阀和控制流体管道中的阀的方法
【专利摘要】本发明涉及具有控制功能的阀和用于控制流体管道中的阀的方法，以便调整流速和/或压差速率。该阀包括流体进口和流体出口以及位于阀体内的阀关闭构件。阀关闭构件可操作地连接到可变容积的室，该可变容积的室适合于从流体提取能量，以便提供阀关闭构件的打开位移或关闭位移，使得阀的打开程度可以变化。将流体供应到可变容积的室以及从可变容积的室供应流体可以通过电子控制阀来调节。
【专利说明】阀和控制流体管道中的阀的方法发明领域
[0001]本发明涉及用于调节流体管道中的流体流量和/或压力的阀。流体管道可以被设计成用于例如加热、冷却、供水或工业制造过程。本发明还涉及控制流体管道中的阀的方法。
【背景技术】
[0002]流体分配系统被设计成将流体从源头供给到消耗点。每个消耗点通常具有计算和设计的最优的流量或压差要求。然而，根据循环加热系统的类型，流量要求通常随着时间是可变的并且可以随着像季节性(例如，夏季或冬季)和每天的天气状况的因素变化。具体地，季节性效应可以导致在消耗点处负载的变化，并且可能是由于像系统流体中的温度变化(例如，对于加热系统)、对系统流体的需求的变化(例如，对于饮用水)的因素。
[0003]控制阀频繁地用于流体分配系统中并且具有可变的开口，使得流速可以被调节。具体地，控制阀设置有在阀体内可移动的阀关闭构件。控制阀的打开和关闭功能可以基于来自恒温设备、传感器或建筑管理系统(BMS)或类似物的命令信号来调节。
[0004]控制阀中的阀关闭构件的移动可以通过导向致动器来操作。导向致动器适合于提供力，该力可以使阀体内的阀关闭构件移动以便打开和关闭阀。典型的导向致动器设计由膜密封室(membrane-sealed chamber)、预紧弹簧和与阀体的上游侧的流体连接部组成。阀关闭构件由预紧的导向弹簧的力保持，该力通常被设定成使得弹簧促使导向器保持阀打开并且使通过阀的流量成为可能。膜通过连杆可操作地连接到阀关闭构件。根据特定的实施方式，导向致动器以及其部件中的一些(例如，底部和上部室、盘、膜环、膜、安全弹簧和主轴)可能很笨重。
[0005]导向致动器可以用于调节小的流体管道和大的流体管道两者中的流量。然而，对于大的阀，需要非常大尺寸的导向致动器，以便在具有高流速的大的流体管道中提供足够的打开/关闭力。
[0006]发明概述
[0007]本发明的目的是减轻现有技术的缺点。将会在下文中变得明显的这个和其它的目的通过在所附独立权利要求中所界定的阀和方法来实现。
[0008]根据本发明的第一方面，提供具有用于调节流体管道中的流量和/或压力的控制功能的阀(或阀设备)，所述阀包括:
[0009 ] 流体进口和流体出口，
[0010]阀关闭构件，其用于调节从所述进口到所述出口的流量，所述阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可移动的，
[0011]所述阀具有在所述阀关闭构件上游的高压侧和在所述阀关闭构件下游的低压侧、可变容积的室，所述可变容积的室可操作地连接到所述阀关闭构件，使得所述室的容积变化造成所述阀关闭构件的位置变化，
[0012]第一可控的管道，其使所述高压侧能够与所述可变容积的室流体连通，
[0013]第二可控的管道，其使所述低压侧能够与所述可变容积的室流体连通，以及
[0014]控制单元，其用于控制所述第一可控的管道和所述第二可控的管道的打开和关闭以改变所述可变容积的室的容积。
[0015]本发明基于在阀上的压力的不同可以用于调节可变容积的室的容积的认识。特别地，通过布置可控的线路，将流体供应到可变容积的室和从可变容积的室供应流体可以被调节，使得主阀的可变的打开度被实现，使得流速可以以精确的方式调节。可变容积的室的这种设置或多或少独立于阀的大小。因此，与当今的解决方案相比，优点包括更少的磨损、更少的维护和节约空间。
