CN102971613B - 用于压差传感器的具有自动零点校准和冲洗的阀门组件 - Google Patents

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Abstract

一种包含在用于测量流体系统的压差的系统中的阀门组件，该阀门组件（1）包括阀体（7），该阀体（7）具有入口（13）和出口（14）、管道（32,33）以及空腔（22），所述入口（13）和出口（14）用于连接到所述流体系统的，所述管道用于与记录压差的压差传感器（12）连通，所述空腔具有校准锥（10），所述校准锥能够在空腔（22）中且在测量位置和用于零点校准/彻底冲洗阀门组件（1）的位置之间移动，其中，在装置的测量位置不存在，即装置位于初始位置的情况下，校准锥（10）将压差传感器（12）与流体系统分开，同时自动彻底冲洗位于该位置的阀门组件（1），以除去阀门组件（1）中的任何封闭空气。

Description

用于压差传感器的具有自动零点校准和冲洗的阀门组件
技术领域
本发明涉及一种用于压差传感器的阀门组件，该压差传感器用于测量例如加热或冷却系统的流体系统中的压力，该阀门组件通过位于测量接头上的测量软管安装到例如直接位于容器或管道上的阀门或测量接头，该阀门组件确保通过阀门组件的自动零点校准和自动冲洗（flushing）而获得良好精度的测量结果。
背景技术
在测量流体系统中的压力时，压差传感器通常与某种旨在使压差传感器免受高持续压力或压力波的阀门组件结合使用，该高持续压力或压力波高于传感器能够处理的压力。这些组件通常还具有冲洗组件以除去空腔中的封闭空气的功能，以及具有校准压差传感器的功能，即所谓的零点校准，校准过程意在使压力传感器的两个测量侧在测量开始之前具有相同的压力。
存在几个具有手动冲洗功能的构造的例子，比如US5868155A1和WO2005019713。
还存在通过手动过程利用阀门组件的零点校准和冲洗来解决该问题的构造。从GB2410332A可以看到这样的方案的一个例子，其中可手动控制的阀门（30,40）通过流体而使两个压力侧连接，因此，该系统被冲洗和零点校准。
例如GB2410332A所述的方案等早期方案的问题是，在对压差传感器零点校准时，高压侧和低压侧通过流体而连接，这导致零点取决于流体流过阀门组件的流量和进而引起的压降，这使得所述校准会引起误差。根据JP63011827A的装置，存在该问题的解决方案，在校准时，高压侧和低压侧不与流体接触，但是该装置没有解决同时并自动地除去阀门中的封闭空气的问题。
发明内容
本发明之目的是解决在零点校准时高压侧和低压侧通过流体而连接的问题，并且同时解决除去阀门中的封闭空气的问题。通过以这样的方式布置压差传感器的两个测量侧来实现该目的：该两个测量侧在零点校准时不与流动流体接触，因为校准锥（calibration cone）通过密封件将测量侧与流体分开。该位置构成组件的初始位置。因此，获得消除校准误差的优点。此外，在组件的测量位置不存在的情况下，即，组件位于其初始位置时，获得了冲洗以除去整个阀门组件中的任何封闭空气的功能，因为校准锥具有允许在该初始位置时在高压侧和低压侧之间存在敞开的流道的设计。因此，所述阀门组件总在该初始位置被冲洗，与先前不具有自动冲洗功能的解决方案相比，这是优点。
根据本发明优选的实例方式，压差传感器仅当测量完成时，与流体回路接触，这是因为所述校准锥仅在测量位置通过测量过程本身允许该连通。因此，该优点这样获得，在测量之外的任何时间，在连接的压差传感器上没有压力/载荷，这是有利的，尤其在较长时间的连接情况下。
根据本发明优选的实例方式，该装置包括与所述校准锥连接的至少一个复位弹簧，所述复位弹簧使所述校准锥在测量位置完成测量之后返回初始位置。因此，所述装置通过连接流体系统或从流体系统断开而总处于该位置。根据以上目的，该初始位置在一定程度上构成用于零点校准的位置，并且在一定程度上构成用于冲洗整个阀门组件的位置。因此，这些为了测量结果的质量的重要过程总是在测量开始之前执行，这消除了忘记这些过程的风险，而在已知的方案中这是个问题。
在本发明的另一个优选的实例方式中，通过借助于致动器或者与上面所述复位弹簧结合的致动器而自动发生的那些过程来获得可靠的零点校准和冲洗，所述复位弹簧使校准锥在其初始位置和其测量位置之间移动。所述装置在测量工序完成后，总能被带回用于冲洗和零点校准的位置，这是通过致动器使所述装置返回该位置或者通过其它储能件，优选的为所述复位弹簧来实现的。因此，当所述装置连接到测量点或从测量点断开时，所述装置总能返回其初始位置，即，其用于冲洗和零点校准的位置，这使得在接下来的测量之前，那些过程是可靠的。
在本发明的另一个优选的实例方式中，通过手动单元或计算机系统远程控制所述致动器。与计算机系统连通的可能性允许与用于建立管理的系统连通，即所谓的BMS系统（建立管理系统）。远程控制使得有可能远程校准和冲洗几个阀门组件，然后，以可靠的结果测量例如几个阀门的流体压力，并收集这些数据和控制流体系统中的流量，从而调节包含在流体系统中的阀门。现有方案的另一个缺点是由于手动管理，服务人员/调节者必须移动到建筑的流体系统中的每个阀门处，这是耗时和耗能的。因此，本发明的一个直接优点是对致动器的电机控制以及远程控制允许服务人员/调节者能够在与流体系统有关的一个或一些地点工作。
相对于现有构造，通过本发明可以获得与必须进行的测量有关的一些优点：
－压差传感器的两侧在零点校准时位于流体流的外面，这导致零点与流体的流量和进而产生的压降无关；
－阀门组件仅在测量时打开到压差传感器的连通，这意味着例如在连接/断开时以及在测量时刻之外的某时，在压差传感器上没有压力/载荷；
－可靠的零点校准，这导致更可靠的测量结果；
－可靠的冲洗以填充阀门组件的空腔，并清除阀门组件中的空气，这导致更可靠的测量结果；
－电机控制允许自动并远程地控制零点校准、冲洗和测量过程；
－服务人员/调节者的改进的工作环境；
－节省用于服务和服务/维护的时间和费用；
－所述装置允许与用于建立管理的系统连通，即所谓的BMS系统（建立管理系统）。
本发明上述优选的实施方式在从属权利要求中说明。下面将参考附图描述本发明的实施例，以详细地描述本发明的建设性设计，所述附图示出本发明优选的但非限制性的实施方式。此外，本发明在不同方面进一步改进现有技术。在本发明中这是通过以从权利要求1的特征部分清楚表示的方式构造下面所述技术的优选装置来实现的。
