流體分配控制系統的製作方法

2023-05-24 04:56:06 3

專利名稱：流體分配控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有至少兩個溫度控制線路的流體分配控制系統。
背景技術：
流體分配控制系統典型地用作地板加熱系統。熱的流體狀熱水被導引通過該線路。這些線路典型地由布置在地板、天花板或建築物的壁部中的管道形成。這些線路典型地包括具有供給線路和返回線路的熱量承載管道。流體藉助泵在線路中循環。W02010/095093A2涉及包括若干線路的加熱或冷卻系統。流體藉助供給歧管而在這些線路中分配並且返回至返回歧管。該供給歧管和返回歧管通過包括泵的主管道連接。致動器布置在歧管其中的至少一個中。致動器控制線路中的流率。為了防止泵過壓，將至少一個致動器保持總是打開。 該流體分配控制系統可用作地板溫度控制系統。該地板溫度控制系統是非常常用的。熱量或冷氣非常均勻地從地板分配至房間。這種系統也用於牆壁或天花板中，但是為了簡化的原因，該系統僅結合地板進行說明。本發明總體地可應用於藉助線路控制房間的溫度，在這些線路中，受溫度控制的流體進行流動。在下文中，術語「熱輸出」與「冷輸出」同義地使用。在許多情況下，難於使得建築物中的多個線路彼此一致。小房間僅需要短的線路，因為僅需要少量的熱。較大的房間需要更長的線路從而實現均勻的溫度分配。因此，小房間中的流阻小於較大房間的流阻。這些線路中的流體的量對應於相應的流阻。這樣，小房間中的流體的量明顯高於大房間。這與實現所有房間中流體和熱量分配均勻的目標是相反的。均勻的熱量分配確保良好舒適。另外，差的分配具有產生能量損失的效果。公知的是，將流體控制或計量閥安裝在每個線路中從而影響流阻。這些閥在地板溫度控制系統的安裝期間受到調節，從而實現流體理想地分配在線路中。但是，調節計量閥的過程是困難的，並且易於產生錯誤。DE 10 2006 052 124A1公開用於具有至少兩個溫度控制線路的流體溫度控制裝置的平衡系統。為了簡化單獨線路之間的熱輸出的分配，將受溫度控制的致動器設置在每個線路中。這些致動器提供所有線路中相同的出口溫度並且因此實現自動流體控制。這種構造的劣勢其中之一是，整個系統根據返回管線中的溫度進行控制。如果需要更高的地板溫度，那麼入口溫度可以增加。但是仍然有必要等待，直到返回管線中的設定溫度已經降低。這使得地板溫度中出現不平衡並且降低舒適度。

發明內容
本發明的目的，是提供一種易於調節的流體分配控制系統。這一目的通過包括權利要求I的特徵的流體分配控制系統而實現。該壓力調節單元將線路上的壓差保持在不變的水平，而不考慮線路的長度。術語線路表示管道和閥。換句話說，每個壓力調節單元換提供自動的平衡。這一調節獨立於流體的溫度。因此，其不影響單獨的溫度調節。由於線路中的壓力降得到平衡，所以線路中的流體速度將基本上相同。這樣，流體和熱量分配將均勻形成，並且有效地使用流體的量。優選地，線路連接至至少一個共用供給歧管和至少一個共用返回歧管。使用共用供給歧管和共用返回歧管能夠簡化分配以及線路中流體的連接。優選地，壓力調節單元布置在歧管其中的至少一個中，尤其在返回歧管中。在歧管中，存在足夠的空間從而容納壓力調節單元。操作這些歧管一般情況下是沒有問題的，因為它們並非布置在地板或天花板中。這樣，可以採用相同的方式容易地操作設置在歧管中的單元。因此，可以對所述單元進行通常的維護。另一個優勢在於，具有單元的歧管可以容易地預先製成。在實施階段，僅需要安裝歧管並且連接該歧管與線路。該流體分配控制系統然後被自動地平衡並且待用。優選地，歧管其中的至少一個包括用於連接所述線路的連接器，每個連接器包括壓力調節單元其中的一個。歧管本身的定製是沒有必要的，因為壓力調節單元設置在連接器中。另外，可以容易地更新現有系統。