CN105849449B - 阀和操作阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体分配系统的具有平衡功能的阀。阀关闭构件在关闭位置和完全打开位置之间是可移动的。致动设备设置成用于改变阀关闭构件的位置。控制单元被提供并且包括电子存储器，该电子存储器适合于接收和存储开口限制值，所述开口限制值表示在阀关闭构件的所述关闭位置和所述完全打开位置之间的选定的中间位置，其中，控制单元控制致动设备以将阀关闭构件的移动限制到从所述关闭位置到所述选定的中间位置的位置。本发明还涉及阀系统，并且涉及操作阀的方法。

Description

阀和操作阀的方法
技术领域
本发明涉及用于流体分配系统的具有平衡功能的阀，并且涉及包括此类阀的阀系统。本发明还涉及操作流体分配系统中的阀的方法。
背景技术
用于例如加热、冷却和供水的流体分配系统被设计成将来自源头的流体供给到消耗点。每个消耗点通常具有计算和设计的流量或压差要求。然而，根据液体循环加热系统的类型，流量要求常常随着时间是可变的，并且可以随着像季节性(例如，夏季或冬季)一样的因素变化，其改变来自消耗点的负荷、系统流体的温度变化、系统流体的消耗中的变化(例如，对于饮用水)。
控制阀时常用于流体分配系统中，并且具有可变的开口，使得流动速率可以被控制。
平衡和控制阀提供了附加的特征/功能。为了平衡系统，阀的手轮被转动以用于预设定阀的最大开口，即通过阀的最大流量。例如，对于具有阀座(可移动的阀盘是与该阀座可共同操作的)的阀，联接到手轮的结构将会限制阀盘被允许从阀座移动多远。阀的致动应注意，阀不可打开更大，并且控制部分可以因此被校准以控制阀在设置的限制内移动。
虽然由现有的平衡和控制阀所提供的预设定功能有利于例如在建筑物的不同部分中获得期望的流量，但是它们具有缺点，其与不具有平衡功能的普通阀相比是相对复杂和昂贵的。
发明概述
本发明的目的是提供具有平衡功能的阀，该阀减轻以上提及的现有的阀的缺点。将会在下文中变得明显的这个和其它的目的通过阀、阀系统和操作阀的方法来实现，如在所附独立权利要求中所界定的。
本发明构思基于这样的认识，即用于预设定通过阀的最大流量的现有的手轮和复杂的结构可以由虚拟预设定来取代。
根据本发明构思的第一方面，提供了一种用于流体分配系统的具有平衡功能的阀。该阀包括：
流体进口和流体出口，
阀关闭构件，其在关闭位置和完全打开的位置之间是可移动的，在所述关闭位置，流体被防止从所述流体进口流到所述流体出口，
致动设备(例如电子的、气动的、液压的或机械的)，其用于改变阀关闭构件的位置，
控制单元，其包括电子存储器，所述电子存储器适合于接收和存储开口限制值，所述开口限制值表示在所述阀关闭构件的所述关闭位置和所述完全打开的位置之间的选定的中间位置，
其中，所述控制单元控制所述致动设备以将所述阀关闭构件的移动限制到从所述关闭位置到所述选定的中间位置的位置。
因此，具有其电子存储器的控制单元用作“虚拟手轮”。除了其平衡功能之外，该阀还可以具有控制功能。其可以被设计为平衡和控制阀。相同的控制单元可以既用于平衡功能，又用于控制功能。例如，假设阀关闭构件的完全打开位置距其关闭位置是20mm且确定的是为了合适的平衡最大开口将是距关闭位置15mm，那么对应于距关闭位置15mm的开口限制值存储在控制单元的电子存储器中。控制单元因此会重新校准，使得选定的中间位置(例如，距关闭位置15mm)变成阀关闭构件的最大允许开口。换句话说，控制单元的控制功能将仅允许阀关闭构件在关闭位置(距关闭位置0mm)到选定的中间位置(例如，距关闭位置15mm)之间移动。
重新校准可以被如下例示。假设控制单元的阀控制功能基于可以从0V变化到10V的输入电压，其中0V会导致控制单元控制致动设备使阀关闭构件移动到其关闭位置，并且10V会导致控制单元控制致动设备使阀关闭构件移动到最大打开位置，并且在它们之间的电压会导致变化的打开度。在平衡/预设定完成之前，最大打开位置是完全打开位置(以上的示例中的20mm)。然而，在预设定到中间位置(以上的示例中的15mm)之后，控制单元将会重新校准，使得10V的输入会导致控制单元控制致动设备仅使阀关闭构件移动到所述中间位置，并且不超出所述中间位置。
综上所述，应理解，控制单元可以被操作以通过预设定工作区域来平衡流体分配系统，以用于随后控制通过阀的流量。因此，所述选定的(期望的)中间位置可以被认为是预设定的Kv值，因此用于流量控制。在至少一些示例性的实施方案中，控制单元可以因此被认为是具有两个操作模式，一个用于预设定/平衡，并且一个用于控制。
控制单元可以是已经用于阀应用的商业上可用的控制单元。这样的控制单元的示例是由TA Hydronics提供的TA-MC-55、TA-MC55Y和TA-MC100。控制单元可以随着合适的印刷电路板和/或随着合适的软件来更新，或现有的软件可以重新编程以用于使电子存储器成为可能。然后，开口限制值可以存储为软件值而不是机械限制。因此，有别于现有技术，在本发明构思的情况下，平衡/预设定(即选择)期望的中间位置成为最大允许位置可以在不需要有人转动手轮的情况下完成。此外，减少了阀的复杂性(以及相关的成本)。
