专利名称：用于操作阀的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对阀进行过程优化的方法，通过该方法可对清洁、产品处理、 空化(cavitation)、水击(water hammering)等加以优化，阀包括阀座、阀盘、以及致动装 置，阀座布置于阀外壳中在入口与出口之间，阀盘连接到致动杆，致动装置作用于致动杆 上，由此，为了关闭阀，使阀盘达到关闭位置并使其按压到阀座上，且为了打开阀，从阀座提 起阀盘并使其达到打开位置。在此情况下，清洁流体通过阀流动用于在清洁过程中执行该 方法。
背景技术：
从W0 2007/061519 A1已知一种适合于执行一般方法的阀布置。在清洁期间，清 洁流体经由入口和出口而通过阀外壳的内部进行流动。在此情况下，存在着清洁流体仅不 完全地流经的内部区域，这对于清洁效果具有负面影响。为了缩短清洁时间并改进清洁效 果，因而在已知装置中提供下面这样的结构其在清洁流体循环期间用作涡流发生器，从而 使得清洁流体在阀内部是高度涡旋的、且随后甚至使待清洁的阀内部的最偏远拐角处也没 有致污物。但用作涡流发生器的结构具有以下缺点它们也在阀正常操作期间也产生涡流， 且由此至少部分地阻碍自由通流并产生摩擦损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于对阀进行过程优化的方法，其基本上允许改进如 清洁效果这样的过程条件而无需额外的制造工作。根据本发明的方案提出在清洁或产品处理期间，使阀盘达到介于关闭位置与打开 位置之间的至少一个中间位置。在这个中间位置，阀盘阻碍流体的自由流动，从而使得流体 流动比阀盘处于其打开位置情况下基本上更强烈地涡旋。现代阀被设计成使得在其打开位 置，阀盘以最低可能阻力对抗流体通过阀的自由流动。但同时，在这种设计中，这也是为何 在对阀进行清洁期间，流体的主要流动并不直接流经的阀内部的某些端部区域不能被充分 地清除掉污垢的原因。由于根据本发明的阀盘的中间位置，在阀盘处产生的清洁流体的漩 涡也可被引导至阀内部最后方的拐角内，在那里，可有效地冲洗掉粘附的致污物。还可通过以下措施来进一步改进冲洗效果并不是简单地使阀盘达到任何中间位 置，而是使其达到令流经该阀的清洁流体特别强烈涡旋的一个中间位置。在阀内部的特殊配置中，阀盘的特定位置有可能会对于内部的第一区域是最佳 的，但有可能会对于内部的第二区域不是最佳的，因为对于第二区域，阀盘的不同中间位置 将会得到更好的清洁效果。在根据本发明方法的进一步发展中，因此提出阀盘的一或多个 中间位置是规定的，其中清洁流体的涡旋在至少一个内部阀区域中是至少足够好的、且在 随后的清洁过程中使阀盘接连地达到如此规定的中间位置。以此方式，可对若干阀内部区 域最佳地进行清洁。该方法的进一步改进在于，使阀盘达到阀座附近的中间位置，从而使得清洁流体的流率由于狭隘的流动开口而有所增加。对于每单位时间内给定的流动体积，可通过使流 动截面变窄来实现流率的显著增加。继而，有所增加的流率通常会导致流体在障碍物处更 强的涡旋。更强的涡旋大体上导致更佳的清洁效果。由于在流动开口变窄期间，阀盘的不同位置可导致对阀内部的不同区域产生不同 效果，在该方法的进一步发展中提出，阀盘的一或多个中间位置是规定的，其中清洁流体的 流率至少足够高以改进清洁效果且在随后的清洁过程中，使阀盘接连地达到如此规定的位置。由以下措施来实现清洁流体的额外涡旋和对清洁效果的改进在对阀进行清洁期 间，使阀盘旋转。本发明还包括一种用于使阀执行根据本发明的方法的致动装置，其包括致动电机 和控制单元，其中通过控制单元的控制信号，可借助于致动电机使阀盘达到关闭位置、打开 位置和达到中间位置，该中间位置可自由地加以规定。在已知致动装置中，通常提供气动电 机，其可使阀盘达到关闭位置或达到打开位置。