阅读说明：本技术 控制阀 (Control valve ) 是由 U.凯勒 D.韦塞利 M.蒂兰 于 2018-04-23 设计创作，主要内容包括：描述了用于调节HVAC系统中的流体流的控制阀(100),控制阀(100)包括：限定流路(12)的阀壳体(11)；阀调节主体(13),其布置于流路(12)中且可针对流体流而在关闭位置与打开位置之间调整；以及流调节插入件(14),其构造成在跨越流调节插入件(14)的一压力差范围内调节流体流,其中,流调节插入件(14)包括在空间上固定的销(141)和包围销(141)的至少一部分的可弹性变形的环形节流部件(142),其中,环形节流部件(142)限定流调节插入件(14)中的孔口(143),以用于传递流体流,可通过环形节流部件(142)在跨越流调节插入件(14)的压力差下的变形而修改孔口(143)。(A control valve (100) for regulating fluid flow in an HVAC system is described, the control valve (100) comprising: a valve housing (11) defining a flow path (12); a valve regulating body (13) arranged in the flow path (12) and adjustable between a closed position and an open position for fluid flow; and a flow conditioning insert (14) configured to condition a fluid flow over a range of pressure differences across the flow conditioning insert (14), wherein the flow conditioning insert (14) comprises a spatially fixed pin (141) and an elastically deformable annular throttling member (142) surrounding at least a portion of the pin (141), wherein the annular throttling member (142) defines an aperture (143) in the flow conditioning insert (14) for passing the fluid flow, the aperture (143) being modifiable by deformation of the annular throttling member (142) under the pressure differences across the flow conditioning insert (14).)

控制阀

技术领域

本发明涉及用于调节HVAC系统中的流体流的控制阀和用于定位于控制阀的流路中的流调节***件。

背景技术

利用控制阀来调节流体流在HVAC系统(HVAC：加热、通风以及空气调节)中起到重要作用。特别地，期望在跨越控制阀的一压力差范围内将流率调节成某一值。这样的所谓的独立于压力的控制阀具有若干优点，诸如避免HVAC系统的装置(诸如，个别的空调)的供给过剩或供给不足、提高能量效率、快速并且可靠地选择阀等等。

用于利用控制阀来调节流体流的已知的解决方案典型地使用在空间上可移动的调节主体，该调节主体能够通过与阀座合作而降低流率。这样的解决方案在WO2014/198412A1中示出，其中，描述了用于控制阀的压力均衡***件。压力均衡***件包括具有促动部件的壳体，促动部件可移动地装配到壳体上，并且构造成至少部分地引导由阀调节的流动流，并且，当压力均衡***件被安装时，促动部件取决于普遍存在于流动流中的压力差而与阀座合作，以便调节流动流。

其它已知的解决方案涉及如例如在其中描述了流体控制装置的 US2454929中示出的弹性部件的自变形。流体控制装置包括：座部件，其具有由至少一个截头圆锥形表面限定的中心开口；和弹力环形部件，其在座部件上承座于开口上。环形部件具有中心开口，该中心开口与座部件中的开口基本上对准。座部件的截头圆锥形表面限定座部件的开口的至少一部分，并且布置成朝向弹力环形部件扩张。截头圆锥形表面与弹力环形部件相邻而终止于从弹力环形部件的开口沿径向向外隔开的点处。环形部件的中心部分可通过流体压力而偏转到座部件开口的截头圆锥形部分中。

从现有技术获知的解决方案具有复杂结构或在可利用的流率或可操作的压力范围的方面在性能上受限制。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于调节HVAC系统中的流体流的控制阀和一种用于定位于控制阀的流路中的流调节***件，其至少部分地改进现有技术并且避免现有技术的所提到的缺点的至少一部分。

