具有改进的流体流动和控制的阀构件的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2016年10月5日的美国临时专利申请no.62/404,636和提交于2017年5月18日的美国临时专利申请no.62/508,086的权益和优先权。这些专利申请中的每一个的全部公开内容均以引用方式并入文本。
本发明涉及一种具有改进的流体流动和控制的阀构件。
背景技术：
阀通过打开、关闭或部分阻塞各种通道来调节、引导和/或控制流体(例如气体、液体、流化固体、浆料等)的流动。阀通常基于用于控制流体流动的机构来分类(例如，球阀、蝶形阀、阻气阀、活塞阀、旋塞阀、升降阀等)。
球阀是通常包括承载在阀体内的球形盘或阀构件的一类阀。球形阀构件包括通道，其能够通过使阀构件相对于阀体旋转而选择性地与阀体中的端口对准。当通道与一个端口和任何数量的剩余端口对准时，阀被称为处于打开位置。当通道与端口不对准时，阀被称为处于关闭位置。
技术实现要素：
本公开的一个实现方式是一种阀组件。该阀组件包括具有阀室和通入阀室的多个端口的阀体。多个端口包括第一端口、第二端口和第三端口。第一端口和第二端口与公共轴线对准并且位于阀室的相对两侧上。阀组件还包括位于阀室内的阀构件。阀构件包括具有流体通道的可旋转球，该流体通道延伸穿过所述球。流体通道包括在球端部处的开口。当在开口处沿平行于流体通道的方向观察时，流体通道是大致椭圆形的。阀组件还包括阀杆，其耦接到阀构件并且具有从阀体延伸的第一端部。
在一些实施例中，延伸穿过阀构件的流体通道是l形的。在一些实施例中，l形流体通道是通过阀构件的唯一流体通道。
在一些实施例中，阀构件基本上是中空的，并且流体通道还包括第二开口，第一开口和第二开口大致相差90度设置。
在一些实施例中，可旋转球还包括位于阀杆附近的至少一个基本扁平部分。
在一些实施例中，流体通道的横截面积至少与多个端口的最小横截面积一样大。
在一些实施例中，阀构件可控制地旋转以在保持第二端口完全关闭的同时，调节第一端口和第三端口之间的流体流动。在一些实施例中，阀构件可控制地旋转以在保持第一端口完全关闭的同时，调节第二端口和第三端口之间的流体流动。
在一些实施例中，阀体在第一端口处接收第一流体供应，以及在第二端口处接收第二流体供应。旋转阀构件调节第一流体供应到第三端口的流量以及调节第二流体供应到第三端口的流量而不会使第一流体供应与第二流体供应混在一起。
在一些实施例中，阀构件在第一终止位置和第二终止位置之间旋转，在第一终止位置处，第一端口与第三端口流体连接并且第二端口关闭，而在第二终止位置处，第二端口与第三端口流体连接并且第一端口关闭。
在一些实施例中，第三端口与基本上垂直于公共轴线的第二轴线对准。在一些实施例中，阀构件围绕基本上既垂直于公共轴线又垂直于第二轴线的旋转轴线旋转。在一些实施例中，阀构件仅在基本上垂直于阀构件的旋转轴线的一个方向或多个方向上引导流体流过阀室。
在一些实施例中，阀体包括安装凸缘。在一些实施例中，安装凸缘具有至少一个开槽的开口。
本公开的另一个实现是用于控制流体流动的系统。该系统包括具有阀体和阀构件的阀组件。阀构件是可旋转球，其包括流体通道，在所述通道的端部处具有开口。当在开口处沿平行于其流体通道的方向观察时，流体通道是大致椭圆形的。系统还包括致动器，其相对于阀体在第一终止位置和第二终止位置之间可控制地旋转阀构件。系统还包括控制器，其操作致动器以在多个流体供应和多个流体回流之间切换。
在一些实施例中，阀体包括阀室和通入阀室的多个端口。端口包括第一端口、第二端口和第三端口。第一端口和第二端口与公共轴线对准并且位于阀室的相对两侧上。阀构件位于阀室内并且可在阀室内可控制地旋转。
在一些实施例中，第一终止位置距离第二终止位置大约相隔270度。
在一些实施例中，阀体包括安装凸缘。在一些实施例中，安装凸缘具有至少一个开槽开口。
本公开的又一个实现方式是一阀组件。该阀组件包括阀体。阀体包括具有第一上部端口、第二上部端口和第三上部端口的上部阀室。第一上部端口和第二上部端口与第一公共轴线对准并且位于上部阀室的相对两侧上。阀体还包括具有第一下部端口、第二下部端口和第三下部端口的下部阀室。第一下部端口和第二下部端口与第二公共轴线对准并且位于下部阀室的相对两侧上。阀组件还包括位于上部阀室和下部阀室内的阀构件。阀构件包括：第一可旋转球，其具有带有第一开口的第一流体通道；和第二可旋转球，其具有带有第二开口的第二流体通道。当在第一开口和第二开口处沿与第一流体通道平行的方向观察时，第一流体通道和第二流体通道是大致椭圆形的。阀组件还包括耦接到第一可旋转球和第二可旋转球并具有从阀体延伸的第一端部的阀杆。
在一些实施例中，阀组件还包括位于下部阀室内的第一垫圈和第二垫圈。
在一些实施例中，阀体包括安装凸缘。在一些实施例中，安装凸缘具有至少一个开槽的开口。
在一些实施例中，第一可旋转球和第二可旋转球中的每一个还包括位于阀杆附近的至少一个基本扁平部分。
在一些实施例中，延伸穿过第一可旋转球的第一流体通道是l形的。在一些实施例中，l形流体通道是通过第一可旋转球的唯一流体通道。
在一些实施例中，第一可旋转球和第二可旋转球中的每一个基本上是中空的。
本公开的另一个实现方式是一阀组件。该阀组件包括具有阀室和通入阀室的多个端口的阀体，端口包括第一端口、第二端口和第三端口。第一端口和第二端口与公共轴线对准并且位于阀室的相对两侧上。阀组件还包括可相对于阀体可控制地移动并且配置成调节通过阀组件的流体流动的阀构件，以及耦接到阀构件并从阀体延伸的阀杆。阀杆包括键特征，其确保阀构件相对于致动器的正确取向。致动器配置成可控制地移动阀构件。
在一些实施例中，键特征包括配置成与位于致动器的驱动输出上的凸起对准的凹口。在其他实施例中，阀杆被配置成当阀杆相对于致动器正确对准时，达到完全接合位置，以及当阀杆相对于执行器不正确对准时，通过致动器的驱动输出上的凸起防止达到完全接合位置。
在一些实施例中，阀体还包括安装凸缘，其具有配置成与位于致动器的安装凸缘上的突片对准的切口区域。
在一些实施例中，阀构件配置成在第一终止位置和第二终止位置之间旋转。在第一终止位置，第一端口与第三端口流体连接并且第二端口关闭，而在第二终止位置，第二端口与第三端口流体连接并且第一端口关闭。
本公开的又一个实现方式是用于控制流体流动的系统。该系统包括阀组件，所述阀组件具有：阀体，其具有阀室和通入阀室的多个端口；阀构件，其可相对于阀体可控制地移动并且配置成调节通过阀组件的流体流动；以及阀杆，其耦接到阀构件。阀杆包括第一键特征。系统还包括具有第二键特征的致动器和控制器。第一键特征和第二键特征被配置成使阀组件相对于致动器对准。致动器配置成相对于阀体可控制地旋转阀构件，同时控制器配置成操作致动器以在多个流体供应或多个流体回流之间进行切换。
在一些实施例中，第一键特征包括凹口，以及第二键特征包括凸起。凸起配置成当阀杆相对于致动器正确取向时配合在凹口内。
在一些实施例中，系统还包括第三键特征和第四键特征。第三键特征包括位于阀体的安装凸缘上的切口区域，以及第四键特征包括位于致动器的安装凸缘上的突片。
在一些实施例中，第四键特征还包括底切，其配置成有助于从致动器的安装凸缘移除突片。
在一些实施例中，阀体的安装凸缘还包括多个孔，其配置成容纳位于致动器的安装凸缘上的多个立柱。
在一些实施例中，系统还包括指示标签，其施加到致动器上并被配置成指示至少一个流体供应的位置。在其他实施例中，指示标签包括定位成指示热流体供应的位置的红色标签和定位成指示冷流体供应的位置的蓝色标签。
