具有設(shè)定致動器的閥致動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對閥的控制，該閥能夠使得自作用壓力(壓差)控制器根據(jù)系統(tǒng)的需求(即，控制閥，以提高控制能力)或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求(即，達到更好的液壓平衡)或者根據(jù)來自網(wǎng)絡(luò)或者系統(tǒng)操作員的輸入改變其設(shè)定點，該閥控制系統(tǒng)內(nèi)的(壓差)壓力并且閥是網(wǎng)絡(luò)的部分。
【專利說明】
具有設(shè)定致動器的閥致動器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及:當(dāng)控制閥在可以影響到流體流動系統(tǒng)的整體操作的情況下操作時， 通過改變流體流動系統(tǒng)中的系統(tǒng)參數(shù)來影響控制閥的操作。這通過引入平衡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)，該平衡系統(tǒng)能夠?qū)⑾到y(tǒng)參數(shù)平衡到可調(diào)設(shè)定點，并且其中該平衡系統(tǒng)包括設(shè)定致動器， 該設(shè)定致動器能夠響應(yīng)于控制閥的操作值而調(diào)節(jié)設(shè)定點的設(shè)定。在本發(fā)明的非限制性實施例的主體部分中，流體流動系統(tǒng)是一個被連接到區(qū)域加熱源的加熱系統(tǒng)，在該加熱系統(tǒng)中， 控制閥控制流體流動，并且作為壓差控制器的平衡系統(tǒng)包括影響平衡閥的壓差閥致動器， 并且其中設(shè)定點是設(shè)定壓差，該設(shè)定壓差能夠可選地被遠程控制的設(shè)定致動器影響。【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在諸如區(qū)域加熱等的加熱系統(tǒng)中，遠程供給加熱流體加熱家庭用水和加熱待被供給到類似地板加熱系統(tǒng)和暖氣片的加熱裝置中的水，良好運行(震蕩和無噪聲) 控制的一個前提條件是利用壓差控制器來控制諸如加熱系統(tǒng)的系統(tǒng)中的壓差。
[0003]如果壓差沒有被正確地選擇，則風(fēng)險是發(fā)生諸如系統(tǒng)中的壓力震蕩和噪聲等的故障。壓差控制器被用來維持系統(tǒng)中的壓差，而不管系統(tǒng)中凈供應(yīng)和消耗時的壓差如何變化。 壓差控制器也可以被用于在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生液壓平衡。
[0004]在分站和區(qū)域加熱網(wǎng)絡(luò)中使用壓差控制器可以維持網(wǎng)絡(luò)中的液壓平衡，該液壓平衡保證供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中水的良好配給并且保證能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中期望的壓力值，從而在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)足夠的熱供應(yīng)。正確的平衡保證網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)水的用量受到限制從而降低水循環(huán)的費用。 由于網(wǎng)絡(luò)平衡，諸如分站或控制閥上的壓降總是被設(shè)計的值，并且不需要額外的能量以用于壓力栗。
[0005]大多數(shù)問題產(chǎn)生于當(dāng)控制閥基本上被關(guān)閉只使得很少的流體通過的時候，在該情況下控制變得困難并且可能導(dǎo)致震蕩。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明最重要的目標(biāo)是，即使在如下的流速下強化對系統(tǒng)性能的控制，在該流速下，被連接到流動系統(tǒng)的控制閥在影響到流動系統(tǒng)的整體操作的情況下操作，諸如當(dāng)閥幾乎關(guān)閉時。
[0007]該目標(biāo)通過引入閥致動器得以實現(xiàn)，該閥致動器適于作出反應(yīng)以將流動系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)平衡到可調(diào)設(shè)定點，其中設(shè)定致動器被連接成反復(fù)調(diào)節(jié)該可調(diào)設(shè)定點。調(diào)節(jié)設(shè)定點改變流動系統(tǒng)的整體操作，從而引導(dǎo)在諸如震蕩和噪聲等的非期望效應(yīng)的風(fēng)險較低的運行值處操作控制閥。
