手動(dòng)平衡閥的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種手動(dòng)平衡閥，包括上游端和下游端、以及分別被配置在上游端和下游端處的第一均壓環(huán)(500a)和第二均壓環(huán)(500b)。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)包括被限定在內(nèi)周邊緣部(510)和外周邊緣部(515)之間的環(huán)形體(505)、鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔(520)、在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造并且與環(huán)形腔流體連通的多個(gè)孔(525)、和與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口(T)。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)適于提供上游端和下游端中的每一個(gè)處的靜壓力值，以測(cè)量其間的壓差并控制通過(guò)所述閥的流體流量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】手動(dòng)平衡閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及流量控制閥，并且更特別地，涉及用在中央空調(diào)設(shè)備中的手動(dòng)平衡閥。
【背景技術(shù)】
[0002]手動(dòng)平衡閥或雙調(diào)節(jié)閥主要用在中央空調(diào)設(shè)備中以實(shí)現(xiàn)冷卻/加熱介質(zhì)(即，冷凍水/熱水)的均衡分布。這些基本上是安裝在每個(gè)空氣調(diào)節(jié)裝置、通風(fēng)盤(pán)管裝置和全部支點(diǎn)處的節(jié)流閥，從而將循環(huán)系統(tǒng)帶至盡可能靠近該設(shè)備調(diào)試時(shí)的設(shè)計(jì)狀態(tài)。
[0003]常規(guī)手動(dòng)平衡閥被配置成球閥模式(如圖1)或Y形模式，并且典型地包括用于手動(dòng)流量微調(diào)的手輪、用于確定流量的壓差測(cè)量裝置和用于防止閥設(shè)置的篡改的鎖定結(jié)構(gòu)。這種閥還具有用于記憶/存儲(chǔ)閥設(shè)置的配置，使得該閥可以被復(fù)位至之前的設(shè)定值。此外，常規(guī)閥提供緊密節(jié)流。而且，這些常規(guī)閥具有校準(zhǔn)的比例因子“Kv”，針對(duì)把手的每個(gè)和每次設(shè)置確保具有公差。
[0004]高達(dá)12英寸并且具有上述特征的手動(dòng)平衡閥在本領(lǐng)域中是已知的(如圖1)。大尺寸平衡閥，即，大于12英寸，并且具有如圖1所示的典型配置的閥是不可用的，因?yàn)槠溆捎诰薮蟮某叽纭⒅亓亢统杀就度攵幢恢圃?。這種大于12英寸的大尺寸平衡方案通常包括用作節(jié)流閥的蝶形/閘門(mén)/球閥“B”和與所述閥串聯(lián)連接的單獨(dú)的流量測(cè)量裝置“F”，如圖示用于大尺寸管道的流量控制的配置的示意圖的圖2所示。觀察到，這種流量測(cè)量裝置“F”將需要最小是流量測(cè)量裝置的上游的閥的標(biāo)稱(chēng)直徑的7倍且最小是流量測(cè)量裝置“F”的下游的閥的標(biāo)稱(chēng)直徑的3.5倍的管道，以獲得流量測(cè)量的目標(biāo)精度。因而，需要長(zhǎng)的管道來(lái)安裝這種大尺寸平衡閥系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備中的平衡，為此，設(shè)備設(shè)計(jì)變得困難，并且不能夠?qū)崿F(xiàn)合適的空間利用。
[0005]因此，用于大型管道(大于12英寸尺寸)中的液體循環(huán)平衡的傳統(tǒng)上已知的解決方案面臨許多固有缺點(diǎn)，主要的缺點(diǎn)是需要具有是管線的標(biāo)稱(chēng)直徑的近似10.5倍的直徑用于安裝，這在設(shè)備位置通常是不可實(shí)現(xiàn)的。此外，在這些常規(guī)解決方案中，例如如圖2所示，節(jié)流閥和流量測(cè)量裝置是單獨(dú)的系統(tǒng)。而且，這種平衡方案中使用的流量測(cè)量主元件是固定噴嘴或者包括具有有限流量測(cè)量范圍的流量噴嘴。這種閥的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，一旦閥關(guān)閉，則該設(shè)備在稍后階段中在平衡狀態(tài)下的再調(diào)試需要再次執(zhí)行流量測(cè)量和調(diào)整。此外，常規(guī)系統(tǒng)僅能夠在流動(dòng)是層流時(shí)工作。不存在在湍流時(shí)也有效地工作的可用系統(tǒng)。因此，應(yīng)當(dāng)明白，常規(guī)平衡閥不可靠并且不容易操作，并且由于需要長(zhǎng)的管道長(zhǎng)度，這種平衡方案的使用涉及材料方面的高成本，并且提供有效地流量操作范圍。
[0006]因而，持續(xù)存在對(duì)成本有效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且容易使用的大尺寸平衡方案的需求。
[0007]進(jìn)一步，持續(xù)存在對(duì)結(jié)合平衡閥中需要的所有必要特征但同時(shí)具有短的面對(duì)面距離的大尺寸平衡方案的需求。
[0008]而且，存在對(duì)不需要單獨(dú)的流量測(cè)量裝置或用于安裝的長(zhǎng)的長(zhǎng)度的管道的大尺寸平衡方案的需求。
[0009]而且，存在可以用于控制用于層流以及湍流流體流的流量的大尺寸平衡方案的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]考慮到現(xiàn)有技術(shù)中固有的前述缺點(diǎn)，本發(fā)明的一般目的是提供一種從現(xiàn)有技術(shù)中消除上述和其它缺點(diǎn)的大尺寸手動(dòng)平衡閥。