本公开的另一个实现方式是用于控制流体流动的系统。该系统包括具有阀体的阀组件，该阀体带有阀室和多个端口，所述多个端口包括第一端口、第二端口和第三端口。第一端口和第二端口与公共轴线对准并且位于阀室的相对两侧上。阀体配置成在第一端口处接收第一流体供应，以及在第二端口处接收第二流体供应。系统还包括：可相对于阀体可控制地移动并配置成调节通过阀组件的流体流动的阀构件，配置成相对于阀体可控制地旋转阀构件的致动器，以及通过齿轮机构耦接到致动器并配置成指示阀构件的取向的指向臂。
在一些实施例中，指向臂和阀构件围绕共同的旋转轴线旋转并且旋转地耦接，使得指向臂和阀构件沿相反的旋转方向进行旋转。
在一些实施例中，指向臂的旋转配置成引起阀构件的相应旋转。在其他实施例中，指向臂的大约180度的旋转导致阀构件的大约270度的旋转。
在一些实施例中，阀构件配置成在第一终止位置和第二终止位置之间旋转。在第一终止位置，第一端口与第三端口流体连接并且第二端口关闭，以及在第二终止位置，第二端口与第三端口流体连接并且第一端口关闭。
在一些实施例中，齿轮机构具有2：3的齿轮齿数比，使得指向臂旋转2度导致阀构件相应的旋转3度。
在一些实施例中，系统还包括指示标签，其施加到致动器并被配置成指示至少一个流体供应的位置。在其他实施例中，指示标签包括定位成指示热流体供应的位置的红色标签和定位成指示冷流体供应的位置的蓝色标签。
本公开的又一个实现是多用途阀工具。该工具包括多个流量控制盘，其被配置成安装在阀组件的阀体内以调节通过阀体的至少一个出口端口的流体的流动；保持环，其被配置成当流量控制盘未安装在阀体内时将流量控制盘保持在阀组件的部件上；以及阀钥匙，其具有第一端部，该第一端部配置成与在保持紧固件中用于其中一个流量控制盘的安装特征接合。流量控制盘、保持环和阀钥匙可拆卸地彼此耦接。
在一些实施例中，工具通过注塑成型工艺形成。
在一些实施例中，阀组件的部件是阀体或致动器。
在一些实施例中，阀钥匙还包括具有切口区域的第二端部。切口区域被配置成耦接到阀组件的阀杆以便旋转阀组件的阀构件。
在一些实施例中，安装特征是保持紧固件的表面上的凹部。
在一些实施例中，每个流量控制盘具有独特的中心孔直径。在其他实施例中，每个流量控制盘具有相同的外径。
在一些实施例中，保持紧固件具有螺纹外径部分。螺纹外径部分配置成螺纹耦接到阀体的出口端口。
在一些实施例中，每个流量控制盘具有流动系数指示特征，其识别当流量控制盘安装在阀体的出口端口时可以取得的流量。在其他实施例中，流量系数指示特征包括以公制单位kv或英制单位cv中的至少一个表示流量控制盘的流量系数的文字。
在一些实施例中，保持环是基本上u形的并且终止于第一弯曲端部和第二弯曲端部处。第一弯曲端部和第二弯曲端部配置成相互缠绕。
在一些实施例中，阀钥匙的第一端部基本上是十字形的。
本公开的另一个实现方式是多用途阀工具。该阀工具包括多个流量控制盘和保持环，流量控制盘配置成安装在阀组件的阀体内并调节通过阀体的至少一个出口端口的流体的流动。保持环包括终止于第一弯曲端部和第二弯曲端部的大致u形部分。第一弯曲端部和第二弯曲端部配置成相互缠绕的以当流量控制盘未安装在阀体内时将流量控制盘保持在阀组件的部件上。阀工具还包括具有切口区域的阀钥匙，该切口区域配置成耦接到阀组件的阀杆以便旋转阀组件的阀构件。流量控制盘、保持环和阀钥匙形成为一体部件，并且可拆卸地彼此耦接。
在一些实施例中，一体部件由蓝色塑料注塑模制材料或红色塑料注塑模制材料制造。
在一些实施例中，每个流量控制盘具有流动系数指示特征，其识别当流量控制盘安装在阀体的出口端口时可以取得的流量。
本公开的另一个实现方式是用于控制流体流动的系统。该系统包括阀组件，所述阀组件包括：带有阀室和通入阀室的多个端口的阀体，可相对于阀体可控制地移动并且配置成调节通过阀组件的流体流动的阀构件，以及耦接到阀构件并从阀体延伸的阀杆。该系统还包括具有电动机和驱动设备的致动器。驱动设备由电动机驱动并耦接到阀杆，以用于在多个位置之间驱动阀构件。系统还包括多个流量控制盘，其配置成安装在阀体内以调节通过阀体的至少一个出口端口的流体的流动。每个流量控制盘包括具有独特直径的中心孔。此外，系统包括保持环，其被配置成通过每个流量控制盘的中心孔插入以保持流量控制盘。
在一些实施例中，保持环还被配置成保持阀钥匙。阀钥匙包括切口区域，该切口区域被配置成耦接到阀杆以便旋转阀构件。
在一些实施例中，阀钥匙还配置成终止于与切口区域相对的大致十字形的端部。大致十字形的端部被配置成接合在保持紧固件上用于其中一个流量控制盘的安装特征。
在一些实施例中，保持环是基本上u形的并且终止于第一弯曲端部和第二弯曲端部处。第一弯曲端部和第二弯曲端部配置成相互缠绕。
在一些实施例中，保持环还被配置成通过阀体或致动器中的至少一个中的孔插入。
本公开的又一个实现方式是用于控制流体流动的系统。该系统包括阀组件。阀组件包括阀体和阀构件。阀体包括阀室和通入阀室的多个端口，端口包括第一端口、第二端口和第三端口。第一端口和第二端口与公共轴线对准并且位于阀室的相对两侧上。阀构件位于阀室内并且包括具有流体通道的球。阀构件被配置成在第一终止位置和第二终止位置之间旋转大约270度，在第一终止位置处，第一端口与第三端口流体连接并且第二端口关闭，而在第二终止位置处，第二端口与第三端口流体连接并且第一端口关闭。该系统还包括电子可控致动器，其包括电动机和驱动设备。驱动设备由电动机驱动并耦接到阀组件，以用于在第一终止位置和第二终止位置之间驱动阀构件。该系统另外包括电子致动器控制器。电子致动器控制器包括通信接口和处理电路，通信接口被配置成接收线性控制模式信号以及发送等百分比模式信号，处理电路耦合到电动机和通信接口。处理电路被配置成使用等百分比流量算法来确定等百分比模式信号。等百分比流量算法包括用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式。线性控制模式信号被配置成操作电动机以将驱动设备驱动到第一致动器位置设定点，并且等百分比模式信号被配置成操作电动机以将驱动设备驱动到第二致动器位置设定点，使得通过阀组件的流量与线性控制模式信号成比例。
在一些实施例中，系统还包括配置成将线性控制模式信号发送到电子致动器控制器的通信接口的管理控制器。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是非线性的。
在一些实施例中，处理电路还被配置成从查找表检索用于将线性控制模式信号转换成等百分比模式信号的等式。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是基于电子可控致动器上的双列直插式封装(dip)开关设置。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是基于阀组件的几何特性。在其他实施例中，几何特性是延伸穿过阀构件的流体通道的尺寸。
在一些实施例中，电子可控致动器是直接作用致动器或反作用致动器中的至少一个。
在一些实施例中，线性控制模式信号的范围为0至10vdc。在其他实施例中，等百分比模式信号的范围为0至10vdc。
本公开的另一个实现方式是一种由电子致动器控制器执行的用于操作阀组件的方法。该方法包括在通信接口处接收用于电子可控致动器的线性控制模式信号。线性控制模式信号被配置成将电子可控致动器操作到第一致动器位置设定点。该方法还包括处理电路将等百分比流量算法施加到线性控制模式信号。等百分比流量算法包括用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的至少一个等式。该方法还包括通信接口将等百分比模式信号发送到电子可控致动器。等百分比模式信号被配置成将电子可控致动器操作到第二致动器位置设定点，使得通过阀组件的流量与线性控制模式信号成比例。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是非线性的。