[0008]為了形成系統(tǒng)參數(shù)的實際平衡，閥致動器被連接到平衡閥，該平衡閥被連接到流動系統(tǒng)，在該流動系統(tǒng)中，閥致動器影響平衡閥的閥開度。這些部件一起構(gòu)成了平衡系統(tǒng)。
[0009]為了使閥致動器的設(shè)定達到預(yù)期設(shè)定點，該閥致動器包括偏壓構(gòu)件，其中偏壓構(gòu)件受設(shè)定致動器的影響。
[0010]在本發(fā)明的平衡參數(shù)是壓差的實施例中，可調(diào)設(shè)定點可以通過改變偏壓元件的張緊而被調(diào)節(jié)，進而影響移位構(gòu)件。該系統(tǒng)可以形成為傳統(tǒng)的壓差平衡系統(tǒng)，該平衡系統(tǒng)具有膜形式的移位構(gòu)件，其中膜的相對側(cè)與流動系統(tǒng)中的控制閥和平衡閥所連接的不同位置壓力連通。膜然后根據(jù)壓差偏轉(zhuǎn)，并且通過連接的閥桿憑借偏壓平衡閥的閥開度來影響流過該系統(tǒng)的流量。這些都是本領(lǐng)域中所熟知的傳統(tǒng)設(shè)計?？烧{(diào)設(shè)定點然后是對平衡閥的壓差的調(diào)控，通過改變以任意方式被連接到膜的設(shè)定彈簧的張緊或壓縮而設(shè)定該壓差調(diào)節(jié)。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，當(dāng)控制閥的操作(諸如閥開度)在臨界閾值以下時，該臨界閾值指示系統(tǒng)的性能可能變差，該設(shè)定點將被改變。諸如設(shè)定點壓差的改變等的設(shè)定點的改變因此將影響系統(tǒng)中的流量，并且因此影響控制閥的諸如閥開度的操作?！靖綀D說明】
[0012]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的被連接到閥致動器的處于第一位置中的設(shè)定致動器。
[0013]圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的被連接到閥致動器的處于第二位置中的設(shè)定致動器。[〇〇14]圖2是被連接到平衡閥的閥致動器。
[0015]圖3是具有優(yōu)點的本發(fā)明能夠被使用于的區(qū)域加熱流動系統(tǒng)的示意圖【具體實施方式】
[0016]圖1A示出了具有優(yōu)點的本發(fā)明能夠被使用于的閥致動器1的一個示例，該示出的閥致動器是壓差致動器。
[0017]該示例中的閥致動器1包括被包圍在膜外殼3中的盤支撐式膜2。替代膜2,閥致動器1能夠包括活塞等。通常地，該膜能夠被稱為移位構(gòu)件2。在下文中，該構(gòu)件將被稱為膜2。
[0018]膜2被連接到偏壓元件4,該偏壓元件4在下文中在不喪失一般性的情況下被稱為心軸5(或者閥桿等)和螺母6上的彈簧4。壓力信號經(jīng)由膜外殼3上的作為能夠是分開的(獨立的)部件或者一體的部件的壓力連接器7被傳輸?shù)侥?的兩側(cè)。
[0019]設(shè)定致動器8被安裝成連接到彈簧4并且被用于改變彈簧4的壓縮或張緊。該示例中的設(shè)定致動器8使得被連接到帶螺紋的彈簧板10的帶螺紋的襯套9轉(zhuǎn)動，從而將帶螺紋的襯套9的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平移來改變彈簧4的壓縮。帶螺紋的彈簧板的轉(zhuǎn)動通過在圖1A中未示出的防轉(zhuǎn)動桿而被阻止。在本視圖中，彈簧致動器8被安裝在膜外殼3和彈簧4之間，但是類似于圖1B，該彈簧致動器8在其他實施例中可以被定位在其他位置，諸如定位在彈簧4的端部處，正如帶螺紋的襯套9的構(gòu)造可以不同，或者可以使用替代元件從而將張緊/壓縮的改變從設(shè)定致動器8傳遞給彈簧8/4(或者一般的偏壓元件)
[0020]設(shè)定致動器8可以包括馬達或能夠執(zhí)行諸如彈簧4上的壓縮或張緊的改變等的致動的任何其他裝置。該設(shè)定致動器8可以通過外部電源、通過蓄電池或類似太陽能電池等的其他裝置被驅(qū)動。
[0021]—個實施例中的設(shè)定致動器8包括例如CPU或任何類型的控制模塊，或者根據(jù)執(zhí)行控制和調(diào)整所需的輸入數(shù)據(jù)而與傳感器進行數(shù)據(jù)交換連接。在另一實施例中，設(shè)定致動器8 與外部CPU或任何類型的控制模塊進行數(shù)據(jù)交換連接，該外部CPU或控制模塊可以根據(jù)執(zhí)行控制和調(diào)整所需的輸入數(shù)據(jù)而與傳感器進行數(shù)據(jù)交換連接。
