用于气体调节器的次级阀座 【相关申请的交叉引用】
本文要求提交于2007年4月20日、名称为“用于气体调节器的次级阀座”的美国临时专利申请60/913,121的优先权，且其整个内容通过引用清楚地并入本文。
【技术领域】
本发明涉及气体调节器，更具体地，涉及具有调节阀的气体调节器，该调节阀带有用于关闭通过所述调节器的流体流动的主级阀座和次级阀座。
背景技术
典型的气体分配系统输送气体所在的压力可以根据系统的需求、气候、供应源和/或其他因素改变。然而，大多数配备有例如熔炉、烤炉等煤气设备的终端用户设备需要根据预定压力、并在安装在系统中的气体调节器的最大容量或低于该最大容量时输送气体。这种气体调节器被应用于这些分配系统，以确保输送的气体满足终端用户设备的需求。传统气体调节器大体上包括进行检测并控制输送气体的压力的闭环控制机构。
除了闭环控制之外，一些传统气体调节器包括安全阀。该安全阀例如在调节器或流体分配系统的某一其他组件出现故障时提供过压保护。因此，如果输送压力上升超过预定的阈值压力，则安全阀打开，从而将至少一部分气体排放到大气，由此降低系统的压力。
图1和1A图示一个传统气体调节器10。该调节器10大体上包括致动器12和调节阀14。调节阀14限定入口16、出口18和喉部11。入口16用于接收例如来自气体分配系统的气体。出口18用于将气体输送到例如具有一个或多个设备的工厂、餐馆、公寓大楼等终端用户设备。此外，调节阀14包括由喉部11支撑并设置在入口16和出口18之间的阀口36。气体必须通过阀口36，从而在调节阀14的入口16和出口18之间行进。
致动器12被连接到调节阀14，以确保调节阀14的出口18处的压力，即出口压力，与期望出口压力或控制压力一致。为此，致动器12通过阀嘴34和致动器嘴20与调节阀14流体连通。致动器12包括调节阀14的出口压力进行检测和调节的控制组件22。具体地，控制组件22包括隔膜24、活塞32和具有阀盘28的控制臂26。传统阀盘28包括大致柱状的主体25和固定到该主体25的密封插件29。隔膜24检测调节阀14的出口压力。控制组件22进一步包括控制弹簧30，该控制弹簧30与隔膜24的顶侧接合以抵消检测到的出口压力。相应地，期望出口压力(也可被称为控制压力)通过控制弹簧30的选择进行设定。
隔膜24通过活塞32被可操作地连接到控制臂26，从而被连接到阀盘28，并基于检测到的出口压力来控制调节阀14的开启。例如，当终端用户操作例如熔炉等对调节器10下游的气体分配系统施加需求的设备时，出口流动增大，从而降低出口压力。相应地，隔膜24检测到这种降低的出口压力。这使得控制弹簧30伸展并使活塞32和控制臂26的右侧相对于图1的方向向下移动。控制臂26的这种位移使阀盘28移动远离阀口36，从而打开调节阀14。如此构造，所述设备能够根据操作所需的需求通过阀口36将气体朝调节阀14的出口18抽吸。
图1A图示传统调节器10的传统阀口36。阀口36大体上包括壳体60、插装筒62和弹簧64。插装筒62被可滑动地设置在壳体60内，使得阀口36适于提供如下所述的主级密封和辅助或次级密封。弹簧64将插装筒62偏压到图1A所示的位置，这相当于阀口36提供主级密封。
壳体60包括具有六角形螺母部66、主体部68和遮挡部70的中空、大致柱形的壳体。主体部68包括限定台阶76和环形凹槽78的内孔74。环形凹槽78容纳用于在壳体60和插装筒62之间提供气动密封的O型圈83。主体部68进一步包括多个外螺纹72，用于螺纹连接到调节阀14，如所示。因此，壳体62的螺母部66适于与例如气动棘轮的工具接合，从而将阀口36安装到调节阀14的喉部11中。遮挡部70包括通过一对支腿82与壳体62的主体部68隔开的板80。板80包含包括例如橡胶表面73的次级阀座71。如此构造，遮挡部70在壳体60中限定一对窗口84。窗口84允许气体流入阀口36并通过调节阀14。
图1A所示的传统阀口36的插装筒62包括限定有贯穿其中的中央孔道88的中空、大致柱状构件。插装筒62包括第一部分62a和第二部分62b。第一部分62a地直径稍微小于第二部分62b的直径。肩部86设置在第一和第二部分62a、62b之间。肩部86在图示位置邻接壳体60的台阶76，从而限制插装筒62沿图1A中箭头A所指的方向位移。