在壓力調節單元其中的一個出現缺陷的情況下，它 們可以僅僅通過更換該連接器而進行替換。優選地，該流體分配控制系統包括用於單獨地控制每個線路中的流體流的致動器。藉助這些致動器，例如，開/關閥，流體的量以及每個線路中的熱輸出能夠單獨地調節。為了實現更高的熱量輸出，致動器的打開次數可以增加。採用這種方式，可以在住宅的每個房間中獲得單獨的溫度調節。優選地，致動器布置在與壓力調節單元相同的歧管處。這樣，所有的功能性元件布置在一個歧管的中心。為這一歧管提供入口以及因此為致動器和壓力調節單元提供入口是沒有問題的。該系統的維護和安裝因此非常容易。優選地，所有的壓力調節單元設定至相同的壓差，其高於線路中的最大壓降。採用這種方式，確保流體分配在所有線路中都是均一的。設定壓差稍微高於線路中的最大壓差即足夠。具有最大壓降的線路中的壓力調節單元的作用最小，具有最小壓降的線路中的壓力調節單元的作用最大。這一平衡自動地發生。優選地，壓力調節單元包括非線性特性。增加的壓差導致壓力調節單元「過度關閉」。採用這種方式，可以在最小線路中獲得比最大線路小的流速。這導致更好的舒適。優選地，每個壓力調節單元包括具有閥元件、閥座和沿著打開方向作用的彈簧的壓力調節閥。歧管中或該線路的出口處的壓力沿著閥元件的關閉方向作用。這一壓力可以處於壓力調節單元與致動器之間的空間中。這樣可以簡單地調節每個線路上的壓差。該線路中的小壓降導致在閥元件上沿關閉方向的高壓力，因此增加閥元件的關閉。這在壓力調節單元中提供增加的流阻。線路中的大壓差導致在閥元件上沿關閉方向的小力。因此，壓力調節單元的作用在這一線路中小。考慮入口壓力，其為線路入口的壓力或供給歧管處的壓力，將帶來優勢，系統獨立於其他線路中的致動器的狀態。該流速以及因此的熱輸出仍然保持不變。優選地，閥元件包括通道，該通道連接壓力調節部件外側處的腔與歧管中的空間。該壓力調節部件固定在閥元件處。由於該通道，沿著打開方向作用的在腔中的壓力然後等於或者稍微小於空間中的壓力。該空間沿流動方向布置在壓力調節單元後面。一般地，這一空間布置在壓力調節單元與致動器之間。
優選地，入口壓力與其有效面積相乘得到的積大於出口壓力與其有效面積相乘得到的積。該入口壓力是在壓力調節單元之前的壓力，出口壓力為壓力調節單元之後的壓力，沿著流動方向示出。該有效面積是作為閥元件或壓力調節部件的一部分的面積，使得作用在這一區域上的壓力影響閥元件相對於閥座的位置。如果入口壓力和其有效面積的積大於出口壓力和其主動面積的積，那麼確保該壓力調節單元將關閉並且流體流將減小，此時，多出的量超過沿打開方向作用的彈簧的力。


本發明的一些實施例參照附圖進行說明，其中圖I是流體分配控制系統的示意性圖示，圖2是包括連接器和壓力調節單元的歧管的剖面圖，圖3是圖2的詳細視圖， 圖4示出壓力調節單元的詳細視圖。
具體實施例方式圖I示出包括三個溫度控制線路2、3、4的流體分配控制系統I的示意性圖示。每個線路2、3、4包括安裝在地板、天花板或牆壁中的熱承載管道5、6、7，供給管線8、9、10以及返回管線11、12、13。供給管線8、9、10連接至供給歧管14，返回管線11、12、13連接至返回歧管15。歧管14、15藉助具有用於循環流體通過線路2、3、4的熱泵17的主管16進行連接。壓力調節單元18、19、20布置在每個線路2、3、4的每個返回管線11、12、13中。壓力調節單元18、19、20每個將線路2、3、4上的壓差分別保持著不變的水平，而不考慮線路2、3、4的長度和流阻。採用這種方式，線路2、3、4中的流體的均勻分配得以實現。致動器21、22、23布置在返回歧管15處。致動器21、22、23控制線路2、3、4中的流體的流。用於控制致動器21、22、23的控制單元沒有示出。該控制單元可以包括在每個房間具有恆溫器的無線作用系統，測量實際室溫。