液体减压阀的制作方法

本发明涉及一种液体减压阀，特别是但不仅限于总水管。

背景技术：

1、供水网络通常包括连接到多个本地网络的高压区域主管道网络。高压主管道供应中的水压对于本地网络中的消费者来说通常太高，因此减压阀定位在高压主管道和本地网络之间的接口处以降低压力。

2、典型的减压阀(prv)包括腔室，该腔室具有连接到高压主管道的入口和连接到本地网络的出口。通常，阀具有两个腔室，上腔室和下腔室，该上腔室和该下腔室由隔膜隔开。水经由下腔室通过减压阀。通过允许减压阀的上游压力和上腔室之间的液压连接，实现了降低的下游压力。在该液压系统中，来自上游侧的水通过具有弹簧加载调速器装置的先导阀，以在上腔室中的压力超过预定水平的情况下允许水从上腔室排出。更复杂的常规减压阀进一步结合了液压回路，以使用各种差动控制阀的布置对下游压力进行更精确的控制。当上游压力被允许不受阻碍地进入上腔室以完全关闭阀时，弹簧可以被包括在上腔室中以提供更好的密封。

3、由于主管道网络的老化以及主管道和相关设备的损坏，主管道的失水是一个问题。许多主管道很旧并且有很多泄漏点。即使是较新的主管道也可能发生泄漏。不出所料，当水压最高时泄漏流量最大。

4、这种常规减压阀将弹簧设置在进入网络的基本恒定水压的本地网络入口处的减压阀中的问题在于，在大部分时间内，当需求较低时，本地网络将被过度加压。这反过来又会加剧泄漏问题。

5、已经对减压阀提出了各种建议，其中施加到调节板或阀元件的偏置力(例如由弹簧施加)可以自动变化，以适应本地网络内不断变化的需求水平并从而消除或减轻过压问题。

6、例如，gb 2,176,316(nrdc)公开了一种在摘要中就以下方面作了描述的装置：

7、用于控制水流通过包括阀(29)和孔板(37)的管道(26)并供应水分配系统的装置包括调速器(1)，用于致动控制阀(29)的伺服系统中的先导阀(14)。调速器(1)具有两个由拉伸弹簧(7)连接的隔膜(5)和(6)，其中拉伸弹簧(7)的延伸取决于通过孔板(37)的流量。第一隔膜(5)操作先导阀(14)的阀构件(13)并承受由流过孔板(37)的流量引起的压差。第二隔膜(6)由压缩弹簧(8)加载，其位移取决于管(26)中的分接头(38)处的控制压力。阀件(14)的运动是两个隔膜(5和6)位移的组合，并且当用水量增加时，会提高分接头(38)处的控制压力。

8、gb 2165372(tlv co.ltd)公开了一种减压阀，该减压阀具有连接到致动器的压力设定弹簧，该致动器可以在减压阀的下游侧上的压力与期望的目标压力之间的差超过特定值的情况下相应地改变弹簧的力设定。

9、ep1762922(r.nussbaum ag)公开了一种具有弹簧偏置的阀元件的减压阀，该阀元件控制液体通过通向具有液体出口的腔室的供应孔的流动。该阀具有机电致动器，该机电致动器可以响应于减压阀下游的水压变化而改变弹簧的力设定。

10、wo 03/057998(optimus water technologies ltd))公开了一种液压控制的减压阀，该减压阀的操作由复杂的液压装置控制，该液压装置包括过滤单元、节流孔、先导阀和差速控制阀(dcv)以及减压阀(prv)。旁通管通过将先导阀和减压阀连接的控制回路对进入减压阀的水的一小部分进行分流。先导阀上游的支管连接到减压阀，但进入压力室，该压力室在隔膜的与调节阀相反的一侧上包含弹簧。因此，在wo 03/057998的减压阀中，隔膜的两侧都有“湿腔室”。wo 03/057998的减压阀未设置有用于调节弹簧压力的致动器。而差速控制阀设置有致动器，该致动器对从控制器接收的压力信号作出响应，并且正是差速控制阀改进了减压阀的操作。wo 03/057998中所述的水压控制装置看起来存在许多潜在的缺点。第一，液压控制系统过于复杂，而且有更多的部件可能出错。第二，可能较窄孔径的旁通管可能更容易堵塞和/或冻结，从而干扰或停止控制功能。第三，在减压阀中，隔膜的两侧都暴露在水中，这意味着弹簧可能会被水永久包围，因此弹簧本身可能会出现水垢堆积，这可能会影响阀在需要时完全关闭的能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改进的液体减压阀，该液体减压阀克服或至少减轻了上述已知减压阀中的问题。