根据本发明，该目标通过独立权利要求的特征而实现。另外，另外的有利的实施例由从属权利要求和描述推断出。

根据本发明的方面，该目标特别地由一种用于调节HVAC系统中的流体流的控制阀实现，控制阀包括：阀壳体，其限定流路；阀调节主体，其布置于流路中并且可针对流体流而在关闭位置与打开位置之间调整；以及至少一个流调节***件，其构造成在跨越流调节***件的一压力差范围内调节流体流。流调节***件包括在空间上固定的销和包围销的至少一部分的可弹性变形的环形节流部件。环形节流部件限定流调节***件中的孔口，以用于传递流体流，可通过环形节流部件在跨越流调节***件的压力差下的变形而修改孔口。

孔口的一部分可限定于环形节流部件与销之间。孔口的另一部分可限定于环形节流部件与流调节***件的另一部分之间。销可包括例如由桥部形成的固持面，用于将环形节流部件保持于流调节***件内。流体流可在桥部之间传递。在实施例中，销是锥形的。

流调节***件提供如下的优点：流率可被调节成由孔口的尺寸和环形节流部件的特性(诸如，例如材料或尺寸设计)确定的具体值。例如，增大跨越流调节***件的压力差导致环形节流部件变形，从而减小孔口的大小，这会限制流率。有利地，环形节流部件在变形时抵靠流调节***件的一部分(例如，销和/或形成于流调节***件内的座部)，这增大流调节***件在调节流时能够承受的压力差范围，而不必增大环形节流部件的厚度。

与例如带有可移动式***件和阀座的解决方案相比，流调节***件具有降低故障率的简单结构的优点。

在实施例中，流调节***件包括至少两个在空间上固定的销和至少两个可弹性变形的环形节流部件，这些环形节流部件各自包围销中的一个的至少一部分。通过变更销和环形节流部件的数量，从而能够改变孔口的数量，使得总流率能够被修改并且适于控制阀的具体要求。布置至少两个销和环形节流部件提供如下的另外的优点：能够以可改进控制阀的气穴(cavitation)性质的简单方式实现多个孔口。

负责通过变形来针对流体流而修改孔口的环形节流部件提供如下的优点：流调节***件可按与已知的解决方案相比而厚度减小的紧凑方式设计。尤其是，流调节***件的结构实现控制阀的线性设计，带有可移动式***件的解决方案典型地并非这种情况。而且，流调节***件提供如下的优点：流体流的笔直方向是有利的，使得普遍存在层流的范围能够增大。此外，与带有可移动式***件的已知的解决方案相比，跨越流调节***件的压力差能够保持得低。流体流的层流具有如下的优点：减少流所引起的振动和噪声的产生，并且，能够改进流调节性质(诸如，压力独立性)。

不存在可移动式***件(诸如，活塞)提供如下的另外的优点：能够避免不利的松弛影响。

由于环形节流部件包围销的至少一部分，并且抵靠流调节***件的一部分，因而与依赖于利用弹性部件内的孔来使弹性部件自变形的解决方案相比，可提供提高的稳健性、增大的操作范围以及减小的大小。

在实施例中，流调节***件以相对于与流路垂直的平面而镜像对称的方式设计。这具有如下的优点：可独立于流体流的方向而调节流量。

在实施例中，流调节***件包括承载板，承载板在流调节***件的位置处跨越阀壳体的横截面而延伸，并且包括用于接纳销和环形节流部件的凹陷部，其中，环形节流部件在销与承载板的一部分之间限定孔口。

承载板可包括用于接纳销和环形节流部件的多个凹陷部。被接纳于单个承载板的凹陷部中的多个销和环形节流部件提供提高该结构的简单性和稳健性的优点。凹陷部可按销可按形状配合和/或压配合的方式被接纳于凹陷部中的方式设计。销可包括形成于销的一端处的桥部，桥部在一端处连接到公共的配合环。配合环可使销能够以形状配合和/或压配合的方式被接纳于凹陷部中。尤其是，无论流体流的方向如何，销都可保持于承载部件中。

在实施例中，承载板包括形成用于环形节流部件的座部的凹陷部。座部提供如下的优点：能够避免在跨越流调节***件的高压力差下将环形节流部件从流调节***件释放。环形节流部件可在变形时抵靠座部的一部分。座部的该部分因此可形成用于环形节流部件的支承面。

