减压装置及其选择方法和使用该装置的冷热水供应系统的制作方法

专利名称：减压装置及其选择方法和使用该装置的冷热水供应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减压装置、一种使用上述减压装置的冷热水供应系统以及一种用在上述系统中的减压装置的选择方法。
背景技术：
对于传统的压力输送式冷热水供应系统，冷水供应管和热水供应管连接在一个组合水嘴上，而预置温度的冷/热水在每个家庭(房间)的服务终端处从一个水龙头例如水嘴或者淋浴或沐浴龙头供应出来。
然而，在上述系统中，出现在冷水供应管或热水供应管中的冷水供应负荷和热水供应负荷的变化将伴随着压力变化，因此会导致每个家庭的水龙头处的水温变化。
导致这种问题的一个原因是直接作用式减压阀，它在装于每根冷水供应管和热水供应管中的泵的排放侧连接着管线。
由于泵的排放压力高，因此减压阀以上述方式安装在冷水供应管和热水供应管中，以将压力降低到能够在每个家庭等场合中的冷水供应管终端或热水供应管终端处使用的级别。
因此，对于上述减压装置，阀出口压力相对于冷/热水消耗量而言的变化幅度较大，而且当由于使用各个水龙头而导致冷/热水消耗量变化时，由于冷水供应管和热水供应管的相应阀出口压力变化较大，因此基于预置温度而从冷水供应管流出的水的流率和从热水供应管流出的水的流率将发生变化，从而导致冷水供应侧或热水供应侧的压力在使用中突然下降或上升，并且因此而导致低于或高于预置温度的冷/热水被供应出来。
尽管利用这种减压阀是为了确保热水和冷水的相应流率，但减压阀的膜片直径相对于阀口直径的比率必须很大，这会使得减压阀本身变得太大，因而不能投入实际应用。
本发明概述本发明的一个目的是提供涉及一种减压装置、一种使用这种减压装置的冷热水供应系统以及一种用在这种系统中的减压装置的选择方法，从而使得受压水能够以稳定的方式供应，即使是在消耗量发生变化时。
考虑到上述主题，在本发明中设置了一个主阀，其中一个用于打开和关闭阀口的总阀被一个弹簧沿关闭方向推压，该阀口用于将设在主阀主体内部的阀入口压力腔和阀出口压力腔带到连通状态，一个与总阀相连的膜片将一个设在膜片后侧的膜片腔与阀入口压力腔分隔开；将一根装有减压阀的先导管线布置在上述阀入口压力腔与阀出口压力腔之间，并且在上述先导管线中，将一根设在减压阀入口侧(上游侧)的分支管线连接到上述膜片腔，并将一个节流器具安装在分支点的上游，借助于该节流器具，可以限制从主体阀入口压力腔流入减压阀的阀入口压力腔和膜片腔中的水量，因此膜片腔中的压力可以降低，从而在减压阀因用水而被打开时导致主体打开。
也就是说，在用水时，如果阀出口压力下降到预置值以下，则会有与用水量相同的水量流过主体，以使阀出口压力不会剧降。因此，即使消耗量发生变化，也可以以稳定的压力供水。
此外，通过在冷热水供应系统中装备一个基于固定设置条件而选择的减压装置，可以以稳定的方式供应理想温度的热水，从而解决前面描述的问题。
因此，通过本发明的第一个方面，由于装有减压阀4的先导管线3安装在具有上述结构的主体2的阀入口压力腔8与阀出口压力腔9之间，而且由于在先导管线3中，安装在减压阀4的阀入口侧的分支管线3a连接着膜片腔14，而节流器具20安装在分支点M的上游，因此，当由于主体2的阀出口侧用水而导致减压阀4打开时，阀出口压力P4会下降到预置压力Ps以下，此时，由于从主体2的阀入口压力腔8流向减压阀4的阀入口压力腔25和膜片腔14的流量Q2被节流器具20限制，也就是说，由于具有这样的结构，即在阀出口压力P4从其预置压力Ps下降到许用范围下限值P1时，减压阀4的流率Q2被设置得超过被节流器具20限制的流率Q2，因此，先导阀入口压力P2和膜片腔14的压力P3将立即急剧下降，以使总阀17沿着打开方向移动并与膜片13一起打开。
这样，与消耗量相同的水量可以因此而流过阀口11，而且由于消耗量与流过阀口的水量基本上一致，因此阀出口压力P4不会大幅度下降。也就是说，通过满足上述条件流率Q1＞流率Q2，能够通过减压阀4而对减压装置1进行压力控制，从而在消耗量低于或等于最大消耗量Fm的情况下，使阀出口压力P4位于预置阀出口压力Ps与许用范围下限PL之间，因此，同随着消耗量增加而导致阀出口压力剧降的现有技术相比，控制过程中的压力变化幅度可以显著缩窄。
因此，通过本发明，受压水能够以稳定的方式供应，即使是在消耗量发生变化时。
另外，由于减压装置1是由一个基于探测阀出口压力P4而控制主体2打开和关闭的减压阀4和一个根据减压阀4的命令而调节流率的主体2构造出来的，因此同现有技术相比，阀口直径与主体2的膜片13的有效直径的比率可以变小，而且主体2可以因此而制作得更加紧凑。
