流速动态平衡控制阀的制作方法

本发明涉及阀领域。

特别是，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、控制流体流速的阀，它能够执行流过阀的流速的静态调整和动态平衡。

背景技术：

控制流体流速的阀通常用于流体分配系统中。这种调整能够调节作用在系统的装置上的流体流速，它通常通过调整阀来实现，从而导致以可变的方式打开其中的流体通道。这种打开作用限制了通过该阀的最大流速，只要不改变压力差条件(这是系统压力条件)。这种调整能够认为是静态类型，即并不随着系统的可变条件而自调节：将开口进行预设，它并不动态自适应。

这些年来，发展导致了许多用于通过阀的流体流速的动态平衡的方案。通常，这些方案通过流速稳定系统来执行动态平衡，该流速稳定系统基本包括作用在可运动本体上的弹簧，通过该弹簧由压力差变化而产生的运动，它使得流体通道可变的打开：当压力差增加时，用于流体通道的打开面积减小，从而产生使得流速稳定的平衡。这些方案的实例由欧洲专利ep2454531b1和欧洲专利申请ep2818960a1而已知。

不过，对于它们的部件数目和它们的装配方法，还由于部件的小尺寸，这里所述的阀都具有非常复杂的结构。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺陷。

特别是，本发明的目的是提供一种用于控制流体的流速的阀，该阀容易制造。

本发明的还一目的是提供一种用于控制流体的流速的阀，该阀容易维护。

本发明的这些和其它目的通过一种流量控制阀来实现，该阀包含了附加权利要求的特征，该附加权利要求是本说明书的整体部分。

本发明的基本思想是提供一种用于控制流体流速的阀，该阀包括阀体，该阀体有进口孔、出口孔和布置于两个孔之间的中间腔室。然后，阀包括用于控制流体的静态流速的装置，可从阀体的外部接近，并将改变布置在阀的进口孔和出口孔之间的通道孔的尺寸。阀还提供了用于动态平衡流速的装置，该装置将根据在阀的进口和出口之间的压力差变化而调节从阀的输出流速。更详细地，流速动态平衡装置包括穿孔元件，该穿孔元件置于进口孔和中间腔室之间，以便使得流体只能通过该穿孔元件的至少一个开口。流速动态平衡装置还包括弹性元件，该弹性元件布置在穿孔元件的、面对流体进入阀的方向的一面处，这样，在阀的进口和出口之间的压力差的增加对应于弹性元件沿穿孔元件的面的扩大，以便根据在阀的进口和出口之间的压力差的增加来覆盖该至少一个开口的表面。

这种结构能够提供一种流量控制阀，该流量控制阀以简单结构的方式实现流速的静态调整和动态平衡。可变形弹性元件的特殊结构使得弹簧的使用减少，因此它简化了使得包含它的元件运动的装置的构造。

流速的静态调整能够以不同方式来进行。

在一个实施例中，静态调整装置包括可运动控制元件，该可运动控制元件插入中间腔室内部，并提供有第一通道开口，该第一通道开口用于使得阀的进口孔和阀的出口孔流体连通，所述可运动控制元件可相对于阀体运动，这样，在两个不同的关闭位置中，第一通道开口相对于出口孔布置在两个不同位置中，以便确定通道孔的不同尺寸。

在一个实施例中，第一通道开口的形状设置成至少一部分有曲线形型面，该曲线形型面有非零导数。这能够精细调整静态流速。

不管通道开口的形状如何，在一个实施例中，可运动控制元件还包括第二通道开口，该第二通道开口用于使得阀的进口孔和阀的出口孔流体连通，第二通道开口具有与第一通道开口不同的尺寸，可运动控制元件可运动成使得第一通道开口或第二通道开口交替地位于出口孔处。这种结构能够获得流速的离散调整。

再参考流速动态平衡装置，在一个实施例中，穿孔元件包括多个通孔，这些通孔从面对进口孔的面穿过穿孔元件至面对中间腔室的面。可运动控制元件还包括闸板形表面，该闸板形表面布置成与穿孔元件的、面对中间腔室的面接触，闸板表面和穿孔元件的形状设置成使得可运动控制元件的不同旋转对应于关闭不同数目的所述孔。优选是，孔的几何中心沿一部分圆周或沿一部分螺旋线来布置，且可运动控制元件(35)的成形表面为圆形扇区，优选是大于180°。