阀关闭构件可以被操作以用于调节流体的物理性质。物理性质可以是，例如从进口流到出口、从进口到出口的压降、Kv值和温度。
本发明构思可以用于各种类型的阀关闭构件。例如，阀关闭构件可以实现旋转或枢转移动，其中，选定的中间位置将会在阀关闭构件的关闭位置和完全打开位置之间的旋转的位置处。这样的旋转阀的示例是球阀和蝶阀。在其它的实施方案中，阀关闭构件可以实现直线或平移移动。例如，阀关闭构件可以附接到阀杆或包括阀杆，该阀杆可以适当地在轴向方向上从阀关闭构件的关闭位置被举升到各种开口程度。因此，表示选定的中间位置的开口限制值可以在这种情况下被认为是举升限制值。
根据至少一个示例性实施方案，位置确定装置是可操作地可连接到阀关闭构件的，以用于确定阀关闭构件的当前位置并且为控制单元提供关于当前位置的输入。
根据至少一个示例性实施方案，所述致动设备包括马达以用于移动阀关闭构件，并且所述位置确定装置适合于测量相对于马达的参考位置的马达的实际位置，其中在所述实际位置和所述参考位置之间的关系是可转变成阀关闭构件的当前位置的。
根据至少一个示例性实施方案，所述致动设备连接到马达以用于移动阀关闭构件，并且所述位置确定装置适合于测量相对于连接到马达的部件的参考位置的连接到马达的所述部件的实际位置，其中在所述实际位置和所述参考位置之间的关系是可转变成阀关闭构件的当前位置的。
位置确定装置可以是很多可想到的选项中的一个或多个。例如，位置确定装置可以是位置传感器，例如磁性的、超声的或光学的传感器。位置确定装置还可以间接确定阀关闭构件的位置。例如，阀关闭构件的移动可以通过其它移动设备产生，这些移动设备的运动可以转换成阀关闭构件的移动。这样的设备的示例是在汽缸中移动且通过合适的联接来连接到阀关闭构件的活塞。活塞的位置可以用于确定阀关闭构件的位置。另一个选项将在具有分离构件的可变容积的室中，例如柔性膜或可移动的活塞，其中，室中的容积和/或压力可以用于确定/计算阀关闭构件的位置。另一可能性是检测马达的驱动轴的旋转方位，例如，检测驱动轴的一个或多个轮齿的位置。还有另一选项将是使用可操作地可连接到阀关闭构件的步进马达，其中从参考位置采取的步数可以是可转变成阀关闭构件的位置的。
参考步进马达，应注意，根据至少一个示例性实施方案，所述致动设备包括步进马达或连接到步进马达，以用于使阀关闭构件移动，并且所述位置确定装置适合于计算相对于步进马达的开始或参考位置由步进马达采取的步数，其中采取的步数是可转变成阀关闭构件的当前位置的。转变可以由控制单元合适地完成，然而，转变可以由远程计算设备来完成，例如建筑管理系统(BMS)的控制系统或计算机。BMS可以将输入信号发送到控制单元，该输入信号可以包括待采取的步数，因此控制单元将合适的控制信号发送到步进马达。可选地，输入信号包括关于阀关闭构件的位置变化的信息，并且控制单元可以计算出对应于该变化的步进马达的步数。
根据至少一个示例性实施方案，阀包括齿轮和运动转换器，其中步进马达可操作地可连接到齿轮的输入侧并且运动转换器可操作地可连接到齿轮的输出侧，其中运动转换器可操作地可连接到阀关闭构件，以用于将齿轮的运动转换成阀关闭构件的移动。输入侧可以合适地是低转矩侧，该低转矩侧增加到输出侧/高转矩侧。运动转换器可以因此将旋转的齿轮运动转换成直线运动。例如，运动转换器可以包括主轴，该主轴包括两个互相接合的带螺纹的主轴部分。在另外的实施方案中，运动转换器可以包括齿轮，该齿轮与齿条齿轮接合。
根据至少一个示例性实施方案，控制单元适合于接收平衡信号，例如电子平衡信号，该平衡信号表示所述开口限制值和/或所述选定的中间位置。电子平衡信号可以来自数个可想到的来源中的任一个。例如，平衡信号可以来自流量测量设备，该流量测量设备是可操作地可连接到控制单元的。这样的流量测量设备可以例如连接到阀的压力端口。在为了平衡的目的调节流量直到流量测量设备检测到期望的最大流量之后，流量测量设备可以将平衡信号发送到控制单元。这可以通过有线或无线例如通过蓝牙来完成。流量测量设备可以具有用户界面，用户在该用户界面上激活电子平衡信号的传输。另外的可想到的解决方案将是，流量测量设备被预编程以检测特定流量，并且一旦被检测，其将会自动将平衡信号发送到控制单元。作为用于发送平衡信号的流量测量设备的选择或补充，阀本身可以设置有用户界面，例如控制面板或按钮，以发送平衡信号，并且因此存储开口限制值。在另外的实施方案中，用户界面可以布置在远程位置，例如在BMS的控制设备处、在专用的控制面板处，或者布置成无线通信设备，例如手机、计算机或远程控制器。