[0011]因而，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種成本有效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且容易使用的手動(dòng)平衡閥。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種不需要單獨(dú)的流量測(cè)量裝置和用于安裝的長(zhǎng)長(zhǎng)度管道的手動(dòng)平衡閥。
[0013]本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供一種可以用于控制測(cè)流以及湍流流體流的流量的手動(dòng)平衡閥。
[0014]根據(jù)隨后的描述，本發(fā)明的這些和其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。
[0015]考慮到上述目標(biāo)，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種手動(dòng)平衡閥，用于控制通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量。該手動(dòng)平衡閥包括具有限定有上游端和下游端的軸向延伸流體通道的流量控制裝置，以及分別被配置在上游端和下游端處的第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)包括被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體、鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔、在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔和被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口。所述多個(gè)孔還與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)適于提供上游端和下游端中的每一個(gè)處的靜壓力值，用于確定該手動(dòng)平衡閥上的壓差，并且從而確定通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量，以控制通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量。
[0016]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，流量控制裝置是流體流量控制閥。
[0017]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，流體流量控制閥是蝶形閥，該蝶形閥包括閥體，閥體包括在該閥體中構(gòu)造的閥座和閥盤(pán)。閥盤(pán)在閥軸的幫助下可樞轉(zhuǎn)地安裝至閥座，并且適于與所述閥軸一起在大致垂直于閥座的一個(gè)位置和大致平行于閥座的另一個(gè)位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得相對(duì)于閥座的角方位，用于控制通過(guò)閥體的流體的流量。該蝶形閥還包括連接至閥盤(pán)的齒輪箱。齒輪箱適于設(shè)定用于閥盤(pán)相對(duì)于閥座的角方位的值，并且鎖定該設(shè)定值，以防止改變?cè)撛O(shè)定值。
[0018]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥是同心蝶形閥。
[0019]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥是高性能蝶形閥。
[0020]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥是三偏心金屬座式蝶形閥。
[0021]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，齒輪箱包括外殼、手輪、環(huán)形標(biāo)尺和指針組件、鎖定機(jī)構(gòu)和蝶形螺母組件，該外殼具有適于連接至閥軸的渦輪，手輪連接至可操作地連接至渦輪的螺紋渦輪軸，用于使得手輪能夠旋轉(zhuǎn)，從而能夠使得閥軸能夠旋轉(zhuǎn)，環(huán)形標(biāo)尺和指針組件連接至渦輪并被校準(zhǔn)以描繪閥盤(pán)的角方位的值，鎖定機(jī)構(gòu)連接至手輪用于防止篡改閥盤(pán)的角方位的設(shè)定值，蝶形螺母組件適于設(shè)置閥盤(pán)的角方位的最大值。
[0022]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，渦輪通過(guò)插入閥軸和渦輪中的對(duì)應(yīng)狹槽中的一個(gè)或兩個(gè)楔連接至閥軸。
[0023]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)通過(guò)在環(huán)形體的外周邊緣部處配置的連接裝置(165)連接至上游端和下游端。
[0024]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于控制通過(guò)手動(dòng)平衡閥的流量的方法。該方法包括設(shè)置蝶形閥，該蝶形閥包括具有限定上游端和下游端的軸向延伸流體通道的閥體，并且包括具有在該閥體中構(gòu)造的閥座和閥盤(pán)的閥體，閥盤(pán)在閥軸的幫助下可樞轉(zhuǎn)地安裝至閥座，并且適于與所述閥軸一起在大致垂直于閥座的一個(gè)位置和大致平行于閥座的另一個(gè)位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得相對(duì)于閥座的角方位，用于控制通過(guò)閥體的流體的流量。該蝶形閥還包括連接至閥盤(pán)的齒輪箱。齒輪箱適于設(shè)定用于閥盤(pán)相對(duì)于閥座的角方位的值，并且鎖定該設(shè)定值，以防止改變?cè)撛O(shè)定值。該方法還包括分別在上游端和下游端處配置第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)，用于在上游端和下游端中的每一個(gè)處提供靜壓力值。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)包括被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體、鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔、在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔和被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口。所述孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中。
