壓力無關(guān)式控制閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的控制閥。本發(fā)明重點在于一種控制閥，其中，流體流量是節(jié)流器位置的函數(shù)。更具體地，如本文所公開的所述控制閥實現(xiàn)了與所述閥的出口處的壓力大體無關(guān)的流速。
【背景技術(shù)】
[0002]流量控制閥通常使用在建筑物的HVAC (供暖、通風(fēng)、空調(diào))系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)通常使例如水的流體流通經(jīng)過多個管道，以便提供供暖或制冷。流量控制閥的目的是實現(xiàn)流體經(jīng)過系統(tǒng)的管道的流量受到控制。
[0003]流動經(jīng)過所述閥的水量基本上由節(jié)流器的位置支配。因此可省掉測量經(jīng)過HVAC系統(tǒng)的水流量的單獨的流量計。
[0004]以流體的通過量乘以系統(tǒng)中的溫降來計算所傳送的能量的量。水流量是由節(jié)流器的位置所確定的，并且溫降被單獨地測量。在本文的HVAC系統(tǒng)中，經(jīng)常以kWh來測量能量的量。
[0005]美國專利US7128086B2授權(quán)于2006年，并且公開了一種流量控制閥。根據(jù)US7128086B2的所述閥包括可沿著軸線Xl運動的中空活塞110。彈簧160沿著同一軸線Xl的方向?qū)χ锌栈钊?10施加一力。滾壓隔膜布置在活塞110的一側(cè)上。所述滾壓隔膜與中空活塞110連接，并且將環(huán)形通道109與中空活塞110的內(nèi)部分隔開。環(huán)形通道109經(jīng)由參考通路180與閥的入口 106流體連通。中空活塞110的內(nèi)部經(jīng)由中空活塞110的孔穴192與所述閥的出口 108流體連通。所述閥還包括通道，所述通道沿周向包圍中空活塞110并且與所述閥的流動通道104流體連通。
[0006]該布置的環(huán)形通道109中的壓力為所述閥的入口 106處的壓力pi。類似地，在中空活塞110內(nèi)的壓力等于所述閥的出口 108處的壓力p3。包圍中空活塞110的室中的壓力P2與所述閥104的流動通道內(nèi)的壓力相同。
[0007]中空活塞110可在壓力pl、p2、p3的影響下和在彈簧160的影響下運動。相應(yīng)的力一到平衡，在入口處的壓力Pl和流動通道內(nèi)的P2之間的差就主要地確定經(jīng)過所述閥的流速。閥的出口 108處壓力p3的影響被大大消除。
[0008]如US7128606B2所公開的布置需要用于引導(dǎo)活塞110的軸向運動的元件118。活塞引導(dǎo)件需要安裝至閥體，并且需要密封件130將環(huán)形通道109從中空活塞110的內(nèi)部分隔開。密封件130和滾壓隔膜將具有最高壓力pi的環(huán)形通道109從具有最低壓力P3的活塞110的內(nèi)部分隔開。在密封件130上和在滾壓隔膜上的應(yīng)力沿著它的第二回旋件(convolut1n)138是特別高的?；钊?10抵靠引導(dǎo)件118是可動的。由于在密封件130上和滾壓隔膜上的應(yīng)力，適當(dāng)選擇這些高應(yīng)力部件的材料變得有挑戰(zhàn)性。在引導(dǎo)件118的緣部117和活塞110的套筒114之間的間隙需要變窄，以防止活塞110的橫向運動。然而，來自中空活塞110內(nèi)部的流體必須到達(dá)緣部117和第二回旋件138之間的空間。否則，第二回旋件138不會暴露至pi和p3之間的壓降。將需要另外的設(shè)計措施以克服經(jīng)由緣部117的精確引導(dǎo)和跨過第二回旋件128的完全壓降的相互沖突的要求。