此外，插装筒62的第一部分62a包括限定有外斜面92和主级阀座94的出口端90。主级阀座94适于如所示与阀盘28密封接合，从而停止通过调节阀14的气体流动。第二部分62b包括限定有内斜面98和支撑表面95的入口端96。支撑表面95适于当主级阀座94未能提供足够的密封来关闭阀口36时接合次级阀座71的橡胶表面73。
例如，在使用过程中，当阀盘28试图密封主级阀座94时，碎屑或一些其它类型的异物可能会沉积在阀盘28和主级阀座94之间。于是，主级密封不能停止通过阀口36的气体流动，并且调节器10下游的压力即出口压力增加。隔膜24检测到这种增加，并进一步导致阀盘28受到朝向阀口36的力。该力最终克服阀口36中的弹簧64的力，并使插装筒62相对于壳体60沿与箭头A相反的方向移位。持续的移位导致插装筒62的第二部分62b上的支撑表面95接合由遮挡部70的板80包含的次级阀座71的橡胶表面73。如此构造，插装筒62的次级阀座71密封入口端96，并阻挡气体流动通过壳体60的窗口84，从而防止气体流过调节阀14。此外，O型圈83密封气体渗入窗口84并在阀口36的插装筒62和壳体60之间泄露的任意路径。然而，一旦对系统施加下游需求，隔膜24检测到出口压力的下降并使阀盘28移动远离阀口36。弹簧64偏压插装筒62回到图1A所示的位置，并且任何之前沉积在阀盘28和主级阀座94之间的碎屑可能会排出并流到调节阀14的下游。因此，传统调节器10和传统阀口36提供次级密封以辅助任何失效或受阻的主级密封。
另外，如上所述，图1所示的传统调节器10进一步起安全阀的作用。具体地，控制组件22包括安全弹簧40和泄放阀42。隔膜24包括贯穿其中央部分的开口44，活塞32包括密封杯38。安全弹簧40被设置在活塞32和隔膜24之间，用于在正常操作过程中正对密封杯38偏压隔膜24以关闭开口44。一旦发生故障，例如控制臂26发生断裂，控制组件22不再直接控制阀盘28，输入流使阀盘28移动到最大开启位置。这使得最大量的气体流入致动器12。因此，随着气体充满致动器12，压力正对着隔膜24增加，促使隔膜24远离密封杯38，从而暴露开口44。气体因此流过隔膜24的开口44，并流向泄放阀42。泄放阀42包括阀塞46和将阀塞46偏压到如图1所示的闭合位置的释放弹簧54。一旦致动器12内的压力以及接近泄放阀42的压力到达预定的阈值压力，阀塞46克服释放弹簧54的偏压向上移位并打开，从而将气体排放到大气中并减小调节器10中的压力。
选择调节器用于特定应用的一个需要考虑的因素是使在设定出口压力或控制压力时的流动能力最大化。然而，由于结构约束，传统阀口36受限于孔道88可具有的直径大小。例如，阀口36的一个传统实施例可以包括最大直径为八分之七英寸，即7/8”的孔道88。
例如，阀口36的壳体60的尺寸通常由用于将阀口36安装到调节阀14的扭矩规定。具体地，如上所述，阀口36可以用气动棘轮来安装。如果靠近螺纹72的壳体60的主体部68的侧壁过薄，气动棘轮产生的扭矩可能剪断壳体60。因此，影响插装筒62的孔道88的直径并从而影响最大能力的壳体60的厚度受到壳体60的侧壁的规定厚度的限制。另外，如上所述，传统阀口36需要壳体60中的凹槽78来容纳O型圈83，这用来在使用次级密封时防止泄露。凹槽78的位置和几何形状可能进一步降低壳体60的侧壁的结构整体性，因此，必须在设计壳体60的厚度时予以考虑。
此外，为了最大化阀口36的流动能力，窗口84必须基本上被定位在来自入口16的气流内。于是，阀口36的壳体60的尺寸使得遮挡部70和包含次级阀座71的板80延伸远超过调节阀14的喉部11。如此构造，插装筒62的尺寸必须被合适地设置，从而能够从图1A所示的位置滑动到如上所述当发生失效时支撑表面95与次级阀座71接合的位置。该尺寸增加整个阀口36的尺寸和成本。
【发明内容】
