专利名称：在一个和相同阀中有在不同Kv值的保持调节特征的调节阀的制作方法
在一个和相同阀中有在不同Kv值的
保持调节特征的调节阀 本发明涉及一种装置，该装置设计成可调节根据权利要求1的前序部分
的在加热和冷却系统中的流量。
根据本发明的装置设计的一个实例是以这种方法调节流过阀的流量，该 方法是在实际操作情况中获得流量和由系统产生的效果，当调节阀和它的锥
体向上升高至它的总升高高度的50%时，造成的效果也将是最大效果的 50%。这种关系对于流过调节阀的所有流动都有效，且对于在提升高度和效 果之间的这种关系，调节阀的特征称为对数。该特征的英语术语是EQ二等于 百分数。
该特征还可以随着一定的变化而发展，在这些情况下称为EQM函数= 等于百分数变化。在本发明的装置中，调节阀具有该函数且本发明也具有新 颖性，因为当最大流量改变时能够保持该特征，在加热水和公共卫生领域中， 该流量称为调节阀的Kv值。
因此，本发明非常有利对于相同尺寸的一个和相同调节阀，所述Kv 值可以随着保持特征而变化。 一个通常使用的特征是上述EQ函数，但是本 发明当然也可以扩展到线性或其它可选择特征。
用于该目的的已知装置有各种缺点。
已经有具有例如EQM函数的调节阀，但是在这些实例中由于下述事实 造成限制，即该函数对于固定选择的Kv值有效。
此外，具有可变Kv值的阀，但是该变化与如下事实相关联，即通过^f吏 Kv值与阀的提升高度相连而对阀的调节函数产生限制。这意味着在这些情 况下，经常限制了冲程的长度，即阀的最大打开程度将简单地受到限制，这 导致阀调节流量的能力较差，只有冲程总长度的很小部分保持用于调节工 作。当今使用的结构的主要缺点是将调节阀制成为用于预选的Kv值。这意 味着对于不同流量将制造不同的阀。在这些流量之间有标准化的尺寸比例， 这意思是制造商必须制造和出售不同的阀，这些阀在各个尺寸中包括几个Kv值，并且为满足与流量需要相关的各种要求需要这些阀。
这又引起以下事实，即所有其它专业人员例如咨询人员、批发商和安装
工程师必须操纵大量的阀，且这样做是为了能够对于单独的工作情况能提供
足够的调节函数。还有，在下面的情况下还将包括有关服务和维修的需求，
且这些函数/专业人员必须存储和操纵很多类型的阀。
本发明的目的是能够消除和尽可能避免上述问题。另外，本发明提出在
各个方面进一步发展本技术领域的状况。根据本发明，这些目的借助说明书
的引言部分所述类型的装置来实现，该装置主要有在权利要求1的特征部分
中所述的特征。
本发明的附加特征和优点将在下面的说明书中参考附图提出，附图表示 了本发明的优选的但非限定的实施例。
在说明书中，本发明的装置安装在一结构中，该结构只是作为本发明应 用的一个实例。本发明的主要部分是特别设计的锥体，该锥体与阔座和罩合 作。通用术语罩一般用于例如加热、水和公共卫生技术领域作为限制和控制 流量，罩呈屏蔽壁的形式，根据本发明，罩以在说明书和附图中提出的方式 设计。因此，这些零件即阀座、锥体和罩可以安装在阀室的其它实施例中， 以便获得整个阀。
在当前所示和所述的调节阀实施例中，在附图中详细表示调节阀。
图1是本发明的整个阀的设计实例；
图2A、 2B和2C表示了整个顶部部件的外部视图； 图3是表示阀的函数的曲线图；以及 图4A和4B是锥体的外部视图和剖视图。
图1表示了看作本发明的岡的一个实例。当然可以有不同的实施例，且 在该实施例中调节部分、重要组件例如阀座4、带有锥体11的整个顶部部件 以及罩14,可以与不同的压力函数组合，并与调节部分结合成一个单元。本 发明的特征在于结合产生调节功能的元件和结构细节，且本领域技术人员显 然知晓它们可以再与其它功能例如压力差控制或与切断功能组合。
