用於操作閥的方法

2023-05-07 19:20:31 2

專利名稱：用於操作閥的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對閥進行過程優化的方法，通過該方法可對清潔、產品處理、 空化(cavitation)、水擊(water hammering)等加以優化，閥包括閥座、閥盤、以及致動裝 置，閥座布置於閥外殼中在入口與出口之間，閥盤連接到致動杆，致動裝置作用於致動杆 上，由此，為了關閉閥，使閥盤達到關閉位置並使其按壓到閥座上，且為了打開閥，從閥座提 起閥盤並使其達到打開位置。在此情況下，清潔流體通過閥流動用於在清潔過程中執行該 方法。
背景技術：
從W0 2007/061519 A1已知一種適合於執行一般方法的閥布置。在清潔期間，清 潔流體經由入口和出口而通過閥外殼的內部進行流動。在此情況下，存在著清潔流體僅不 完全地流經的內部區域，這對於清潔效果具有負面影響。為了縮短清潔時間並改進清潔效 果，因而在已知裝置中提供下面這樣的結構其在清潔流體循環期間用作渦流發生器，從而 使得清潔流體在閥內部是高度渦旋的、且隨後甚至使待清潔的閥內部的最偏遠拐角處也沒 有致汙物。但用作渦流發生器的結構具有以下缺點它們也在閥正常操作期間也產生渦流， 且由此至少部分地阻礙自由通流並產生摩擦損失。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於對閥進行過程優化的方法，其基本上允許改進如 清潔效果這樣的過程條件而無需額外的製造工作。根據本發明的方案提出在清潔或產品處理期間，使閥盤達到介於關閉位置與打開 位置之間的至少一個中間位置。在這個中間位置，閥盤阻礙流體的自由流動，從而使得流體 流動比閥盤處於其打開位置情況下基本上更強烈地渦旋。現代閥被設計成使得在其打開位 置，閥盤以最低可能阻力對抗流體通過閥的自由流動。但同時，在這種設計中，這也是為何 在對閥進行清潔期間，流體的主要流動並不直接流經的閥內部的某些端部區域不能被充分 地清除掉汙垢的原因。由於根據本發明的閥盤的中間位置，在閥盤處產生的清潔流體的漩 渦也可被引導至閥內部最後方的拐角內，在那裡，可有效地衝洗掉粘附的致汙物。還可通過以下措施來進一步改進衝洗效果並不是簡單地使閥盤達到任何中間位 置，而是使其達到令流經該閥的清潔流體特別強烈渦旋的一個中間位置。在閥內部的特殊配置中，閥盤的特定位置有可能會對於內部的第一區域是最佳 的，但有可能會對於內部的第二區域不是最佳的，因為對於第二區域，閥盤的不同中間位置 將會得到更好的清潔效果。在根據本發明方法的進一步發展中，因此提出閥盤的一或多個 中間位置是規定的，其中清潔流體的渦旋在至少一個內部閥區域中是至少足夠好的、且在 隨後的清潔過程中使閥盤接連地達到如此規定的中間位置。以此方式，可對若干閥內部區 域最佳地進行清潔。該方法的進一步改進在於，使閥盤達到閥座附近的中間位置，從而使得清潔流體的流率由於狹隘的流動開口而有所增加。對於每單位時間內給定的流動體積，可通過使流 動截面變窄來實現流率的顯著增加。繼而，有所增加的流率通常會導致流體在障礙物處更 強的渦旋。更強的渦旋大體上導致更佳的清潔效果。由於在流動開口變窄期間，閥盤的不同位置可導致對閥內部的不同區域產生不同 效果，在該方法的進一步發展中提出，閥盤的一或多個中間位置是規定的，其中清潔流體的 流率至少足夠高以改進清潔效果且在隨後的清潔過程中，使閥盤接連地達到如此規定的位置。由以下措施來實現清潔流體的額外渦旋和對清潔效果的改進在對閥進行清潔期 間，使閥盤旋轉。本發明還包括一種用於使閥執行根據本發明的方法的致動裝置，其包括致動電機 和控制單元，其中通過控制單元的控制信號，可藉助於致動電機使閥盤達到關閉位置、打開 位置和達到中間位置，該中間位置可自由地加以規定。