本发明提供一种流体调节装置和/或一种用于流体调节装置的阀口。所述流体调节装置包大体上包括致动器和阀体。所述致动器包括能移动的阀盘。所述阀口被设置在所述阀体内。所述致动器使所述阀盘相对于所述阀口移位，从而用来控制通过所述阀体的流体流动。所述阀口包括可滑动地设置在壳体内的插装筒。所述插装筒包括主级阀座，该主级阀座用于当对系统没有需求时与所述阀盘接合，以提供主级密封来停止通过所述阀体的流动。此外，所述壳体包括鼻部，使得如果所述阀盘和所述主级阀座之间受阻，所述插装筒滑动到所述壳体中，并且所述阀盘密封地接合所述壳体上的所述鼻部，以提供辅助密封或次级密封。
【附图说明】
图1为包括传统阀口的传统调节器的侧面剖视图；
图1A为从图1的圆I-A截取的包括传统阀口的图1的调节器的调节阀的侧面剖视图；
图2为包括按照本发明的原理构造的阀口的第一实施例的调节器的侧面剖视图；
图2A为图示提供主级密封的阀口并从图2的圆II-A截取的图2的调节器的调节阀的侧面剖视图；
图2B为图示提供次级密封的阀口的图2A的调节阀的侧面剖视图；
图3为按照本发明的原理构造的阀口的第二实施例的侧面剖视图；
图4为按照本发明的原理构造的阀口的第三实施例的部分侧面剖视图；以及
图5为按照本发明的原理构造的阀口的第四实施例的部分侧面剖视图。
【具体实施方式】
图2图示按照本发明的一个实施例构造的气体调节器100。该气体调节器100大体上包括致动器102和调节阀104。调节阀104包括用于接受例如来自气体分配系统的气体的入口106，以及用于将气体输送到例如具有一个或多个用具的设备的出口108。致动器102被连接到调节阀104，并包括具有控制构件127的控制组件122。在第一或正常操作模式，控制组件122检测调节阀104的出口108处的压力，即出口压力，并控制控制构件127的位置，以使出口压力近似等于预定的控制压力。另外，一旦在系统中发生失效，例如控制组件122的部件之一发生断裂，调节器100起安全功能，该安全功能大体上与以上参见图1所示的调节器10的安全阀42所述的安全功能相似。
继续参见图2，调节阀104进一步限定喉部110和阀嘴112。喉部110被设置在入口106和出口108之间容纳阀口136。阀嘴112限定沿与调节阀104的入口106和出口108的轴线大致垂直的轴线设置的开口114。阀口136沿着细长的孔道288(见图2A)限定在入口端150和出口端152之间延伸的流动路径148。气体必须穿过阀口136中的孔道288，从而在调节阀104的入口106和出口108之间行进。阀口136能够从调节阀104移除，以能够被替换成具有不同结构的不同阀口，从而使调节阀104的操作和流动特性适合具体应用。
致动器102包括壳体116和控制组件122，如上所述。壳体116包括例如通过多个紧固件紧固在一起的上壳体组件116a和下壳体组件116b。下壳体组件116b限定控制腔118和致动器嘴120。致动器嘴120被连接到调节阀104的阀嘴112，以在致动器102和调节阀104之间提供流体连通。在公开的实施例中，调节器100包括将嘴部112、120紧固在一起的凸缘111。上壳体组件116a限定安全腔134和排气口156。上壳体组件116a进一步限定于容纳控制组件122的一部分的塔状部158，如下所述。
控制组件122包括隔膜子组件121、盘子组件123和泄放阀142。隔膜子组件121包括隔膜124、活塞132、控制弹簧130、安全弹簧140、组合弹簧座164、安全弹簧座166、控制弹簧座160和活塞导承159。
更具体地，隔膜124包括限定有贯通其中央部分的开口144的盘状隔膜。隔膜124由柔性、基本上气密的材料构成，并且，其周界被密封地紧固在壳体116的上、下壳体组件116a、116b之间。隔膜124由此将安全腔134和控制腔118隔开。
组合弹簧座164被设置在隔膜124之上，并限定与隔膜124中的开口144同中心设置的开口170。如图2所示，组合弹簧座164支撑控制弹簧130和安全弹簧140。
公开实施例的活塞132包括具有密封杯部138、轭状部172、螺纹部174和导向部175的大体上细长的杆状构件。密封杯部138呈凹陷和大致盘状，并围绕活塞132的中部沿圆周延伸，还位于隔膜124珔下方。轭状部172包括适于容纳联接件135的腔，该联接件135连接到盘子组件123的一部分，以实现隔膜子组件121和盘子组件123之间的连接，如将所述。