在一些实施例中，该方法还包括处理电路从查找表检索用于将线性控制模式信号转换成等百分比模式信号的等式。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是基于电子可控致动器上的双列直插式封装(dip)开关设置。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式基于阀组件的几何特性。
在一些实施例中，线性控制模式信号的范围为0至10vdc。在其他实施例中，等百分比模式信号的范围为0至10vdc。
本公开的又一个实现方式是用于控制流体流动的系统。该系统包括阀组件。阀组件包括：具有阀室和通入阀室的多个端口的阀体，以及位于阀室内并包括具有流体通道的球的阀构件。系统还包括电子可控致动器，其用于在第一终止位置和第二终止位置之间旋转阀构件。第一终止位置与第二终止位置相隔大约270度。最后，该系统包括电子致动器控制器。电子致动器控制器包括通信接口和处理电路，通信接口被配置成接收线性控制模式信号并且发送等百分比模式信号，处理电路耦合到电子可控致动器和通信接口。处理电路被配置成使用等百分比流量算法来确定等百分比模式信号。等百分比流量算法包括至少一个等式，该等式用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号并且被配置成将电子可控致动器操作到致动器位置设定点，使得通过阀组件的流量与线性控制模式信号成比例。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是基于阀组件的几何特性。
在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是非线性的。
附图说明
图1是根据一些实施例的配置成通过旋转单个阀构件同时在两个流体供应和两个流体回流之间切换的六通阀的立体图。
图2是示出根据一些实施例的其中阀构件旋转了90度的阀组件的流量控制能力的流程图。
图3是根据一些实施例的示出细长流动通道的阀构件的立体图。
图4是根据一些实施例的示出细长流动通道的阀构件的另一个立体图。
图5是根据一些实施例的示出细长流动通道的阀构件的又一个立体图。
图6是根据一些实施例的配置成操作图1的阀的控制系统的框图。
图7是根据一些实施例的用于图1的阀的开槽安装支架的立体图。
图8是根据一些实施例的阀和致动器组件的安装的立体图。
图9是根据一些实施例的图1的阀的顶部截面图。
图10是根据一些实施例的图1的阀的立体图，其中安装有止回阀。
图11是根据一些实施例的图1的阀中的键特征切口的立体图。
图12是根据一些实施例的图1的阀中的键特征切口的顶视图。
图13是根据一些实施例的致动器中配置成与图1的阀耦接的键特征凸起的底视图。
图14是根据一些实施例的致动器中配置成与图1的阀耦接的另一个键特征凸起的立体图。
图15是根据一些实施例的致动器的键特征与图1的阀之间的相互作用的立体图。
图16是根据一些实施例的附接至耦接到图1的阀的致动器的指示标签的立体图。
图17是根据一些实施例的附接至耦接到图1的阀的致动器的指示标签的另一立体图。
图18是根据一些实施例的手动超控手柄的立体图。
图19是根据一些实施例的耦接到图1的阀的致动器的齿轮传动驱动轴的立体图。
图20是根据一些实施例的当图1的阀处于冷水流动取向时手动超控手柄的位置的立体图。
图21是根据一些实施例的当图1的阀处于无水流动取向时手动超控手柄的位置的立体图。
图22是根据一些实施例的当图1的阀处于热水流动取向时手动超控手柄的位置的另一立体图。
图23是根据一些实施例的多用途阀工具的前视图。
图24是根据一些实施例的安装在图1的阀内的流量限制盘的截面图。
图25是根据一些实施例的多用途阀工具的分离过程的立体图。
图26是根据一些实施例的多用途阀工具的分离过程的另一立体图。
图27是根据一些实施例的保持环和流量限制盘的前视图。
图28是根据一些实施例的保持环、流量限制盘和耦接到致动器的阀钥匙的侧视图。
图29是根据一些实施例的保持环、流量限制盘和耦接到致动器的阀钥匙的另一侧视图。
图30是根据一些实施例的保持环、流量限制盘和耦接到致动器的阀钥匙的立体图。
图31是根据一些实施例的用于在图1的阀中安装流量限制盘的阀钥匙的立体图。
图32是根据一些实施例的用于在图1的阀中安装流量限制盘的阀钥匙的另一立体图。
图33是根据一些实施例的用于手动致动图1的阀的阀构件的阀钥匙的立体图。
图34是示出根据一些实施例的等百分比流量算法的实现方式的图表。
图35是根据一些实施例的图1的阀的上部室和下部室的顶部剖视图。
图36是根据一些实施例的阀组件的分解立体图。
图37是根据一些实施例的图36的阀组件的顶视图。
图38是根据一些实施例的图37的阀组件沿着线a-a的前部剖视图。
图39是根据一些实施例的图37的阀组件沿着线b-b的侧剖视图。
图40是根据一些实施例的另一个阀组件的分解立体图。
图41是根据一些实施例的图40的阀组件的顶视图。
图42是根据一些实施例的图40的阀组件沿着线a-a的前部剖视图。
图43是根据一些实施例的图40的阀组件沿着线b-b的侧剖视图。
具体实施方式
阀组件概述
总体参考附图，根据各种示例性实施例，示出了用于控制流体流动的系统，其包括具有细长流动通道的阀。本文描述的系统可以用于调节来自多个流体供应和/或多个流体回流的流体流动。在一些实施例中，阀是具有阀体和阀构件的三通阀。在其他实施例中，阀是具有阀体和阀构件的六通阀。阀体可以包括阀室和与阀室流体连通的多个端口(例如，第一端口、第二端口、第三端口等)。阀构件可以具有延伸穿过其中的l形通道。阀可以被控制(例如，通过致动器和/或控制器)以使阀构件在阀室内旋转。
可以根据以下内容将球阀分类：由阀形成的连接的数量(例如，双通阀、三通阀等)、通过球形阀构件的通道的形状(例如，l形、t形、x形等)和通过阀构件的通道的尺寸(例如，全尺寸孔、减小的孔等)。三通球阀通常用于在两个单独的流体供应和/或回流之间切换。将两个三通阀体以堆叠取向组合而成的六通球阀可用于在两个流体供应和两个流体回流之间切换。六通阀体可以使用两个单独的阀构件(例如，用于独立地切换流体供应和流体回流)或共享阀构件(例如，用于一致地切换流体供应和流体回流)。
常规的三通阀和六通阀通常包含通过阀构件的流动通道，所述流动通道可以具有全尺寸孔的或缩小孔的特征。全尺寸孔通道的横截面积至少为通入阀室的端口的尺寸，而缩小孔通道的横截面积小于通入阀室的端口的尺寸。全尺寸孔通道提供许多优点，诸如阀上的较低的摩擦损失和较低的压降。然而，全尺寸孔通道的几何形状可能需要较大的阀构件，这在空间受限的场合中可能是不理想的。有利的是，本公开的系统使用包括细长流动通道的阀，其增加流动通道的尺寸而不需要阀构件的尺寸相应的增加。
现在参考图1，根据示例性实施例示出了六通阀组件100。六通阀组件100被示出为包括六通阀体112和阀构件116。六通阀体112可以以堆叠取向组合两个三通阀体。在该堆叠取向上，可以使用单个阀构件116来控制通过两个三通阀体的流体流动。有利的是，六通阀组件100可以由作用在阀构件116上的单个致动器来控制。