在实施例中，流调节***件包括在流调节***件的位置处跨越阀壳体的横截面而延伸的承载板，其中，销与承载板整体地形成。销可通过桥部而与承载板连接，桥部形成用于将环形节流部件保持于承载板内的固持面。流体流可在桥部之间传递。

在实施例中，流调节***件包括用于接纳销和环形节流部件的框架元件，其中，环形节流部件在销与框架元件的一部分之间限定孔口，流调节***件包括承载板，其在流调节***件的位置处跨越阀壳体的横截面而延伸，并且包括用于接纳框架元件的凹陷部。对于多个销和环形节流部件，流调节***件可包括用于每个销的框架元件。销、环形节流部件以及框架元件可形成可置换的流调节单元。框架元件可按形状配合和/或压配合的方式保持于承载板的凹陷部中。

在实施例中，流调节***件包括：至少两个销和至少两个环形节流部件，环形节流部件各自包围两个销中的一个的至少一部分；以及至少两个框架元件，其各自用于接纳两个销和环形节流部件中的一个。

在实施例中，框架元件包括形成用于环形节流部件的座部的凹陷部。座部提供如下的优点：能够避免在跨越流调节***件的高压力差下将环形节流部件从流调节***件释放。环形节流部件可在变形时抵靠座部的一部分。座部的该部分因此可形成用于环形节流部件的支承面。

在实施例中，阀壳体包括用于接纳流调节***件的凹陷部。流调节***件可按形状配合的方式和/或按压配合的方式被接纳于控制阀的凹陷部中，使得流体流可被限于流过由环形节流部件限定的孔口。

在实施例中，阀壳体包括第一和第二阀壳体部件，其中，流调节***件固定地保持于第一和第二阀壳体部件之间。流调节***件可按形状配合和/或压配合的方式保持于第一和第二阀壳体部件之间。第一或第二阀壳体部件可包括用于接纳流调节***件的凹陷部。另外，第一或第二阀壳体部件可包括用于将流调节***件夹紧的支承面。

在实施例中，阀调节主体可针对流体流而围绕旋转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转。

尤其是，可旋转式阀调节主体可为带有通孔的球，使得控制阀形成球阀。通过将多个销和环形节流部件与球阀组合使用，从而可通过使流体流分布在多个孔口上来改进球阀的气穴性质。

在实施例中，流调节***件布置于阀调节主体内。通过将流调节***件放置于阀调节主体内，从而可实现特别地紧凑的设计。而且，带有布置于阀调节主体内的流调节***件的控制阀可特别地适合于其中流量可独立于流体流的方向而调节的对称设计。

在实施例中，流调节***件相对于流路而布置于阀调节主体的上游或下游。

在实施例中，流调节***件包括凹陷部，其为孔口作出贡献，以用于传递流体流。在带有承载板的实施例中，承载板可包括为孔口作出贡献的凹陷部。在带有框架元件的实施例中，框架元件可包括为孔口作出贡献的凹陷部。在变型中，销包括为孔口作出贡献的凹陷部。为孔口作出贡献的凹陷部提供如下的优点：可通过在跨越流调节***件的压力差下使环形节流部件的至少一部分压缩到凹陷部中，从而修改孔口。可通过变更为孔口作出贡献的凹陷部的设计和/或环形节流部件的尺寸而限定流体流被调节到的流率。凹陷部可布置成使得环形节流部件限定多个孔口。通过布置凹陷部而将孔口分成多个孔口提供能够改进气穴性质的优点。

优选地，流调节***件定位成使得环形节流部件的平面与流路垂直而延伸。

在实施例中，环形节流部件具有直径等于或小于控制阀在流调节***件的位置处的内径的一半的环带(annulus)。环形节流部件的该尺寸设计提供如下的优点：多个销和环形节流部件可平行地布置于流路中的同一水平处。

在实施例中，控制阀是包括两个消耗端口和四个源端口的六通阀，其中，四个源端口包括用于第一流体回路的两个第一源端口和用于第二流体回路的两个第二源端口。第一流体回路可为冷却回路，并且，第二流体回路可为加热回路。六通阀可包括至少一个根据本发明的流调节***件中的一个流调节***件，其布置于以下项中的至少一个中：两个消耗端口和四个源端口。

