[发明专利]压力独立控制和平衡阀

说明书

技术领域

本发明涉及具有压力独立控制和平衡阀的装置。控制阀和平衡阀常用于循环加热/冷却系统(hydronic system)中，以监测和调节流体流速并且确保流体的相对稳定的流动。

背景技术

在流体网络中，将流体从来源分布到一个或多个消耗(负载)点是常见的。为了根据不同的需求提供正确量的流体，通常设置一个或多个控制阀。这些控制阀响应于控制信号以在系统中产生可变的限制，向每个负载提供适当量的流体。例如，控制信号可以由恒温器来提供，并且控制阀可以通过改变加热流体或冷却流体经过热交换器的流动来响应。如果选择具有大于应用所需的最大限度的最大开口的控制阀，那么其必须随时被控制为过度地关闭。当控制阀从打开状态反复地改变为关闭状态而不是安置在适当的位置时，这种过度关闭导致不稳定的控制。相反地，如果选择具有太小的最大开口的阀，则需要过多的泵运能来解决在系统中出现的不需要的压降。该问题由于控制阀通常仅在固定的步骤中是可用的而迫使用户选择一种或另一种错误的类型这一事实而加重。

已知的系统通常在不同的终端处具有不同量的剩余压力。普通的控制阀不提供用于读取流体的流速的工具，也不提供手动调节其最大开口的工具，这将导致普通的控制阀不正确地控制流体的流动。虽然剩余压力的量可以在理论上被计算，但在实践中，计算由于其复杂性常常没有进行，或由于构造变化是不准确的。该问题常常通过安装平衡阀来解决，平衡阀提供校准的可调节限制和测量流速的工具。然后，采用平衡承包商(balancing contractor)来调节整个系统中的这些平衡阀，使得在最大流动条件下，所有的终端接收正确的流体流动而没有过剩。此外，在一些系统中，随着系统上的负载导致系统阻力变化，并且随着泵运功率被改变以对应于变化的负载，每个终端处的压力可以改变。结果可能是，在不同的负载条件下，系统使用比需要多的功率，或一些终端没有得到其需要的流体的量，或一些终端的操作是不稳定的。为了纠正这一点，压力控制器有时作为单独的部件被包含或与控制阀结合。

已知的阀经历以下问题：控制阀没有考虑到由平衡阀产生的限制，使得控制阀的冲程的一部分被浪费。

一些现有装置在单个单元中组合控制阀和平衡阀的功能，提供组合单元的改进的性能。使用由单个装置实现的控制功能和平衡，提供为在给定终端处经历的精确条件定制的改进的控制性能是可能的。

一些现有装置在相同壳体中组合控制阀和压力补偿器以制造压力独立控制阀。这些装置在一些情况下还包括用于其最大流动的调节器。

一些现有技术装置所遭受的问题是它们是庞大的，尤其尺寸大。

现有技术装置所遭受的另一问题是，它们在其阀杆位置和连接装置的热传递之间没有正确的关系，特别是当其被调节到特定的最大流动时。

本发明试图提供解决现有技术装置呈现的问题中的一个或多个的装置。

发明内容

本装置使用轴向布局，其中，控制阀塞子(control valve plug)从嵌入经过装置的流体流动内的主体延伸，并且调节器活塞紧靠该相同嵌入主体的相对端。显著地，这产生具有如将在下文详细说明的另外的技术优点的紧凑装置。

因此，在第一方面，本发明提供了具有压力独立控制和平衡阀的装置，该装置适合在循环加热/冷却系统中使用，装置包括底座、具有上游表面和下游表面的塞子以及活塞，其中底座、塞子和活塞同轴地对准，调节工具确定塞子的上游表面和底座之间的第一流动限制(first flow restriction)的大小，活塞是可操作的以响应于横跨第一限制的压差和预先确定的力移动，活塞相对于塞子的下游表面的位置确定第二流动限制的大小，从而在使用中维持横跨第一限制的大体上恒定的压差。

优选地，塞子通常是圆柱形的并且其能够相对于底座轴向地移动。流体流速的控制通过改变塞子和底座之间的距离来实现。

优选地，塞子的下游表面通常是圆锥形的并且延伸到由活塞界定的管中。

优选地，活塞通常是管状的并且具有至少部分地环绕塞子的下游表面的套叠式部分(telescopic portion)。优选地，活塞能够在塞子的中心纵向轴线的远侧与塞子形成环形接触。

优选地，流体能够流经装置，并且塞子定位在流体的流动路径内，塞子布置成其纵向轴线平行于流动方向。优选地，流体流动路径在塞子和底座之间径向向外延伸，并且在塞子的下游表面和活塞的套叠式管状部分之间径向向内延伸。