CN105103070B - 压力独立控制和平衡阀 - Google Patents

Abstract

适合在循环加热/冷却系统中使用的具有压力独立控制和平衡阀的装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，其中底座、塞子和活塞同轴地对准，控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差。

Description

压力独立控制和平衡阀

技术领域

本发明涉及具有压力独立控制和平衡阀的装置。控制阀和平衡阀常用于循环加热/冷却系统(hydronic system)中，以监测和调节流体流速并且确保流体的相对稳定的流动。

背景技术

在流体网络中，将流体从来源分布到一个或多个消耗(负载)点是常见的。为了根据不同的需求提供正确量的流体，通常设置一个或多个控制阀。这些控制阀响应于控制信号以在系统中产生可变的限制，向每个负载提供适当量的流体。例如，控制信号可以由恒温器来提供，并且控制阀可以通过改变加热流体或冷却流体经过热交换器的流动来响应。如果选择具有大于应用所需的最大限度的最大开口的控制阀，那么其必须随时被控制为过度地关闭。当控制阀从打开状态反复地改变为关闭状态而不是安置在适当的位置时，这种过度关闭导致不稳定的控制。相反地，如果选择具有太小的最大开口的阀，则需要过多的泵运能来解决在系统中出现的不需要的压降。该问题由于控制阀通常仅在固定的步骤中是可用的而迫使用户选择一种或另一种错误的类型这一事实而加重。

已知的系统通常在不同的终端处具有不同量的剩余压力。普通的控制阀不提供用于读取流体的流速的工具，也不提供手动调节其最大开口的工具，这将导致普通的控制阀不正确地控制流体的流动。虽然剩余压力的量可以在理论上被计算，但在实践中，计算由于其复杂性常常没有进行，或由于构造变化是不准确的。该问题常常通过安装平衡阀来解决，平衡阀提供校准的可调节限制和测量流速的工具。然后，采用平衡承包商(balancingcontractor)来调节整个系统中的这些平衡阀，使得在最大流动条件下，所有的终端接收正确的流体流动而没有过剩。此外，在一些系统中，随着系统上的负载导致系统阻力变化，并且随着泵运功率被改变以对应于变化的负载，每个终端处的压力可以改变。结果可能是，在不同的负载条件下，系统使用比需要多的功率，或一些终端没有得到其需要的流体的量，或一些终端的操作是不稳定的。为了纠正这一点，压力控制器有时作为单独的部件被包含或与控制阀结合。

已知的阀经历以下问题：控制阀没有考虑到由平衡阀产生的限制，使得控制阀的冲程的一部分被浪费。

一些现有装置在单个单元中组合控制阀和平衡阀的功能，提供组合单元的改进的性能。使用由单个装置实现的控制功能和平衡，提供为在给定终端处经历的精确条件定制的改进的控制性能是可能的。

一些现有装置在相同壳体中组合控制阀和压力补偿器以制造压力独立控制阀。这些装置在一些情况下还包括用于其最大流动的调节器。

一些现有技术装置所遭受的问题是它们是庞大的，尤其尺寸大。

现有技术装置所遭受的另一问题是，它们在其阀杆位置和连接装置的热传递之间没有正确的关系，特别是当其被调节到特定的最大流动时。

本发明试图提供解决现有技术装置呈现的问题中的一个或多个的装置。

发明内容

本装置使用轴向布局，其中，控制阀塞子(control valve plug)从嵌入经过装置的流体流动内的主体延伸，并且调节器活塞紧靠该相同嵌入主体的相对端。显著地，这产生具有如将在下文详细说明的另外的技术优点的紧凑装置。

因此，在第一方面，本发明提供了具有压力独立控制和平衡阀的装置，该装置适合在循环加热/冷却系统中使用，装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，其中底座、塞子和活塞同轴地对准，调节工具确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制(first flow restriction)的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差。

优选地，塞子通常是圆柱形的并且其能够相对于底座轴向地移动。流体流速的控制通过改变塞子和底座之间的距离来实现。

优选地，塞子的下游表面通常是圆锥形的并且延伸到由活塞界定的管中。

优选地，活塞通常是管状的并且具有至少部分地环绕塞子的下游表面的套叠式部分(telescopic portion)。优选地，活塞能够在塞子的中心纵向轴线的远侧与塞子形成环形接触。

优选地，流体能够流经装置，并且塞子定位在流体的流动路径内，塞子布置成其纵向轴线平行于流动方向。优选地，流体流动路径在塞子和底座之间径向向外延伸，并且在塞子的下游表面和活塞的套叠式管状部分之间径向向内延伸。