一旦平衡完成并且控制单元被重新校准，除非其从以前的预设定已经正确地校准，否则控制单元可以用于调节阀的位置以补偿流体分配系统中的波动或失真或在另外的环境条件中的变化。例如，如果在房间中需要一定的温度并且窗户是打开的以放进冷空气，则控制单元将会控制致动设备以使阀关闭构件移动成更大程度的开口，从而(加热的)水的流量增加，并且因此增加例，从与阀关联的散热器发射的暖气。这反映在至少一个示例性实施方案中，其中，控制单元适合于接收控制信号，以用于补偿在诸如温度、压力或流量的物理性质的测量值和期望值之间的差异。所述测量值可以分别由温度或压力传感器或流量计来获得。控制信号可以是电子信号、压力信号或其它合适的信号。
根据至少一个示例性实施方案，位置确定装置和/或控制单元适合于将输出信号发送到反馈回路，所述输出信号表示阀关闭构件的当前位置，即信号包含关于阀关闭构件的当前位置的信息，其中，控制单元适合于接收来自反馈回路的输入信号，以用于如果阀关闭构件的当前位置偏离阀关闭构件的期望位置，则产生阀关闭构件的校正移动。因此，输入信号可以例如是控制信号，以用于补偿在物理性质的期望值和测量值之间的偏差，如前面描述的。反馈回路可以被包括在建筑管理系统中，该建筑管理系统与建筑中或其它设施中的多个阀通信。
应理解，阀可以具有多于一个的进口和多于一个的出口。例如，阀可以具有两个进口和一个出口，或一个进口和两个出口，或两个进口和两个出口。还将想到，具有多于两个的进口和/或出口。
还应理解，流经阀的流体可以是气体或液体，例如加热/冷却的水或饮用水。因此，根据至少一个示例性实施方案，阀用于加热/冷却分配系统，例如区域加热/冷却系统，或用于饮用水分配系统。
根据本发明构思的第二方面，提供了一种阀系统。该阀系统包括：
根据本发明构思的第一方面的阀，以及
测量设备，其是可操作地可连接到阀的，以用于测量阀中的流体的物理性质，其中，测量设备包括通信装置，所述通信装置是可操作地可连接到阀的控制单元的，以用于使信息的以下部分中的至少一个与控制单元通信：
所述开口限制值，
所述选定的中间位置，
期望的最大开口存在于阀中，其中当所述期望的最大开口存在时，阀关闭构件的位置变为所述选定的中间位置。
阀可以包括压力端口，测量设备可以连接到该压力端口以确定流量。
测量设备可以例如是用于测量通过阀的流量的流量测量设备，并且所述期望的最大开口可以是期望的最大流量。测量设备还可以可选地测量流体的压力或温度，取决于意在调节哪个物理性质。
根据本发明构思的第三方面，提供了一种操作流体分配系统中的阀的方法。该方法包括：
确定阀的期望的最大开口，
将阀关闭构件调节到中间位置，所述阀关闭构件在关闭位置和完全打开的位置之间是可移动，在所述中间位置获得所述期望的最大开口，
在控制单元中存储表示所述中间位置的数据，
将所述中间位置界定为阀关闭构件的最大允许打开的位置。
最大开口可以基于最大期望的流量，然而，如以上所描述的，其可以基于其它参数，取决于意在用手边的阀控制哪个物理性质。这样的物理性质可以例如是压力、压差、流量和/或Kv值。
阀的平衡或预设定可以通过使用流量和/或压力测量设备来完成，如以上关于第一和第二方面所描述的。在流量测量设备的情况下，当其表明或已经发现经过阀的流体流量目前在以前选择的水平或计算的期望的最大流量的水平时，那么阀关闭构件现在的中间位置被存储为控制单元中的数据/软件值。随后，控制单元可以被操作成调节和补偿流体分配系统中的波动或失真。存储值防止阀关闭构件移动超出所述中间位置。然而，阀关闭构件在关闭位置和所述中间位置之间仍是可移动的。这反映在以下的示例性实施方案中。
根据至少一个示例性实施方案，该方法还包括为所述控制单元提供输入信号以及使阀关闭构件移动到所述期望的位置，所述输入信号表示在所述关闭位置和所述中间位置之间的期望的位置。
根据至少一个示例性实施方案，所述输入信号是数字和/或模拟的电输入信号。在数字信号的情况下，其可以是数据信号。这样的数据信号可以通过无线方式或有线方式来传输。模拟的电输入信号可以是输入电流和/或输入电压。
根据至少一个示例性实施方案，所述输入信号包括所述控制单元的输入电压，所述输入电压在预定义的第一电压和预定义的第二电压之间是可变的，其中阀关闭构件的开口程度取决于所述电压的值，并且其中，如果所述第一电压被控制单元接收，则控制单元调节阀关闭构件到其关闭位置，并且如果所述第二电压被控制单元接收，则控制单元调节阀关闭构件到所述中间位置。第一电压可以例如是0V。然而，将可想到的是，第一电压具有不同的值。第二电压合适地是所述输入信号的最大信号电压的100％。然而，其它可想到的选择也是可能的。例如，第二电压小于最大电压的100％，其中与阀关闭构件的定位相关的信息相比，更高的电压信号可以用于输送其它信息。
输入信号不一定作为电压来输送。其可以是无线传输的输入信号。输入信号可以取代在两个值(例如第一电压和第二电压)之间变化，其可以具有有限数量的离散值。例如，输入信号可以具有用于打开的第一值和用于关闭的第二值。在这种情况下，只要输入信号被控制单元接收，阀关闭构件就可以分别朝向打开和关闭方向移动。当输入信号停止时，阀关闭构件的移动也被停止。
