换热器阀安排、加热系统以及用于操作加热系统的方法与流程

本发明涉及一种具有压力控制阀的阀安排、尤其例如换热器阀安排，所述压力控制阀包括阀元件，该阀元件与节流元件配合并且控制差压。

此外，本发明涉及一种加热系统和/或包括进给管线安排、返回管线安排、循环泵装置以及至少两个换热器，该循环泵装置被控制器控制并且连接至所述进给管线安排，该至少两个换热器连接至所述进给管线安排和所述返回管线安排。

此外，本发明涉及一种用于操作加热和/或冷却系统的方法，所述加热系统包括进给管线安排、返回管线安排、循环泵装置以及至少两个换热器，该循环泵装置被控制器控制并且连接至所述进给管线安排，该至少两个换热器连接至所述进给管线安排和所述返回管线安排。

例如从ep1353254b1中已知以上提及类型的换热器阀。在这种已知的阀中，压力控制阀位于所述流动控制阀的上游。压力控制阀包括空心活塞，该空心活塞连接至隔膜并且在活塞远离节流元件并朝向流动控制阀的阀座移动的方向上被弹簧的力加载。活塞的内部形成中间区域，在该中间区域中的压力低于在阀安排的入口处的压力。隔膜在朝向节流元件的方向上由这个中间区域中的压力加载。隔膜的另一侧由流动控制阀下游的压力加载。因此，在流动控制阀上的差压对应于弹簧的力。这种阀安排具有的优势是，穿过阀安排的流动仅取决于流动控制阀的打开程度，这简化了在使用多个换热器的加热系统中的流动控制。所有的换热器阀安排可以显示出相同的控制行为，该控制行为独立于在加热系统的循环泵与换热器之间的管道系统的长度。

循环泵必须产生足以给所有换热器供应充足量的热载体介质的压力，因此需要大量的泵送能量。泵送能量消耗极大地取决于其需要递送的所需差压或泵头。

本发明的目的是提供可以使加热系统的泵送能量保持低所使用的手段。

这个目的是通过开篇描述的阀安排(例如，换热器阀安排)来解决的，在于提供了检测装置来检测所述差压是否超过预定的最小值。

可以使用这样的阀安排来检测差压对于特定目的而言是否足够高。如果不是这种情况，则检测装置例如可以给泵发送信号以增加压力，从而使得压差可以再次增加以超过预定的最小值。

在实施例中，流动控制阀与所述压力控制阀串联连接，所述压力控制阀控制所述流动控制阀上的差压。在这种情况下，穿过流动控制阀的流动仅取决于在流动控制阀的阀元件与阀座之间的距离。

如上所述，具有流动控制阀与压力控制阀的换热器阀安排的构造的目的是使控制阀上的差压或压差保持恒定。然而，这使得全部阀安排上的压力必须足够高以允许控制差压。当阀安排上总的压差(即，在阀安排的入口与出口之间的压差)小于预定的最小值时，不可能对流动控制阀上的差压进行控制。这个事实可以容易地通过检测装置来检测。当检测装置检测到差压没有超过预定的最小值时，明显的是换热器阀安排没有被充分供应有热载体介质。可以将这种情况发送至泵，其可以增加输出的压力。如果另一方面所有的换热器阀安排显示了差压超过了预定值，则可以降低泵压力。

在实施例中，所述阀元件在一个方向上由弹簧的弹簧力加载并且在与该弹簧的方向相反的方向上由所述差压加载，其中，所述最小值对应于所述弹簧力的最小值。换言之，如果单独地将差压作用在阀元件上，则其将产生与所述弹簧在其最伸长状态下的弹簧力相同的力。由于弹簧力已知，因此容易定下预定的最小值。

优选地，所述检测装置包括位置传感器。在这种情况下，没有必要使用成本效益将会较低的差压传感器或压力开关。

在实施例中，所述检测装置包括霍尔传感器。霍尔传感器取决于到磁体的距离来产生电信号。位置传感器并非必须具有高的精度。通常，当位置传感器可以给出是/否的信息时(换言之，如果该位置传感器可以确定阀元件是否搁置在止动件上或远离止动件)就已经足够。

在此，优选的是，所述检测装置包括磁体，所述磁体连接至所述阀元件。磁体不需要任何供应线或信号线。它可以容易地固定到阀元件上。

在另一个实施例中，传感器是电位计。

在实施例中，在所述阀元件距所述节流元件具有最大可能距离的情况下，所述位置传感器输出最大信号。这样的最大信号可以被容易地检测到并且给出关于阀元件距节流元件有最大距离的事实的可靠信息。