通过本发明的第二个方面，由于单独的节流器具21安装在上述减压装置1的分支管线3a中，因此，经过节流器具21而在减压阀4的阀入口压力腔25与膜片腔14之间流入和流出的流量可以被限制，从而使得膜片腔14中的压力P3不会突然变化，即使是在减压阀4的先导阀入口压力P2因主体2的阀出口侧的用水或停止用水而改变时。随着压力P3的这种变化而打开和关闭的主体2的总阀17的操作因此而可以是逐渐进行的，从而可以防止因总阀17打开或突然关闭而在主体2的上游侧出现水击和其他问题。
本发明的第三个方面提供了冷热水供应系统Z，其中从冷水供应管线X和热水供应管线Y中的具有上述结构的减压装置1的下游侧分支出来的冷水供应管X1和热水供应管Y1结合在一个组合水嘴C处并且连接到一个水龙头W，而且由于每个减压装置1被选择，从而在消耗量低于或等于最大消耗量Fm的情况下，使阀出口压力P4位于许用范围内，即使是在各个水嘴C处的冷水或热水的消耗量发生变化时，因此，阀出口压力P4只在许用范围内变化，而且基于预置温度而从冷水供应管线X流出的冷水和从热水供应管线Y流出的热水的流率不会变化。具有预置温度的冷/热水因此可以以稳定的方式从水龙头W供应出来。
本发明的第四个方面提供了冷热水供应系统Z1，其中从冷水循环管Xa和热水循环管Ya中的具有上述结构的相应减压装置1与流量调节器具X3和Y3之间分支出来的冷水供应管X1和热水供应管Y1结合在一个组合水嘴C处并且连接到一个水龙头W，而且由于每个减压装置1被选择，从而即使消耗量超过了冷水或热水的最大消耗量Fm，阀出口压力P4也会位于许用范围内，而且相应冷水循环管Xa和热水循环管Ya被设置在一个流率范围内，该流率范围是由基于上述许用范围的消耗极限Fs与预置最大消耗量Fm之间的差值得出的，因此，即使循环流率设置得低于或等于消耗极限Fs与水最大消耗量Fm之间的差值，则在最大值为超过了冷/热水最大消耗量Fm的消耗极限Fs的范围内，阀出口压力P4相对于消耗量的变化幅度也能够保持在许用范围内。
由于阀出口压力P4的初始值可以因此而降低了与预置循环流率相对应的压力值，因此阀出口压力P4的变化幅度可以相应地缩窄，从而进一步基于从冷水供应管线X流出的冷水和从热水供应管线Y流出的热水的预置温度而稳定流率，并因此而使预置温度的冷/热水的供应更加稳定。
此外，通过冷热水供应系统Z的冷水供应管线X和热水供应管线Y，即使是在各个水龙头W的使用同时停止，而且先导阀入口压力P2因减压阀4的关闭而上升时，也可以防止膜片腔14的压力P3立即升高，而且总阀17会被节流器具21缓慢地打开，因此存在这样一种可能性，即由于在这段间隔时间内水会从主体2的阀入口侧流入阀出口侧，因此主体2的阀出口侧的压力趋向于升高到预置阀入口压力Pf，直至阀关闭。然而，对于冷热水供应系统Z1，由于水以预置的(循环)流率在每个冷水循环管Xa和热水循环管Ya中恒定地循环，因此即使是在上述情况下，主体2的阀出口侧的压力也不会升高到预置阀入口压力Pf。
由于固定量的水可以因此而恒定地流经主体2，因此可以防止在某个水龙头W的消耗量低时产生震动现象，而且由于冷水和热水分别循环通过冷水循环管Xa和热水循环管Ya，因此具有预置温度的冷/热水可以在水龙头W处立即使用。这就使得供水系统可以在医院、旅馆等通常要全天使用冷/热水的场合中极其容易和方便地使用。
通过本发明的第五个方面，由于流动特性曲线图II所示的不同候选主阀的流动特性曲线a至c被转换和显示在流动特性曲线图I中，其中曲线图I基于冷热水供应系统Z和Z1的选定项目(冷水或热水最大消耗量Fm，预置阀入口压力Pf，预置阀出口压力Ps以及阀出口压力P4相对于冷水或热水消耗量的变化幅度)示出了在上游侧连接有节流器具20的减压阀4的流动特性曲线A，而且由于主阀2被这样选择，即在上述减压阀4的流动特性曲线A与候选主阀的流动特性曲线a至c的交点坐标Ra至Rc中，超过上述最大消耗量Fm并且相对于预置阀出口压力Ps而言差值最小的是流动特性曲线a的交点坐标，这样，对应于该曲线a的主阀2被选定，因此在性能上满足各种设置条件的主阀2可以被简单地选定，而且可以利用流动特性曲线图I而确定减压装置1的性能。
特别是在选择用于冷热水供应系统Z1中的各个减压装置1时，如果选定的主阀的性能使得，即使冷水或热水消耗量超过了最大消耗量Fm，阀出口压力P4也能位于许用范围内，而且基于许用范围的消耗极限Fs与预置最大消耗量Fm之间的差值可以位于冷水循环管Xa和热水循环管Ya的相应循环流率范围内，则主阀性能可以从流动特性曲线图I中读出，而且循环流率可以因此而确定在这个范围内。