[0022]任何類型的CPU、控制器可以是高級的具體裝置，并且是能夠編程的，從而使得能夠改變或上傳新的軟件。[〇〇23] 壓差致動器的基本功能是通過壓力連接器7形成到流動系統(tǒng)上的不同位置的壓力連接，例如通過經(jīng)典方式的脈沖管，從而使得膜2的不同相對側(cè)與不同的流動位置壓力接觸，從而在膜2上形成壓差。壓差產(chǎn)生一個力，該力試圖沿著力的方向移動膜2,并且該力可以被連接到閥，該閥在壓差上升時關(guān)閉并且在壓差降低時打開(或者反之亦然)，從而調(diào)整控制閥上的壓差，以此來維持控制閥上的恒定壓差。[〇〇24]由膜2上的壓差產(chǎn)生的力被彈簧4產(chǎn)生的力抵消，壓差致動器的操作壓力通過相應(yīng)的彈簧力和壓差力之間的平衡而被確定。壓差設(shè)定因此與彈簧4的張緊或壓縮有關(guān)，并且通過改變這個張緊或壓縮，壓差設(shè)定因此可以被調(diào)節(jié)，其中這種改變或調(diào)節(jié)能夠通過手動地完成或經(jīng)由該設(shè)定致動器8而完成。
[0025]圖1B示出同一個閥致動器1，其中僅設(shè)定致動器8相對于膜外殼3位于彈簧4的遠端位置處，或者也可以相對于彈簧4位于任意位置。
[0026]圖2示出了平衡系統(tǒng)16,通過閥桿13將閥致動器1連接到平衡閥12而形成該平衡系統(tǒng)16,其中，閥桿13穿過致動器的開度11并且被連接到膜2。桿13直接或間接地通過中間部件被連接到閥元件14,或者閥錐，該閥元件或閥錐與閥座15相關(guān)地操作從而以經(jīng)典方式控制流過平衡閥12的流量，其中閥座15位于入口和出口之間。閥桿13可以被理解為能夠響應(yīng)于膜2的移位/偏轉(zhuǎn)而平移閥元件14的任何裝置。本實施例中，閥元件14在朝向或遠離閥座 15的方向上平移，從而改變通過閥元件14到閥座15的距離而限定的閥開度。
[0027]本系統(tǒng)能夠包含任何其他裝置，諸如類似于在本領(lǐng)域中眾所周知的彈簧或波紋管等的其他偏壓構(gòu)件。
[0028]由設(shè)定致動器8設(shè)定的彈簧4的張緊提供了遠程控制調(diào)節(jié)彈簧4的因此和壓差設(shè)定點的可能性。
[0029]圖3示出了加熱系統(tǒng)中的本發(fā)明，該加熱系統(tǒng)包括流體連通網(wǎng)絡(luò)，該流體連通網(wǎng)絡(luò)具有將例如加熱流體供給到熱交換裝置21的入口管線20,該熱交換裝置加熱待被供給到諸如家庭用水裝置、暖氣片、地暖HVAC系統(tǒng)等的端部加熱器22中的水。加熱流體接下來經(jīng)由返回管線23被返回。閥24、傳感器、控制器和其他裝置可以被連接到用于控制和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)， 其中這些閥24中的一個或兩個可以是根據(jù)本發(fā)明的控制閥?？刂崎y24被調(diào)節(jié)為傳輸流體流以滿足加熱需求并且通過諸如控制平衡閥12的相同控制器33等的控制器被操作，但是這在其他實施例中可能不是這種情況。諸如閥24等的控制閥的本發(fā)明感興趣的諸如閥開度等的操作值可以以任何方式為系統(tǒng)知曉并且被報告給控制器33。
[0030]平衡閥12被連接到返回管線23,但是可選地也能夠被連接到入口管線20,該平衡閥12包括可調(diào)整地連接到彈簧4的設(shè)定致動器8,其中設(shè)定致動器8諸如通過有線或無線通信32而被遠程地操作，有線或無線通信32能夠?qū)⑿畔⒔粨Q到設(shè)定致動器8并且將來自設(shè)定致動器8的信息交換到控制器33。設(shè)定致動器8可以進一步地被連接到多個不同的傳感器34 來接收關(guān)于流體，溫度及其他閥的致動等的信息。
[0031]設(shè)定致動器8能夠被SCADA或其他系統(tǒng)遠程控制，或者通過來自控制器上的壓力測量系統(tǒng)的信號而被本地控制。
[0032]所列舉的系統(tǒng)還包括如下的裝置，所述裝置用來識別何時控制閥基本上被關(guān)閉， 只使得很少的流體通過，從而使得控制變得困難并且可能導(dǎo)致震蕩。此種裝置能夠包括控制閥內(nèi)的傳感器，例如，類似于具有用于報告其位置的信號通道的控制閥。
[0033]在本發(fā)明的涉及上述實施例的一個主要方面，當(dāng)控制閥開度和/或者流速低于臨界閾值時，系統(tǒng)會探測到該情況并調(diào)整壓差設(shè)定以確?？刂崎y打開更多以用于相同流速。 在示出的實施例中，這是通過降低壓差設(shè)定來實現(xiàn)的。[〇〇34]當(dāng)控制閥在臨界閾值以下(例如當(dāng)閥開度變得非常小時)操作一定時間時，系統(tǒng)可以在任意時間作出自調(diào)整反應(yīng)從而調(diào)節(jié)設(shè)定點，并且當(dāng)控制閥的操作點升高并在閾值以上保持一定時間時重新調(diào)整。在另一版本中，該系統(tǒng)可以另外或可選地包括設(shè)定點根據(jù)諸如季節(jié)的其他參數(shù)的改變，例如響應(yīng)于日歷而改變設(shè)定點。