[0025]此外，該方法包括將閥盤(pán)的角方位設(shè)置到目標(biāo)值。該方法還包括通過(guò)采用第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)測(cè)量靜壓力來(lái)確定上游端和下游端之間的壓差。此外，該方法還包括基于所述壓差和閥盤(pán)的角方位計(jì)算通過(guò)所述閥的流體流量，從而控制通過(guò)手動(dòng)平衡閥的流體流量。最后，該方法包括通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥軸手動(dòng)調(diào)整閥盤(pán)的角方位，直到計(jì)算出的流體流量達(dá)到目標(biāo)值。
[0026]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，配置第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)的步驟包括:提供被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體，提供鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔，提供在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔，所述多個(gè)孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中，并且提供被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口，用于能夠確定靜壓力。所述孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中。
[0027]本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種適于能夠測(cè)量在預(yù)定位置處的靜壓力的均壓環(huán)。該均壓環(huán)包括:被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體；鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔；在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔；和壓力計(jì)接口，被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外，用于使得能夠確定在所述預(yù)定位置處的靜壓力。所述多個(gè)孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中；
[0028]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，均壓環(huán)適于通過(guò)在環(huán)形體的外周邊緣部處配置的連接裝置連接在管道的橫截面上。
[0029]本發(fā)明的這些方面和其它方面，以及表征本發(fā)明的新穎的各種特征在隨附于此的權(quán)利要求中被特別地指出，并且形成本發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明、它的工作優(yōu)點(diǎn)以及通過(guò)它的使用獲得的具體目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)參照其中圖示本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖和描述性?xún)?nèi)容。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]參照接下來(lái)結(jié)合附圖的詳細(xì)描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將被更好地理解，在附圖中:[0031]圖1圖示如本領(lǐng)域已知的直徑高達(dá)12英寸的典型手動(dòng)平衡閥的視圖。
[0032]圖2圖示如本領(lǐng)域已知的典型的大尺寸手動(dòng)平衡配置的示意圖。
[0033]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的手動(dòng)平衡閥的透視圖。
[0034]圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的手動(dòng)平衡閥的分解視圖。
[0035]圖5圖示在圖4的手動(dòng)平衡閥中使用的齒輪箱的正視圖。
[0036]圖6圖示在圖4的手動(dòng)平衡閥中使用的蝶形閥的分解視圖。
[0037]圖7圖示在圖4的手動(dòng)平衡閥中使用的均壓環(huán)的透視圖。
[0038]圖8A圖示圖7中示出的均壓環(huán)的正視圖，其中它的一部分被去除以圖示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0039]圖8B圖示圖8A中示出的均壓環(huán)的沿著截面線B_B的截面圖。
[0040]圖8C圖示圖8A中圖示的均壓環(huán)的一部分的放大視圖。
