CN108368942A - 控制阀 - Google Patents

Abstract

一种控制阀，包括阀体、布置在阀体内的室、流体入口、流体出口和用于调节从流体入口经由室到流体出口的流体流的关闭装置。关闭装置具有关闭状态、第一打开状态和至少一个第二打开状态，在关闭状态中，不允许流体或仅允许泄漏流流过室，在第一打开状态中，允许流体流过室，在第二打开状态中，与当关闭装置处于其第一打开状态中时相比，允许较少的流体流流过室。在关闭状态和第二打开状态之间，关闭装置构造成允许流体根据第一阀特性函数流过室。在第二打开状态和第一打开状态之间，关闭装置构造成允许流体根据与第一阀特性函数相比不同的第二阀特性函数流过室。

Description

控制阀

发明领域

本发明构思涉及控制阀，该控制阀具有由至少两个不同的阀特性函数限定的阀特性。本发明构思还涉及阀致动器装置以及包括控制阀和/或阀致动器装置的流体分配系统。

发明背景

用于例如加热、冷却和供水的流体分配系统被设计用于将流体从源头供给到消耗点。每个消耗点通常具有计算和设计的流或差压要求。然而，根据液体循环系统(hydronicsystem)的类型，流要求经常随时间变化并且可以随着各因素而改变，各因素比如改变了来自消耗点的载荷的季节性(例如，夏季或冬季)、系统流体的温度变化、系统流体的消耗上的变化(例如，关于饮用水)。

控制阀经常用于流体分配系统中，并且具有可变的开口，使得流动速率可以得到控制。由此，供给消耗点的流可以以有效的方式变化。

控制阀通常通过关闭装置来控制流，关闭装置包括关闭构件和布置成接纳关闭构件的关闭构件接纳部分。关闭构件可以例如是阀杆和阀塞，并且关闭构件接纳部分是阀座。

控制阀可布置在不允许流体或仅允许泄漏流流过关闭装置的关闭状态中，并且可布置在允许流体流过关闭装置的至少一个打开状态中。在关闭状态中，关闭构件通常定位成与关闭构件接纳部分接触，例如密封接触。

尽管控制阀有益于获得流体分配系统中的变化的流，但是它们具有的缺点是最大的阀容量(或阀因素)通常需要改变(例如，允许通过阀的最大流量通常需要改变)。这例如可以通过减小流体流过阀的横截面面积来实现，例如通过所谓的升程限制(liftlimitation)(对于例如具有带阀塞-阀座装置的关闭装置的阀)，其限制阀塞在阀内的移动。当执行控制阀的升程限制时，通常改变阀特性，并且不再使用阀塞的可用最大控制。对于某些类型的控制阀，当受到升程限制时，对经过控制阀的流体的控制被削弱。换句话说，升程限制控制阀的改进的阀特性，即与不受到升程限制的控制阀相比，被改进的阀特性已经以不希望的方式改变。

因此，将期望提供一种可更好地适应升程限制的控制阀。

发明概述

本发明构思的目的是提供一种控制阀，该控制阀根据至少两个不同的阀特性函数来控制经过控制阀的流，并且该控制阀至少部分地缓解了现有阀的上述缺点。在下面将变得明显的这些以及其它目标通过如所附权利要求中限定的控制阀来实现。

本发明构思基于以下认识：控制阀可以以使得流体可以根据至少两个不同的阀特性函数流过控制阀的方式来构造。

根据本发明构思的第一方面，提供了用于控制流体流的控制阀。该控制阀包括：

阀体、布置在所述阀体内的室、用于向所述室提供流体的流体入口以及用于从所述室接纳流体的流体出口，以及用于调节从所述流体入口经由所述室到所述流体出口的流体流的关闭装置，

所述关闭装置具有关闭状态、第一打开状态和至少一个第二打开状态，在所述关闭状态中，不允许流体或仅允许泄漏流流过所述室，在所述第一打开状态中，允许流体流过所述室，在所述第二打开状态中，与当所述关闭装置处于其第一打开状态中时相比，允许流体的较少流流过所述室，

其中，

在所述关闭状态和所述第二打开状态之间，所述关闭装置被构造为允许流体根据第一阀特性函数流过所述室，以及

在所述第二打开状态和所述第一打开状态之间，所述关闭装置构造成允许流体根据与所述第一阀特性函数相比不同的第二阀特性函数流过所述室。

由此，关闭装置提供了允许流体根据至少第一阀特性函数和第二阀特性函数流过控制阀的功能。因此，提供了可以更好地适于升程限制的控制阀。例如，通过调整第一阀特性函数和第二阀特性函数，控制阀可以能够以期望的方式控制流，而不管控制阀是否正在经受升程限制。

换句话说，本发明构思的控制阀的阀特性至少由第一阀特性函数和不同于第一阀特性函数的第二阀特性函数限定。

通过使关闭装置构造成允许流体根据两种不同的阀特性函数流过所述室，在例如控制控制阀的致动器中不需要具有这种功能。因此，致动器可以是简单的线性致动器，这是因为允许流体根据两种不同的阀特性函数流过所述室的功能与关闭装置的构造相关。

根据至少一个示例性实施方案，由于第二打开状态是处于关闭状态和第一状态中间的状态，因此所述第二打开状态可以被称为中间打开状态，或者被称为第一中间打开状态。

根据至少一个示例性实施方案，所述第一阀特性函数和所述第二阀特性函数由关闭装置的形状限定或至少部分由关闭装置的形状限定。

根据至少一个示例性实施方案，所述关闭装置包括关闭构件和关闭构件接纳机构(closing member receiving means)，所述关闭构件接纳机构具有至少一个关闭构件接纳部分，

其中所述关闭构件适于远离所述关闭构件接纳部分移动，从而提供允许流体流过的流过区段(flow-through section)，

其中，在所述关闭状态中，所述关闭构件布置在关闭位置中，在所述关闭位置中，所述关闭构件与所述关闭构件接纳部分密封接触，以便不允许流体或仅允许泄漏流流动通过所述关闭装置，并且在所述第一打开状态中，所述关闭构件布置在所述关闭构件远离所述关闭构件接纳部分的第一打开位置，并且在所述第二打开状态中，所述关闭构件布置在第二打开位置中，在所述第二打开位置中，与当所述关闭构件处于其第一打开位置时相比，关闭构件距离所述关闭构件接纳部分更近。

由此，关闭装置的状态与关闭构件的位置相关联。关闭构件可以例如通过被提升远离关闭构件接纳部分而使其自身与关闭构件接纳部分隔开(比如，例如，控制阀，其中关闭构件包括阀塞，阀塞连接到阀杆，阀杆可以移动远离阀座或从阀座被提升)，或关闭构件可例如通过相对于关闭构件接纳部分旋转而与关闭构件接纳部分隔开(比如，例如，旋转阀，其中关闭构件包括例如球塞，该球塞可移动远离关闭构件接纳部分或从关闭构件接纳部分转动)。

流过区段的横截面面积因此可以根据关闭构件的位置而变化。在第一打开状态中，流过区段的横截面面积可以被称为第一开放流过面积。在第二打开状态中，流过区段的横截面面积可以被称为第二开放流过面积。相应地，第二开放流过面积小于第一开放流过面积。

根据至少一个示例性实施方案，流过区段的横截面面积被定义为对于关闭构件的每个位置的经由关闭装置的最小流过面积。如果存在多于一个的流过区段，例如两个流过区段，则流过区段的横截面面积将是组合的横截面面积，比如两个流过区段的组合的相应最小横截面面积。

应该注意的是，阀特性与流过区段及其(组合)横截面面积相关。阀特性可以定义为恒定差压下流过阀的流体与关闭构件的位置之间获得的关系，例如通过阀容量(或阀系数)Kv与关闭构件的位置之间的关系定义。流过阀的流体又与流过区段的横截面面积直接相关。因此，阀特性可以被定义为流过区段的横截面面积和关闭构件的位置之间的关系。

根据至少一个示例性实施方案，所述第一阀特性函数被定义为第一函数f1(X)＝Y并且所述第二阀特性函数被定义为第二函数f2(X)＝Y，其中X是关闭构件的位置，该位置例如由所述关闭构件与所述关闭构件接纳部分相比的距离限定，并且Y是所述流过区段的横截面面积，并且其中对于至少大部分距离X(over at least a majority of distance X)，所述第一函数的导数df1(X)/dY与所述第二函数的导数df2(X)/dY相比是不同的。

因此，在关闭位置和第二打开位置之间的任何位置处，关闭构件的相同大小和在相同方向上的两个随后的位置变化将根据第一阀特性函数导致流过区段的横截面面积的增大或减小(取决于关闭构件运动的方向)和因此流体流量的增大或减小。相应地，在第二打开位置和第一打开位置之间的任何位置处，关闭构件的相同大小和在相同方向上的两个随后的位置变化将根据第二阀特性函数导致流过区段的横截面面积的增大或减小和因此流体流量的增大或减小。

