专利名称：加热/冷却系统的制作方法
本申请涉及一种通过一条管道供应加热或冷却流体的加热/冷却系统。
当然，上述类型的加热/冷却系统已经存在了若干年。这种系统通常使用一个阀控制流体的温度来控制流体的流动。已经提出过许多种阀的结构，但是很难提供一个其中阀装置的价格低廉并足够稳定的应用于各种场合的系统(比如家庭系统)，或者是能提供足够高的控制水平来精确和稳定地控制流体流动的系统(如工业应用中所需的)。
本发明的目的在于克服上述和其它问题。
根据本发明的第一方面，一个系统用来控制加热或冷却流体的流动，该系统包括一个至少具有一个进入管道的壳体，在使用中，流体可以通过该进入管道流进该壳体；至少一个流出通道，在使用中，流体可以通过该流出通道从该壳体中流出；一个控制流体流过壳体的阀，该阀包括相对于第一轴线对称的第一阀件，它具有一个轴向延伸的孔和一个横向延伸并与孔相联接的以使流体从其中流过的通道；延伸到该孔中并与第一阀件流体密封的联接的第二阀件，该第二阀件具有至少一个进入口和至少一个出口以使流体从阀中流过，其中第二阀件相对于第一阀件是可转动的来控制流体流过该阀；和控制第二阀件的转动从而控制流体通过该阀流动的装置。
该壳体可以具有两个进入管道和一个流出管道，或者一个进入管道和两个流出管道，或者两个进入管道和两个流出管道。
一个或两个阀件可以具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面。
该壳体可以包括一对相配合的阀体元件。第二阀件在形状上可以基本上是圆锥形的或者基本上是圆柱形的。
在第一阀件上横向延伸的该通道可以基本上与该孔垂直。
根据本发明的第二方面，提供了一个用来控制加热或冷却流体流动的系统，该系统包括
一个在使用中流体可以流过的管道；和一个控制流体流过该管道的阀，该阀包括至少具有一个形成在其上的通道的第一阀件，该通道用于使流体从其中通过，该第一阀件具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面；至少具有一个形成在其上的通道的并具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面的第二阀件，该表面与第一阀件的配合表面不漏流体的配合，该第二阀件在通道使流体流过阀体和流体的流动被阻止的位置之间转动；和控制第二阀件的转动从而控制流体通过该阀流动的装置。
多个通道可以形成在每一个阀件上以便该阀可以控制流体在多于一个通道内的流动。至少一个通道可以具有这样特征的截面形状使得第二阀体相对于第一阀体的转动位置与流量之间的关系是非线性的或者是等百分比改变的。
控制第二阀件转动的装置可以是一个旋转驱动器。可以使用一个低压电驱动马达，或者甚至是一个手动杠杆。
该系统另外还提供了一根旋转驱动轴，它与第二阀件成一体上并与驱动单元相连。
可以设置手动操作控制装置来控制第二阀件的转动。该手动操作控制装置可以优先于旋转驱动装置。
该系统可以是一个家庭加热或冷却系统。
减小摩擦的材料可以是塑料，例如液晶聚合体(LCP)，或者可以是陶瓷，每个阀件可以全部由其制成。
流体密封件可以设置在两个阀件之间，或者沿着它们的外部周边。该阀也可以形成为一个可更换的单元。
现在参照附图描述本发明的实施例，其中
图1A和1B是显示根据本发明第一实施例系统的横截面和立体图；图2是显示图1系统中使用的阀件结构的示意图；图3是根据本发明第二实施例系统的示意图；图4是根据本发明第三实施例系统的示意图；图5是根据本发明第四实施例系统的一个局剖透视图；图6是图5中系统的横截面图；图7是根据本发明第五实施例系统的一个局剖透视图8是图7中系统的横截面图；图9是图5至8中显示的系统的平面图。
参见图1A和1B，一个加热系统具有诸如水或者制冷剂等加热或冷却流体从其中流过的管道1。为了控制流体的流动，一个阀部分2位于管道1的流通通道内。箭头显示了当阀打开时流体的流动。在这个实施例中，阀单元2易于拆卸以便于修理，并且通过填料连接件3与管道1密封联接。
