使用的co2瓶上。组合调节器30可以满足由比如政府实体或其他组织(例如，nsf国际)等标准发布组织颁布的食品和饮料使用要求。为此，组合调节器30并不将排放到下游工艺的工艺气体暴露于任何可能含铅的部件。
28.压力建立调节器32将控制并限制co2瓶的顶部压力。当阀44a打开时，液态co2从瓶流出并穿过瓶的压力建立盘管。液态和/或气态co2穿过组合调节器的入口端口50被推动到压力建立调节器32的输入侧或输入部分中。压力调节阀44a和弹簧加载隔膜212a控制瓶的顶部压力。液态和/或气态co2进入压力建立调节器32、通过调节器而调节到特定压力，并且压力建立调节器的出口允许气态co2进入瓶的顶部空间或蒸气空间，以维持恒定的顶部压力。如果压力建立调节器的压力设定增大(通过对弹簧40a进行压缩)，那么瓶的顶部压力将增大。同样，如果压力建立调节器的压力设定减小(通过减少弹簧40a的压缩)，那么瓶的顶部压力将减小。压力建立调节器32的示例性压力范围是120至130psi，但是其他压力范围也是可能的。
29.最终管线调节器34从压力建立调节器32获取输出压力，并且将其向下调节至下游工艺可用的水平。最终管线调节器32的输出端的示例性压力范围是110至115psi，但是其他压力范围也是可能的。压力建立调节器32的输出压力是最终管线调节器34的输入压力(也是瓶的顶部压力)。调节器主体36上的针对压力建立调节器32的出口端口62与最终管线调节器34的入口端口共用。因此，调节器主体36包括入口与出口组合端口62。压力建立调节器32的输出侧或输出部分与最终管线调节器34的输入侧或输入部分处于流体连通，并且通过内部流体通道64、66与入口与出口组合端口62处于流体连通。
30.调节器主体36可以由铝棒料制成，进行阳极化处理，并且根据cga g-4.1进行清洁以供氧化气体服务。组合调节器30可以包括用于压力建立侧和最终管线调节器侧两者的300系列不锈钢隔膜。阀座和密封件可以由与低温兼容的纯ptfe制成。所有内部润湿部件可以是无铅的或以100％覆盖率无电镀镍的，以确保气体不会接触任何含铅材料。各个端口和内部通道的大小可以被确定成不限制气体从瓶流出的所需流量或在内部建立顶部压力的时间。阀帽48a、48b可以由锌压铸材料构造成、镀铬。弹簧40a、400b和压力调整螺钉46a、46b不与气体发生接触，并且可以由执行所需功能的材料构造成。隔膜密封件可以由viton材料制成。调节器主体上的端口可以是1/4英寸npt(美国标准管螺纹)。
31.应清楚的是，本披露内容是通过举例的方式，并且在不脱离本披露内容中所包含的传授内容的合理范围的情况下，可以通过添加、修改或去除细节来作出各种改变。因此，本发明不限于本披露内容的具体细节，除非所附权利要求被必要地如此限定。

