CN110114536A - 阻尼阀单元 - Google Patents

Abstract

一种阻尼阀单元(40)，用于液体分配系统。供水管道在相关联龙头单元关闭后被抽空液体并且在所述龙头单元打开后被液体再填充。所述单元(40)包括：阻尼室(26)，所述阻尼室可连接至所述供水管道；以及液体截止阀单元(1')，所述液体截止阀单元可在其入口端(22)处连接至所述相关联供水管道，并且其出口端(24)可连接至所述相关联液体龙头单元。所述阻尼室适于收集气体并且可通过通道(23)连接至所述相关联供水管道。所述通道在其间没有任何限制的情况下还直接连接至所述入口端处的液体截止阀(2、18)。所述通道在所述阻尼室处始终打开，用于所述通道(23)与所述阻尼室(26)之间的流体连接。

Description

阻尼阀单元

技术领域

本发明涉及一种用于液体分配系统的阻尼阀单元，所述液体分配系统具有位于中心的液体源，所述液体源通过至少一个单独的供水管道连接至至少一个液体龙头单元。所述至少一个供水管道在相关联龙头单元关闭时被抽空液体，并且在所述龙头单元打开后被液体再填充。所述阻尼阀单元包括阻尼室，所述阻尼室在使用时可连接至所述供水管道中的至少一个。所述阻尼阀单元还包括液体截止阀单元，所述液体截止阀单元在使用时可在其入口端处连接至所述相关联供水管道中的至少一个，并且在使用时其出口端可连接至所述相关联液体龙头单元中的至少一个。

背景技术

本申请人先前已例如在WO2012148351中申请了一般系统的专利。如本专利申请本身所知，所述系统循环运行，每个循环包括以下步骤：

-在相关联液体龙头单元处完成分接操作之后，通过在相关联供水管道中产生向后压力梯度，使得液体向后流向液体源，从相关联供水管道抽空液体，之后相关联供水管道仅含有其中保留的空气或气体，以及

-在启用所述液体龙头单元后，通过在相关联供水管道中产生向前压力梯度并允许液体从液体源流至相关联液体龙头单元，用液体再填充相关联供水管道，同时在超过环境空气压力水平的操作压力下，将供水管道中剩余的空气或气体推向相关联液体龙头单元。

在如在上述PCT申请中所公开的现有技术系统中，每个供水管道通过可以打开或关闭的单个控制阀连接至液体源。当所述控制阀打开时，只要液体龙头单元发出应保持热水流的信号，液体源就将液体馈送至相关联供水管道中。当关闭或停用龙头单元时，给出信号以启用位于中心的泵，所述泵通过打开的控制阀将液体从供水管道泵送回液体源。可以使用同一个泵使液体源中的热水循环并从供水管道泵回液体。当通过液位传感器感测到完全抽空了供水管道时，控制阀再次关闭，使得供水管道保持在相对低的压力下，略低于环境空气压力，其中仅有气体或空气。此外，在现有技术系统中，当从供水管道抽空液体时，空气或气体将取代液体。为此目的，在供水管道与相关联龙头单元之间在液体阀附近存在特殊的空气阀。

为了具有平稳且实用的功能，申请人已改进先前系统的部分。

发明内容

已知系统的问题在于当水再填充管道时产生的压力波。另一个问题在于，在用水再填充管道的过程中，当已经排空管道中的水后排出管道中存在的空气时，水通过阀单元泄漏的风险。

因此，申请人在专利申请中申请一种改进的系统和方法，其中在分接操作之后当抽空液体时，液体分配系统在相对低的压力下操作，并且在分接操作过程中液体分配系统在相对高但通常仍相当正常的压力下操作。在液体分配系统的整个操作期间，每个供水管道优选地通过相关联通道与相关联封闭的阻尼室保持连通，从而容纳在使用时连接至相关联液体龙头单元的液体截止阀单元的入口。管道和阻尼室形成封闭的气体系统。在再填充步骤期间，使再填充液体通过管道流入相关联通道中。液体截止阀保持关闭，直到再填充液体已到达入口。此后，例如通过所述入口处增加的压力使液体截止阀打开，以使液体流经液体截止阀并流入相关联液体龙头单元中，但是没有气体或空气可以通过液体截止阀单元。在再填充管道期间，将封闭系统中存在的气体在再填充液体的前面推入阻尼室中。因此，规避了漏水的风险。