活塞132的导向部175和螺纹部174被设置为分别穿过隔膜124和组合弹簧座164中的开口144、170。活塞132的导向部175可滑动地设置在活塞导承159的腔中，这保持活塞132相对于控制组件122的其余部分的轴向对准。安全弹簧140、安全弹簧座166和螺母176被设置在活塞132的螺纹部174上。螺母176将安全弹簧140保持在组合弹簧座164和安全弹簧座166之间。控制弹簧130被设置在组合弹簧座164之上，如所述，并设置在上壳体组件116a的塔状部158内。控制弹簧座160被螺纹拧到塔状部158中，并压缩控制弹簧130抵靠组合弹簧座164。在公开的实施例中，控制弹簧130和安全弹簧140包括压缩螺旋弹簧。因此，控制弹簧130抵靠着上壳体组件116a，并对组合弹簧座164和隔膜124施加向下的力。安全弹簧140抵靠着组合弹簧座164，并对安全弹簧座166施加向上的力，该力依次被施加到活塞132上。在公开的实施例中，控制弹簧130所产生的力通过调节控制弹簧座160在塔状部158中的位置进行调节，因此调节器100的控制压力也是可调节的。
控制弹簧130反抗隔膜124检测到的控制腔118中的压力。如所述，该压力与存在于调节阀104的出口108的压力相同。相应地，控制弹簧130施加的力将出口压力设定成适于调节器100的期望压力或控制压力。隔膜子组件121通过活塞132的轭状部172和联接件135被可操作地连接到盘子组件123，如上所述。
具体地，盘子组件123包括控制臂126和杆导承162。控制臂126包括阀杆178、杠杆180和控制构件127。公开的实施例的控制构件127包括具有支撑表面188的阀盘128。阀盘128可以与例如以上参见图1所述的阀盘28相似。阀杆178、杠杆180和阀盘128被分别构造并组装以形成控制臂126。具体地，阀杆178为具有鼻部178a和凹槽178b的大致线性杆，其在公开的实施例中大体上为矩形。杠杆180是稍微弯曲的杆，并包括支点端180a和自由端180b。支点端180a包括用于容纳下壳体组件116b承载的枢轴销186的孔184。支点端180a还包括具有椭圆形截面并设置在阀杆178的凹槽178b内的关节187。自由端180b被承接在与活塞132的轭状部172相连的联接件135的顶部135a和销135b之间。因此，联接件135可操作地将盘子组件123连接到隔膜子组件121。
杆导承162包括大致柱形的外部162a、大致柱形的内部162b和连接内、外部162b、162a的多个径向连接板。杆导承162的外部162a的大小和结构被设置为配合在调节阀104和下壳体组件116b的嘴112、120内。内部162b的大小和结构被设置为可滑动地保持控制臂126的阀杆178。因此，杆导承162用于保持调节阀104、致动器壳体116与控制组件122(更具体地，控制组件122的控制臂126的阀杆178)的对准。
图2图示处于正常操作闭合位置的调节器100，此时在调节器100下游的系统上没有施加需求。因此，阀盘128的支撑表面188密封地接合阀口136的出口端152。如此构造，气体不会流过阀口136。因为与壳体116的控制腔118中并由隔膜124检测的压力对应的压力大于控制弹簧130施加的力，因此可以实现这种构造。相应地，出口压力迫使隔膜124和活塞132到达所示的闭合位置。
然而，如果对气体分配系统施加操作需求，例如，用户开始操作例如熔炉、烤炉等煤气设备时，该煤气设备从调节器100的控制腔118抽吸气流，从而减小隔膜124检测到的压力。随着隔膜124检测到的压力降低，在隔膜124上的控制弹簧力和出口压力之间出现力的不平衡，使得控制弹簧130伸展，并将隔膜124和活塞132相对壳体116向下移位。这导致杠杆180围绕枢轴销186顺时针方向枢转，依次使关节187相对阀杆178中的凹槽178b旋转。这使阀盘128移动远离阀口136的出口端152，从而打开调节阀104。如此构造，气体分配系统能够在控制弹簧130设定的控制压力下通过调节阀104将气体输送到下游煤气设备。另外，隔膜子组件121继续检测调节阀104的出口压力。只要出口压力近似等于控制压力，控制组件122将阀盘128平衡在远离阀口136的出口端152的开启位置。