六通阀组件100可用于在两个流体供应和两个流体回流之间切换。例如，六通阀组件100可以配置成在第一供应端口106处接收第一流体供应102，以及在第二供应端口108处接收第二流体供应104。如图所示，第一端口106和第二端口108可以是同轴端口(例如，与公共轴线对准)，并且可以位于阀室的相对两侧上。阀构件116可以旋转以选择性地控制从第一供应端口106或第二供应端口108到出口端口110的流体流动(例如，在没有混合的情况下)。
出口端口110可以是横向端口(例如，不与端口106和端口108同轴)。如图所示，出口端口110基本上垂直于端口106和端口108，并且在与端口106和端口108相同的平面中。在其他实施例中，出口端口110可以相对于端口106和端口108以各种不同的角度取向，并且可以不与端口106和端口108在相同的平面中。出口端口110可以连接到风机盘管单元(例如，经由盘管供应管线)。来自出口端口110的流体可以通过风机盘管单元，并在回流端口126处返回到阀组件100。阀构件116可以旋转以选择性地将流体从回流端口126转移到第一回流端口128或第二回流端口130。回流端口128和回流端口130可以分别流体地连接到回流122和回流124。
在各种实施例中，多个端口106-130可以包括任何数量的端口(例如，两个端口、三个端口、四个端口、六个端口、二十个端口等)。端口106-130可以被配置成连接到管道、管或其它流体控制部件。端口106-130可以被配置成使用螺纹、压配合件、胶水、水泥、凸缘、焊接或其他紧固件与流体管道连接。
阀体112可以由以下各种材料中的任一种制成，包括例如金属(例如铸铁、黄铜、青铜、钢、不锈钢、铝等)、塑料(例如pvc、pp、hdpe等)、玻璃加强的聚合物(例如，玻璃纤维)、陶瓷或其任何组合。用于形成阀体112的一种或多种材料可以基于阀体112所期望的应用。例如，对于阀体112与腐蚀性流体(例如，盐水、酸性流体等)一起使用的实现方式，可以使用耐腐蚀材料。
仍然参考图1，阀组件100被示出为包括阀构件116。阀构件116可以包括一个或多个球构件和阀杆。球构件可以是基本上球形的。如本文所使用的，“基本上球形”可以指球构件具有球形外轮廓，除了在球构件耦接到阀杆的位置附近包含扁平表面。这些扁平表面可以允许阀组件100的整体高度减小。参考图36-图43，以下包括关于球构件的几何形状的更多细节。基本上球形的球构件可以导致阀组件100被表征为球阀。在各种实施例中，球构件可以固定地附接到阀杆或与阀杆组合成单个部件。阀杆可以延伸穿过阀体112并连接到手柄或致动器以用于控制阀构件116的旋转。
在操作中，阀构件116可以至少部分地位于内部阀室内。阀构件116可以相对于阀体112可控制地移动(例如，旋转、直线移动等)以调节通过阀100的流体流动。通过相对于阀体112旋转阀构件116，可以在多个端口106-130之间选择性地控制(例如，转移、调节、增加、减少等)流体流动。
每个球构件可以包括允许流体流过球构件的通道。在一些实施例中，通道为l形(例如，具有两个开口和单个九十度弯曲)。通道可以通过以相对于彼此大约成90度地在球构件中钻出两个孔而形成。孔可以连接以形成通过球构件的通道。常规的球阀可以具有孔，所述孔具有大致圆形形状的横截面。在其他实施例中，通道可以是t形的(例如，具有直接穿过球构件的主孔和从主孔的一侧垂直延伸的第二孔)、x形的(例如，具有延伸穿过球构件并且以90度角相交的两个孔))或具有任何其他形状。
通过球构件的通道可以可控地与端口106-130对准(例如，部分对准、完全对准等)以在成对的端口之间形成流体连接。例如，通道可以旋转成将第一端口106与第三端口110对准或将第二端口108与第三端口110对准。在阀100的六通阀构造下，通道可另外旋转成将回流端口126与第一回流端口128对准或将回流端口126与第二回流端口130对准。
现在参考图2，示出了根据示例性实施例的流程图200。流程图200示出了常规流体控制阀202的流量控制能力。通过在第一终止位置210和第二终止位置214之间将阀构件204旋转90°来操作阀202。
可以通过将阀构件204旋转总共90度来控制通过阀202的流体流动。通过将阀构件204从第一终止位置210向中间位置212旋转大约30°来控制端口216和端口220之间的流体流动。通过将阀构件204从第二终止位置214旋转约30°来控制端口218和端口220之间的流体流动。利用阀202，通过将阀构件204旋转30°，可以在最大流量(即，在终止位置210和终止位置214处)和零流量之间调节流体流动。最大流量和最小流量之间的30°间隔导致阀构件204相对小的旋转，以导致流量相对较大的变化。
在其他实施例中，通过在第一终止位置和第二终止位置之间将阀构件旋转270°来操作阀组件。将阀构件旋转大约270°可以调节第一流体供应(例如，经由端口216接收)到第三端口(例如，端口220)的流量和调节第二流体供应(例如，经由端口218接收)到第三端口(例如，端口220)的流量，而不会使第一流体供应与第二流体供应混在一起。可在2014年2月11日提交的美国专利no.9,677,717中找到270°旋转球阀组件的更多细节。美国专利no.9,677,717的全部公开内容以引用方式并入文本。
阀球构件几何形状
现在参考图3-图5，示出了根据示例性实施例的球构件300的立体图。常规的球构件具有流动通道，所述流动通道可以被分类为全尺寸孔的通道的或缩小孔的通道。全尺寸孔通道可以被定义为具有以下尺寸(例如直径、半径、横截面积等)的通道，该尺寸至少与阀组件100的管道连接件的尺寸相同。相反地，缩小孔通道可以被定义为以下通道，其中通道的尺寸小于管道连接件的尺寸。
比起缩小孔通道，全尺寸孔通道提供了几个优点。例如，全尺寸孔通道不用作限制进入流量，从而导致相对于缩小孔通道而言改善的流量势(例如，更快的最大流量)和较低的摩擦损失。通过较低的摩擦损失，阀上的压降较低，并且需要较小的泵来维持所需的系统流体压力。在一些实施例中，例如，将流动通道的尺寸增加10％可以将阀上的压降降低18％，而将通道的尺寸增加20％可将压降降低30％。
尽管全尺寸孔通道提供了优于缩小孔通道的显著优点，但是可能存在与为了适应更大的流动通道而简单地增加阀构件的尺寸(和阀的整体尺寸)相关联的相应缺点。例如，当控制通过阀组件100的流体流动时，较大的阀构件需要更大的扭矩来旋转。因此，可能需要用于旋转阀构件的较大的致动器。较大的部件会增加材料成本，并且较大的阀可能是无法投入实践的，或者甚至不可能安装在空间有限的应用中。
图3-图5描绘了具有一种细长流动通道的阀构件(例如，阀构件116)的球构件300部件的立体图。例如，图3描绘了具有承座几何形状302和大致椭圆形流动通道304的球构件300的前视图。图4和图5描绘了分别具有过大流动通道304和椭圆形流动通道304的球构件300的立体图。在图3-图5中的每一个中，承座几何形状302描绘了球构件300的外部范围，而流动通道304描绘了球构件300内的流动通道孔的形状。如图3和图5所示，当平行于孔的方向观察时，流动通道304不是圆形的，而是细长的，使得当平行于孔的方向观察时，流动通道304是基本上椭圆形的(即，通道的高度大于宽度，如图3所示)。这种几何形状允许流动通道304的总横截面积的增加，从而导致改善的流量势。同样，图4中描绘的过大的流动通道304导致改善的流量势。在各种实施例中，流动通道304的横截面可以是其它非圆形形状，包括细长圆形或椭圆形。