优选地，活塞具有凸缘和推动活塞以增大第二限制的大小的弹簧，凸缘具有低压侧和高压侧，凸缘的低压侧在使用中经受所述第一限制下游的流体压力(P2)，从而产生推动活塞以增大第二限制的大小的力，凸缘的高压侧在使用中经受第一限制上游的流体压力(P1)，从而产生推动活塞以减小第二限制的大小的力。

优选地，活塞的管状部分在内部和外部两者均具有直径的过渡，使得活塞的经受P2的径向面积等于活塞的经受P1的径向面积。

此外，优选地，在使用中，对于将朝向打开位置推动活塞的侧面、将朝向关闭位置推动活塞的内侧面，活塞的经受来自第二限制下游的流体压力(P3)的径向面积是相等的。这提供以下优点，与第一限制之前流体的流体压力之间可能发生的流体压力的变化相比，本发明的装置对第二限制之后流体的流体压力之间可能发生的流体压力的变化不太敏感。这又允许调节器尽管在范围广泛的系统压差下仍能起作用。换言之，根据本发明，活塞通过来自系统的范围广泛的施加的流体压力轴向地操作。

将理解的是，调节器的最重要的功能中的一个是，在范围广泛的施加的压力条件下提供相同的流速。然而，已知的调节器的常见故障是，其遭受下陷(sag)。下陷是当增大P1和P3之间的系统压差时发生的现象，该现象导致P1和P2之间的控制的压差减小。这又导致流体流速随着P1减去P3的增大而降低。这种状况产生不稳定性，因为降低流速导致压差的增大，但这仅仅在流体的减速期间暂时发生。一些装置尝试通过被布置使得其紧靠P1而不是紧靠P3来解决下陷。然而，虽然这防止下陷的相对危险的影响，但其仍然导致调节器随着P1和P3之间的差异的变化而改变流动。有利地，根据本发明的装置几乎完全不受P1和P3之间的差异的变化的影响。

在实施方案中，活塞和塞子的下游表面包括调节部分(regulating section)，调节部分位于控制部分(control section)的下游，控制部分由塞子的上游表面和底座构成。活塞向上游移动以关闭调节部分中的流体路径，其中活塞紧靠由塞子的下游表面形成的控制机构，并且通过流经装置的流体的压差来操作，压差由塞子的上游表面和底座之间的间隙形成的控制限制产生。活塞包括管状部分，并且活塞的移动产生流体路径的调节限制，该调节限制在由活塞的移动产生的流体路径的控制限制的下游。

在实施方案中，活塞包括管状部分，该管状部分具有邻近活塞的上游端部的减小外径的部分。此外，邻近具有减小外径的部分和从该部分下游，活塞的管状部分具有减小内径的部分。减小的外径大体上等于减小的内径。

有利地，根据本发明，塞子连同其由其相关联的机构壳体形成的下游表面形成流动路径中大体上仅有的阻碍。优选的实施方案包括拉纳约翰逊式阀(Larner Johnson typevalve)。换句话说，控制塞从由机构壳体形成的主体伸缩，该机构壳体嵌入流体的流动中。在该阀的情况下，包括活塞的压差部分已经被布置使得活塞抵靠控制塞从其伸缩的相同的主体(但在其另一端上)关闭流动路径。这具有简化构造、减少使用中的流体压降的优点，并且减小了装置的整体尺寸。

此外，根据本发明，在现有技术装置中将需要的至少一个密封件现在是不需要的。代替地，本发明仅需要刮削器或导引装置。还意味着，可以使用突出部(jog)来抵消P3，因为在活塞的表面处存在的相同的流体压力也存在于突出部处。

使用具有本发明的轴向布局的阀可能发生的问题是，相对大的涡流可能在流经装置的流体的下游产生。这些涡流通常被称为“尾流”，其存在于控制机构和调节限制的下游。涡流在流体中发生气蚀(cavitation)并且这可以导致振动。振动可以不利地影响装置的性能。

因此，在第二方面，本发明提供具有压力独立控制和平衡阀的装置，该装置适合在循环加热/冷却系统中使用，装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差；其中塞子的下游表面由一个或多个气蚀抑制元件界定。

