具有设定致动器的阀致动器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及对阀的控制，该阀能够使得自作用压力(压差)控制器根据系统的需求(即，控制阀，以提高控制能力)或者根据网络的需求(即，达到更好的液压平衡)或者根据来自网络或者系统操作员的输入改变其设定点，该阀控制系统内的(压差)压力并且阀是网络的部分。
【专利说明】
具有设定致动器的阀致动器
技术领域
[0001]本发明涉及:当控制阀在可以影响到流体流动系统的整体操作的情况下操作时， 通过改变流体流动系统中的系统参数来影响控制阀的操作。这通过引入平衡系统能够实现，该平衡系统能够将系统参数平衡到可调设定点，并且其中该平衡系统包括设定致动器， 该设定致动器能够响应于控制阀的操作值而调节设定点的设定。在本发明的非限制性实施例的主体部分中，流体流动系统是一个被连接到区域加热源的加热系统，在该加热系统中， 控制阀控制流体流动，并且作为压差控制器的平衡系统包括影响平衡阀的压差阀致动器， 并且其中设定点是设定压差，该设定压差能够可选地被远程控制的设定致动器影响。【背景技术】
[0002]众所周知，在诸如区域加热等的加热系统中，远程供给加热流体加热家庭用水和加热待被供给到类似地板加热系统和暖气片的加热装置中的水，良好运行(震荡和无噪声) 控制的一个前提条件是利用压差控制器来控制诸如加热系统的系统中的压差。
[0003]如果压差没有被正确地选择，则风险是发生诸如系统中的压力震荡和噪声等的故障。压差控制器被用来维持系统中的压差，而不管系统中净供应和消耗时的压差如何变化。 压差控制器也可以被用于在网络中产生液压平衡。
[0004]在分站和区域加热网络中使用压差控制器可以维持网络中的液压平衡，该液压平衡保证供应网络中水的良好配给并且保证能够实现网络中期望的压力值，从而在网络中实现足够的热供应。正确的平衡保证网络中循环水的用量受到限制从而降低水循环的费用。 由于网络平衡，诸如分站或控制阀上的压降总是被设计的值，并且不需要额外的能量以用于压力栗。
[0005]大多数问题产生于当控制阀基本上被关闭只使得很少的流体通过的时候，在该情况下控制变得困难并且可能导致震荡。
【发明内容】
[0006]本发明最重要的目标是，即使在如下的流速下强化对系统性能的控制，在该流速下，被连接到流动系统的控制阀在影响到流动系统的整体操作的情况下操作，诸如当阀几乎关闭时。
[0007]该目标通过引入阀致动器得以实现，该阀致动器适于作出反应以将流动系统的系统参数平衡到可调设定点，其中设定致动器被连接成反复调节该可调设定点。调节设定点改变流动系统的整体操作，从而引导在诸如震荡和噪声等的非期望效应的风险较低的运行值处操作控制阀。
[0008]为了形成系统参数的实际平衡，阀致动器被连接到平衡阀，该平衡阀被连接到流动系统，在该流动系统中，阀致动器影响平衡阀的阀开度。这些部件一起构成了平衡系统。
[0009]为了使阀致动器的设定达到预期设定点，该阀致动器包括偏压构件，其中偏压构件受设定致动器的影响。
[0010]在本发明的平衡参数是压差的实施例中，可调设定点可以通过改变偏压元件的张紧而被调节，进而影响移位构件。该系统可以形成为传统的压差平衡系统，该平衡系统具有膜形式的移位构件，其中膜的相对侧与流动系统中的控制阀和平衡阀所连接的不同位置压力连通。膜然后根据压差偏转，并且通过连接的阀杆凭借偏压平衡阀的阀开度来影响流过该系统的流量。这些都是本领域中所熟知的传统设计。可调设定点然后是对平衡阀的压差的调控，通过改变以任意方式被连接到膜的设定弹簧的张紧或压缩而设定该压差调节。
[0011]在本发明的一个实施例中，当控制阀的操作(诸如阀开度)在临界阈值以下时，该临界阈值指示系统的性能可能变差，该设定点将被改变。诸如设定点压差的改变等的设定点的改变因此将影响系统中的流量，并且因此影响控制阀的诸如阀开度的操作。【附图说明】
[0012]图1A是根据本发明的一个实施例的被连接到阀致动器的处于第一位置中的设定致动器。
[0013]图1B是根据本发明的一个实施例的被连接到阀致动器的处于第二位置中的设定致动器。[〇〇14]图2是被连接到平衡阀的阀致动器。
[0015]图3是具有优点的本发明能够被使用于的区域加热流动系统的示意图【具体实施方式】
[0016]图1A示出了具有优点的本发明能够被使用于的阀致动器1的一个示例，该示出的阀致动器是压差致动器。