例如，如果出口流动，即需求增加，从而使出口压力降低而低于控制压力，则隔膜检测到该降低的出口压力，弹簧130伸展，并使隔膜124和活塞132向下移动，以进一步移动控制构件127远离阀口136并进一步打开调节阀104。然而，可替代地，如果出口流动，即需求减小，从而使出口压力增大而超过控制弹簧130设定的控制压力，则隔膜124检测到该增大的出口压力，并反抗控制弹簧130的偏压向上移动。另外，如果下游需求完全停止，气体将继续流过调节阀104，使得下游压力充分增大，从而移动阀盘128与阀口136的出口端152接合。
图2A图示按照本发明的原理构造的阀口136的一个实施例。阀口136大体上包括壳体260、插装筒262和弹簧264。插装筒262可在图2A所示的第一位置与图2B所示的第二位置之间滑动地设置在壳体260内。如此构造，阀口136适于提供如下所述的主级密封和辅助或次级密封。弹簧264将插装筒262偏压到图2A所示的第一位置，这对应于提供主级密封的位置。
壳体260包括具有鼻部265、六角形螺母部266、主体部268和遮挡部270的大致柱形的壳体。鼻部265、螺母部266和主体部268协作地或组合限定内腔274。内腔274包括第一部分274a和第二部分274b。第一部分274a的直径小于第二部分274b的直径。因此，主体部268包括设置在第一和第二部分274a、274b之间的台阶面276。
第一部分274a从壳体260的鼻部265纵向延伸，穿过螺母部266，并终止于内腔274的第二部分274b。第二部分274b从第一部分274a的终止处纵向延伸到壳体260的遮挡部270。遮挡部270包括通过一对支腿282与壳体262的主体部268隔开的板280。公开的实施例的板280包括用作弹簧座271的实心圆板。如此构造，遮挡部270在壳体260中限定用于允许气体流到阀口136中的一对窗口284。
此外，主体部268进一步包括多个外螺纹272，用于螺纹连接到调节阀104的喉部110，如所示。因此，壳体262的螺母部266适于与例如气动棘轮的工具接合，从而将阀口136安装到调节阀104中。
图2、2A和2B中公开的阀口136的插装筒262包括管道部262a和法兰部262b。管道部262a为大致柱形，并沿着流动路径148限定细长的中央孔道288。中央孔道288适于容纳调节阀104的入口116和出口118之间的流体流动。此外，管道部262a包含阀口136的出口端152和外斜面292。出口端152用作主级阀座294，适于例如在正常操作状况过程中与阀盘128密封地接合，以停止通过调节阀104的气体流动，如图2A所示。
法兰部262b为围绕管道部262a沿圆周延伸的实心盘状构件。法兰部262b包括止动面285和与该止动面285相反的弹簧座面287。可包括压缩螺旋弹簧的弹簧264被保持在插装筒262的法兰部262b的弹簧座面287和壳体260的遮挡部270的弹簧座271之间。因此，弹簧264将插装筒262偏压到图2和2A所示的第一位置，第一位置包括插装筒262的出口端152向外延伸超过壳体260的鼻部265。在该位置，止动面285邻接壳体260的台阶面276，以限制插装筒262远离弹簧264移位。
图2A和2B图示的阀口136的一个实施例可包括设置在插装筒262的止动面285和壳体260的弹簧座面276之间的例如O型圈283的气动密封件。尽管不是必须的，当插装筒262位于如图2A所示的第一位置时，这种O型圈283能够在插装筒262和壳体260之间提供额外的密封。当插装筒262位于第二位置时，O型圈283不提供密封功能，第二位置包括插装筒262的法兰部262b移动远离壳体260的台阶面276并与其隔开，并且插装筒262的出口端152缩回到壳体260的鼻部265中，如图2B所示。
