用于分配氣體的緊湊型反向壓力調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利說明】用于分配氣體的緊湊型反向壓力調(diào)節(jié)器
[0001]本發(fā)明的主題是用于氣體的分配的緊湊型反向壓力調(diào)節(jié)器。
[0002]本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是加壓氣體調(diào)節(jié)器裝置的制造和使用的領(lǐng)域，其中被膨脹到特定壓力的氣體的傳輸獨(dú)立于在入口處的氣體的壓力。
[0003]為了將氣體從所謂的高的第一壓力膨脹到低于該高壓的所謂所述低的第二壓力，使用簡單地被稱為壓力調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)裝置實(shí)際上是已知的。
[0004]壓力調(diào)節(jié)器的工作原理完全知曉:它基于直接地或者間接地施加在活動調(diào)節(jié)部件(比如隔板或者活塞)的各自的相反側(cè)上的兩個(gè)相等的力，該兩個(gè)相等的力一方面來自在高壓下和在低壓下的氣體，另一方面來自具有彈性效應(yīng)的元件；在最常見的情形中，彈簧元件的所提及的力施加在與低壓下的氣體和高壓下的氣體同時(shí)施加力的側(cè)相反的側(cè)上，這兩種氣體填充被分隔元件分隔的兩個(gè)腔，其中該分隔元件包括管道以及閥，其中被緊固在活動調(diào)節(jié)部件上的桿在該管道中滑動，并且該閥適于當(dāng)由低壓下的氣體和高壓下的氣體同時(shí)傳遞的力小于由彈簧施加的反向力時(shí)在從高壓腔到低壓腔的方向上關(guān)閉管道，該反向力推動活動調(diào)節(jié)部件，位于它的桿上的該活動調(diào)節(jié)部件的閥則打開高壓氣體入口:后者則將氣體供給低壓腔直到低壓腔的壓力增大到使得在活動調(diào)節(jié)部件上施加等于和基本上大于彈簧元件的反向力的力成為可能；更大的力將推動活動調(diào)節(jié)部件直到高壓氣體入口被關(guān)閉，等等；因此，所述力的平衡確保了對于彈簧元件的推力的特定值而言所需的低壓事實(shí)上是恒定的，彈簧元件的推力可以是可調(diào)節(jié)的。
[0005]術(shù)語“反向壓力調(diào)節(jié)器”指的是一種壓力調(diào)節(jié)器，其中，彈簧元件在在活動調(diào)節(jié)部件上施加與上文中描述的最常見的情形中的方向相反的力(即，在與由高壓下的氣體施加的力相同的側(cè)上)，與高壓下的氣體接觸的面積則小于與低壓下的氣體接觸的面積。所述所謂接觸的面積定義為所涉及的壓力在活動調(diào)節(jié)部件的運(yùn)動方向上施加到該活動調(diào)節(jié)部件上的實(shí)際面積。
[0006]此外，在大部分已知的壓力調(diào)節(jié)器中，無論反向或者非反向，如果要膨脹的氣體的高壓變化很大，則活動調(diào)節(jié)部件上的相應(yīng)的力將變化并且閥將不再同時(shí)打開，導(dǎo)致膨脹氣體的低壓通過閥的發(fā)生變化并因此導(dǎo)致工作異常和效率低下，以及用戶設(shè)備受到干擾，用戶設(shè)備位于壓力調(diào)節(jié)器的下游側(cè)并且直接從該壓力調(diào)節(jié)器中接收低壓氣體。
[0007]每個(gè)壓力調(diào)節(jié)器因此具有表示性質(zhì)的“動態(tài)膨脹曲線”，其因此帶來極大的不便。為了減輕缺點(diǎn)，多種已知的壓力調(diào)節(jié)器種類已經(jīng)被研發(fā)出來，當(dāng)入口壓力變化時(shí)獨(dú)立于入口壓力而調(diào)節(jié)出口壓力，比如:
[0008]-具有兩級的壓力調(diào)節(jié)器，
[0009]-具有消除高壓力的影響的所謂的“補(bǔ)償”閥的經(jīng)典型的壓力調(diào)節(jié)器，和
