筒体流速调整组件和具有双重调整标度的液压流速控制阀的制作方法

1.本发明涉及筒体流速调整组件并且涉及具有双重调整标度的液压流速控制阀。
2.更具体地，本发明涉及一种适合于简单型液压控制阀的具有阀杆堵头闸板和预调整套筒的筒体流速预调整控制组件；该筒体流速预调整控制组件提供有手动命令模式或可机动化或制成恒温的，并且可并入动态平衡/补偿流速系统。


背景技术：

3.用于调整流体流速的流体控制阀(还配置用于静态预调整)为已知的，并且广泛地用于液压系统和热工系统。所述液压阀通常还提供有用于平衡或补偿入口压力的器具，并且通常已知为压力独立控制阀或picv。
4.这些流体阀为通常用于热工应用的液压装置，在该热工应用中，在入口处需要恒定流速的液体流体(通常，水)(独立于在上游和下游所发生的流体压力变化)。
5.用于动态地调整和平衡流速的已知类型的阀允许水力系统的更灵活且简化的设计和制造，在该水力系统中，流体热载体朝向一个或多个用户(诸如换热器、散热器、风扇对流器)的流速需为恒定的。此外，picv允许独立于上游和下游所发生的流体压力条件而调整流速，从而将预设流速或用户要求流速保持恒定。
6.所述调整/平衡阀或picv通常包括三个调整组件：流速的预调整组件，该预调整组件配置成预选择用户的入口处的最大标称流速；反馈调整组件(通常为闸板组件)，该反馈调整组件配置成根据例如环境温度调整或阻塞所需的流体热载体的流速；和平衡/补偿组件，该平衡/补偿组件配置成将流速维持恒定(独立于阀上游和下游的压力条件)。
7.picv通常包括致动器，诸如提供有推杆的已知电热头，该致动器能够线性地致动阀杆(还已知为阀筒体)，从而闭合阀本体中的堵头闸板以用于堵塞和闭合流体通路。通常，所述致动器通过机械或机电装置来实现，该机械或机电装置有利地连接至电子中央单元并且配置成根据例如环境温度闭合阀杆闸板。此外，这些阀通常提供有调整旋钮系统，该调整旋钮系统为通过操作者可致动的，连接至提供有开口的调整套筒，该开口配置成与套筒横截面一起旋转地改变，以设定所需最大流体流速值(例如，对应于待供应的最大热能量)。
8.文件wo
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2018051150和ep
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3067772中示出了示例性流速调整阀，这些示例性流速调整阀也提供有用于动态地平衡流速的组件。
9.用于动态地调整和平衡流体流速的阀的另一实例描述于相同申请人姓名的欧洲专利ep 3 201 500(b1)中，该专利涉及一种阀，该阀包括用于调整流体静态流速的器具(该器具配置成改变阀入口和出口之间的通路端口的横截面)和用于动态地平衡流速的器具(该器具配置成根据进入流体流速变化调整离开阀的流体的流速)。动态平衡器具包括穿孔元件，该穿孔元件插置于入口开口和中间腔室之间以允许流体通路仅穿过穿孔元件的至少一个开口。此外，弹性元件设置于面向阀本体中的流体入口开口的穿孔元件的表面处，使得阀入口和出口之间压力差的增加通过弹性元件的扩大来匹配，以减小穿孔元件的开口的通路面积并且确保恒定流速。
10.这些引用阀类型的一个严重缺点在于，每个标准化阀尺寸通过对应流速范围来表征，调整在该对应流速范围内执行。因此，阀制造商必须提供相同类型和尺寸的阀的许多型式，每种型式具有根据流速范围的不同预调整组件，阀必须在该流速范围内操作。这一事实引起制造和储存较大数量的元件，并且还引起销售许多型式的相同阀，这些型式仅关于预调整套筒彼此不同。


技术实现要素：

11.本发明的目标包括，至少部分地克服和排除上文所给定现有技术的操作缺点和限制。更特别地，本发明的一个目标包括提供一种筒体流速调整组件和一种对应液压阀(例如，picv型)，该对应液压阀能够配置和选择用于以不同流速范围操作：具有较大流速水平的范围和具有较小流速水平的范围。
12.本发明的另一目标包括提供一种筒体流速调整组件和一种对应液压阀(例如，picv型)，该对应液压阀具有高水平的可靠性和耐用性，并且此外可容易地且经济地制造。