[0041]圖9圖示用于通過(guò)圖4中示出的手動(dòng)平衡閥控制流量的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為說(shuō)明性目的在本文中詳細(xì)描述的示例性實(shí)施例在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方面容易進(jìn)行多種變化。然而，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明不限于如所描述的特定手動(dòng)平衡閥。所理解是，在情況可能建議或提供對(duì)策時(shí)，多種省略和等同物的替換是被預(yù)期的，但這些的意圖是涵蓋不偏離本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨浮?br> [0043]本文中的用語(yǔ)“a”和“an”不表示數(shù)量的限制，而是表示所引用的項(xiàng)中的至少一個(gè)的存在。進(jìn)一步，本文中的用語(yǔ)“第一”、“第二”等不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用來(lái)區(qū)分不同的元件。
[0044]參照?qǐng)D示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的大尺寸手動(dòng)平衡閥100的圖3。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，平衡閥的直徑大于300mm。進(jìn)一步，如圖3所示，平衡閥100包括流量控制設(shè)備105，流量控制設(shè)備105具有限定上游端205和下游端210的軸向延伸流體通道'P,。流量控制設(shè)備105適于用做主節(jié)流裝置。進(jìn)一步，如圖3所示，大尺寸手動(dòng)平衡閥100 (以下稱(chēng)為“平衡閥100”)還包括分別被配置在上游端205和下游端210處的第一均壓環(huán)150a和第二均壓環(huán)150b。第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)150a，150b適于使得能夠測(cè)量在上游端和下游端205，210中的每一個(gè)處的靜壓力的值。上游端和下游端205，210中的每一個(gè)處的靜壓力的測(cè)量值被用于確定這兩端之間的壓差，壓差值因而用于確定通過(guò)平衡閥100的流體流量，從而控制從中通過(guò)的流體流量。稍后將參照?qǐng)D7，8A和8B詳細(xì)地說(shuō)明均壓環(huán) 150a 和 150b。
[0045]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，流量控制設(shè)備105可以是流體流量控制閥。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，流體流量控制閥可以是蝶形閥。特別地，圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的平衡閥300的分解視圖。除了蝶形閥305已經(jīng)用作流量控制設(shè)備105之外，平衡閥300的配置類(lèi)似于平衡閥100。蝶形閥305的流體通道由管道'P構(gòu)造而成。如圖4所示，蝶形閥305還包括齒輪箱400。稍后將結(jié)合圖6說(shuō)明齒輪箱的配置。如圖4和6所示，蝶形閥305包括閥體310，該閥體310具有在閥體310中構(gòu)造的閥座315和閥盤(pán)320。閥盤(pán)320在可旋轉(zhuǎn)閥軸325的幫助下可樞轉(zhuǎn)地安裝至閥座315，并且適于與軸325 一起旋轉(zhuǎn)以獲得相對(duì)于閥座315的角方位(如圖4和6所示)。閥盤(pán)320可以獲得在大致垂直于閥座315的位置和大致平行于閥座315的另一個(gè)位置之間的角方位，用于選擇性地控制通過(guò)閥體310的流體的流量。進(jìn)一步，閥盤(pán)320具有用于最大化在寬的工作范圍內(nèi)的流量的設(shè)計(jì)，從而以最小的能量損失提供最佳的流量調(diào)整。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，閥盤(pán)320可以具有被構(gòu)造成大致沿流體流的方向但不阻擋該流體流的加強(qiáng)肋(未示出)。而且，閥座315的兩個(gè)相反面可以具有用于在諸如螺釘之類(lèi)的合適的連接裝置的幫助下將蝶形閥305連接至管道'P'的法蘭330的多個(gè)螺紋孔。將注意到，蝶形閥305通過(guò)用作可變孔口而幫助流量控制，并且使得能夠在高流量狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)良好的性能，并具有低的轉(zhuǎn)矩和緊密關(guān)閉能力。
[0046]蝶形閥305還包括具有非常低的反沖的齒輪箱400 (如圖5)。特別地，齒輪箱400可操作地連接至閥盤(pán)320，用于設(shè)定用于閥盤(pán)320相對(duì)于閥座315的角方位的值。齒輪箱400還適于鎖定角方位的設(shè)定值并防止由任何非授權(quán)用戶(hù)對(duì)它的改變。齒輪箱110已經(jīng)在圖6中被詳細(xì)地示出，并包括具有適于連接至閥軸325的渦輪415 (在圖6中部分地示出)的外殼405、和手輪410，該手輪410連接至可操作地連接至渦輪415的螺紋渦輪軸(未示出)，使得其能夠旋轉(zhuǎn)，以便引起閥軸325旋轉(zhuǎn)。特別地，渦輪415的齒(未示出)與連接至手輪410的螺紋渦輪軸的齒(未示出)結(jié)合，使得手輪410在一個(gè)平面中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移至渦輪的旋轉(zhuǎn)方向，并且因此轉(zhuǎn)移至垂直平面中的閥軸325。進(jìn)一步，齒輪箱400和閥軸325之間的操作性連接是通過(guò)在被構(gòu)造在渦輪415中的軸孔420中設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)狹槽'S'以及在閥軸35中設(shè)置對(duì)應(yīng)的狹槽“SI”實(shí)現(xiàn)的。在閥軸325已經(jīng)定位在軸孔420A內(nèi)之后，將楔插入對(duì)應(yīng)的狹槽S和SI中，從而將渦輪415 (并且因此齒輪箱400)連接至閥軸35。