图3-图5中所示的流动通道304的细长或过大的横截面积提供了另外的优点，即由承座几何形状302表示的球构件300的总尺寸可以相对于具有相同横截面积的圆形通道的球构件减小。球构件300的尺寸的减小可以导致阀组件的高度的总体降低。在各种实施例中，减小尺寸的球构件300的承座几何形状302可以不是球形的，而是可以沿着平行于流动通道的高度的平面基本扁平化。(另见图36和图41，其在阀组件的分解图中描绘了高度减小的球构件的扁平形状。)在一些实施例中，当从横截面观察时，穿过球构件300的流动通道304可以形成l形(对于l形流动通道的横截面图，另见图35)。在其他实施例中，通过球构件300的流动通道304可以被表征为基本上直的或t形的。
阀组件控制系统
现在参考图6，示出了根据示例性实施例的控制系统600的框图。控制系统600可用于监视和控制受控系统(例如，建筑物系统、管道系统，hvac系统等)的任何数量的状况、状态或变量，包括例如，流体控制阀100的旋转位置。
在一些实施例中，控制系统600是本地控制系统(例如，在建筑物、建筑物区域、建筑物系统等所在的位置)。在其他实施例中，控制系统600是分布式或远程控制系统。控制系统600可以用于控制单个设备(例如，阀100)或多个设备(例如，冷却器、锅炉、空气处理单元、风门等)。多个设备可以位于单个建筑物或建筑物系统内，或者分布在几个建筑物或离散的建筑物系统中。在一些实施例中，控制系统600是综合建筑物自动化系统(诸如由johnsoncontrols，inc.出售的
控制系统600被示出为包括具有通信接口604和处理电路606的控制器602。通信接口604可以包括用于与例如致动器612、管理控制器614、bms设备/子系统616、传感器618或其他外部设备或数据源进行数据通信的有线或无线接口(例如，插座、天线、发送器、接收器、收发器、线路端子等)。数据通信可以经由直接连接(例如，有线连接、专用无线连接等)或经由通信网络620(例如，互联网连接，lan、wan或wlan连接等)进行。
通信接口604可以被配置成接收来自管理控制器614的控制信号(例如，特定操作指令、设定点指令等)，来自传感器618的测量信号，和/或来自各种建筑物管理系统(bms)设备或子系统616的其他类型的电子数据通信。例如，通信接口604可以从传感器618接收测量信号，该测量信号指示管道622-626中的流体的状态或状况(例如，温度、压力、流量等)。如图6所示，管道622、管道624和管道626可以分别连接到阀组件100的端口106、端口108和端口110。
仍然参考图6，示出了控制器602包括具有处理器608和存储器610的处理电路606。处理器608可以被实现为通用处理器、专用集成电路(asic)、一个或多个现场可编程门阵列(fpga)、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。存储器610(例如，存储器设备、存储器单元、存储设备等)可以包括一个或多个设备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储器等)，用于存储用于完成或促进本文描述的各种过程、层和模块的数据和/或计算机代码。存储器610可以包括易失性存储器或非易失性存储器。存储器610可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
在一些实施例中，控制器602是反馈回路控制器(例如，比例增益控制器、比例积分(pi)控制器、比例积分微分(pid)控制器和自适应增益控制器、模式识别自适应控制器(prac)、模型预测控制器等)。控制器602可以被配置成监视管道622-管道626中的流体(例如，使用从传感器618接收的测量信号)。控制器602可以使用来自传感器618的信号来操作流体控制阀100并取得期望的设定点。例如，控制器602可以被配置成操作流体控制阀100以取得温度设定点、压力设定点、流量设定点或(例如，经由网络620)从管理控制器614或从用户设备接收的任何其他类型的设定点。
控制器602可以被配置成使用致动器612来自动操作流体控制阀100。致动器612可以可旋转地耦接到流体控制阀100的阀杆，并且配置成使阀构件116旋转(例如通过在阀杆上施加作用力)。致动器612可以是能够在阀100上施加作用力以引起阀构件116旋转的任何类型的机构。例如，致动器612可以包括电动机和驱动设备，它们可响应于来自控制器602的控制信号操作以引起阀构件116的旋转。
阀组件安装
现在参考图7和图8，示出了根据一些实施例的阀组件700和阀和致动器组件800的安装特征的视图。图7描绘了具有回流端口726、回流端口728和回流端口730的阀组件700。在一些实施例中，阀组件700与上述参考图1所述的阀组件100相同或基本相似。阀组件700还被示出为包括在回流端口726-730下方延伸的安装凸缘732。在各种实施例中，安装凸缘732包括一个或多个开槽的开口734。例如，安装凸缘732可以包括大约隔开180°定位的两个开槽的开口734。可以在安装凸缘732中设置开槽的开口734(而不是通孔)，以便允许紧固件横向滑动到用于安装的位置。这是有利的，因为一个或多个回流端口726-730的存在可以限制安装凸缘732周围的间隙以及紧固件被定位以垂直安装的能力，如果设置通孔而不是开槽开口则紧固件必需要有这样的能力。
图8描绘了根据一些实施例的阀和致动器组件800经由安装支架的安装。如图所示，阀和致动器组件800包括致动器组件802和阀组件804。阀组件804经由紧固件808和紧固件810固定到安装支架806上。如图所示，紧固件包括螺栓808和螺母810，但是可以使用任何合适的紧固件来将阀和致动器组件800固定到安装支架806上。在各种实施例中，安装支架806可以固定到建筑物或hvac系统内的任何合适的结构，以确保致动器组件802和阀组件804被定位为成功地连接到所有所需的电连接和流体连接。
阀组件止回阀
现在参图9，示出了根据示例性实施例的具有阀体902和阀构件904的阀组件900的顶阀部分的横截面图。具体地，图9描绘了在阀构件904中使用较大直径或细长孔的不利后果，其是引入了流通状态(由箭头906表示的回流)。当一个入口(例如，热流体入口908)在另一个入口(例如，冷流体入口910)开始打开前未完全关闭时，就会发生这种情况。如图所示，当阀构件处于从热流体供应912转换到冷流体供应914的135°旋转位置(即，整个行程的50％)时，来自热入口908的流动没有被完全切断，并因此被允许行进穿过阀构件904流动到冷入口910。在这个位置上，可能期望阀切断所有的流动源，并防止来自一个入口流与来自另一个入口的流混合。
在不影响通过阀构件的流动通道的尺寸的前提下解决这个问题的一种方法是增设与入口串联的止回阀，或称为回流抑制器。图10描绘了具有阀组件1002和安装在每个热流体入口端口和冷流体入口端口上的止回阀1004的止回阀组件1000的立体图。止回阀将流动限制在一个方向，类似于二极管如何将电流限制在一个方向。在每个入口端口上增设止回阀1004防止了回流，当阀构件位于135°旋转位置时产生无流动状态。
阀和致动器组件键特征
图11-图15描绘了旨在确保阀组件和致动器组件相对于彼此以正确取向安装的键特征的各个方面。除了其他部件，图11-图14描绘了阀组件1100的安装凸缘1102和阀杆1104以及致动器组件1300的驱动杆1302和安装凸缘1306。由于致动器组件1300的驱动杆1302大体上是正方形的，因此存在多个取向，在这些取向上，致动器输出可以耦接到阀杆1104。然而，为了使致动器组件1300在整个270度行程上操作阀杆1104并且与预期的入口和出口对准，致动器驱动杆1302必须相对于阀杆1104以特定取向安装。
