CN101018984B - 用于在加热和冷却系统中调节介质流量的装置 - Google Patents

用于在加热和冷却系统中调节介质流量的装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及用于在加热或冷却系统中介质流量调节的装置，包括组合阀，其在一个并相同阀门壳体(1)中包括用于压差调节的部件(2)和用于流量限定的部件(3)，该流量以无级可调的方式限定，即该装置可获得可调节的Kvs-值。因此，选择的Kvs-值可通过锥体限定，锥体始终可以用它的整个行程长度操作。

Description

用于在加热和冷却系统中调节介质流量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于加热和冷却系统中调节具有可调节的Kvs-值(“Kv”是阀流量因数，当阀完全打开时得到Kv＝Kvs的最大值，该值相应于在压差为1bar时获得的以m3/h表示的水流量)的流量的装置。
背景技术
本发明装置的目的是通过组合压差阀与整体式检测装置来保持流量常数。因此也可以通过无级方式选择不同程度检测装置来改变检测装置以便按此方式在单独情况下使希望的流量达到一个选择的压差水平。
已经公知被设计成满足这些目的的装置，并且在这些案例中压差调节器或流量调节阀首先都会受到各种缺陷的困扰。
基于压差调节器的装置原则上可将流量限定到一个水平上，其取决于被选择的通过阀门的压差和阀门尺寸，即，被选择的能够限定压力的流量。这个限定通过以下事实造成，即，当需要较小流量时，小于预定值的流量对于涉及限定压差的阀门来说必须增加消除这个过大流量的阀门。在这种情况下，可允许这个单独的阀门以可能导致噪声的压力水平操作，因为该被选择的压差阀不能检测该较小流量并且因此不能限定用于这个较小流量的压力。结果必须组合设置两个不同的阀门。为了获得希望的调节功能设置一个压差阀和一个流量调节阀当然是昂贵的解决方案。
基于流量调节阀的装置当然可以限定流量，但是这种系统必须包含也能限定通过该流量限制阀的有效压差的阀门。这就意味着不管上述二者中是什么系统，都要选择该配置方案必须包括至少两个单独的单元，其中一个限定压差水平另一个调节流量。
在小配置方案中如在小外壳中，压力水平通常不是那么高，因此就需要上述的压差-和流量限制功能的组合。在这种配置方案中应用了散热器恒温阀，其可设置成允许在锥体和阀座之间的开度以各种方式改变，以便能够以更好的方式调节流量。
用于小配置方案的解决方案的例子描述在SE8600679-8和DE2756118中。
对于大配置方案即经常具有高压差的配置方案，有基于以分级方式限定流量的结构，其配置描述在EP0591873A1中并且作为可选择方案应用了按照美国专利US6196259B1的压差阀。
在所有这些已有解决方案中总成本是高昂的，在这种情况下配置方案中应能达到满意的功能，部分地由于需要几个单元，并且部分地由于已有的压差阀经常是复杂化的结构。因为在大多数配置方案中需要至少一个压力降低功能和一个流量限制功能，所以对于用户的最终成本将是高昂的。必须设置两个部件并且这些部件还常常需要一些类型的维护或控制，这些总的说来都意味着高成本。
发明内容
本发明的目的就是解决并尽可能地消除上述的技术问题.即本发明要在各个方面开发本领域中的技术.本发明的目的特别是开发一完整的阀门，其可以应用在变化运行条件的过程中.