在实施例中，所述阀元件呈连接至隔膜的空心活塞的形式，活塞的内部空间形成中间区域，所述隔膜在背离所述节流元件的方向上由所述中间区域中的压力加载、并且在朝向所述节流元件的方向上由所述流动控制阀下游的压力加载。通常，活塞在背离所述节流元件的方向上由上述的弹簧的力加载。然后，活塞假定一个位置，流动控制阀上的差压与活塞的力在该位置中处于平衡状态。

在实施例中，所述阀元件包括多个压力开口，这些压力开口通过例如多个脉冲管将隔膜的相反两侧连接至加热或冷却系统的多个流动管线，或者相反两侧中的一者或两者可以通过内部压力连通来连接至阀的内部流动路径。再次地，所述隔膜可以在背离或朝向节流元件的方向由所述中间区域中的压力加载并且通过阀杆连接至与节流元件关联运行的阀元件上。

此目的是通过上述的加热系统来解决的，在于每个换热器配备有一个如上所述的阀安排，并且所述检测装置连接至所述控制器。

以此方式，当至少一个换热器阀安排中的差压已经下降到预定的最小值以下时，这些检测装置能够向控制器发送循环泵的压力过低的信号。在这种情况下，控制器可以操作循环泵以略微地增加压力。另一方面，当所有的换热器阀安排中的差压都超过预定的最小值时，热载体介质的压力有可能过高。在这种情况下，控制器可以操作循环泵以降低所产生的压力。

此目的是通过如上所述的用于操作加热系统的方法来解决的，在于所述循环泵被降低直到如上所述的阀安排检测到在这个阀安排中的差压已经降低到所述预定的最小值以下为止，并且然后所述循环泵的压力增加预定的压差。

以此方式，可以用最低的泵送能量消耗来操作循环泵。

在这种情况下，优选的是，所述压差对应于所述预定的最小值。循环泵的压力递增地或逐步地增加。当压差增加了所述预定的最小值并且仍有至少一个阀安排显示了表明没有超过预定的最小值的信号时，压差再次增加所述预定的最小值。

现在将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是加热系统的示意图示，并且

图2是换热器阀安排的示意图示，并且

图3是另一个阀安排的示意图示。

图1示意性地示出了加热系统1，该加热系统包括进给管线安排2和返回管线安排3。多个换热器4、5、6被连接在进给管线安排2与返回管线安排3之间。每个换热器4、5、6配备有一个阀安排7、8、9，将关联图2对这些阀安排进行更详细地描述。进给管线安排2和返回管线安排3连接至锅炉10。循环泵11被安排在由进给管线安排2和返回管线安排3形成的环路中。循环泵11由控制器12控制。

循环泵11使已经在锅炉10中加热过的热载体介质(例如热水)循环。为此目的，循环泵11必须增加在进给管线安排2中的热载体介质的压力。这个压力必须足够高以使得所有的换热器4、5、6都可以满足其需求。

循环泵的能量消耗极大地取决于其需要递送的所需差压或泵头。关于泵送能量消耗，优选地将泵头减少到最小，其中所有的阀安排7、8、9都可以递送所需的流动。为此目的，有必要的是，所有的阀安排7、8、9接收具有充足压力的热载体介质。

由于加热系统中的压降是取决于管道系统和换热器中的压降的，因此，通常不可能预测在阀安排7、8、9上的压降或者预测阀安排7、8、9中的哪一个将会接收最低的压力。

图2示意性地示出了阀安排7。阀安排7、8、9具有相同的构造。

阀安排7包括具有壳体，该壳体具有第一部分13和第二部分14。壳体具有入口15和出口16。入口15借助于进给管线安排2连接至循环泵11。到达入口15的热载体介质具有压力p1。

压力控制阀17被定位在入口15的下游并且包括呈空心活塞形式的阀元件18以及节流元件19。

弹簧20在背离节流元件19的方向上作用于阀元件18上。此外，阀元件18连接至隔膜21。

阀元件18的空心内部形成中间区域22。在这个中间区域22中的热载体介质具有压力p2。

流动控制阀23被安排在所述压力控制阀17的下游。流动控制阀23包括阀元件24和阀座25。出口16被安排在流动控制阀23的下游。在出口16中的热载体介质具有压力p3。

中间区域22的压力p2在朝向节流元件19的方向上作用于隔膜21上。出口16经由通道26连接至空间27，使得出口16的压力p3在与中间区域22的压力p2相反的方向上作用于隔膜上。

