專利名稱：加熱/冷卻系統(tǒng)的制作方法
本申請涉及一種通過一條管道供應加熱或冷卻流體的加熱/冷卻系統(tǒng)。
當然，上述類型的加熱/冷卻系統(tǒng)已經(jīng)存在了若干年。這種系統(tǒng)通常使用一個閥控制流體的溫度來控制流體的流動。已經(jīng)提出過許多種閥的結(jié)構(gòu)，但是很難提供一個其中閥裝置的價格低廉并足夠穩(wěn)定的應用于各種場合的系統(tǒng)(比如家庭系統(tǒng))，或者是能提供足夠高的控制水平來精確和穩(wěn)定地控制流體流動的系統(tǒng)(如工業(yè)應用中所需的)。
本發(fā)明的目的在于克服上述和其它問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一個系統(tǒng)用來控制加熱或冷卻流體的流動，該系統(tǒng)包括一個至少具有一個進入管道的殼體，在使用中，流體可以通過該進入管道流進該殼體；至少一個流出通道，在使用中，流體可以通過該流出通道從該殼體中流出；一個控制流體流過殼體的閥，該閥包括相對于第一軸線對稱的第一閥件，它具有一個軸向延伸的孔和一個橫向延伸并與孔相聯(lián)接的以使流體從其中流過的通道；延伸到該孔中并與第一閥件流體密封的聯(lián)接的第二閥件，該第二閥件具有至少一個進入口和至少一個出口以使流體從閥中流過，其中第二閥件相對于第一閥件是可轉(zhuǎn)動的來控制流體流過該閥；和控制第二閥件的轉(zhuǎn)動從而控制流體通過該閥流動的裝置。
該殼體可以具有兩個進入管道和一個流出管道，或者一個進入管道和兩個流出管道，或者兩個進入管道和兩個流出管道。
一個或兩個閥件可以具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面。
該殼體可以包括一對相配合的閥體元件。第二閥件在形狀上可以基本上是圓錐形的或者基本上是圓柱形的。
在第一閥件上橫向延伸的該通道可以基本上與該孔垂直。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一個用來控制加熱或冷卻流體流動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
一個在使用中流體可以流過的管道；和一個控制流體流過該管道的閥，該閥包括至少具有一個形成在其上的通道的第一閥件，該通道用于使流體從其中通過，該第一閥件具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面；至少具有一個形成在其上的通道的并具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面的第二閥件，該表面與第一閥件的配合表面不漏流體的配合，該第二閥件在通道使流體流過閥體和流體的流動被阻止的位置之間轉(zhuǎn)動；和控制第二閥件的轉(zhuǎn)動從而控制流體通過該閥流動的裝置。
多個通道可以形成在每一個閥件上以便該閥可以控制流體在多于一個通道內(nèi)的流動。至少一個通道可以具有這樣特征的截面形狀使得第二閥體相對于第一閥體的轉(zhuǎn)動位置與流量之間的關系是非線性的或者是等百分比改變的。
控制第二閥件轉(zhuǎn)動的裝置可以是一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。可以使用一個低壓電驅(qū)動馬達，或者甚至是一個手動杠桿。
該系統(tǒng)另外還提供了一根旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，它與第二閥件成一體上并與驅(qū)動單元相連。
可以設置手動操作控制裝置來控制第二閥件的轉(zhuǎn)動。該手動操作控制裝置可以優(yōu)先于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
該系統(tǒng)可以是一個家庭加熱或冷卻系統(tǒng)。
減小摩擦的材料可以是塑料，例如液晶聚合體(LCP)，或者可以是陶瓷，每個閥件可以全部由其制成。
流體密封件可以設置在兩個閥件之間，或者沿著它們的外部周邊。該閥也可以形成為一個可更換的單元。
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實施例，其中
圖1A和1B是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例系統(tǒng)的橫截面和立體圖；圖2是顯示圖1系統(tǒng)中使用的閥件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例系統(tǒng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例系統(tǒng)的一個局剖透視圖；圖6是圖5中系統(tǒng)的橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實施例系統(tǒng)的一個局剖透視圖8是圖7中系統(tǒng)的橫截面圖；圖9是圖5至8中顯示的系統(tǒng)的平面圖。