本发明将关注阻尼阀单元。

根据本发明的一个方面，一种阻尼阀单元包括阻尼室，所述阻尼室在使用时可连接至所述供水管道中的至少一个。所述阻尼阀单元还包括液体截止阀单元，所述液体截止阀单元在使用时可在其入口端处连接至所述相关联供水管道中的至少一个，并且在使用时其出口端可连接至所述相关联液体龙头单元中的至少一个。所述阻尼室适于收集气体并且可通过通道连接至所述相关联供水管道。所述通道在其间没有任何限制的情况下还直接连接至所述液体截止阀单元的所述入口端处的液体截止阀。因此，在通道与液体截止阀之间不存在借助小孔口液体管道或开口的限制。所述通道在所述阻尼室处始终打开，用于所述通道与所述阻尼室之间的流体连接。在使用中，阻尼阀单元和供水管道形成与环境空气分离的封闭系统。因此，当再填充液体推动液体前面的气体时，在气体在阻尼室中被压缩时气体和液体都将得到阻尼。优选地，在管道被排空之后，系统在管道中具有负压。因此，例如空气的气体量受到限制并且可以在阻尼室内快速被压缩。这也使得液体的再填充非常快速，并且用户打开龙头单元几乎立即得到液体。优选地，液体截止阀单元在超过大气压力至少1巴的阈值压力下打开。

根据一个实施方案，所述液体截止阀单元包括至少一个止回阀。这以简单有效的方式进行安全防护，使得液体和气体都不会从龙头单元泄漏到管道中。

根据一个实施方案，在所述液体截止阀单元中提供分离的或集成的压力响应部件，所述压力响应部件将所述至少一个液体截止阀偏置在关闭状态。

根据另一个实施方案，集成或分离的所述压力响应部件具有从所述关闭状态到打开状态的打开特性，在已达到阈值压力之后压力没有增加或递增地增加或压力减小。这种类型的打开特性提供了快速打开和尽可能小的流量限制。

根据又一个实施方案，所述压力响应部件是弹簧。根据又一个实施方案，所述弹簧具有带有水平部分或负部分的非线性负载偏转特性曲线，因此在已达到阈值压力之后提供长的偏转。

根据一个实施方案，在所述龙头单元打开时的液体流动方向上，在所述至少一个液体截止阀的下游提供用于感测压力或另一物理变量的传感器。

根据一个实施方案，在液体管道和/或通道和/或阻尼室中提供用于感测压力或另一物理变量的传感器，并且当出现以下情况时所述传感器使液体截止阀打开：当液体已到达所述通道时；当已达到阈值压力时；或者当已经过作为峰值压力的所述阈值压力并且压力正在下降时。

根据一个实施方案，在所述龙头单元中布置感测所述龙头单元的打开的传感器，并且当所述龙头单元打开时，打开所述流体截止阀单元，并在所述龙头单元关闭时关闭所述流体截止阀单元。所述传感器可以例如是继电器。

根据一个实施方案，所述阻尼室布置为围绕所述液体阀单元的壳体。这提供了紧凑的单元，所述单元可以容易地装配在靠近龙头单元的壁内或甚至装配在所述龙头单元内。

根据一个实施方案，所述阻尼室与所述液体阀单元分开布置。

根据一个实施方案，所述阻尼室具有自由的内部空间。

根据一个实施方案，所述阻尼室设置有最内部的封闭隔室，所述隔室具有预设压力。当阻尼小体积，即短管道时，这可能是一个优势。

根据一个实施方案，所述隔室通过隔膜或活塞分开。

从下面的详细描述中将明白其它特征和优点，其中公开了本发明的不同实施方案。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了阻尼阀单元的实施方案。