优选地，气蚀抑制元件包括多个脊。

在一个实施方案中，气蚀抑制元件由多个圆柱形构件形成。

在可选实施方案中，气蚀抑制元件由多个截头圆锥形构件形成。

优选地，构件彼此邻接以形成多个台阶。优选地，台阶是环形的并且其在径向近侧内边缘和径向远侧外边缘之间具有轴向高度和径向宽度。

优选地，相邻构件之间的径向距离在塞子的中心轴线的远侧是小的，并且相邻构件之间的径向距离在塞子的中心轴线的近侧是大的。优选地，有逐渐过渡。

优选地，相邻构件的轴向高度在塞子的中心轴线的远侧是小的，并且相邻构件的轴向高度在塞子的中心轴线的近侧是大的。优选地，有逐渐过渡。

换句话说，优选地，气蚀抑制元件随着距活塞和塞子之间的接触点的距离而在高度和宽度上是逐渐地更大的，气蚀抑制元件形成台阶式的、近似圆锥形的表面。

在优选的实施方案中，在包含塞子的中心轴线的平面中的连接气蚀抑制元件的外边缘的线和塞子的中心轴线在约45度至约50度、更优选地约47度汇合。

在优选的实施方案中，气蚀抑制元件由12个圆柱形构件形成。优选地，轴向最大的圆柱形构件邻近塞子的中心轴线定位且其在构件的径向近侧内边缘和径向远侧外边缘之间具有6.5mm的宽度。优选地，该圆柱形构件的轴向高度是6.5mm。优选地，相继的径向远侧圆柱形构件具有小于近侧相邻构件0.5mm的宽度和高度。优选地，最小的台阶是1mm高且距离活塞边缘和塞子之间的接触点大约3mm被定位。

显著地，气蚀抑制元件(有时称为“台阶”)提供协助减少控制机构和塞子的下游之后的“尾流”的优势。该益处已经通过实验被确定，而不希望受到理论束缚，认为该益处通过产生一系列小涡流以防止形成较大旋涡来起作用。换句话说，由一系列台阶散开的涡流被认为帮助防止边界层从调节塞的脱离。

在第三方面，本发明提供具有压力独立控制和平衡阀的装置，该装置适合在循环加热/冷却系统中使用，装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差；其中活塞的操作可以通过关闭穿过壳体的经受横跨第一限制的压差的通道被阻止。

优选地，通道从底座的上游延伸穿过壳体并且与活塞的驱动表面流体连通。

优选地，通道中的阀被提供以使通道能够打开或关闭。

优选地，通道可以使用阀来切换，并且提供：当阀处于第一位置中时，活塞的驱动侧与第一限制上游的流体压力流体连通；或当阀处于第二位置中时，活塞的驱动侧与第一限制和第二限制之间的流体压力流体连通。

这提供以下优点：使P1连接到活塞的用于调节的驱动侧的通道可以被切换，使得反而P2被提供，从而防止活塞的操作。

通常，当建立管网时，管中存在碎屑。为了除去该碎片，需要将其移动到滤器。这通过称为冲洗的过程来完成，其中管道系统中的速度大概被增大到其正常值的四倍。冲洗也可在若干年的操作之后进行，以除去由腐蚀或类似的过程产生的碎片。如果调节功能在冲洗期间是操作的，那么回路中的流体将不会流动超过其通常设计流动。该特征提供以下优点：允许装置以高的流体速度被冲洗，而不妨碍调节功能。

已知一些现有装置具有通过对P1采用限制通路以及通过对P2打开通路来使压力调节器停止作用的能力。相反，根据本发明，优选地，P1的通路被关闭且同时P2的通路被打开。当P1的通路关闭时打开从活塞的驱动侧到P2的通路还确保了活塞将通过弹簧被推动到其完全打开位置。通过关闭P1的通路，避免流体在冲洗期间流动穿过通道。这是有利的，因为在冲洗期间，管道中的流体有可能比正常的流体更受污染，因为冲洗的真正目的是从管中得到夹带到流体流中的沉淀物。

在第四方面，本发明提供具有压力独立控制和平衡阀的装置，该装置适合在循环加热/冷却系统中使用，装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差；其中塞子的上游表面由管和定位在管内部的盘状物界定，并且管的端部是圆弧形的，使得与底座共同配合以形成控制限制的边缘具有半环面的形式。