13.另外，本发明的一个目标是提供一种筒体流速调整组件和一种对应液压阀(例如，picv型)；相比于已知装置，该筒体流速调整组件和对应液压阀对于用以引起阀闭合所需的相同力能够以小尺寸的经济致动器进行操作。
14.本发明的一个目标为根据权利要求1所述的筒体流速调整组件，并且其具体实施例描述于从属权利要求2至11中。根据另一个方面，本发明的目标为根据权利要求12所述的液压阀和根据权利要求13所述的其优选实施例。
附图说明
15.本发明目标的筒体流速调整组件和对应液压阀的结构操作特性可根据下述具体实施方式来更佳地理解，其中该具体实施方式参考表示一些优选非限制性实施例的附图，其中：
16.图1为包括本发明目标的筒体流速调整组件的液压picv的轴测图的示意图；
17.图2为包括本发明目标的筒体流速调整组件的液压picv的轴测分解图的示意图；
18.图3为本发明目标的液压阀的筒体流速调整组件的轴测分解图的示意图；
19.图4为本发明目标的液压阀的筒体流速调整组件的另一视角的轴测示意图；
20.图5为包括本发明目标的筒体流速调整组件的液压picv的平面图的示意图；
21.图6为根据液压picv的图5的平面vi的剖视图的示意图，该液压picv包括本发明目标的筒体流速调整组件；
22.图7为根据液压picv的图5的平面vii的剖视图的示意图，该液压picv包括本发明目标的筒体流速调整组件；
23.图8为本发明目标的筒体流速调整组件的平面图的示意图；
24.图9为根据本发明目标的筒体流速调整组件的图8的平面ix的剖视图的示意图；
25.图10为包括本发明目标的筒体流速调整组件的液压picv的操作图形的示意图，该筒体流速调整组件用于根据压力差δp的数值调整不同范围和不同分辨率的流体流速。
具体实施方式
26.参考附图并且特别地参考图1、图2、图4、图5和图6，根据本发明示出了picv(压力独立控制阀)型的液压阀100的优选实施例根据。阀100包括阀本体102，阀本体102包括入口开口104、出口开口105和致动开口106。开口108形成于阀本体102中(特别地，picv型中)，自身已知的动态平衡/补偿压力组件200接纳于阀本体102中。
27.此类平衡组件200通常包括管状元件202，管状元件202通过柔性隔膜204(例如，由弹性材料制成)滑动地致动，柔性隔膜204在其一个面上对入口开口104中的流体压力敏感，在其相对的一个面上对出口开口105中的流体压力敏感，从而使得管状元件202根据入口开口104和出口开口105之间的压力差δp增加或限制阀中的流体流。此外，平衡组件200通常还包括弹性元件206，弹性元件206配置成将管状元件202保持于单稳态位置(例如，操作位置)。
28.通常，阀本体102还包括一个或多个服务开口110，服务开口110配置成在安装时服务并控制阀100；所述服务开口110通常通过堵头110'来闭合。
29.阀100提供有具有通路开口114的内壁112，通路开口114适用于筒体流速调整组件10和所述平衡组件200。
30.通常，阀100还可提供有放置于入口开口104和出口开口105处的常规连接器300。
31.附图(特别地，图3、图4、图8和图9)示出了筒体流速调整组件10，筒体流速调整组件10包括滑动地接纳阀杆14的大致圆柱形状的筒体本体12。所述筒体流速调整组件10在致动开口106处插入阀本体102中。
32.在阀100内侧附接至阀杆14的第一端部14'的闸板16(例如，堵头)配置成抵着阀100的通路开口114滑动，以通过闸板16将流体流从最大量调整至完全闭合。阀杆14的第二端部14"暴露于阀本体100外侧，并且配置成接合常规机械或机电致动器(未示出)，该常规机械或机电致动器设计成使阀杆14线性地移动以通过闸板16闭合或打开通路开口114。
33.所述阀杆14还提供有另一弹性元件18(例如，线圈弹簧)，弹性元件18共轴地放置于阀杆14周围并且放置于筒体本体12中以将阀杆14与闸板16一起保持于相对于本体102的开口114常开的单稳态位置。所述阀杆14和所述弹性元件通过第一套圈19保持于筒体本体12中的适当位置。