因此，图l表示了整个岡51的剖视图，其中阀51具有带有供给连接件 2的阀体1，该供给连接件2优选是带有内螺紋，且返回侧带有相应的螺紋 返回连接件3。在阀体1上还有用于整个顶部部件6的连接4妾头5。顶部部 件6插入连接接头5中并通过锁定螺母9紧固。为了测量压力和温度，使用安装有测量管嘴的各种连接件。对于供给侧 的高压力水平使用测量管嘴7，对于返回侧的低压力水平使用测量管嘴8。
测量管嘴7和8分别为标准组件，它们由制造商提供，且它们的功能和结构 在现有专利文献例如SE465636中描述。
在安装工作过程中，整个阀51通过连接件2和3连接到管系统，另外， 顶部部件6补充有一些类型的调节装置，图l中未示出，这些调节装置控制 心轴12的轴向运动，因此也控制锥体11的运动以及它相对于阀体1中的阀 座4和流动开口 10的高度位置。当锥体乂人阀座4向上运动时，流动开口 10 向上从阀的供给侧向它的返回侧打开。在图1中，锥体11已经从它的关闭 位置向上运动。在它的关闭位置，锥体用密封边缘13密封抵靠阀座4，该密 封边缘13环绕整个锥体延伸。锥体还可以绕它的纵向轴线旋转，并因此占 据相对于罩14的不同位置，锥体与罩14合作。当锥体进行旋转或调节时， 锥体的旋转通过在预调节工具上的轮子33进行，该预调节工具安装在顶部 部件6上。轮子将在下面详细介绍。锥体通过壳体15旋转。心轴12安装在 壳体15中，并通过合作花键16或等同的旋转锁定装置而旋转固定。这些花 键优选是定位在心轴12的周边上，并将与布置在壳体内径上的花键合作。 然而，心轴12可以相对于壳体15沿轴向方向运动。罩14可i走转地安装在 连接接头5中的限定位置。然而，壳体15可以相对于罩旋转，但是壳体只 能相对于连接接头5安装就位，且这意味着心轴12和锥体11将具有相对于 连接接头5的已知位置。
通过在心轴12、锥体ll、壳体15和罩14之间的相互连接位置，可以 获得多个状态，使它能够总是已知的，其中，锥体相对于罩可^走转地定位。 一种状态是使得阀能够在已知调节位置或锥体相对于罩14中的开口 25的旋 转位置供给和装配。
从单纯视觉上看，实际旋转位置可以以各种方式表示。因此，轮子33 例如可安装在壳体15的上部部分35上。
轮子或预调节工具33优选是设置有在它的底部的连接部分，该连接部 分与壳体15的上部部分36合作，上部部分优选是设置有花4建，或者壳体的 上部部分36有类似的可选择设计方案。在上部部分36的周边部分上有斜平 面42。轮子33优选是设置有相应设计，这意味着轮子相对于壳体12进行旋 转地控制。
6轮子优选是在它的外周上设置有一些类型的数字标识，且因为轮子的;j走 转位置相对于壳体15固定/已知，因此它也相对于锥体固定/已知。
因此，轮子的旋转导致锥体相对于罩的位置改变。具有数字标识的轮子
可以朝着阀体上的一些类型的索引位置(index position)进行调节。因此，索 引位置例如可以是在测量管嘴8上的上部连接平面28处的边缘27或舌片。 因此，边缘或舌片27相对于整个顶部部件6给出了限定的安装位置。轮子 33恰好是预调节工具。
为了在操作位置中在安装之后沿轴向方向操纵锥体，整个阀必须设置有 一些类型的调节装置，该调节装置将进行控制。
为了在操作位置中在装配之后能够沿轴向方向操纵锥体，整个阀必须设 置有一些类型的调节装置，该调节装置控制锥体的运动。该调节装置并不在 本发明文本中详细介绍。可以采用多个调节装置，它们根据本发明可安装在 阀上。
整个顶部部件以如下方式构成
锥体ll以限定旋转位置方式安装在心轴12上。锥体的位置取决于以下 因素即心轴具有倾斜平面24(见图2B)或者等同物，它与锥体的相应平面 合作。心轴12依次通过花键16装配在壳体15中。此外，在心轴的周边有 倾斜区域或者等同的特殊类型区域，其中花键16倾斜，且该部分与壳体的 相应部分合作。因而，心轴12只能够相对于壳体15安装在一个位置。这意 味着锥体11和壳体15的位置也相互限定。当整个顶部部件6安装在连接接 头5中时，罩14也旋转地固定，因为罩14设置有凸出部分18,见图2B, 该凸出部分18装配在连接接头5中的相应槽17中。因此，罩固定地安装在 连接接头中。罩具有下部部分19,该下部部分19抵靠和通过来自弹簧20 的弹簧力而按压在阀座4上。因此，罩不能旋转也不能相对于连接接头5沿 轴向方向运动。
