CN101067464B - 三功能阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀装置。该阀装置包括具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体。在该流动通道内设置止回阀。在该流动通道内设置截止阀。在止回阀和截止阀之间的流动通道内设置文丘里管。还公开了安装有所述阀装置的流体系统。

Description

三功能阀
技术领域
在循环供热和冷却系统中，需要一个均衡系统以确保适当的流体流向供热/冷却终端。好的系统设计要能够将设备独立出来用于维修，也要具有止回阀以避免不必要的朝错误方向的流动。典型的应用包括分区泵浦、平行泵浦和备用泵浦。在小型系统中，这些功能仍然是必须的，现有的解决方案需要多个不同的必须独立安装的阀，而这将花费过高。作为一种降低成本的替代方式，安装者可以选择不太昂贵的标准的现有球阀，其对于装配系统具有相当有限的均衡能力。为了控制流速从而达到均衡，阀被关闭至一预计的位置。这种技术不够精确并且不能为达到均衡提供最优的流速，这就导致了高于需要量的能量耗费并损害了舒适性。
背景技术
对于那些安装，流向终端设备的适当流量是关键，安装者或均衡负责人需要精确的方法去均衡系统。均衡和流量检测可以采用多种方式完成，如通过采用校准球阀、文丘里管、流量计或其它相似的装置。均衡的系统提供了更好的加热从而节省了能量。
适当安装的供热系统也包括流量控制、或用于避免重力流动的止回阀。如果没有流量控制阀，将导致建筑内不可控的区域加热。具有流量控制阀，当循环泵关闭时，流量控制阀关闭，避免不必要的热水回流。当泵打开时，由泵带来的压力打开每个流量控制阀并允许水流经该阀。此外，流量控制阀可阻止重力流动并阻止系统内流体流向错误的或不必要的方向，这些都会损害系统中的泵和其它设备。
因而需要提供可进行流量控制以避免不必要的回流的阀，并包括一个流量计和节流/截止阀以确切地均衡通过阀的流量并切断流经系统的流量。
发明内容
简要地说，本发明提供一种阀装置，包括具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体。在该流动通道中设置止回阀。在该流动通道中设置截止阀。在止回阀和截止阀之间的流动通道内设置文丘里管。
另外，本发明提供一种阀装置，包括具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体。一个阀由阀体支撑。该阀位于该流动通道中以允许或阻止流体流经该流动通道。在该流动通道中形成文丘里管。多个端口与文丘里管连通。
另外，本发明提供一种阀装置，包括具有在其中延伸的第一流动通道的第一部分和具有在其中延伸的第二流动通道的第二部分。在第一流动通道中设置止回阀。在第一流动通道中设置文丘里管。在第二流动通道中设置截止阀。
此外，本发明提供一种流体系统，包括具有吸入端与排出端的泵和具有与该泵的排出端连接的第一端和与该泵的吸入端连接的第二端的管道系统。一个阀装置插入到该管道系统的第一端和第二端之间。该阀装置包括具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体。在该流动通道中设置止回阀。在该流动通道中设置截止阀。在止回阀和截止阀之间的流动通道内设置文丘里管。
附图说明
前述的概要和下面对本发明优选实施例的详细描述当与附图结合阅读时将被更好地理解，这些附图在此列出并作为说明书的一部分。为了说明本发明，在附图中示出了目前优选的实施例。然而，应当理解的是，本发明并不局限于这种精确的配置和示出的手段。在这些附图中，相同的参考数字在所有几幅图中都表示相同的部件。在附图中：
图1是按照本发明第一实施例的阀装置的分解透视图；
图2是图1所示阀装置的阀体的部分侧视图；
图3是沿图2中线3-3的阀装置的剖视图；
图4是具有图1中阀装置的流体系统的示意框图；
图5是按照本发明第二实施例的阀装置的分解透视图；
图6是图5所示阀装置的上游部分的部分侧视图；
图7是按照本发明第三实施例的尾端件的剖视图。