应该理解，通过声明对于至少大部分距离X，第一函数的导数df1(X)/dY与第二函数的导数df2(X)/dY相比是不同的，上述对于关闭部件的至少大部分位置或位置变化(即，对于大部分关闭构件和关闭构件接纳部分之间的距离)是正确的。因此，在第一函数的导数df1(X)/dY等于第二函数的导数df2(X)/dY的情况下，关闭构件可能存在一些位置变化。但是，对于大部分关闭构件的位置或位置变化，相应函数的导数是不同的。还应该注意的是，X＝0将关闭构件限定在其关闭位置中。

根据至少一个示例性实施方案，对于至少大部分距离X，所述第二函数的导数df2(X)/dY与所述第一函数的导数df1(X)/dY相比更大。

换言之，通过比较当关闭装置根据第一函数控制流体经过室时关闭构件的第一位置变化与当关闭装置根据第二函数控制流体经过室时关闭构件的第二位置变化，第一位置变化和第二位置变化的大小以及方向相同，第二位置变化将导致流过区段的横截面面积的更大变化，并且因此将导致与第一位置变化相比流体流量的更大变化。

根据至少一个示例性实施方案，除了第一函数与第二函数相交的位置之外，第二函数的导数df2(X)/dY与第一函数的导数df1(X)/dY相比较大。因此，根据至少一个示例性实施方案，第一函数到第二函数的转变是平滑的。然而，根据至少一个示例性实施方案，与第一函数的导数相比，第二函数的导数更大。也就是说，在整个距离X上。

根据至少一个示例性实施方案，所述第二函数是线性的。根据至少一个示例性实施方案，所述第二函数基本上是线性的。根据至少一个示例性实施方案，与第一函数相比，所述第二函数具有更线性的形状。

因此，在第二打开位置和第一打开位置之间的任意位置处，关闭构件的相同大小和在相同方向上的两个随后的位置变化将导致流过区段的横截面面积的两个相等(或大体上相等)的变化和因此经过流过区段的流体流量的两个相等(或大体上相等)的变化。流过区段的横截面面积和流体流量的这两个随后发生的相等变化将遵循第二函数，即第二阀特性函数。

根据至少一个示例性实施方案，所述第一函数例如通过由EQM函数限定而是曲线的(curved)。EQM函数可以定义为：

Y[％]＝100*a/(100/X-1+a)

其中X是以其最大位置(Xmax)的百分比表示的关闭构件的位置，a是与该函数的形状相关的变量，并且Y是流过区段的横截面面积，其以阀的代表流过区段的相应最大横截面面积(Ymax)的百分比表示，这是用于受到关闭构件的限制(例如升程限制)或不受到关闭构件的限制(例如，没有升程限制)时的阀。

应该理解的是，在其关闭位置与其第二打开位置之间的任何位置处，所述关闭构件位置(X)的变化导致流过区段的横截面面积(Y)的变化。经过所述室的流体流量又取决于经过流过区段的流体流量，经过流过区段的流体流量又取决于流过区段的大小，即横截面面积。因此，在关闭位置和第二打开位置之间，流过区段的横截面面积关于关闭构件的位置的变化与第一阀特性函数一致。

相应地，应该理解的是，在其第二打开位置与其第一打开位置之间的任何位置处，所述关闭构件位置(X)的变化导致流过区段的横截面面积(Y)的变化。经过所述室的流体流量又取决于经过流过区段的流体流量，经过流过区段的流体流量又取决于流过区段的大小，即横截面面积。因此，在第二打开位置和第一打开位置之间，流过区段的横截面面积关于关闭构件的位置的变化与第二阀特性函数一致。

还应该注意的是，阀特性通常被定义为阀容量(或阀系数)Kv与关闭构件的位置(比如，例如关闭构件的升程(通常称为h))之间的关系。阀容量Kv取决于经过阀的流量，经过阀的流量又取决于流过区段的横截面面积。Kv可以被描述为经过阀的与压力相关的流量。换句话说，Kv指的是在阀上的压降(ΔP)下在一小时(h)期间流过阀的流体的体积(单位为m3)，即流体的流量，q(m3/h)。例如，Kv可以定义为：

Kv＝q/(ΔP/ra)^1/2

其中ra(kg/m³)是流体的密度。可选择地，如果压降的单位用巴表示，则上述定义中的压降乘以常数1000。但是，不同国家对阀容量的定义可能有所不同。例如在美国，阀容量通常表示为Cv，且可以定义为：

Cv＝Kv/0.86。

因此，应该注意的是，以上描述的第一函数和第二函数也可以与由Kv(或者可选择地流体流量)限定的Y一起使用，因为流过区段的横截面面积、经过流过区段的流体流量以及Kv都彼此相关并且以类似的方式变化。相应地，阀特性可以被定义为关闭构件的位置(即X)与Kv或流过区段的横截面面积(即Y)之间的关系。因此，第一阀特性函数和第二阀特性函数可以一起构成阀特性的至少一部分。

根据至少一个示例性实施方案，所述第一函数是EQM函数，其中参数a在0.1和0.8之间、或者更优选地在0.2和0.6之间、或者更优选地在0.2和0.4之间、或者大约0.23-0.29。根据至少一个示例性实施方案，所述第一函数是其中参数a等于约0.27的EQM函数。

因此，在关闭位置和第二打开位置之间的任何位置处，关闭构件的相同大小和相同方向上的两个随后的位置变化将导致流过区段的横截面面积的两种不同变化，且因此将导致经过流过区段的流体流量的两种不同变化。流过区段的横截面面积(和流体流量)的两个随后发生的不同变化将遵循第一函数，即第一阀特性函数。

根据至少一个示例性实施方案，所述关闭构件是连接到阀杆的阀塞，并且所述关闭构件接纳部分是阀座，该阀座适于在所述阀塞处于所述关闭位置中时接纳所述阀塞并且与所述阀塞密封接触，以便不允许流体或仅允许泄漏流流动通过所述关闭装置。

根据至少一个示例性实施方案，所述第一阀特性函数和所述第二阀特性函数由阀塞和/或阀座的形状限定，或者至少部分地由阀塞和/或阀座的形状限定。

因此，根据至少一个示例性实施方案，阀塞以如下方式成形，即，使得流过区段的横截面面积的变化和因此经过室的流体流量的变化取决于阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。

根据至少一个示例性实施方案，阀座以如下方式成形，即，使得流过区段的横截面面积的变化和因此经过室的流体流量的变化取决于阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。

根据至少一个示例性实施方案，阀塞和阀座以如下方式一起成形，即，使得流过区段的横截面面积的变化和因此经过室的流体流量的变化取决于阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。

应该理解的是，在关闭状态中，阀塞和阀座可以密封接触，从而不允许流体流过室。例如，如果阀塞和/或阀座由软质材料制成，则可能没有泄漏流经过阀塞，因为阀塞和阀座的密封性能对此是足够的。但是，如果阀塞和阀座各自由硬质材料制成，例如两者均由金属制成，则可能有泄漏流量经过阀塞并经过室。例如，泄漏流量可以被限定为在最大流量或设计流量的0.1％内。

根据至少一个示例性实施方案，所述阀塞布置成在所述室的至少一部分内被引导，并且其中所述阀塞包括控制部分，所述控制部分被布置成控制经过所述流过区段的流体流。

因此，根据至少一个实施方案，控制部分是阀塞的被布置为首先遇到来自流体入口的流体流的部分。根据至少一个示例性实施方案，控制部分是阀塞的布置在阀中最上游的部分。因此，控制部分可以例如是平坦部分，例如阀塞的下侧。

因此，控制部分的至少一部分可以布置成在关闭装置的关闭状态中与阀座配合。

前面描述的距离X例如可以是对于阀塞的每个位置而言从阀塞的控制部分到阀座(例如，如在本申请中稍后限定的z方向上)的最短距离。

根据至少一个示例性实施方案，所述室包括近侧室表面和与所述近侧室表面相对的远侧室表面，并且所述关闭构件接纳机构还包括至少部分地布置在所述室内的阀插入件，所述阀插入件包括近侧部分和至少两个远侧部分，其中所述阀塞适于被引导经过所述阀插入件的至少一部分，以及

所述阀插入件的所述远侧部分中的至少一个相对于所述近侧部分弹性地布置，以便远侧部分相对于彼此是可移动的。

因此，至少两个远侧部分的相对移动可以至少部分地弥补阀中的内部部件的制造公差。例如，并且根据至少一个示例性实施方案，远侧部分布置成至少部分地包围阀塞。由此，由于远侧部分可以相对于彼此移动并且由此适于阀塞的较大尺寸，因此该阀对被制成大于设计尺寸的阀塞变得不太敏感。相应地，如果阀塞被制成小于设计尺寸，则远侧部分可以相对于彼此移动并且由此适于阀塞的较小尺寸。因此，换句话说，远侧部分可以弥补阀塞的制造公差。此外，根据一些实施方案的阀插入件可弥补室尺寸中的制造公差。