[0016]阀可以安装在到消耗点或消耗元件(例如，散热器)的供给管上，或者阀可以安装在来自消耗点的返回管上。在第一种情况下，高压将会是阀的上游，并且低压将会是阀的下游。在第二种情况下，低压将会是阀的上游，并且高压将会是阀的下游。为简单起见，在下面的描述中，将假设阀在供给管上。因此，在下文中，高压侧是阀体的上游侧，并且因此通常更接近于源头。相应地，低压侧是阀体的下游侧，并且因此通常更接近于消耗点。在高压侧和低压侧之间的界线(limit)由座的位置界定，当阀关闭时，可移动的阀关闭构件紧靠在该界线上。另外，称谓语“高压”和“低压”应被理解为相对于彼此的相对值。
[0017]阀一般具有阀体，该阀体界定阀的流体进口和流体出口。阀关闭构件是在阀体内可移动的部分。阀关闭构件调节从阀体的流体进口到阀体的流体出口的流量。在阀关闭构件的打开位置中，流体可以从流体进口沿着阀关闭构件传送到阀体的流体出口。在阀关闭构件的关闭位置中，流体被防止从进口通过沿着阀关闭构件到阀体的流体出口。阀关闭构件可以例如实施为可以与座配合以用于获得阀关闭构件的关闭位置的塞或圆锥体。阀关闭构件可以例如在直线方向上或在旋转方向上是可移动的。例如，阀关闭构件可以是具有通路的可旋转的构件，在阀关闭构件的关闭位置中，该通路可以通过外部的遮蔽物被遮蔽，并且在阀关闭构件的打开位置中，该通路可以是不被遮蔽的或被部分遮蔽的。
[0018]阀合适地适合于将流体从所述高压侧经由所述第一可控的管道传递到所述可变容积的室，并且适合于将流体从所述低压侧经由所述第二可控的管道传递到所述可变容积的室。
[0019]如将连同附图的描述说明的，在至少一些实施方案中，将流体从高压侧传递到可变容积的室造成阀关闭构件在关闭方向上移动。将流体从低压侧传递因此会造成阀关闭构件在打开的方向上移动。
[0020]在至少一些其它的实施方案中，将流体从高压侧传递到可变容积的室造成阀关闭构件在打开的方向上移动。将流体从低压侧传递因此会造成阀关闭构件在关闭的方向上移动。
[0021]根据示例性实施方案，阀关闭构件承受朝向关闭位置或朝向打开位置的偏置力，其中可变容积的室的容积的增加或者减小抵消该偏置力。
[0022]偏置力提供与由可变容积的室中的容积的增加或减少产生的力相反的方向上的力，使得阀关闭构件的往复运动被实现并且可以促使阀关闭构件到打开的位置或到关闭的位置。
[0023]根据示例性实施方案，阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可轴向移动的。例如，阀关闭构件可以附接到阀杆或包括阀杆。
[0024]根据示例性实施方案，阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可旋转移动的。包括旋转阀关闭构件的阀的示例是球阀和蝶阀。
[0025]阀关闭构件的轴向移动或旋转移动改变阀的打开度，并且调节通过阀体的流量和/或经过阀的压差。
[0026]根据示例性实施方案，可变容积的室由诸如膜、膜片或活塞的可移动的分隔构件部分地界定，其中，分隔构件连接到阀关闭构件。
[0027]可移动的分隔构件可以固定地附接到封闭可变容积的室的余留表面。
[0028]可选地，表面可以布置为滑动到彼此中的两部分并且在该两部分中间具有密封接合部。该密封防止可变容积的室内的流体泄漏和压力损失。
[0029]根据示例性实施方案，分隔构件使可变容积的室与隔间隔开，可变容积的室连接到阀的高压侧和低压侧，并且隔间设置有卸压部(pressure re I i ef)，例如，该卸压部连接到阀的低压侧。卸压部可以例如用于避免由于冷冻引起室的膨胀，或避免过热。
[0030]根据示例性实施方案，控制单元可操作地连接到电子控制阀设备或包括电子控制阀设备，例如螺线管阀设备，以用于可选地且单独地打开第一可控的管道和第二可控的管道。然而，其可以是任何合适类型的开关阀设备或甚至调节阀设备，而不是螺线管阀设备。
[0031]有电子控制阀的优点是，其使可变容积的室内的流体体积的精确控制成为可能。根据示例性实施方案，电子控制阀设备包括具有两个开口的滑动器(glider)，使得所述滑动器的位移适合于每次打开可控的管道中的一个。具有两个开口的滑动器提供优点在于，单个电子控制阀单元可以处理来自可变容积的室的流体的供应和排出功能。