优选地，管的厚度是1.6mm且其边缘的半径是0.8mm，使得管以半环面结束。

优选地，盘状物被定位在管的端部内侧约6mm。

优选地，管的在盘状物下游的厚度被选择，使得其相当于塞子的整个表面的大约1/16，并且管的在盘状物下游的壁在使用中暴露于控制限制的下游的流体压力。

优选地，盘状物界定至少一个孔，使得在使用中，其在两侧上暴露于相同的压力。

优选地，盘状物界定多个孔。

在优选的实施方案中，塞子和底座由室封闭，提供用于调节塞子和底座的间隔的调节工具以及用于监测经过间隔的流体流动速率的监测工具，其中调节工具包括运动变换工具和活塞，该运动变换工具通过致动器可操作以限制阀塞的运动，借此对于致动器位置的给定变化提供阀的流导(conductance)的有利变化，并且其中致动器增量式地进行了校准，该增量对应于流导的递增变化，并且活塞具有管状部分，该管状部分与塞子的相对端共同配合以形成第二限制，所述第二限制响应于横跨第一限制的压差，并且是可操作的，以对于横跨第一限制的压差维持近似恒定的值。

有利地，调节工具用于设置期望的流速，并且通过压差调节器以及通过设置调节工具来实现回路的平衡。

在优选的实施方案中，常规地，校准工具以齿条的形式从室中显现，齿条具有沿着其长度呈现的线性标尺(linear scale)，且齿条的线性移动转移到底座和塞子中的一个或两者，借此通过对应于齿条根据线性标尺行进的距离的量来调节底座和塞子的间隔。

在选项中，齿条由可操作以限制其行进的螺纹套筒包围，螺纹套筒与相对于室固定的互补螺纹接合，并且线性移动通过旋转套筒来影响。可选地，可以防止套筒旋转，并且套筒可以抵靠相对于壳体平移固定的螺母接合。在任一选项中，可以围绕旋转元件的圆周设置标尺，无论是除了上述线性标尺(例如，以允许微调)以外的标尺，还是作为唯一的标尺。

合意地，塞子和底座被布置成与系统中流体的流动的预期方向轴向对准。在轴向几何结构中，流体沿着单一轴线流动到阀中以及从阀中流出，并且塞子沿着相同的轴线移动。可操作用于调节的活塞也沿着相同的轴线移动。流体通过塞子和底座之间的限制径向向外流动，并且然后在调节器活塞和塞子的背部之间径向向内流动。在第二限制结束时，流体已经返回到与入口近似相同直径的通路。因此，阀的中心轴线与塞子的中心轴线对准。比起需要流体过度地改变方向的几何结构，本几何结构提供减少的湍流并且因此提供减少的噪音。本几何结构还提供以下优点，比起其它几何结构，其允许阀更紧凑。

在一个优选的实施方案中，校准的齿条延伸到室中，以包括齿状部分，该齿状部分与小齿轮接合，该小齿轮又固定到凸轮机构的凸轮板，所述凸轮板随小齿轮旋转以实现凸轮从动件的移动，凸轮机构是可操作的以调节塞子和底座的间隔。凸轮从动件便利地固定到轴，底座或塞子又固定地安装到轴。当凸轮从动件遵循设置在凸轮板中的导引时，轴的轴向移动发生，从而调节塞子和底座的间隔。

凸轮的几何结构被选择以将来自致动器的恒定运动转换为塞子的有利运动，从而响应于控制信号提供阀的流体流导的有利变化。例如，凸轮可以被设计，使得阀开口(valveopening)补偿传热装置的输出特性，从而产生控制信号和热传递之间更接近线性的关系。控制信号和期望的控制变量之间的这种线性关系有时被称为恒定增益，且有利于控制系统。凸轮运动还可以为致动器在移动塞子(当塞子接近其关闭位置时)方面提供机械优势，从而减少驱动致动器所需的功率。

优选地，塞子和底座被配置为提供流体流导，该流体流导与塞子的移动近似成比例。

可选地，轴的轴向移动通过偏置弹簧抵抗，偏置弹簧可以被布置以将阀偏置成打开位置或关闭位置。合意地，偏置弹簧推动阀打开，这协助防止振动。

常见的是，在控制阀中涉及塞子的线性运动，用于系统的压力，由于阀的内部和致动器被放置的外部位置之间的压差，将阀推向打开位置。因此，在对已经描述的本发明的可选改进中，该问题通过提供相等直径的两个轴来解决，该相等直径的两个轴被布置以便在不同压力的两个区域之间在相反方向的同时的轴向运动。