根据至少一个示例性实施方案，该方法还包括确定阀关闭构件的当前位置，比较所述当前位置与阀关闭构件的期望的位置，进行阀关闭构件的校正定位，以补偿在阀关闭构件的所述当前位置和所述期望的位置之间的偏差。
根据至少一个示例性实施方案，阀关闭构件的移动由马达致动，其中阀关闭构件到改变的位置的移动包括确定待由马达(或连接到马达的部件)采取的位移，以用于使阀关闭构件移动到所述改变的位置，并且为马达提供来自控制单元的定位信号以实现所述位移。
根据至少一个示例性实施方案，阀关闭构件的移动由步进马达致动，其中阀关闭构件到改变的位置的移动包括确定待由步进马达采取的步数，以用于使阀关闭构件移动到所述改变的位置，并且为步进马达提供来自控制单元的定位信号以采取所述步数。
虽然调节阀关闭构件的步骤可以通过在被认为将变成中间位置(即获得期望的最大流量的位置)的位置附近移动阀关闭构件来完成，但是在另外的实施方案中，为了初始校准，当测量开口程度时，阀关闭构件一直从关闭位置移动到完全打开的位置和/或反之亦然。
根据至少一个示例性实施方案，将阀关闭构件调节到中间位置的所述步骤包括测量阀中的流体的物理性质(例如流量、Kv值、压力、压差、温度和/或温度差)，并且使阀关闭构件在所述关闭位置和所述完全打开位置之间移动，其中在控制单元中存储表示所述中间位置的数据的所述步骤之前进行当到达所述最大期望的开口时将预设定的信号发送到控制单元的步骤。
在一些情况下，可能期望的是，改变预设定，即选择新的中间位置，并且因此重新平衡流体分配系统。例如，在冬季时与夏季时相比，选定的中间位置可以更接近于完全打开的位置。这反映在至少一个示例性实施方案中。
因此，根据至少一个示例性实施方案，该方法包括至少两个预设定的模式，例如冬季模式和夏季模式，其中
在第一预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第一中间位置，
在第二预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第二中间位置，
其中所述第一中间位置不同于所述第二中间位置。
除了以上所描述的内容，应注意，根据第三方面的方法可以包括与第一和第二方面有关的描述的任何实施方案和特征。
附图简述
图1和图2示出了根据现有技术的阀。
图3示意性示出了本发明构思的至少一个示例性实施方案。
图4a-图4d示出了图3中的阀关闭构件的不同位置的详细视图。
图5在局部剖面中示出了根据本发明构思的至少一个示例性实施方案的阀。
图6在局部剖面中示出了根据本发明构思的至少另外的示例性实施方案的阀。
图7示出了测量设备，该测量设备可操作地可连接到根据本发明构思的至少一个示例性实施方案的阀。
附图详述
图1和图2示出了根据现有技术的阀。
图1示出了控制阀2，该控制阀包括手轮4。致动器布置在阀颈部6处，该阀颈部连接到控制阀2的阀体8。阀主轴10被居中地安装在阀颈部6中。阀颈部6包括套筒状且圆柱形的内塞12以用于期望的最大开口的控制和预设定，在这种情况下为阀2的可选的Kvs值。内塞12相对于阀主轴10是静止的，并且内塞12具有用于流体流入的打开的底部14和在其侧面处的用于流体流出的开口16。
阀颈部6还包括套筒状且圆柱形的外塞18，该外塞部分地围绕内塞12的上部部分。外塞18被设置成特别用于将内塞12的开口16关闭到期望的开口面积。外塞18可移置地安装在阀颈部6中，并且此外，为了平衡，内塞12和外塞18相对于彼此是可移置的。
阀2还包括进口连接部20和出口连接部22。流经通道(flow through passage)24设置在阀颈部6的下部部分和阀座26之间。阀2还包括用于测量螺纹接套(measuringnipple)的两个连接部28。
使流体能够从进口连接部20经由内塞12、穿过内塞12的底部14向内并且穿过内塞12的侧面处的开口16向外、此后还穿过流经通道24且然后到出口连接部22而流动经过阀2。
手轮4与设置有齿的反转齿轮(counter gear)30接合，该反转齿轮进而与预设定的螺杆32接合。当预设定时，外塞18相对于阀座26在其上部最远的位置。预设定意味着内塞12的开口16的位置/距离相对于阀座26是设定的。手轮4的旋转运动经由反转齿轮30传递到预设定的螺杆32。预设定的螺杆32的下部部分设置有内螺纹，该内螺纹与设置在内塞12的上部部分处的外螺纹配合。预设定的螺杆32的旋转转换为内塞12的轴向运动。用这种方法，内塞12在朝向或远离阀座26的方向上轴向移动。应注意，外塞18在预设定的程序期间没有移动，而是留在其上部位置。当预设定完成且然后阀2预备好控制时，由预设定给定的内塞12和外塞18的相对位置将会保持不变。在控制阀2期间，当内塞12和外塞18向上或向下移动时，在内塞12的侧面处的开口16将会通过阀座26被遮蔽到更大或更小的程度。在控制阀2时，致动器(未示出)设置成推动阀主轴10的上端以使其向下移动，并且因此克服弹簧的偏置而使内塞12和外塞18向下移动。