图2示出了具有电磁阀或电动阀的流体截止阀单元的实施方案。

图3示出了流体截止阀单元的多个实施方案，其中压力响应部件由橡胶或弹性体制成。

图4a和图4b示出了压力响应部件是集成弹簧的实施方案。

图5示出了压力响应部件是分离弹簧的实施方案。

图6示出了根据本发明的流体截止阀的负载偏转特性曲线图。

图7示出了具有弹簧指的膜片弹簧的实施方案。

图8a、图8b和图8c示出了具有弹簧指的弹簧的不同布置。

图9示出了具有液体截止阀单元的阻尼阀单元的实施方案。

图10示出了阻尼室的实施方案。

图11示出了阻尼室的另一实施方案。

图12示出了阻尼室的又一实施方案。

图13示出了包括阻尼阀单元的龙头单元。

图14示出了布置在液体阀单元中的小的附加阻尼室。

具体实施方式

在图1中，示出了本发明的阻尼阀单元40的一般实施方案。阻尼阀单元40包括阻尼室26和液体截止阀单元1'。阻尼室26的入口端28和液体截止阀单元1'的入口端22在使用中均优选地通过通道23连接至至少一个管道41。液体截止阀单元1'的出口端24在使用中连接至液体龙头单元42。在图1中，阻尼室26是分离设置的，但是如下所示，可以将液体截止阀单元1'容纳在阻尼室26内。在下文中，将描述本发明的阻尼阀单元40的不同部件的不同实施方案，除非与根据权利要求的本发明相矛盾，否则所述实施方案可以任何可能的方式组合。

液体截止阀单元1'可以包括任何类型的液体阀2。例如，所述液体阀可以是电磁阀或任何类型的电动阀或由气动装置或液压装置驱动的阀门，图2中示出实例。根据示例性的阀门，在再填充时，气体流过B进入阻尼室26中，直到在阀门处感测到液体。然后切换阀门以使液体流过A到达龙头单元42。传感器可以布置在系统中，例如布置在液体龙头单元42中，以便感测液体龙头单元42的打开或关闭。这甚至可以是布置在液体龙头单元42中的继电器。从液体截止阀2打开时的流动方向看，用于感测例如压力的物理变量的传感器可以布置在阻尼室26、管道41中或在液体截止阀2的下游。来自传感器的信号可以用于控制液体阀单元1'的打开或关闭。

根据另一个实施方案，液体阀2包括压力响应部件3，并且例如通过朝向关闭状态偏置或者通过保持关闭的固有力默认地保持在关闭状态，直到已达到阈值压力。此部件3可以集成地或分离地布置在液体阀2中。优选地，液体阀单元1'包括至少一个止回阀。为了安全防护功能，可以使用至少两个液体阀2，以防其中一个发生故障。可以使用串联连接的两个液体阀2。

在图2中，示出了电磁阀或电动阀的示意图。流体截止阀单元1可以通过感测压力并使用电磁阀、电动阀、气动装置或液压装置对其进行作用来控制。根据示例性的阀门，在再填充时，气体流过B进入阻尼室26中，直到在阀门处感测到液体。然后切换阀门以使液体流过A到达龙头单元42。当A打开时，也可以让B保持打开。

在图3中，示出了液体截止阀2的不同实例，所述液体截止阀包括由橡胶或弹性体制成的压力响应部件3。例如，所述液体截止阀可以是鸭嘴阀4，其中压力响应部件3集成为材料的固有特性，或者具有至少一个狭缝6的隔膜5。如果隔膜5阀门支撑7在隔膜5的一侧上，则所述隔膜只允许流体在一个方向上通过。