此外，虽然在流动特性曲线图I中显示的减压阀4的流动特性曲线A是利用在减压阀4的上游侧连接了一个节流器具20后测量到的结果而绘制的，而该减压阀是在预置阀出口压力Ps位于压力调节范围内这一条件下选择的，并且它的布置使得，在阀出口压力P4到达许用范围下限PL时，满足(减压阀4的流率)Q1＞(被节流器具20限制的供应流率)Q2，但由于在Q1＞Q2的条件下，流动特性曲线A是一条具有向右侧略微下斜的斜度并且基本平行于曲线图I的x轴的直线，而且由于该斜度对于任何减压阀4而言均为基本固定的，因此简单描绘出一条流动特性曲线A就足够了，该曲线以阀出口压力P4在流率为0时的预置值Ps为起点，并且具有上述斜度。
通过本发明的第六个方面，由于在流动特性曲线图I中显示的减压阀4的流动特性曲线A基本上是一条穿过如前所述阀出口压力P4的许用范围下限PL的水平直线(平行于曲线图I中表示流率的x轴)，因此即使流动特性曲线A被图9中的长短交替点划线所表示的直线代替，在选择主阀2时也不会有问题。因此，可以提供出显著的实用效果，例如使得在这种选择中使用的曲线图I更容易备制等等。
附图简述

图1是一种减压装置的剖视图。
图2是主阀的放大剖视图。
图3是减压阀的放大剖视图。
图4是使用了减压装置的冷热水供应系统的管路示意图。
图5是使用了减压装置的循环式冷热水供应系统的管路示意图，其中(a)是将针阀用作流量调节器具的系统的管路示意图，(b)是将针阀和卸压阀组合用作流量调节器具的系统的管路示意图。
图6是只有减压阀用在减压装置中时其流动特性曲线图。
图7是减压装置的流动特性曲线图。
图8是流动特性曲线图I，示出了连接着节流器具并且具有不同预置阀出口压力的相应减压阀的相应流动特性曲线。
图9是流动特性曲线图I，其中图8所示的一条流动特性曲线被调入，而且图10所示的相应流动特性曲线被转换和显示出来。
图10是流动特性曲线II，示出了各个候选主阀的流动特性曲线。
图11是一个转换表。
图12是基于使用了各个候选主阀的减压装置的实测值的流动特性曲线图。
图13是现有技术的流动特性曲线图。
优选实施例详细描述下面基于附图描述本发明的一个实施例。
图1中示出了一种先导作动式减压装置。该减压装置1主要包括主阀主体2，其安装在每根冷水供应管和热水供应管上，以及一个减压阀4，其通过一根先导管线3连接着主体2。
设置在主体2中的阀箱5具有分别敞开在其右侧和左侧的入口6和出口7，而分别与入口6和出口7连通的阀入口压力腔8和阀出口压力腔9设置在阀箱5内。阀入口压力腔8和阀出口压力腔9通过一个间壁10而彼此分隔并分别形成在阀箱5内部的外侧和内侧。一个沿着与入口6正交的方向指向上方的阀口11形成在间壁10中，而阀入口压力腔8和阀出口压力腔9可以通过该阀口11而达到彼此连通。
此外，一个与阀入口压力腔8和阀口11连通的开口5a设置在阀箱5的上部，该开口5a被一个膜片13封闭，该膜片夹在阀箱5和一个覆盖在阀箱5上的阀帽12之间。
阀帽12在其内侧设有一个凹入空间，该空间通过膜片13而与阀箱5的内部相隔，而且这个与膜片13的后侧相对应的空间用作膜片腔14。一个连接着先导管线3的口15设在该膜片腔14的上部中央(对应于阀帽12)。
在膜片13的下表面上，一个总阀17被这样布置出来，即膜片13的下表面以大致环形的方式伸出，从而与一个沿着阀口11的周边设置的阀座16相对应，而且通过形成与膜片13一体的总阀17，总阀17与膜片13耦合在一起。
大致圆盘形的膜片压板18和18a分别对应于总阀17结合在膜片13的上表面上和在总阀17内侧结合在膜片13的下表面上。
一个弹簧19以压缩状态夹在膜片腔14的上部与膜片压板18之间，而总阀17被该弹簧19推向闭合方向。
先导管线3将两个分别设置在主体2的阀入口压力腔8和阀出口压力腔9中的口15a和15b连接到外界，而且在先导管线3中，有一个分支管线3a设置在夹在管线3中的减压阀4的阀入口侧(上游侧)。该分支管线3a连接着设在膜片腔14上的口15，而且在先导管线3中，均由针阀构成的节流器具20和21分别设置在一个位于分支点M上游侧的部位处和一个位于分支管线3a中的部位处。
在阀出口压力P4从其预置压力Ps下降到许用范围(冷热水可以以稳定压力供应的范围)下限值PL时，减压阀4的流量(流率Q1)被设置得超过被节流器具20限制的供应量(流率Q2)。
也就是说，减压阀被设置得满足以下条件Q1＞Q2。
因此，在装有减压装置1的冷热水供应系统的预置最大消耗量Fm或以下时，减压装置1使得阀出口压力P4能够被控制在许用范围内。
减压阀4具有连接着先导管线3并且分别敞开在其阀箱22的右侧和左侧的入口23和出口24，而且分别与入口23和出口24连通的阀入口压力腔25和阀出口压力腔26设在阀箱22内。阀入口压力腔25和阀出口压力腔26通过一个间壁27而彼此分隔，并且分别形成在阀箱22内部的右侧和左侧。一个沿着与入口23正交的方向指向下方的阀口28形成在间壁27中，而压力腔25和26可以通过该阀口28而达到彼此连通。