如上所述，阀口136的本实施例的壳体160包括鼻部265。鼻部265大体上包括从壳体260的螺母部266延伸邻近内腔274的第一部分274a和插装筒262的出口端152的突起部。鼻部265包括第一截头圆锥部265a和设置在该第一截头圆锥部265a内并与其同心的第二截头圆锥部265b。第一截头圆锥部265a以第一角度α偏离壳体260的螺母部266。第二截头圆锥部265b以第二角度β偏离壳体260的螺母部266。在公开的实施例中，第一角度α大于第二角度β。然而，在可替代的实施例中，第一角度α可以等于或甚至小于第二角度β。不论如何，由于与第一截头圆锥部265a相比进一步延伸远离螺母部266，第二截头圆锥部265b限定次级阀座267，该次级阀座267适于在某些失效情况下与阀盘128接合。
例如，在操作过程中，可由图2B中的附图标记101表示的碎屑或其它类型的异物在调节器100试图将阀盘128密封抵靠主级阀座294时可能沉积在阀盘128和主级阀座294之间。因此，气体继续流过阀口136，从而增大调节器100下游的压力，即出口压力。这种增大由隔膜124检测，该隔膜124进一步导致阀盘128受到朝向阀口136的力。该力最终克服阀口136中的弹簧264的力，并使插装筒262相对壳体260移位。持续的移位使插装筒262被推到如图2B所示的第二位置，使得插装筒262的出口端152缩回到鼻部265中，并且阀盘128接合次级阀座267。如此构造，阀盘128密封次级阀座267并防止通过插装筒262的气体流动，因此防止通过调节阀104的气体流动。
因此，图2、2A和2B中所示的实施例的调节器100和阀口136有利地在壳体260上提供位于插装筒262下游的次级阀座267。壳体260的该部分被直接连接到调节阀104，并且与以上参见图1和1A所述的传统阀口36的遮挡部70支撑的传统次级阀座71相比更具有结构整体性。
而且，阀口136的壳体260的次级阀座267消除了当阀盘128接合次级阀座267时在插装筒262和壳体260之间产生泄露路径的任何可能性。相反，当图1和1A所示的传统阀口36的插装筒62密封地接合次级阀座71时，需要O型圈83来防止插装筒62和壳体60之间的泄漏。此外，传统阀口36的O型圈83需要凹槽78。如上所述，凹槽78影响壳体60的结构整体性，尤其考虑到要用例如气动棘轮的工具来安装。具体地，包括O型圈83并进而包括凹槽78需要壳体60的侧壁厚度，而该侧壁厚度能够以其他方式减小。传统壳体60的这种加厚的侧壁限制孔道88的最大直径，并因此限制阀口36的最大流动能力。相应地，传统阀口36的流动能力的潜在范围被减小。
尽管本发明的阀口136已被描述为可包括O型圈283，但阀口136也可以既不需要这种O型圈也不需要降低壳体260强度的凹槽。例如，O型圈283不是围绕插装筒262的外径向侧壁设置，而是设置在法兰部262b的止动面285和壳体260的台阶面276之间。如此定位，O型圈283不会以传统阀口36的凹槽78和O型圈83影响传统壳体60厚度的方式影响壳体260的侧壁厚度。
而且，O型圈283仅在插装筒262位于例如图2和2A所示的正常操作位置时提供插装筒262和壳体260之间的气动密封。如图2B所示，当阀盘128将插装筒262移动到壳体260中并接合次级阀座267时，O型圈283不提供密封功能。实际上，如上所述，阀口136的可替代实施例可以不需要这种气动密封件。
因此，由于本发明的本实施例的阀口136不需要类似于传统阀口36的O型圈83的气动密封件，阀口136提供更大的流动能力范围，更具体地，提供更大的最大流动能力。例如，图3图示按照本发明的原理构造的阀口236的第二实施例。阀口236与以上参见图2A和2B所述的阀口136相似。
具体地，图3所示的阀口236包括壳体360、插装筒362和弹簧364。插装筒364与以上参见图2A和2B所讨论的插装筒262相似可滑动地设置在壳体360内。如此构造，阀口236适于提供主级密封和辅助或次级密封。弹簧364将插装筒362偏压到图3所示的位置，该位置对应于提供主级密封的位置。