參見圖1A和1B，一個加熱系統(tǒng)具有諸如水或者制冷劑等加熱或冷卻流體從其中流過的管道1。為了控制流體的流動，一個閥部分2位于管道1的流通通道內(nèi)。箭頭顯示了當閥打開時流體的流動。在這個實施例中，閥單元2易于拆卸以便于修理，并且通過填料連接件3與管道1密封聯(lián)接。
該填料連接件可以被安排成可快速安裝的。
根據(jù)本申請，閥單元2可以具有一個由金屬構(gòu)成的殼體(用于高壓場合)或者一個更節(jié)省費用的塑料殼體(用于低壓場合)。
第一閥件4和第二閥件5位于閥單元2內(nèi)。在這個實施例中，第一閥件4是固定的，第二閥件5被安排成可繞著軸6的軸線轉(zhuǎn)動。但是也可以設想，第二閥件5和軸6可以作為一個單一的元件而形成。軸6與電伺服馬達相連，在本實施例中，該電伺服馬達是低壓型的，比如JR NES 507或者類似的伺服單元。設置一個低壓伺服單元的優(yōu)點在于它可以由傳統(tǒng)的控制電流直接控制，而不需要昂貴的連接裝置和發(fā)電裝置。
第一和第二閥件4、5均由具有一減小表面摩擦的材料構(gòu)成，在本實施例中使用了LCP VectraHoechst。如果第二閥件5和軸6形成為一個元件，則第二閥件5上涂覆有減小摩擦的材料。這意味著伺服馬達49只需要產(chǎn)生一非常低的旋轉(zhuǎn)扭矩，在本實施例中為0.3牛.米。
軸6通過一個連接元件12與第二閥件5相連。第一閥件4保持在由一種塑料材料形成的殼體13內(nèi)，該殼體13通過密封件15和16提供一流體密封的連接而處于插入件14內(nèi)。軸6由限制件17和第一殼體件18限制其轉(zhuǎn)動范圍。第一殼體件18處于第二殼體件19內(nèi)。軸6的轉(zhuǎn)動也可以通過伺服裝置、閥殼體和伺服的控制信號來限制。
密封墊圈20、21確保了一個足夠的不漏流體的密封。一個夾子22將軸定位。圖2顯示了第一和第二閥件4、5的平面圖和側(cè)視圖。第一閥件4具有兩個形成在其上的通道8、9。第二閥件5也具有兩個形成在其上的通道10、11。在圖1a和1b所示的實施例中，第一閥件4的通道9可以是閉塞的，也可以是通向通道8通向的同一管道，但是在圖3和4所示的本發(fā)明的第二和第三實施例中，它通向另外的管道。第一閥件4上的這些通道和第二閥件5上的通道11通常是圓形的。本實施例中的第二閥件5的通道10具有一特征化的形狀。但是，該特征依賴于特定加熱系統(tǒng)的特定特性，但是它通常根據(jù)第二閥件5的轉(zhuǎn)動位置設置成能更精確地限定流體的流動。
選擇通道8、9、10、11的橫截面積來提供合適的CV或者KVs等級(它可以遵守Reynard系列)以便使壓力降流量相適應。
這兩個閥件可以具有由單個墊圈或焊接的圓周件或粘合的圓周件密封的鄰接橫斷面。
在運行中，伺服馬達49控制第二閥件5的轉(zhuǎn)動，以得到通道8(圖1A和1B所示的實施例)和通道9(其它實施例)與第二閥件5的通道10、11相通的合適的比例，從而控制流體的流量。另外，一個非常低扭矩的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和減小摩擦的閥件5的組合確保了手動優(yōu)先可以容易地實現(xiàn)，只需要使用者的最小的力而不需任何特殊的設備。圖5和圖7中所示的同樣應用于本實施例中，控制裝置50既可以設置在軸6上，也可以設置在第二閥件5、44、46上，在本實施例中，它具有一對相對的臂51從軸6或第二閥件5、44、46上伸出。該控制裝置也可以作為一個閥位置顯示器以顯示給操作者第二閥件5、44、46所處的位置。
圖3和圖4顯示了加熱/冷卻系統(tǒng)的另外的實施例，其中閥分別采用三通和四通閥。而且，箭頭顯示了流體流動的方向。在所有這些實施例中，該系統(tǒng)可以以相反的流體流動來運行。
參照圖5和圖6，加熱系統(tǒng)具有包括兩個基本上類似的相配合部分31的殼體30。該殼體30設置有第一進入管道35，第一和第二流出管道33、34以及一個額外的進入管道32，管道32返還到殼體30的流體從管道34流出。進入管道32和流出管道33基本上彼此同軸的排列，并與也是基本上彼此同軸排列的管道34和35平行隔開。管子36設置成卡緊地連接到相應的管道32至35上。
閥40設置在管道32和管道33之間。通道41使閥40與連接通道42流體的相通，連接通道42與管道34和35相連。該閥40包括一個第一閥件43和一個第二閥件44。
第一閥件43相對于軸43a對稱，并設置有軸向延伸的孔45。通道46基本上垂直于孔45而延伸地通過第一閥件44。孔45容納第二閥件44，使得在使用中第一閥件和第二閥件流體密封配合。