在阀箱22的上部设有一个沿向上方向敞开的大致碟形的凹入部分29。该凹入部分29的底部的一部分是敞开的并与阀出口压力腔26连通，而且凹入部分29被一个膜片31封闭，该膜片夹在凹入部分29与一个覆盖在凹入部分29上的弹簧盖30之间。
一个调节弹簧35以压缩状态夹在一个结合在膜片31上表面上的膜片压板32与一个调节螺钉34之间，调节螺钉拧入一个形成在弹簧盖30内的圆筒形阴螺纹部分33中，从而可以从弹簧盖30的上端下降。通过上下移动调节螺钉34，可以调节调节弹簧35的回弹力。
在与阀口28相对应的凹入部分29下部中央设有一个开口36，用于与阀入口压力腔25连通，还有一个具有预定长度的圆筒形部分37被设置得从开口36连续向下延伸。
同时，一个穿过圆筒形部分37和阀口28的阀杆38以下垂的方式形成在膜片31中央，而一个用于打开和关闭阀口28的阀塞39设置在阀杆38的下端。
阀塞39以这样的方式设置，即能够与阀座40贴附和分离，该阀座设置在阀口28的周边上，以沿着阀打开方向吸收阀入口压力，而阀塞39的打开是被膜片31的移动控制的。
此外，一个沿着圆筒形部分37的内壁滑动的活塞41以向外突出的方式设在阀杆38的中间部分上，一个O形圈42装于活塞41的外周上，以将阀入口压力腔25与凹入部分29(阀出口压力腔26)以水密性的方式隔离。
一个结合在膜片31下表面上的膜片压板32a形成得具有比开口36大的直径，并且在膜片31移动到最下方极限位置的状态下，该膜片压板32a支靠在开口36的外周边缘上，以关闭开口36，并且在这种状态下限制阀塞39的抬升。
减压阀4并不局限于上面描述的结构，只要它具有减压功能并且足以用作主体2的先导阀即可。
现在基于图1描述减压装置1的操作。
下面首先说明以下内容阀入口压力P1是与主体2的阀入口压力腔8相连的上游侧的压力，阀出口压力P4是与主体2的阀出口压力腔9相连的下游侧的压力，先导阀入口压力P2是与先导管线3中的减压阀4的阀入口压力腔25相连的上游侧的压力，膜片腔压力P3是主体2的膜片腔14内的压力，以及Pf(以下称作预置阀入口压力Pf)是主体2的阀入口侧的预置压力，Ps(以下也可以称作预置阀出口压力Ps)是通过减压阀4设置的阀出口压力P4的(压力)值，如图1所示。
当主体2的阀出口侧关闭时，主体2和减压阀4分别关闭，而图1中的各项压力保持以下条件P1＝P2＝P3＝Pf，而P4＝Ps当阀出口侧从上述关闭状态打开后，由于阀出口压力P4从其预置压力Ps下降，因此减压阀4将打开，从而导致先导阀入口压力P2从预置阀入口压力Pf下降，并且在减压阀4中形成流动。
在这种状态下，由于从上游侧(主体2的阀入口压力腔8)向减压阀4的阀入口压力腔25流动的流量受到节流器具20的限制，因此在阀出口压力P4下降到低于预置压力Ps后，处于打开状态的减压阀4的(先导)阀入口压力P2将立即急剧下降，与此相伴的是，主体2的膜片腔压力P3将也同样下降，而总阀17将沿着打开方向移动并且打开，从而导致阀入口压力腔8和阀出口压力腔9连通，而水将经过主体2而从阀入口侧流向阀出口侧。
由于从膜片腔14向减压阀4的阀入口压力腔25流动的流量受到节流器具21的限制，因此上述膜片腔压力P3的压力降低进行得比阀入口压力腔25缓和。
总阀17的打开因此而是逐渐进行的，而且可以防止因总阀17打开而在主体2的上游侧出现水击和其他问题。
这里，在阀出口压力P4下降到许用范围下限PL时，上述条件Q1＞Q2将被满足，这是因为，通过减压装置1，只有在阀出口压力P4下降到许用范围下限PL之后才能供应最大消耗量Fm，而且在这种情况下，为了打开主体2以便从减压装置1供应最大消耗量Fm，除非在阀出口压力P4下降到许用范围下限PL后使减压阀4的流量(流率Q1)超过从节流器具20流出的供应量(流率Q2)，否则阀入口压力P2预期不能出现足以使总阀17打开的压降。因此，通过设置上述条件，在消耗量低于或等于最大消耗量Fm的情况下，在阀出口压力P4位于预置阀出口压力Ps至许用范围下限PL的范围内，减压装置1可以借助于减压阀4而实施稳定的控制。
图6是只有单一的减压阀被选用(未连接节流器具20)而且预置阀出口压力Ps为0.30MPa时其流动特性曲线图(x轴为消耗量(流率)，y轴为阀出口压力)。当阀出口压力P4的许用范围下限PL为0.27MPa时，在必须供应最大消耗量Fm的情况下，从图6中可以开出，由于减压阀4在阀出口压力P4为0.27MPa时的流率Q1为8l/min，因此通过将节流器具20限制的流率Q2设置在小于8l/min，可以实施上述方式的控制。