在一定的应用中，本发明的阀可以与调节装置组合，该调节装置进行控 制的前后运动，在这种情况下不需要弹簧20,但是在这种情况下一些类型的 弹簧元件可以布置在壳体15和罩14之间，以便保证罩相对于阔座4的位置。 在整个顶部部件的安装过程中的工作程序以如下方式进行 首先，将心轴12安装在壳体15中。然后分别安装0形环21和O形环 22。将0形环23安装在锥体上。弹簧20位于壳体15和罩14之间，并压缩弹簧以便能够安装锥体11。锥体被安装一压紧等一在心轴12上。
向下推动顶部部件至连接接头5中，并用锁定螺母9沿轴向方向紧固，
该锁定螺母9螺紋旋柠在连接接头5的颈部29上。锁定螺母9将平面30压 紧在壳体15上，壳体15依次再将罩的下部部分19向下压向阀座4，阀座4 构成用于顶部部件6的止动器。
弹簧20的功能是它将心轴推入它的上部位置，即经常使锥体向上打开， 只要可能的调节装置允许它向上打开。
为了能够密封心轴以防止可能的外部泄漏，使用了0形环21,该O形 环21通过填料函螺母31紧固。螺母31设置有几个优选是2个凹口 32,该 凹口 32设计成用于安装螺母31。
为了防止在顶部部件6和连接接头5之间的泄漏，使用了 O形环22, 该O形环22安装在壳体15上的O形环槽34中。
为了平衡静态力，当阀关闭时产生该静态力，锥体11进行减压。通过 心轴12中的孔40,静压从锥体的下侧向上导向它的上侧。这样，在分别从 下面和从上面驱动锥体的力之间获得平衡，这可以避免需要较大调节力的出 现，当锥体不进行减压时，在阀关闭的情况下将需要较大的调节力。
图2A表示了整个顶部部件6的主要外部视图。
附图表示壳体15具有上部部分35，该上部部分35有带齿的部分36。 该带齿的部分具有倾斜平面42 ，轮子33中的相应倾冻牛部分靠在该倾名+平面 42上。这样，轮子33相对于壳体15的安装位置将清楚明显。轮子优选地表 示了在它的周边上的多个数字，且由于调节旋转位置而指示数字值，该数字 值可以在用于测量管嘴8的连接平面和它的上部连接平面28处在边缘27前 面读出。数字值指示锥体相对于开始值进行的旋转。在图2A中，表示了具 有开口 25的罩14。该开口沿罩的周边延伸并它的高度和方式选择为当它与 锥体11合作时能够改变从阀的供给侧流向它的返回侧的流动，这是具有例 如EQ函数的调节阀的特征。在图2A中，主要阀座4也表示了具有环段37。 为了简化/提高清晰度已经指示了该环段。当然，阀座实际上是图1中所示的 阀体1的一部分。
在图2B中，整个顶部部件6表示为从下面斜向上看的视图。在该图中， 锥体处于允许流动开口最大程度打开的位置。当锥体11旋转成使得锥体的
8最大机械加工侧面38直接位于罩上的开口边缘39前面，且同时锥体处于它 的轴向方向最高开口位置即相对于阀座4处于最高位置时，将获得最大开口。
因此，锥体相对于罩和阀座的该位置允许最大开口，并因此使得最大流量流
过调节阀。技术人员将该最大流量称为阀的Kv值。
为了 了解阀已调节成最大流量即到达Kv值，它通过上述调节而获得， 使用预调节工具或轮子33，借助轮子使壳体15旋转，然后再使心轴12和锥 体11也旋转至一定数字值例如10,该值对应于最大开口位置，然后数字10 位于边缘27的前面处在测量管嘴8的连接平面28处。
图2C表示锥体11相对于罩14的可选择位置。
在这种工作情况下，锥体已旋转数度，这导致在该位置的罩遮住了锥体 的、包括最大机械加工侧面38的部分。这时与罩的开口 25合作的锥体部分 具有另一方式，这意味着在锥体、阀座和罩之间的开口或流动开口 10将不 再与图2B的实例一样大。