该填料连接件可以被安排成可快速安装的。
根据本申请，阀单元2可以具有一个由金属构成的壳体(用于高压场合)或者一个更节省费用的塑料壳体(用于低压场合)。
第一阀件4和第二阀件5位于阀单元2内。在这个实施例中，第一阀件4是固定的，第二阀件5被安排成可绕着轴6的轴线转动。但是也可以设想，第二阀件5和轴6可以作为一个单一的元件而形成。轴6与电伺服马达相连，在本实施例中，该电伺服马达是低压型的，比如JR NES 507或者类似的伺服单元。设置一个低压伺服单元的优点在于它可以由传统的控制电流直接控制，而不需要昂贵的连接装置和发电装置。
第一和第二阀件4、5均由具有一减小表面摩擦的材料构成，在本实施例中使用了LCP VectraHoechst。如果第二阀件5和轴6形成为一个元件，则第二阀件5上涂覆有减小摩擦的材料。这意味着伺服马达49只需要产生一非常低的旋转扭矩，在本实施例中为0.3牛.米。
轴6通过一个连接元件12与第二阀件5相连。第一阀件4保持在由一种塑料材料形成的壳体13内，该壳体13通过密封件15和16提供一流体密封的连接而处于插入件14内。轴6由限制件17和第一壳体件18限制其转动范围。第一壳体件18处于第二壳体件19内。轴6的转动也可以通过伺服装置、阀壳体和伺服的控制信号来限制。
密封垫圈20、21确保了一个足够的不漏流体的密封。一个夹子22将轴定位。图2显示了第一和第二阀件4、5的平面图和侧视图。第一阀件4具有两个形成在其上的通道8、9。第二阀件5也具有两个形成在其上的通道10、11。在图1a和1b所示的实施例中，第一阀件4的通道9可以是闭塞的，也可以是通向通道8通向的同一管道，但是在图3和4所示的本发明的第二和第三实施例中，它通向另外的管道。第一阀件4上的这些通道和第二阀件5上的通道11通常是圆形的。本实施例中的第二阀件5的通道10具有一特征化的形状。但是，该特征依赖于特定加热系统的特定特性，但是它通常根据第二阀件5的转动位置设置成能更精确地限定流体的流动。
选择通道8、9、10、11的横截面积来提供合适的CV或者KVs等级(它可以遵守Reynard系列)以便使压力降流量相适应。
这两个阀件可以具有由单个垫圈或焊接的圆周件或粘合的圆周件密封的邻接横断面。
在运行中，伺服马达49控制第二阀件5的转动，以得到通道8(图1A和1B所示的实施例)和通道9(其它实施例)与第二阀件5的通道10、11相通的合适的比例，从而控制流体的流量。另外，一个非常低扭矩的旋转驱动器和减小摩擦的阀件5的组合确保了手动优先可以容易地实现，只需要使用者的最小的力而不需任何特殊的设备。图5和图7中所示的同样应用于本实施例中，控制装置50既可以设置在轴6上，也可以设置在第二阀件5、44、46上，在本实施例中，它具有一对相对的臂51从轴6或第二阀件5、44、46上伸出。该控制装置也可以作为一个阀位置显示器以显示给操作者第二阀件5、44、46所处的位置。
图3和图4显示了加热/冷却系统的另外的实施例，其中阀分别采用三通和四通阀。而且，箭头显示了流体流动的方向。在所有这些实施例中，该系统可以以相反的流体流动来运行。
参照图5和图6，加热系统具有包括两个基本上类似的相配合部分31的壳体30。该壳体30设置有第一进入管道35，第一和第二流出管道33、34以及一个额外的进入管道32，管道32返还到壳体30的流体从管道34流出。进入管道32和流出管道33基本上彼此同轴的排列，并与也是基本上彼此同轴排列的管道34和35平行隔开。管子36设置成卡紧地连接到相应的管道32至35上。
阀40设置在管道32和管道33之间。通道41使阀40与连接通道42流体的相通，连接通道42与管道34和35相连。该阀40包括一个第一阀件43和一个第二阀件44。
第一阀件43相对于轴43a对称，并设置有轴向延伸的孔45。通道46基本上垂直于孔45而延伸地通过第一阀件44。孔45容纳第二阀件44，使得在使用中第一阀件和第二阀件流体密封配合。