附图说明
附图中详细地表示了径向的、部分示意性的横截面视图或透视图。
图1示出压差测量系统所连接的流体系统的一部分。
图2示出整个阀门组件中包含的细节。
图3示出位于初始位置的整个阀门组件，即位于其冲洗/零点校准的位置。
图4示出位于测量位置的整个阀门组件。
具体实施方式
图1示出具有致动器2的整个阀门组件1的例子，其中，阀门组件1通过与阀门的测量接头5连接的测量软管4连接到阀门3。该附图还包括手动单元6，用于优选地与致动器2无线连通，以及在恰当的时候与计算机或计算机系统连通。
图2示出包含在整个阀门组件中的细节。
该整个阀门组件具有阀体7；安全阀锥8，复位弹簧9位于安全阀锥的两侧；校准锥10，通过轴11连接到致动器2；以及安装在阀体7上的具有压差传感器12的一个传感器承载器31。该阀体7具有与测量软管4连接的入口13和出口14，由此，该入口确定为高压侧，该出口确定为低压侧。自然地，该两侧可以反过来，这取决于所述连接关于流体系统的高压侧和低压侧如何布置。此外，阀体具有第一空腔15，其尺寸与安全阀锥8的外部尺寸配合。具有密封元件18的安全阀止动件17位于空腔15的外端16，第一复位弹簧9与该止动件连接，其中，该安全阀止动件17构成复位弹簧的基底。安全阀锥8位于布置在空腔的底部19上的复位弹簧和另一个复位弹簧9之间，从而夹在两个复位弹簧之间。该安全阀锥优选地在相对于安全阀锥的轴向方向上包括两个内部凹陷空腔24，这两个空腔在安全阀锥8的每一端处暴露，每个空腔在其底部具有向外到达锥体外围的凹口25。外形上，该安全阀锥8在外围表面上具有位于凹口25两侧的密封元件20。管道21从入口13通过空腔15延伸到复位弹簧9，并进一步向上延伸到第二空腔22，该第二空腔的尺寸与校准锥10的外部尺寸配合。第二管道23也从出口14通过空腔15的底部19延伸到空腔22。在相对于校准锥的轴向方向上优选地包含内部凹陷空腔26的校准锥10位于空腔22中，其中，该内部凹陷空腔延伸通过校准锥10的全长。校准锥10的外部优选地具有两个位于相应端部的外围表面上的密封元件27。具有密封元件30的止动突缘29位于空腔22的另一端28，该止动突缘29还构成致动器2和其轴11的连接件/支持件，该轴终止于止动突缘29，并且该轴11固定在校准锥10上。复位弹簧35夹在空腔22的底部和校准锥之间。管道32和33从空腔22的外围表面延伸到位于传感器支撑件31上的压差传感器12。
图3示出处于初始位置的整个阀门组件，即处于其用于冲洗/零点校准的位置。除了测量的时刻，阀门组件总处于其初始位置，即其用于冲洗/零点校准的位置。该装置在测量工序完成后，被带回用于冲洗和零点校准的位置，这是通过致动器2使该装置返回该位置或者通过其它储能件，例如复位弹簧35来实现的。在该初始位置，校准锥10位于管道21和23之间，由此，密封元件27位于管道32和33的两侧，这导致管道32和33被短接，因此，它们获得相同的静压。因此，压差传感器12会被零点校准，并且该校准发生在流体流的外面，因为管道32和33在空腔22的位于密封元件27之间的外围表面上接触空腔22，密封元件27密封在空腔22和校准锥10之间。冲洗同时发生，因为校准锥的构造和其位置允许高压侧和低压侧之间的敞开流道，该敞开流道从入口13经由管道21到达空腔22，通过校准锥10的空腔26，并进一步到达空腔22，然后到达管道23，随后到达出口14。在该过程之后，整个阀门组件1被冲洗，并且没有封闭空气，该阀门组件还被零点校准。
图4示出处于测量位置的整个阀门组件。
在完成冲洗和零点校准后，致动器2通过轴11使校准锥10朝向空腔34的底部22在轴向方向上移动，由此，校准锥10被带到用于测量的位置。在该测量位置，由于校准锥10的移位，密封元件27位于管道21的两侧，并因此密封在空腔22和校准锥10之间，经由空腔26的冲洗通道也因此关闭。此外，密封元件27之一在该位置构成管道32和33之间的屏障。因此，因为从入口13经由管道21到达空腔22的外围表面，并进一步经由管道32向上到达压差传感器12的通道会打开，所以较高的流体压力会与压差传感器12接触。同时，从出口14经由管道23到达空腔22，并进一步到达管道33和到达压差传感器12的低压侧的通道也敞开到压差传感器12。由此，记录压差。为了最小化在校准/冲洗位置和测量位置之间移动校准锥10所消耗的能量，反之亦然，校准锥10通过空腔26以这样的方式平衡：校准锥10在其顶部和底部的两侧，即，在空腔22的底部和校准锥之间，以及在止动突缘29和校准锥之间，总具有相同压力水平的流体。因此，仅需要克服密封元件27和空腔22的壁之间的摩擦力。
部件列表
1阀门组件                         19底部
2致动器                           20密封元件
3阀门                             21管道
4测量软管                         22空腔
5测量接头                         23管道
6手动单元                         24空腔
7阀体                             25凹口
8安全阀锥                         26空腔
9复位弹簧                         27密封元件
10校准锥                          28外端
11轴                              29止动突缘
12压差传感器                      30密封元件
13入口                            31传感器承载器
14出口                            32管道
15空腔                            33管道
16外端                            34底部
17安全阀止动件                    35复位弹簧
18密封元件