2、然而，发明人注意到在一方面是减压阀下游所需的压力和另一方面是本地网络中的流量之间的简单关联，其中为了在本地网络的远点保持给定的最小压力，减压阀位于高压区域供应和本地网络之间。所需的调节压力和减压阀下游侧的流量通常呈线性相关。尽管如此，发明人知道不存在根据通过它们的流量进行控制的任何减压阀，除了gb 2,176,316中公开的稍微复杂的布置之外。

3、根据本发明，提供了一种流体减压阀装置，包括：

4、·弹簧加载减压阀，具有：

5、·包含流体流腔室的主体；

6、·进入所述腔室的液体供应孔和出自所述腔室的液体出口；

7、·与所述孔相对的调节板，用于供应作用于其上的液体；

8、·弹簧，用于推动所述板朝向所述孔；以及

9、·位于所述调节板和所述主体之间的隔膜，用于关闭所述调节板和所述主体之间的所述腔室，并在使用时承受所述腔室中的调节压力；

10、·可控电机驱动器，作用在所述主体和所述弹簧的远离所述调节板的端部之间；

11、·位于所述出口下游的流量计；以及

12、·控制器，布置成接收来自所述流量计的流量数据，并根据所述流量计测量的流量控制伺服电机撤回所述弹簧的所述远端；

13、上述布置使得在用于增加需求流量时，所述调节板被部分撤回，以在这种需求流量增加时维持下游压力，反之亦然。

14、主体可以具有内部空隙，该内部空隙由隔膜分隔成在隔膜的一侧上的流体流腔室和在隔膜的另一侧上的干燥室，其中，流体流腔室设置有进入腔室的流体供应孔和液体出口。干燥腔室是指腔室的内部不与流体接触。这与wo 03/057998中公开的减压阀形成对比，其中减压阀中的隔膜任一侧的两个腔室都是“湿”腔室；即暴露于流体(在这种情况下为水)。

15、流体减压阀装置还可以包括保持在控制器内或与控制器进行通信的电子数据存储器，该数据存储器包含限定减压阀所连接的下游管道网络中的流体流速和流体压力之间的关系的数据。

16、因此，控制器可以布置成接收来自流量计的流量数据，并根据流量计测量的流速以及流体流量和流体压力之间的关系来控制电机驱动器撤回或推进弹簧的远端，从而改变调节板的位置和通过流体供应孔的流体流量，以保持期望的下游流体压力。

17、在第二方面，本发明提供了一种流体减压阀装置，包括：

18、·弹簧加载减压阀，具有：

19、·具有内部空隙的主体，所述内部空隙由隔膜分隔成在所述隔膜的一侧上的流体流腔室和在所述隔板的另一侧上的干燥室；

20、·进入所述流体流腔室的流体供应孔和出自所述流体流腔室的流体出口；

21、·与所述孔相对的调节板，用于供应作用于其上的流体，所述调节板直接或经由连接元件连接到所述隔膜的所述一侧，并且使用中的所述隔膜在使用中经受所述流体流腔室中的调节压力；

22、·压缩弹簧，位于所述隔膜的所述另一侧上的所述干燥室中，所述压缩弹簧布置成通过所述隔膜施加压力，以推动所述板朝向所述孔；以及

23、·可控电机驱动器，作用在所述主体和所述压缩弹簧的远离所述调节板的端部之间；

24、·位于所述出口下游的流量计；

25、·控制器和保持在所述控制器内或与所述控制器进行通信的电子数据存储器，所述数据存储器包含限定所述减压阀所连接的下游管道网络中的流体流速和流体压力之间的关系的数据；

26、所述控制器布置成接收来自所述流量计的流量数据，并根据所述流量计测量的流速以及流体流量和流体压力之间的关系来控制电机驱动器撤回或推进所述弹簧的远端，从而改变所述调节板的位置和通过所述流体供应孔的流体流量，以保持期望的下游流体压力。