这些目的按照本发明借助在引言中描述的类型的装置来实现，该装置用于在加热或冷却系统中介质的流量调节，该装置包括组合阀，其在一个相同阀门壳体中包括一个用于压差调节的压差调节部件和一个用于流量限定的单向阀部件，整个阀门也包括用于测量压力水平的测量管嘴以及截止阀，其特征在于：流量通过单向阀部件调节，其通过旋转与固定的检测遮片(32)协作的检测装置(34)以无级方式改变流量，且通过该协作能够总是测定阀的打开程度，并且其中流量通过单向阀部件(3)的锥体(31)限定，其在检测装置(34)的所有被选择的调节中用它的整个行程长度操作。
附图说明
本发明的另外的特征和优点则描述在下面参考附图的说明书中，其表明了一个优选的但并非是限制性的实施例。附图详尽表示：
图1是本发明装置的示意图，其是冷却或加热装置或设备的组成部分；本发明的流量调节阀与入口管或出口管整体形成；
图2是本发明的完整阀门；
图3是本发明的压差调节部件：其中图3a表示完全开启位置；和图3b表示通道被部分消除的位置；
图4是本发明的单向阀部件：其中图4a表示阀完全开启；和图4b表示阀具有其部分被关闭的锥体，从下方看的视图中表示用于检测装置的截止台肩。
具体实施方式
图2表明了完整的流量调节阀1，其包括用于流量管的接头7和用于回流管的接头8。该阀门设有能够控制通过压差部件2的实际总压降的测量出口和单向阀部件3。在接头4中可以测量/记录在流量管中的压力，在接头5中可以测量/记录在回流管中的压力。该测量管嘴的结构是公知的技术。关于结构和操作的例子描述在SE0202851-2的文献中。
因此，该阀门设有截止阀6，其安装在阀门的回流接头8的延伸部分9中。截止阀可以优选为一球阀，其安装有密封元件10和节流球11，并在其位置上借助止动螺母12轴向固定这些构件。
完整阀的调节功能包括两个相互作用的构件，它们安装在公共的阀门壳体1中。包含单向阀功能3的上部构件安装在阀门壳体中，其方法是将顶部件13通过锁定螺母14固定到壳体1上，顶部件13的下圆环部件15压靠到垫圈38上，垫圈插入到压差部件的圆柱头16中，垫圈又将压差部件2向下压靠到阀门壳体1的控制平面18上。在顶部件13的上部外螺纹46上适于安装防护罩37，在其安装后可以通过适当类型的调节装置被移位-在附图中未显示。
为了防止在阀门壳体和顶部件之间外泄漏的密封结构通过O-环19实现。经由单向阀部件3的内部构件的外泄漏则以类似方式通过分别安装O-环20和21被防止。
压差部件的结构表示在图3中，图3a表示压差调节部件在其完全开启位置，即当弹簧23的弹簧力将圆柱形篮-状构件24与它上边的套筒-状构件25向上挤压朝向压差部件圆柱头16时发生.为了确保在套筒-状构件25和它的上侧面与圆柱头16的下侧面之间的小距离，圆柱头设置有间距台肩42.这将能实现压力水平，其存在于构件24和24-压差构件-内部具有作用在尽可能大表面上的压力Pd.在这个位置上即当圆柱形篮-状构件24位于它的最高位置上时，通道26是全开启的.