[0032]根据示例性实施方案，电子控制阀包括具有两个开口的滑动器，使得该滑动器的位移是轴向位移。滑动器提供三个可能的设置:打开至可变容积的室的供给管道，打开从可变容积的室的排出管道以及在中间位置关闭供给管道和排出管道两者。
[0033]应理解，电子控制阀可以包括除以上提及的滑动器之外的其它机构。例如，根据示例性实施方案，电子控制阀包括转盘(rotating disc)以打开/关闭管道。例如，转盘可以具有一个或多个开口，该一个或多个开口可以与管道对齐以用于打开，以及相对于管道移置以用于关闭。各种类型的行业原则(sector principle)也是可想到的以进行使用。
[0034]根据示例性实施方案，控制单元适合于接收来自建筑管理系统(BMS)的输入信号，以将信号转化成电子控制阀设备的要求的开口且致动电子控制阀设备的位移。在阀和BMS之间的连接使通过阀的流量的自动调节成为可能。
[0035]根据示例性实施方案，阀还包括适合于确定阀关闭构件的实际位置且将关于实际位置的数据作为输入提供到控制单元或BMS的装置。通过提供具有用于确定阀关闭构件的实际位置的装置的阀，可以实现更精确地确定通过阀的实际流量。
[0036]虽然以上已经描述了电子控制阀设备，但是应理解，在其它实施方案中，阀可以用其它方式来控制。例如，可以提供机械、气动或液压控制的阀设备，而不是电子控制阀。
[0037]根据示例性实施方案，位置测量设备包括传感器和位置指示器，例如磁体或RFID(无线射频识别)设备。磁体提供简单且可靠的机械传感设备，同时如果需要以无线的方式来传输关于阀关闭构件的信息，则RFID设备可以被使用。
[0038]根据示例性实施方案，阀包括阀体，所述阀关闭构件在所述阀体中是可移动的，其中所述可变容积的室位于所述阀体外。通过将可变容积的室布置在阀体外，致动器可以被设计为独立的外部部分。独立的部分可以提供优点，例如易于维护和修理。致动器可以被移除而不从流体管道拆卸阀体。
[0039]根据示例性实施方案，阀包括阀体，所述阀关闭构件在所述阀体中是可移动的，其中所述可变容积的室位于所述阀体内。因为不需要安装独立的致动器，因此集成的导向致动器和阀提供使安装过程简化的优点。
[0040]根据示例性实施方案，可变容积的室位于阀关闭构件内。通过将可变容积的室布置在阀关闭构件内，由于更小地增加的额外容积来容纳可变容积的室，所以阀体内的内部室的大小被有效利用。
[0041]根据示例性实施方案，第一可控的管道和第二可控的管道形成为在阀体内的通道。通过将可控的管道铸造在阀体内，它们可以被设计成耐用的，而没有外部的软管。
[0042]参照本发明的第一方面，根据本发明的第二方面，本发明涉及控制流体管道中的阀的方法，其中，阀包括用于调节的阀关闭构件，阀包括用于调节从进口到出口的流量的阀关闭构件，该阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可移动的，控制阀具有在阀关闭构件的一侧上的高压侧和在阀关闭构件的相反侧上的低压侧，
[0043]该方法包括以下步骤:
[0044]使一定量的流体从所述高压侧转向或使先前已经从所述高压侧转向的一定量的流体返回到所述低压侧，
[0045]利用转向的流体的潜在能量或返回流体的潜在能量使所述阀关闭构件移动。
[0046]根据至少一个示例性实施方案，所述阀关闭构件在关闭的方向上和在打开的方向上是可移动的，所述方法包括:
[0047]使一定量的流体从所述高压侧转向，以用于使所述阀关闭构件在所述方向中的一个上移动，和/或
[0048]使一定量的流体返回到所述低压侧，以用于使所述阀关闭构件在所述方向中的另一个上移动。所述方向可以例如是线性或旋转的方向。
[0049]根据示例性实施方案，该方法还包括以下步骤:
[0050]操作调节阀设备，例如开关阀设备，以用于可选地使所述一定量的流体转向或返回。
[0051 ]根据示例性实施方案，该方法还包括以下步骤:
[0052]确定所述阀关闭构件的期望位置，
[0053]确定所述阀关闭构件的实际位置，
[0054]执行连续的反馈回路，以便比较所述实际位置与所述期望位置，并且量化在所述实际位置和所述期望位置之间的偏差，以及
[0055]执行所述阀关闭构件的位置的迭代校正，使得所述偏差减小。