第二閥件44具有口47和48并與控制其第二閥件44轉(zhuǎn)動的伺服馬達49連接。第二閥件44可以在使流體從進入管道35流入，通過通道41并從管道33流出的位置和使流體從進入管道35流入到流出管道34，通過通道32返回并從管道33流出的位置之間轉(zhuǎn)動。該第二閥件做成在使用中使流體通過進入管道32的流量根據(jù)其轉(zhuǎn)動位置而變化的形狀。進入口47、48做成使流體通過流出管道34和通道41的流量是可變化的形狀。這種變化可以具有線性或非線性的特性。
第二閥件44設置有控制裝置50，它可以手動的操作，來優(yōu)先于伺服馬達49操作。該控制裝置50具有一對從第二閥件44延伸出來的相對臂51。在使用前，操作者可以容易地使用控制裝置50來將第二閥件44、64設定在正確的位置。此外，在使用中，該閥可以被操作來改變流量而不必需要一個控制信號送至伺服馬達49。臂51為本系統(tǒng)操作者指示第二閥件44的位置，以便該操作者知道進入管道32打開的程度。
可以理解，第一閥件43可以集成在殼體30上，以減少元件的數(shù)目。
還可以理解到，流體通過通道41的流動方向可以是相反方向的，這時閥將設置兩個進口和一個出口。在這種替換中，閥將控制通過閥的流體從幾個入口流動的比例。
圖7和圖8顯示了本發(fā)明的第五個實施例，其中閥60具有與第四實施例中的閥件不同的結(jié)構(gòu)的第一閥件63和第二閥件64。
第一閥件63基本上相對于軸63a對稱并設置有軸向延伸的孔65。孔65a的一部分基本上是圓錐形的以與也是圓錐形的第二閥件64相配合。該第二閥件64上設置有兩個進入口67，68a。進入口67用于與進入管道32和流出管道33相連通。需要時，進入口68a通過操作將它的流出口68與流出管道33相連通而與通道41相連通。一個配合部位69設置在第二閥件64上，在使用中，配合部位69延伸進孔65中并與控制裝置50相配合。
圖9顯示了控制裝置的臂51從伺服裝置49下面伸出。當該伺服裝置轉(zhuǎn)動第二閥件5、44、64時，控制臂51也被帶動旋轉(zhuǎn)了。根據(jù)這些臂顯示第二閥件的位置并通知操作者閥打開的程度。比外，第一閥件63(在前面的實施例中的43)，可以手動轉(zhuǎn)動來調(diào)整最大流量和閥組件的Kvs值。該Kvs可以連續(xù)的調(diào)整以得到用于旁路/支路的最合適的液壓性能或者可以在預先設定的步驟中根據(jù)目前的Kvs的大小來增加。由于可以得到最合適的Kvs位置，可以省去相連旁路中的平衡閥，從而帶來了可觀的費用節(jié)省。選擇口66a，66，67，68和46，47，48的形狀形成線性調(diào)整，這將使得3個或4個閥由一個元件構(gòu)成，從而由于減少了使用的材料而降低了成本費用。
通道46，66a橫過管道32，33軸向的移動來調(diào)整最大流量。這使得可以得到最合適的性能并在一些情況下省去了通常在這類液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的平衡閥。
可以在第一閥件上顯示該Kvs值，并通過閥體上的一個參考點來設定。這將使得使用工程師在使用之后記錄該設置。當還用平衡閥作為一種液壓隔離裝置時，可以設置一個低廉的隔離閥，比如一個滑動連接件。
權(quán)利要求
1.一個控制加熱或者冷卻流體流動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個具有至少一個進入管道的殼體，在使用中，流體通過該進入管道流進該殼體；至少一個流出管道，在使用中，流體通過該流出管道從該殼體中流出；一個用于控制流體通過殼體的流動的閥，該閥包括相對于第一軸線對稱的第一閥件，它具有一個軸向延伸的孔和一個橫向延伸并與孔相聯(lián)接的以使流體從其中流過的通道；延伸到該孔中并與第一閥件流體密封的聯(lián)接的第二閥件，該第二閥件具有至少一個進入口和至少一個出口以使流體從閥中流過，其中，該第二閥件相對于第一閥件是可轉(zhuǎn)動的來控制流體流過該閥；和控制第二閥件的轉(zhuǎn)動從而控制流體通過該閥的流動的裝置。
2.一個如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其特征在于，該殼體具有兩個進入管道和一個流出管道。
3.一個如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其特征在于，該殼體具有一個進入管道和兩個流出管道。
4.一個如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其特征在于，該殼體具有兩個進入管道和兩個流出管道。
5.一個如上述任何一個權(quán)利要求中所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個或兩個閥件具有一個由減小摩擦材料構(gòu)成的配合表面。