在实施例中，控制阀(特别地，六通阀)包括至少一个流调节***件中的第一流调节***件和至少一个流调节***件中的第二流调节***件，其中，第一和第二流调节***件分别构造成将流率调节成第一具体值和不同的第二具体值。

至少一个流调节***件中的第一流调节***件可布置于两个源端口中的一个中，并且，至少一个流调节***件中的第二流调节***件可布置于两个第二源端口中的一个中。因此，对于每个流体回路，可存在具体的流调节***件。利用第一和第二流调节***件，能够针对每个流体回路实现对流体流的单独调节。特别地，两个流调节***件能够彼此不同地构造，以针对两个流体回路(例如，针对热水回路和冷水回路)而将流率调节成不同的具体值。因而，两个流调节***件可包括不同尺寸的孔口和不同特性(诸如，例如材料或尺寸设计)的环形节流部件。

在实施例中，流调节***件布置于消耗端口中的一个中，这允许针对两个流体回路而将流体流调节成同一具体值。

在变型中，对于仅针对流体回路中的一个而要求流调节的情况，一个流调节***件布置于四个源端口中的仅一个中。

根据另外的方面，本发明还涉及用于定位于根据本发明的控制阀的流路中的流调节***件，流调节***件包括在空间上固定的销和包围销的至少一部分的可弹性变形的环形节流部件，其中，环形节流部件限定流调节***件中的孔口，以用于传递流体流，可通过环形节流部件在跨越流调节***件的压力差下的变形而修改孔口。

在实施例中，流调节***件包括至少两个在空间上固定的销和至少两个可弹性变形的环形节流部件，这些环形节流部件各自包围销中的一个的至少一部分。

在实施例中，流调节***件包括承载板，承载板包括用于接纳销和环形节流部件的凹陷部，其中，环形节流部件在销与承载板的一部分之间限定孔口。

在实施例中，流调节***件包括用于接纳销和环形节流部件的框架元件，其中，环形节流部件在销与框架元件的一部分之间限定孔口，流调节***件包括承载板，承载板包括用于接纳框架元件的凹陷部。

在实施例中，流调节***件包括凹陷部，其为孔口作出贡献，以用于传递流体流。

附图说明

将参考附图而以示例的方式更详细地解释本发明，其中：

图1a：示出控制阀的实施例的侧视剖视图；

图1b-c：示出图1a的流调节***件的一部分的放大；

图1d：示出图1b的销的正视图；

图2a：示出流调节***件的实施例的侧视剖视图；

图2b：示出图2a的流调节***件的透视剖视图；

图3a：示出带有两个销的流调节***件的另外的实施例的侧视剖视图；

图3b：示出图3a的流调节***件的后视图；

图4a：示出带有三个销的流调节***件的另外的实施例的后视图；

图4b：示出图4a的流调节***件的侧视剖视图；

图5a：示出带有四个销的流调节***件的另外的实施例的后视图；

图5b：示出图5a的流调节***件的侧视剖视图；

图6：示出由根据本发明的控制阀调节的流率的测量；

图7a：示出控制阀的另外的实施例的横截面图；

图7b：示出图7a的控制阀的分解透视图。

具体实施方式

图1a示出控制阀100的实施例的侧视剖视图，控制阀100包括阀壳体11，阀壳体11限定流路12。控制阀100包括阀调节主体13，阀调节主体13布置于流路12中并且可针对流体流而在关闭位置与打开位置之间调整。阀调节主体13可围绕旋转轴线131在关闭位置与打开位置之间旋转。在实施例中，阀调节主体13是带有通孔的球，并且，控制阀100是球阀。在阀调节主体13的上游，布置有流调节***件14，流调节***件14包括承载板144，承载板144在阀壳体11的横截面上延伸。流调节***件14包括两个锥形销141和两个环形节流部件142，环形节流部件142各自分别包围销141中的一个。环形节流部件142是可弹性变形的O型环。销141和环形节流部件142被接纳于承载板144的凹陷部1441中。环形节流部件142各自在销141与承载板144的与环形节流部件142相邻的部分1443之间限定孔口143。承载板144包括侧向地布置的凹陷部1442，凹陷部1442形成用于环形节流部件142的座部。