这种结构能够通过对可运动控制元件的简单旋转进行作用来调整阀的静态流速。因此，阀在结构方面很容易制造。

在一个实施例中，代替孔，穿孔元件包括狭槽状开口，该狭槽状开口沿着螺旋线，该螺旋线的起点在环形座的中心处，元件容纳在该环形座中。特别是，在一个实施例中，穿孔元件的该至少一个开口由内边缘、外边缘以及使得内边缘与外边缘连接的连接边缘来确定，该内边缘沿着与环形座同心的一部分圆周，外边缘是一部分螺旋线，该螺旋线的起点在内边缘所处的圆周的中心。这种结构是孔的有效代替形式，它使得弹性元件能够沿使用的穿孔元件的下部面径向扩大。

弹性元件优选是容纳在形成于柱形本体上的环形座中，该环形座从穿孔元件的面凸出。

在一个实施例中，弹性元件是由弹性体材料制造的圆形截面环(o形环)，容易制造和可在市场上获得。

在另一实施例中，穿孔元件为柱形元件，至少一个开口从上部面穿过它至下部面。穿孔元件提供有容纳弹性元件的座，该弹性元件是隔膜，该隔膜包括至少一个折片，该折片响应在阀的进口和出口之间的压力差变化而自由运动，所述折片朝向所述下部面的内部延伸，并有这样的长度，以便当在阀的进口和出口之间的压力差超过预设压力差的值时关闭所述至少一个开口。

在一个实施例中，用于流速的静态调整装置还包括与闸板连接的运动装置。该运动装置使得闸板运动至所述中间腔室内的多个操作位置，以便改变和最多停止在中间腔室内部的流体通过。

闸板的提供允许进一步调整静态流速。这种闸板例如能够通过作用在闸板运动装置上的恒温头部来控制。

在一个实施例中，运动装置包括杆和对比弹簧，该对比弹簧用于与作用在杆的自由端上的力相对。静态调整装置还包括控制元件，该控制元件可从阀体的外部接近，该控制元件与可运动控制元件刚性连接，以使得控制元件旋转至各所述关闭位置对应于闸板表面的等效旋转，这使得能够调整流体通过所述穿孔元件的该至少一个开口，控制元件还自由地环绕杆旋转，这样，它的旋转不会影响杆的运动。

优选是，控制元件、穿孔元件和弹性元件集成在盒内，该盒在一端可从阀体的外部进入。这种结构使得制造的流量控制阀容易维护，因为在一个部件失效或损坏的情况下，通过能够除去盒，能够更容易接近要更换的元件，而不需要在阀体内部工作，在阀体内部工作有损坏它或另外的部件的危险。

其它优选特征是附加权利要求的主题，该附加权利要求是本说明书的整体部分。

附图说明

下面将参考一些非限定实施例来介绍本发明，这些非限定实施例通过实例来提供，且并不限制于附图中。这些附图表示了本发明的不同方面和实施例，合适的是，在不同附图中的类似结构、部件、材料和/或元件由类似的参考标号表示。

图1是根据本发明用于流体的流量控制阀的总体图。

图2是图1的阀的剖开轴测图。

图3和4是图1的阀的俯视剖视图和侧剖图。

图5、5a表示了图1的阀的结构细节的分解图以及俯视和仰视图。

图5b、5c、5d是图5a的结构细节的变化实施例。

图6是图1的阀的变化实施例的侧剖图。

图7a和7c是图6的阀的结构细节的分解图和侧剖图和俯视图。

具体实施方式

尽管本发明可以有多种变化形式和可选形式，但是一些优选实施例在附图中表示，并将在下面详细介绍。

不过应当知道，并不是将本发明局限于所公开的特殊实施例，而是相反，本发明将覆盖落在权利要求确定的本发明范围内的全部变化、可选结构和等效件。

“例如”、“等”、“或”的使用表示了非排他的可选方式，而并不是限制，除非另外定义。

使用“包括”的意思是“包含但不局限于”，除非另外定义。

图1-5表示了阀，用于流体流速的调整和动态平衡。优选是，这种阀用于分配系统中，例如中心系统，以便调整传热流体的流速，例如通向散热器(加热)或风扇-盘管单元(加热和空调)。