第二阀件44具有口47和48并与控制其第二阀件44转动的伺服马达49连接。第二阀件44可以在使流体从进入管道35流入，通过通道41并从管道33流出的位置和使流体从进入管道35流入到流出管道34，通过通道32返回并从管道33流出的位置之间转动。该第二阀件做成在使用中使流体通过进入管道32的流量根据其转动位置而变化的形状。进入口47、48做成使流体通过流出管道34和通道41的流量是可变化的形状。这种变化可以具有线性或非线性的特性。
第二阀件44设置有控制装置50，它可以手动的操作，来优先于伺服马达49操作。该控制装置50具有一对从第二阀件44延伸出来的相对臂51。在使用前，操作者可以容易地使用控制装置50来将第二阀件44、64设定在正确的位置。此外，在使用中，该阀可以被操作来改变流量而不必需要一个控制信号送至伺服马达49。臂51为本系统操作者指示第二阀件44的位置，以便该操作者知道进入管道32打开的程度。
可以理解，第一阀件43可以集成在壳体30上，以减少元件的数目。
还可以理解到，流体通过通道41的流动方向可以是相反方向的，这时阀将设置两个进口和一个出口。在这种替换中，阀将控制通过阀的流体从几个入口流动的比例。
图7和图8显示了本发明的第五个实施例，其中阀60具有与第四实施例中的阀件不同的结构的第一阀件63和第二阀件64。
第一阀件63基本上相对于轴63a对称并设置有轴向延伸的孔65。孔65a的一部分基本上是圆锥形的以与也是圆锥形的第二阀件64相配合。该第二阀件64上设置有两个进入口67，68a。进入口67用于与进入管道32和流出管道33相连通。需要时，进入口68a通过操作将它的流出口68与流出管道33相连通而与通道41相连通。一个配合部位69设置在第二阀件64上，在使用中，配合部位69延伸进孔65中并与控制装置50相配合。
图9显示了控制装置的臂51从伺服装置49下面伸出。当该伺服装置转动第二阀件5、44、64时，控制臂51也被带动旋转了。根据这些臂显示第二阀件的位置并通知操作者阀打开的程度。比外，第一阀件63(在前面的实施例中的43)，可以手动转动来调整最大流量和阀组件的Kvs值。该Kvs可以连续的调整以得到用于旁路/支路的最合适的液压性能或者可以在预先设定的步骤中根据目前的Kvs的大小来增加。由于可以得到最合适的Kvs位置，可以省去相连旁路中的平衡阀，从而带来了可观的费用节省。选择口66a，66，67，68和46，47，48的形状形成线性调整，这将使得3个或4个阀由一个元件构成，从而由于减少了使用的材料而降低了成本费用。
通道46，66a横过管道32，33轴向的移动来调整最大流量。这使得可以得到最合适的性能并在一些情况下省去了通常在这类液压系统中出现的平衡阀。
可以在第一阀件上显示该Kvs值，并通过阀体上的一个参考点来设定。这将使得使用工程师在使用之后记录该设置。当还用平衡阀作为一种液压隔离装置时，可以设置一个低廉的隔离阀，比如一个滑动连接件。
权利要求
1.一个控制加热或者冷却流体流动的系统，该系统包括一个具有至少一个进入管道的壳体，在使用中，流体通过该进入管道流进该壳体；至少一个流出管道，在使用中，流体通过该流出管道从该壳体中流出；一个用于控制流体通过壳体的流动的阀，该阀包括相对于第一轴线对称的第一阀件，它具有一个轴向延伸的孔和一个横向延伸并与孔相联接的以使流体从其中流过的通道；延伸到该孔中并与第一阀件流体密封的联接的第二阀件，该第二阀件具有至少一个进入口和至少一个出口以使流体从阀中流过，其中，该第二阀件相对于第一阀件是可转动的来控制流体流过该阀；和控制第二阀件的转动从而控制流体通过该阀的流动的装置。
2.一个如权利要求1中所述的系统，其特征在于，该壳体具有两个进入管道和一个流出管道。
3.一个如权利要求1中所述的系统，其特征在于，该壳体具有一个进入管道和两个流出管道。
4.一个如权利要求1中所述的系统，其特征在于，该壳体具有两个进入管道和两个流出管道。