图1b和图1c针对流体流的不同压力P1和P2示出流调节***件14的被图1a中的圆C环绕的部分的放大。图1b示出在流体流的压力P1下被接纳于承载板144的凹陷部1441中的销141和环形节流部件142的构造。销141在一端处包括形成固持面的桥部1411，使得即使流体流改变流路的方向，环形节流部件142也可保持于承载板144内。桥部1411在一端处连接到配合环1412。配合环1412以形状配合和压配合的方式被接纳于凹陷部1441中。流体可穿过桥部1411之间的空间而流过流体调节***件。孔口143的一部分限定于环形节流部件142与销141之间，并且，孔口143的另一部分限定于环形节流部件142与承载板144的部分1443之间。图1c示出在大于P1的压力P2下的构造。由于跨越流体调节***件的压力降增大而导致环形节流部件142变形，并且，环形节流部件142被压靠在孔口143上并且被压靠在承载板144的部分1443上，该部分1443形成用于环形节流部件142的支承面。由于节流部件142变形，因而流体可流过的孔口143的大小减小，从而产生流率的调节。环形节流部件142的部分被挤压到侧向地布置的凹陷部1442中，凹陷部1442形成用于环形节流部件142的座部。

图1d示出沿图1b中的箭头B的方向看到的销141和环形节流部件142的正视图。销141包括连接到配合环1412的四个桥部1411。能够穿过桥部1412之间的空间(流体流能够经过其中)看到环形节流部件142。

图2a示出流调节***件24的实施例的侧视剖视图，流调节***件24带有承载板244，承载板244固定地保持于第一阀壳体部件211与第二阀壳体部件212之间，第二阀壳体部件212被用螺丝拧紧到第一阀壳体部件211上。第一阀壳体部件211包括接纳承载板244的周向凹陷部2111。第二阀壳体部件212包括支承面2121，承载板244抵接到支承面2121上，使得承载板244以形状配合的方式并且以压配合的方式被夹紧于第一和第二阀壳体部件211、212之间。承载板244可包括突出部，在承载板244装配到控制阀中时，突出部可变形，使得承载板244能够以压配合的方式被夹紧，而不使布置于承载板244的凹陷部2441中的销241发生应变。通过将承载板244以所示出的方式夹紧，从而能够避免泄漏和/或振动。尤其是，流体流被限于流过孔口243。在图2a中，示出被接纳于承载板244的凹陷部2441中的销241。销241以在空间上固定的方式布置。环形节流部件242包围销241的突出部分，并且在销241与承载板244的一部分之间限定孔口243。

图2b示出图2a的流调节***件24的透视剖视图，流调节***件24固定地保持于第一阀壳体部件211与第二阀壳体部件212之间，第二阀壳体部件212被用螺丝拧紧到第一阀壳体部件211上。在图2b中，能够看到两个销241，这两个销241相对于流路22而平行地布置。销241包括为孔口243作出贡献的凹陷部2413。环形节流部件242的至少一部分可在跨越流调节***件24的压力差下被压缩到相应的销241的凹陷部2413中，这修改用于传递流体流的孔口。

图3a示出带有两个销341和两个环形节流部件342的流调节***件34的另外的实施例的侧视剖视图。在图3a中，销和节流部件中的仅一个配有参考标号，以实现更好的可见性。然而，销和节流部件两者都分别以相同方式设计。销341以在空间上固定的方式布置。环形节流部件342包围销341。流调节***件34进一步包括两个框架元件346，这两个框架元件346布置于流调节***件34的承载板344中并且各自接纳销341和环形节流部件342。环形节流部件342在销341与框架元件346的一部分之间限定孔口343。框架元件346包括侧向地布置的凹陷部3461，凹陷部3461形成用于环形节流部件342的座部。承载板344包括用于接纳框架元件346的凹陷部3441。承载板344以形状配合的方式并且以压配合的方式接纳框架元件346，使得流体流被限于流过孔口343。承载板344被夹紧于第一阀壳体部件311与第二阀壳体部件312之间。第一阀壳体部件311被用螺丝拧紧到第二阀壳体部件312上。第二阀壳体部件312包括接纳承载板344的周向凹陷部3111。第一阀壳体部件311包括支承面3121，承载板344抵接到支承面3121上，使得承载板344以形状配合的方式并且以压配合的方式被夹紧于第一和第二阀壳体部件311、312之间。流路通过箭头32来象征。