[0017]该示例中的阀致动器1包括被包围在膜外壳3中的盘支撑式膜2。替代膜2,阀致动器1能够包括活塞等。通常地，该膜能够被称为移位构件2。在下文中，该构件将被称为膜2。
[0018]膜2被连接到偏压元件4,该偏压元件4在下文中在不丧失一般性的情况下被称为心轴5(或者阀杆等)和螺母6上的弹簧4。压力信号经由膜外壳3上的作为能够是分开的(独立的)部件或者一体的部件的压力连接器7被传输到膜2的两侧。
[0019]设定致动器8被安装成连接到弹簧4并且被用于改变弹簧4的压缩或张紧。该示例中的设定致动器8使得被连接到带螺纹的弹簧板10的带螺纹的衬套9转动，从而将带螺纹的衬套9的转动转化为平移来改变弹簧4的压缩。带螺纹的弹簧板的转动通过在图1A中未示出的防转动杆而被阻止。在本视图中，弹簧致动器8被安装在膜外壳3和弹簧4之间，但是类似于图1B，该弹簧致动器8在其他实施例中可以被定位在其他位置，诸如定位在弹簧4的端部处，正如带螺纹的衬套9的构造可以不同，或者可以使用替代元件从而将张紧/压缩的改变从设定致动器8传递给弹簧8/4(或者一般的偏压元件)
[0020]设定致动器8可以包括马达或能够执行诸如弹簧4上的压缩或张紧的改变等的致动的任何其他装置。该设定致动器8可以通过外部电源、通过蓄电池或类似太阳能电池等的其他装置被驱动。
[0021]—个实施例中的设定致动器8包括例如CPU或任何类型的控制模块，或者根据执行控制和调整所需的输入数据而与传感器进行数据交换连接。在另一实施例中，设定致动器8 与外部CPU或任何类型的控制模块进行数据交换连接，该外部CPU或控制模块可以根据执行控制和调整所需的输入数据而与传感器进行数据交换连接。
[0022]任何类型的CPU、控制器可以是高级的具体装置，并且是能够编程的，从而使得能够改变或上传新的软件。[〇〇23] 压差致动器的基本功能是通过压力连接器7形成到流动系统上的不同位置的压力连接，例如通过经典方式的脉冲管，从而使得膜2的不同相对侧与不同的流动位置压力接触，从而在膜2上形成压差。压差产生一个力，该力试图沿着力的方向移动膜2,并且该力可以被连接到阀，该阀在压差上升时关闭并且在压差降低时打开(或者反之亦然)，从而调整控制阀上的压差，以此来维持控制阀上的恒定压差。[〇〇24]由膜2上的压差产生的力被弹簧4产生的力抵消，压差致动器的操作压力通过相应的弹簧力和压差力之间的平衡而被确定。压差设定因此与弹簧4的张紧或压缩有关，并且通过改变这个张紧或压缩，压差设定因此可以被调节，其中这种改变或调节能够通过手动地完成或经由该设定致动器8而完成。
[0025]图1B示出同一个阀致动器1，其中仅设定致动器8相对于膜外壳3位于弹簧4的远端位置处，或者也可以相对于弹簧4位于任意位置。
[0026]图2示出了平衡系统16,通过阀杆13将阀致动器1连接到平衡阀12而形成该平衡系统16,其中，阀杆13穿过致动器的开度11并且被连接到膜2。杆13直接或间接地通过中间部件被连接到阀元件14,或者阀锥，该阀元件或阀锥与阀座15相关地操作从而以经典方式控制流过平衡阀12的流量，其中阀座15位于入口和出口之间。阀杆13可以被理解为能够响应于膜2的移位/偏转而平移阀元件14的任何装置。本实施例中，阀元件14在朝向或远离阀座 15的方向上平移，从而改变通过阀元件14到阀座15的距离而限定的阀开度。
[0027]本系统能够包含任何其他装置，诸如类似于在本领域中众所周知的弹簧或波纹管等的其他偏压构件。
[0028]由设定致动器8设定的弹簧4的张紧提供了远程控制调节弹簧4的因此和压差设定点的可能性。
[0029]图3示出了加热系统中的本发明，该加热系统包括流体连通网络，该流体连通网络具有将例如加热流体供给到热交换装置21的入口管线20,该热交换装置加热待被供给到诸如家庭用水装置、暖气片、地暖HVAC系统等的端部加热器22中的水。加热流体接下来经由返回管线23被返回。阀24、传感器、控制器和其他装置可以被连接到用于控制和调节的系统， 其中这些阀24中的一个或两个可以是根据本发明的控制阀。控制阀24被调节为传输流体流以满足加热需求并且通过诸如控制平衡阀12的相同控制器33等的控制器被操作，但是这在其他实施例中可能不是这种情况。诸如阀24等的控制阀的本发明感兴趣的诸如阀开度等的操作值可以以任何方式为系统知晓并且被报告给控制器33。