在图4a和图4b中示出了液体截止阀2的实施方案，其中压力响应部件3是弹簧8，所述弹簧集成在阀门2中。液体截止阀2以两种状态示出，即图4a的关闭状态和图4b的打开状态。在图4a中，阀体9与布置在阀座11中的密封件10密封接触，使得没有液体可以流过液体通道12。弹簧8将阀体9朝向密封件10偏置，使得阀门保持在关闭状态，直到压力达到阈值水平，即超过偏置弹簧力并因此压缩弹簧8，由此阀体9朝向打开状态偏转，如图4b所示。在所示实施方案中，使用以镜像方式布置的两个金属膜片弹簧，但是例如可以仅使用一个弹簧或弹性体类型的弹簧。也可以设想将两个以上的膜片弹簧以堆叠方式布置。

在图5中，示出了液体截止阀单元1'的实施方案，所述液体截止阀单元具有分离的压力响应部件3，在这种情况下是分离的弹簧16。例如，这可以是弹性膜弹簧或金属膜片弹簧。优选地，弹簧由金属制成并且具有弹簧指，参见图7。液体截止阀2与弹簧16串联布置。例如，液体截止阀2可以是止回阀，所述止回阀具有弹簧特性恒定的内部螺旋弹簧(未示出)，以及通过此螺旋弹簧朝向阀座14偏置的阀体13。中心轴15在打开状态下在流体的流动方向上从阀体13布置。在轴15处，弹簧8固定地附接并搁置在壳体17中。弹簧16可以具有如下描述的特性，参见图6。当达到阈值压力时，止回阀2打开并且弹簧16通过长的偏转压缩，从而打开液体截止阀单元1'，使流体流过液体截止阀单元1'。

为了快速再填充液体分配系统中的管道41，优选的是具有液体截止阀单元1'，所述液体截止阀单元在达到阈值压力时立即尽可能地打开。压力响应部件3可以具有如图6中所说明的打开特性。示出的曲线图说明包括至少一个流体截止阀2和压力响应部件3的本发明流体截止阀单元1的打开特性。压力响应部件3可以分离地布置在流体截止阀2中或者与流体截止阀2集成。如果负载偏转特性曲线与曲线图中的建议曲线一致，则可以实现这种打开特性，使得偏转快速增加，甚至达到完全打开阀，而不会在已达到阈值负载后增加或递增地增加负载，或甚至减少负载。曲线A示出仅具有递增增加的负载以便具有长偏转的特性。曲线B示出没有任何负载增加以便具有长偏转的特性。曲线C示出负载减小但尽管如此仍具有长偏转的特性。因此，流体截止阀在相同的压降或跨越阀门的压差下将具有明显更高的流速，这与需要相同压力打开的普通阀的可能流速相比将导致更高流速。

在图7中，示出了弹簧8，所述弹簧具有膜片设计，其中弹簧指31沿着弹簧8的边缘32布置，并且弹簧指31的自由端33指向中心34。此弹簧8可以具有一个或两个静止状态，以及如图6的曲线图所示的特性。弹簧8的弹簧指31朝向中心34略微指向外部，使得弹簧指显示出类似于碗的设计，因此具有面向相反方向的两个侧面。

在图8a中，示出堆叠具有弹簧指31的弹簧8的优选方式，在所示情况下，堆叠三个弹簧8，并且弹簧在相同的方向上定向。因此，可以利用这样的事实：弹簧8具有两个静止状态，并且可以在平坦位置上被迫进入负凸出位置，因为所有弹簧8以相同的方式被引导。在图8b中，堆叠具有弹簧指31的几个弹簧8，使得每隔一个弹簧8在相反的方向上定向。与图8a的堆叠相比，这些弹簧8可以移动至平坦位置但不能进一步移动。在图8c中，分别两个和两个地且在相反的方向上堆叠弹簧8。