[0056]附图简述
[0057]现在将参考附图来描述本发明，本发明通过示例来说明本发明的实施方案，并且其中:
[0058]图1是安装在循环加热系统中的根据本发明的示例性实施方案的阀的透视图，
[0059]图2是根据本发明的示例性实施方案的阀的示意性剖视图，
[0060]图3a_图3c是适合于调节可控制的管道的电子控制阀的示意性剖视图，[0061 ]图4a和图4b是根据本发明的示例性实施方案的在关闭位置和打开位置的阀的示意性剖视图，
[0062]图5是根据本发明的弹簧偏置的阀关闭构件的另一个示例性实施方案的示意性剖视图，
[0063]图6是包括致动器的阀的示例性实施方案的剖视图，所述致动器具有位于阀体外的可变容积的室，
[0064]图7是用于通过根据本发明的阀调节流速的示例性方法的流程图。
[0065]详细描述
[0066]在下面的描述中，在流体分配系统的背景下描述了根据本发明的示例性实施方案的阀。应注意，这决不限制本发明的范围，其同样可适用于其它类型的工业应用，例如制造过程中(例如，化学过程、用于加工机器的加热或冷却，等等)的流体分配系统。此外，阀可以具有阀体，该阀体包括数个流体进口和流体出口。
[0067]此外，在下面的附图中，将假设不同实施方案的示例性阀安装在供应管上，其中高压侧是阀的上游，并且低压侧是阀的下游。然而，应理解，虽然没有在附图中示出，但是根据本发明的实施方案的阀可以安装在返回管上，在这种情况下高压侧将在阀的下游，而低压侧将在阀的上游。
[0068]还应注意，根据示出的实施方案，完整的阀包括多个“子阀”。例如，图4a中的阀100包括以具有其构件116和座118的阀关闭机构114的形式的子阀和可控制的阀134和136。因此，完整的阀，例如阀100，可以被称为具有多个不同阀机构的“阀设备”。
[0069]如图1中所示，具有控制功能的阀200安装在流体管道中、在第一管道节段104和第二管道节段106之间。阀200与第一管道节段104的连接部呈现为至阀200的流体进口，而阀200与第二管道节段106的连接部呈现为从阀200的流体出口。阀200具有阀体208，该阀体与流体管道的上游侧U和流体管道的下游侧D连接。上游侧U可以连接到源头S，例如加热应用中的锅炉或水源，然而下游侧D定位成更接近于消耗点C，例如空气处理单元、热交换器、风机盘管单元、散热器或水龙头。当存在通过阀体208的流体的流量F时，阀体208的上游侧U中的压力Pu高于阀体208的下游侧D中的压力Pd，导致阀200上的压差Δ p。
[0070]现在参照图2，其示出了阀体108的示意性剖视图，其中，包括以轴向可移动的塞116和固定的座118的形式的阀关闭构件的阀关闭机构114被布置。座118的位置界定在阀体108的上游侧U(在流体进口处)和下游侧D(在流体出口处)之间的限制。塞116连接到移置机构120，例如适合于使塞在轴线方向A上移动的可移置的杆。在示出的示例中，塞116承受来自弹簧构件122的偏置力Fb到常开的位置。弹簧构件122被预紧，使得在自然状态而没有任何其它外部影响的情况下，弹簧构件122促使塞116远离座118，使得阀100是打开的。此外，塞116可以设置有位置指示器124，例如在塞116内的磁体，该位置指示器与阀体108内的传感设备126配合。
[0071]可变容积的室128适合于接收来自阀体108的上游侧U的流体体积，并且将该流体体积排出到阀体108的下游侧D。将流体供应到可变容积的室128和将流体从可变容积的室128排出通过第一可控的管道130和第二可控的管道132来实现，其中第一可控的管道130适合于传递来自阀体108的上游侧U的流体体积，且第二可控的管道130适合于将流体体积从可变容积的室128传递到阀体108的下游侧D。换句话说，第一可控的管道130提供可变容积的室128的“填充”功能，而第二可控的管道132提供可变容积的室128的“排泄”功能。
[0072]此外，第一电子控制阀134和第二电子控制阀136分别布置在第一可控的管道130和第二可控的管道132上，并且适合于调节到可变容积的室128的流体供应和从可变容积的室128的流体排出。电子控制阀134、136可以是螺线管类型的阀，或者是任何合适的开关阀设备或调节阀设备。