具体实施方式
仅仅是为了方便而在此采用特定术语但并不作为对本发明的限制。术语包括明确提及的词语、派生词和具有相同含义的词语。如在此引用的，术语“上游”被定义为表示朝向流体流动起点的方向并且“下游”被定义为朝向流体流动的终点的方向。下面描述了本发明的一个示例性实施例。然而，应当理解的是本发明并不受本发明示例性实施例的限制。
建筑内的供热系统必须适当调整以在整个建筑内取得均衡的供热水平。没有均衡的供热系统，位于供热源附近的房间或建筑的一部分很可能比远离供热源的房间或建筑的一部分暖和。为将建筑较远的部分加热至一个满意的温度，可能必须将建筑内离供热源较近的部分过热，从而导致热能浪费和潜在的不舒适。
综合参考图1和2，示出了本发明第一实施例的三功能阀装置100。该三功能阀装置100包括一个测量流体流速和其它热动力参数的设备。这种测量能力使操作者能够调节流体流量，同时提供安装了该阀装置100的更加节能的系统。
阀装置100包括止回阀120、文丘里管140和球阀形式的截止阀160，所有都包括在其中。阀装置100可以用在供热系统中用于调节热水流经系统的流量从而优化供热系统并降低该供热系统的运行成本。止回阀120阻止重力流动和沿错误方向的流动；文丘里管140用作流量检测设备以便为精确的均衡流动提供测量数据；球阀160节流并截止其中嵌有阀装置100的流体系统。
参见图1，阀装置100包括具有入口孔102、出口孔104和在二者之间延伸的流体流动通道106的阀体101。
优选地，止回阀120位于入口孔102处并可操作以允许流体从入口孔102向出口孔104流动，并禁止流体从出口孔104向入口孔102流动。然而，本领域技术人员可以想到止回阀120也可以设置在出口孔104处。在这种配置中，止回阀120仍然允许流体从入口孔102向出口孔104流动，并禁止流体从出口孔104向入口孔102流动。
止回阀120优选为在无压力时呈关闭状态的弹簧阀。在2004年11月18日公布的美国No.2004/0226617号专利申请公开中揭示了一种适用的止回阀。然而，其它已知的止回阀也可应用到阀装置100中。对于优选的弹簧止回阀，当从上游入口孔102施加流体压力时，该压力克服弹簧的弹力并打开止回阀120，从而允许流体流过止回阀120。当从下游出口孔104施加流体压力时，该压力帮助弹簧保持止回阀120的关闭状态，禁止流体流过止回阀120。
参考图2，止回阀120优选地通过位于止回阀120(图2中未示出)和文丘里管140之间的凸缘112保持在流体流动通道106内部。凸缘112减小了流体流动通道106的直径从而阻止止回阀120沿下游方向朝向文丘里管140移动。形成在阀体101上并位于止回阀120上游侧的凹槽114接纳挡圈116(图1中示出)，用于阻止止回阀120沿上游方向朝向入口孔102移动。
文丘里管140包括入口142，其颈缩至最小直径喉口144处，接着膨胀至大致和入口142同样宽的出口146处。文丘里管设计在该领域中是公知的，因此不需要详细描述。文丘里管140还包括一对在入口142上游处分接流体流动通道106的内螺纹端口148、150。端口148、150环绕流体流动通道106相互间隔180度分布。
优选地，端口148从阀装置100的顶部延伸而端口150从阀装置100的底部延伸。这样，端口148、150在其它装置中可分别用来连接通气阀和排水阀，也可以连接压力表、温度计，或其它热力仪表。
现在参考图3，另一对螺纹端口152、154在喉口144处分接文丘里管140。端口152、154环绕流体流动通道106相互间隔180度分布，并优选与端口148、150正交。端口152、154在其它装置中可用来连接压力表、温度计，或其它热力仪表。
为使用文丘里管140提供流量检测数据，第一压力表(未示出)连接到端口148、150的一个上且第二压力表(未示出)连接到端口152、154的一个上。可选地，图2中示出的差压计可以连接到端口148、150中的一个和端口152、154中的一个上。压力差的测量值波用来和其它已知或可测量的参数相结合，如流体的粘度和文丘里管尺寸，以确定流过阀装置100的流量。