6.一個如上述任何一個權(quán)利要求中所述的系統(tǒng)，其特征在于，殼體色括一對相配合的閥體件。
7.一個如上述任何一個權(quán)利要求中所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二閥件在形狀上基本是圓錐形的。
8.一個如權(quán)利要求1至6中任何一個所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二閥件基本上是圓柱形的。
9.一個如上述任何一個權(quán)利要求中所述的系統(tǒng)，其特征在于，穿過第一閥件的通道基本上垂直于該孔。
10.一個控制加熱或者冷卻流體流動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個在使用中流體通過其流動的管道；和一個控制流體通過該管道的閥，該閥包括至少具有一個形成在其上的通道的第一閥件，該通道用于使流體從其中通過，該第一閥件具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面；至少具有一個形成在其上的通道并具有一個由減小摩擦材料構(gòu)成的配合表面的第二閥件，該表面與第一閥件的配合表面流體密封地配合，該第二閥件在通道使流體流過閥體和流體的流動被阻止的位置之間轉(zhuǎn)動；和控制第二閥件的轉(zhuǎn)動從而控制流體通過該閥的流動的裝置。
11.一個如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，在每個閥件上形成有多個通道，使得閥可以控制流體在多于一個管道中的流動。
12.一個如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個通道具有特征化的橫截面形狀。
13.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制第二閥件轉(zhuǎn)動的裝置包括一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，比如一個伺服電機。
14.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個與第二閥件一體電形成并與驅(qū)動單元相連的驅(qū)動軸。
15.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個用來控制第二閥件的轉(zhuǎn)動的手動控制裝置。
16.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)是一個家庭加熱或冷卻系統(tǒng)。
17.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，該減小摩擦的材料是塑料。
18.一個如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，該減小摩擦的材料是一個液晶聚合體。
19.一個如權(quán)利要求1至16中之一的系統(tǒng)，其特征在于，該減小摩擦的材料是陶瓷。
20.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，該閥作為一個單個的可更換的單元形成。
21.一個如上述任何一個權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，手動的轉(zhuǎn)動第一閥件來控制最大流量或者該閥系統(tǒng)的Kvs值。
全文摘要
一個控制加熱或者冷卻流體流動的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個在使用中流體通過的管道,和一個控制流體通過該管道的閥。該閥包括至少具有一個形成在其上的通道的第一閥件,該通道用于使流體從其中通過,該第一閥件具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面,和至少具有一個形成在其上的通道的并具有一個由減小摩擦的材料構(gòu)成的配合表面的第二閥件,該表面與第一閥件的配合表面流體密封地配合,該第二閥件在通道使流體流過閥體和流體的流動被阻止的位置之間轉(zhuǎn)動,并提供了一個控制第二閥件的轉(zhuǎn)動從而控制流體通過該閥的流動的裝置。該閥組件的最大流量或者Kvs值通過手動地轉(zhuǎn)動第一閥件來調(diào)整。
文檔編號F16K3/02GK1241693SQ9910769
公開日2000年1月19日 申請日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者迪恩·馬修斯 申請人:薩切維爾控制系統(tǒng)有限公司