可以看出的是，在入口15中的压力p1高于在中间区域22中的压力p2。在中间区域22中的压力p2高于在出口16中的压力p3。

从图2可以进一步得出的是，流动控制阀23上的差压p2-p3与隔膜21上的差压p2-p3相等。这个差压p2-p3在隔膜21上产生的力对应于弹簧20的力。阀元件8采取了差压p2-p3与弹簧20的力处于平衡状态的位置。

当在入口15处的压力p1增大时，在中间区域22中的压力p2同样增大并且使阀元件8在朝向节流元件9的方向上转移，从而使得在中间区域22中的压力p2减小。当在入口15处的压力p1减小时，在中间区域22中的压力p2同样减小，使得阀元件18由于弹簧20的力而移动远离节流元件19，从而使得在中间区域22中的压力p2再次增大。

霍尔传感器28被安排在壳体的第二部分14中。磁体29被固定到阀元件8上、优选地被固定在阀元件18的面向流动控制阀23的末端处。

霍尔元件28与磁体29一起用作为检测装置，这些检测装置用于检测阀元件18是否能够执行压力控制功能。换言之，霍尔传感器28与磁体29一起形成位置传感器，该位置传感器在阀元件18距节流元件19具有最大距离的情况下输出最大信号。

当循环泵11没有将足够的压力递送到换热器阀装置7时，在入口15处的压力p1同样过低。由于在中间区域22中的压力p2不能大于在入口5中的压力p1，因此，弹簧20的力使阀元件18远离节流元件19移动，直到该阀元件搁置在形成了流动控制阀23的阀座25的中间壁30上。在这种情况下，在入口15中的压力p1与在中间区域22中的压力p2相同，并且阀元件18不能在朝向节流元件19的方向上移动以控制流动控制阀23上的差压或压差p2-p3。这种情况可以容易地被霍尔传感器28检测到，该霍尔传感器向循环泵11的控制器12输出相应的信号。因此，泵控制器11始终知道所有阀安排7、8、9的差压，更确切地说，该泵控制器知道在每个阀安排的入口15处的压力p1是否足以执行差压控制功能的事实。循环泵11的压力可以始终被控制在一个水平，其中具有最低差压的换热器阀装置7、8、9恰恰具有足以控制流动的差压。这将取决于被换热器4、5、6加热的空间的热负载。

霍尔传感器28可以容易地检测阀元件18是否可以被中间区域22中的压力p2移动。如果差压p2-p3小于与弹簧20的最小力相对应的预定最小值，那么不可能对差压进行控制。当使用霍尔传感器28和磁体29时，不需要压力传感器或压力开关。这将会实现相同的结果但是成本效益将会较低。

可以实现额外的益处，因为更容易对加热系统进行排除故障。例如，如果碎屑已经被堵塞在进给管线安排2中，则阀安排7、8、9的霍尔传感器28可以帮助识别堵塞点。

所有阀安排7、8、9的霍尔传感器28连接至循环泵11的控制器12。当循环泵11的压力过低使得在至少一个阀安排7、8、9中不可能进行压力控制时(这是由霍尔传感器28和磁体29检测到的)，则必须增大压力。在优选实施例中，可以逐步地或递增地进行这种压力增大，其中，每个增量对应于预定的最小值，其进而对应于弹簧20的最小力。

如上所述，当在入口15处的压力p1过低时，压力控制阀17的阀元件18搁置在中间壁30上。当循环泵11的压力被充分地增大时，阀元件18将开始在向节流元件19的方向上远离中间壁20移动。这种移动立即被霍尔传感器28检测到并向控制器12发送信号。如果控制器12接收所有阀安排7、8、9的信息是相应的阀元件18可再次移动并且因此能够执行压力控制，则控制器“注意到”循环泵11的压力是足够的。

图3示出了另一个阀安排7’。与图2的元件对应的元件以相同的参考数字来指示。

图3的阀安排7’仅包括压力控制阀17。这样的阀被设计成维持恒定设定的差压。在出口16中的压力经由内部连接并且与弹簧20一起作用于隔膜21的下侧，同时在流动管中的压力经由脉冲管26作用于隔膜21的顶部(即，空间27)。以此方式，处于平衡的阀维持被调整的差压。

这种差压可以通过旋转改变弹簧20的力的旋钮31来进行调整。

同样，在这种阀7’中，存在形成检测装置的霍尔传感器28和磁体29，这些检测装置被提供成检测由阀安排7’调整的差压是否超过预定的最小值。