为了确保这些特征的正确安装取向，阀杆1104和致动器驱动输出1302可以包括键特征。图11描绘了在阀杆1104中设置(例如通过机械加工形成)的凹口1106，而图13描绘了包括在驱动输出1302的安装面上的凸起1304。在一些实施例中，阀杆1104还包括沉孔以防止驱动输出中的螺钉接合住阀杆1104直到其位于凹口1106下方为止。当以不正确的取向安装时，致动器输出上的凸起1304防止阀杆1104始终位于致动器输出1302中。当防止阀杆1104始终位于致动器输出1302中时，阀和致动器可以足够远的分开定位以防止致动器的安装立柱1310接合住阀凸缘中的相应孔1108。这种安装立柱1310和孔1108之间的接合不能可以用作一种视觉指示，其指示阀杆1104相对于致动器驱动输出1302不正确取向。
现在转到图12和图14，描述了根据示例性实施例的旨在确保阀组件1100相对于致动器组件1300的正确安装取向的附加键特征。在一些实施例中，致动器组件包括指向臂(下面参考图16-图22更详细地描述)，其指示在给定时间内哪个入口对阀组件1100供应流体。为了确保指向臂如预期地操作，致动器组件1300本身必须相对于阀组件1100对准。致动器组件1300相对于阀组件1100的正确取向可能也是重要的，以确保在组装系统时为安装者提供工具的最大可能间隙。
图12描绘了可以包括在阀组件1100的安装凸缘1102中的圆形切口1110，而图14描绘了可以包括在致动器组件1300的安装凸缘1306上的对应突片或凸起1308。如图15所示，当阀组件1100相对于致动器组件1300以正确取向安装时，突片1308无干涉地配合在切口1100内。如果组件安装不正确，则突片1308对阀安装凸缘1102形成干涉。在一些实施例中，致动器1300上的突片1308包括底切1312，如图13和图14所示。在系统要求安装者将致动器组件1300相对于阀组件1100以不同的方向取向的情况下，底切1312允许突片1308容易地卡合或断开。
致动器指针和手动超控手柄
现在转到图16-图22，示出了根据示例性实施例安装在致动器组件1602上的指向臂1606，其用于指示阀组件1604的当前位置。如图所示，指向臂1606指示打开哪个阀入口(如果有的话)以接收流体供应。在一些实施例中，指向臂1606还可以兼作手动超控手柄，当电力未被供应到致动器1602时，诸如在安装过程期间或在故障排除过程期间，该手动超控手柄可用于移动驱动轴和阀位置。
安装在阀和致动器组件上的类似手柄通常围绕旋转轴线沿与阀杆相同的方向旋转。然而，270°阀的独特性质使得难以实现手柄和阀杆的相同旋转。由于在手柄1606安装在致动器1602上的区域中缺少间隙，因此要么所以手柄杆臂将太短而不能被使用要么手柄的轴将需要过长以将手柄引至致动器在手柄行进路径中的最高点之上。
为了克服这些问题，如图18和图19所示，指向手柄1606包括一组齿轮齿1608，这组齿轮齿1608相对于位于致动器1602的输出轴上的齿轮齿1610具有2:3的比例。该齿轮齿数比允许手柄1606旋转180°，同时输出轴围绕公共旋转轴线旋转270°(但是在相反方向上)，以允许阀构件经过其完全的运动范围，从热流体入口完全打开切换到冷流体入口完全打开，反之亦然。具体参考图18，指向手柄1606(相对于其安装取向倒置示出)具有凸挡1612，以用于在直立安装时阻止灰尘和碎屑沉降在齿轮机构中。手柄1606与致动器1602的输出轴上的齿轮齿1610配合，具体如图19所示。在一些实施例中，齿轮1608和齿轮1610是完整的正齿轮，其中齿数为24(用于轴)和16(用于手柄)，从而导致上述齿轮齿数比。
图20-图22描绘了当指向手柄1606行进其整个180度运动范围时，指向手柄1606和位于阀组件1604内的阀构件1614的取向。如图所示，图20描绘了处于0°取向的指向手柄1606。在该取向上，阀组件1604的冷流体入口完全打开。在图21中，手柄1606处于90°取向，而阀构件1614处于135°取向，并且冷流体入口和热流体入口均完全关闭。现在参考图22，手柄1606和阀构件1614分别到达180°取向和270°取向的终止位置，并且热流体入口完全打开。
致动器指示标签
图20-图22还描绘了根据示例性实施例的标签1616和标签1618的图像，这些标签可以施加到致动器组件1602以指示冷流体入口/出口和热流体入口/出口的位置。在一些实施例中，红色标签(例如标签1618)可用于来指示热流体入口/出口，而蓝色标签(例如，标签1616)可用于指示冷流体入口/出口。在其他实施例中，标签1616和标签1618可以是不同的颜色，或者可以包括文字。在又一些实施例中，标签1616和标签1618可以在密闭入口(tight-access)的情况下或者在其中致动器1602的视觉访问被遮挡时(诸如当其被安装在天花板附近时)被施加在致动器1602的几个侧面上。
多功能阀工具
图23-图33描绘了流量控制盘2302、用于保持流量控制盘2302的保持环2304和可用于将流量控制盘2302安装在阀组件内的阀钥匙2306的示例性实施例。在一些实施例中，流量控制盘2302、保持环2304和阀钥匙2306可以被模制(例如，经由塑料注塑模制工艺)为单个多用途阀工具2300，从而导致最小的材料浪费。每个流量控制盘2302具有独特的中心孔直径，并且因此，可以使用流量控制盘2302的安装来调节通过系统的水量。在各种实施例中，流量盘2302可以包括具有流量系数指示器的凹陷区域，所述流量系数指示器以公制单位(即，在温度为16℃且阀上的压降为1bar下的每小时立方米水量，缩写为kv)和英制单位(即，在温度为60°f且阀上的压降为1磅/平方英寸(psi)下的每分钟的美国制加仑水量，缩写为cv)表示，以通知安装者当流过阀的水处于指定的温度和压降时可以通过使用流量控制盘2302取得的预期的流量。
如图24所示，其描绘了阀2400的下部室的顶部横截面图，流量控制盘2302可以安装在冷和/或热水阀的出口2408和出口2410中以限制通过回流端口2406在阀体2402处接收的流量。在一些实施例中，流量控制盘2302经由保持紧固件2412靠近球构件2404地保持在出口2408和出口2410内。将在下面参考图31和图32更详细地描述流量控制盘2302和保持紧固件2412的安装。
在一些实施例中，实现阀的系统可以被设计成使得热流体和冷流体的流速不相等，因此需要使用具有不同流量系数的流量控制盘2302。一旦阀组件已经安装在系统中，客户(例如，建筑物所有者、系统工程师)可能希望或需要跟踪在使用中的和不在使用中时的流量控制盘2302。此外，致动器和阀可以在不同的时间安装以及由不同的安装者进行安装。在一些情况下，额外的流量控制盘2302被丢弃，这使得修改和改进解决方案变得麻烦。因此，有利的是提供将流量控制盘2302保存在阀组件(例如致动器，阀体)本身的部件上的装置。保持环2304提供了保存流量控制盘2302的装置，并且被示出为包括在第一弯曲端部和第二弯曲端部处终止的大致u形部分。第一弯曲端部和第二弯曲端部被配置成在流动控制盘2302经由其中心孔螺纹耦接到保持环2304的u形部分之后相互缠绕，如下面图28-图30更详细地示出。
如图25-图27所示，多用途工具2300的部件(如果制造为单个部件)可以容易地拆卸成单独的流量控制盘2302、保持环2304和阀钥匙2306。图25描绘了经由分离线2500从保持环2304和流量控制盘2302移除阀钥匙2306的步骤。例如，可以通过使用沿着线2500方向的弯曲或扭转运动相对于保持环2304移动阀钥匙2306来实现阀钥匙2306与保持环2304的分离。类似地，图26描绘了将流量控制盘2302与保持环2304分离的步骤。流量控制盘2302与保持环2304的分离也可以通过弯曲或扭转运动来实现。图27描绘了与保持环2304完全分离的流量控制盘2302。如图所示，在一些实施例中，多用途工具2300可以被着色(并随后对流量控制盘2302、保持环2304和阀钥匙2306作同样处理)以指定流量控制盘2302的安装位置。例如，包含旨在插入冷流体出口的流量控制盘2302的多用途工具2300可以着色为蓝色，并且包含旨在插入热流体出口的流量控制盘2302的多用途工具2300可以着色为红色。
