压力独立控制和平衡阀的制作方法_2

文档序号:9383009阅读:来源:国知局
成。
[0030] 在可选实施方案中,气蚀抑制元件由多个截头圆锥形构件形成。
[0031] 优选地,构件彼此邻接以形成多个台阶。优选地,台阶是环形的并且其在径向近侧 内边缘和径向远侧外边缘之间具有轴向高度和径向宽度。
[0032] 优选地,相邻构件之间的径向距离在塞子的中心轴线的远侧是小的,并且相邻构 件之间的径向距离在塞子的中心轴线的近侧是大的。优选地,有逐渐过渡。
[0033] 优选地,相邻构件的轴向高度在塞子的中心轴线的远侧是小的,并且相邻构件的 轴向高度在塞子的中心轴线的近侧是大的。优选地,有逐渐过渡。
[0034] 换句话说,优选地,气蚀抑制元件随着距活塞和塞子之间的接触点的距离而在高 度和宽度上是逐渐地更大的,气蚀抑制元件形成台阶式的、近似圆锥形的表面。
[0035] 在优选的实施方案中,在包含塞子的中心轴线的平面中的连接气蚀抑制元件的外 边缘的线和塞子的中心轴线在约45度至约50度、更优选地约47度汇合。
[0036] 在优选的实施方案中,气蚀抑制元件由12个圆柱形构件形成。优选地,轴向最大 的圆柱形构件邻近塞子的中心轴线定位且其在构件的径向近侧内边缘和径向远侧外边缘 之间具有6. 5mm的宽度。优选地,该圆柱形构件的轴向高度是6. 5_。优选地,相继的径向 远侧圆柱形构件具有小于近侧相邻构件0. 5mm的宽度和高度。优选地,最小的台阶是1_ 高且距离活塞边缘和塞子之间的接触点大约3mm被定位。
[0037] 显著地,气蚀抑制元件(有时称为"台阶")提供协助减少控制机构和塞子的下游 之后的"尾流"的优势。该益处已经通过实验被确定,而不希望受到理论束缚,认为该益处 通过产生一系列小涡流以防止形成较大旋涡来起作用。换句话说,由一系列台阶散开的涡 流被认为帮助防止边界层从调节塞的脱离。
[0038] 在第三方面,本发明提供具有压力独立控制和平衡阀的装置,该装置适合在循环 加热/冷却系统中使用,装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及 活塞,控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小,活塞是可操作的以 响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动,活塞相对于塞子的下游表面的位置确定 第二流动限制的大小,从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差;其中活塞的 操作可以通过关闭穿过壳体的经受横跨第一限制的压差的通道被阻止。
[0039] 优选地,通道从底座的上游延伸穿过壳体并且与活塞的驱动表面流体连通。
[0040] 优选地,通道中的阀被提供以使通道能够打开或关闭。
[0041] 优选地,通道可以使用阀来切换,并且提供:当阀处于第一位置中时,活塞的驱动 侧与第一限制上游的流体压力流体连通;或当阀处于第二位置中时,活塞的驱动侧与第一 限制和第二限制之间的流体压力流体连通。
[0042] 这提供以下优点:使Pl连接到活塞的用于调节的驱动侧的通道可以被切换,使得 反而P2被提供,从而防止活塞的操作。
[0043] 通常,当建立管网时,管中存在碎肩。为了除去该碎片,需要将其移动到滤器。这 通过称为冲洗的过程来完成,其中管道系统中的速度大概被增大到其正常值的四倍。冲洗 也可在若干年的操作之后进行,以除去由腐蚀或类似的过程产生的碎片。如果调节功能在 冲洗期间是操作的,那么回路中的流体将不会流动超过其通常设计流动。该特征提供以下 优点:允许装置以高的流体速度被冲洗,而不妨碍调节功能。
[0044] 已知一些现有装置具有通过对Pl采用限制通路以及通过对P2打开通路来使压力 调节器停止作用的能力。相反,根据本发明,优选地,Pl的通路被关闭且同时P2的通路被 打开。当Pl的通路关闭时打开从活塞的驱动侧到P2的通路还确保了活塞将通过弹簧被推 动到其完全打开位置。通过关闭Pl的通路,避免流体在冲洗期间流动穿过通道。这是有利 的,因为在冲洗期间,管道中的流体有可能比正常的流体更受污染,因为冲洗的真正目的是 从管中得到夹带到流体流中的沉淀物。
[0045] 在第四方面,本发明提供具有压力独立控制和平衡阀的装置,该装置适合在循环 加热/冷却系统中使用,装置包括具有底座的壳体、具有上游表面和下游表面的塞子以及 活塞,控制器确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制的大小,活塞是可操作的以 响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动,活塞相对于塞子的下游表面的位置确定 第二流动限制的大小,从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差;其中塞子的 上游表面由管和定位在管内部的盘状物界定,并且管的端部是圆弧形的,使得与底座共同 配合以形成控制限制的边缘具有半环面的形式。