图2示出了另一个现有技术的阀40。阀40具有进口42和出口44以及在它们之间的流体通道46。当橡胶元件50顶住阀座52时，流体通道46可以通过设置有橡胶元件50的塞48来封闭。塞48在轴54上被携带，该轴54的轴线穿过塞48的中心。
阀杆56在垂直于塞48的运动且平行于塞的以齿形部分58的形式的面的方向上延伸。齿形部分58经由齿轮和凸轮机构60可操作地可连接到轴54。阀杆56的轴向移动被转化成轴54的轴向移动(轴54的轴向移动垂直于阀杆56的移动)。被携带在轴54上的塞48也因此轴向移动，从而调节塞48和座52的间隔。经过阀40的压差通过使用塞48的任意一侧上的端口62来监控。
类似于现有技术的图1中的阀2，图2中的阀40的最大允许开口也可以是预设定的。机械止动件64是预设定的，以用于限制阀杆56的移动。更具体地，当阀杆56的环形凸缘66与机械止动件64接触时，阀杆56不能进一步移动(图2中向上)。图2示出了阀40的完全打开的位置。为了预设定阀40，螺母68被松开并且机械止动件64和阀杆56向下移动直到塞48在期望的位置，即，界定阀40的最大允许开口。螺母68然后被拧紧，使机械止动件64不动，其中预设定被完成。在阀40随后的控制中，致动器(未示出)被设置成推动阀杆56的上端70以使其向下移动，并且因此使塞48克服弹簧72的偏置朝向阀座52移动。如果没有向下的力提供在阀杆56上，朝打开阀的方向偏置的弹簧72将会造成阀杆56的向上的行程，然而，该行程由机械止动件64来限制。
图3示意性示出了本发明构思的至少一个示例性实施方案。应注意，图3是具有平衡功能的阀100的总示意图，并且仅旨在示出本发明构思的基本原理。然而，此原理可以用在各种类型的阀上，例如类似于图1和图2中所示出的那些阀。
阀100具有流体进口102和流体出口104以及在进口102和流体出口104之间的通道106。在此实施方案中，阀100示出为具有带间隔壁108的阀体，所述间隔壁设置有通孔110。围绕通孔110的区域形成阀座112。在此实施方案作为由阀杆携带的板示出的阀关闭构件114相对于阀座112是可调节的。该阀板可操作地可连接到用于改变阀关闭构件114的位置的致动设备116。致动设备116在本文作为马达被示出。齿轮机构118将马达116的旋转运动转换成阀关闭构件114的直线运动。控制单元120包括电子存储器，该电子存储器适合于接收和存储开口限制值，现在这将会关于图4a-图4d进一步描述。
图4a-图4d示出了图3中的阀关闭构件114的不同位置的详细视图。
图4a示出了阀关闭构件114的完全打开的位置，即距阀座112的设计最大间隔。图4d示出了阀关闭构件114的关闭位置，其中阀关闭构件114紧靠阀座112以封闭通孔110。
为了平衡阀，阀的最大设计开口是确定的，这样的最大设计开口是阀关闭构件114的中间位置，即，在图4a中的完全打开位置和图4d中的关闭位置之间。例如，图4b示出了这样的中间位置。选定的中间位置可以表示为开口限制值，该开口限制值存储在控制单元120(图3)的电子存储器中。控制单元120然后将会控制致动设备116以限制阀关闭构件114的移动，使得限制阀关闭构件114不可超过所述中间位置与阀座112隔开。
中间位置的这种选择，即阀100的预设定，可以依赖于各种参数和/或操作条件。例如，在每年的不同季节期间，加热需求可能在建筑物中变化。作为示例并且为简单起见，假设某些加热流体存在于该系统中，全年具有相同的流体温度，然后图4b可以表示在冬季条件下(此时需求更多的加热流体)的所述选定的中间位置，同时图4c(在图4c中，阀关闭构件更接近于阀座112)可以表示在夏季期间的所述选定的中间位置。然而实际上，操作条件贯穿全年且由于各种原因可能变化。例如，流体温度可能在不同的时期期间是不同的。实际上，为了冷却的目的与为了加热的目相比，通常可能需要更大的最大允许开口。因此，图4b和图4c中的示例性示例可以根据特定的操作条件颠倒，即图4b可以表示在需要冷却时的中间位置，而图4c可以表示在需要加热或更少的冷却时的中间位置。
换句话说，控制单元120可以配置成当收到新的开口限制值时改变存储的开口限制值。在另外的实施方案中，控制单元120可以配置成使数个开口限制值同时被存储，其中当用户选择某一模式(例如，冬季模式或夏季模式)时，控制单元110将会使用对应的开口限制值以控制致动设备116，使得阀关闭构件114被防止移动超出(打开得多于)与所述开口限制值关联的中间位置。