34.筒体流速调整组件10(在下文中，由筒体10来简要地指示)还包括大体管状圆柱形状套筒20，套筒20附接至筒体本体12的内端。
35.特别地还参考图6和图7，所述套筒20配置成调整和限制流体流，该流体流离开阀本体102中的通路开口114并且通过形成于套筒20自身的圆柱外壁24中的至少一个第一形状开口22和至少一个第二形状开口22'移动朝向出口开口105。第一开口22的形状允许根据第一标度而调整流体流速的第一值范围内的阀的最大流速。第二开口22'的形状允许根据第二标度而调整流体流速的第二值范围内的阀的最大流速。图6和图7示出了非操作过渡配置的闸板。
36.第一分辨率关联于所述第一标度，并且不同的第二分辨率关联于所述第二标度。术语“分辨率”意指根据套筒20旋转预设角度值可获得的流速范围。
37.套筒20的所述第一和第二开口22和22'允许通过使套筒20自身旋转从而改变朝向出口开口105的通路横截面而预设离开阀的流体最大流速。
38.第一开口22和第二开口22'可在套筒20的自由端部处具有开放形状(如图所示)，或可整体地外接于圆柱形壁24中。第一开口22和第二开口22'形成于套筒20的圆柱形部24的部分上，这些部分由所述圆柱形壁24的实体部分分开以选择性地操作(换句话讲，非同时地)来调整流体流速。优选地，第一形状开口22和第二形状开口22'形成于圆柱形壁24的直径相对位置处的部分上。
39.此外，每个所述第一形状开口22和第二形状开口22'具有面向阀本体102的通路间隙116、根据套筒20旋转而改变的横截面。当第一形状开口22面向所述通路间隙116时，第二开口22'处于非操作模式，远离通路间隙116(反之亦然)。每个所述第一开口22和第二开口22'继而可包括形成于圆柱形壁24中的一个以上的开口，这些开口具有彼此相同或不同的横截面并且配置成同时或连续地面向通路间隙116。
40.根据附图的实例，第一开口22具有较大尺寸并且第二开口22'具有较小尺寸，以能够在两个不同流体流或流速范围内预设阀100的两种操作配置(彼此另选的)。
41.有利地，所述套筒20可由塑料材料、聚合物、或热塑性塑料、金属材料或其它合成材料制成，或可通过添加制造技术来制成。有利地，套筒20通过压力扣合器具25附接至筒体本体12，压力扣合器具25形成于套筒的内径表面上和筒体12的端部直径表面上。
42.套筒20可与闸板本体12一起旋转，但也可通过与阀杆14一体的闸板16(通过将器具56连接至阀杆14自身)的堵头或垫片55进行旋转，诸如，例如形成于阀杆14的第一端部14'上的平坦部分，第一端部14'与堵头或垫片55的非圆形形状开口匹配，如图3所示。
43.仍具体地参考图3，在第二端部14"处，通过作用于阀杆14上的常规扳手使阀杆与堵头55一起旋转，堵头55继而通过至少一个突出部57使套筒20旋转，突出部57与形成于套筒20的内表面上的相应凹槽57'匹配。
44.另外，所述筒体10包括分度基准器具30，分度基准器具30处于筒体10自身(例如，盘形物)上或直接地形成于其上。基准器具30配置成在所述阀100外侧图形地示出所述第一和第二标度，并且放置于筒体本体12上。
45.所述基准器具30分成至少两个部分并且包括第一分度标度32和第二分度标度33，第一分度标度32对应于第一形状开口22的开口位置，第二分度标度33对应于第二形状开口22'的开口位置。
46.筒体10通过第二套圈118(图2)在阀本体12中可为静止的或旋转的，第二套圈118附接于致动开口106处。根据另一个实施例，筒体10与阀本体12为一体的。
47.特别地参考图1，在附图的优选实施例中，筒体10为通过扳手可调整的，该扳手作用于阀杆14的第二端部14"上并且配置成使所述阀杆14和因此套筒20相对于筒体本体12旋转以用于预调整控制阀100。一旦执行预调整，则能够安装致动器(未示出)，该致动器提供有线性操作或电热头，设置于阀100的致动开口106处，并且配置成与筒体10的阀杆14协作。