在图9中，示出了用于液体分配系统的阻尼阀单元40，所述阻尼阀单元具有至少一个供水管道41和至少一个龙头单元42。存在液体截止阀单元1'，所述液体截止阀单元包括与分离的压力响应部件3串联布置的一个液体截止阀18，优选地止回阀，在所示的情况下具有两个镜像膜片弹簧19。所述设计类似于图5的实施方案。液体截止阀单元1'的入口侧22在使用中通过包括在阻尼阀单元40中的通道23连接至管道41。通道23还在液体截止阀18处直接连接至液体截止阀18的阀体13，即在其间没有任何限制，例如小孔口液体管道或开口，在提交优先权申请时尚未公布的先前专利申请中存在这样的限制。在通道23与液体截止阀18之间不存在任何物体将增强水到龙头单元42的流动。也许在打开时可能有少量空气通过液体截止阀18泄漏，但是测试表明这个数量影响不大。在使用中，出口端24连接至龙头单元42。压力传感器20设置在壳体21中，用于在朝向龙头单元的流动方向上感测阀门18下游的压力。

当液体到达液体截止阀18的阀体13并且液体的压力已达到阈值水平时，至少一个液体截止阀18将打开，并且由于分离的弹簧19，打开特性将如图6中所示那样。阻尼室26是分离设置的，但是还设想将液体截止阀单元布置在阻尼室26内。阻尼室的入口布置在通道23处，并且入口总是打开以使流体在通道23与阻尼室26之间在两个方向上流动。

在图10中，示出了阻尼阀单元40的另一实施方案。阻尼室26设置有液体阀单元1'，所述液体阀单元具有直接连接至通道23的一个液体截止阀2。所示的阻尼室26沿着焊接接头44焊接。这里，液体截止阀2布置成直接连接至通道23并通向所述通道，使得液体截止阀2的阀体13没有任何限制地接触来自供水管道41并通过通道23的水。当龙头单元42打开时在流动方向上看，液体截止阀2或多或少地位于阻尼室26的入口之后。还可以看出，阻尼室26通向通道23。

在图11中，示出了阻尼室26的实施方案，所述阻尼室包括具有预设压力的最内侧封闭隔室46。在所示的实施方案中，封闭隔室46通过隔膜45分开。这也可以通过用作活塞的可移动壁47来实现，如图12所示。在这两个实施方案中，通道直接连接至液体截止阀并且总是通向阻尼室26。

在图13中，在非常紧凑的实施方案中，阻尼阀单元40设置在龙头单元42内。同样在此实施方案中，液体阀单元1'布置在阻尼室26内。这里，同样在此实施方案中，通道直接连接至液体截止阀并且总是通向阻尼室26。

在图14中，示出了液体阀单元1'的实施方案，当龙头单元42打开时在流动方向上看，所述液体阀单元具有布置在液体截止阀2之后但在龙头单元42之前的隔膜50。此隔膜50将用作小的阻尼室，如果龙头单元42已经打开但在水到达龙头单元42之前再次关闭，则处理在液体截止阀2之后积聚的任何压力。也可以设想使用活塞或其它压力响应或阻尼装置。

最后，将描述阈值压力的概念。液体截止阀1'的阈值压力可以是系统压力的至少25％至50％。阈值压力可以是例如超过大气压至少1巴至2巴的超压。具有在此范围内的阈值压力的优点在于，阻尼室的容积可以保持较小，因为其中的气体压力可以更高，不存在通过液体截止阀1'泄漏气体的任何风险。关闭压力可以低至0.1巴或更低，或直到流动停止。由于流体截止阀的这种特性，将最大限度地降低管道中锤击的风险。另外，如果系统中出现突然的压降，还可以最大限度地降低关闭流体截止阀的风险。阀门上用于打开阀门所需的阈值压力比阀门上用于将阀门保持在打开位置所需的压力高几倍。因此，在可获得给定系统压力的情况下，与具有线性打开/关闭特性的普通阀相比，由于阀门上的压降较低，临界流速将明显更高。