阀1包括阀体10，该阀体10包括三个孔：孔101是进口孔，将用于使得传热流体接收于阀体10内部，孔102是出口孔，传热流体通过该出口孔而传送给使用环路，而孔103将用于接收静态流速调整的盒30。盒30穿过阀体10的空心部分20中的孔103插入，形成与进口孔101对齐，因此盒截断在阀内的传热流体，且它调整流速。

盒30包括外壳31，该外壳31容纳用于流速静态调整所需的部件。外壳31包括提供有螺纹31a的外表面，该螺纹31a使得盒30能够紧固在空心部分20的内部螺纹壁22上。

在顶部，外壳31在端部在孔103处有在阀体10外部的夹紧型面31b(在所示实施例中为八边形)，这样，它可以很容易地拆卸(由于调整盒的部件的可能维护或更换)。

外壳31还容纳运动装置，在这里所述的实施例中，该运动装置包括杆32，该杆32提供有上端32a，该上端32a在孔103处凸出至阀体10的外部。

杆32插入弹簧33中，弹簧33和杆32容纳在弹簧保持器34的柱形空腔内部，该弹簧保持器34再容纳在外壳31的内部。杆32穿过弹簧保持器34，且两端都从该弹簧保持器34出来。弹簧在底部抵靠在从弹簧保持器34的下端34a凸出的凸肩34b上，在顶部抵靠在杆32的中间扩大部分32b上。因此，弹簧将沿与凸肩34b相反的方向推压杆32。

外壳31的内壁31c具有：周向槽310b，该周向槽310b形成座，该座将容纳用于弹簧保持器的保持环311，例如金属线或seeger环；以及槽310c，该槽310c将能够与边缘340形状配合，该边缘340从弹簧保持器34的外表面34c凸出。防摩擦环312还置于保持环311和弹簧保持器34的边缘340之间。

槽310b和310c、保持环以及边缘340的组合防止弹簧保持器34沿与杆的轴线平行的方向运动，同时允许它在外壳31内部旋转。

如在图4和图5中更好所示，基本柱形的可运动控制元件35紧固在弹簧保持器34的下端34a处，该可运动控制元件34有用于接收垫圈37的环形槽，该垫圈37为用于保证与外壳31的内壁的密封效果所需。

可运动的控制元件35为空心内部，它在面对弹簧保持器34的端部处包括由第一边缘350a界定的第一开口35a，并在相对端处包括在可运动控制元件35的下面350b中获得的第二开口35b。

四个凸片351从第一边缘350a伸出，这四个凸片351相互间隔开，并有与杆32的轴线平行的优选形成方向，紧固在弹簧保持器34的下端上。凸片的数目对于本发明并不重要。

因此，凸片351限定开口，从孔101进入的流体通过该开口，以便通向孔102。因此，可运动控制元件35和弹簧保持器34确定了置于孔101和孔102之间的中间腔室36。

可运动控制元件35通过凸片351而紧固在弹簧保持器34上，且紧固能够例如通过螺纹连接、焊接或者通过一种例如弹性“卡扣”的连接来获得。这是在这里所述的实例中使用的紧固类型，它在凸片351的各自由端(该自由端是远离边缘350a的端部)上提供有齿3510，该齿3510的形状设置成装配至弹簧保持器34的狭槽341内。当弹簧保持器安装在可运动元件35上时，凸片351打开，各齿3510装配至相应狭槽341内，同时连接两个元件。

如在图5a中可见，下部面350b有环形边缘3501，闸板表面352b布置在该环形边缘3501内部，在本发明的一个优选实施例中，该闸板表面352b是大于180°的圆形扇区。因此，开口35b与该圆形扇区互补。

可运动控制元件35的面350b保持与置于进口孔101和中间腔室36之间的穿孔元件6接触，该穿孔元件6提供有用于流体通过的至少一个开口。详细地，在安装情况中，可运动控制元件的面350b布置成与穿孔元件的、面对中间腔室的面61接触。