在将阀装置100安装到流体系统中之前，优选使每个端口148、150、152、154用塞子156(图1中示出)塞上以避免碎片进入端口148、150、152、154。典型地，一旦阀装置100装入流体系统中，至少除去一些塞子156，并将如上所述的仪表设备和/或截止阀设置在除去塞子156的位置处。
优选地，文丘里管140设置在止回阀120的下游处以使文丘里管140处的节流最小。然而，本领域技术人员不背离本发明的精神和范围的情况下可以想到文丘里管140也可以设置在止回阀120的上游处。
截止阀160优选采用可在约90度范围内旋转操作的标准球阀。球阀的结构和操作对本领域技术人员来说是公知的并不需要详细描述。截止阀160帮助均衡过程并提供一种手段来隔离系统，例如为了维护或检修。截止阀160也可在其全开位置和全关位置之间具有节流的功能。
参考图1，优选地，入口孔102包括管接头配件108用于将阀装置100连接到尾端件170。如图1所示，尾端件170可以包括任何内螺纹焊接接头172、外锥管螺纹接头174或内锥管螺纹接头176。对于任何一种尾端件170，都要采用环形圈178用来密封尾端件170和阀体101之间的接头。参考图2，阀体101上形成有凹槽用以安置环形圈178。
还是优选地，出口孔104包括固定接头配件180。如图1所示，接头配件180可以是内锥管螺纹接头182或内螺纹焊接接头184。尽管示出的接头是优选的接头，然而本领域技术人员也可以想到采用其它形式的接头。例如，其它形式的接头可以是在两端的固定接头；在两端的管接头(具有尾端件)；接合端/固定端；在两端的法兰连接；法兰端/接合端；法兰端/固定端；在两端的槽式连接；槽式连接/固定端；槽式连接/法兰端；和槽式连接/接合端。法兰端可以包括在2004年7月8日公布的美国No.2004/0129913号专利公开或在2004年11月18目公布的美国No.2004/0226617号专利公开中揭示的可转动的法兰中任一个或两者。
阀装置100优选如图4所示的方式应用在流体系统60中。流体系统60包括具有排放端64和吸入端66的泵62。管道系统68连接到泵62的排放端64从而使管道系统68和泵62流动连接。阀装置100固定地连接到管道系统68并位于泵62的下游。上游入口孔102连接到管道系统68的上游端72且下游出口孔104连接到管道系统68的下游端74。运行设备80，例如水加热器、散热器或一些其它合适的设备，也固定连接到管道系统68并位于泵62的下游处。尽管运行设备80如图4所示设置在阀装置100的下游处，然而本领域技术人员可以想到运行设备80也可以设置在阀装置100的上游处。此外，第二阀装置100′可以设置在运行设备80的下游处。第二阀装置100′允许运行设备80独立于流体系统60的其它部件，从而维修或去除运行设备80。此外，尽管未图示，还可以在流体系统60中安装多于一个的运行设备80。管道系统68从运行设备80的下游处延伸回到泵62的吸入端66以组成闭合循环回路。另外，尽管未图示，流体系统60还可以包括在其中安装了其它阀装置和运行设备的三通管路或支路。
阀装置100可以在流体系统60初次安装时转入管道系统68中，或可选择地，阀装置100也可以通过插入管道系统68并将阀装置100装入其中而对预先建成的管道系统68进行改装。
差压计(未示出)可以连接到端口148、150的一个和端口152、154的一个上以测量通过阀装置100的流速。这种流量检测为操作者提供了充足的信息以确定泵上用于泵送流体通过供热系统的叶轮是否需要减小尺寸。叶轮尺寸的减小不仅降低了通过系统的流量，同时仅需要更少的能量来泵送流体，从而降低了运行成本。尽管截止阀160可以关小以减少流体流量，然而这种动作并未利用可以通过减小叶轮尺寸这一替代方案所带来的成本利益。然而，当减小了叶轮尺寸，使截止阀160具备了更充分打开的能力，可通过安装了该阀装置100的系统的寿命提供本发明的成本利益。