在已知致動裝置中，通常提供氣動電 機，其可使閥盤達到關閉位置或達到打開位置。與此相比，根據本發明的致動裝置也可使閥 盤達到任何中間位置。控制單元有利地包括可編程的微處理器，且可規定並控制根據本發明的用於操作 該閥的方法。因此可通過編程以簡單方式來規定待設置的閥盤的相應中間位置的參數和 它們的時序。在正常操作中，藉助於微處理器，軟體於是全自動地控制著致動裝置的致動 電機。如果致動電機除了實施閥盤的平移移動之外還可實施閥盤的旋轉、或者提供第二電 機用於實現閥盤的旋轉，則該旋轉可有助於造成清潔流體的進一步渦旋且因此改進清潔效^ O根據本發明的致動裝置還可用於閥的打開與關閉過程的改進的順序控制，由此在 打開和/或關閉閥期間，由致動裝置在緊鄰著關閉位置的附近處、比在遠離關閉位置的致 動路徑的區域中顯著更緩慢地移動閥盤。以此方式，獲得下面這樣的閥對於整個關閉或打 開過程，其僅需相對較短的時間；但其中並不突然發生而是緩緩地發生關閉過程的結束或 打開過程的開始。這避免了在入口和/或出口中的液體柱的「衝擊」，這原本可能會對閥或 系統其它部件造成永久損壞。


現將在下文中參看附圖更詳細地解釋示範性實施例。在附圖中的圖詳細地示出圖1 處於關閉位置的帶有氣動電機的閥；圖2 處於打開位置的相同閥的局部視圖；圖3 處於第一中間位置的相同閥的局部視圖；圖4:如圖3處於第二中間位置；圖5 關於時間所繪製的閥清潔期間閥盤的致動路徑的線圖；圖6 關於時間所繪製的在正常打開與關閉期間閥盤的致動路徑的線圖。元件列表1 閥2致動裝置3閥外殼
4 閥盤5 閥座6連接管7 入口8連接管9 出口10致動杆11氣動電機12箭頭方向13主要流動14 區域I5 區域16 區域17 內部18足巨離19 距離20流動開口21控制線22控制單元23關閉位置24第一中間位置25第二中間位置26打開位置27 部段28第二電機29 箭頭30控制線31另一中間位置32 部段33 部段
具體實施例方式圖1所示的閥布置基本上包括閥1和致動裝置2。閥1具有閥外殼3和閥盤4 ；在 圖1所示的關閉位置，閥盤4壓靠在閥座5上。管連接件6形成閥的入口 7，流體通過入口 7流入到閥內。管連接件8布置成與管連接件6成直角，管連接件8用作出口 9，流體從出 口 9排出。在圖1所示的閥關閉狀態，並無流體可從入口 7傳遞到出口 9。閥盤4連接到致動杆10，就致動杆10方面而言，該致動杆在操作上連接到致動裝 置2的氣動電機11。可藉助於電機11在箭頭12的方向上將致動杆10和因此將閥盤4上 下移動。由於向下移動，如圖1所示，使閥盤4壓靠在閥座5上且由此切斷通過閥1的流動。
5為了打開閥，由電機11且藉助於致動杆10向上提升閥盤4直到其到達圖2所示的其打開 位置。現在，在入口 7處，在壓力下的流體可穿過形成於閥座5處的開口並且當穿過閥外殼 3之後在出口 9處排出。由圖2中的粗箭頭表示液體的主要流動13。然而液體充滿閥的整 個內部17，但相同流動條件並不在內部17的每個區域中奏效。特別地，流率在圖2所示的 區域14、15和16中很低。當要對閥1進行清潔時，清潔流體特別地根據主要流動13而通過閥1流動。由於 在閥盤4位於打開位置(圖2)的情況下，在區域14、15、16中清潔流體有較低的流率，則基 本上減弱了區域14、15、16中的清潔效果。這表示該清潔過程必須在時間上很長以實現令 人滿意的清潔效果。但本發明現在提出，藉助於電機11從打開位置(在圖2中示出)在關閉方向上移 動閥盤4、直到其佔據圖3所示的中間位置。在圖3的中間位置，閥盤4與閥座5之間的距 離18比在打開位置更短。這導致清潔流體的有所改變的流動條件，並造成以下結果在區 域14、15、16中實現清潔流體的較高的流率和因此實現較好的清潔效果。例如，可通過試驗 來確定中間位置的精確位置或者對此所需的在箭頭12方向上的移位路徑，在測試中，將流 體的清潔效果或流率確定為閥盤4位置的函數。