壳体360包括具有鼻部365、六角形螺母部366、主体部368和遮挡部370的大致柱形的壳体。鼻部365、螺母部366和主体部368协作地或组合地限定内腔374。内腔374包括第一部分374a和第二部分374b。在图3所示的阀口236的实施例中，第一部分374a的直径仅稍微小于第二部分374b的直径。因此，主体部368包括设置在第一和第二部分374a、374b之间的台阶面376。
第一部分374a从壳体360的鼻部365纵向延伸，穿过螺母部366，并终止于内腔374的第二部分374b。第二部分374b从第一部分374a的终止处纵向延伸到壳体360的遮挡部370。遮挡部370包括通过一对支腿382与壳体362的主体部368隔开的板380。公开的实施例的板380包括用作弹簧座371的实心圆板。如此构造，遮挡部370在壳体360中限定用于允许气体流到阀口236中的一对窗口384。
此外，主体部368进一步包括多个外螺纹372，用于螺纹连接到调节阀104的喉部110，例如如图2所示。因此，壳体362的螺母部366适于与例如气动棘轮的工具接合，从而将阀口236安装到调节阀104中。
图3中公开的阀口236的插装筒362包括管道部362a和法兰部362b。管道部362a为大致柱形，并沿着流动路径148限定细长的中央孔道388。中央孔道388适于容纳调节阀104的入口116和出口118之间的流体流动。此外，管道部362a包含阀口236的出口端152(如以上参见图2所述)和外斜面392。出口端152用作主级阀座394，适于与阀盘128密封地接合，以停止通过调节阀104的气体流动。
法兰部362b为围绕流动部362a沿圆周延伸的实心盘状构件。法兰部362b包括止动面385和与该止动面385相反的弹簧座面387。可包括压缩螺旋弹簧的弹簧364被保持在插装筒362的法兰部362b的弹簧座面387和壳体360的遮挡部370的弹簧座371之间。因此，弹簧364将插装筒362偏压到图3所示的位置。止动面385邻接壳体360的台阶面376，以限制插装筒362远离弹簧364移位。
图3图示的阀口236的实施例不包括设置在插装筒362和壳体360之间的气动密封件。如以上参见图2、2A和2B所示的阀口136的先前实施例所讨论的，这种气动密封件不是必须的。
如上所述，阀口236的本实施例的壳体360包括鼻部365。鼻部365大体上包括从壳体360的螺母部366延伸邻近内腔374的第一部分374a和阀口236的出口端152的突起部。鼻部365包括第一截头圆锥部365a和设置在该第一截头圆锥部365a内并与其同心的第二截头圆锥部365b。第一截头圆锥部365a以第一角度α偏离壳体360的螺母部366。第二截头圆锥部365b以第二角度β偏离壳体360的螺母部366。在公开的实施例中，第一角度α大于第二角度β。然而，在可替代的实施例中，第一角度α可以等于或甚至小于第二角度β。不论如何，由于与第一截头圆锥部365a相比进一步延伸远离螺母部366，第二截头圆锥部365b限定次级阀座367，与以上参见图2、2A和2B图示的阀口136的先前实施例所述的类似，该次级阀座367适于在例如碎屑沉积在阀盘128和主级阀座394之间的某些失效情况下与阀盘128接合。
相应地，阀口236的本实施例的孔道388的直径大于以上参见图2、2A和2B所述的阀口136的孔道288的直径。而且，阀口236的本实施例的孔道388的直径有利地大于以上参见图1和1A所述的传统阀口36的孔道88的直径。如此构造，图3图示的实施例的阀口236具有的流动能力明显大于阀口136的先前实施例以及传统阀口36的流动能力。
图3图示的阀口236的孔道388增加的直径转化成插装筒362的管道部362a以及壳体360的鼻部365的增加的直径。尽管如此，图3图示的实施例的壳体360的插装筒362以类似于参见图2、2A和2B所述的阀口136的插装筒262和壳体260的方式起作用。
在一个实施例中，图3图示的阀口236的实施例的孔道388可具有大约一又八分之三英寸，即1又3/8”的最大直径。这是通过消除对用于容纳插装筒362的外径向表面和壳体360之间的O型圈的凹槽的需要而减小壳体360的侧壁的整体厚度可以实现的。