[0073]此外，如图3a、图3b和图3c中所不出的，管道130、132可以设置成共有电子控制阀135，该电子控制阀具有调节从第一可控的管道130供应和从第二可控的管道132排出的能力。如图3a-图3c中所示意性示出的，具有组合功能的螺线管阀135可以适合于控制可变容积的室128内的流体体积。组合功能可以用组合阀135来实现，该组合阀可操作地连接到第一可控的管道130和第二可控的管道132。具有开口 107的轴向可移动的滑块105位于螺线管阀的外壳内。开口 107的三个不同轴向位置确定流动到可变容积的室128和从可变容积的室128的流体流动的存在和方向。如图3a中所示出的，当开口 107与第一可控的管道130对齐时，流体供应对于可变容积的室128是打开的。如图3b中所示出的，当开口 107与第二可控的管道132对齐时，实现了流体从可变容积的室128排出。此外，如图3c中所示，当螺线管阀在中间位置时，可控的管道130、132两者都关闭。
[0074]现在返回参照图2，可变容积的室128由以膜、膜片或活塞或类似物的形式的可移动的分隔构件138部分地界定。可变容积的室128可以包括单个可变容积的室128，或可以被设计成具有另外的隔室140(如在示出的示例中)。两个隔室128、140通过分隔构件138隔开。具有两个隔室可以呈现出一个或多个下面的优点:设计的稳健性、预防由弹簧引起的伤害、绝缘防护，并且可能具有常开的(NO)或常闭的(NC)导向致动器。
[0075]诸如连杆的机械构件142可操作地连接到可移动的分隔构件138。例如，机械构件142可以附接到可移动的分隔构件138的内侧或外侧。机械构件142还可操作地连接到可轴向移动的塞116。当可变容积的室128内的容积变化时，机械构件142的位置和可轴向移动的塞116的位置适合于相应地变化。
[0076]图4a和图4b示意性示出了可如何实现阀100的关闭和打开功能。可注意到，在图4a和图4b中，电子控制阀134、136中的一个打开同时另一个关闭。然而，阀100还可以用旁路模式操作，在旁路模式时，电子控制阀134和136两者都可以是打开的。以下将对此进一步举例说明。
[0077]如图4a中所示，阀100的关闭功能通过增加可变容积的室128内的容积来实现。可变容积的室128内的容积通过打开调节第一可控的管道130的电子控制阀134来增加。通过打开阀134，使流体从阀体108的高压侧U供应到可变容积的室128。同时，调节第二可控的管道132的电子控制阀136保持关闭。在可变容积的室128中增加的容积触发分隔构件138和机械构件142的移动。因为机械构件140可操作地连接到塞116，所以移动传递到塞116，使得塞116在对着座118的方向上移动并且阀100被关闭。在可变容积的室128中增加的容积还压缩弹簧作用构件122，使得固有的弹簧偏置力Fb存储在弹簧作用构件122内。因此，从高压侧U流入的流体在分离构件138上产生比弹簧122的反作用力更大的力。
[0078]现在参照图4b，其示意性示出了可如何实现阀100的打开功能。图4b中示出了，阀100的打开功能通过减少可变容积的室128内的流体体积来实现。为了减少可变容积的室128内的容积，位于第一可控的线路130上的第一电子控制阀134关闭，同时在第二可控的管道132上的电子控制阀136打开。因为存在于可变容积的室128中的压力比在阀体108的低压侦阳上的压力高，所以通过打开第二可控的管道132，大量的流体从可变容积的室128转向到阀体108的低压侧D。当可变容积的室128内的压力减小时，弹簧作用构件122中的固有的弹簧作用力Fb释放，并且弹簧作用力Fb使分隔构件138移动到平衡位置，在该平衡位置，分隔构件138和阀100两者都是平衡和静止的。
[0079]在关闭和打开功能中，位于可控管道130、132上的电子控制阀134、136可以选择地操作并且用于不同的持续时间。因此，阀100的打开程度取决于可变容积的室128内的实际/对应的流体体积。
