压力控制阀的制作方法

本发明涉及一种压力控制阀，该压力控制阀包括：至少一个流体入口和至少一个流体出口；压力响应阀座；压力响应阀元件，该压力响应阀元件相对于压力响应阀座可移动地布置；隔膜，该隔膜控制压力响应阀元件相对于压力响应阀座的位置；偏压元件，该偏压元件构造成在远离压力响应阀座的方向上偏压压力响应阀元件；以及插入元件，该插入元件将压力响应阀座和偏压元件互连，从而有助于偏压元件的张紧。在根据本发明的阀中，插入元件至少部分地布置在通过压力控制阀的流路中。此外，插入元件设置有允许流体流通过插入元件的一个或更多个开口。

背景技术：

为了保护建筑物的流体设施免受例如区域供热分配网络中出现的差压变化的影响，需要安装压力控制阀。

us2015/0308579a1公开了一种不依赖压力的控制阀。中空活塞可移动地布置在阀座中。所述阀包括与阀入口和中空活塞流体连通的腔室，以及构造成将中空活塞推向腔室的偏压构件。头部通过伸缩杆推压偏压构件，因为伸缩杆在一端连接到头部并且在另一端连接到调节螺栓。

技术实现要素：

本发明的实施例的一个目的是提供一种压力控制阀。在所述压力控制阀中，偏压元件被定位在流体流路的外部，使得流动不受偏压元件的干扰。

本发明实施例的另一个目的是提供一种压力控制阀。在所述压力控制阀中，偏压元件可以张紧和稳定，而不会干扰通过阀的流体流。

本发明提供一种压力控制阀，所述压力控制阀包括：

-至少一个流体入口和至少一个流体出口；

-压力响应阀座；

-压力响应阀元件，所述压力响应阀元件相对于所述压力响应阀座可移动地布置，所述压力响应阀元件相对于所述压力响应阀座的位置限定所述压力控制阀的第一开放度；

-隔膜，所述隔膜与所述压力响应阀元件连接，并且具有暴露于第一压力下的第一侧和暴露于第二压力下的第二侧，使得所述第一压力和所述第二压力之间的压力差的变化引起所述隔膜的挠曲，从而改变所述压力响应阀元件相对于所述压力响应阀座的位置；

-偏压元件，所述偏压元件构造在远离所述压力响应阀座的方向上偏压所述压力响应阀元件；以及

-插入元件，所述插入元件将所述压力响应阀座与所述偏压元件互连，从而有助于所述偏压元件的张紧，所述插入元件至少部分地布置在通过所述压力控制阀的流路中，并且所述插入元件设置有允许流体流通过所述插入元件的一个或更多个开口。

因此，本发明提供了一种在需要控制系统中的两点之间的压力差的系统中使用的压力控制阀。例如，压力控制阀可以安装在中央供暖系统和消费者建筑物之间的连接点处的区域供暖系统中。压力控制阀将会确保控制中央供暖和/或冷却系统与消费者建筑物的供暖和/或冷却系统之间的压力差。在本文中，术语“压力控制阀”应该被解释为意指下述阀：该阀能够控制和维持阀两端的压差，而不管系统中的压力条件的变化，诸如入口压力和/或出口压力的变化。通过控制和维持流动控制阀两端的压差，控制并维持了通过阀的流体的流量。

所述阀包括至少一个流体入口和至少一个流体出口。在操作期间，流体经由入口进入阀，流过阀的内部，并经由出口离开阀。允许流体进入阀的至少一个流体入口通常可以连接到供暖系统的可以改变压力的点。至少一个流体入口与连接到具有另一压力的点的至少一个出口流体连通，从而允许流体离开阀。