如已经声明的，在一些实施方案中，可以设置一个或多个弹簧以产生偏置力，使得阀总是被推向打开位置或总是被推向关闭位置。这种情况下，压差的平衡可另外被配置为在相同方向提供“偏置力”。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了本发明的被称为“甚至不同”台阶(“Even different”step)的实施方案与平滑的塞子、大台阶和小台阶之间的比较。在比较中，x轴表示水穿过阀的流速，而Y轴表示XFz，气蚀开始时的临界压力比。XFz的值越高越好。在曲线图中可以清楚地看到，与平滑表面相比，一组小脊(“小台阶”)显著地改进了气蚀性能。这被认为是由于由脊产生的涡流帮助保持附接至表面的边界层，如关于高尔夫球和类似的情况的流体动力学文本中所描述的。边界层分离将由于其中心处较低的压力产生较大的漩涡，从而产生更多气蚀。为了是有效的，必须将脊放置在有利的角度。对于一个具体的实施方案，该角度被确定为47度。

图2示出了根据本发明的阀的在剖视图中的侧视图；

图3示出了根据本发明的阀的可选实施方案的侧视图；

图4示出了压力切换机构的横截面，示出该压力切换机构在将P1传递到活塞的驱动侧的位置中；以及在将P2传递到活塞的驱动侧的位置中；

图5示出了装置在不同平面中的横截面，示出了调节机构和控制塞壳体之间的连接的细节。

图6示出了本发明的其中附接机电致动器的外观图。

图7示出了来自调节器活塞的端部的细节，其中活塞处于部分延伸位置中，使得用来缓和P3的影响的“突出部”是可见的。

图8是装置的在暴露弹簧室33和P2之间的压力连通的平面中截取的横截面，其中调节器活塞和控制塞两者均部分关闭。这允许在拍摄活塞的构造以及对调节至关重要的流体的流动的其他图形时清楚的可见度。

图9类似于图8，但对于活塞和塞子两者处于更加关闭的位置。

图10示出了来自控制塞的端部的成功检验的细节，连同显示当控制塞的端部被适当地形成时，流速不改变控制塞和底座之间的阻力的曲线图。

图11示出了当塞子的端部不正确地形成时，在塞子的端部处的边缘的检验，连同显示当流速变化时塞子和底座之间的阻力的变化的曲线图。

具体实施方式

将理解的是，本发明的方面、实施方案和优选特征已经在本文以允许说明书以清楚和简洁的方式被写入的方式被描述。然而，除非另外清楚指明的情况，否则，方面、实施方案和优选特征可根据本发明进行不同的组合或分离。因此，优选地，本发明提供具有本文所描述的方面的两个或更多个、三个或更多个、或四个或更多个的组合的特征的装置。在优选的实施方案中，根据本发明的装置包括本发明的所有方面。

在本说明书的上下文内，词语“约”意指加或减20％，更优选地加或减10％，甚至更优选地加或减5％，最优选地加或减2％。

在本说明书的上下文内，词语“包括”意指“包括，除其他事物以外”，并且不应被解释为意指“仅由…组成”。

在本说明书的上下文内，词语“大体上”意指优选地至少90％，更优选地95％，甚至更优选地98％，最优选地99％。

图6在外部示出了根据本发明的阀。在图2中可以看到的是，该阀包括封闭室的主壳体(主阀主体22)，塞子19位于室中，塞子19从控制机构壳体31伸缩，该控制机构壳体31通过一系列肋与主壳体连接。塞子19可操作地结合底座15和板21，以产生第一限制36，底座保持在阀盖20和板21之间适当的位置中。该第一限制36的大小又通过齿条23的位置来控制，并且从而可以通过限制机构或附接致动器的运动来调节。

在图2中可以看到的是，塞子19界定多个孔。这些孔允许塞子上游的流体的压力连通到在塞子的上游表面和其机构盖14之间形成的室中。塞子19通过校准器17、螺钉18以及固定螺母16连接到轴(主阀轴线3)，这后三种部件—校准器17、螺钉18以及固定螺母16—允许在轴和活塞之间的相对调节，该调节使控制机构的最大开口非常精确成为可能。活塞6与调节器底座13以及差动塞(differential plug)12共同配合以产生第二限制35。在示出的实施方案的情况下，活塞6实际上由三个不同的件组成，该三个不同的件通过多个螺钉连接在一起，并且在连接部处使用合适的工具密封，但应该理解的是，活塞6本质上是单个主体。活塞6包括管状部分和凸缘部分，该管状部分紧靠塞子的在调节器底座13处的下游表面，该凸缘部分暴露于两种不同压力P1和P2。