所以，如果因阀出口侧用水而导致阀出口压力P4下降到预置压力Ps以下，则主体2的阀口11将打开，以使与消耗量等量的水流过阀口11，而且由于消耗量基本上与流过阀口的水量一致，因此阀出口压力P4不会下降太多，而该压力的变化幅度同现有技术的减压阀相比可以因此而显著缩窄。
这从示出了减压装置1的消耗量(x轴)与阀出口压力(y轴)之间关系的流动特性曲线图(图7)以及示出了现有技术中的直接作用式减压阀(以下称作“现有技术”)的消耗量(x轴)与阀出口压力(y轴)之间关系的流动特性曲线图(图13)中也可以清楚地理解。
图7和13中的曲线图是基于以下条件的测量结果最大消耗量设置为300l/min，预置阀入口压力Pf设置为0.50MPa，减压装置1的减压阀4和现有技术减压阀的预置阀出口压力Ps设置为0.30MPa。
对于减压装置1(图7)，阀出口压力P4在消耗量为0至300l/min范围内的变化幅度等于0l/min时的阀出口压力P4(＝0.30MPa)与300l/min时的阀出口压力P4(＝0.27MPa)之间的差值，即大约0.03MPa。
与此相反，对于现有技术(图13)，0l/min时的阀出口压力P4(＝0.30MPa)与300l/min时的阀出口压力P4(＝0.10MPa)之间的差值大约为0.20MPa，非常明显，本发明的减压装置的阀出口压力P4的变化幅度比现有技术窄。
在阀出口侧的打开从上述流水状态停止时，在流水时比预置阀出口压力Ps低的阀出口压力P4将由于从主体2供应水而升高，而且在这个压力达到预置阀出口压力Ps时，减压阀4的阀塞39将在相同时刻关闭，而且由于这种关闭，先导阀入口压力P2会上升到预置阀入口压力Pf。
这里，由于流过膜片14的水量被分支管线3a中的节流器具21限制，因此膜片腔压力P3将逐渐上升，总阀17将伴随着这种压力升高而沿着膜片13的关闭方向缓慢移动，当膜片腔压力P3等于预置阀入口压力Pf时，总阀17关闭，以终止水的通过。
使用了减压装置1的冷热水供应系统Z的管路示意图显示于图4中。
对于这种冷热水供应系统Z，冷水供应管线X和热水供应管线Y中分别装备有减压装置1，而且在减压装置1的下游侧，多根冷水供应管X1和热水供应管Y1分别从冷水供应管线X和热水供应管线Y分支出来。一根来自冷水供应管线X的冷水供应管X1与一根来自热水供应管线Y的热水供应管Y1结合在一个组合水嘴C处并且连接到一个水龙头W。
对于冷水供应管线X，定流率和变流率泵XP1和XP2并联连接到，或者任一泵XP1和XP2连接到储水罐X2的供应侧，减压装置1的主体2的入口6连接着泵XP1和XP2的排放侧，而出口7连接到冷水供应管线X的下游侧。
热水供应管线Y的管路布置与前面所述的基本相同。也就是说，并联的定流率和变流率泵YP1和YP2或者任一泵YP1和YP2以及减压装置1从储水罐Y2的供应侧开始按照上述顺序安装，储水罐Y2配备有加热装置H，例如电热水器、锅炉等等。
对于冷水供应管线X和热水供应管线Y，用于探测压力或流率变化的装置(未示出)安装在位于泵XP1、XP2、YP1和YP2的排放侧和主体2的上游侧的部位中，而且通过这些探测装置，运转的泵XP1、XP2、YP1和YP2的数量可以增加或减少，或者泵XP1、XP2、YP1和YP2的运转时间可以变化，以改变流率和压力。
下面基于图1和4描述冷热水供应系统Z中的减压装置1的操作。
用在这种冷热水供应系统中的每个减压装置1是基于后文中描述的选择方法选择的，以便在冷/热水消耗量低于或等于设置的冷/热水消耗量Fm时，使阀出口压力P4位于许用范围(冷/热水可以以稳定压力供应的范围)内。
这里，具有图7所示流量的减压装置1用在下列条件下最大冷/热水消耗量设置为300l/min，预置阀入口压力设置为0.50MPa，预置阀出口压力设置为0.30MPa。
可以理解(见图7)，对于具有上述流量的减压装置1，只要最大冷/热水消耗量设置为300l/min或以下，阀出口压力P4相对于冷/热水消耗量的变化幅度就能够适当地保持在许用范围(大约0.03MPa)内。
因此，当该冷热水供应系统Z的一个水龙头W被打开后，通过前面所述的相同操作而以基于预置温度的适宜流率从冷水供应管线X和热水供应管线Y供应出来的冷水和热水将在组合水嘴C处混合。
此时，即使因另一水嘴C处用水而导致冷/热水消耗量变化(在300l/min的最大消耗量Fm的范围内)，但由于基本上与消耗量一致的流率将流过主体2，以维持阀出口压力P4的变化幅度(大约0.03MPa)，因此从冷水供应管线X流出的冷水的流率和从热水供应管线Y流出的热水的流率不会变化，因而具有预置温度的冷/热水将从水龙头W供应出来。
在每个水龙头W从前面描述的流水状态停止后，总阀17以与前面所述相同的方式关闭，以停止水的通过，而泵XP1、XP2、YP1和YP2的运转则被未示出的压力或流率探测装置停止。