压力响应阀座应该被理解为传统的阀座，其形成阀的压力响应部件的一部分，例如具有圆形形状并且表示阀的位于阀的内部并且在入口和出口之间的固定部件。

同样形成阀的压力响应部件的一部分的压力响应阀元件以如下方式安装：使得它能够相对于压力响应阀座移动，即，使得它可以朝向和远离压力响应阀座移动，从而改变流量并由此改变压降。压力响应阀元件的靠近压力响应阀座的一部分可以具有与压力响应阀座的形状相对应的形状，使得它可以进入或邻接压力响应阀座。压力响应阀元件相对于压力响应阀座的相对位置限定了压力控制阀的第一开放度，即，与阀的压力响应部件相关联的开放度。第一开放度确定入口和出口之间的流体流，即，穿过阀的流体流。通过将压力响应阀元件朝向压力响应阀座移动，开放度减小，从而减少了通过阀的流体流。当压力响应阀元件进入或邻接压力响应阀元件时，阀被关闭并且防止流体流过阀。类似地，将压力响应阀元件远离压力响应阀座移动使得第一开放度增加，从而使得通过阀的流体流增加。

压力控制阀的隔膜由柔性材料制成，以便隔膜发生挠曲，作为对隔膜的两侧受到的第一压力和第二压力之间的差异的响应，即，隔膜响应于它的相反的两侧处的压力差而挠曲。例如，第一压力和第二压力可以分别是入口处和出口处的压力。在另一个示例中，第一压力可以在入口(出口)处，第二压力可以在阀的内部的以某种方式反映出口(入口)压力的点处。作为另一个示例，第一压力和第二压力可以对应于流体流系统的其他部分中的压力水平。

隔膜与压力响应阀元件连接，从而隔膜的挠曲确定了压力响应阀元件相对于压力响应阀座的位置。隔膜的第一侧暴露于第一压力(即，压力响应阀元件暴露于的压力)下。隔膜的第二侧与第一侧相反并且暴露于第二压力下。当第二压力例如高于第一压力时，隔膜将会在压力响应阀元件迫使其朝向压力响应阀座的方向上挠曲。此外，当压差中存在变化时，隔膜将响应于该变化而挠曲，这将会进一步使得压力响应阀元件运动。在第一压力和第二压力之间的压力差增加的情况下，压力响应阀元件朝向压力响应阀座移动，从而减小了开放度。类似地，在第一压力和第二压力之间的压力差减小的情况下，压力响应阀元件远离压力响应阀座移动，从而增加了开放度。

所述阀还包括偏压元件，所述偏压元件在远离压力响应阀座的方向上推动压力响应阀元件，使得阀可以保持在打开状态。偏压元件与隔膜一起工作，该隔膜控制压力响应阀元件相对于压力响应阀座的位置。偏压元件(即，它的偏压常数和尺寸)限定了第一压力和第二压力之间的最大压力差，因此限定了阀的容量。偏压元件可以连接到压力响应阀元件和/或隔膜。

插入元件将压力响应阀座和偏压元件互连。它可以呈刚性元件的形式，该刚性元件在一端邻接压力响应阀座并且在另一端附接到偏压元件。换句话说，它被挤压在偏压元件和压力响应阀座之间，从而有助于偏压元件的张紧。因此，插入元件将偏压元件推出通过阀的流路，从而确保偏压元件不会干扰通过阀的流体流。

偏压元件的附接到插入元件的部分可以围绕插入元件的一部分，从而实现插入元件和偏压元件之间的牢固接合。这种附接进一步有助于偏压元件的稳定性。如从上面的描述可以理解的是，插入元件至少部分地布置在通过压力控制阀的流路中，因为它由压力响应阀座定位，该压力响应阀座进一步定位在入口和出口之间。插入元件设置有一个或更多个开口，从而允许流体流通过插入元件并继续朝向出口中的一个。