[0046] 优选地,管的厚度是1.6mm且其边缘的半径是0.8mm,使得管以半环面结束。
[0047] 优选地,盘状物被定位在管的端部内侧约6mm。
[0048] 优选地,管的在盘状物下游的厚度被选择,使得其相当于塞子的整个表面的大约 1/16,并且管的在盘状物下游的壁在使用中暴露于控制限制的下游的流体压力。
[0049] 优选地,盘状物界定至少一个孔,使得在使用中,其在两侧上暴露于相同的压力。
[0050] 优选地,盘状物界定多个孔。
[0051] 在优选的实施方案中,塞子和底座由室封闭,提供用于调节塞子和底座的间隔的 调节工具以及用于监测经过间隔的流体流动速率的监测工具,其中调节工具包括运动变换 工具和活塞,该运动变换工具通过致动器可操作以限制阀塞的运动,借此对于致动器位置 的给定变化提供阀的流导(conductance)的有利变化,并且其中致动器增量式地进行了校 准,该增量对应于流导的递增变化,并且活塞具有管状部分,该管状部分与塞子的相对端共 同配合以形成第二限制,所述第二限制响应于横跨第一限制的压差,并且是可操作的,以对 于横跨第一限制的压差维持近似恒定的值。
[0052] 有利地,调节工具用于设置期望的流速,并且通过压差调节器以及通过设置调节 工具来实现回路的平衡。
[0053] 在优选的实施方案中,常规地,校准工具以齿条的形式从室中显现,齿条具有沿着 其长度呈现的线性标尺(linear scale),且齿条的线性移动转移到底座和塞子中的一个或 两者,借此通过对应于齿条根据线性标尺行进的距离的量来调节底座和塞子的间隔。
[0054] 在选项中,齿条由可操作以限制其行进的螺纹套筒包围,螺纹套筒与相对于室固 定的互补螺纹接合,并且线性移动通过旋转套筒来影响。可选地,可以防止套筒旋转,并且 套筒可以抵靠相对于壳体平移固定的螺母接合。在任一选项中,可以围绕旋转元件的圆周 设置标尺,无论是除了上述线性标尺(例如,以允许微调)以外的标尺,还是作为唯一的标 尺。
[0055] 合意地,塞子和底座被布置成与系统中流体的流动的预期方向轴向对准。在轴向 几何结构中,流体沿着单一轴线流动到阀中以及从阀中流出,并且塞子沿着相同的轴线移 动。可操作用于调节的活塞也沿着相同的轴线移动。流体通过塞子和底座之间的限制径向 向外流动,并且然后在调节器活塞和塞子的背部之间径向向内流动。在第二限制结束时,流 体已经返回到与入口近似相同直径的通路。因此,阀的中心轴线与塞子的中心轴线对准。比 起需要流体过度地改变方向的几何结构,本几何结构提供减少的湍流并且因此提供减少的 噪音。本几何结构还提供以下优点,比起其它几何结构,其允许阀更紧凑。
[0056] 在一个优选的实施方案中,校准的齿条延伸到室中,以包括齿状部分,该齿状部分 与小齿轮接合,该小齿轮又固定到凸轮机构的凸轮板,所述凸轮板随小齿轮旋转以实现凸 轮从动件的移动,凸轮机构是可操作的以调节塞子和底座的间隔。凸轮从动件便利地固定 到轴,底座或塞子又固定地安装到轴。当凸轮从动件遵循设置在凸轮板中的导引时,轴的轴 向移动发生,从而调节塞子和底座的间隔。
[0057] 凸轮的几何结构被选择以将来自致动器的恒定运动转换为塞子的有利运动,从而 响应于控制信号提供阀的流体流导的有利变化。例如,凸轮可以被设计,使得阀开口(valve opening)补偿传热装置的输出特性,从而产生控制信号和热传递之间更接近线性的关系。 控制信号和期望的控制变量之间的这种线性关系有时被称为恒定增益,且有利于控制系 统。凸轮运动还可以为致动器在移动塞子(当塞子接近其关闭位置时)方面提供机械优势, 从而减少驱动致动器所需的功率。
[0058] 优选地,塞子和底座被配置为提供流体流导,该流体流导与塞子的移动近似成比 例。
[0059] 可选地,轴的轴向移动通过偏置弹簧抵抗,偏置弹簧可以被布置以将阀偏置成打 开位置或关闭位置。合意地,偏置弹簧推动阀打开,这协助防止振动。
[0060] 常见的是,在控制阀中涉及塞子的线性运动,用于系统的压力,由于阀的内部和致 动器被放置的外部位置之间的压差,将阀推向打开位置。因此,在对已经描述的本发明的可 选改进中,该问题通过提供相等直径的两个轴来解决,该相等直径的两个轴被布置以便在 不同压力的两个区域之间在相反方向的同时的轴向运动。
[0061 ] 如已经声明的,在一些实施方案中,可以设置一个或多个弹簧以产生偏置力,使得 阀总是被推向打开位置或总是被推向关闭位置。这种情况下,压差的平衡可另外被配置为 在相同方向提供"偏置力"。
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