在图2、3、4和5、5a所示的实施例中，穿孔元件6具有多个通孔63，这些通孔63有相同半径，沿半圆周布置，且中心在杆32的伸展轴线上。因此，通过使得闸板表面352b相对于杆32的伸展轴线旋转，能够关闭可变数目的孔63，从而能够静态调整进入的流体流速。

以完全类似的方式，穿孔元件能够有其它实施例，以便获得流速的静态调整。例如，如图5b中所示，穿孔元件6提供有多个圆形孔64，这些圆形孔64有不同半径，它们的几何中心沿一部分螺旋线布置，该螺旋线的中心在杆32的伸展轴线中。

也可选择，穿孔元件6能够有多边形的开口65，该开口65有相同或不同的尺寸，它们的几何中心布置在一部分螺旋线上，例如在图5c中所示，或者在一部分圆周上(图中未示出)，在这两种情况下，这些部分的中心在杆32的伸展轴线中。

在图5d中表示了还一可选情况，只提供了一个连续的狭槽状开口66，该开口66在穿孔元件6上获得。在该变化形式中，开口66通过内边缘660b和外边缘660a以及通过连接内边缘和外边缘的连接边缘660c来确定。

特别是，内边缘沿着一部分圆周，该圆周与中心在杆32的伸展轴线中的圆周同心，同时，外边缘660a是一部分螺旋线，该螺旋线的起点在圆周(内边缘660b处在该圆周上)的中心。

可运动元件35相对于穿孔元件6的旋转通过安装在杆32的上端32a上的控制元件4来产生。控制元件4刚性地紧固在弹簧保持器34上，且它能够绕杆32的伸展轴线在多个操作位置中旋转。

因此，控制元件4的旋转对应于弹簧保持器34在盒30的外壳31内部的等效旋转，因此对应于控制元件35的等效旋转。

为了能够简单地调整静态流速，控制元件4提供有调整刻度41，从而确定与不同流速值相对应的多个关闭位置。例如在图3中可见，通过例如使得控制元件4旋转至位置“3”中，将获得弹簧保持器34和控制元件35的等效旋转。闸板表面352b在穿孔元件6上旋转，并覆盖两个孔(例如在图中的填充圆)。

因此，流体被强制流入剩余未覆盖的通孔63中。

进一步的流速静态调整通过安装在杆32的下端32c上的闸板5来获得。

因此，闸板5布置在中间腔室36处，它能够在其内部通过控制装置(图中未示出)而运动至多个位置，该控制装置装配在杆32的自由端上。这种控制装置(例如恒温头部或螺纹人工关闭系统)沿杆伸展的方向施加力，因此获得杆沿空心部分20的线性运动，与弹簧33相对，并与施加的力成比例。

为了能够连接控制装置，阀体10在孔103处有波纹形连接件11。

例如，在一个实施例中，控制装置能够包括环形螺母和螺纹帽，该螺纹帽能够螺纹连接在环形螺母上。环形螺母紧固在波纹连接件11上，且它将帽保持在高于杆32的位置中。通过将帽螺纹连接在环形螺母上或松开螺纹，将调节施加在杆32上的力，并因此调整闸板在中间腔室36中的位置。因此调整中间腔室的容积和阀的流速。

在还一变化实施例中，相反，环形螺母集成在阀体10中。通过降低闸板5直到它占据可运动控制元件35的开口35a，在阀体的进口孔101和出口孔102之间的流体连通停止。

相反，在没有力施加于杆32上的情况下，闸板5处于完全打开位置-因此在中间腔室36中相对于开口35a升高，且流体能够在阀体10的进口孔101和出口孔102之间流动。这种位置在图2和图4中表示。

在另一实施例中，能够使得杆32沿打开方向和沿关闭方向运动的促动器能够装配在杆32的自由端上，从而能够在不使用弹簧33的情况下进行流速的静态调整。

为了获得流体流速的动态平衡-也就是当在进口孔101和出口孔102之间的压力差变化时，使得流体流速保持恒定，如通过直到上面所述的静态调整装置来设置-，弹性元件8布置在穿孔元件6的面62上，因此在面对流体进入方向的面上。在所示实施例中，弹性元件是圆形截面弹性体环(o形环)，但是以类似方式，能够提供具有多边形截面型面或其它几何形状的弹性体元件。