[0010]-反向型的壓力調(diào)節(jié)器，其中該壓力調(diào)節(jié)器在高壓氣體側(cè)上具有非常小的有效接觸面積，使得在該小面積上施加的高壓氣體壓力與在相同的方向上支承在活動調(diào)節(jié)部件之上的彈簧元件施加的力相比可忽略，而在低壓氣體側(cè)上的接觸面積大，如在專利申請EP362166、FR2879721和FR2050407中所描述的一樣；而且，在關(guān)閉位置，高壓氣體不會直接作用在移動調(diào)節(jié)元件上，如在下文中描述的實(shí)施例中的一樣，因?yàn)樗怪钡刈饔玫捷S上，該構(gòu)件允許在沿著軸向的低壓開口處給腔體供應(yīng)氣體給腔:在位置中，高壓氣體側(cè)的有效接觸面積，垂直于可活動調(diào)節(jié)部件，并且其是唯一一個(gè)起作用的，因此甚至變得極其低(如果是零的話)。
[0011]本發(fā)明涉及后者類型的氣體壓力調(diào)節(jié)器，并且涉及一種緊湊型壓力調(diào)節(jié)器，該緊湊型壓力調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成只需要最小數(shù)量的連接器從而能被簡單和快速地安裝在任何類型的氣體入口管道上，其中該氣體入口管道大都直接將高壓氣體源連接到在低壓下工作的用戶設(shè)備上，或者直接在該源和該用戶設(shè)備之間，并且其中的低出口壓力是容易調(diào)節(jié)的。
[0012]這一目的通過一種反向氣體壓力調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，該反向氣體壓力調(diào)節(jié)器包括至少一個(gè)所謂的高壓氣體入口管道、從下游的膨脹腔通出的至少一個(gè)所謂的出口管道、活動調(diào)節(jié)部件以及上游連接器和下游連接器，在活動調(diào)節(jié)部件的一側(cè)上施加有低壓，而在活動調(diào)節(jié)部件的另一側(cè)上支承有彈簧元件，并且該活動調(diào)節(jié)部件適于關(guān)閉高壓氣體入口，上游連接器和下游連接器適于將壓力調(diào)節(jié)器連接并結(jié)合進(jìn)任何氣體回路中，該回路在反向氣體壓力調(diào)節(jié)器的上游側(cè)提供高壓氣體而在反向氣體壓力調(diào)節(jié)器的下游側(cè)提供低壓氣體，并且使得，根據(jù)本發(fā)明，所述入口管道和所述出口管道分別位于該上游連接器和下游連接器中并分別與所述上游連接器和所述下游連接器連通，并且這兩個(gè)同軸地設(shè)置的連接器適于將該反向氣體壓力調(diào)節(jié)器串聯(lián)連接到所述回路。
[0013]而且，該反向氣體壓力調(diào)節(jié)器包括用于在高壓氣體入口被關(guān)閉的位置中調(diào)節(jié)彈簧元件的推力的裝置，該反向氣體調(diào)節(jié)裝置與活動調(diào)節(jié)部件的運(yùn)動同軸并且可以通過連接器中的至少一個(gè)的軸向元件的旋轉(zhuǎn)而改變。
[0014]結(jié)果是一種新的實(shí)現(xiàn)上述目的的反向氣體壓力調(diào)節(jié)器，此外，它還可以被串聯(lián)連接在任何回路中，或者一側(cè)直接連接到高壓氣體源而另一側(cè)直接連接到低壓的用戶設(shè)備，整體則形成一種沒有中間連接器的可迀移的和可移動的緊湊型裝置，并且調(diào)節(jié)反向氣體壓力調(diào)節(jié)器中的低壓是很簡單的。
[0015]本發(fā)明還可列舉出其他優(yōu)點(diǎn)，但是上文中所列舉的那些已經(jīng)足以證明它的新穎性和優(yōu)益性。
[0016]下文的描述和附圖展現(xiàn)了本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例，但不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其他的實(shí)施例是可能的。