在这种情况下获得新的Kv值，且因为锥体旋转，壳体15已旋转相同程 度，因此可以借助预调节工具或轮子33而读出直接在测量管嘴8的连接平 面28处在边缘27前面的、新的更小数字值。
通过壳体/锥体的附加旋转，另 一方面还可以获得阀的新Kv值。
尽管一个和相同阀的不同Kv值，本发明的全部新特征包括阀在所有这 些操作情况下都具有如同实例的特征，该特征与EQ函数相对应。
本发明允许独特的情况，对于一个和相同阀可能选择多个Kv值，然后， 这种灵活性获得相同的调节特征，而不管选择的Kv值如何。另外，获得最 大的调节精度，因为阀总是能够在锥体/阀的整个提升高度上执行。
本发明的结构允许一个和相同阀在流量要求一Kv要求一从一个设备变 化成另一设备时也能够使用。优点的一个实例是可以选择阀尺寸，该阀尺寸 与供给管线和返回管线的尺寸一致。在不同尺寸之间不需要过渡部件，当前 使用的结构可能需要过渡部件。执行阀的跨距尺寸例如阀将对应于多少标准 Kv值可以变化。制造商能够确定该尺寸。控制它的另一因素是大量Kv值导 致罩的开口 25宽度的限制，因为锥体当然不能旋转超过360。减去开口 25 的宽度。
当然，因为阀包括多个Kv值，因此，对于不同用户的制造然后储存将 更简单和更有成本效益。本发明的另一较大优点是能够在阀装配后改变Kv
9值，因为实际工作情况可能并不与计算情况完全一致。由于阅能够以无级方 式预调节，因此KV值当然也能够完全自由地选择并且不需要与标准值相关联。
图3表示了对于本发明在流量和阀锥体的提升高度之间的函数关系的一 个实例。曲线由横过阀的恒定压力差来获得。假定发出热量且由阀调整流量
的装置产生50%的规定效果，当流量是规定流量的20%时，在该情况下阀将 产生20%的流量，这时阀打开至50%,这意味着当阀打开50%时效率也将是 50%。当对于所有流量都获得该关系时，阀将具有对数函数或变化的对数特 征_ EQM函数。
由于锥体的设计，本发明具有独特性质，在提升高度、流量和效率之间 保持连接，且对于100%流量提升高度不同，即对于一个和相同阀尺寸用于 不同Kv值。
图4表示了锥体的设计。
锥体优选是通过铸造来制造，并优选是由塑料材料制成，它可以承受采 用的温度水平，该温度通常低于大约15(TC,并承受由流动介质引起的磨损。 在图4A中表示了锥体11的剖视图，还表示了心轴12和它的孔40。锥
成当锥体关闭时抵靠阀座4的表面。为了密封和引导锥体抵靠罩14，将O 形环23安装在0形环槽43中。
在图4B中表示了锥体具有倾斜槽41,该倾斜槽41与心轴12的相应平 面合作，这将允许心轴和锥体相互旋转锁定在一定位置。在图4A和4B中 示意表示了锥体上的侧面44怎样沿锥体的周边变化。在用于具有对数函数 的阀的锥体实例中，锥体的侧面机械加工成渐曲线，该形状为从最小半径 46—Rmin—向外连续增长至最大半径47—Rmax—360。后，其中Rmax与直 接在密封边缘13下面的半径相同。在两个半径46、 47之间将在垂直边缘45 处过渡。
还对锥体的轮廓垂直进行构形，该轮廓开始于边缘45处，该边缘有在 其下边纟彖处在底部50处的Rmin 46，并在最顶部连4妾到Rmax 47。在边纟彖 45和它的下部内边纟彖处，侧面具有最大弯曲或最大初4成加工38。