阀100的平衡或预设定可以以各种方式来完成，如在本申请其它地方描述的。在图3中，建筑管理系统(BMS)122被示意性示出为与控制单元120可操作地通信。BMS122可以发送电子平衡信号，该电子平衡信号表示开口限制值和/或选定的中间位置(该电子平衡信号通过控制单元被转换成用于在电子存储器中存储的开口限制值)。
图3还示出了位置确定装置124，在本文被示出为光学传感器或超声传感器，该光学传感器或超声传感器确定阀关闭构件114的当前位置并且适合于为控制单元120提供关于当前位置的反馈。为了说明性目的，阀杆设置有水平标记126，该水平标记通过传感器124是可检测的。然而，如在本申请其它地方所提及的，阀关闭构件114的位置可以以不同的方式来确定，例如监测齿轮的轮齿的移动或位置，或者计算通过步进马达采取的步数，等等。
在操作期间，在阀100已经被平衡且开口限制值已经通过电子存储器存储之后，控制单元120控制阀。位置确定装置124(例如图3中的位置确定装置或不同的位置确定装置)和/或控制单元120适合于将输出信号发送到反馈回路。输出信号包含关于阀关闭构件114的当前位置的信息，其中控制单元120适合于接收来自反馈回路的输入信号，以用于如果阀关闭构件的当前位置偏离阀关闭构件的期望位置，则产生阀关闭构件114的校正移动。因为开口限制值已经被存储，所以控制单元120已经被重新校准使得表示“最大开口”的输入信号将不会打开到图4a中的完全打开的位置，而是仅到选定的中间位置(例如，图4b)。
操作阀100的此方法可以用于各种类型的流体分配系统中，例如加热/冷却(例如，区域)分配系统或饮用水分配系统。
图5示出了根据本发明构思的至少一个示例性实施方案的局部剖面的阀200。在此示例性实施方案和图2中的现有技术的阀40之间的不同点在于预设定。因此，阀杆256、凸轮机构260、主轴254、阀座252和塞248(充当阀关闭构件)等等可以与现有技术相同(200添加到图2中的参考标记)。然而，图5中的实施方案没有机械止动件(例如，图2中的机械止动件64)。
在图5和其它实施方案中，阀关闭构件248的移动通过电子控制装置(electroniccontrol arrangement)201来控制。电子控制装置201包括控制单元和致动设备(未示出)，例如电子致动设备。在图5中，阀杆256被示出为连接到电子控制装置201。为了平衡阀200，电子控制装置201将开口限制值存储在控制单元的电子存储器中。这可以以多种方式来提供，如在本申请中已经描述的。例如，当阀关闭构件248在已经获得用于平衡的期望的流动特性的这种位置时，此中间位置将会是阀的新的最大允许开口，并且此信息将会作为开口限制值存储在电子存储器中。在阀随后的控制中，控制单元将会控制致动设备，使得其起作用为抵抗弹簧272的偏置，致使阀关闭构件248不会远离座252移动得比到所述中间位置更远一些。
图6用示出了根据本发明构思的至少另外的示例性实施方案的局部剖面的阀300。阀300具有进口连接部302和出口连接部304以及在它们之间的流动通道306。阀300包括旋转阀关闭构件308。在这里其被示出为球阀构件308。然而，其它可能性可以是蝶阀构件或其它合适类型的旋转阀构件。在球阀构件308中，存在通孔310。通孔310可以与流动通道306更大或更小程度地对齐以界定通过球阀构件308的开口。当通孔310完全与流动通道306对齐时，球阀308处于其完全打开的位置。当通孔310面向界定流动通道306的壁使得没有流体可以流经球阀构件308时，其处于其关闭位置。类似于前面的实施方案的描述，控制单元可以被设置(在本文被示出为形成电子控制装置312的一部分)以使阀300平衡。当诸如流速的流动特性处于期望的最大允许水平时，球阀构件308的旋转位置将存储为控制单元的电子存储器中的开口限制值。致动设备(也合适地并入电子控制装置312中)将在阀操作期间由控制单元来控制以允许球阀构件308在其关闭位置和被存储为开口限制值的所述旋转位置(所述旋转位置是在关闭位置和完全打开的位置之间的中间位置)之间旋转。
图7示出了测量设备408，该测量设备可操作地可连接到根据本发明构思的至少一个示例性实施方案的阀402。阀402被示出为设置在流体分配系统的管道400处。阀402具有两个连接部412、414以分别用于连接附接到测量设备408的管线404、406。通过此布置，测量设备408获取关于阀402或阀402中的流体的一个或多个物理性质的信息。例如，这样的物理性质可以是流量、压力、压差、Kv值、温度和/或开口程度。当平衡/预设定阀402时，最大开口可以例如基于最大期望的流量和/或所述其它性质中的一个或多个。