圖4示出相同的閥1，但在此情況下，閥盤4位於不同的中間位置，其中在閥盤4與 閥座5之間僅留有很短距離19。距離19限定出走向為閥盤4周圍的環形流動開口 20，在 環形流動開口 20內由於流動開口 20的小截面則必然發生清潔流體的基本上有所增加的流率。由於這種增加的流率，再次改變在區域14、15、16中的清潔流體的流率，且視情況 改進清潔效果。對於這種窄距離19，也必須通過試驗來確定處於相應中間位置的閥盤4的 最佳位置，其中可將關鍵區域14、15、16中的清潔效果確定為中間位置的函數。如在圖2的示意圖中可以看出，電機11藉助於控制線21連接到控制單元22。控 制單元包括可編程的微處理器，從而使得可藉助於在控制單元22中運行的軟體來控制電 機11，以便藉助於致動杆10使閥盤4達到任意位置，特別地達到圖1所示的關閉位置、圖2 所示的打開位置、以及圖3和圖4所示的各個中間位置。圖5示出在清潔循環期間作為時間函數而繪製的閥盤4和致動杆10的致動路徑 (對應於圖1中箭頭12的方向)的線圖。其始於關閉位置23，最初使閥盤4從關閉位置23 達到打開位置26。現在清潔流體可通過完全打開的閥流動並且對內部17的大部分進行清 潔。在下一步，使閥盤4從打開位置26達到第一中間位置24。在此情況下，流動條件改變， 且現在比閥1完全打開時更有效地清潔閥1內部17的某些區域(例如，區域14、15、16)。 在下一步，閥盤4從第一中間位置24移動到第二中間位置25。在此情況下，流動條件再次 改變，導致在閥1內部17的其它區域中更好的清潔效果。在這之後是閥盤4從中間位置25 移動到另一中間位置24並且返回來的多次改變。在清潔程序接近尾聲之際，使閥盤4再次 達到打開位置26，這可便於(例如)衝出清潔流體。在結束時，閥盤4再次移動到關閉位置 23，從而結束該清潔過程。由控制單元22的微處理器中的軟體來實現對電機11的、和因此 對閥盤4的位置23至26整個順序控制。在圖4中示出對於本發明而言較為重要的過程順 序的部段27。可藉助於圖2中示意性地示出的第二電機28來實現過程順序的進一步改進，藉助於該第二電機28可使致動杆10和因此使閥盤4根據箭頭29旋轉。第二電機28經由控制 線30連接到控制單元22。因此可由控制單元22藉助於軟體以與根據圖1中的箭頭12平 移完全相同的方式來控制根據圖2中箭頭29的旋轉。 在圖6中以線圖示出用於打開與關閉閥1的另一順序控制。在此情況下，相對於 時間而繪製出閥盤4和致動杆10根據圖1中箭頭12的方向而進行的移位路徑。該順序始 於閥盤4的關閉位置23。為了打開閥1，閥盤4最初以緩慢的速度移動到中間位置31且然 後以高速(較大斜率)移位直到打開位置26。在閥關閉期間，使閥盤4最初從打開位置26 以高速移位到中間位置31，之後使閥盤4以較緩慢的速度達到關閉位置23。在圖6中標出 該過程的重要部段32、33。實際上，這個順序表示閥盤4在打開和關閉期間大體上迅速移 動，但在部段32和33中(即，當其位於很靠近關閉位置23處時)其以顯著較緩慢的速度 移動。這避免了與閥盤4連通的水柱在入口 7或出口 9處「衝擊」。如果閥盤4全速移動到 關閉位置23或者從這個位置全速移動，將會發生這種水柱「衝擊」且有可能會導致對其中 安裝有閥1的系統的損壞。
權利要求