[0080]在使用时，最大操作流量首先应用于阀，并且通过使用在该最大操作流速时的校准刻度和测量压差的组合，塞116和座118的最优最大间隔被识别，并且阀100被调节以将最大间隔约束到该最优。在阀的正常操作中，阀关闭构件116在关闭位置和最优最大开口位置之间的移动可以响应于外部控制信号来实现。
[0081]如前面提及的，旁路模式可以用于图4a和图4b中的阀100，并且还可以用于本发明构思的其它实施方案。因此，纯粹地为了说明性目的，现在将介绍可以如何在流体分配系统中实施图4a和图4b中的阀100的功能的实际示例。因此，其它的操作模式和/或在其他情况下也是可想到的。阀100是常开的，即阀关闭构件116与阀座118隔开。第一电子控制阀134和第二电子控制阀136两者都可以是打开的，使得存在通过第一可控的管道130、可变容积的室128和第二可控的管道132从上游侧U流到下游侧D的旁路流量。弹簧122使阀保持完全打开。弹簧122足够强足以克服在第一可控流体管道130和第二可控流体管道132中的压降力，具有旁路功能的第一可控流体管道130和第二可控流体管道132影响分隔构件138。当在阀下游的消耗点处的温度增加并且达到BMS(建筑管理系统)中的设定值时，第二可控的阀开始关闭。通过管道130、132的旁路流量减小，并且来自上游侧U的高压流体将会将压力提供在分隔构件138上以关闭阀关闭机构114。只要在消耗点处的温度没有下降到设定值以下，第二电子可控阀136和阀关闭机构114就会保持关闭。如果在消耗点处的温度减小到设定值以下，则可控制的阀136将会再次打开，从而使阀关闭构件116远离阀座118移动以允许流体流经阀，以便增加在消耗点处的温度。
[0082]图5示出了阀关闭构件116可如何朝向常闭的位置被弹性偏置的示例性实施方案。如图5中所示，阀关闭构件可以被弹性偏置，使得这种弹性偏置使机械构件142移置，使得塞116被推靠在座118上。因此，通过允许流体从高压侧U通过第一可控的管道130流入到可变容积的室128中同时保持第二可控的管道中的阀136关闭来实现阀的打开。如在先前示出的实施方案中，流体流入到可变容积的室128中将会造成可变容积的室128的增加，这将会挤压分隔构件138，使得弹簧122的偏离力Fb被抵消。因此，阀关闭构件116将会远离阀座118移动。
[0083]根据至少一个示例性方案，图6示出了图1中的阀200的剖面。阀200包括位于阀体208外的可变容积的室228。包括塞216和座218的阀关闭构件214布置在阀体208内。塞216被保持在轴260上，该轴260具有通过塞216的中心的轴线。
[0084]连杆242被布置成一个远端与可变容积的室228的可移动的分隔构件238接触。连杆242的另一个远端布置在阀体208内并且设置有齿形部分243。为了将连杆242的轴向移动转化成塞216的轴向移动，运动转换设备被布置在阀体208内。
[0085]例如，运动转换设备可以包括小齿轮246和凸轮从动件组件248，使得小齿轮246与连杆242的齿形部分243接合。小齿轮246固定地安装到凸轮板250，该凸轮板包含用于凸轮从动件组件248的导引器252。凸轮从动件组件248固定地安装在轴260上，并且小齿轮248穿过轴260中的槽，以便不妨碍轴260的轴向移动。当杆242轴向移动时，小齿轮248通过其与齿形部分243接合被强制旋转，并且凸轮板250随着小齿轮旋转。当凸轮板250旋转时，凸轮从动件组件248携带着轴260被强制在凸轮导引器252中行进。携带在轴260上的塞216也被强制轴向移动，从而调节塞216和座218之间的间隔距离。