测量设备408与手持设备410无线通信或通过电缆通信，其为操作者提供关于测量的物理性质和/或关于从测量的性质计算出的物理性质的信息。在阀402的期望的最大开口确定之后，操作者可以基于这些测量值调节阀关闭构件，使得所述最大开口被获得。当手持设备410显示通过阀402的流体流量/压差/Kv值等等当前处于预定义的最大水平时，然后阀关闭构件的位置被存储为控制单元(未示出)中的数据/软件值，如前面在本申请中描述的。当达到物理性质的预定义的最大水平时，手持设备410可以自动地将所述位置(中间位置)传达到控制单元，和/或操作者可以主动指示手持单元将信息发送到控制单元。另一个可能性将是用户将所述信息直接提供到控制单元，例如，通过在控制单元处的用户界面。随后，控制单元可以被操作以调节和补偿流体分配系统中的波动或失真。
在以上所描述的图3-图7中示例性实施方案中的每个中以及在其它实施方案中，在预设定之后，即在开口限制值已经被存储之后，控制单元可以接收输入信号，该输入信号包含关于在阀关闭构件的中间位置(被存储为开口限制值)和关闭位置之间的期望的位置的信息。输入信号可以例如是控制信号，以用于补偿在物理性质的期望值和测量值之间的偏差，如前面描述的。信号可以是数字的，例如数据信号，或模拟的，例如电流或电压信号。由于预设定，控制单元已经基于开口限制值被重新校准。因此，中间位置将会被视为功能上100％打开的位置。因此，需要阀打开75％的输入信号将会理解为中间位置的开度的75％。
应理解，本发明构思不限制于所描述的示例性实施方案；而是限制于通常由所附权利要求界定的范围。

Claims (27)

1.一种阀，其具有平衡功能、用于流体分配系统，所述阀包括：
流体进口和流体出口，
阀关闭构件，其在关闭位置和完全打开位置之间是可移动的，在所述关闭位置，流体被防止从所述流体进口流到所述流体出口，
致动设备，其用于改变所述阀关闭构件的位置，
控制单元，其包括电子存储器，所述电子存储器适合于接收和存储开口限制值，所述开口限制值表示在所述阀关闭构件的所述关闭位置和所述完全打开位置之间的选定的中间位置，其中，所述控制单元控制所述致动设备以将所述阀关闭构件的移动限制到从所述关闭位置到所述选定的中间位置的位置，和
位置确定装置，所述位置确定装置是可操作地连接到所述阀关闭构件的，以用于确定所述阀关闭构件的当前位置并且为所述控制单元提供关于所述当前位置的输入。
2.根据权利要求1所述的阀，其中
所述致动设备包括马达或所述致动设备连接到马达，以用于移动所述阀关闭构件，以及
所述位置确定装置适合于测量所述马达的相对于所述马达的参考位置的实际位置或测量连接到所述马达的部件的相对于连接到所述马达的所述部件的参考位置的实际位置，其中，在所述实际位置和所述参考位置之间的关系是可转化成所述阀关闭构件的所述当前位置的。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的阀，其中，所述控制单元适合于接收平衡信号，所述平衡信号表示所述开口限制值。
4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述平衡信号来自可操作地连接到所述控制单元的流量测量设备、来自安装在所述阀上或布置在远程位置或布置为无线通信设备的用户界面。
5.根据权利要求4所述的阀，其中，所述远程位置在建筑管理系统(BMS)的控制设备处或在专用的控制面板处。
6.根据权利要求4所述的阀，其中，所述无线通信设备为手机、计算机或远程控制器。
7.根据权利要求1-2和4-6中任一项所述的阀，其中，所述控制单元适合于接收控制信号，以用于补偿在流体的选自于温度、压力或流量的物理性质的测量值和期望值之间的差异。
8.根据权利要求3所述的阀，其中，所述控制单元适合于接收控制信号，以用于补偿在流体的选自于温度、压力或流量的物理性质的测量值和期望值之间的差异。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的阀，其中，所述位置确定装置和/或所述控制单元适合于将输出信号发送到反馈回路，所述输出信号表示所述阀关闭构件的所述当前位置，其中，所述控制单元适合于接收来自所述反馈回路的输入信号，以用于如果所述阀关闭构件的所述当前位置偏离所述阀关闭构件的期望位置，则产生所述阀关闭构件的校正移动。
10.根据权利要求1-2、4-6和8中任一项所述的阀，其中，所述阀用于加热/冷却分配系统或用于饮用水分配系统。
11.根据权利要求3所述的阀，其中，所述阀用于加热/冷却分配系统或用于饮用水分配系统。
12.根据权利要求7所述的阀，其中，所述阀用于加热/冷却分配系统或用于饮用水分配系统。
13.根据权利要求9所述的阀，其中，所述阀用于加热/冷却分配系统或用于饮用水分配系统。
14.根据权利要求10所述的阀，其中，所述加热/冷却分配系统是区域加热/冷却系统。
15.根据权利要求11-13中任一项所述的阀，其中，所述加热/冷却分配系统是区域加热/冷却系统。
16.一种阀系统，包括：
阀，其具有平衡功能、用于流体分配系统，所述阀包括：
流体进口和流体出口，
阀关闭构件，其在关闭位置和完全打开位置之间是可移动的，在所述关闭位置，流体被防止从所述流体进口流到所述流体出口，