与此相比，根据本发明的致动装置也可使阀 盘达到任何中间位置。控制单元有利地包括可编程的微处理器，且可规定并控制根据本发明的用于操作 该阀的方法。因此可通过编程以简单方式来规定待设置的阀盘的相应中间位置的参数和 它们的时序。在正常操作中，借助于微处理器，软件于是全自动地控制着致动装置的致动 电机。如果致动电机除了实施阀盘的平移移动之外还可实施阀盘的旋转、或者提供第二电 机用于实现阀盘的旋转，则该旋转可有助于造成清洁流体的进一步涡旋且因此改进清洁效^ O根据本发明的致动装置还可用于阀的打开与关闭过程的改进的顺序控制，由此在 打开和/或关闭阀期间，由致动装置在紧邻着关闭位置的附近处、比在远离关闭位置的致 动路径的区域中显著更缓慢地移动阀盘。以此方式，获得下面这样的阀对于整个关闭或打 开过程，其仅需相对较短的时间；但其中并不突然发生而是缓缓地发生关闭过程的结束或 打开过程的开始。这避免了在入口和/或出口中的液体柱的“冲击”，这原本可能会对阀或 系统其它部件造成永久损坏。
现将在下文中参看附图更详细地解释示范性实施例。在附图中的图详细地示出图1 处于关闭位置的带有气动电机的阀；图2 处于打开位置的相同阀的局部视图；图3 处于第一中间位置的相同阀的局部视图；图4:如图3处于第二中间位置；图5 关于时间所绘制的阀清洁期间阀盘的致动路径的线图；图6 关于时间所绘制的在正常打开与关闭期间阀盘的致动路径的线图。元件列表1 阀2致动装置3阀外壳
4 阀盘5 阀座6连接管7 入口8连接管9 出口10致动杆11气动电机12箭头方向13主要流动14 区域I5 区域16 区域17 内部18足巨离19 距离20流动开口21控制线22控制单元23关闭位置24第一中间位置25第二中间位置26打开位置27 部段28第二电机29 箭头30控制线31另一中间位置32 部段33 部段
具体实施例方式图1所示的阀布置基本上包括阀1和致动装置2。阀1具有阀外壳3和阀盘4 ；在 图1所示的关闭位置，阀盘4压靠在阀座5上。管连接件6形成阀的入口 7，流体通过入口 7流入到阀内。管连接件8布置成与管连接件6成直角，管连接件8用作出口 9，流体从出 口 9排出。在图1所示的阀关闭状态，并无流体可从入口 7传递到出口 9。阀盘4连接到致动杆10，就致动杆10方面而言，该致动杆在操作上连接到致动装 置2的气动电机11。可借助于电机11在箭头12的方向上将致动杆10和因此将阀盘4上 下移动。由于向下移动，如图1所示，使阀盘4压靠在阀座5上且由此切断通过阀1的流动。
5为了打开阀，由电机11且借助于致动杆10向上提升阀盘4直到其到达图2所示的其打开 位置。现在，在入口 7处，在压力下的流体可穿过形成于阀座5处的开口并且当穿过阀外壳 3之后在出口 9处排出。由图2中的粗箭头表示液体的主要流动13。然而液体充满阀的整 个内部17，但相同流动条件并不在内部17的每个区域中奏效。特别地，流率在图2所示的 区域14、15和16中很低。当要对阀1进行清洁时，清洁流体特别地根据主要流动13而通过阀1流动。由于 在阀盘4位于打开位置(图2)的情况下，在区域14、15、16中清洁流体有较低的流率，则基 本上减弱了区域14、15、16中的清洁效果。这表示该清洁过程必须在时间上很长以实现令 人满意的清洁效果。但本发明现在提出，借助于电机11从打开位置(在图2中示出)在关闭方向上移 动阀盘4、直到其占据图3所示的中间位置。在图3的中间位置，阀盘4与阀座5之间的距 离18比在打开位置更短。这导致清洁流体的有所改变的流动条件，并造成以下结果在区 域14、15、16中实现清洁流体的较高的流率和因此实现较好的清洁效果。例如，可通过试验 来确定中间位置的精确位置或者对此所需的在箭头12方向上的移位路径，在测试中，将流 体的清洁效果或流率确定为阀盘4位置的函数。