塞子19具有由管和定位在管内部的盘状物界定的上游表面。管的端部是圆弧形的，使得与底座15共同配合以形成作为控制限制的第一限制36的边缘具有半环面的形式。

管的厚度是1.6mm，并且其边缘的半径是0.8mm，使得管以半环面结束。

图10和图11示出了关于管的端部的形状的研究结果。显著地，根据示出的结果，清楚地是，管的端部处的半环面轮廓是重要的。

盘状物位于管的端部内部约6毫米。

管的在盘状物下游的厚度被选择使得其相当于塞子的整个表面的大约1/16，并且管的在盘状物下游的壁在使用中被暴露于控制限制的下游的流体压力。

盘状物界定多个孔，使得在使用中，盘状物在两侧上暴露于相同的压力。

弹簧7朝向其中第二限制35被最大化的打开位置推动活塞6，而活塞6的驱动侧32上的流体压力朝向其中第二限制35被最小化的关闭位置推动活塞6。隔膜5和驱动室O形环34对弹簧室33中的压力密封来自活塞6的驱动侧32的流体压力。

参照图8，可以详细地看到调节器活塞6的驱动侧32。在图8中，可以看到的是，室(活塞驱动侧32)与压差切换器(DP切换器25)的中心流体连通，压差切换器(DP切换器25)在图4中详细地示出。在图8中示出的位置中，DP切换器25将调节器活塞的驱动侧连接到通道，通道又连接到作为控制阀塞的塞子19的上游的流体压力(P1)。

在图8和图9中还可以看到的是，弹簧室33并且因而活塞6的下游与正好在第二限制35之前的压力流体连通。该压力与正好在第一限制36之后的压力大体上相同。分别在塞子19和其底座(控制密封板15)以及活塞6和其底座(调节器底座13)之间形成的第一限制36与第二限制35之间的该中间压力在本说明书中被称为P2。当活塞6来回移动时，图2中示出的刮削器10帮助防止碎片进入弹簧室33中。

在图4中，我们看到DP切换器25和DP切换器主体26以及较高的DP压力测试点24和较低的DP压力测试点27的横截面的详细视图。如先前提到的，穿过DP切换器25的中心通路被连接到调节器活塞6的驱动侧32。如在图4中可以看到，在DP切换器25的中心通路被连接到的位置中，该相同的通路具有较高的压力测试点(较高的DP压力测试点24)。因此，这是其中调节机构将维持横跨第一限制36的大体上恒定的压差的有效条件。DP切换器主体26是与其他视图中的可被看作主DP切换器主体1相同的部件。

图5示出了本发明的装置在不同平面中的横截面。在该附图中，容易看到的是，活塞导引装置9将壳体的后部部分连接到压差密封板支架(差动密封板支架11)以及差动塞12，其中调节器底座13捕获在差动塞12和差动密封板支架11之间。防振垫圈2配合在差动密封板支架11和控制机构壳体31之间，并且防振垫圈2设置有多个孔，所述多个孔允许流体压力连通到主阀轴线3的后端。

在图7中，我们看到示出了活塞6的管状部分的端部的详细视图和横截面。活塞的该端部与调节器底座13接合，以在流体流动路径中提供第二限制35，该第二限制35也被称为调节限制35。活塞6的上游表面由外径(OD)台阶(活塞管OD台阶28)来界定。完全由P2来作用于上游表面并且上游表面使突出区域完整以匹配暴露于P1的区域。可以看到的是，活塞6的由内径(ID)倒角(活塞管ID倒角30)界定的下游表面是来自调节限制的下游，并且还可以看到的是，下游表面的径向范围等于由内径(ID)台阶(活塞管ID台阶29)界定的第二下游表面的径向范围，第二下游表面也是来自相同的调节限制35的下游。这样，来自也被称为调节限制35的第二限制35下游的流体压力对活塞的运动具有极小的影响。

提供呈组件的形式的校准工具，该校准工具与穿过密封输入室的齿条23相互作用，该齿条23借助于安装在入口中的轴承自由地轴向滑动。齿条23适合于连接到机电工具或其他控制的驱动工具。