因此，本发明有利地提供在执行次级密封功能的同时具有增大的流动能力和增加的结构整体性的通用阀口。尽管根据本发明构造的阀口136、236的不同实施例目前被描述为包括具有鼻部265、365的壳体260，而鼻部265、365带有第一和第二截头圆锥部265a、265b、365a、365b，并包括具有出口端152的插装筒262，而出口端152带有靠近主级阀座294、394的单一外斜面292、392，但可替代实施例可包括不同的几何结构。
例如，图4图示按照本发明的原理构造并包括壳体460和插装筒462的阀口436的一个可替代实施例的部分剖视图。壳体460和插装筒462适于在操作中与弹簧设置在一起，例如以上参见图2-3所述的弹簧264、364。
壳体460包括鼻部465、螺母部466和主体部468。壳体460还可包括类似于以上参见图2-3所述的遮挡部270、370的遮挡部。壳体460的鼻部465大体上包括围绕阀口436的出口端152沿圆周延伸的卷边部。鼻部465可包括橡胶卷边部、钢卷边部、或者基本上由任何材料构造的卷边部。鼻部465甚至可包括连接到壳体460的螺母部466的O型圈。
图4仅图示插装筒462的管道部462a。管道部462a大体上呈柱形，并沿着流动路径148限定细长的中央孔道488。此外，管道部462a包含阀口436的出口端152。出口端152用作主级阀座494，该主级阀座494适于与阀盘128密封地接合，以停止通过调节阀104的气体流动。插装筒462的出口端152的具体实施例包括由平面492c隔开的第一和第二外斜面492a和492b。第一外斜面492a相对于平面492c以角度α设置。第二外斜面492b相对于平面492c以角度β设置。在公开的实施例中，角度α大于角度β。然而，在可替代的实施例中，角度α可以小于或等于角度β。
图5图示根据本发明构造的阀口536的又一实施例。与上述阀口136、236、436相似，阀口536包括壳体560和插装筒562。壳体560和插装筒562适于在操作中与弹簧设置在一起，例如以上参见图2-3所述的弹簧264、364。
壳体560包括鼻部565、螺母部566和主体部568。壳体560还可包括类似于以上参见图2-3所述的遮挡部270、370的遮挡部。壳体560的鼻部565大体上包括围绕阀口536的出口端152沿圆周延伸的单一截头圆锥状突出部。
图5仅图示插装筒562的管道部562a。管道部562a大体上呈柱形，并沿着流动路径148限定细长的中央孔道588。此外，管道部562a包含阀口536的出口端152。出口端152用作主级阀座594，该主级阀座594适于与阀盘128密封地接合，以停止通过调节阀104的气体流动。插装筒562的出口端152的具体实施例包括外斜面592a和平面592b。外斜面592a相对平面592b以角度α设置。另外，如图5所示，阀口536可包括设置在插装筒562和壳体560之间的例如O型圈583的气动密封件。然而，如以上参见图2、2A和2B的阀口136所述，当阀口536与阀盘128一起提供次级密封时不需要这种气动密封来密封泄露路径，这是因为阀盘128实际上在插装筒562上游密封壳体560的鼻部565。
因此，不管图2-5所示的阀口136、236、436和536的不同部件的具体几何形状如何，阀口136、236、436和536以基本上相似的方式起作用，从而有利地在阀口136、236、436和536的出口端152提供主级密封，并分别抵靠壳体260、360、460和560的鼻部165、265、465和565提供次级密封。这种结构的至少一个优点包括，从鼻部265、364、465、565的顶部到遮挡部270、370、470和570的底部的壳体尺寸相对于以上参见图1和1A所述的传统阀口36更紧凑。这种减小的尺寸有助于减小整个阀口136、235、436、536的材料、重量、包装和成本。
此外，本文描述的调节器100仅仅是体现本发明原理的流体控制装置的一个实例。例如控制阀的其他流体控制装置也能够从本发明的结构和/或优点获益。