一種操作閥(1)的方法，閥(1)包括閥座(5)、閥盤(4)、以及致動裝置(2)，閥座(5)布置於閥外殼(3)中在入口(7)與出口(8)之間，閥盤(4)連接到致動杆(10)，致動裝置(2)作用於所述致動杆(10)上；由此，為了關閉所述閥(1)，使所述閥盤(4)達到關閉位置(23)並將其按壓到所述閥座(5)上；且為了打開所述閥(1)，從所述閥座(5)提起所述閥(1)並使其達到打開位置(26)，其中清潔流體通過所述閥(1)流動用於在清潔過程中執行所述方法，其特徵在於，在清潔期間，使所述閥盤(4)達到介於所述關閉位置(23)與所述打開位置(26)之間的至少一個中間位置(24，25，31)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使所述閥盤(4)達到中間位置(24)，在所 述中間位置(24)，流經所述閥(1)的清潔流體(13)特別強烈地渦旋。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述閥盤(4)的一或多個中間位置(24， 25，31)是規定的，其中所述清潔流體的渦旋在至少一個內部閥區域(14，15，16)中是至少 足夠好的；且在隨後的清潔過程中，使所述閥盤(4)接連地達到如此規定的中間位置(24， 25,31)。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，使所述閥盤(4)達到所述閥 座(5)附近的中間位置(24)，從而使得由於狹隘的流動開口(20)，所述清潔流體的流率有 所增加。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述閥盤(4)的一或多個中間位置(24， 25，31)是規定的，其中所述清潔流體的流率至少足夠高以改進所述清潔效果且在隨後的清 潔過程中使所述閥盤(4)接連地達到如此規定的位置(24)。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述閥(1)清潔期間，使所 述閥盤⑷旋轉。
7.一種用於使閥(1)執行根據前述權利要求中任一項所述方法的致動裝置，其包括致 動電機(1)和控制單元(22)，其特徵在於，可由所述控制單元(22)的控制信號(21)藉助 於所述致動電機(11)使所述閥盤(4)達到關閉位置(23)、打開位置(26)和達到中間位置 (24，25，31)，可自由規定中間位置(24，25，31)。
8.根據權利要求7所述的致動裝置，其特徵在於，所述控制單元(22)包括可編程的微 處理器和可由軟體來規定和控制用於操作所述閥的方法。
9.根據權利要求7或8所述的致動裝置，其特徵在於，所述致動電機(11，28)除了實施 平移移動(12)之外還可實施所述閥盤(4)的旋轉(29)、或者提供第二電機(28)用於實現 所述閥盤⑷的旋轉(29)。
10.一種根據權利要求7至9中任一項所述的致動裝置(2)用於控制閥(1)的打開與 關閉過程的用途，其特徵在於，在所述閥⑴的打開和/或關閉期間，由所述致動裝置⑵ 在緊鄰所述關閉位置(23)附近處比在遠離所述關閉位置的致動路徑的區域中顯著更緩慢 地移動所述閥盤⑷。
全文摘要
本發明提供一種對閥(1)進行過程優化的方法，該閥(1)包括閥座(5)、閥盤(4)、以及致動裝置(2)，閥座(5)布置於閥外殼(3)中在入口(7)與出口(8)之間，閥盤(4)連接到致動杆(10)，致動裝置(2)作用於致動杆(10)上，由此，為了關閉所述閥(1)，使閥盤(4)達到關閉位置(23)並將其按壓到閥座(5)上；且為了打開所述閥(1)，從閥座(5)提起閥(1)且使其達到打開位置(26)，其中流體通過閥(1)流動用於在清潔過程中執行該方法，可關於閥外殼(3)內部(17)的偏遠區域(14，15，16)中更好的清潔效果做出改進，其中在清潔期間，使閥盤(4)達到介於關閉位置(23)與打開位置(26)之間的至少一個中間位置(24，24，31)。
文檔編號F16K47/02GK101849129SQ200880111879
公開日2010年9月29日 申請日期2008年8月8日 優先權日2007年10月19日
發明者J·F·安德森, K·沙克馬德森, K·雷霍夫 申請人:阿法拉伐科靈有限公司