[0009]本發(fā)明的目的是至少緩和上述難題，并且提供一種滿足上述要求的流量控制閥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即與活塞相鄰的密封件的技術(shù)約束可通過足夠的壓力的構(gòu)思來放寬。本文中所公開的閥設(shè)計成使得在活塞內(nèi)的壓力相同于與活塞相鄰的環(huán)形通道的壓力。該措施緩和了涉及在環(huán)形通道和活塞之間設(shè)計密封件的難題。此外，本發(fā)明的壓力構(gòu)思避免了另外的措施以確保圍繞引導(dǎo)元件的壓力的均勻分布。
[0011 ] 上述問題由根據(jù)本發(fā)明的獨立權(quán)利要求的壓力無關(guān)式控制閥來解決。本發(fā)明的優(yōu)選的實施例由從屬權(quán)利要求涵蓋。
[0012]本發(fā)明的相關(guān)目的是提供一種壓力無關(guān)式控制閥，其中，可動活塞和引導(dǎo)元件之間的摩擦被降至最低。
[0013]本發(fā)明的另一相關(guān)目的是提供一種壓力無關(guān)式控制閥，其中，影響活塞的運動的任何滯后作用是可忽略的。
[0014]本發(fā)明的另一相關(guān)目的是提供一種壓力無關(guān)式控制閥，其中，節(jié)流器控制經(jīng)過所述閥的流體通過量至附加的流量計可被免除的點。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供一種壓力無關(guān)式控制閥，該壓力無關(guān)式控制閥構(gòu)造成用于測量跨過所述閥的溫降。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供一種具有根據(jù)本發(fā)明的壓力無關(guān)式控制閥的供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明的另一目的是提供一種建筑物，該建筑物具有包括根據(jù)本發(fā)明的壓力無關(guān)式控制閥的供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0018]從公開的非限制性實施例中的下文的【具體實施方式】中，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，各種特征將是清楚的。伴隨【具體實施方式】的附圖可簡要地描述如下:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的壓力無關(guān)式控制閥的剖面圖。
[0019]圖2為流體通過量關(guān)于壓力差的圖表。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力無關(guān)式控制閥的各種主要的和任選的部件。
[0021 ] 壓力控制閥包括閥體I，該閥體I具有開口，所述開口形成入口 2和出口 3。所述入口 2和所述出口 3允許流體流動經(jīng)過所述閥。在優(yōu)選的實施例中，流體為液體。在特別優(yōu)選的實施例中，流動經(jīng)過所述閥的流體是水或含有水的混合物。
[0022]流動通道4布置成沿著所述流體路徑并且在所述入口 2和出口 3之間。在閥的入口 2處，所述流體具有大體pi的壓力。在閥的出口 3處所述流體的壓力大體為p3。在流動通道4內(nèi)部的流體(總體)壓力為p2。
[0023]節(jié)流器5可動地安裝在入口 2和流動通道4之間的座部27的內(nèi)部。節(jié)流器5的位置可通過將桿6沿著由箭頭7所指示的方向來回運動而改變。在特定的實施例中，桿6可圍繞由箭頭7所指示的軸線旋轉(zhuǎn)。在替代的實施例中，桿6不能圍繞由箭頭7所指示的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0024]節(jié)流器5有效地改變和限制流體經(jīng)過壓力無關(guān)式控制閥的流量。為此，節(jié)流器5的體部可透過所述流體。
[0025]軸承8限制桿6抵靠閥體I的運動。因此，包圍節(jié)流器5和軸承8的閥體的壁為節(jié)流器5充當(dāng)引導(dǎo)元件。