因此，在相对于边缘45旋转180°的^f艮想剖面处，轮廓开始于半径为 (Rmin+Rmax)/2的底部50,并在本例中将在顶部也连接到Rmax。如图2B所示，边缘45与罩的开口边缘39相符，其中，最大Kv值4司变化形式所希 望/调节的Kv值。当锥体11旋转至该位置时，在锥体11和罩14之间获得 最大半径游隙。垂直侧面44在整个周边具有相同尺寸，并且侧面的上部部 分也都有相同直径，侧面44在这里与密封边缘13相交，该密封边缘13依 次以垂直方向朝着侧面44和向外朝着锥体的外径49延伸。这样，因为侧面 44具有连续增大的基圓半径，即在锥体的底部50处的半径，从Rmin46至 Rmax 47,因此，当锥体;J走转至新位置时，形成于侧面44和罩的内径48之 间的间隙将连续减小。该间隙和它的连续变化将使得阀结构有改变流动开口 10的独特能力，通过阀的要求的流量总是与相对尹阀开口程度的要求量相对 应。因为锥体也沿轴向方向运动，因此当阀向上打开时，也由于该轴向运动 在锥体和罩的内径之间的间隙连续增大，因为罩的开口 25定位成朝着锥体 的底部50进一步向下，并由此进一步向下和进一步远离侧面44,因此在侧 面44和罩的开口 25之间的空间或打开表面将随着锥体从阀座4向上增大的 轴向运动而增加。以数学术语描述为在侧面44和罩的开口 25之间的表面 是A=f(x)xf(y),其中x是锥体的旋转的函数，y是轴向运动的函数。部件表
1=阀体27=边缘
2=供给连接件3528=上部连接平面
3二返回连接件29=颈部
4=阀座30=平面
5=连接接头31=填料函螺母
6=整个顶部部件32=凹口
7=测量管嘴4033=预调节工具/轮子
8=测量管嘴34=0形环槽
9=锁定螺母35=上部部分
10=流动开口36=带齿的部分
11=锥体37=环段
12=心轴453 8=最大才几械力口工侧面
13=密封边缘39=开口边缘
14=罩40=孔
15=壳体41=槽
16=花键42=倾斜平面
17=槽5043=0形环槽
18=凸出部分44=侧面
19=下部部分45=边缘
20=弹簧46=Rmin
21=0形环47=Rmax
22=0形环5548=内半径
23=0形环49=外直径
24=倾斜平面50=底部
25=罩的开口51=整个阀
26=上部侧
权利要求
1. 一种装置，其设计成可调节在加热或冷却系统中的介质的流量，该装置包括带有阀体(1)的整个调节阀(51)，该阀体(1)包含供给连接件(2)和返回连接件(3)以及阀座(4)，整个调节阀还包含分别用于测量压力或温度水平的测量管嘴(7)和(8)以及带有阀座(4)和带有安装的整个顶部部件(6)的连接接头(5)，该顶部部件(6)包括安装在心轴(12)上的锥体(11)，该心轴旋转地紧固和安装在壳体(15)中，但是可通过调节装置而在壳体中沿轴向方向运动，调节装置安装在壳体(15)的上部部分(36)上，与阀/设备的利用相关联，并且壳体设计成与预调节工具或轮子(33)合作，通过预调节工具或轮子(33)，壳体(15)同样也和锥体(11)能够相对于罩(14)旋转至所需位置，该罩(14)具有开口(25)，锥体(11)将与开口(25)合作，开口的尺寸变化取决于锥体相对于罩(14)的高度和旋转位置，该罩固定地安装在连接接头(5)中，其特征在于，不管选择的最大流量，选择的Kv值，当锥体/心轴借助调节装置而连续向上打开/升高时，由于锥体(11)可相对于罩(14)中的开口(25)旋转，并且还可沿轴向方向以增大开口量级方式相对于开口(25)移动，通过整个阀(51)的最大流量以无级方式降低同时保持流动特征。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整个阀(51)根据对数 函数或变化的对数特征一EQM函数一来调节流量，当选择的Kv值变化时可 选择地根据线性或等同函数来调节，锥体(11)具有机械加工侧面(44),该机械 加工侧面(44)的设计是在底部平面(50)中从最小半径Rmin(46)向外逐渐增大 至最大半径Rmax(47),并且其特征在于锥体还垂直地构形，并且沿密封边 缘(13)从底部(50)处的Rmin(46)向外增大至在顶部处的Rmax(47)。