48.特别地参考图6、图7和图9，在一个优选实施例中，筒体组件10的阀杆14还可包括补偿导管15(图9)，补偿导管15沿着阀杆14自身的轴线部分地延伸并且具有第一端部14'处的开口15'和阀杆14自身的外径表面处的至少另一开口15"。在阀杆14的外径表面上，另一开口15"与形成于筒体本体12中的腔室13流体连通。
49.补偿导管15的形状可为弯曲的。
50.通过中心孔52，所述腔室13的内侧接纳与阀杆14一体的柱塞50，使得其与该阀杆
一起在所述腔室13内侧滑动。柱塞50通过固定器具54附接至阀杆14，固定器具54包括例如弹性可变形扣合器具。特别地，固定器具54包括一个或多个直径套环，该一个或多个直径套环形成于中心孔52的内表面上并且与其它侧向套环17协作，侧向套环17形成于阀杆14的侧向外表面上。此外，防止柱塞50轴向地平移朝向闸板16的第一端部14'，闸板16附接至阀杆14的相同端部。例如，所述闸板16可通过堵头或垫片55有利地设置于阀杆14上，阀杆14配置成使闸板16移动到与筒体本体12邻接。
51.有利地，柱塞50由塑料材料、热塑性塑料、聚合物或热聚合物或金属材料，或其它烧结材料制成，或可通过添加制造技术来制成。
52.补偿导管15的开口15"可包括横向孔或导管(例如，径向)，该横向孔或导管可为贯穿的，换句话讲，其沿着阀杆14的所有横截面延伸或在阀杆14中部分地延伸，使得其以任何方式与补偿导管15和腔室13流体连通。柱塞50还提供有流体紧密元件90(例如，唇缘垫圈、弹性材料o形环)，流体紧密元件90设置于中心孔52的内径表面和阀杆14的外径表面之间，和柱塞50的外径表面和腔室13的内径表面之间。
53.特别地，另一开口15"与腔室13的部分13'流体连通，部分13'插置于柱塞50和阀杆14的第二端部14"之间。更特别地，腔室13的此类部分13'(其上形成有另一开口15")插置于柱塞50和弹性元件18之间。据观察，部分13'相对于通路开口114始终为流体紧密的。
54.有利地，所述密封元件90可接纳于合适环形外壳或凹陷部中，该环形外壳或凹陷部形成于柱塞50和阀杆14的外表面上。
55.有利地，筒体10可提供有密封元件95，以确保筒体10自身和阀本体12之间的流体紧密性。
56.下文所描述的操作可根据阀100的事先给出描述来理解。
57.插入本说明的阀100中的筒体10具有套筒16的有利特性，套筒16能够允许阀100以不同或非常不同的流速标度，彼此不同的尺寸进行操作。例如，能够根据用于高流体流应用和低流体流的配置以相同阀和相同内部部件进行操作。
58.更特别地，在安装步骤期间，通过使筒体10和与之一体的套筒20经由轮400旋转，操作者可根据预选择配置对阀进行配置。例如，通过使轮400和筒体10根据第一分度标度32旋转不同打开程度，该打开程度对应于面向通路间隙116的第一形状开口22的不同位置，操作者选择对应于该配置的操作范围。利用此类配置，第二形状开口22'为远离通路间隙不工作的。类似地，操作者可通过使轮400在第二分度标度33上旋转而配置阀100，以与面向通路间隙116的第二形状开口22'一起操作。
59.关于第一和第二分度标度32和33的每一者，筒体10的不同位置对应于从与两种不同操作配置相关联的最小者至最大者的不同所选流速。当套筒20从一种配置切换至另一者时，其放置于明显地不同于两种操作配置的非操作中间位置。术语非操作位置意指其中外圆柱形部24面向通路间隙116而无需第一开口22和第二开口22'的调整配置的位置(其中流体通路为非可用的或仅有限流体通路为可用的)。一般来讲，在分度标度32和33的一者上设定配置范围的最小值引起流体流速永远未完全堵塞。
60.特别地参考图1、图6和图7，如果阀100需通过闸板16来闭合，那么机电致动器(未示出)作用于阀杆14的第二端部14'上，从而将其向下推送，从而克服另一弹性元件18的力以用于移动闸板16使之与通路开口114的边缘接触，从而阻塞入口开口104和出口开口105