5.一个如上述任何一个权利要求中所述的系统，其特征在于，一个或两个阀件具有一个由减小摩擦材料构成的配合表面。
6.一个如上述任何一个权利要求中所述的系统，其特征在于，壳体色括一对相配合的阀体件。
7.一个如上述任何一个权利要求中所述的系统，其特征在于，第二阀件在形状上基本是圆锥形的。
8.一个如权利要求1至6中任何一个所述的系统，其特征在于，第二阀件基本上是圆柱形的。
9.一个如上述任何一个权利要求中所述的系统，其特征在于，穿过第一阀件的通道基本上垂直于该孔。
10.一个控制加热或者冷却流体流动的系统，该系统包括一个在使用中流体通过其流动的管道；和一个控制流体通过该管道的阀，该阀包括至少具有一个形成在其上的通道的第一阀件，该通道用于使流体从其中通过，该第一阀件具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面；至少具有一个形成在其上的通道并具有一个由减小摩擦材料构成的配合表面的第二阀件，该表面与第一阀件的配合表面流体密封地配合，该第二阀件在通道使流体流过阀体和流体的流动被阻止的位置之间转动；和控制第二阀件的转动从而控制流体通过该阀的流动的装置。
11.一个如权利要求10所述的系统，其特征在于，在每个阀件上形成有多个通道，使得阀可以控制流体在多于一个管道中的流动。
12.一个如权利要求11所述的系统，其特征在于，至少一个通道具有特征化的横截面形状。
13.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，控制第二阀件转动的装置包括一个旋转驱动单元，比如一个伺服电机。
14.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，还包括一个与第二阀件一体电形成并与驱动单元相连的驱动轴。
15.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，还包括一个用来控制第二阀件的转动的手动控制装置。
16.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，该系统是一个家庭加热或冷却系统。
17.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，该减小摩擦的材料是塑料。
18.一个如权利要求17所述的系统，其特征在于，该减小摩擦的材料是一个液晶聚合体。
19.一个如权利要求1至16中之一的系统，其特征在于，该减小摩擦的材料是陶瓷。
20.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，该阀作为一个单个的可更换的单元形成。
21.一个如上述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，手动的转动第一阀件来控制最大流量或者该阀系统的Kvs值。
全文摘要
一个控制加热或者冷却流体流动的系统。该系统包括一个在使用中流体通过的管道,和一个控制流体通过该管道的阀。该阀包括至少具有一个形成在其上的通道的第一阀件,该通道用于使流体从其中通过,该第一阀件具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面,和至少具有一个形成在其上的通道的并具有一个由减小摩擦的材料构成的配合表面的第二阀件,该表面与第一阀件的配合表面流体密封地配合,该第二阀件在通道使流体流过阀体和流体的流动被阻止的位置之间转动,并提供了一个控制第二阀件的转动从而控制流体通过该阀的流动的装置。该阀组件的最大流量或者Kvs值通过手动地转动第一阀件来调整。
文档编号F16K3/02GK1241693SQ9910769
公开日2000年1月19日 申请日期1999年5月14日 优先权日1999年5月14日
发明者迪恩·马修斯 申请人:萨切维尔控制系统有限公司