插入元件的目的是张紧偏压元件。偏压元件的这种张紧有助于阀的灵敏度。这允许使用具有相对小的尺寸并具有低的固有偏压常数的偏压元件。此外，当插入元件附接到偏压元件的一端时，偏压元件稳定，因为插入元件的另一端邻接作为阀的固定部件的压力响应阀座。偏压元件的稳定性在阀操作中发挥重要的作用。也就是说，当偏压元件稳定时，确保阀的高灵敏度，并且阀能够响应于相当小的压力差而自动改变其开放度。插入元件也使偏压元件远离通过阀的流路，因为它被直接定位在流路中。这是一个优点，因为在这种构造中，流体流不会受到偏压元件的干扰。另外，由于插入元件设置有开口，通过阀的流动不受插入元件的影响。相反地，流动通过插入元件的开口被引导通过该插入元件。重要的是要注意，所有上述功能和优点都是通过具有一个或更多个开口的单个插入元件实现的。在迄今已知的阀中，这些特征要么不存在，要么是利用多个元件实现的。

在本发明的一个实施例中，插入元件的一个或更多个开口可以设置在插入元件的邻接压力响应阀座的一部分处以及插入元件的侧面上。设置在邻接压力响应阀座的部分处的一个或更多个开口允许流体流进入插入元件中，而设置在侧面上的一个或更多个开口允许流体流离开插入元件。当然，流体流可以通过侧面上的开口进入并通过邻接压力响应阀座的部分处的开口离开。因此，开口允许流体流通过插入元件并因此通过阀。

插入元件的邻接偏压元件的部分可以是关闭的，从而防止流体流朝向偏压元件通过。这样，偏压元件不直接暴露于流体流中，这种暴露可能影响通过阀的流动。因此，流体流不受偏压元件的干扰，这种干扰在另一方面可能引起湍流。此外，插入元件的该部分形成为使得偏压元件围绕它，从而使整个插入元件稳定。

插入元件可以是可更换的，从而可以引入新的插入元件。不同的插入元件可以具有不同的尺寸(即，高度和宽度)、不同数量的开口、不同尺寸和形状的开口等。通过在阀中具有这样的可更换的元件，可以使用相同的阀壳体和阀的其他基本部件并且简单地通过选择适当的插入元件来生产具有不同容量和最大差压的多种压力控制阀。这样减少了制造商所需的不同阀部件的数量，从而降低了制造成本。

偏压元件的张紧可以部分地由插入元件的高度限定，并且压力响应阀座和偏压元件之间的距离可以由插入元件的高度限定。偏压元件的张紧是其固有特性，该固有特性可以进一步通过插入元件的高度来校正。插入元件的高度限定了压力响应阀座和偏压元件之间的距离，并且还设置了到偏压元件的偏压。可以基于期望的阀容量和期望的由阀设定的最大差压来选择插入元件的高度。

在本发明的一个实施例中，偏压元件可以限定第一压力和第二压力之间的最大压力差，即，可以由阀设定的最大压差。

阀的偏压元件可以是或者包括至少一个弹簧。所述弹簧可以是例如可压缩弹簧或扭转弹簧。替代性地，偏压元件可以是或者包括能够使压力响应阀元件朝向或远离压力响应阀座偏压或推压的其他适当的装置。

压力响应阀元件可以呈杯状。在本文中，术语“杯状”应该被解释为意指压力响应阀元件具有限定自由边缘的底壁和侧壁，使得杯状元件允许物体被容纳在其内部。在这种情况下，偏压元件可以被容纳在压力响应阀元件的内部。此外，压力响应阀元件的宽度可以从靠近压力响应阀座的端部朝向附接隔膜的端部逐渐减小。该形状可以提供对偏压元件的进一步保护，因为在其周围体积减小并且在偏压元件周围可以找到较少量的流体。

在压力响应阀元件呈杯状情况下，阀的第一开放度可以由杯状阀元件的自由边缘与压力响应阀座之间的距离来确定。

插入元件可以至少部分地定位在压力响应阀元件的内部。当插入元件定位在压力响应阀元件的内部时，偏压元件将被完全推出通过阀的流路。此外，定位在压力响应阀元件的内部的偏压元件可以具有与压力响应阀元件不同的高度。这样为插入元件留出了空间，以占据压力响应阀元件的靠近压力响应阀座的部分。压力响应阀元件的内部的插入元件的部分越大，偏压元件越被保护免受直接流体流干扰。