之间的流体通路。
61.在闸板16的闭合步骤期间，通过补偿导管15与通路开口114流体连通的腔室13引起流动通过通路开口114或通路开口114处的流体的压力p1等于腔室13中的压力p2。因此，生成了作用于面向腔室13的柱塞50表面上的力f2，力f2与由流动流体的压力p1所施加力f1相对，从而对其进行补偿。通过机电致动器的减小力，这允许闸板16为通过对应阀杆14可致动的，该减小力主要由另一弹性元件18生成，另一弹性元件18一般随着压力p1增加而保持恒定。
62.补偿孔15的开口15'移动至相邻于通路开口114处的闭合闸板16的位置，使得与闸板16闭合相反的相同压力转移至腔室13。这种特征允许通过具有相同幅值的力(该力施加于面向腔室13的柱塞50表面上)的准确补偿，该准确补偿中和了作用于闸板16上的力。
63.图10特别地示出了图形，其中以l/h(升/小时)表示的流体流速的实际值作为阀100的入口开口104和出口开口105之间的压力差δp的数值范围的函数，压力差δp以kpa(千帕)表示。据从所示数值所观察，使套筒(20)旋转通过第一开口22和第二开口22'获得了图10分别以低流速i(50
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400l/h)和高流速ii(200
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800l/h)处的罗马数字i和ii所示的两种不同调整范围。除了关于两个范围的某一水平和另一水平之间的不同分辨率的不同流速之外，通过第一和第二分度标度32、33可选择的罗马数字1至4也彼此不同。虽然范围i与约100l/h的分辨率匹配，但是范围ii与约200l/h的分辨率匹配。
64.根据前述说明，本发明目标的用于液压地调整和平衡流体流速的阀的所获得优点为明显的。
65.筒体组件和对应液压阀100为特别有利的；因为它们允许获得一种阀，该阀为根据两种不同流速范围可调整的，彼此部分地重叠或彼此完全不同的；并且允许平衡关于两个范围的δp数值范围内的流速。
66.阀的另一优点为对于每种标准化尺寸实施一种型式的一种装置或一种阀，而不需要提供两种型式的相同阀；这两种型式仅关于流速的预调整范围(套筒20可获得)不同，从而获得制造、存储和营销节省，因为由于标准尺寸的连接部而仅需要单种类型的现成阀。
67.本发明还为特别有利的，因为向用户提供了液压阀100，液压阀100具有常规型恒温堵头闸板或具有使之平衡的压力以确保流体流速预调整的更佳分辨率，因为其可在具有不同数值的两个标度的两个范围之间进行操作。事实上，根据本发明的阀100允许使液压系统(该阀安装于其中)更通用，并且更适应于可能以后扩展，该可能以后扩展对于增加可用流速或通常对于变化条件为需要的(由于例如设计错误或未考虑参数)，而无需替换阀100。
68.本发明目标的筒体组件和对应液压阀100在附图的实施例中也为有利的，因为它们补偿在闭合步骤期间作用于闸板上的力，允许使用较小和经济致动器并且相对于根据现有技术所用那些具有小功率消耗。据观察，小尺寸致动器的使用从尺寸视角也为有利的，因为其允许将阀安装于狭窄空间和盒中。此外，使用在阀杆内侧延伸的导管未损害阀杆自身的行程。所描述结构的另一个优点在于，腔室13内的补偿压力精确地为作用于阀100的通路开口114处的闸板16上的压力。由于文丘里效应，所述通路开口114处的流体流压力事实上略微小于阀的其它部分。通路开口114和腔室13之间的流体连接部(穿过补偿导管15)确保了由柱塞50上的压力所生成的力的完美平衡，并且还确保了通过机电致动器(诸如，例如电热头)的反馈的准确闭合。
69.虽然上文所描述的本发明特别地参考以例示非限制性方式所给出的一些优选实施例来描述，但是根据上文所讨论的描述，许多修改和变型对于本领域的技术人员将为显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入下述权利要求书的范围内的所有修改和变型。