现在参考图28-图30，根据一些实施例描述了将保持环2304安装在阀组件的部件上的步骤。图28描绘了在将流量控制盘2302(如有必要的话，将阀钥匙2306)螺纹耦接到保持环2304的大致u形部分上之后将保持环2304的一个弯曲端部穿过致动器2800上的孔2802螺纹耦接的步骤。图29描绘了保持环2304的弯曲端部围绕彼此缠绕或打环以便将保持环2304保持在致动器2800上。在其他实施例中，保持环2304可以穿过阀组件的孔螺纹耦接并保持其上。图30描绘了根据示例性实施例的保持在致动器2800上的多个保持环2304，每个保持环具有流量控制盘2302和阀钥匙2306。
现在参考图31和图32，示出了根据一些实施例的将流量控制盘2302安装在阀体3100的出口端口3102内的步骤。如图所示，阀钥匙2306包括第一端部2310，其形状与用于流量控制盘2302的保持紧固件2412中的安装特征相配合。在一些实施例中，安装特征是在保持紧固件2412的面上的槽或凹部，并且第一端部2310基本上是十字形的。图32描绘了通过阀钥匙2306的旋转将保持紧固件2412驱动到在出口端口3102内完全就位位置的过程。在各种实施例中，保持紧固件2412具有螺纹外径部分，并且螺纹外径部分配置成螺纹耦接到出口端口3102。
图33示出了根据一些实施例使用阀钥匙2306来手动致动阀组件的阀构件。如图所示，阀钥匙2306包括与第一端部2310相对的大致正方形的切口2308。切口2308可以是与阀杆的端部接合所需的任何尺寸或形状(例如，阀构件116的方形阀杆)以用作扳手并将阀杆旋转到正确取向以与阀致动器组装。例如，可能需要将阀杆和阀致动器中的键特征对准以将阀组装到阀致动器。因此，在一些实施例中，可以选择阀钥匙2306的某些特征(例如，长度、厚度)以承受旋转阀杆所需的扭矩。
致动器等百分比流量算法
现在参考图34，示出了根据示例性实施例的描绘等百分比流量算法的实现方式的图表3400。可以使用等百分比流量算法来修改致动器控制信号，使得通过阀组件的流量与控制信号成比例。例如，在现有方法下，如果阀致动器接收到5vdc的命令，并且执行器被配置成接收0-10vdc范围内的控制信号，则致动器将输出毂驱动到半开位置。然而，阀组件球构件和流动通道的几何形状导致致动器的行程和由阀组件取得的流量之间的非线性关系。换句话说，将阀构件旋转到50％打开位置不会导致25％打开位置时的流量的两倍流量。为了在阀构件位置(由线性控制模式命令信号控制)和流量之间产生线性关系，使用等百分比流量算法。当实现等百分比流量算法时，例如，5vdc线性控制模式命令信号可以导致致动器将输出毂驱动到65％打开位置而不是50％打开位置，以便达到通过阀的期望流量。
在一些实施例中，等百分比流量算法由与上述参考图6所述的阀控制系统600相同或基本类似的系统来实现。例如，致动器控制器(例如，控制器602)接收0-10vdc的线性控制模式命令信号。在一些实施例中，从管理控制器(例如，管理控制器614)接收线性控制模式命令信号。作为响应，致动器控制器被配置成确定等百分比模式信号，该百分比模式信号用于将致动器输出毂驱动到一个位置，该位置导致流量与线性控制模式信号成正比。简单地说，等百分比流量算法的实现将被配置成将致动器驱动到第一设定点的线性控制模式信号转换成被配置成将致动器驱动到第二设定点的等百分比模式信号。
可以以几种方式得到等百分比流量算法的实现方式。第一方法涉及将输出行程分解为在行程范围内由几个等式表征的行程段。图34以输入控制信号(沿x轴3402表示)与致动器行程(沿y轴3404表示)之间的关系图的形式描绘了该方法的实现方式。如图所示，图3400包括用于直接作用致动器和反作用致动器的线性控制模式信号的曲线3406和曲线3410。与线性操作模式3406和线性操作模式3410相反，致动器控制器可以转换线性操作控制信号以根据等百分比模式3408和等百分比模式3412来操作致动器，在等百分比模式3408和3412中，致动器行程在0-10vdc输入信号的范围内非线性变化。如图所示，等百分比模式控制信号3408和等百分比模式控制信号3412的斜率范围为0.5到2，然而在其他实施例中，等百分比模式控制信号的一个或多个等式的斜率和顺序可以根据阀组件的特征而变化。在各种实施例中，将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号涉及使用查找表来检索一个或多个相关等式来完成转换。在一些实施例中，用于将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号的等式是非线性的。
在一些实施例中，致动器控制器(例如，控制器602的存储器610)可以存储多个等式，这些等式用于根据附接到致动器的阀的类型和尺寸将线性控制模式信号转换为等百分比模式信号。例如，通过阀构件的流体通道的尺寸(例如横截面积、高度、宽度)可直接影响阀构件的位置和通过阀组件的流量之间的关系。在其他实施例中，阀安装者或技术人员通过跳线器或通过位于致动器主体上的双列直插式封装(dip)开关设置来实现某一个等式或多个等式。在又一些实施例中，安装者或技术人员通过致动器上的用户接口或由按钮和led组成的控制机构来选择某一个等式或多个等式。
过压保护和泄漏路径
图35描绘了当阀阀球构件在整个270°阀旋转的90°和180°位置时阀组件的上部室和下部室的一系列横截面图。阀体3500被示为包括具有上部阀构件3502的上部阀室和具有下部阀构件3504的下部阀室。阀构件3502和阀构件3504都被示出为包括基本上l形的流体通道。上部阀室还被示出为包括第一上部端口3506、第二上部端口3508和第三上部端口3510。下部阀室包括第一下部端口3512、第二下部端口3514和第三下部端口3516。在各种实施例中，第一上部端口3506、第二上部端口3508和第三下部端口3516用作阀体3500的入口，而第三上部端口3510、第一下部端口3512和第二下部端口3514用作阀体3500的出口。第一垫圈3524可以位于第一下部端口3512和第二下部端口3514之间，而第二垫圈3526可以位于与第三下部端口3516同心的位置。
上部阀室和下部阀室的设计之间的一个差异在于缺少围绕阀出口和与出口相对的通道的上部阀垫圈。上部阀室中没有垫圈为出口提供了过压保护和泄漏路径。当出现过压状况时，缺少垫圈为多余的流体提供了空间，以使多余流体围绕球构件3502回流并进入入口端口3512和入口端口3514。例如，当阀构件处于90°取向时，流体可以围绕上部阀构件3502回流并进入冷入口3506，以及当阀构件处于180°取向时回流进入热入口3508。
阀组件部件