27、优选地，可控电机驱动器是伺服电机驱动器。

28、流体可以是液体或气体。

29、在一个一般实施例中，流体是液体。

30、在另一个一般实施例中，流体是气体，例如气态烃。

31、当流体是液体时，它可以例如是水或液态烃。

32、在一个特定实施例中，流体是水。

33、在另一特定实施例中，流体是液态烃。

34、本发明特别适用于总水管。可以设想，本发明也可应用于液态和气态烃流体。

35、控制器可以适于根据基本上线性的下游压力和流速关系来计算弹簧定位中的伺服电机动作。计算可以基于在弹簧的伺服定位方面要实现的压力；或者仅基于弹簧的伺服定位。替代地，它可以根据下游压力和流速的查找表而适于伺服电机动作。同样，查找表可以包括要实现的压力值，但优选地包括伺服转数方面的弹簧位置。

36、当流体是水并且减压阀连接到本地供水网络时，控制器可以被编程，或者由远程控制中心指示，以改变流速，从而确保提供给网络中的远程用户(即，存在最大压降的用户)的最小水压在0.5巴至2巴的范围内。更通常地，控制器被编程，或由远程控制中心指示，以改变流速，从而确保提供给网络中的远程用户的最小水压在0.6巴至1.5巴的范围内，更典型地是0.7巴至1.2巴。在一个实施例中，提供给网络中的远程用户的最小水压约为1巴。

37、本发明的减压阀装置可以连接到远程控制设施(为了方便起见，这里可以将其称为远程控制室，即使它可能不是这样的室)。流量计和控制器中的任一个或两者可以例如通过无线通信连接到远程控制设施(远程控制室)。

38、在一个实施例中，只有控制器连接到远程控制设施。

39、在另一个优选实施例中，流量计和控制器都连接到远程控制设施。

40、通过将本发明的减压阀装置连接到远程控制室，由于各种操作原因，例如检测到网络中指示重大泄漏(例如爆裂管)的异常高流量的流体(例如，诸如水的液体)，可以远程(例如手动)超控该装置的本地控制。

41、控制器可以被编程为如果流体流量超过某一阈值水平则向远程控制室发送警报信号。

42、因此，在另一实施例中，本发明提供了一种流体减压阀装置，包括根据本文中限定的弹簧加载减压阀、可控电机驱动器、流量计和控制器，其中，流体减压阀装置(例如无线地)连接到远程控制设施，从远程控制设施可以远程控制该装置的操作。

43、本地网络将通常形成较大网络的一部分，在该较大网络中，多个低压本地网络各自通过本发明的减压阀装置连接到高压主管道。

44、因此，在又一个实施例中，本发明提供了一种供水系统，所述供水系统包括多个本地网络，所述本地网络中的每一个设置有本文中限定的减压阀装置。

45、供水系统通常包括如上所述的远程控制设施(例如主控制室)，本地网络的减压阀装置中的每一个的控制器都连接到该远程控制设施。

46、附加地或替代地，本地网络的减压阀装置中的每一个的流量计可以连接到远程控制设施。

47、在另一实施例中，本发明提供了一种控制本地供水网络中的水压的方法，所述本地供水网络具有将所述本地供水网络连接到高压主管道供应的减压阀，所述方法包括：

48、(i)为所述减压阀提供电动致动器，所述电动致动器可以在接收到来自控制器的控制信号时改变进入所述网络的水流量；

49、(ii)在所述减压阀的下游(例如，直接下游)为所述网络提供流量计和压力传感器，所述流量计和所述传感器与所述控制器进行通信；

50、(iii)测量流速和压力以建立流入所述网络的水的流速和压力之间的关系，并将建立所述关系的数据存储在所述控制器和/或远程控制位置中；

51、(iv)使用所述关系在给定时间点建立减压阀设置，所述减压阀设置在所述网络中的限定的远程位置处保持期望的最小压力；以及

52、(v)监测由所述流量计检测到的所述网络中的流速的变化，并致动所述电动致动器以响应于所述流速的变化而改变所述减压阀设置，以便在所述网络中的所述限定的远程位置处保持所述期望的最小压力。

53、在上述方法中使用的减压阀优选是如本文中所限定和描述的根据本发明的减压阀。