弹性元件8安装在颈部80的环形座81内，该环形座81从穿孔元件6的面62的中心凸出。

颈部80的直径小于布置通孔63的圆周的直径，因此，当没有流体时，弹性元件8置于颈部80上，优选是并不与通孔63干涉。

尽管容纳在座81中，弹性元件8有暴露给流体通道的表面，且它的尺寸设置成这样，在阀的进口和出口之间的压力差使得弹性元件按压在面62上：这种按压作用减小了用于流体通过通孔63的面积，以便保证使得流速恒定。

因此，在操作情况下，在阀的进口和出口之间的压力差的可能变化将使得弹性元件变形至更大或更小程度，因此该弹性元件将覆盖通孔63的可变表面。这使得输出流速能够动态调整。

优选是，弹性元件8的尺寸和位置设置成这样，在界限压力差值处，它有在孔63近侧的表面，这样，流体压力差相对于界限值的可能增加将产生阀的基本立即响应，且弹性元件8以与压力差的增加成比例的方式来关闭该孔63。

由上面所述显然清楚上述流量控制阀如何能够实现所提出的目的。

因此，阀领域的技术人员显然能够对上述实施例进行不同变化，而不脱离本发明的保护范围，如确定于附加权利要求中。例如，穿孔元件6能够有与上述实例中所示的盘形形状不同的尺寸。穿孔元件6例如可以有柱形或棱柱形，并能够以任何方式有合适布置的通孔，以便由静态控制元件35和由弹性元件8来阻挡，该弹性元件8执行流速的动态平衡。

同样，可运动控制元件35可以有闸板表面，该闸板表面的宽度与上述圆形扇区的宽度不同。例如，闸板表面能够是尺寸小于或等于180°的圆形扇区。

在还一变化形式中，为了进行流速的进一步静态调整，可运动控制元件35可以有表面(而不是折片351)，连续开口形成于该表面中，该连续开口的形状为具有曲线型面，该曲线型面的至少一部分有非零导数。

为了使得可运动控制元件35相对于阀体10的旋转对应于不同的关闭位置，连续开口处于流体出口孔102处，以便确定用于流体从阀的进口孔101流向阀的出口孔102的不同通道孔。

作为连续开口的可选形式，在可运动控制元件35上能够形成多个不同开口，具有不同尺寸，各开口的形状为例如具有多边形型面。在这种情况下，该种开口布置成这样，通过使得可运动控制元件35旋转，在出口孔102处的所述多个开口不同地打开，并允许流体以不同流速值来通过出口孔102。

而且，尽管弹性元件8介绍为安装在颈部80的、从穿孔元件6的面62凸出的座81中，不过，用于使得该弹性元件保持就位的其它结构也可行。

例如，参考图6、7a和7c，穿孔元件是柱形元件70，其中，获得多个开口74，这些开口74从与成形闸板表面352b接触的上部面70a穿过通向面对进口孔101的下部面70b。

在这里所述的实例中，开口为圆形孔，它的几何中心布置在一部分圆周上，但是作为可选形式，开口能够有如在图5b、5c、5d中所述的几何形状和布置方式。

更详细地，上部面70a延伸为形成柱形元件70的周边边缘71，从而使它能够布置成抵靠在空心本体20的凸肩上。

下部面70b还延伸形成还一周边边缘72，因此，两个边缘确定了在它们之间的座75，以便容纳弹性元件。

在该实施例中，弹性元件是弹性体隔膜90，形状为环形，并提供有第一圆形边缘91和折片92，该第一圆形边缘91容纳于柱形元件70的座75中，该折片92在安装情况下与隔膜90一起在柱形元件70的下部面70b下面弯曲，并朝向下部面70b的内部朝向开口74附近延伸。

当隔膜的折片92受到在阀的进口和出口之间的、超过界限值的压力差值时，它立即朝向开口74推压，且它将变形，同时以与压力差的升高成比例的方式关闭它们，因此实现流速的动态平衡。

在还一实施例中，闸板5可以由不同的闸板来替换，例如球闸板。在这种情况下，用于球闸板的控制装置将变化，但是阀可以同样装备有可运动控制部件，具有穿孔元件和弹性元件，它们相互连接，如上面所述，以便获得流速的静态调整和动态平衡。