[0086]第一可控的管道或通路270设置成用于允许上游侧U上的高压流体布置成与可变容积的室228流体连通。第二可控的管道或通路272设置成用于允许下游侧D上的低压流体布置成与可变容积的室228流体连通。总的操作原理类似于图4a和4b中所示出的那些。因此，弹簧282设置成用于使阀关闭构件216远离座218偏置，即到“常开的位置”。然而，当第一可控的管道270打开且第二可控的管道272关闭时，高压流体将会使可变容积的室的容积增加，并且克服弹簧282的力向下挤压分隔构件238，从而使阀关闭构件216在朝向阀座218的方向上移动。此外，当第二可控的管道272打开且第一可控的管道270关闭时，可变容积的室中的高压流体将会由于压差流到呈现低压的下游侧D中。这造成阀关闭构件216远离阀座218移动。应理解，在其它实施方案中，弹簧282可以布置在分隔构件238的相反侧上(以上如附图中所见到的)，以便使阀关闭构件朝向“常闭的位置”偏置，在这种情况下到达第一可控的管道270和第二可控的管道272/从第一可控的管道270和第二可控的管道272的端口将会位于分隔构件238下方(如附图中所见到的)。
[0087]图7示出了用于控制流体管道中的阀使得通过阀的流速或由阀吸收的压力可以被调节的示例性方法的流程图。该方法包括下列步骤:
[0088]在第一步骤SI中，确定流体管道中所要求的流速。例如，所要求的流速或压差可以由连接到BMS系统的控制单元或由连接到阀体的传感器或恒温器来确定。
[0089]在第二步骤S2中，确定阀关闭构件要求的位置。该步骤可以由控制单元来执行，该控制单元通过合适的方式(例如通过温度传感器、压差传感器、电磁传感器、BMS等等)计算阀关闭构件的位置。
[0090]在第三步骤S3中，确定可变容积的室内所要求的容积。该步骤也可以由控制单元来执行，该控制单元基于可变容积的室内的容积和阀关闭构件的位置之间的预定的关系来确定可变容积的室内所要求的容积。
[0091]在第四步骤S4中，可控管道上的电子控制阀被操作，使得所要求的流体用量供应到可变容积的室或从可变容积的室转向，从而阀关闭构件被带到所要求的位置。
[0092]在第五步骤S5中，当阀关闭构件的所要求的位置达成时，关闭电子控制阀。
[0093]在第六步骤S6中，阀关闭构件的实际位置可以被确定，使得阀的开口程度被确定。
[0094]可选地和/或另外地，在第七步骤S7中，通过阀的实际流速或经过阀的压差被确定。为了确定实际流速，可以使用压差传感器或流量计。
[0095]可选地和/或另外地，在第八步骤S8中，可以执行连续的位置反馈回路，以便比较实际位置与期望位置。在实际位置和期望位置之间的任何潜在的偏差可以被确定，并且阀关闭构件的位置的迭代校正可以被实施。
[0096]技术人员应意识到，本发明决不限制于所描述的示例性实施方案。例如，阀还可以设置有平衡功能和用于读取压差的压力端口。平衡功能提供了调节最大/最小提升(lift)/流量/开口的可能性。此外，经过阀的实际流量或在阀上的压差的测量可以通过压力端口获取，测量单元的端口可以连接到压力测量工具。受调节流速限制的人然后将会人工设定最大和最小流量限制。
[0097]某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的单纯事实并不表示这些措施的组合不可被有利地利用。此外，表述“包括”并不排除其它元件或步骤。其它非限制性表述包括:“一 (a)”或“一个(an)”并不排除多个，以及单个单元可以实现数个装置的功能。权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制范围。最后，虽然本发明已经在附图和前面的描述中被详细地说明，但是这种说明和描述被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的;本发明并不限于所公开的实施方案。
【主权项】
1.一种阀，其具有用于调节流体管道中的流量和/或压力的控制功能，所述阀包括: 流体进口和流体出口， 阀关闭构件，其用于调节从所述进口到所述出口的流量，所述阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可移动的， 所述阀具有在所述阀关闭构件上游的高压侧和在所述阀关闭构件下游的低压侧、可变容积的室，所述可变容积的室可操作地连接到所述阀关闭构件，使得所述室的容积变化造成所述阀关闭构件的位置变化， 第一可控的管道，其使所述高压侧能够与所述可变容积的室流体连通， 第二可控的管道，其使所述低压侧能够与所述可变容积的室流体连通，以及控制单元，其用于控制所述第一可控的管道和所述第二可控的管道的打开和关闭以改变所述可变容积的室的容积。