齿条23以垂直于塞子的运动以及平行于塞子19的面的方向延伸到室中，并且具有齿状部分。齿状部分与借助于销钉固定地安装到凸轮板的小齿轮接合，凸轮板包含用于凸轮从动件的导引装置。凸轮从动件固定地安装在轴上，并且小齿轮穿过轴中的槽，以便不妨碍其轴向移动。当杆轴向移动时，小齿轮通过其与齿条的齿的接合被强制旋转，并且凸轮板随着小齿轮旋转。当凸轮板旋转时，凸轮从动件被强制在携带有轴的凸轮导引装置中行进。轴的在除了轴向上之外的任何方向的移动被壳体、轴的槽中的小齿轮与其它部件的接合阻止。携带在轴上的塞子19也被强制轴向移动，从而调节塞子19和底座(控制密封板15)的间隔。塞子被导致行进的距离通过设置在杆的区域上的标尺来测量，标尺从室中显现。由杆沿着标尺行进的距离对应于用于塞子19的预先计算的行进距离。通过齿条支承部(rackbearings)协助轴平滑地移动，齿条支承部抵靠小齿轮保持齿条部分，而不妨碍其线性运动。

环绕轴的是弹簧。弹簧被压缩以便促使塞子19和底座(控制密封板15)分离。

在塞子19和盖板(机构盖14)之间形成室，室通过一系列通路连接到塞子19上游的在战略上定位的点。该室中的压力部分地补偿横跨阀的压差以减小移动塞子所需的致动力。

前后支承板在相对的端部处围绕轴密封，将流体与室中的空气分离。穿过支承板中的每一个的轴的周长是相等的。

参照图2，可以看到的是，小齿轮被安装在杆支承部(rod bearing)中，并且从动件支承部协助凸轮从动件的平滑行进。借助于销钉和偏置弹簧，凸轮板相对于凸轮从动件的定位被偏置，以便促使凸轮从动件的返回，并且因此抵抗杆的向下冲程。

下表总结了在图中示出的参考部件。

表1

将理解的是，可以对本文描述的主题作出各种修改和改变，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (31)

1.一种具有压力独立控制和平衡阀的装置，所述装置适合在循环加热/冷却系统中使用，所述装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，其中所述底座、所述塞子和所述活塞同轴地对准，调节工具确定所述塞子的所述上游表面和所述底座之间的第一流动限制的大小，所述活塞是可操作的以响应于横跨所述第一流动限制的压差和预先确定的力移动，所述活塞相对于所述塞子的所述下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨所述第一流动限制的大体上恒定的压差。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述塞子是大体上圆柱形的，并且所述塞子能够相对于所述底座轴向地移动，并且其中，流体流速的控制通过改变所述塞子和所述底座之间的距离来实现。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述塞子的所述下游表面是大体上圆锥形的，并且延伸到由所述活塞界定的管中。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述活塞是大体上管状的，并且具有至少部分地环绕所述塞子的所述下游表面的套叠式部分。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述活塞能够在所述塞子的中心纵向轴线的远侧与所述塞子形成环形接触。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中流体能够流经所述装置，并且所述塞子定位在所述流体的流动路径内，所述塞子布置成所述塞子的纵向轴线平行于流动方向。

7.根据权利要求4所述的装置，其中流体流动路径在所述塞子和所述底座之间径向向外延伸，并且在所述塞子的所述下游表面和所述活塞的套叠式管状部分之间径向向内延伸。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述活塞具有凸缘和推动所述活塞以增大所述第二流动限制的大小的弹簧，所述凸缘具有低压侧和高压侧，所述凸缘的所述高压侧在使用中经受所述第一流动限制上游的第一流体压力，从而产生推动所述活塞以减小所述第二流动限制的大小的力，所述凸缘的所述低压侧在使用中经受所述第一流动限制下游的第二流体压力，从而产生推动所述活塞以增大所述第二流动限制的大小的力。

9.根据权利要求4所述的装置，其中所述活塞的管状的部分在内部和外部两者均具有直径的过渡，使得所述活塞的经受第二流体压力的径向面积等于所述活塞的经受第一流体压力的径向面积；和/或其中，在使用中，所述活塞的经受来自所述第二流动限制下游的第三流体压力的径向面积对于将朝向打开位置推动所述活塞的侧面等于将朝向关闭位置推动所述活塞的侧面。

10.一种具有压力独立控制和平衡阀的装置，所述装置适合在循环加热/冷却系统中使用，所述装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定所述塞子的所述上游表面和所述底座之间的第一流动限制的大小，所述活塞是可操作的以响应于横跨所述第一流动限制的压差和预先确定的力移动，所述活塞相对于所述塞子的所述下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨所述第一流动限制的大体上恒定的压差；其中所述塞子的所述下游表面由一个或更多个气蚀抑制元件界定。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述气蚀抑制元件包括多个脊。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述气蚀抑制元件由多个圆柱形构件、或多个截头圆锥形构件形成。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述多个圆柱形构件、或所述多个截头圆锥形构件彼此邻接以形成多个台阶。