接下来将基于图5描述一种冷热水供应系统Z1，它是冷热水供应系统Z的一个改型例子。
对于冷热水供应系统Z1，上述冷热水供应系统Z中的冷水供应管线X和热水供应管线Y的相应下游端部分连接到储水罐X2和Y2的回流侧，以形成冷水循环管Xa和热水循环管Ya。与冷热水供应系统Z中的相应部件相同的部件以相同的附图标记表示，而且不再描述。
冷水循环管Xa和热水循环管Ya中具有连接在储水罐X2和Y2的回流侧附近的流量调节器具X3和Y3。
图5(a)中所示的流量调节器具X3和Y3是针阀N，它们被安置得以固定的预置流率将水恒定地回流到储水罐X2和Y2。
图5(b)中所示的每个流量调节器具X3和Y3分别由一个以与前面所述相同的方式安装的针阀N和一个安装在旁通管线中的卸压阀R组成，该旁通管线在针阀N的下游点处从循环管Xa或Ya分支出来并且连接到储水罐X2或Y2的回流侧。通过这种结构，当回流到储水罐X2或Y2中的流率不能被针阀N补足，而且循环管Xa或Ya的终端侧变得等于预置值时，卸压阀R将打开，以使水以固定的预置流率恒定地回流到储水罐X2或Y2中。
对于分别在图5(a)和5(b)中所示的冷热水供应系统Z1，流量调节器具X3和Y3并不局限于前面描述的那些，流量调节器具只要具备以下功能就足够了，即能够将水以预置流率从冷水循环管Xa和热水循环管Ya恒定地回流到储水罐X2或Y2中。
装备在冷热水供应系统Z中的压力或流率探测装置不是必须安装的。
下面基于图1和5描述冷热水供应系统Z1中的减压装置1的操作。
对于冷热水供应系统Z1，由于通过流量调节器具X3和Y3回流到储水罐X2或Y2中的流率(以下称作循环水流)被设置，因此预置量的冷热水将恒定地循环通过冷水循环管Xa和热水循环管Ya(不论水龙头W是打开还是关闭的)。
用在这种冷热水供应系统Z1中的每个减压装置1是基于后文中描述的选择方法选择的，以便即使超过了冷水或热水最大消耗量Fm，也能够使阀出口压力P4位于许用范围(冷水或热水可以以稳定压力供应的范围)内，而且相应冷水循环管Xa和热水循环管Ya被设置在一个流率范围内，该流率范围是由基于许用范围的消耗极限Fs与预置最大消耗量Fm之间的差值得出的。
这里，具有图7所示流量的减压装置1用在下列条件下最大消耗量Fm设置为300l/min，预置阀入口压力设置为0.50MPa，预置阀出口压力设置为0.30MPa。
可以理解(见图7)，对于具有上述流量的减压装置1，如果循环流率设置在大约120l/min，则即使消耗量超过最大消耗量Fm而达到高达420l/min(消耗极限Fs)，阀出口压力P4相对于消耗量的变化幅度也能够保持在许用范围(大约0.03MPa)内，上述循环流率是消耗极限Fs与最大消耗量Fm之间的差值。
这里，当每个冷水循环管Xa和热水循环管Ya被设置为50l/min时，由于阀出口压力P4在这个流率下为大约0.29MPa，如图7中的曲线图所示，因此冷热水供应系统Z1在冷/热水消耗量为0至300l/min时的阀出口压力P4的变化幅度等于减压装置1在0l/min时的阀出口压力P4(＝大约0.29MPa)与在300l/min时的阀出口压力P4(＝大约0.27MPa)之间的差值，换言之，等于大约0.02MPa。阀出口压力P4的变化幅度因此而可以比上述冷热水供应系统Z进一步缩窄。
下面描述减压装置1的选择方法。
通过这种选择方法，使用了减压装置1的冷热水供应系统Z或Z1的最大消耗量Fm、预置阀入口和出口压力Pf和Ps以及阀出口压力P4相对于冷/热水消耗量的变化幅度(许用范围下限PL)被确定出来，之后，将基于这些确定项目实施下面的选择过程。
这里，出于说明的目的，将在下列条件下进行选择最大冷/热水消耗量Fm为300l/min，预置阀入口压力Pf为0.50MPa，预置阀出口压力Ps为0.30MPa，而阀出口压力P4相对于预置压力Ps的许用范围下限PL为0.27MPa。
1.选择减压阀(1)选择一个减压阀4，其预置阀出口压力Ps位于压力调节范围内(减压阀的说明书中会标明可以设置的阀出口压力范围)。
(2)接下来，备制一张流动特性曲线图I，该图中示出了在以下条件下的该减压阀4的流率与阀出口压力之间的关系，即一个节流器具20连接在减压阀4的上游侧，而且在阀出口压力P4从其预置压力Ps下降到许用范围下限值PL时，减压阀4的流量(流率Q1)被设置得超过被节流器具20限制的供应量(流率Q2)。
流动特性曲线图I中以曲线的形式显示了基于阀出口压力设置而从流率为0开始逐渐增加流率时测量到的阀出口压力值，其中流率和阀出口压力分别以曲线图I中的x轴和y轴表示。