在图3b中表示操作位置，其中弹簧单元23部分地被压缩，以此方式通道26已被减小了。当入口侧7的压力水平称之为Pi高于沿下游方向在通道26后获得的压力水平Pd时可获得该操作位置。
因此，当入口压力Pi增加时，篮-状构件24将被压向下并且将因此限制/减小通道26，其结果将是从水平Pi到水平Pd的压力损失。选择在Pd和出口侧8称为Pr的压力水平之间的压力差，使乘以套筒-状构件25的上表面的Pd-力压缩弹簧23到一位置上，其中弹簧力结合由压力Pr乘以其上作用着在篮-状构件24和圆筒壳体内直径之间的空间39中Pr上的表面的力被平衡。因此，在Pd和Pr之间的压力差是常数并且不取决于入口侧7的压力水平Pi。这个恒定压差即是单向阀3的运行的基础。
因此，在Pi增加的情况下，由于在Pd和Pr之间的压力差必须保持常数，从图3b所示的位置弹簧单元23将被附加地压缩并且这将又导致通道26的减小。压力Pr经由在下圆柱框架环41中存在的隙缝29进入空间39中。为了防止较高压力Pi进入到该空间39中，分别设置O-环22，其在阀门壳体1和下圆柱框架41之间进行密封；以及设置密封环30，其在这个圆柱形框架41和圆柱形篮-状构件24之间进行密封。因此在压差部件的上端中于圆柱框架40和套筒-状构件25之间也设置有密封环30，其设计成局部地确保较高压力Pi不会泄漏到空间39中，并且局部地确保提供密封环30，其设计成分别在构件24和28之间和在构件25和40之间提供低摩擦。为了确保入口静压的改变快速地导致新的用于压差调节部件的可运动(24)流量检测构件的操作位置，低压是重要的。
单向阀部件的结构表示在图4中。图4a表示单向阀完全开启，即，旋转检测装置34转动到一位置，在该位置通道43向外朝阀门的出口侧8完全开启，并且同时锥体31定位在它的上部的开启位置中。
单向阀则由于它的结构将始终使它能够选择开启度，其使它能够精确地选择最大流量，这适合用于单独的应用情况，并且同时它能够借助于检测装置34的轴向运动来限定这个流量。
所希望的最大流量是由于这个事实保证的，即，压差部件始终提供恒定的最大压降，其必须由单向阀控制。然后用该压降作为起始点它就能够选择流量，其由阀门通过旋转检测装置34以无级方式提供，选择的开启度对应于所希望的流量。检测装置34与固定的检测遮片(veiL)32配合作用，其被安装到顶部件13中。最好是在顶部件13上安装分度环17，按照图2，其与预-调节工具相互作用-未在图中示出，当相对检测遮片32选择检测装置34的位置时采用它。预-调节工具与固定框架45相结合，其又可转动检测装置34。
因此，通过上述的预-调节就能够始终确定阀门的开启度的尺寸，这被称之为Kvs-值，它取决于存在的需求，并且因此不必选择一种在不同开度不同流量之间具有硬性分级的阀门。
除了这个功能以外，带有无级选择KVS-值的阀门也能够借助锥体31限定这个流量，锥体可以在沿芯轴33的轴向上移位.该轴向运动可以始终在它的整个长度上采用而与开启度无关，其借助检测装置34来选择.这就意味着它确实能够调节流量，与阀门/锥体是否限定小流量或大流量无关.
当锥体到达它的最下位置即当阀门完全地截止流量时，则通过使锥体下降并密封抵靠设置在压差阀的圆柱头16顶部上的橡胶垫圈38上来固定。在该位置上，当锥体密封时，存在于系统中的压力水平Pi将锥体向上方挤压。通过在芯轴33和锥体31之间引入小隙缝44，则允许流达到锥体上侧的小量泄漏，并且以此方式实现了锥体的卸压和因此防止了在锥体上不希望的压力/作用力增加，以及以此方式确保了密封功能。该卸压也意味着关闭本身可以通过较小的力来实现并且将很容易地操作阀门。
单向阀设有O-环20和21，以防止经由在顶部件13中内部构件的外部泄漏，并且还设有O-环27以限制内部泄漏。O-环19可防止在顶部件13和阀门壳体1之间的外部泄漏。
图4b中并在这个从下方表示单向阀的视图中，可看到的单向阀处在一位置上，其中阀门的开启度被限制到确定的程度。在这位置中检测装置34已旋转，相对检测遮片32的开度被减小。同时该侧向视图表示锥体31处在一位置上，其中它相对它的上部位置、它的起始位置稍微向下移动。检测装置34可以原则上转动180度，并且当在检测装置和固定的检测遮片32之间的开口被完全关闭时处在其最终位置上，检测装置就停靠检测遮片32上的内台肩47上。因此检测遮片32也具有开口，凹槽(180°)，这意味着当阀门是全开启时开口是180°-扇形件(segment)，其高度是图中的“a”。
当然，上述设计成用于流量调节装置的解决方案可以在本发明构思的范围内在一定程度上进行改型。
构件表