应该注意的是，至少一个弹性布置的远侧部分相对于近侧部分弹性地布置。因此，至少一个弹性布置的远侧部分可以相对于近侧部分移动并且因此也可以相对于其他远侧部分移动，其他远侧部分可以相对于近侧部分弹性地布置或可以不相对于近侧部分弹性地布置。

在圆柱坐标系(ρ，z)中，阀插入件具有在周向方向(对应于角坐标的角度方向)上的延伸、在径向方向ρ上的延伸和在垂直于周向方向和径向方向ρ两者的对应于沿高度z的z方向的方向上的延伸。

例如阀座可以在流体入口下游包括在阀体中，比如，例如，包括在远侧室表面中，或者阀座可以例如包括在阀插入件中。例如，至少两个远侧部分可以至少部分地构成所述阀座或包括在所述阀座中。

应该注意的是，每个远侧部分优选与周向方向上的间隙相关联。因此，由于阀插入件包括至少两个远侧部分，所以至少两个间隙优选地将至少两个远侧部分分开。对于具有更多远侧部分(比如，例如三个远侧部分)的实施方案，三个远侧部分优选地被三个间隙分开。

根据至少一个示例性实施方案，所述远侧部分中的每一个包括特性控制部分，该特性控制部分在所述阀插入件的周向方向上具有变化的高度。

根据至少一个示例性实施方案，特性控制部分中的每一个在高度方面从邻近将远侧部分分开的相应间隙的端部子部分朝向远侧部分的相应连接腿是变化的。根据至少一个示例性实施方案，特性控制部分中的每一个从端部子部分(在该处相应的特性控制部分具有其最小高度)朝向远侧部分的相应连接腿弯曲。曲线可以例如在端部子部分附近是陡的，并且朝向相应的连接腿相对更平坦。曲线可以例如被成形为使得当流体流过特性控制部分时所得到的阀特性是EQM形的。可选择地，曲线可以被描述为对数形的。

根据至少一个示例性实施方案，远侧部分中的每一个的特性控制部分在z方向上的延伸在周向方向上至少部分地连续变化。

根据至少一个示例性实施方案，特性控制部分至少部分地通过第一函数限定阀特性。

根据至少一个示例性实施方案，所述特性控制部分是第一特性控制部分，并且所述远侧部分中的每一个包括形成为台阶的第二特性控制部分。

根据至少一个示例性实施方案，第二特性控制部分中的每一个在高度方面从相应的第一特性控制部分(在该处相应的第二特性控制部分具有其最小高度)以台阶形方式朝着远侧部分的相应的连接腿是变化的。

换句话说，远侧部分中的每一个的第二特性控制部分在z方向上的延伸至少部分地沿周向方向以台阶方式变化。

根据至少一个示例性实施方案，第二特性控制部分至少部分地通过第二函数限定阀特性。

因此，具有包括第一特性控制部分和第二特性控制部分的远侧部分的阀插入件提供了具有由至少两个不同的阀特性函数限定的阀特性的可能性。因此，阀可用于不同的升程限制(或没有升程限制)，并仍能提供足够好的阀特性。

根据至少一个示例性实施方案，所述阀座包括特性控制部分，该特性控制部分在所述阀座的周向方向上具有变化的高度。

如上所述，阀座可以例如包括在阀体中，比如在远侧室表面中。

因此，例如在不具有阀插入件的实施方案中，特性控制部分(诸如第一特性控制部分)可不包括在阀插入件中，而是包括在阀座中。涉及特性控制部分包括在阀座中的阀特性的效果和特征与上面关于阀插入件提到的那些效果和特征相似或相同，在此不再重复。关于阀插入件的特性控制部分提到的实施方案在很大程度上与阀座的特性控制部分相容。

根据至少一个示例性实施方案，(阀座的)所述特性控制部分是(阀座的)第一特性控制部分，并且所述阀座包括形成为台阶的第二特性控制部分。

此外，涉及第二特性控制部分包括在阀座中的阀特性的效果和特征与上面关于阀插入件提及的那些效果和特征相似或相同，在此不再重复。关于阀插入件的第二特性控制部分提到的实施方案在很大程度上与阀座的第二特性控制部分相容。

根据至少一个示例性实施方案，所述阀塞包括第一特性控制部分和/或第二特性控制部分。因此，阀塞可以具有在阀塞的周向方向上具有变化高度的切口区段(cut-outsection)和/或具有形成为台阶的切口区段。

根据至少一个示例性实施方案，当所述阀塞位于其关闭位置与其第二打开位置之间时，所述阀塞允许流体流过所述室并且在所述第一特性控制部分上方流过所述阀插入件，并且其中所述阀塞在其关闭位置与其第二位置之间的任何地方的定位的变化根据所述第一阀特性函数导致经过所述室的流体流量的变化和流过区段的横截面面积的变化。

根据至少一个示例性实施方案，当所述阀塞定位在其第二打开位置与其第一打开位置之间时，所述阀塞允许流体在所述第一特性控制部分和所述第二特性控制部分上方流过所述室，并且其中所述阀塞在其第二打开位置与其第一打开位置之间的任何地方的定位的变化根据所述第二阀特性函数导致经过所述室的流体流量的变化和流过区段的横截面面积的变化。

根据至少一个示例性实施方案，控制阀包括用于实现控制阀的升程限制的升程限制机构。升程限制可以例如包括螺母装置，其中螺母布置在室内并且构造成充当用于阀塞的止动件。此外，螺钉可适于改变螺母在室内相对于阀塞的位置。因此，通过调整螺母的位置，可以提供阀塞抵靠螺母停止处的不同高度(例如在z方向上)。因此，如果阀要经受导致例如流过区段的横截面面积或Kv值的40％(与相应的最大值相比较)的升程限制，则操作螺钉使得螺母相对于阀塞以使得阀塞不可以在流过区段的最终横截面面积或Kv值在其(非升程限制)值的40％以上的位置上方移动的方式定位在室内。

根据本发明构思的至少第二方面，提供了一种阀-致动器装置。阀-致动器包括根据本发明构思的第一方面的控制阀和适于控制该控制阀的关闭装置的移动的致动器。

根据至少一个示例性实施方案，致动器适于控制关闭构件的移动，比如，例如阀塞的移动。

根据至少一个示例性实施方案，致动器根据致动器特性控制关闭装置的移动，诸如关闭构件(例如阀塞)的移动。致动器特性可以由致动器输入信号(通常为某一电压)和关闭装置的致动器诱导位置(actuator induced position)或位置变化(例如关闭构件(例如阀塞)的致动器诱导位置或位置变化)的关系限定。例如，致动器特性可以被限定为阀塞的致动器诱导升程h作为致动器输入信号u的函数。根据至少一个示例性实施方案，致动器特性是线性的。根据至少一个示例性实施方案，致动器包括致动器轴，致动器轴与控制阀的阀杆可操作地连接。

根据本发明构思的至少第三方面，提供了一种流体分配系统。流体分配系统可以包括根据本发明构思的第一方面的控制阀和/或根据本发明构思的第二方面的阀-致动器装置。

应该理解的是，所述流体入口可以布置成用于提供/引导流体进入控制阀中，并且所述流体出口可以布置成用于引导流体从所述控制阀出来。在其中安装有控制阀的流体分配系统中，流体出口优选地流体连接到在流体分配系统中布置在阀的下游的消耗点，比如，例如冷却单元或加热单元。因此，根据至少一个示例性实施方案，流体分配系统包括加热单元或冷却单元。此外，在阀的上游，流体入口优选流体连接到流体源。因此，根据至少一个示例性实施方案，流体分配系统包括流体源。

附图简述

图1是根据本发明的至少一个示例性实施方案的包括控制阀和阀-致动器装置的系统的示意图。

图2是示出遵循对于参数a的不同值的EQM函数的不同阀特性的曲线图。

图3是示出对于受到不同程度的升程限制的控制阀的阀特性的曲线图。

图4a-4b是根据本发明的至少一个示例性实施方案的阀的横截面图，示出了阀塞的不同位置。

图5a-5b根据本发明的至少一个示例性实施方案更详细地示出了图4a-4b中的阀的各部分。

图6是示出根据本发明的至少一个示例性实施方案的对于受到不同程度的升程限制的控制阀的阀特性的曲线图。

附图详述

图1示出了可用于例如加热、冷却或供水的流体分配系统1。系统1被设计成将来自源10的流体供给到消耗点，在此被示为冷却单元20(但消耗点可以替代地包括加热器或消耗水装置)。因此，图1中的系统1被配置为借助冷却单元20来冷却例如建筑物中的房间。此外，系统1包括致动器30、由致动器30控制的控制阀40以及布置成引导流体并且经由控制阀40将源10与冷却单元20连接并且将流体远离冷却单元20转移的管道50。