致动设备，其用于改变所述阀关闭构件的位置，
控制单元，其包括电子存储器，所述电子存储器适合于接收和存储开口限制值，所述开口限制值表示在所述阀关闭构件的所述关闭位置和所述完全打开位置之间的选定的中间位置，其中，所述控制单元控制所述致动设备以将所述阀关闭构件的移动限制到从所述关闭位置到所述选定的中间位置的位置；和
位置确定装置，所述位置确定装置是可操作地连接到所述阀关闭构件的，以用于确定所述阀关闭构件的当前位置并且为所述控制单元提供关于所述当前位置的输入；以及
测量设备，其是可操作地连接到所述阀的，以用于测量所述阀中的流体的物理性质，其中，所述测量设备包括通信装置，所述通信装置是可操作地连接到所述阀的所述控制单元的，以用于使信息的以下部分中的至少一个与所述控制单元通信：
-所述开口限制值，
-期望的最大开口存在于所述阀中，其中当所述期望的最大开口存在时，所述阀关闭构件的位置变为所述选定的中间位置。
17.一种操作流体分配系统中的阀的方法，包括：
确定所述阀的期望的最大开口，
将所述阀的阀关闭构件调节到中间位置，所述阀关闭构件在关闭位置和完全打开位置之间是可移动的，在所述中间位置获得所述期望的最大开口，
在调节步骤之后，在所述阀的控制单元中存储表示所述中间位置的数据，
将所述中间位置界定为所述阀关闭构件的最大允许打开的位置，
其中，所述阀包括位置确定装置，所述位置确定装置是可操作地连接到所述阀关闭构件的，以用于确定所述阀关闭构件的当前位置并且为所述控制单元提供关于所述当前位置的输入。
18.根据权利要求17所述的方法，包括：
为所述控制单元提供输入信号，所述输入信号表示在所述关闭位置和所述中间位置之间的期望的位置，以及
使所述阀关闭构件移动到所述期望的位置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述输入信号是数字和/或模拟的电输入信号。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，包括：
确定所述阀关闭构件的当前位置，
比较所述当前位置与所述阀关闭构件的期望的位置，
进行所述阀关闭构件的校正定位，以补偿在所述阀关闭构件的所述当前位置和所述期望的位置之间的偏差。
21.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，其中，将所述阀的所述阀关闭构件调节到中间位置的所述步骤包括测量所述阀中的流体的物理性质，并且使所述阀关闭构件在所述关闭位置和所述完全打开位置之间移动，其中在所述阀的所述控制单元中存储表示所述中间位置的数据的所述步骤之前进行当到达所述期望的最大开口时将预设定的信号发送到所述控制单元的步骤。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述阀的所述阀关闭构件调节到中间位置的所述步骤包括测量所述阀中的流体的物理性质，并且使所述阀关闭构件在所述关闭位置和所述完全打开位置之间移动，其中在所述阀的所述控制单元中存储表示所述中间位置的数据的所述步骤之前进行当到达所述期望的最大开口时将预设定的信号发送到所述控制单元的步骤。
23.根据权利要求17-19和22中任一项所述的方法，包括至少两个预设定的模式，其中
在第一预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第一中间位置，
在第二预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第二中间位置，
其中所述第一中间位置不同于所述第二中间位置。
24.根据权利要求20所述的方法，包括至少两个预设定的模式，其中
在第一预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第一中间位置，
在第二预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第二中间位置，
其中所述第一中间位置不同于所述第二中间位置。
25.根据权利要求21所述的方法，包括至少两个预设定的模式，其中
在第一预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第一中间位置，
在第二预设定的模式中，所述中间位置是在所述关闭位置和所述完全打开位置之间的第二中间位置，
其中所述第一中间位置不同于所述第二中间位置。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，所述两个预设定的模式是冬季模式和夏季模式。
27.根据权利要求24-25中任一项所述的方法，其中，所述两个预设定的模式是冬季模式和夏季模式。
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