2.根据权利要求1所述的阀，其中: 所述阀适合于将流体从所述高压侧通过所述第一可控的管道传递到所述可变容积的室，并且其中 所述阀适合于将流体从所述低压侧通过所述第二可控的管道传递到所述可变容积的室。3.根据权利要求1-2中任一项所述的阀，其中所述阀关闭构件承受朝向所述关闭位置或朝向所述打开位置的偏置力，其中所述可变容积的室的容积的增加或者减小抵消所述偏置力。4.根据权利要求1-3中任一项所述的阀，其中所述可变容积的室由诸如膜、膜片或活塞的可移动的分隔构件部分地界定，其中，所述分隔构件连接到所述阀关闭构件。5.根据权利要求4所述的阀，其中，所述分隔构件使所述可变容积的室与隔间隔开，所述可变容积的室连接到所述阀的所述高压侧，并且所述隔间连接到所述阀的所述低压侧。6.根据权利要求1-5中任一项所述的阀，其中，所述控制单元可操作地连接到电子控制阀设备，或所述控制单元包括电子控制阀设备，例如调节阀设备、开关阀设备或螺线管阀设备，以用于可选地且单独地打开所述第一可控的管道和所述第二可控的管道。7.根据权利要求6所述的阀，其中，所述电子控制阀设备包括具有两个开口的滑动器，使得所述滑动器的移置适合于每次打开所述可控的管道中的一个。8.根据权利要求6或7所述的阀，其中，所述控制单元适合于接收来自建筑管理系统(BMS)的输入信号，以将所述信号转化成所述电子控制阀设备的要求的开口且致动所述电子控制阀设备的位移。9.根据权利要求8所述的阀，其中，所述阀还包括用于确定所述阀关闭构件的实际位置且将关于所述实际位置的数据作为输入提供到所述控制单元或所述BMS的装置。10.根据权利要求1-9中任一项所述的阀，包括阀体，所述阀关闭构件在所述阀体中是可移动的，其中所述可变容积的室位于所述阀体外。11.根据权利要求1-9中任一项所述的阀，包括阀体，所述阀关闭构件在所述阀体中是可移动的，其中所述可变容积的室位于所述阀体内。12.根据权利要求11所述的阀，其中，所述可变容积的室位于所述阀关闭构件内。13.根据权利要求11-12中任一项所述的阀，其中所述第一可控的管道和所述第二可控的管道形成为在所述阀体内的通道。14.一种用于控制流体管道中的阀的方法，其中所述阀包括用于调节从进口到出口的流量的阀关闭构件，所述阀关闭构件在关闭位置和打开位置之间是可移动的，所述控制阀在所述阀关闭构件的一侧上的高压侧和在所述阀关闭构件的相反侧上的低压侧， 所述方法包括以下步骤: 使一定量的流体从所述高压侧转向或使先前已经从所述高压侧转向的一定量的流体返回到所述低压侧， 利用转向的流体的潜在能量或返回的流体的潜在能量使所述阀关闭构件移动。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述阀关闭构件在关闭的方向上和在打开的方向上是可移动的，所述方法包括: 使一定量的流体从所述高压侧转向，以用于使所述阀关闭构件在所述方向中的一个上移动，和/或 使一定量的流体返回到所述低压侧，以用于使所述阀关闭构件在所述方向中的另一个上移动。16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，还包括以下步骤: 操作调节阀设备，例如开关阀设备，以用于可选地使所述一定量的流体转向或返回。17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，还包括以下步骤: 确定所述阀关闭构件的期望位置， 确定所述阀关闭构件的实际位置， 执行连续的反馈回路，以便比较所述实际位置与所述期望位置，并且量化在所述实际位置和所述期望位置之间的偏差，以及 执行所述阀关闭构件的位置的迭代校正，使得所述偏差减小。
【文档编号】F16K31/124GK105849391SQ201480068263
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】格雷戈尔·博齐克, 斯拉夫科·拉赫, P·沃罗维克, 克劳斯·泰伯
【申请人】埃迈海卓尼克工程国际有限责任公司