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节函数由锥体(ll) 确定，锥体(11)相对于心轴(12)安装在固定位置，心轴(12)依次旋转地紧固在 壳体(15)中，壳体(15)依次旋转地安装在整个顶部部件(6)中，整个顶部部件 (6)紧固在连接接头(5)中并与索引相关，该索引为在用于测量管嘴(8)的连接 平面(28)上的边缘(27),这样锥体(11)相对于边缘(27)的旋转安装位置为已知。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述锥体(11)与壳体(15) 一起旋转，壳体具有上部部分(35),预调节工具或轮子(33)明确旋转地固定 在上部部分(35)中，且其中轮子(33)优选地设置有在它的周边上的多个数字，并且根据调节的旋转位置指示数字值，该数字值在边缘(27)的前面读出，数 字值取决于锥体相对于已知开始位置/安装位置进行的旋转。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整个顶部部件(6)是 罩(14)，该罩(14)相对于连接接头(5)固定地安装在限定的旋转位置，这样在 罩周边中的开口(25)确定它相对于锥体(11)的位置。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锥体(14)带有它的枳i 械加工侧面(44),该机械加工侧面(44)的高度沿整个锥体的周边具有相同尺 寸，且机械加工侧面从锥体上的底部(50)延伸并向上朝着密封边缘(13)，密 封边缘(13)从侧面(44)垂直向外延伸，且其特征在于侧面(44)具有在底部(5 0) 处的最小半径Rmin(46)和最大半径Rmax(47),此处密封边缘(13)连接到锥体 的周边。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述在两个半径Rmin(46) 和Rmax(47)之间的过渡在边缘(45)处进行，垂直于锥体在侧面(44)处的周边， 并因此当侧面(44)已旋转360°时从最小半径向最大半径过渡。
8. 根据权利要求1和6所述的装置，其特征在于，所述侧面(44)垂直地 具有轮廓，该轮廓在它的下部部分在边缘(45)处开始于半径Rmin(46),在 顶部处连接到Rmax,且其特征在于该侧面轮廓连续减小它的弯曲形状，以 便在360°位置后构成在底部(50)和向上朝向密封边缘(13)之间的直侧面/线。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当锥体相对于罩和它的 开口(25)旋转时，形成于侧面(44)和罩的内径(48)之间的间隙连续减小或锥体(11)相对于罩(14)和它的开口(25)的这些变化的位置导致流动开口(10)中 连续变化，通过整个阀(51)的要求的流量经常是与相对于开口程度一提升高 度和旋转位置一的要求的流量相对应。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当锥体(ll)旋转时整个 阀(51 )在流量方面以无级方式预调节，以便优化Kv值。
全文摘要
本发明涉及一种装置，该装置设计成可调节在加热或冷却系统中的介质的流量，并且涉及调节阀(51)，该调节阀具有紧固安装的罩(14)，该罩与可旋转锥体(11)合作，锥体进行机械加工和成形，整个阀获得函数，该函数表示它的Kv值可在相同阀尺寸中变化，且不管Kv值如何变化都保持流动特征。阀的Kv值在阀安装在设备中之后也可进行改变或调节。
文档编号F16K1/02GK101466970SQ200780021755
公开日2009年6月24日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年6月12日
发明者约翰·M·特兰塔姆 申请人:图尔和安德森公司