已经描述了阻尼阀单元的不同部件的许多不同实施方案，并且部件的不同实施方案可以以任何可能的方式组合至阻尼阀单元中，只要其与根据权利要求的本发明不矛盾即可。

Claims (14)

1.一种用于液体分配系统的阻尼阀单元(40)，所述液体分配系统具有位于中心的液体源，所述液体源通过至少一个供水管道(41)连接至至少一个液体龙头单元(42)，其中至少一个供水管道(41)在相关联龙头单元(42)关闭后被抽空液体并且在所述龙头单元打开后被液体再填充，所述阻尼阀单元(40)包括：阻尼室(26)，所述阻尼室在使用时能够连接至所述供水管道(41)中的至少一个；以及液体截止阀单元(1')，所述液体截止阀单元在使用时也能够在其入口端(22)处连接至所述相关联供水管道(41)，并且在使用时其出口端(24)能够连接至所述相关联液体龙头单元(42)中的至少一个，其特征在于，所述阻尼室(26)适于收集气体并且能够通过所述阻尼阀单元(40)的通道(23)连接至所述相关联供水管道(41)，所述通道(23)在其间没有任何限制的情况下还直接连接至所述液体截止阀单元(1')的所述入口端(22)处的液体截止阀(2、18)，并且所述通道(23)在所述阻尼室(26)处始终打开，用于所述通道(23)与所述阻尼室(26)之间的流体连接。

2.根据权利要求1所述的阻尼阀单元，其中所述液体截止阀单元(1')包括至少一个止回阀(2、18)。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼阀单元，其中在所述液体截止阀单元(1')中提供分离的或集成的压力响应部件(3)，所述压力响应部件将所述至少一个液体截止阀(2、18)偏置在关闭状态。

4.根据权利要求3所述的阻尼阀单元，其中集成或分离的所述压力响应部件具有从所述关闭状态到打开状态的打开特性，在已达到阈值压力之后压力没有增加或稍微增加或压力减小。

5.根据权利要求3或4所述的阻尼阀单元，其中所述压力响应部件(3)是至少一个弹簧(8、16、19)。

6.根据权利要求5所述的阻尼阀单元，其中所述弹簧具有带有水平或负部分的非线性负载偏转特性曲线，因此在已达到阈值压力之后提供长的偏转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼阀单元，其中所述至少一个弹簧是金属膜片弹簧(8、16、19)。

8.根据权利要求7所述的阻尼阀单元，其中所述至少一个金属膜片弹簧(8、16、19)具有沿着所述弹簧(8、16、19)的边缘(32)布置的弹簧指(31)，并且所述弹簧指(31)的自由端(33)指向中心(34)。

9.根据权利要求7或8所述的阻尼阀单元，其中所述至少一个弹簧(8、16、19)能够具有一个或两个静止状态。

10.根据权利要求7、8或9所述的阻尼阀单元，其中所述弹簧(8、16、19)在相同方向上以至少两个堆叠，优选地以至少三个堆叠。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的阻尼阀单元，其中在所述龙头单元(42)打开时的液体流动方向上，在所述至少一个液体截止阀(1')的下游提供用于感测压力或另一物理变量的传感器(20)。

12.根据权利要求1所述的阻尼阀单元，其中所述阻尼室(26)具有自由的内部空间。

13.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼阀单元，其中在所述液体阀单元(1')内，在所述至少一个液体截止阀(2、18)与所述出口端(24)之间提供隔膜(50)、活塞或其它压力响应或阻尼装置，所述隔膜有可能处理在所述液体阀单元(1')内积聚的压力。

14.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼阀单元，其中所述液体截止阀单元在超过大气压力至少1巴的阈值压力下打开。

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