[0017]實(shí)際上，雖然本發(fā)明采用特定的實(shí)施例描述，但是顯然的是它決不是被限制在這些實(shí)施例上，相反，對于對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的改進(jìn)和變型來說都是開放的，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)它包括所描述的裝置的所有技術(shù)要素和其組合。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的在高壓氣體入口側(cè)具有低壓調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)器的軸向截面視圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的在低壓氣體出口側(cè)具有低壓調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)器的軸向截面視圖。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)器包括具有軸線XX’的大體上管狀的中空本體8，該中空本體8由與氣體相容的氣密性材料制成；已知它至少包括:
[0021]-所謂的高壓氣體入口管道1，
[0022]-所謂的低壓氣體出口管道2，該低壓氣體出口管道2從下游膨脹腔5通出，
[0023]-活動調(diào)節(jié)部件3，其一側(cè)上承受低壓而另一側(cè)上支承彈簧元件4，并且其適于關(guān)閉高壓氣體入口 1，和
[0024]-上游連接器6和下游連接器7，其適于將壓力調(diào)節(jié)器連接并結(jié)合在任何氣體回路上，該氣體回路在該壓力調(diào)節(jié)器的上游側(cè)將高壓氣體供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)器中并從該壓力調(diào)節(jié)器的下游側(cè)饋送低壓氣體。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，氣體入口管道1和氣體出口管道2分別位于并且與上游連接器6和下游連接器7連通，并且沿著軸線XX’同軸地設(shè)置的這兩個(gè)連接器6、7適于將壓力調(diào)節(jié)器沿著軸線串聯(lián)到該回路上，例如，在一側(cè)上直接連接到高壓氣體源，其可以是小的氣體儲存容器，比如可移除的基于金屬氫化物的氫再填充裝置，另一側(cè)上連接到低壓用戶設(shè)備，其可以是利用氣體的能量的小的發(fā)電機(jī)，比如小的燃料電池，于是，整體則形成沒有中間連接器的便攜并可移動的緊湊型裝置。
[0026]壓力調(diào)節(jié)器的中空本體8優(yōu)選地包括圓柱形的兩個(gè)同軸的中空部件，一個(gè)部件10在高壓側(cè)上，被稱為上游部件，另一個(gè)(下游部件11)在低壓側(cè)上，部件10和部件11彼此嵌入并螺紋連接在一起，由此形成供活動調(diào)節(jié)部件3運(yùn)動的內(nèi)部空間。中空本體8也可以整合其他各種部件，比如安全閥、安全固定化系統(tǒng)、除連接器之外的連接裝置等等。
[0027]0形圈14設(shè)置在中空本體8的任一側(cè)上、在上游連接器6—側(cè)上、在下游連接器7 一側(cè)上以及分別在入口管道1的下游側(cè)和出口管道2的上游側(cè)上，以便將壓力調(diào)節(jié)器密封至回路，壓力調(diào)節(jié)器通過螺紋連接或者夾緊連接到連接器6、7上的連接部件組裝到回路上。
[0028]活動調(diào)節(jié)部件3可以是如圖中所示的活塞，但也可以是隔膜件，包括:
[0029]-軸向桿19，軸向桿19具有比頭部更小的截面，軸向桿19緊固在該頭部上并且該軸向桿以氣密的方式在上游部件10的底部中滑動，以及
[0030]-頭部20，頭部20在中空本體8內(nèi)最遠(yuǎn)的中空部分(其可以是圖2中所示的上游部件10或者圖1中所示的下游部件11)中定界可變?nèi)莘e的和氣密的膨脹腔5，出口管道2通入該膨脹腔5中，該出口管道2然后例如如