系统1的上述部件和单元(可能除了源10之外)与特定特性相关联，即部件/单元的性能(behaviour)，其通常被描述为两个参数之间的关系。致动器具有由致动器输入信号(通常为某一电压)对致动器对阀的控制(例如阀中阀塞的位置或位置改变)的影响所限定的致动器特性。例如，致动器特性可以被限定为阀的关闭构件的致动器诱导位置X(例如阀内的阀塞的诱导升程h)作为致动器输入信号u的函数。致动器特性可以是线性的，如图1中的致动器30旁边的图G1中所示。

相应地，控制阀40具有由阀的关闭构件的致动器诱导位置X(如上所述，这通常与阀内的阀杆/阀塞的升程h有关)作为流过区段的横截面面积Y的函数(其在下面进一步说明)限定的控制阀特性。流过区段的横截面面积可以由阀容量Kv替代，因为它们相关。

应该注意的是，对于通过提升方法不改变流过区段的其横截面面积(即其开度)的阀，例如旋转阀或球阀，经过阀的最大流量可以通过提升阀塞之外的另一方法来限制，比如例如通过旋转关闭构件。

EQM函数可以定义为：

Y[％]＝100*a/(100/X-1+a)

其中X是以其最大位置(Xmax)的百分比表示的关闭构件的位置，a是与该函数的形状相关的变量，并且Y是流过区段的横截面面积，其以阀的流过区段的相应的最大横截面面积(Ymax)的百分比表示，即，对于在受到关闭构件的限制(例如，升程限制)时或不受到关闭构件的限制(例如，没有升程限制)时的阀。

在图1中，控制阀特性在曲线图G2中表示。

在图2中，显示了对于参数a的不同值，遵循EQM函数的不同阀特性。图2的曲线图中的x轴关于关闭构件的位置归一化(normalized)，为X/Xmax，其中X是关闭构件的位置，并且Xmax是关闭构件的对应于完全打开的阀(受限制或不受限制)即具有最大开度的位置。相应地，图3的曲线图中的y轴表示Y/Ymax，其中Y是流过区段的横截面面积，且Ymax是当阀完全打开(即在其相应的最大开度处，对于关闭构件经受限制例如受升程限制或者对于关闭构件不受限制例如不受升程限制的阀)时流过区段的相应横截面面积。在图2中，点划曲线由EQM函数限定并且具有参数a＝0.2，点曲线(dotted curve)由EQM函数限定并且具有参数a＝0.3，并且实线曲线由EQM函数限定并具有参数a＝0.25。从控制点的角度来看，如果控制阀的阀特性位于a＝0.2的曲线和a＝0.3的曲线内，则更为可取。然而，如果阀特性在a＝0.2的曲线和与参数a＝0.4的EQM函数对应的曲线内或者至少接近这两条曲线，则通常被接受。

回到图1，不同部件/单元中以及在例如将源10与控制阀40连接以及将控制阀40与冷却单元20连接的管道50中的流体流量通常根据压差而变化，该压差例如源于系统1的部分负载操作。系统1中的流体流量的这种性能可以被描述为由流体流量q作为控制阀中的流过区段的横截面面积或阀容量Kv的函数限定的循环管道特性。如图1的曲线图G3中所表示的，循环管道特性可以稍微弯曲。

此外，冷却单元20具有由其输出效应P作为流体流量q的函数所限定的冷却单元特性。冷却单元特性可以具有曲线函数，例如如图1中的冷却单元20旁边的曲线图G4中所表示的对数形函数。

如上所述，如果系统代替地用于加热，则冷却单元20将用具有相应加热单元特性的加热单元替换。

如图1所示，可以将四个曲线图G1-G4中所示的系统1的部件/单元的性能一起添加到单个全局曲线图GG中，该单个全局曲线图GG旨在以全局回路特性(global circuitcharacteristic)描述系统1的全局/整体性能。因此，全局曲线图GG的全局回路特性由冷却单元20的输出效应P作为致动器输入信号u的函数来限定。

应该注意的是，上述关于系统1的部件/单元的性能及其相应特性的讨论是试图以简化的方式描述在系统1中发生的物理现象。自然地，相应的部件/单元的特性通常不如图1中所表示的那样精确，并且这里的讨论可以被认为是简化的理论解释。

然而，尽管上述简化/理论讨论与系统1的真实/实际性能之间存在差异，但是本发明构思的目标是实现或尽可能接近如全局曲线图GG中所表示的线性全局回路特性。因此，系统1的部件/单元可以被改变或改进，以便调整相应的特性以实现线性全局回路特性。然而，改变或改进系统1的不同部件/单元(并且由此改变或改进部件/单元的相应特性)的容易程度可以变化。例如，当在例如建筑物中设置或安装系统1时，冷却单元20通常根据冷却需求来选择，并且冷却单元特性通常基于该冷却需求并且不容易改变或改进。

此外，为了实现线性全局回路特性，可能存在不从线性致动器特性主动改进或更换致动器30的原因。例如，由于致动器30通常以逐步方式(至少在某种程度上)操作，因此与线性致动器特性相比，非线性致动器特性可能导致相对无响应的特性。对于控制受到升程限制的阀40的致动器30而言，该效果可能甚至更显著。因此，根据至少一个示例性实施方案，如上限定的致动器特性是线性的。

因此，至少出于上面讨论的原因，并且根据至少一个示例性实施方案，控制阀是具有适于实现线性全局特性的阀特性的改进的控制阀。通过具有线性全局特性，避免了特性的相对陡峭的斜率，并且例如在调节控制阀以适应部分负载操作时系统中不稳定的风险降低。

在许多安装中，控制阀适于其安装在其中的系统的要求，因此经过控制阀的最大流体流量受到限制。对于通过提升方法改变其开度的阀(比如，例如具有阀塞和阀座的阀)，控制阀通常会受到升程限制。因此，阀杆的移动和阀塞离阀座的对应的最大距离受到限制。升程限制可以例如设定为40％，表示阀杆的最大限制升程导致流过区段的横截面面积为其最大值的40％(或Kv值为其最大值的40％)。换句话说，阀杆仅可以从对应于0％开度的位置(即，从阀塞置于阀座中的关闭位置)移动到对应于最大值的40％的开度的位置。对于其他类型的阀，例如旋转阀或球阀，流过区段的最大横截面面积或经过阀的流量可以通过其他手段来限制，例如限制关闭构件可以旋转多少。

在图3中，示出了说明经受不同程度的升程限制的控制阀的阀特性的曲线图。不受任何升程限制时的控制阀的阀特性遵循具有参数a＝0.2的EQM函数。双点曲线(100％EQM a＝0.2)表示不具有升程限制的控制阀的这种阀特性，虚曲线(40％EQM a＝0.2)表示具有导致如上所解释的其最大值的40％的升程限制的同一控制阀的阀特性，并且第一点曲线(20％EQM a＝0.2)表示具有导致其最大值的20％的升程限制的同一控制阀的阀特性。为了更全面地说明该曲线图，x轴关于关闭构件的位置被归一化，为X/Xmax，其中X是关闭构件的位置，并且Xmax是关闭构件的对应于完全打开的阀(受限制的或不受限制的)即具有最大开度的位置(如前所述，X/Xmax可以用h/hmax代替，其中h是可变升程，且hmax对于具有可能受到升程限制的阀塞的阀是控制阀的相应的最大升程)。也就是说，图3的曲线图中的x轴表示X/Xmax，其中X可以表示可变升程h，并且Xmax可以是控制阀的相应最大升程hmax，即，最大限制升程(对于虚曲线和第一点曲线)或最大升程(对于双点曲线)。相应地，图3的曲线图中的y轴表示Y/Ymax，其中Y是流过区段的横截面面积，且Ymax是当阀完全打开时(即，在其相应的最大开度处，对于关闭构件经受限制例如受到升程限制的阀，或者对于关闭构件不经受限制例如不受升程限制的阀)时流过区段的相应横截面面积。相应地，Y/Ymax可以用Kv/Kvmax代替，其中Kv是阀容量，且Kvmax是相应的最大阀容量。

此外，在图3的曲线图中，通过点划曲线(EQM a＝0.2)和第二点曲线(EQM a＝0.4)示出了阀特性优选位于何处的理想的理论限制。点划曲线遵循具有参数a＝0.2的EQM函数，并且第二点曲线遵循具有参数a＝0.4的EQM函数。优选地，为了控制阀的可管理的控制，例如当控制阀接近其关闭状态时，阀特性应当位于点划曲线和第二点曲线之间或者至少位于接近点划曲线和/或第二点曲线。在图3中，实线曲线(EQM a＝0.25)遵循参数a＝0.25的EQM函数。

