CN101466970A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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＝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，即通过使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，该锥体与阀座和罩合作。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阀的一个实例。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1表示了整个阀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优选是带有内螺纹，且返回侧带有相应的螺纹返回连接件3。在阀体1上还有用于整个顶部部件6的连接接头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1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。当锥体从阀座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可旋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11、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，锥体相对于罩可旋转地定位。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键，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。

轮子优选是在它的外周上设置有一些类型的数字标识，且因为轮子的旋转位置相对于壳体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11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，以便保证罩相对于阀座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O形环21和O形环22。将O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—压紧等—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螺纹旋拧在连接接头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O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中的相应倾斜部分靠在该倾斜平面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2A中，锥体11表示为处于使该锥体相对于阀座向上打开时的位置。

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—Kv要求—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值，因为实际工作情况可能并不与计算情况完全一致。由于阀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150℃，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。锥体通过压配合或者通过其它永久性安装方法安装在心轴上。密封边缘13构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O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，该边缘有在其下边缘处在底部50处的Rmin 46，并在最顶部连接到Rmax 47。在边缘45和它的下部内边缘处，侧面具有最大弯曲或最大机械加工38。

因此，在相对于边缘45旋转180°的假想剖面处，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＝阀变化形式所希望/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具有连续增大的基圆半径，即在锥体的底部50处的半径，从Rmin 46至Rmax 47，因此，当锥体旋转至新位置时，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)×f(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             28＝上部连接平面

3＝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               33＝预调节工具/轮子

8＝测量管嘴               34＝O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                  38＝最大机械加工侧面

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                    43＝O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＝O形环                 47＝Rmax

22＝O形环                 48＝内半径

23＝O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

Claims (10)

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—EQM函数—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(11)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)带有它的机械加工侧面(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(50)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增大；且其特征在于该间隙还在锥体的径向运动过程中变化；且其特征在于锥体(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—提升高度和旋转位置—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(11)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。

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