[0047]進(jìn)一步，圖5示出齒輪箱400還包括裝配在渦輪箱的殼體上的環(huán)形標(biāo)尺425和連接至渦輪并被校準(zhǔn)以描繪閥盤(pán)320的角方位的設(shè)定值的指針組件430。鎖定機(jī)構(gòu)435連接至手輪410，用于防止閥盤(pán)的角方位的設(shè)定值被非授權(quán)人員篡改/改變。因此，平衡閥300適于記住角方位的設(shè)定值，使得設(shè)備操作者可以復(fù)位閥開(kāi)口到該值，而不需要再次執(zhí)行流量測(cè)量。此外，齒輪箱400包括蝶形螺母組件440，其適于設(shè)置閥盤(pán)320的角方位的最大值，以便不能將閥盤(pán)320打開(kāi)到所設(shè)定的最大打開(kāi)角之外。因此，齒輪箱400適于設(shè)置閥盤(pán)不能打開(kāi)超過(guò)的最大打開(kāi)角。進(jìn)一步，齒輪箱400允許將閥盤(pán)的角方位設(shè)置在從零(即，關(guān)閉)至最大設(shè)定值的任何方位，因此在調(diào)試時(shí)記住角方位。將注意到，環(huán)形標(biāo)尺425和指針430組件、鎖定機(jī)構(gòu)435和蝶形螺母組件440在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于傳統(tǒng)上可獲得的環(huán)形標(biāo)尺和指針組件、鎖定機(jī)構(gòu)和蝶形螺母組件，并且因此為簡(jiǎn)要起見(jiàn)，避免對(duì)其工作詳細(xì)描述。
[0048]重點(diǎn)要說(shuō)明的是，齒輪箱400適于在寬的控制范圍內(nèi)提供蝶形閥305的閥盤(pán)320的精確定位，并且因此提供精確的和高度粒狀的流量調(diào)整。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，齒輪箱400可以是四分之一轉(zhuǎn)渦輪箱。
[0049]返回參照?qǐng)D4，平衡閥300包括分別在平衡閥300的上游端300A和下游端300B處構(gòu)造的第一均壓環(huán)500a和第二均壓環(huán)500b。上游端300A是管道'P'在上游側(cè)的端部，而下游端300B是管道'P'在閥300的下游側(cè)的端部。將注意到，均壓環(huán)500a和500b的配置類(lèi)似于結(jié)合平衡閥100描述的均壓環(huán)150a和150b?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D7和8A-C詳細(xì)地說(shuō)明均壓環(huán)150a，150b，500a，500b。特別地，圖7圖示均壓環(huán)500a的透視圖。將注意到，由于所有均壓環(huán)都具有相似的結(jié)構(gòu)和配置，因此在此提供均壓環(huán)500a的詳細(xì)描述，同樣的描述將適用于在說(shuō)明書(shū)中提及的所有均壓環(huán)。進(jìn)一步，圖8A圖示均壓環(huán)500a的正視圖，其部分被去除以圖示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖8B圖示均壓環(huán)的沿著圖8A中示出的界面線B-B的截面圖。進(jìn)一步，圖8C圖示圖8A中圖示的均壓環(huán)500a的部分的放大視圖。
[0050]如圖7所示，均壓環(huán)500a包括被限定在內(nèi)周邊緣部510和外周邊緣部515之間的環(huán)形體505。均壓環(huán)500a還包括被構(gòu)造成鄰近內(nèi)周邊緣部510的環(huán)形腔520 (在圖8B和8C中示出)。此外，多個(gè)孔525被設(shè)置在內(nèi)周邊緣部510上，如圖7和8C所示。特別地，所述孔525被構(gòu)造成流體連通由環(huán)形腔520包圍的空間。如圖8B和8C所示，孔525延伸到環(huán)形腔520中。如隨后將在說(shuō)明本發(fā)明的工作時(shí)所說(shuō)明的那樣，當(dāng)平衡閥300在使用中時(shí)，流過(guò)流體通道的流體通過(guò)所述孔525進(jìn)入環(huán)形腔520，用于平衡靜壓力。進(jìn)一步，如圖7和8A-C所示，均壓環(huán)500還包括被構(gòu)造成流體連通由環(huán)形腔520包圍的空間的壓力計(jì)接口 T。如稍后將在說(shuō)明平衡閥300的工作時(shí)所說(shuō)明的那樣，壓力計(jì)接口 T徑向地延伸到環(huán)形體505之外，并且適于實(shí)現(xiàn)靜壓力的確定。
[0051]進(jìn)一步，如圖7和8A所示，均壓環(huán)500a設(shè)置有合適的被構(gòu)造在其外周邊緣部515處的連接裝置530。特別地，連接裝置530能夠通過(guò)在螺釘(未示出)的幫助下連接至上游管道'P'的法蘭340 (圖4中示出)而使得能夠?qū)⒕鶋涵h(huán)500a連接至上游端300A。將注意到，雖然圖4，7和8A圖示了被構(gòu)造在均壓環(huán)500a上的四個(gè)連接裝置530，但本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于該實(shí)施例。根據(jù)在均壓環(huán)500a和管道'P'之間需要的連接強(qiáng)度，可以設(shè)置任何數(shù)量的連接裝置530。
[0052]本發(fā)明預(yù)期如本文中描述的均壓環(huán)不限于僅用在手動(dòng)平衡閥中，其可以用于測(cè)量任何類(lèi)型的流體流中的靜壓力。特別地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，均壓環(huán)適于實(shí)現(xiàn)在流體流中預(yù)定位置處的靜壓力的測(cè)量。例如，均壓環(huán)可以通過(guò)連接裝置連接至管道的橫截面，使得流過(guò)該管道的流體通過(guò)均壓環(huán)的所述多個(gè)孔進(jìn)入均壓環(huán)，這由此導(dǎo)致壓力的平衡并幫助確定在已經(jīng)構(gòu)造所述環(huán)的特定位置處的靜壓力值。因而，通過(guò)使用沿著流徑的兩個(gè)均壓環(huán)，可以通過(guò)獲得這兩個(gè)環(huán)中的每一個(gè)處的靜壓力讀數(shù)的差來(lái)測(cè)量該流徑上的壓差。