通过实际测量曲线图I中的流动特性曲线A，其中减压阀4的流动特性曲线是在由节流器具20导致的上述条件(Q1＞Q2)下测量的，现已证实，尽管因减压阀4的自身特性不同而导致各个减压阀4的最终关闭压力彼此不同，但在消耗量低于或等于预置最大消耗量Fm的情况下，阀出口压力P4均呈现出向右侧略微下斜的斜度，即从预置压力Ps下降到许用范围下限值PL(一条穿过许用压力值PL的大致水平直线)，而且对于任何减压阀4而言该斜度实际上是固定的。
因此，即使不做测量，也可以确定减压阀4在上述条件下的流动特性曲线A具有固定的向右侧下斜的斜度，即大致接近于水平方向(平行于x轴)，而不论预置阀出口压力Ps如何(见图8)，而且在如后文所述的选择主阀时，一条大致平行于x轴并且穿过许用范围下限压力值(许用压力值)PL的直线可以用作流动特性曲线A(图9中的长短交替的点划线)。
通过图8中的具有上述斜度的流动特性曲线A，与流率为0时相对应的多个阀出口压力P4设置值Ps
被显示出来，而且基于相应设置值Ps并且具有相同斜度的流动特性曲线A被显示出来。这里，由于冷热水供应系统Z或Z1的预置阀出口压力Ps被确定为0.30MPa，因此，将预置阀出口压力Ps为0.30MPa时的流动特性曲线A调入图9中后的流动特性曲线图I被使用。
2.选择主阀(1)获取多个适于使用的候选主阀，它们具有如上所述的相同基本结构，主要不同之处在于阀口11的直径。
(2)备制一张流动特性曲线图II(图10)，该图中示出了每个候选主阀的阀入口压力P1(阀入口压力P1与阀出口压力P4之间的压差)与流率之间的关系。
流动特性曲线图II以曲线的形式中示出了从阀口11被设置在打开状态，换言之，从阀出口压力设置为0时开始，再逐渐提高阀入口压力时的流率测量结果，而且阀入口压力(等于阀入口压力与阀出口压力之间的压差，因为阀出口压力为0)和流率分别以曲线图II中的x轴和y轴表示。
图10中的流动特性曲线图II示出了相应候选主阀的流动特性曲线a至c。
(3)流动特性曲线图II中的流动特性曲线a至c被转换和显示在描绘了流动特性曲线A的流动特性曲线图I中。
在曲线图II中，阀入口压力为例如0.20MPa时的流率表示的是阀入口压力P1为0.20MPa而阀出口压力P4为0时的流率。换言之，此时的流率可以认为是阀入口压力P1与阀出口压力P4之间的压差为0.20MPa时的流率。
因此，对于流动特性曲线a，当压差为0.20MPa时，也就是说，当阀入口压力P1为0.50MPa而阀出口压力P4为0.30MPa时，流率为440l/min。
通过上述程序转换出来的在预置阀入口压力Pf为0.50MPa时的阀出口压力P4和流率的结果显示于图11中的表中。
在图11中的表中，á 表示曲线图II中所示的压力(阀入口压力P1与阀出口压力P4之间的压差)，表示预置阀入口压力Pf为0.50MPa时的阀出口压力P4，换言之，＝Pf-á， 表示与曲线图II中的á相对应的流率(流量)。
上述转换表中所示的和 绘制在曲线图I中，以转换和显示为流量曲线a。
同样，对于曲线图II中的流动特性曲线b和c，可以备制出转换表(未示出)并且转换和显示在曲线图I中。
代表以上述方式转换出来的流动特性曲线a至c的结果显示在描绘了流动特性曲线A的流动特性曲线图I中，如图9所示。
(6)在流动特性曲线图I中，流动特性曲线A与转换和显示出相应流动特性曲线a至c之间的交点Ra至Rc的坐标是Ra(0.27，420)、Rb(0.26，605)和Rc(0.26，680)，而且这些交点坐标Ra至Rc分别是在相应情况下即使消耗流率变化也能够实施稳定压力供水的极限点，这些情况是选定的减压阀4与不同候选主阀相组合，而且是基于前面描述的各项条件使用的。
在图9所示的曲线图I中，将流动特性曲线A与相应流动特性曲线a至c相连而形成的曲线对应于由减压阀4与主体2组合形成的减压装置1的流动特性曲线。
在各个候选主阀的极限点Ra至Rc中，在超过了上述最大消耗量Fm＝300l/min时，相对于预置阀出口压力Ps＝0.30MPa而言差值最小的是流动特性曲线a的交点坐标Ra(0.27，420)。因此，对应于该曲线a的主阀2被选定。
通过在冷热水供应系统Z或Z1中使用由通过上述方式选择的减压阀4和主体2组合而形成的减压装置1，即使消耗量变化，冷/热水也可以以稳定的压力供应。
图12中示出了以上述方式选择的减压阀4与各个候选主阀组合时的相应情况下的有关流率和阀出口压力P4的实测值的流动特性曲线图，其中最大冷/热水消耗量Fm设置为300l/min，预置阀入口压力Pf设置为0.50MPa，预置阀出口压力Ps设置为0.30MPa。
图12中所示的各个减压装置的流动特性曲线J1、J2和J3实际上与图9中所示的相应减压装置的流动特性曲线(A～a)、(A～b)和(A～c)相同。因此可以证实，通过上述方法，不必再对由减压阀4与候选主阀组合形成的各个减压装置进行测量。