[0035]本發(fā)明的一個實施例涉及到加熱流體供給溫度的改變，諸如與夏季相比冬季溫度的差別，其中在冬季加熱和家庭用熱水供應(yīng)都需要，加熱流體或水的溫度通常比夏季高很多，在夏季實際上只需要供應(yīng)家庭用熱水。設(shè)定致動器8的設(shè)定點可以依照上述改變而調(diào)整，例如，如果在夏季溫度高，則區(qū)域加熱控制閥應(yīng)該操作使其更接近關(guān)閉位置，從而得到與夏季相同的熱量，因此在冬季該控制閥上的壓差能夠被降低，并且因此在冬季迫使區(qū)域加熱控制閥的開度更大，這是因為區(qū)域加熱閥一般地尺寸被設(shè)計為用于具有較低壓差和較低供給溫度的夏季情況，因此在冬季時在較高壓差和較高供應(yīng)溫度的情況下，該加熱閥的開度是大于一般情況的，因此使得沖程降低、流量降低但是存在震蕩的風(fēng)險。其他變化的細分也可以被想象，比如每日反映預(yù)期的環(huán)境溫度等條件，或者每周或每月。
[0036]在本發(fā)明的其他實施例中，幾個不同策略合并在一起，例如，通過設(shè)定‘超級設(shè)定點’來對季節(jié)變化作出反應(yīng)，然后基于控制閥的低于臨界閾值的開度來進行調(diào)整，或者更具一般性的是當(dāng)控制閥在臨界閾值以下操作時。
【主權(quán)項】
1.一種用于平衡閥(12)的閥致動器(1)，其中平衡閥(12)能夠被設(shè)定到平衡參數(shù)的可 調(diào)設(shè)定點，其特征在于，設(shè)定致動器(8)被安裝成與閥致動器(1)連接并且適于調(diào)整所述設(shè) 定點。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥致動器(1)，其中，平衡參數(shù)是壓差，并且通過改變影響移位 構(gòu)件(2)的偏壓元件(4)的張緊來調(diào)整所述可調(diào)設(shè)定點。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥致動器(1)，其中，移位構(gòu)件(2)被連接到閥元件(14)，該閥 元件(14)與閥座(15)相關(guān)地操作從而控制通過閥(12)的流量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥致動器(1)，其中，移位構(gòu)件(2)是膜并且偏壓元件(4)是彈 簧。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥致動器(1)，其中，所述設(shè)定致動器(8)通過與設(shè)定致動器 (8)傳輸通信連接的控制器而被控制。6.—種操作根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的閥致動器(1)的方法，該方法與控制 閥相關(guān)地調(diào)節(jié)設(shè)定點，該控制閥被連接到與在臨界閾值之下操作的所述平衡閥(12)所位于 的流動系統(tǒng)相同的流動系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，閾值與控制閥的閥開度相關(guān)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，當(dāng)所述控制閥的閥開度位于臨界閾值之下時， 設(shè)定點被改變。9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一項所述的方法，其中，設(shè)定點被與預(yù)定的日期和/或時間 相關(guān)地改變。10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項所述的方法，其中，所述平衡閥(12)和控制閥被連接 到加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)被供給有來自具有供給溫度的區(qū)域加熱流體源的熱量，并且其中， 根據(jù)所述供給溫度來調(diào)整設(shè)定。
【文檔編號】F16K1/32GK106015713SQ201610169112
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】波斯達·洛斯坦基亞, 托馬茲·扎加爾, 本杰明·德羅拜斯, 優(yōu)羅斯·奧波拉克, 格雷戈爾·坡德扎
【申請人】丹佛斯有限公司