[0026]軸承8可為滾珠軸承類型和/或摩擦軸承類型?？稍O(shè)想的是，軸承8還對壓力無關(guān)式控制閥進(jìn)行密封，使得流體不會從所述閥滲漏。
[0027]中空活塞9可動地安裝在閥體I中另一個座部的內(nèi)部。中空活塞9具有蓋10，該蓋10暴露至流動通道4中的壓力p2?？稍O(shè)想的是，蓋的形狀可為不均勻的或可能是大致平的。中空活塞9的暴露至流動通道4內(nèi)壓力p2的那些部分是不可透過流體的。因此，來自流動通道4的流體不會進(jìn)入中空活塞9。
[0028]可設(shè)想的是，中空活塞9的截面可能是圓形的、橢圓形的、三角形的、正方形的、矩形的。中空活塞的截面實際上可具有技術(shù)上言之成理的任何形狀9。
[0029]中空活塞9的任何運動由閥體中的座部來限制。優(yōu)選地，用于中空活塞9的座部將活塞9的運動有效地限制在朝向或遠(yuǎn)離節(jié)流器5的方向。所述座部的壁可通過摩擦類型的軸承和/或通過滾珠軸承來保持中空活塞9。可設(shè)想的是，軸承基本不會允許流體流動經(jīng)過閥體I中在中空活塞5和座部的壁之間的流道。還可設(shè)想的是，同一軸承為低摩擦和/或為最小滯后作用而優(yōu)化。
[0030]壓力無關(guān)式控制閥包括用于中空活塞9的另一個引導(dǎo)元件11。該引導(dǎo)元件11布置成與蓋10相對，并且穿透一穿過中空活塞9的孔。穿過中空活塞9的孔提供套筒12，該套筒12與引導(dǎo)元件11的壁大體平行。所述套筒12和引導(dǎo)元件11基本上形成軸承。該軸承可為滾珠軸承類型或摩擦軸承類型。在引導(dǎo)元件11和套筒12之間的流道不需要流體密封?？稍O(shè)想的是，由套筒12和引導(dǎo)元件11所形成的軸承為低摩擦和/或為最小滯后作用而優(yōu)化。
[0031]套筒12和引導(dǎo)元件11以與上文所述的閥體I中的座部相同的方式來限制中空活塞9的運動。由此，技術(shù)約束(如通過閥體I中的套筒12或通過座部來引導(dǎo)的精度)可放寬至一定范圍。
[0032]引導(dǎo)元件11由偏壓構(gòu)件13包圍。在一優(yōu)選的實施例中，偏壓構(gòu)件13是彈簧。在另一個更優(yōu)選的實施例中，偏壓構(gòu)件13是螺旋彈簧，特別地是螺旋壓縮彈簧。偏壓構(gòu)件13安裝至引導(dǎo)元件11的端部14。在一優(yōu)選的實施例中，引導(dǎo)元件11提供頭部14，該頭部14具有大體平的表面，該大體平的表面壓縮偏壓構(gòu)件13。
[0033]環(huán)形通道15 (通常稱為容器15)布置成與中空活塞9相鄰。環(huán)形通道15經(jīng)由通路16與壓力無關(guān)式控制閥的入口 2流體連通。所述環(huán)形通道15還與中空活塞9的內(nèi)部流體連通。在本文中，中空活塞9的內(nèi)部和容器15形成室。概括地說，所述中空活塞9是可移位元件9，或者是可移位元件的一部分，其將所述室從流動通道4分隔開。根據(jù)特定的實施例，可移位元件未提供允許所述室與所述流動通道4流體連通的孔洞、孔口或孔穴。換言之，可移位元件在術(shù)語單連通(simply connected)的拓?fù)湟饬x內(nèi)提供了單連通的表面。
[0034]一個或多個孔穴17位于中空活塞9的將環(huán)形通道15和中空活塞9的內(nèi)部分隔開的壁中。因為入口 2、中空活塞9和環(huán)形通道15均為流體連通的，這些部件(9、15、2、16、17)暴露至大體相同的壓力Pl。
[0035]滾壓隔膜18有助于將環(huán)形通道內(nèi)的壓力Pl和所述閥的流動通道4內(nèi)的壓力p2分隔開。除了上述由閥體I中的閥座和中空活塞9所形成的軸承之外，滾壓隔膜18提供密封件。在一優(yōu)選的實施例中，兩個密封件的存在意味著對于兩個密封件中的每個的技術(shù)約束可放寬至一定范圍。如果滾壓隔膜18的密封作用是足夠的，則在活塞9和閥體I之間的接合部可能在一定范圍是可透過的。因此，滾珠軸承可布置在中空活塞9和閥體I之間。隨著中空活塞9的運動，所述布置甚