如图3所示，代表具有20％升程限制的控制阀的阀特性(远)在第二点曲线的不期望的一侧上。因此，对于具有遵循具有参数a＝0.2的EQM函数性能的阀特性的控制阀，其经受20％的升程限制，从控制操作观点来看，阀特性是不期望的。

根据本发明构思的至少一个示例性实施方案，上述问题至少部分地通过提供具有关闭装置的控制阀来解决，该关闭装置以使得其提供至少两种不同的阀特性函数的方式来设计。在图4a-4b中，示出了具有至少两种不同的阀特性函数的阀201的示例性实施方案。现在将参照图4a-4b的阀201和图5a-5b的阀部分来描述本发明构思，其中首先将关注结构，其次是关注功能和两种不同的阀特性函数。

图4a-4b中的阀201包括阀体222、布置在阀体222内的室230、用于向室230提供流体的流体入口224以及用于接纳来自室230的流体的流体出口226。因此，阀201被构造成在使用中并且当正确地安装在流体分配系统中时(如图1中所示)提供从流体入口224经由室230到流体出口226的流体流，诸如主流体流。

图4a-4b中的室230包括近侧室表面232和远侧室表面234。远侧室表面234与近侧室表面232相对布置。应该理解的是，远侧室表面234和近侧室表面232可以被包括在阀体222中和/或被包括在阀201的其他内部部分中。

此外，阀201包括关闭装置240，该关闭装置240具有其中不允许流体或仅允许泄漏流流过室230的关闭状态、允许流体流过所述室230的第一打开状态，以及至少一个第二打开状态，与关闭装置240处于其第一打开状态中时相比，在该至少一个第二打开状态中允许流体的较少流流过室230。关闭装置240包括呈附接到阀杆242的阀塞244的形式的关闭构件244和关闭构件接纳机构，该关闭构件接纳机构包括呈阀座246形式的关闭构件接纳部分246和阀插入件250。阀插入件250完全或几乎完全布置在室230内。阀杆242至少部分地布置在室230内，并且还至少部分地布置在室230外，并且穿过在近侧室表面232中延伸的平面延伸到室230中。阀塞244连接到阀杆242的端部部分，并且阀杆242和阀塞244适于在朝向阀座246的方向上和在远离阀座246的方向上在室230内移动。此外，阀塞244适于在阀插入件250的内部移动。换言之，阀插入件250适于至少部分地引导阀塞244。

关闭装置240适于控制经过室230的流体流。由此，阀插入件250布置在室230中，使得流体可以从流体入口224经由阀插入件250流动到流体出口226。因此，阀塞244在阀插入件250的内部的位置至少部分地确定了从阀入口224到阀出口226的流体流，这在下面进一步解释。

阀座246可以优选地被包括在阀体222的一部分中，并且优选地被布置在阀插入件250的径向内部。如图4a-4b中所见，阀座246可以布置在远侧室表面234中。在阀201的关闭状态中，阀塞244布置在阀塞244与阀座246接触的关闭位置中。

现在将参照图5a-5b更详细地描述图4a-4b中的阀插入件250，图5a-5b从两个不同的角度示出图4a-4b的阀插入件250的放大视图。阀插入件250包括近侧部分252、两个远侧部分254、255(即，第一远侧部分254和第二远侧部分255)以及两个连接腿264、265，每个连接腿264、265将远侧部分254、255中的一个连接至近侧部分252。然而，应该注意的是，阀插入件250可以根据至少一个示例性实施方案包括三个远侧部分，或甚至四个或更多个远侧部分。在图5a-5b中，两个远侧部分254、255彼此相似或相同，但相对于近侧部分252布置在不同位置。然而，根据至少一个示例性实施方案，远侧部分254、255中的至少一个不同于其他远侧部分254、255中的至少一个。

在圆柱坐标系(ρ，z)中，阀插入件250具有在周向方向(对应于角坐标的角度方向)上的延伸、在径向方向ρ上的延伸和在垂直于周向方向和径向方向ρ两者的对应于沿高度z的z方向的方向上的延伸。

远侧部分254、255中的每一个具有在周向方向上的主延伸、在z方向(对应于远侧部分254、255中的每一个的高度)上的延伸以及在径向方向(对应于远侧部分254、255中的每一个的厚度)上的延伸。远侧部分254、255中的每一个的高度在图5a-5b中是变化的。此外，当远侧部分254、255中的每一个在面向远侧室表面234的相应表面上被斜切时，远侧部分254、255中的每一个的厚度是变化的。远侧部分254、255中的每一个被布置为周向节段或环形节段，其通过相应的小间隙274、275与另外的远侧部分254、255分开。可选择地，两个远侧部分254、255彼此接触。

图5a-5b中的近侧部分252具有在周向方向上的主延伸、在z方向(对应于近侧部分252的高度)上的延伸以及在径向方向(对应于近侧部分252的厚度)上的延伸。图5a-5b中的近侧部分252是环形的并且是不分节段的，即其在周向方向上是连续的。

如上所述，远侧部分254、255中的每一个通过相应的连接腿264、265连接到近侧部分250。因此，第一连接腿264将近侧部分252与第一远侧部分254连接，并且第二连接腿265将近侧部分252与第二远侧部分255连接。连接腿264、265中的每一个居中地连接到相应的远侧部分265、255。此外，远侧部分254、255中的每一个沿着远侧部分254、255中的每一个连接到相应连接腿264、265的区段是对称的。

图4a-4b和图5a-5b中的阀201还包括布置在近侧室表面232和阀插入件250的近侧部分252之间的弹簧260。可选地，弹簧260可以是包括在阀插入件250的近侧部分252中的弹簧元件260。

远侧部分254、255中的至少一个被弹性地布置并因此相对于彼此是可移动的。对于阀插入件250，远侧部分254、255中的每一个可沿径向方向移动。例如，如果第一远侧部分254沿径向方向朝向阀插入件250的中心线移动，则间隙274、275将减小并且可能消除，并且第一远侧部分254将布置成与移动之前相比更接近第二远侧部分255。通过对应的方式，第二远侧部分255在径向方向上朝向阀插入件250的中心线是可移动的。然而，如上所述，不需要远侧部分254、255两者沿径向方向都是可移动的，只要远侧部分254、255中的至少一个相对于另一个远侧部分254、255是可移动的即可。另外地和/或可选地，远侧部分254、255中的至少一个可以在径向方向上远离阀插入件250的中心线是可移动的，并且可以在这样移动时增加间隙274、275以及距另一个远侧部分254、255的距离。

应该注意的是，远侧部分254、255可以通过不同的手段相对于彼此弹性地布置。在图4a-4b和图5a-5b中，当远侧部分254、255通过间隙274、275至少在延伸穿过远侧部分254、256的ρ,平面中彼此分离地布置时，允许远侧部分254、255相对于彼此移动。此外，连接腿264、265的构造允许相应远侧部分254、255的移动。因此，阀插入件250优选地由允许一定弹性的材料制成，例如塑料或橡胶或类似材料。然而，不需要整个阀插入件250都由允许一定弹性的材料制成，而是阀插入件250的部分或零件可以由刚性非弹性材料制成。例如，只要连接腿264、265中的至少一个以如下方式连接到近侧部分252，即，至少一个连接腿264、265可以稍微倾斜，和/或连接腿264、265中的至少一个弹性地连接到相应的远侧部分254、255，由此远侧部分254、255可以相对于彼此移动，实现了相对于其他远侧部分254、255移动至少一个远侧部分254、255的目的。因此，根据至少一个示例性实施方案，连接到近侧部分252的连接腿264、265中的至少一个的至少一部分由允许弹性的材料制成，或者可选择地，连接腿264、265中的至少一个铰接地连接到近侧部分252和/或相应的远侧部分254、255。

应该理解的是，远侧部分254、255需要通过间隙274、275分开，但是也可以通过某种连接机构(例如，通过弹性连接机构)彼此连接，只要该连接机构允许远侧部分254、255中的至少两个之间的相对移动。弹性连接机构可以与相应的远侧部分254、255制成一个件和/或整个相应的远侧部分254、255可以由允许远侧部分254、255相对于彼此移动的弹性材料制成。因此，根据至少一个示例性实施方案，远侧部分254、255中的至少一个由允许该至少一个远侧部分254、255相对于其他远侧部分254、255可移动的弹性材料制成。

现在将更详细地描述阀插入件250的功能。当远侧部分254、255弹性地布置在阀插入件250中时，远侧部分254、255相对于彼此是可移动的。因此，在第一状态中，远侧部分254、255可以朝向彼此移动，即，远侧部分254、255中的至少一个可以移动得更接近其他远侧部分254、255中的至少一个，并且在第二状态中，远侧部分254、255中的至少一个可以远离其他远侧部分254、255中的至少一个移动。

如图4a-4b中所见，阀插入件250被弹簧260压缩在弹簧260和远侧室表面234之间。因此，弹簧260通过沿从近侧室表面232朝向远侧室表面234的方向，即近侧-远侧方向(例如沿z方向)施加力而作用在阀插入件250上。