所述压力控制阀还可以包括流动控制部件，所述流动控制部件包括：

-流动控制阀座；

-至少一个通道，所述至少一个通道连接所述至少一个流体入口和所述至少一个流体出口；

-活塞，以及

-流动控制阀元件，所述流动控制阀元件相对于所述流动控制阀座可移动地布置，所述流动控制阀元件相对于所述流动控制阀座的位置限定所述压力控制阀的流动控制部件的第二开放度。

流动控制阀座可以布置在压力响应阀座旁边并且进一步远离偏压元件和插入元件。流动控制阀元件可以布置在流动控制阀座的与压力响应阀座相反的一侧。流动控制阀座和流动控制阀元件以与压力响应阀座和压力响应阀元件类似的方式布置，并限定阀的流动控制部件。流动控制阀元件由活塞操作，该活塞改变流动控制阀元件相对于流动控制阀座的位置，从而改变通过阀的流体流。也就是说，通过阀的该部分的流体流是由第二开放度确定的，该第二开放度是由流动控制阀元件和流动控制阀座之间的相对位置限定的，而通过整个压力控制阀的流量是由第一开放度和第二开放度的组合确定的。活塞可以由诸如电致动器的致动器操作。替代性地，活塞可以手动操作，例如，活塞可以被手动设置到某个开放位置。

所述压力控制阀还可以包括具有第一端和第二端的压力导管，所述第一端与所述至少一个流体入口或者与所述至少一个流体出口压力连通，并且所述压力导管的第二端与所述隔膜的第二侧压力连通。如果导管的第一端连接到其中一个入口，则隔膜的第二侧暴露于其中一个入口处的压力下。类似地，当导管的第一端连接到其中一个出口时，隔膜的第二侧暴露于其中一个出口处的压力下。也就是说，其中一个入口(出口)处的压力通过压力导管反映到隔膜的第二侧上。

在压力导管连接到至少一个流体入口的情况下，隔膜的第一侧可以连接到至少一个流体出口。在这种情况下，隔膜的第一侧通过插入元件和压力响应阀元件与其中一个出口流体连通，并且由此将来自其中一个出口的压力反映到隔膜的第一侧。作用在隔膜上的压力差是其中一个出口和一个入口处的压力之间的差。例如，如果其中一个出口处的压力高于其中一个入口处的压力，则隔膜将在远离压力响应阀座的方向上挠曲，从而增加阀的第一开放度。在另一种情况下，当导管连接到至少一个流体出口时，隔膜的第一侧可以连接到至少一个流体入口。这里，隔膜的第一侧再次通过插入元件和压力响应阀元件与其中一个入口流体连通，并且由此将来自其中一个入口的压力反映到隔膜的第一侧。作用在隔膜上的压力差是其中一个入口和其中一个出口处的压力之间的差。这里，如果其中一个出口处的压力高于其中一个入口处的压力，则隔膜将会在朝向压力响应阀座的方向上挠曲，从而减小阀的第一开放度。因此，根据该实施例，控制隔膜的挠曲的压力差(并且由此压力响应阀元件相对于压力响应阀座的位置)是阀两端的压力差。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，其中，

图1是根据本发明的实施例的压力控制阀的剖视图，

图2a是根据本发明的实施例的在压力控制阀中使用的插入元件的透视图，并且

图2b是图2a的插入元件的俯视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的压力控制阀100的剖视图。图1所示的压力控制阀100包括一个流体入口101、一个流体出口102、压力响应阀座103、压力响应阀元件104、隔膜105、偏压元件106和插入元件200。