技术特征：

1.一种组合压力调节器，包括：调节器主体，所述调节器主体具有在所述调节器主体的外表面上的入口端口、在所述调节器主体的外表面上的出口端口、以及在所述调节器主体的外表面上的入口与出口组合端口；第一压力调节器，所述第一压力调节器包括第一隔膜、能够由所述第一隔膜移动的第一阀组件、以及第一偏置构件，所述第一偏置构件对所述第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定；第二压力调节器，所述第二压力调节器包括第二隔膜、能够由所述第二隔膜移动的第二阀组件、以及第二偏置构件，所述第二偏置构件对所述第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于所述第一压力调节器设定的第二压力调节器设定，其中，所述第一压力调节器的输入部分与所述入口端口处于流体连通，所述第二压力调节器的输出部分与所述出口端口处于流体连通，并且所述第一压力调节器的输出部分和所述第二压力调节器的输入部分两者与所述入口与出口组合端口处于流体连通。2.如权利要求1所述的组合压力调节器，其中，所述第一压力调节器的输出部分在所述调节器主体内与所述第二压力调节器的输入部分处于流体连通。3.如权利要求1所述的组合压力调节器，其中，所述调节器主体进一步包括在所述调节器主体的外表面上的仪表端口，并且其中,所述第二压力调节器的输出部分与所述仪表端口处于流体连通。4.如权利要求3所述的组合压力调节器，其中，所述入口端口、所述出口端口、所述入口与出口组合端口和所述仪表端口是围绕所述调节器主体对称地布置的。5.如权利要求3所述的组合压力调节器，其中，所述调节器主体包括将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的内部流体通道、以及将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的另外的内部流体通道，其中将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的所述另外的内部流体通道的直径小于将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的所述内部流体通道的直径。6.如权利要求1所述的组合压力调节器，进一步包括从所述调节器主体的第一端延伸的第一阀帽以及从所述调节器主体的第二端延伸的第二阀帽，其中，所述第一偏置构件位于所述第一阀帽内，并且所述第二偏置构件位于所述第二阀帽内。7.如权利要求6所述的组合压力调节器，其中，所述第一压力调节器沿着所述调节器主体的轴线与所述第二压力调节器轴向对准。8.一种组合压力调节器，包括：调节器主体，所述调节器主体具有沿着所述调节器主体的外表面间隔开的入口端口、出口端口以及入口与出口组合端口；第一压力调节器，所述第一压力调节器包括第一隔膜、附接到所述第一隔膜的第一阀组件、以及第一偏置构件，所述第一偏置构件对所述第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定；第二压力调节器，所述第二压力调节器包括第二隔膜、附接到所述第二隔膜的第二阀组件、以及第二偏置构件，所述第二偏置构件对所述第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于所述第一压力调节器设定的第二压力调节器设定，
其中，所述第一压力调节器的输入部分与所述入口端口处于流体连通，并且所述第二压力调节器的输出部分与所述出口端口处于流体连通，并且其中，所述第一压力调节器的输出部分在所述调节器主体内与所述第二压力调节器的输入部分处于流体连通。9.如权利要求8所述的组合压力调节器，其中，所述第一压力调节器的输出部分与所述第二压力调节器的输入部分两者均与所述入口与出口组合端口处于流体连通。10.如权利要求8所述的组合压力调节器，其中，所述调节器主体进一步包括仪表端口，并且其中，所述第二压力调节器的输出部分与所述仪表端口处于流体连通。11.如权利要求10所述的组合压力调节器，其中，所述入口端口、所述出口端口、所述入口与出口组合端口和所述仪表端口是围绕所述调节器主体对称地布置的。12.如权利要求10所述的组合压力调节器，其中，所述调节器主体包括将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的内部流体通道、以及将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的另外的内部流体通道，其中将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的所述另外的内部流体通道的直径小于将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的所述内部流体通道的直径。13.如权利要求8所述的组合压力调节器，进一步包括从所述调节器主体的第一端延伸的第一阀帽以及从所述调节器主体的第二端延伸的第二阀帽，其中，所述第一偏置构件位于所述第一阀帽内，并且所述第二偏置构件位于所述第二阀帽内。14.如权利要求13所述的组合压力调节器，其中，所述第一压力调节器沿着所述调节器主体的轴线与所述第二压力调节器轴向对准。15.一种组合压力调节器，包括：调节器主体，所述调节器主体具有沿着所述调节器主体的外表面间隔开的入口端口、出口端口以及入口与出口组合端口；第一压力调节器，所述第一压力调节器包括第一隔膜、能够由所述第一隔膜移动的第一阀组件、以及第一偏置构件，所述第一偏置构件对所述第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定；第二压力调节器，所述第二压力调节器包括第二隔膜、能够由所述第二隔膜移动的第二阀组件、以及第二偏置构件，所述第二偏置构件对所述第二隔膜施加第二偏置力以建立不同于所述第一压力调节器设定的第二压力调节器设定，其中，所述调节器主体包括：将所述第一压力调节器的输入部分连接到所述入口端口的第一内部流体通道，将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的第二内部流体通道，将所述第一压力调节器的输出部分连接到所述入口与出口组合端口的第三内部流体通道，以及将所述第二压力调节器的输入部分连接到所述入口与出口组合端口的第四内部流体通道。16.如权利要求15所述的组合压力调节器，其中，所述调节器主体进一步包括：仪表端口；以及将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的第五内部流体通道。
17.如权利要求16所述的组合压力调节器，其中，所述入口端口、所述出口端口、所述入口与出口组合端口和所述仪表端口是围绕所述调节器主体对称地布置的。18.如权利要求16所述的组合压力调节器，其中，将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述仪表端口的所述第五内部流体通道的直径小于将所述第二压力调节器的输出部分连接到所述出口端口的所述第二内部流体通道的直径。19.如权利要求15所述的组合压力调节器，进一步包括从所述调节器主体的第一端延伸的第一阀帽以及从所述调节器主体的第二端延伸的第二阀帽，其中，所述第一偏置构件位于所述第一阀帽内，并且所述第二偏置构件位于所述第二阀帽内。20.如权利要求19所述的组合压力调节器，其中，所述第一压力调节器沿着所述调节器主体的轴线与所述第二压力调节器轴向对准。

技术总结

一种组合压力调节器包括调节器主体，该调节器主体具有入口端口、出口端口以及入口与出口组合端口。第一压力调节器包括第一隔膜、第一阀组件、以及第一偏置构件，该第一偏置构件对第一隔膜施加第一偏置力以建立第一压力调节器设定。第二压力调节器包括第二隔膜、第二阀组件、以及第二偏置构件，该第二偏置构件对第二隔膜施加第二偏置力以建立第二压力调节器设定。第一压力调节器的输入部分与入口端口处于流体连通。第二压力调节器的输出部分与出口端口处于流体连通。第一压力调节器的输出部分和第二压力调节器的输入部分与入口与出口组合端口处于流体连通。组合端口处于流体连通。组合端口处于流体连通。