此外，远侧室表面234的一部分界定用于阀插入件250并且更具体地用于阀插入件250的远侧部分254、255的接纳部分236。如图4a-4b中所见，接纳部分236在从室230朝向流体入口224至少部分地延伸的方向上是斜切的或倾斜的。此外，远侧部分254、255中的每一个的面向接纳部分的表面(未示出)是斜切的，以对应于所述接纳部分236。由此，由弹簧60沿近侧-远侧方向施加到阀插入件250的力可以经由斜切的接纳部分236和斜切的面向接纳部分的表面被转换为径向力。根据至少一个示例性实施方案，斜切的接纳部分236和斜切的面向接纳部分的表面允许弹簧260以使得远侧部分254、255被朝向彼此推动的方式作用在阀插入件250上。由此，远侧部分254、255之间的间隙274、275可以减小并且变得非常小或可选地被消除。

应该注意的是，座246可以以与远侧室表面234的接纳部分236对应的方式被斜切。因此，根据至少一个示例性实施方案，接纳部分236和座246被包括在共同的斜切表面中。然而，根据至少一个实施方案，座246和接纳部分236被可用作阀插入件250的远侧部分254、255的止动件的凸起或突出部分开。

如图4a-4b和图5a-5b中所示，阀塞244的尺寸(至少阀塞244在径向方向上的尺寸)决定了允许远侧部分254、255朝向阀插入件250的中心线径向向内移动多少。换句话说，当弹簧260以使得远侧部分254、255被朝向彼此推动的方式作用在阀插入件250上时，阀塞244充当远侧部分254、255的移动的止动件。因此，远侧部分254、255将被压靠在阀塞244上。这是有利的，因为将由此不允许流或允许非常低的流在z方向上经过并超过远侧部分254、255和阀塞244。由此可以避免或至少减少在阀插入件250和阀塞244之间沿z方向的不期望的流体流动通道。

具有弹性布置的远侧部分254、255的一个主要优点是阀201变得对于涉及例如阀座246的大小和/或阀塞244的大小和尺寸和/或阀插入件250布置在其中的室230的大小的较大制造公差是更允许的。换句话说，具有可朝向阀塞244按压的弹性地布置的远侧部分254、255的一个益处在于，阀塞244可以以较大的制造公差制造。也就是说，由于远侧部分254、255被压靠在阀塞244上，更不需要具有阀塞244的精确合适的大小和尺寸。此外，当阀插入件250被弹簧260压缩在室230内时，阀插入件250可占据室230的和/或阀座246的位置的制造公差。

阀塞244和远侧部分254、255的布置提供了流过区段280、282，在该区段处流体可以流过阀插入件250。由于这里的阀插入件250包括两个远侧部分254、255，所以形成两个流过区段280、282。第一流过区段280由至少在阀塞244的一部分、第一远侧部分254的一部分和第二远侧部分255的一部分之间延伸的平面界定。第二流过区段282由至少在阀塞244的另一部分、第一远侧部分254的另一部分和第二远侧部分255的另一部分和第二间隙275之间延伸的平面界定。根据一个示例性实施方案，第一间隙274可以但不必须包括在第一流过区段280中，对于该实施方案，第一流过区段280延伸到远侧室表面232。相应地，根据一个示例性实施方案，第二间隙275可以但不必须包括在第二流过区段282中，对于该实施方案，第二流过区段282延伸到远侧室表面232。

现在将参照图5a-5b更详细地解释远侧部分254、255的结构，此后将进一步描述第一流过区段280和第二流过区段282。

如上所述，图5a-5b中的两个远侧部分254、255沿着该两个远侧部分254、255连接到相应连接腿264、265的区段是对称的。第一远侧部分254的第一部分254a在z方向上从间隙274朝向连接腿264弯曲。换句话说，第一远侧部分254的第一部分254a的高度是变化的，或者是连续变化的。例如，第一部分254a可以被成形为接近间隙274时相对陡，并且更接近连接腿264时相对平坦。与第一远侧部分254的第一部分254a相邻的第二部分254b形成为沿着z方向从第一部分254a朝向连接腿264的台阶254b。台阶254包括大体上在z方向上延伸的外侧(lateral side)和垂直于外侧且具有恒定高度的垂直侧。此外，由于第一远侧部分254是对称的，所以其包括与第一部分254a相比布置在连接腿264的相对侧上的第三部分254c，第三部分254c是镜像的，但是在其他方面与第一部分254a相同。然而，根据至少一个示例性实施方案，第三部分254c被设计为与第一部分254a相比稍微不同。此外，第一远侧部分254包括与第二部分254b相比布置在连接腿264的相对侧上的第四部分254d，第四部分254d是镜像的，但在其他方面与第二部分254b相同。然而，根据至少一个示例性实施方案，第四部分254d被设计为与第二部分254b相比稍微不同。

第二远侧部分255在图5a-5b中与第一远侧部分254相同或者至少非常相似。因此，第二远侧部分255包括：对应的第一部分255a和第三部分255c，第一部分255a和第三部分255c具有变化的高度并且布置在第二连接腿265的彼此相对的侧上；以及第二部分255b和第四部分255d，第二部分255b和第四部分255d布置为台阶255b、255d并且布置在第二连接腿265的彼此相对的侧上。

应该注意的是，阀塞244的面向来自流体入口224的流体(通常为阀塞244的背向近侧室表面232的一侧)的部分可以被称为阀塞244的控制部分245。

因此，如果阀塞244被如图4a和图4a中那样布置，则第一流过区段280可以由阀塞244的一部分(例如阀塞242的控制部分245的一部分)、第一远侧部分254的第一部分254a和第二远侧部分255的第三部分255c界定，或者如果阀塞244被如图4b中那样布置，则第一流过区段280可以由阀塞244的一部分(例如阀塞242的控制部分245的一部分)、第一远侧部分254的第一部分254a和第二部分254b以及第二远侧部分255的第三部分254c和第四部分254d界定。

应该注意的是，阀塞244可以定位在阀插入件250内的各种位置中。在关闭状态下，阀塞244布置在关闭位置，其中，阀塞244靠在阀座246上，并且不允许流体或仅允许泄漏流经由阀插入件250流过室230。因此，根据至少一个示例性实施方案，阀塞244可定位成与阀座246密封接触。在第一打开状态下，阀塞244布置在第一打开位置，在第一打开位置中，阀塞244远离阀座246，并且允许流体经由阀插入件250流过室230。而且，对于图4a-4b中所示的阀201，阀塞244可布置在第二打开位置(即，当关闭装置240在其第二打开状态中时)，与当阀塞244布置在其第一打开位置时相比，在第二打开位置中阀塞244离阀座246较近。

阀塞244的第二打开位置被限定为当阀塞244的控制部分245定位在与第一远侧部分254的第一部分254a和第二部分254b之间的相交部290(在图5a中表示)相同的z坐标处时(其对于图4a-4b和图5a-5b中的阀插入件250处于与第二远侧部分255的第一部分255a和第二部分255b之间的相交部以及第一远侧部分254和第二远侧部分255的第三部分和第四部分254c、254d、255c、255d之间的相交部相同的z坐标处)。

在图4a中，阀塞244布置在其关闭位置与其第二打开位置之间。因此，第一流过区段280在此由阀塞244的一部分(诸如阀塞244的控制部分245的一部分)、第一远侧部分254的第一部分254a和第二远侧部分255的第三部分254c界定，并且流体被允许流过第一流过区段280。类似地，但因第二流过区段282隐藏在第一远侧部分254和第二远侧部分255后面而在图4a中未示出，第二流过区段282由阀塞242的一部分(例如阀塞244的控制部分245的一部分)、第二远侧部分255的第一部分255a和第一远侧部分254的第三部分254c界定，并且允许流体流过第二流过区段282，参见图5b，图5b示出了第二流过区段282。

当阀塞244布置在其关闭位置与其第二打开位置之间时，第一流过区段280和第二流过区段282至少部分地分别通过第一远侧部分254和第二远侧部分255由第一部分254a与第三部分255c界定，阀塞244在其关闭位置与其第二打开位置之间的任何位置的变化将根据第一阀特性函数导致流过区段280、282的横截面面积的变化和因此经过第一流过区段280和第二流过区段282的流体流量的变化。第一阀特性函数至少由第一部分254a和第三部分255c的形状并且具体地由其倾斜或斜切形状(即，第一远侧部分254和第二远侧部分255的分别的第一部分254a和第三部分255c的变化高度)表征。因此，在关闭位置和第二打开位置之间的任何位置，阀塞244的相同大小和相同方向(即，在相同的z方向上)的两个随后的位置变化将导致流过区段280、282的横截面面积的两个不同变化，并且因此导致经过第一流过区段和第二流过区段280、282的流体流量的两个不同的变化。随后发生的横截面面积(并因此流体流量)的两个不同变化将遵循第一阀特性函数。这种变化可能例如是增加或减少。