权利要求
1.一种减压装置，其特征在于，该装置设有一个主阀，其中分别与敞开在主阀主体两侧部位中的入口和出口连通的阀入口压力腔和阀出口压力腔以彼此分隔的方式形成在主体内部，阀入口压力腔和阀出口压力腔可以通过一个阀口而达到连通状态，一个布置得用于打开和关闭上述阀口的总阀被一个弹簧沿关闭方向推压，一个与总阀相连的膜片将一个设在膜片后侧的膜片腔与阀入口压力腔分隔开，一根装有减压阀的先导管线布置在上述阀入口压力腔与阀出口压力腔之间，而且在上述先导管线中，有一根安装在减压阀入口侧的分支管线连接着上述膜片腔，并有一个节流器具安装在分支点的上游，在阀出口压力从其预置压力下降到了许用范围下限的状态下，减压阀中的流率被设置得超过被节流器具限制的流率。
2.如权利要求1所述的减压装置，其特征在于，一个单独的节流器具布置在分支管线中。
3.一种冷热水供应系统，其特征在于，该系统中布置着一根冷水供应管线，其中有一个泵和一个如权利要求1或2所述的减压装置从一个储水罐的供应侧开始以上述顺序安装着，该系统中还布置着一根热水供应管线，其中有一个泵和一个如权利要求1或2所述的减压装置从一个配备有加热装置的储水罐的供应侧开始以上述顺序安装着，分别从冷水供应管线和热水供应管线的相应减压装置的下游侧分支出来的冷水供应管和热水供应管在一个组合水嘴处彼此结合，再连接到一个水龙头上，而且每个减压装置被这样选择，即在冷水或热水的消耗量低于或等于冷水或热水的预置最大消耗量时，能够使得阀出口压力位于许用范围内。
4.一种冷热水供应系统，其特征在于，该系统中布置着一根冷水循环管，其中有一个泵、一个如权利要求1或2所述的减压装置和一个流量调节器具从一个储水罐的供应侧开始以上述顺序安装并且连接到储水罐的回流侧，该系统中还布置着一根热水循环管，其中有一个泵、一个如权利要求1或2所述的减压装置和一个流量调节器具从一个配备有加热装置的储水罐的供应侧开始以上述顺序安装并且连接到储水罐的回流侧，分别从冷水供应管线和热水供应管线的相应减压装置与流量调节器具之间分支出来的冷水供应管和热水供应管在一个组合水嘴处彼此结合，再连接到一个水龙头上，而且每个减压装置被这样选择，从而使阀出口压力位于许用范围内，即使是在超过了冷水或热水的预置最大消耗量时，而且冷水循环管和热水循环管中的相应循环水流被设置在一个流率范围内，该流率范围是由基于上述许用范围的消耗极限以及最大消耗量而计算出来的。
5.一种在使用了如权利要求1或2所述减压装置的冷热水供应系统中的选择减压装置的方法，其特征在于，冷/热水的最大消耗量、预置阀入口和阀出口压力以及阀出口压力相对于冷/热水消耗量的变化幅度被确定；一种减压阀被选定，以使确定出的预置阀出口压力位于阀的压力调节范围内；在一个描绘了阀入口侧与阀出口侧之间的压差与流率的关系的流量特性曲线图中显示出来的不同候选主阀的流动特性曲线被转换和显示于一个描绘了上述减压阀在下述条件下的流率与阀出口压力的关系的流动特性曲线图中，该条件即一个节流器具连接在减压阀上游侧，而且在阀出口压力从其预置压力下降到了许用范围下限时，减压阀流率被设置得超过被节流器具限制的流率；对于某一候选主阀而言，如果减压阀的流动特性曲线与该候选主阀的流动特性曲线的交点坐标超过了上述最大消耗量，而且该候选主阀的流率特性曲线相对于预置阀出口压力的差值最小，则该主阀被选定。
6.如权利要求5所述的选择减压装置的方法，其特征在于，在描绘了减压阀的流率与阀出口压力的关系的流动特性曲线图中显示出来的减压阀流动特性曲线被制作成一条直线，该直线平行于在上述流动特性曲线图中表示流率的x轴，并且穿过阀出口压力的许用范围下限点。
全文摘要
本发明提供了一种减压装置、使用了该装置的冷热水供应系统以及一种选择用在上述系统中的减压装置的方法。在本发明中设有一个主阀，其中一个总阀(17)用于开闭一个与设在主体(2)内部的阀入口压力腔(8)和阀出口压力腔(9)连通的阀口(11)，该总阀被一个弹簧(19)沿着关闭方向推压，而且一个与总阀相连的膜片(13)将一个设在膜片后侧的膜片腔(14)与阀入口压力腔分隔开，一根装有减压阀(4)的先导管线(3)布置在阀入口压力腔与阀出口压力腔之间，通过将一根安装在减压阀的阀入口侧的分支管线(3a)连接到上述膜片腔，并且将一个节流器具(20)布置在分支点的上游，从主体的阀入口压力腔流入减压阀的阀入口压力腔(25)和膜片腔中的水量被节流器具限制。
文档编号F24D19/00GK1392357SQ0210451
公开日2003年1月22日 申请日期2002年2月8日 优先权日2001年6月18日
发明者松浦伸幸, 山口寿之 申请人:兼工业株式会社