压力响应阀元件104相对于压力响应阀座103可移动地布置。压力响应阀元件104相对于压力响应阀座103的位置限定了压力控制阀100的第一开放度。

隔膜105具有第一侧(顶部)和第二侧(下部)。隔膜105的第一侧与压力响应阀元件104接触并且暴露于第一压力p1下。隔膜105的第二侧暴露于第二压力p2下。隔膜105构造成响应于第一压力(p1)和第二压力(p2)之间的压力差的变化而挠曲，从而控制压力响应阀元件104相对于压力响应阀座103的位置。

偏压元件106构造成在远离压力响应阀座103的方向上偏压压力响应阀元件104。

插入元件200将压力响应阀座103和偏压元件106互连，从而有助于偏压元件106的张紧。插入元件200设置有多个开口，以允许流体流通过插入元件200。偏压元件106被插入元件200推出流路，由于插入元件200布置在流路中并且被设计成具有一个或更多个开口，使得流动可以基本上不受约束地通过那里。通过具有这样的插入元件200，压力控制阀100可以设置有偏压元件106和压力响应阀元件104，而在流路中没有流动干扰元件。

插入元件200具有许多功能：它使偏压元件106远离流体流路；另外，它对偏压元件106进行偏压；并且它使偏压元件106稳定。由于这种插入元件200，流体流不受偏压元件106的干扰，稳定的偏压元件106产生了阀100能够对相当小的压力差作出反应的高灵敏度。

压力控制阀100还包括流动控制部件，该流动控制部件包括流动控制阀座109、连接入口101和出口102的一个通道、活塞111以及流动控制阀元件112。流动控制阀元件112相对于流动控制阀座109可移动地布置。流动控制阀元件112相对于流动控制阀座109的位置限定了压力控制阀100的流动控制部件的第二开放度。

压力控制阀100还设置有压力导管113。压力导管113具有第一端114和第二端115。压力导管113的第一端114与入口101压力连通，因此，由于压力导管113的第二端115与隔膜105的第二侧压力连通，所以来自入口101的压力通过导管113反映到隔膜105的第二侧。隔膜105的第一侧经由插入元件200和第一阀元件104暴露于出口102处的压力下。因此，作用在隔膜105上的压力差是出口102和入口101处的压力之间的差。例如，如果出口102处的压力高于入口101处的压力5，则隔膜105将在远离压力响应阀座103的方向上挠曲，从而增加阀100的第一开放度。

图2a是根据本发明的实施例的用于在压力控制阀中使用的插入元件200的透视图。图2a的插入元件可以例如在图1所示的阀中使用。在该视图中，可以看到两个侧面开口201。这些开口被肋205分开。插入元件200的侧面上的这两个开口201允许流体流离开插入元件200。插入元件200的布置成邻接偏压元件106的部分202是关闭的，从而防止流体流朝向偏压元件106而通过。这样，偏压元件106不直接暴露于流体流，这是特别重要的，因为它可能引起湍流。这样，通过阀100的流动不受偏压元件106的存在的影响和干扰。

插入元件200的部分202形成为使得偏压元件围绕它，从而使偏压元件106稳定。另外，插入元件200和偏压元件106之间的这种附接有助于偏压元件106的稳定性。每个肋205都具有凹槽203，该凹槽用于容易地将插入元件200插入阀中。插入元件200的部分204与压力响应阀座接合。

图2b是图2a的插入元件200的俯视图，插入元件200具有大致圆形的横截面。插入元件200包括三个侧面开口(未示出)、三个肋205以及因此以120°分开并对称布置的三个凹槽203。在该视图中，示出了顶部开口206。顶部开口206允许流体流进入插入元件200中。设置在邻接压力响应阀座的部分处的顶部开口206允许流体流进入插入元件200中，同时侧面上的三个侧面开口201允许流体流离开插入元件200。根据插入元件200相对于压力响应阀座的位置，流体流可以通过侧面开口201进入并在邻接压力响应阀座的部分处通过顶部开口206离开。因此，开口201和206允许流体流基本上不受干扰地通过插入元件200并因此通过整个压力控制阀100。