换言之，第一阀特性函数被定义为第一函数f1(X)＝Y，其中X是阀塞244与阀座246相比的距离(优选地沿z方向从阀塞244的控制部分245和阀座246的距离)。X＝0将阀塞244限定在其关闭位置中，并且Y是流过区段的横截面面积，即第一流过区段280和第二流过区段282的组合横截面面积。

在图4b中，阀塞244布置在其第二打开位置与其第一打开位置之间。因此，第一流过区段280在此由在阀塞244的一部分(诸如阀塞244的控制部分245的一部分)、第一远侧部分254的第一部分254a和第二部分254b以及第二远侧部分255的第三部分255c和第四部分255d之间延伸的平面界定，并且流体被允许流过第一流过区段280。类似地，但因第二流过区段282隐藏在第一远侧部分254和第二远侧部分255后面而在图4b中未示出，第二流过区段282由在阀塞244的一部分(例如，阀塞244的控制部分245的一部分)、第二远侧部分255的第一部分255a和第二部分255b以及第一远侧部分254的第三部分254c和第四部分254d之间延伸的平面界定，并且允许流体流过第二流过区段282。

由于图4b中的第一流过区段和第二流过区段至少通过第一远侧部分254和第二远侧部分255由第一部分、第二部分、第三部分和第四部分254a-254D、255a-255D界定，因此阀塞244在其第二打开位置与其第一打开位置之间的任何位置的变化将根据与第一阀特性函数不同的第二阀特性函数导致流过区段的横截面面积的变化和因此经过第一流过区段和第二流过区段的流体流量的变化。第二阀特性函数至少由第一远侧部分和第二远侧部分254、255的分别的第二部分254b、255b和第四部分254d、255d的形状并且特别地通过其台阶形构造来表征。因此，在第二打开位置和第一打开位置之间的任何位置的阀塞244的相同大小和相同方向(即，在相同的z方向上)的两个随后的位置变化将导致流过区段280、282的横截面面积以及经过第一流过区段280和第二流过区段282的流体流量的两个相等(或大体上相等)的增大或减小(取决于阀塞运动的方向)。流过区段280、282的横截面面积的两个随后发生的不同的增大或减小(以及流体流量的增大或减小)将遵循第二阀特性函数。

换句话说，第二阀特性函数可以被定义为第二函数f2(X)＝Y，其中X是阀塞244与阀座246相比的距离(优选地在z方向上从阀塞244的控制部分245和阀座246的距离)。X＝0将阀塞244限定在其关闭位置中，并且Y是第一流过区段280和第二流过区段282的组合横截面面积。

根据至少一个示例性实施方案，对于至少大部分距离X，第一函数的导数df1(X)/dY与第二函数的导数df2(X)/dY相比是不同的。根据至少一个示例性实施方案，第二函数的导数df2(X)/dY与第一函数的导数df1(X)/dY相比较大。例如，第一函数f1(X)＝Y可以是曲线的，并且第二函数f2(X)＝Y可以是线性的。第一函数f1(X)＝Y例如可以由EQM函数来定义：

Y[％]＝100*a/(100/X-1+a)

参数a介于0.1和0.8之间，X和Y如前限定。

因此，第一远侧部分254和第二远侧部分255的第一部分和第三部分254a、254c、255a、255c可以分别被称为第一特性控制部分，因为这些部分254a、254c、255a、255c的形状至少部分地限定第一阀特性函数(即，当阀塞244在其关闭位置与其第二打开位置之间的任何位置改变其位置时)。相应地，第一远侧部分254和第二远侧部分255的第二部分和第四部分254b、254d、255b、255d可以分别被称为第二特性控制部分，因为这些部分254b、254d、255b、255d的形状至少部分地限定了第二阀特性函数(即，当阀塞244在其第二打开位置与其第一打开位置之间的任何位置处改变其位置时)。

应该注意的是，第一流过区段280的横截面面积可以被描述为弯曲平面，该弯曲平面具有z、方向(即位于恒定ρ处的平面)上的延伸并且在阀塞244的控制部分245的一部分以及第一远侧部分254和第二远侧部分255的分别的第一部分254a和第三部分255c或者第一远侧部分254的第一部分254a和第二部分254b连同第二远侧部分255的第三部分255c和第四部分255d(取决于阀塞244的位置)之间延伸(根据一个示例性实施方案，第一间隙274可以但不必须包括在第一流过区段280中，对于这样的实施方案，第一流过区段280延伸到远侧室表面232，相应地，根据一个示例性实施方案，第二间隙275可以但不必须包括在第二流过区段282中，对于这样的实施方案，第二流过区段282延伸到远侧室表面232)。相应地，第二流过区段282的横截面面积可以被描述为弯曲平面，该弯曲平面具有在z、方向(即位于恒定ρ处的平面)上的延伸并且在阀塞244的控制部分245的一部分以及第二远侧部分255和第一远侧部分254的分别的第一部分255a和第三部分254c或者第二远侧部分255的第一部分255a和第二部分255b连同第一远侧部分254的第三部分254c和第四部分254d(取决于阀塞244的位置)之间延伸。因此，流过区段280、282也可以被称为流过区域280、282，流体流过这些区域。

应该注意的是，图4a-4b和图5a-5b中的阀插入件250可以布置在阀中，其中来自流体入口224的流体流通过经由两个流过区段280、282在远侧部分254、255的内部径向流动并且还在阀插入件250的外部径向流动而进入室230。然而，根据至少一个示例性实施方案，图4a-4b和图5a-5b的阀插入件250安装在阀中，其中允许流体流从阀插入件250的外部流到阀插入件250的内部。

例如，如果阀插入件250提供仅两个不同的阀特性函数的功能，则阀塞244的第一打开位置可以是阀塞的完全打开位置。然而，根据至少一个示例性实施方案，阀插入件250被布置为提供多于两个阀特性函数，例如通过具有与相邻部分相比不同地成形的更多部分。在这样的情况下，阀塞244的第一打开位置可以与阀塞244的完全打开位置不同，并且阀塞244可以位于至少第三打开位置，与当其处于其第一打开位置时相比，在该第三打开位置中阀塞244布置得更靠近近侧室表面232。阀塞244的第三打开位置可以但不必须是阀塞244的完全打开位置。为了清楚起见，在存在至少第三打开位置的实施方案中，第一打开位置将位于第二打开位置和第三打开位置之间。

通过具有提供两个阀特性函数的阀，例如通过提供如上面参考图4a-4b和图5a-5b讨论的阀插入件250，与图3中的阀特性相关提到的缺点可以被克服，或者至少被减少。图6示出了说明具有两个不同的阀特性函数的控制阀的曲线图。

在图6中，关于关闭构件的位置(即对应于例如升程限制)，x轴被归一化。即，x轴表示X/Xmax，其中X是关闭构件的位置，并且Xmax是关闭构件的对应于完全打开的阀(受限制或不受限制)即具有最大开度(对于具有可能受到升程限制的阀塞的阀，该升程限制对应于关于第一和第二虚曲线中的最大限制升程，或者关于第一点划曲线的最大可能升程)的位置。相应地，图6的曲线图中的y轴表示Y/Ymax，其中Y是流过区段的横截面面积，且Ymax是当阀完全打开(即处于其最大开度，受限制或不受限制)时流过区段的相应横截面面积。相应地，Y/Ymax可以用Kv/Kvmax代替，其中Kv是阀容量，且Kvmax是相应的最大阀容量。

图6中的第一点划曲线(100％EQM a＝0.27+LIN)表示没有升程限制的控制阀的阀特性，第一虚曲线(40％EQM a＝0.27+LIN)表示对于具有40％的升程限制的同一控制阀的阀特性，并且第二虚曲线(20％EQM a＝0.27+LIN)表示对于具有20％升程限制的相同控制阀的阀特性。此外，在图6中，示出了由EQM函数限定并且具有参数a＝0.2的第二点划曲线(EQM a＝0.2)、由EQM函数限定并且具有参数a＝0.4的点曲线(EQM a＝0.4)和由EQM函数限定并且具有参数a＝0.25的实线。最佳地，阀特性遵循实线曲线(即与具有参数a＝0.25的EQM函数接近)。然而，如参考图3所讨论的，对于覆盖关闭构件的不同程度的限制(比如例如不同程度的升程限制)的控制阀，这是很难实现的，并且因此阀特性应当优选地处于第二点划曲线和点曲线内，或者至少接近这些曲线。