本发明阀装置200的第二实施例由图5和6示出。阀装置200包括上游部分202和下游部分204。优选地，上游部分202包括与上述阀装置100中的止回阀120类似的止回阀(未示出)以及文丘里管240。止回阀可以插入上游部分202的流体流动通道206。尽管本领域技术人员可以想到文丘里管240也可以安装到止回阀的上游处，但是文丘里管240优选设置在止回阀的下游处。
下游部分204包括与上述阀装置100中的截止阀160类似的截止阀260。上游部分202包括一个可插入下游部分204的内螺纹上游端208的外螺纹下游端206，且二者焊接在一起以形成稳固的、流体紧密的连接。下游端206和上游端208可以选择二者都包括螺纹(例如锥管螺纹)接头从而可使上游部分202和下游部分204的连接可松开。可选择地，下游端206和上游端208二者都可包括平滑壁从而直接插入连接，接着铜焊或钎焊在一起以形成固定的连接。还可选择地，下游端206和上游端208还可以利用活动接头配件、法兰配件或槽形配件相互连接。法兰配件可以包括在2004年7月8日公布的美国No.2004/0129913号专利公开或在2004年11月18日公布的美国No.2004/0226617号专利公开中揭示的可转动的法兰中任一个或两者。
尽管上游部分202包括止回阀且下游部分204包括截止阀260，然而本领域技术人员可以想到上游部分202可以包括截止阀260且下游部分204可以包括止回阀。阀装置100其余的部件和特征优选和阀装置200其余的部件和特征相似，不需要进行详细描述。
阀装置300的第三实施例如图7所示，包括可以具有阀320和文丘里管340的尾端件370。可选地，阀320或文丘里管340如果需要可以不包括在尾端件370中。
尾端件370可以包括具有入口孔374和出口孔376的尾端件体372。流体通道378在入口孔374和出口孔376之间延伸。尾端件体372可以由固定连接在一起的多个部件372a、372b组成，例如通过螺纹连接。多个部件372a、372b允许在制造尾端件370时加工流动通道378。
阀320在流动通道378内由尾端件体372支撑。阀320可以是止回阀以允许流体从入口孔374流向出口孔376，并阻止流体从出口孔376流向入口孔374。阀320可以是弹簧止回阀以确保阀320在“无流动”状态下偏向保持在关闭位置。
文丘里管340形成在阀320下游侧的流动通道378内。多个端口348、350与文丘里管340连通。端口348、350在其它装置中可以用来连接压力表、温度计，或其它热力仪表。
尾端件370的入口孔374可以包括螺纹接头，如图7所示的外锥管螺纹接头380，或内锥管螺纹接头(未示出)。尾端件370的出口孔376可以包括图7所示的管接头382。然而，本领域技术人员可以想到到还可以采用其它类型的接头，例如上面描述的接头。
尾端件370可以连接到下游配件(未示出)中，如管道、阀、设备中的部件或任何其它空调设备，这些设备可以通过接头，如管接头382，连接到尾端件370。例如，如果需要，尾端件370可以连接到阀装置100来代替尾端件170。
优选地，阀装置100、200、300的主要部件由铜制成，尽管本领域技术人员可以想到还可以采用其它材料制成，如碳素钢、不锈钢或其它合适的材料。
尽管本发明参考特定的实施例在此进行了说明和描述，然而本发明并不局限于示出的细节。在权利要求等同物和不偏离本发明的范围内可对细节进行多种修改。

Claims (30)

1.一种阀装置，包括：
具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体；
设置在所述流动通道内的止回阀；
设置在所述流动通道内的截止阀；和
设置在止回阀和截止阀之间的所述流动通道内的文丘里管；
其中所述止回阀、截止阀和文丘里管都相对于彼此同轴地沿着流体通道设置。
2.按照权利要求1所述的阀装置，其特征在于，止回阀设置在入口孔附近。
3.按照权利要求2所述的阀装置，其特征在于，截止阀设置在出口孔附近。
4.按照权利要求1所述的阀装置，其特征在于，还包括多个与文丘里管的喉口连通的端口，用于连接到热力仪表。
5.按照权利要求1所述的阀装置，其特征在于，截止阀可定位在打开位置和关闭位置之间的位置以对流过流动通道的流体节流。