[0053]現(xiàn)在將結(jié)合圖9說(shuō)明平衡閥300的工作，圖9圖示用于控制通過(guò)平衡閥300的流量的方法600的流程圖。方法600通過(guò)在流體流徑中設(shè)置蝶形閥305而在602處開(kāi)始。如較早描述的那樣，蝶形閥305包括具有限定有上游端300a和下游端300b的軸向延伸流體通道，的閥體310。如已經(jīng)結(jié)合圖4說(shuō)明的那樣，閥體310具有在閥體310中構(gòu)造的閥座315和閥盤(pán)320。此外，蝶形閥305包括適于設(shè)置用于閥盤(pán)320的角方位的值的齒輪箱400。進(jìn)一步，在604處，方法600包括分別在上游端300A和下游端300B處配置第一均壓環(huán)500a和第二均壓環(huán)500b。特別地，如較早結(jié)合圖4，7和8A-C說(shuō)明的那樣，第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)500a，500b通過(guò)連接裝置530分別連接至上游端300A和下游端300B。平衡閥300現(xiàn)在準(zhǔn)備使用，并且因而在方法600的606處，通過(guò)將閥盤(pán)320的角方位設(shè)置到目標(biāo)值，允許流體流過(guò)閥300。如結(jié)合圖4和6說(shuō)明的那樣，閥盤(pán)320的角方位是在手輪410的幫助下被設(shè)置的，使得環(huán)形標(biāo)尺425和指針430組件描繪角方位的設(shè)定值。
[0054]進(jìn)一步，在608處，通過(guò)合適的壓差測(cè)量裝置，如數(shù)字壓差壓力計(jì)，確定上游端300a和下游端300b之間的壓差。特別地，第一均壓環(huán)500a和第二均壓環(huán)500b用于測(cè)量在上游端500a和下游端500b處的靜壓力。均壓環(huán)根據(jù)下述原理工作:由于高度動(dòng)態(tài)流動(dòng)產(chǎn)生巨大的振動(dòng)，根據(jù)閥盤(pán)320的角方位和所述多個(gè)孔525的角位置，流體壓力沿著閥300的周邊不同。如根據(jù)帕斯卡定律規(guī)定，對(duì)于不可壓縮的流體，在任何封閉腔中，壓力在該腔的所有點(diǎn)處都相同，在不同位置處檢測(cè)的靜壓力在環(huán)形腔520中變平衡。平衡或平均靜壓力在壓力計(jì)接口' T'被分接，壓力計(jì)接口' T'在上游/下游端處或在已經(jīng)配置均壓環(huán)的位置處給出平均靜壓力。從第一均壓環(huán)500a和第二均壓環(huán)500b分接的平衡壓力之間的差給出在上游端300A和下游端300B之間的壓差的值。
[0055]一旦已經(jīng)確定壓差，則在610處計(jì)算通過(guò)平衡閥300的流體流量。特別地，針對(duì)特定的閥盤(pán)320開(kāi)口(即，角方位)，在第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)500a，500b處的壓差(平均靜壓力)的均方根與通過(guò)閥300的流量成正比。該比例因子“Kv”用實(shí)驗(yàn)方法確定，或者通過(guò)采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析確定，并與用于閥盤(pán)320的每個(gè)角方位的閥一起被提供。對(duì)于閥盤(pán)320的角方位的給定值，采用下述公式可以計(jì)算通過(guò)閥300的流體流量:
[0056]
流體流蛍=χκν (I)
[0057]在使用中，通過(guò)將數(shù)字壓差壓力計(jì)連接在第一均壓環(huán)500a的壓力計(jì)接口' T'和第二均壓環(huán)500b之間，可以讀出上游端300A和下游端300B之間的壓差。進(jìn)一步，可以從環(huán)形標(biāo)尺425和指針430組件讀出閥盤(pán)320的角方位以確定如由閥制造商提供的對(duì)應(yīng)Kv值。壓差和Kv的值隨后可以應(yīng)用于公式(I)以計(jì)算通過(guò)閥300的流體流量。
[0058]在計(jì)算出的流體流量不匹配流體流量的目標(biāo)值的情況中，方法600包括在612處(通過(guò)使用手輪410)手動(dòng)調(diào)整閥盤(pán)320的角方位。因而，壓差和Kv的值將改變，從而改變流體流量。方法600在614處結(jié)束，流體流量獲得目標(biāo)值。
[0059]以這種方式，本發(fā)明在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的蝶形閥之前和之后采用獨(dú)特配置的壓力均壓環(huán)，從而能夠穩(wěn)定地讀取所述閥上的壓差，并且因而可以容易地和方便地控制流體流量。此外，蝶形閥用作校準(zhǔn)的可變節(jié)流孔，由于不同的打開(kāi)角度，它可以在管道中提供不同的打開(kāi)量，并且它被校準(zhǔn)，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為在每個(gè)打開(kāi)角度處具有穩(wěn)定的Kv。齒輪箱由于其零反沖結(jié)構(gòu)和與盤(pán)軸的專(zhuān)門(mén)配合而能夠精確地設(shè)置所述盤(pán)的打開(kāi)角度。因而，高精度齒輪箱、校準(zhǔn)的盤(pán)和允許在小長(zhǎng)度的管道中在閥上進(jìn)行穩(wěn)定的流量測(cè)量的均壓環(huán)的組合，有幫助于提供大尺寸平衡閥解決方案，其提供流量調(diào)整、流量測(cè)量、位置存儲(chǔ)、大范圍的允許流量、并且成本有效地和容易地處理在小于其上將進(jìn)行平衡的管道的直徑的3倍的面對(duì)面空間內(nèi)的設(shè)計(jì)。