1＝阀门壳体，2＝压差调节部件，3＝单向阀部件，4＝测量管嘴-Pi水平，5＝测量管嘴-Pr水平，6＝截止阀，7＝流量管接头，8＝回流管接头，9＝阀门壳体的延伸部分，10＝密封元件，11＝节流球，12＝止动螺母，13＝顶部件，14＝锁定螺母，15＝顶部件下圆环部件，16＝压差部件的圆柱，17＝分度环，18＝阀门壳体的控制平面，19，20，21，22＝O-环，23＝弹簧，24＝圆柱形篮-状构件，25＝套筒-状构件，26＝通道，27＝O-环，28＝下部不可运动的检测部分，29＝隙缝，30＝密封环，31＝锥体，32＝检测遮片，33＝芯轴，34＝检测装置，35＝弹簧，37＝防护罩，38＝垫圈，39＝空间，40＝圆柱框架，41＝下部框架环，42＝间距台肩，43＝通道，44＝用于泄流的隙缝，45＝固定框架，46＝外螺纹，47＝台肩，48＝调节装置。

Claims (11)

1.一种用于在加热或冷却系统中介质的流量调节的装置，包括组合阀，其在一个相同阀门壳体(1)中包括一个用于压差调节的压差调节部件(2)和一个用于流量限定的单向阀部件(3)，整个阀门也包括用于测量压力水平的测量管嘴(4，5)以及截止阀(6)，其特征在于：流量通过单向阀部件(3)调节，其通过旋转与固定的检测遮片(32)协作的检测装置(34)以无级方式改变流量，且通过该协作能够总是测定阀的打开程度，并且其中流量通过单向阀部件(3)的锥体(31)限定，其在检测装置(34)的所有被选择的调节中用它的整个行程长度操作。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：流量限定通过单向阀部件(3)完成，其与压差调节部件(2)相互作用，单向阀部件(3)始终用选择的总压差Pd-Pr操作。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：压差调节部件(2)和单向阀部件(3)通过顶部件(13)经由锁定螺母(14)固定在阀门壳体(1)中，并且在该连接中，压差调节部件(2)和单向阀部件(3)压向所述阀门壳体(1)的底部且不能沿单向阀部件(3)的轴向方向运动。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于：在压差调节部件(2)和单向阀部件(3)之间的密封通过将单向阀部件(3)及其顶部件(13)的下圆环部件(15)压靠到垫圈(38)上结合锁定螺母(14)的安装来完成。
5.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：单向阀部件(3)通过相对固定的检测遮片(32)旋转检测装置(34)从内部压力(Pd)侧到出口侧(8)获得无级可调节的通道(43)。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于：检测装置(34)与检测遮片(32)相互作用。
7.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：单向阀部件(3)的锥体(31)始终用所有它的行程长度操作且以无极的方式限制流动，与检测装置(34)和固定的检测遮片(32)之间的通道(43)的开度无关。
8.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：因为在锥体(31)的两侧都有相同的内部压力(Pd)，因而当处于关闭位置中的单向阀部件(3)的锥体(31)密封抵靠垫圈(38)时，由于泄漏流动到达锥体顶侧部，该锥体经由芯轴(33)和锥体(31)之间的隙缝(44)而完全地卸压。
9.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：压差调节部件(2)由于压差调节部件(2)的密封环(30)的设计用低摩擦操作，结果是被选择的压差保持常数而与存在的入口压力(Pi)的变化无关，其中被选择的压差＝内部压力(Pd)-出口压力(Pr)。
10.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：来自截止阀的出口侧(8)的出口压力(Pr)，不用信号电路可直接地经由出口压力测量管嘴(5)被记录/测量，并且也经由压差调节部件(2)的隙缝(29)直接致动压差单元。
11.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：压差调节部件(2)在入口侧(7)的入口压力(Pi)经由入口压力测量管嘴(4)被记录/测量。
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