图36-图43描绘了根据一些实施例的阀组件3600和阀组件4000的各个方面。图36和图41描绘了示例性阀组件的分解视图。具体参考图36，除了其他部件，阀组件3600被示出为包括阀体3602、第一阀杆部件3604和第二阀杆部件3608。第一阀杆部件3604可以耦接到上部室球阀构件3610，并且第二阀杆部件3608可以位于上部室球阀构件3610和下部室球阀构件3612之间并且耦接到上部室球阀构件3610和下部室球阀构件3612。如上所述，球阀构件3610和球阀构件3612可以包括一个或多个扁平表面而不是完全球形的形状，以便最小化阀组件的整体高度。图36另外描绘了安装在出口端口3614内的流量控制盘3616的取向。在各种实施例中，流量控制盘3616经由保持紧固件3618保持在出口端口3614内。如上参考图31和图32所述，保持紧固件3618包括配置成与阀钥匙接合以协助安装过程的特征(例如，保持紧固件的面上的凹部)。
现在参考图40，除了其他部件，阀组件4000被类似地示出为包括阀体4002、第一阀杆部件4004、第二阀杆部件4008、上部室球阀构件4010和下部室球阀构件4012。与阀组件3600不同，相比具有l形流动通道，球阀构件4010和球阀构件4012基本上是中空的，其中流动开口大约隔开90°设置。阀组件4000还被示出为包括安装在4014内并经由保持紧固件4018保持的流量控制盘4016。
图37-图39和图41-图43分别描绘了图36和图40中所示的阀组件的正视图和剖视图。如上所述，图38-图39描绘了阀组件3600的a-a剖视图和b-b剖视图，该阀组件3600包括具有恒定横截面积的l形流动通道的球构件3610和球构件3612。第一阀杆部件3604耦接到上部室球阀构件3610，并且包括从阀体3602突出的端部。第二阀杆部件3608耦接到上部室球阀构件3610和下部室球阀构件3612。图42和图43示出了阀组件4000的a-a剖视图和b-b剖视图。与阀3600的球构件不同，上部室球阀构件4010和下部室球阀构件4012示出为基本上中空的。第一阀杆部件4004耦接到上部室球阀构件4010，并且包括从阀体4002突出的端部。第二阀杆部件4008耦接到上部室球阀构件4010和下部室球阀构件4012两者。
描述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，在某些情况下不描述公知的或常规的细节以避免使描述变得晦涩难懂。本公开中对“一些实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”和/或“各种实施例”的引用可以是，但不一定是对同一实施例的引用，并且此类引用指这些实施例中的至少一个。
替代语言和同义词可用于本文中讨论的任何一个或多个术语。本文中术语是否被详细说明或讨论并没有什么特别的重要性。提供了某些术语的同义词。对一个或多个同义词的叙述不排除使用其他同义词。在本说明书中的任何地方使用的示例(包括本文所讨论的任何术语的示例)仅仅是说明性的，并不意图进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样，本公开不限于本说明书中给出的各种实施例。
元件和组件可以由提供足够的强度或耐久性的各种各样的材料中的任何一种构成，这些材料可以是各种各样的颜色、纹理和组合。此外，一体形成的元件可以由多个部件或元件构成。
如本文所使用的，词语“示例性”用于表示用作示例、例证或说明。在本文中描述为“示例性”的任何实现方式或设计不一定被解释为相比其他实现方式或设计是优选的或有优势的。相反，使用词语“示例性”旨在以具体的方式给出一些概念。因此，所有这些修改旨在被包括在本公开的范围内。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以在优选和其它示例性实现方式的设计、操作条件和布置中作出其他替换、修改、改变和省略。
如本文所用，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开的主题相关的本领域普通技术人员的普遍和公认的用法相一致的广泛含义。那些阅读过本公开的本领域技术人员应该理解这些术语旨在实现对所描述和要求保护的某些特征的描述，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质或无关紧要的修改或改变被认为是在如所附权利要求所述的本发明的范围内。
如本文所用，术语“耦接”是指两个构件直接或间接地彼此接合。此类接合本质上可以是静止的，或者本质上是可移动的，和/或此类接合可以允许流体、电流、电信号或其他类型的信号或通信在两个构件之间流动。此类接合可以通过两个构件或两个构件与任何附加的中间构件(其与所述两个构件彼此一体地形成为单个整体)或与两个构件或两个构件与任何另外的中间构件彼此附接而实现。此类接合本质上可以是永久的，或者可以是本质上是可移除的或可释放的。
虽然在本公开中仅详细描述了几个实施例，但是许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值，安装布置，材料的使用，颜色，取向等的变化)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式改变，并且分立元件的性质或数量或位置可以被改变或变化。因此，所有这些修改旨在被包括在本公开的范围内。在不脱离本公开的范围的情况下，可以在示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
本公开考虑了用于完成各种操作的任何机器可读介质上的方法、系统和程序产品。本公开的实施例可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过为该目的或另一目的而纳入的针对适当系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬连线系统来实现。在本公开范围内的实施例包括程序产品，其包括用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。此类机器可读介质可以是任何可用介质，其可由通用计算机或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。作为示例，此类机器可读介质可以包括ram、rom、eprom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或任何其它介质，这些介质可以用于携带或存储以机器可执行指令或数据结构的形式存在的期望程序代码并且可以由通用计算机或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。当信息通过网络或其他通信连接(硬连线、无线或硬连线或无线的组合)传输或提供给机器时，机器适当地将这类连接视为机器可读介质。因此，任何此类连接被适当地称为机器可读介质。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如指令和数据，其使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或一组功能。
尽管附图可能显示方法步骤的特定顺序，但步骤的顺序可能与所描绘的不同。而且，可以同时地或部分同时地执行两个或多个步骤。此类变化将取决于所选择的软件系统和硬件系统以及设计人员的选择。所有此类变化都在本公开的范围内。同样，软件实现可以用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术完成以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。
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