图4示出相同的阀1，但在此情况下，阀盘4位于不同的中间位置，其中在阀盘4与 阀座5之间仅留有很短距离19。距离19限定出走向为阀盘4周围的环形流动开口 20，在 环形流动开口 20内由于流动开口 20的小截面则必然发生清洁流体的基本上有所增加的流率。由于这种增加的流率，再次改变在区域14、15、16中的清洁流体的流率，且视情况 改进清洁效果。对于这种窄距离19，也必须通过试验来确定处于相应中间位置的阀盘4的 最佳位置，其中可将关键区域14、15、16中的清洁效果确定为中间位置的函数。如在图2的示意图中可以看出，电机11借助于控制线21连接到控制单元22。控 制单元包括可编程的微处理器，从而使得可借助于在控制单元22中运行的软件来控制电 机11，以便借助于致动杆10使阀盘4达到任意位置，特别地达到图1所示的关闭位置、图2 所示的打开位置、以及图3和图4所示的各个中间位置。图5示出在清洁循环期间作为时间函数而绘制的阀盘4和致动杆10的致动路径 (对应于图1中箭头12的方向)的线图。其始于关闭位置23，最初使阀盘4从关闭位置23 达到打开位置26。现在清洁流体可通过完全打开的阀流动并且对内部17的大部分进行清 洁。在下一步，使阀盘4从打开位置26达到第一中间位置24。在此情况下，流动条件改变， 且现在比阀1完全打开时更有效地清洁阀1内部17的某些区域(例如，区域14、15、16)。 在下一步，阀盘4从第一中间位置24移动到第二中间位置25。在此情况下，流动条件再次 改变，导致在阀1内部17的其它区域中更好的清洁效果。在这之后是阀盘4从中间位置25 移动到另一中间位置24并且返回来的多次改变。在清洁程序接近尾声之际，使阀盘4再次 达到打开位置26，这可便于(例如)冲出清洁流体。在结束时，阀盘4再次移动到关闭位置 23，从而结束该清洁过程。由控制单元22的微处理器中的软件来实现对电机11的、和因此 对阀盘4的位置23至26整个顺序控制。在图4中示出对于本发明而言较为重要的过程顺 序的部段27。可借助于图2中示意性地示出的第二电机28来实现过程顺序的进一步改进，借助于该第二电机28可使致动杆10和因此使阀盘4根据箭头29旋转。第二电机28经由控制 线30连接到控制单元22。因此可由控制单元22借助于软件以与根据图1中的箭头12平 移完全相同的方式来控制根据图2中箭头29的旋转。 在图6中以线图示出用于打开与关闭阀1的另一顺序控制。在此情况下，相对于 时间而绘制出阀盘4和致动杆10根据图1中箭头12的方向而进行的移位路径。该顺序始 于阀盘4的关闭位置23。为了打开阀1，阀盘4最初以缓慢的速度移动到中间位置31且然 后以高速(较大斜率)移位直到打开位置26。在阀关闭期间，使阀盘4最初从打开位置26 以高速移位到中间位置31，之后使阀盘4以较缓慢的速度达到关闭位置23。在图6中标出 该过程的重要部段32、33。实际上，这个顺序表示阀盘4在打开和关闭期间大体上迅速移 动，但在部段32和33中(即，当其位于很靠近关闭位置23处时)其以显著较缓慢的速度 移动。这避免了与阀盘4连通的水柱在入口 7或出口 9处“冲击”。如果阀盘4全速移动到 关闭位置23或者从这个位置全速移动，将会发生这种水柱“冲击”且有可能会导致对其中 安装有阀1的系统的损坏。
权利要求