6.按照权利要求1所述的阀装置，其特征在于，止回阀包括弹簧止回阀。
7.按照权利要求4所述的阀装置，其特征在于，其中文丘里管用作流量检测设备。
8.按照权利要求1所述的阀装置，其特征在于，文丘里管位于止回阀下游侧附近。
9.按照权利要求8所述的阀装置，其特征在于，截止阀位于文丘里管下游侧附近。
10.按照权利要求4所述的阀装置，其特征在于，所述热力仪表包括压力表。
11.一种阀装置，包括：
具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体；
由阀体支撑的阀，其中该阀位于所述流动通道内以允许或阻止流体流经该流动通道；
形成在所述流动通道内的文丘里管，所述文丘里管具有喉口，所述喉口带有多个设置在其内的端口，用于连接到热力仪表；和
多个与文丘里管连通的端口。
12.按照权利要求11所述的阀装置，其特征在于，文丘里管用作流量检测设备的一部分。
13.按照权利要求11所述的阀装置，其特征在于，阀包括位于流动通道内的止回阀并可操作以阻止流体从出口端流向入口端。
14.按照权利要求13所述的阀装置，其特征在于，止回阀位于入口孔附近。
15.按照权利要求13所述的阀装置，其特征在于，止回阀包括弹簧止回阀。
16.按照权利要求11所述的阀装置，其特征在于，文丘里管位于阀的下游处。
17.按照权利要求11所述的阀装置，其特征在于，所述热力仪表包括压力表。
18.一种阀装置，包括：
具有在其中延伸的第一流动通道的上游部分；
具有在其中延伸的第二流动通道的下游部分；
设置在第一流动通道中的止回阀；
设置在第一流动通道中的文丘里管；
设置在第二流动通道中的截止阀，其中所述止回阀、截止阀和文丘里管都相对于彼此同轴地沿着所述第一和第二流体通道设置。
19.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，上游部分可释放地连接到下游部分。
20.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，上游可固定地连接到下游部分。
21.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，文丘里管的喉口包括多个与文丘里管连通的端口，用于连接到热力仪表。
22.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，截止阀可定位在打开位置和关闭位置之间的位置以对流过流动通道的流体节流。
23.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，止回阀包括弹簧止回阀。
24.按照权利要求18所述的阀装置，其特征在于，文丘里管包括流量检测装置。
25.按照权利要求21所述的阀装置，其特征在于，所述热力仪表包括压力表。
26.一种流体系统，包括：
具有吸入端和排出端的泵；
具有与该泵的排出端连接的第一端和与该泵的吸入端连接的第二端的管道系统；
插入到在第一端和第二端之间的管道系统中的阀装置，其中该阀装置包括：
具有入口孔、出口孔和在二者之间延伸的流动通道的阀体；
设置在所述流动通道内的止回阀；
设置在所述流动通道内的截止阀；和
设置在止回阀和截止阀之间的所述流动通道内的文丘里管；
文丘里管的喉口包括多个与文丘里管连通的端口，用于连接到热力仪表；其中所述止回阀、截止阀和文丘里管都相对于彼此同轴地沿着流体通道设置。
27.按照权利要求26所述的流体系统，其特征在于，止回阀禁止流体从出口孔流向入口孔。
28.按照权利要求26所述的流体系统，其特征在于，还包括插入管道系统中的运行设备。
29.按照权利要求28所述的流体系统，其特征在于，还包括第二阀装置，该运行设备位于该阀装置和第二阀装置之间。
30.按照权利要求26所述的流体系统，其特征在于，所述热力仪表包括压力表。
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