[0060]根據(jù)前述描述，將會(huì)明白，如本文中描述的平衡閥適于包括常規(guī)平衡閥的所有必要特征以及幫助常規(guī)平衡閥解決常規(guī)閥的固有問(wèn)題的附加特征。特別地，伴隨著獨(dú)特的均壓環(huán)的使用，本發(fā)明的大尺寸平衡閥的總面對(duì)面距離被維持等于球閥的標(biāo)稱(chēng)尺寸。進(jìn)一步，與需要最小10.5倍管道標(biāo)稱(chēng)直徑的常規(guī)大尺寸平衡閥不同，本發(fā)明的平衡閥需要小于3倍的管道直徑，從而基本上降低材料成本。而且，如本文中描述的平衡閥適于被安裝成任何方位，如水平、垂直、傾斜等，這種方位幫助在閥相對(duì)于管線軸線的方位方面提供靈活性，以及在壓力分接點(diǎn)的便于在設(shè)備位置處的壓差測(cè)量的方位方面提供靈活性。此外，本發(fā)明的平衡閥使得能夠設(shè)置閥以實(shí)現(xiàn)在±7%內(nèi)的流量設(shè)置精度。
[0061]而且，與常規(guī)平衡閥不同，在一種實(shí)施例中，平衡閥中的閥軸通過(guò)代替一個(gè)楔的兩個(gè)楔連接至齒輪箱。因而，由楔承受的壓力被分散，從而減少在長(zhǎng)期使用期間引入的游隙或反沖的可能性。進(jìn)一步，如本文中描述的平衡閥包括用于流量測(cè)量的可變節(jié)流孔，從而給出比常規(guī)方案中使用的固定節(jié)流孔系統(tǒng)高很多的流量測(cè)量范圍。而且，本發(fā)明的平衡閥中的流量調(diào)整比常規(guī)方案中更加精確，因?yàn)樗沟媚軌蛟谒姆种晦D(zhuǎn)閥中進(jìn)行50步調(diào)整，針對(duì)每個(gè)Kv步驟具有精確的Κν值。此外，考慮到鎖定閥開(kāi)口的設(shè)定值的選擇，在閥的使用被暫時(shí)延緩之后(如在設(shè)備維護(hù)期間)需要重新調(diào)試的情況下，本發(fā)明的平衡閥可以被容易地復(fù)位到相同的位置。此外，如本文中描述的平衡閥適合層流以及湍流的流量控制，這與僅在流動(dòng)是層流時(shí)可以進(jìn)行流量控制的常規(guī)系統(tǒng)不同。
[0062]已經(jīng)為了說(shuō)明和描述目的呈現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例的前述描述。它們的意圖不是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公開(kāi)的精確形式，并且明顯地，考慮到上述教導(dǎo)，多種修改和變化是可行的。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥105可以是同心蝶形閥。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥105可以是高性能蝶形閥。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，蝶形閥可以是三偏心金屬座式蝶形閥。
[0063]實(shí)施例被選擇和描述以最佳地說(shuō)明本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，并且從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明和適合所預(yù)期的特定用途的多種修改。所理解的是，在情況可能建議或提供對(duì)策時(shí)，多種省略和等同物的替換是被預(yù)期的，但這些省略和替換的意圖是涵蓋不偏離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神或范圍的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨浮?br> 【權(quán)利要求】
1.一種手動(dòng)平衡閥，用于控制通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量，該手動(dòng)平衡閥包括: 流量控制裝置，具有限定有上游端和下游端的軸向延伸流體通道；和 分別被配置在上游端和下游端處的第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)，第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)包括被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體、鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔、在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔和被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口，所述多個(gè)孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中， 其中第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)適于提供上游端和下游端中的每一個(gè)處的靜壓力值，用于確定該手動(dòng)平衡閥上的壓差，并且從而確定通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量，以控制通過(guò)該手動(dòng)平衡閥的流體流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動(dòng)平衡閥，其中流量控制裝置是流體流量控制閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手動(dòng)平衡閥，其中流體流量控制閥是蝶形閥，該蝶形閥包括: 閥體，包括在該閥體中構(gòu)造的閥座和閥盤(pán)，閥盤(pán)在閥軸的幫助下可樞轉(zhuǎn)地安裝至閥座，并且適于與所述閥軸一起在大致垂直于閥座的一個(gè)位置和大致平行于閥座的另一個(gè)位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得相對(duì)于閥座的角方位，用于控制通過(guò)閥體的流體的流量，和 連接至閥盤(pán)的齒輪箱， 