一种操作阀(1)的方法，阀(1)包括阀座(5)、阀盘(4)、以及致动装置(2)，阀座(5)布置于阀外壳(3)中在入口(7)与出口(8)之间，阀盘(4)连接到致动杆(10)，致动装置(2)作用于所述致动杆(10)上；由此，为了关闭所述阀(1)，使所述阀盘(4)达到关闭位置(23)并将其按压到所述阀座(5)上；且为了打开所述阀(1)，从所述阀座(5)提起所述阀(1)并使其达到打开位置(26)，其中清洁流体通过所述阀(1)流动用于在清洁过程中执行所述方法，其特征在于，在清洁期间，使所述阀盘(4)达到介于所述关闭位置(23)与所述打开位置(26)之间的至少一个中间位置(24，25，31)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述阀盘(4)达到中间位置(24)，在所 述中间位置(24)，流经所述阀(1)的清洁流体(13)特别强烈地涡旋。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阀盘(4)的一或多个中间位置(24， 25，31)是规定的，其中所述清洁流体的涡旋在至少一个内部阀区域(14，15，16)中是至少 足够好的；且在随后的清洁过程中，使所述阀盘(4)接连地达到如此规定的中间位置(24， 25,31)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述阀盘(4)达到所述阀 座(5)附近的中间位置(24)，从而使得由于狭隘的流动开口(20)，所述清洁流体的流率有 所增加。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阀盘(4)的一或多个中间位置(24， 25，31)是规定的，其中所述清洁流体的流率至少足够高以改进所述清洁效果且在随后的清 洁过程中使所述阀盘(4)接连地达到如此规定的位置(24)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述阀(1)清洁期间，使所 述阀盘⑷旋转。
7.一种用于使阀(1)执行根据前述权利要求中任一项所述方法的致动装置，其包括致 动电机(1)和控制单元(22)，其特征在于，可由所述控制单元(22)的控制信号(21)借助 于所述致动电机(11)使所述阀盘(4)达到关闭位置(23)、打开位置(26)和达到中间位置 (24，25，31)，可自由规定中间位置(24，25，31)。
8.根据权利要求7所述的致动装置，其特征在于，所述控制单元(22)包括可编程的微 处理器和可由软件来规定和控制用于操作所述阀的方法。
9.根据权利要求7或8所述的致动装置，其特征在于，所述致动电机(11，28)除了实施 平移移动(12)之外还可实施所述阀盘(4)的旋转(29)、或者提供第二电机(28)用于实现 所述阀盘⑷的旋转(29)。
10.一种根据权利要求7至9中任一项所述的致动装置(2)用于控制阀(1)的打开与 关闭过程的用途，其特征在于，在所述阀⑴的打开和/或关闭期间，由所述致动装置⑵ 在紧邻所述关闭位置(23)附近处比在远离所述关闭位置的致动路径的区域中显著更缓慢 地移动所述阀盘⑷。
全文摘要
本发明提供一种对阀(1)进行过程优化的方法，该阀(1)包括阀座(5)、阀盘(4)、以及致动装置(2)，阀座(5)布置于阀外壳(3)中在入口(7)与出口(8)之间，阀盘(4)连接到致动杆(10)，致动装置(2)作用于致动杆(10)上，由此，为了关闭所述阀(1)，使阀盘(4)达到关闭位置(23)并将其按压到阀座(5)上；且为了打开所述阀(1)，从阀座(5)提起阀(1)且使其达到打开位置(26)，其中流体通过阀(1)流动用于在清洁过程中执行该方法，可关于阀外壳(3)内部(17)的偏远区域(14，15，16)中更好的清洁效果做出改进，其中在清洁期间，使阀盘(4)达到介于关闭位置(23)与打开位置(26)之间的至少一个中间位置(24，24，31)。
文档编号F16K47/02GK101849129SQ200880111879
公开日2010年9月29日 申请日期2008年8月8日 优先权日2007年10月19日
发明者J·F·安德森, K·沙克马德森, K·雷霍夫 申请人:阿法拉伐科灵有限公司