图3b示出图3a的流调节***件34的后视图。能够通过第二阀壳体部件312的开口而辨别布置于流调节***件34内的两个销341和框架元件346。线A-A示出如图3a中所示出的剖视图的剖切线。

图4a示出带有三个框架元件446和销441的流调节***件44的另外的实施例的后视图。能够通过第二阀壳体部件412的开口而辨别销441和框架元件446。

图4b示出图4a的流调节***件44的侧视剖视图，其中，沿着图4a的线A-A截取剖面。流调节***件44的承载板444以与对于图3a的实施例而示出的方式类似的方式被夹紧于第一壳体部件411与第二壳体部件412之间。由于三个销441的具体布置而导致在剖视图中仅能够看到一个销441和包围销441的环形节流部件442以及一个框架元件446。销441、环形节流部件442以及框架元件446具有与图3a的实施例中所示出的设计类似的设计。

图5a示出带有四个销541和四个框架元件546的流调节***件54的另外的实施例的后视图。能够通过第二阀壳体部件512的开口而辨别销541和框架元件546。在图5b中示出流调节***件54的侧视剖视图，其中沿着线A-A截取剖面。流调节***件54的承载板544以与对于图3a或图4b的实施例而示出的方式类似的方式被夹紧于第一壳体部件511与第二壳体部件512之间。销541、环形节流部件542以及框架元件546具有与图3a的实施例中所示出的设计类似的设计。

图3a-5b中所示出的实施例也能够以与图1-2b中所示出的实施例类似的方式设计成不带框架元件。

图6示出由根据本发明的控制阀调节的流率的测量。与跨越流调节***件的压力差对比而示出流率。针对如下的布置而进行测量：控制阀是球阀，并且，流调节***件包括相对于流路而平行地布置的三个销和环形节流部件。流调节***件安装于阀调节主体的上游。曲线A示出针对以36.5°的角度打开的球阀的测量。曲线B示出针对66.5°的角度的测量，并且，曲线C示出针对完全地打开的球阀(90°)的测量。能够认识到，在高于某一最小△p值的情况下，控制阀作为独立于压力的阀而工作。在低于该最小△p值的情况下，控制阀如不带流调节***件的球阀那样工作，但K_v值较低。对于完全地打开的阀(90°)，最小△p值是大约0.5巴，其中，随着阀位置角度减小，最小△p值增大。

图7a示出设计为球阀的控制阀600的另外的实施例的横截面图，控制阀600包括成形为球的阀调节主体63，其带有通孔631。阀调节主体63可围绕轴线 631旋转。控制阀600包括容纳阀调节主体63的第一阀壳体部件611和容纳流调节***件64的第二阀壳体部件612。流调节***件64包括呈在第二阀壳体部件612的横截面上延伸的筒644的形状的承载板。筒644包括凹陷部6441，凹陷部6441接纳销641和环形节流部件642。环形节流部件642包围销641。筒644包括构造成以闩锁的方式将销641卡住的侧向闩锁部6444。如流路62所指示的，流调节***件64布置于阀调节主体63的下游。而且，如可在图7b中更清楚地看见的，流调节***件64由配合夹65保持于适当的位置。

图7b示出图7a的控制阀600的分解透视图，其示出流调节***件64和筒644。配合夹65包括两端，其带有能够用于将夹65卡住和移除或***的孔651。因而，所示出的实施例特别适合于取决于控制阀600的具体应用而使带有不同的流调节特性的不同的流调节***件63互换。