[0030]平衡阀12被连接到返回管线23,但是可选地也能够被连接到入口管线20,该平衡阀12包括可调整地连接到弹簧4的设定致动器8,其中设定致动器8诸如通过有线或无线通信32而被远程地操作，有线或无线通信32能够将信息交换到设定致动器8并且将来自设定致动器8的信息交换到控制器33。设定致动器8可以进一步地被连接到多个不同的传感器34 来接收关于流体，温度及其他阀的致动等的信息。
[0031]设定致动器8能够被SCADA或其他系统远程控制，或者通过来自控制器上的压力测量系统的信号而被本地控制。
[0032]所列举的系统还包括如下的装置，所述装置用来识别何时控制阀基本上被关闭， 只使得很少的流体通过，从而使得控制变得困难并且可能导致震荡。此种装置能够包括控制阀内的传感器，例如，类似于具有用于报告其位置的信号通道的控制阀。
[0033]在本发明的涉及上述实施例的一个主要方面，当控制阀开度和/或者流速低于临界阈值时，系统会探测到该情况并调整压差设定以确保控制阀打开更多以用于相同流速。 在示出的实施例中，这是通过降低压差设定来实现的。[〇〇34]当控制阀在临界阈值以下(例如当阀开度变得非常小时)操作一定时间时，系统可以在任意时间作出自调整反应从而调节设定点，并且当控制阀的操作点升高并在阈值以上保持一定时间时重新调整。在另一版本中，该系统可以另外或可选地包括设定点根据诸如季节的其他参数的改变，例如响应于日历而改变设定点。
[0035]本发明的一个实施例涉及到加热流体供给温度的改变，诸如与夏季相比冬季温度的差别，其中在冬季加热和家庭用热水供应都需要，加热流体或水的温度通常比夏季高很多，在夏季实际上只需要供应家庭用热水。设定致动器8的设定点可以依照上述改变而调整，例如，如果在夏季温度高，则区域加热控制阀应该操作使其更接近关闭位置，从而得到与夏季相同的热量，因此在冬季该控制阀上的压差能够被降低，并且因此在冬季迫使区域加热控制阀的开度更大，这是因为区域加热阀一般地尺寸被设计为用于具有较低压差和较低供给温度的夏季情况，因此在冬季时在较高压差和较高供应温度的情况下，该加热阀的开度是大于一般情况的，因此使得冲程降低、流量降低但是存在震荡的风险。其他变化的细分也可以被想象，比如每日反映预期的环境温度等条件，或者每周或每月。
[0036]在本发明的其他实施例中，几个不同策略合并在一起，例如，通过设定‘超级设定点’来对季节变化作出反应，然后基于控制阀的低于临界阈值的开度来进行调整，或者更具一般性的是当控制阀在临界阈值以下操作时。
【主权项】
1.一种用于平衡阀(12)的阀致动器(1)，其中平衡阀(12)能够被设定到平衡参数的可 调设定点，其特征在于，设定致动器(8)被安装成与阀致动器(1)连接并且适于调整所述设 定点。2.根据权利要求1所述的阀致动器(1)，其中，平衡参数是压差，并且通过改变影响移位 构件(2)的偏压元件(4)的张紧来调整所述可调设定点。3.根据权利要求2所述的阀致动器(1)，其中，移位构件(2)被连接到阀元件(14)，该阀 元件(14)与阀座(15)相关地操作从而控制通过阀(12)的流量。4.根据权利要求3所述的阀致动器(1)，其中，移位构件(2)是膜并且偏压元件(4)是弹 簧。5.根据权利要求4所述的阀致动器(1)，其中，所述设定致动器(8)通过与设定致动器 (8)传输通信连接的控制器而被控制。6.—种操作根据前述权利要求中的任一项所述的阀致动器(1)的方法，该方法与控制 阀相关地调节设定点，该控制阀被连接到与在临界阈值之下操作的所述平衡阀(12)所位于 的流动系统相同的流动系统。7.根据权利要求6所述的方法，其中，阈值与控制阀的阀开度相关。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，当所述控制阀的阀开度位于临界阈值之下时， 设定点被改变。9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中，设定点被与预定的日期和/或时间 相关地改变。10.根据权利要求6至9中的任一项所述的方法，其中，所述平衡阀(12)和控制阀被连接 到加热系统，该加热系统被供给有来自具有供给温度的区域加热流体源的热量，并且其中， 根据所述供给温度来调整设定。
【文档编号】F16K1/32GK106015713SQ201610169112
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】波斯达·洛斯坦基亚, 托马兹·扎加尔, 本杰明·德罗拜斯, 优罗斯·奥波拉克, 格雷戈尔·坡德扎
【申请人】丹佛斯有限公司