如该曲线图中所见，第一点划曲线在X/Xmax的70％左右改变其性能。因此，第一点划曲线表示具有由从0至X/Xmax的大约70％的第一函数f1(X)＝Y限定的第一阀特性函数以及由从X/Xmax的大约70％到100％的第二函数f2(X)＝Y限定的第二阀特性函数的控制阀。第一函数f1(X)＝Y在此由具有参数a＝0.27的EQM特性限定，并且第二函数f2(X)＝Y是线性的。如图6所示，在第一点划曲线的由第一函数f1(X)＝Y限定的部分中，第一点划曲线稍微低于期望的实线曲线并且甚至稍微低于第二点划曲线。此外，在第一点划曲线的由第二函数f2(X)＝Y限定的部分中，第一点划曲线稍微高于实线曲线但在点曲线内。因此，具有对应于第一点划曲线的阀特性的控制阀可被认为是足够好的。

当控制阀受到升程限制时(第一虚曲线和第二虚曲线)，阀的性能将改变，因为没有升程限制的控制阀的阀特性(第一点划曲线)的第一部分将变得更加确定。因此，表示具有40％升程限制的控制阀的阀特性的第一虚曲线非常好地遵循期望的实线曲线。因此，通过执行具有由第一点划曲线表示的阀特性的控制阀的40％升程限制，由此改进的阀特性(即，第一虚曲线)将接近地遵循期望的实线曲线，即由参数a＝0.25的EQM函数限定的曲线。如果控制阀被进一步升程限制到20％，其在图6中由第二虚曲线表示，则由此改进的阀特性将接近地遵循点曲线。因此，即使控制阀被升程限制到40％或甚至20％，具有对应于第一点划曲线的阀特性的控制阀(未受到升程限制)也可被认为是足够好的。通过执行具有作为第一点划曲线的阀特性的控制阀的升程限制，根据一个示例性实施方案，升程限制阀的得到的或改进的阀特性可仅根据第一特性阀函数操作，或者仅根据第一特性阀函数的一部分操作。

换言之，通过提供具有由至少两个不同的阀特性函数限定的阀特性的控制阀，控制阀可以用于不同的升程限制(或没有升程限制)并且仍然提供足够好的阀特性。

应该理解，本发明构思不限于所描述的示例性实施方案；而是范围通常由所附权利要求限定。例如，根据至少一个示例性实施方案，图4a-4b的阀201可以包括布置在流体入口224的上游的差压阀部分(未示出)。在这样的实施方案中，图4a-4b中的阀201的关闭装置240可以被称为控制阀关闭装置240。差压阀部分可以限制控制阀部分所遭受的差压。因此，尽管安装有阀的整个流体分配系统中的压力水平变化，但是用于控制阀部分的操作条件可保持在足够水平。差压阀部分也可以包括在单独的阀体中(未示出)。此外，如已经提到的，阀可以不包括受到升程限制的阀杆和阀塞，而是本发明构思也可以应用于例如旋转阀或球阀。在这些情况下，显示阀特性的以上曲线图中的升程限制和x轴由旋转阀或球阀的相应参数代替。

Claims (19)

1.一种控制阀，包括：

阀体、布置在所述阀体内的室、用于向所述室提供流体的流体入口以及用于接纳来自所述室的流体的流体出口，以及用于调节从所述流体入口经由所述室到所述流体出口的流体流的关闭装置，

所述关闭装置具有关闭状态、第一打开状态和至少一个第二打开状态，在所述关闭状态中，不允许流体或仅允许泄漏流流过所述室，在所述第一打开状态中，允许流体流过所述室，在所述第二打开状态中，与当所述关闭装置处于其第一打开状态中时相比，允许较少的流体流流过所述室，

其中，

在所述关闭状态和所述第二打开状态之间，所述关闭装置被构造为允许流体根据第一阀特性函数流过所述室，以及

在所述第二打开状态和所述第一打开状态之间，所述关闭装置构造成允许流体根据与所述第一阀特性函数相比不同的第二阀特性函数流过所述室。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其中所述关闭装置包括关闭构件和关闭构件接纳机构，所述关闭构件接纳机构至少具有关闭构件接纳部分，

其中所述关闭构件适于移动远离所述关闭构件接纳部分，从而提供允许流体流过的流过区段，

其中，在所述关闭状态中，所述关闭构件布置在关闭位置，在所述关闭位置中，所述关闭构件与所述关闭构件接纳部分密封接触，以便不允许流体或仅允许泄漏流流动通过所述关闭装置，并且在所述第一打开状态中，所述关闭构件布置在所述关闭构件远离所述关闭构件接纳部分的第一打开位置，并且在所述第二打开状态中，所述关闭构件布置在第二打开位置中，与当所述关闭构件处于其第一打开位置时相比，在所述第二打开位置中关闭构件距离所述关闭构件接纳部分更近。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其中所述第一阀特性函数定义为第一函数f1(X)＝Y，并且其中所述第二阀特性函数定义为第二函数f2(X)＝Y，其中X是所述关闭构件与所述关闭构件接纳部分相比较的位置，并且Y是所述流过区段的横截面面积，并且其中对于至少大部分距离X，所述第一函数的导数df1(X)/dY与所述第二函数的导数df2(X)/dY相比是不同的。

4.根据权利要求3所述的控制阀，其中对于至少大部分距离X，所述第二函数的导数df2(X)/dY与所述第一函数的导数df1(X)/dY相比更大。

5.根据权利要求3-4中任一项所述的控制阀，其中所述第二函数是线性的。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的控制阀，其中，所述第一函数例如通过由EQM函数限定而是曲线的。

7.根据当从属于权利要求2时的前述权利要求中任一项所述的控制阀，其中所述关闭构件是连接到阀杆的阀塞，并且所述关闭构件接纳部分是阀座，所述阀座适于在所述阀塞处于所述关闭位置中时接纳所述阀塞并且与所述阀塞密封接触，以便不允许流体或仅允许泄漏流流动通过所述关闭装置。

8.根据权利要求7所述的控制阀，其中，所述第一阀特性函数和所述第二阀特性函数由所述关闭装置的形状限定。

9.根据权利要求8所述的控制阀，其中，所述阀塞布置成在所述室的至少一部分内被引导，并且其中所述阀塞包括控制部分，所述控制部分被布置为控制经过所述流过区段的流体流。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的控制阀，其中，所述室包括近侧室表面和与所述近侧室表面相对的远侧室表面，并且所述关闭构件接纳机构还包括阀插入件，所述阀插入件至少部分地布置在所述室内，所述阀插入件包括近侧部分和至少两个远侧部分，其中所述阀塞适于被引导穿过所述阀插入件的至少一部分，以及

所述阀插入件的所述远侧部分中的至少一个相对于所述近侧部分弹性地布置，以便所述远侧部分相对于彼此是可移动的。

11.根据权利要求10所述的控制阀，其中所述远侧部分中的每一个包括特性控制部分，所述特性控制部分在所述阀插入件的周向方向上具有变化的高度。

12.根据权利要求11所述的阀，其中所述特性控制部分是第一特性控制部分，并且所述远侧部分中的每一个包括形成为台阶的第二特性控制部分。

13.根据权利要求7-9中任一项所述的控制阀，其中所述阀座包括特性控制部分，所述特性控制部分在所述阀座的周向方向上具有变化的高度，并且其中优选地，所述特性控制部分是第一特性控制部分，并且所述阀座包括形成为台阶的第二特性控制部分。

14.根据当从属于权利要求3时的权利要求11-12或13中任一项所述的控制阀，其中当所述阀塞定位在其关闭位置与其第二打开位置之间时，所述阀塞允许流体流过所述室并且在所述第一特性控制部分之上流过所述阀插入件，并且其中所述阀塞在其关闭位置和其第二位置之间的任何地方的定位的变化根据所述第一阀特性函数导致经过所述室的流体流的变化。

15.根据权利要求14所述的控制阀，其中当所述阀塞定位在其第二打开位置与其第一打开位置之间时，所述阀塞允许流体在所述第一特性控制部分和所述第二特性控制部分之上流过所述室，并且其中，所述阀塞在其第二打开位置与其第一打开位置之间的任何地方的定位的变化根据所述第二阀特性函数导致经过所述室的流体流的变化。

16.根据权利要求7所述的控制阀，其中所述第一阀特性函数和所述第二阀特性函数由所述阀塞和/或所述阀座的形状限定，或者至少部分地由所述阀塞和/或所述阀座的形状限定。

17.根据权利要求7或权利要求16所述的控制阀，其中所述阀塞以如下方式成形，即，使得所述流过区段的横截面面积的变化和因此经过所述室的所述流体流量的变化取决于所述阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。

18.根据权利要求7或权利要求16-17中任一项所述的控制阀，其中所述阀座以如下方式成形，即，使得所述流过区段的横截面面积的变化和因此经过所述室的所述流体流量的变化取决于所述阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。

19.根据权利要求7或权利要求16-18中任一项所述的控制阀，其中所述阀塞和所述阀座以如下方式一起成形，即，使得所述流过区段的横截面面积的变化和因此经过所述室的所述流体流量的变化取决于所述阀塞的位置和位置变化，与所述第一阀特性函数和/或所述第二阀特性函数一致。