齒輪箱適于設(shè)定用于閥盤(pán)相對(duì)于閥座的角方位的值，并且鎖定該設(shè)定值，以防止改變?cè)撛O(shè)定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手動(dòng)平衡閥，其中蝶形閥是同心蝶形閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手動(dòng)平衡閥，其中蝶形閥是高性能蝶形閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手動(dòng)平衡閥，其中蝶形閥是三偏心金屬座式蝶形閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的手動(dòng)平衡閥，其中齒輪箱包括外殼、手輪、環(huán)形標(biāo)尺和指針組件、鎖定機(jī)構(gòu)和蝶形螺母組件，該外殼具有適于連接至閥軸的渦輪，手輪連接至可操作地連接至渦輪的螺紋渦輪軸，用于使得手輪能夠旋轉(zhuǎn)，從而使得閥軸能夠旋轉(zhuǎn)，環(huán)形標(biāo)尺和指針組件連接至渦輪并被校準(zhǔn)以描繪閥盤(pán)的角方位的值，鎖定機(jī)構(gòu)連接至手輪用于防止篡改閥盤(pán)的角方位的設(shè)定值，蝶形螺母組件適于設(shè)定閥盤(pán)的角方位的最大值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手動(dòng)平衡閥，其中渦輪通過(guò)插入閥軸和渦輪中的對(duì)應(yīng)狹槽中的一個(gè)或兩個(gè)楔連接至閥軸。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手動(dòng)平衡閥，其中第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)通過(guò)在環(huán)形體的外周邊緣部處配置的連接裝置(165)連接至上游端和下游端。
10.一種用于控制通過(guò)手動(dòng)平衡閥的流量的方法，該方法包括: 設(shè)置蝶形閥，該蝶形閥包括具有限定上游端和下游端的軸向延伸流體通道的閥體，并且包括具有在該閥體中構(gòu)造的閥座和閥盤(pán)的閥體，閥盤(pán)在閥軸的幫助下可樞轉(zhuǎn)地安裝至閥座，并且適于與所述閥軸一起在大致垂直于閥座的一個(gè)位置和大致平行于閥座的另一個(gè)位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得相對(duì)于閥座的角方位，用于控制通過(guò)閥體的流體的流量，并且蝶形閥包括連接至閥盤(pán)的齒輪箱，所述齒輪箱適于設(shè)定閥盤(pán)相對(duì)于閥座的角方位的值，并且鎖定該設(shè)定值，以防止改變?cè)撛O(shè)定值； 分別在上游端和下游端處配置第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)，用于在上游端和下游端中的每一個(gè)處提供靜壓力值，第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)包括被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體、鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔、在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔和被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口，所述孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中；將閥盤(pán)的角方位設(shè)置到目標(biāo)值；通過(guò)采用第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)測(cè)量靜壓力來(lái)確定上游端和下游端之間的壓差；基于所述壓差和閥盤(pán)的角方位計(jì)算通過(guò)所述閥的流體流量，從而控制通過(guò)手動(dòng)平衡閥的流體流量；以及通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥軸手動(dòng)調(diào)整閥盤(pán)的角方位，直到計(jì)算出的流體流量達(dá)到目標(biāo)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中配置第一均壓環(huán)和第二均壓環(huán)中的每一個(gè)的步驟包括:提供被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體，提供鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔，提供在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔，所述多個(gè)孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中，并且提供被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外的壓力計(jì)接口，用于能夠確定靜壓力。
12.一種適于能夠測(cè)量在預(yù)定位置處的靜壓力的均壓環(huán)，該均壓環(huán)包括:被限定在內(nèi)周邊緣部和外周邊緣部之間的環(huán)形體；鄰近內(nèi)周邊緣部構(gòu)造的環(huán)形腔；在內(nèi)周邊緣部上構(gòu)造的多個(gè)孔，所述多個(gè)孔與環(huán)形腔流體連通并延伸到環(huán)形腔中；和壓力計(jì)接口，被構(gòu)造成與環(huán)形腔流體連通并徑向地延伸到環(huán)形體之外，用于使得能夠確定在所述預(yù)定位置處的靜壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的均壓環(huán)，其中均壓環(huán)適于通過(guò)在環(huán)形體的外周邊緣部處配置的連接裝置連接在管道的橫截面上。
【文檔編號(hào)】G01F1/34GK103748391SQ201280035303
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月2日
【發(fā)明者】烏馬·尚卡爾, 普里亞可·加格, 喬治·馬修斯, 高爾夫·辛格拉 申請(qǐng)人:高級(jí)閥私人有限公司