Claims (6)

1.一种包含在用于测量流体系统的压差的系统中的装置，所述装置是阀门组件(1)，该阀门组件包括阀体(7)，所述阀体(7)具有入口(13)和出口(14)、管道A(32,33)以及空腔A(22)，所述入口(13)和出口(14)用于连接到所述流体系统，所述管道A(32,33)与记录压差的压差传感器(12)连通，所述空腔A(22)与所述管道A(32,33)接触，其中，所述空腔A(22)具有能够在所述空腔A(22)中且在测量位置和用于零点校准和冲洗所述阀门组件(1)的位置之间移动的校准锥(10)，在所述校准锥(10)位于不同于测量位置的其它位置，即位于其初始位置时，所述校准锥(10)将所述压差传感器(12)与所述流体系统分开，这是因为所述校准锥(10)包括阻止所述管道A(32,33)与所述空腔A(22)连通的密封元件(27)，其特征在于，在所述校准锥(10)位于不同于测量位置的其它位置，即位于其初始位置时，所述装置获得冲洗功能，这是因为所述校准锥(10)具有允许高压侧和低压侧之间的流动通道打开的设计，所述通道从所述入口(13)经由所述入口(13)和所述阀体(7)中的所述空腔A(22)之间的管道B1(21)到达所述阀体(7)中的所述空腔A(22)，通过所述校准锥(10)中的空腔B(26)，再进一步到达所述阀体(7)中的所述空腔A(22)，然后到达位于所述出口(14)和所述阀体(7)中的所述空腔A(22)之间的管道B2(23)，随后到达所述出口(14)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，位于测量位置的校准锥(10)使所述流体系统和所述压差传感器(12)连通，这是因为位于测量位置的所述校准锥(10)的密封元件(27)没有阻止通向所述压差传感器(12)的所述管道A(32,33)与所述空腔A(22)连通。
3.如权利要求1-2任一所述的装置，其特征在于，所述校准锥(10)布置成总能返回其初始位置，即不同于测量位置的其它位置，这是通过为此而提供的储能件完成的。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述储能件为复位弹簧(35)。
5.如权利要求1-2任一所述的装置，其特征在于，所述阀门组件(1)包括布置成改变所述空腔A(22)中的所述校准锥(10)的位置的致动器(2)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，可远程控制所述致动器(2)。
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