14.根据权利要求10所述的装置，其中所述气蚀抑制元件随着距所述活塞和所述塞子之间的接触点的距离而在高度和宽度上是逐渐地更大的，所述气蚀抑制元件形成台阶式的、近似圆锥形的表面。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的装置，其中在包含所述塞子的中心轴线的平面中的连接所述气蚀抑制元件的外边缘的线与所述塞子的中心轴线在45度至50度汇合。

16.根据权利要求10-14中任一项所述的装置，其中在包含所述塞子的中心轴线的平面中的连接所述气蚀抑制元件的外边缘的线与所述塞子的中心轴线在47度汇合。

17.根据权利要求10-12和14中任一项所述的装置，其中所述气蚀抑制元件由12个圆柱形构件形成。

18.根据权利要求13所述的装置，其中所述气蚀抑制元件由12个圆柱形构件形成。

19.根据权利要求17所述的装置，其中轴向最大的圆柱形构件邻近所述塞子的中心轴线定位，并且所述轴向最大的圆柱形构件在所述轴向最大的圆柱形构件的径向近侧内边缘和径向远侧外边缘之间具有6.5mm的宽度。

20.根据权利要求18所述的装置，其中轴向最大的圆柱形构件邻近所述塞子的中心轴线定位，并且所述轴向最大的圆柱形构件在所述轴向最大的圆柱形构件的径向近侧内边缘和径向远侧外边缘之间具有6.5mm的宽度。

21.根据权利要求19或20所述的装置，其中所述轴向最大的圆柱形构件的轴向高度是6.5mm。

22.根据权利要求18所述的装置，其中相继的径向远侧圆柱形构件具有小于近侧相邻构件0.5mm的宽度和高度，并且最小的台阶是1mm高，并且被定位成距所述活塞的边缘和所述塞子之间的接触点3mm。

23.一种具有压力独立控制和平衡阀的装置，所述装置适合在循环加热/冷却系统中使用，所述装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定所述塞子的所述上游表面和所述底座之间的第一流动限制的大小，所述活塞是可操作的以响应于横跨所述第一流动限制的压差和预先确定的力移动，所述活塞相对于所述塞子的所述下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨所述第一流动限制的大体上恒定的压差；其中，所述活塞的操作能够通过关闭穿过所述壳体的经受横跨所述第一流动限制的压差的通道被阻止。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述通道从所述底座的上游延伸穿过所述壳体，并且与所述活塞的驱动表面流体连通。

25.根据权利要求23或24所述的装置，其中所述通道中的阀被提供以使所述通道能够打开或关闭，。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述通道能够使用所述阀来切换，并且提供：当所述阀处于第一位置中时，所述活塞的驱动侧与所述第一流动限制上游的流体压力流体连通；或当所述阀处于第二位置中时，所述活塞的驱动侧与所述第一流动限制和所述第二流动限制之间的流体压力流体连通。

27.一种具有压力独立控制和平衡阀的装置，所述装置适合在循环加热/冷却系统中使用，所述装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，控制器确定所述塞子的所述上游表面和所述底座之间的第一流动限制的大小，所述活塞是可操作的以响应于横跨所述第一流动限制的压差和预先确定的力移动，所述活塞相对于所述塞子的所述下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨所述第一流动限制的大体上恒定的压差；其中，所述塞子的所述上游表面由管和定位在所述管内部的盘状物界定，并且所述管的端部是圆弧形的，使得与所述底座共同配合以形成控制限制的边缘具有半环面的形式。

28.根据权利要求27所述的装置，其中所述管的厚度是1.6mm并且所述管的边缘的半径是0.8mm，使得所述管以半环面结束；和/或所述盘状物被定位在所述管的端部内侧6mm。

29.根据权利要求27或28所述的装置，其中所述管的在所述盘状物下游的厚度被选择，使得所述厚度相当于所述塞子的整个表面的1/16，并且所述管的在所述盘状物下游的壁在使用中暴露于所述控制限制的下游的流体压力。

30.根据权利要求27或28所述的装置，其中所述盘状物界定至少一个孔，使得在使用中，所述盘状物在两侧上暴露于相同的压力。

31.根据权利要求30所述的装置，其中所述盘状物界定多个孔。