這些恆溫器可以設定在理想的室溫，如果測量得到並且設定的溫度不匹配，那麼相關的閥打開或關閉。恆溫器與相關控制單元之間的連通藉助例如無線電實現。致動器21、22、23也可布置在供給歧管14處。此外，在供給歧管14中和返回歧管15中都可設置致動器。致動器21、22、23必須僅提供開/關功能。該流體可以是熱或冷水或者任何其他適當的流體，並且可包括例如，乙二醇。例如，供給歧管14與返回歧管15之間的壓差為O. 6bar。線路2、3、4具有不同的長度，這樣將在線路中產生不同的壓降。在線路2中，該線路為最長的線路並且因此包括最高的流阻，產生O. 5bar的壓降。在線路3中存在O. 3bar的壓降，在線路4中存在O. Ibar的壓降。上述數值僅僅是實例，其僅用於描述該系統。如果沒有安裝壓力調節單元，那麼大部分的流體將流動通過具有最低流阻和壓差的最短線路4。這將在單個線路中造成差的熱量分配。需要大量的流從而在所有線路中提供足夠的流體。這樣，一般情況下，有必要使用相對大的泵。為了克服這一缺陷，壓力調節單元18、19、20布置在每個線路2、3、4中。直接的效果是，單個線路2、3、4中的壓差，以及因此的流速將基本上相同。換句話說，壓力調節單元採用均勻的流體分配。它們平衡所有線路上的O. 6bar的均勻壓差。該壓力調節單元設定為相同的壓差，在該實例中為O. 6bar。因此，線路2中的壓力調節單元18產生額外的壓降O. lbar。線路3中的該單元19產生O. 3bar的壓降，線路4中的壓力單元20產生O. 5bar的壓降。在有利的實施例中，該壓力調節單元包括非線性特性。在這種情況下，增加的壓差在壓力調節單元中產生增加的流阻，一種類型的過度關閉(overclosing)。其效果為,短線路中的流體的速度小於較長線路中的速度。最後，實現良好的熱量分配。圖2示出包括相關聯致動器21和壓力調節單元18的返回歧管15的剖面。壓力調節單元18布置在返回歧管15的連接器24中。歧管15包括連接器24、25、26，每個線路
2、3、4中都有一個。在備選實施例中，壓力調節單元集成在該歧管中。圖3示出壓力調節單元18的放大剖面。壓力調節單元18包括具有閥元件27和閥座28的壓力調節閥。彈簧29沿著打開方向作用在閥元件27上。沿流動方向設置在壓力調節單元18後面的空間30中的流體的壓力沿著關閉方向產生作用。空間30形成中插入件35中，其連接該連接器24與歧管15，並且形成用於致動器21的閥座31。該壓力調節單元18還包括壓力響應部件32。在該實例中，壓力響應部件32採用薄膜，但是壓力響應部件32也可以採用風箱元件。壓力響應部件32與閥元件27接觸，使得作用中該薄膜的外表面上的壓力對閥元件27產生關閉力。在閥元件27中，形成通道34，將空間30連接薄膜外側的腔33。空間30中的壓力沿著關閉方向作用在閥元件27上。腔33中的壓力沿著打開方向作用在閥元件27上。連接器24的入口側36處的壓力沿著打開和關閉方向作用。入口側36與空間30之間存在由於閥元件27和閥座28的相互作用而產生的壓降。薄膜本身將典型地由橡膠材料製成，剩餘的部件可以由例如黃銅或塑料製成。軟管不必須沿著豎直方向進入歧管。這僅是用於防止它們佔用房間中的過多空間。也可以考慮一種方案，連接器24延伸地設置有歧管15，這樣形成一個整體的殼體部件。通過圖4所示的壓力調節單元18,這一單元的功能將得到更詳細地描述。該單元的功能是以該單元上的增加的壓差來減小流體流。該單元可用於平衡不同長度的地板加熱線路中的流體速度。在閥座28上通過外部泵17產生壓差。彈簧29將嘗試保持壓力調節單元18打開。沿著打開方向作用在閥元件27處的合力是由在入口側36處作用在其有效面積A2上的入口壓力Pl得到的力、在空間30處作用在其有效面積A4和A3上的出口壓力P2得到的力以及彈簧29的力F的組合。沿著關閉方向作用在閥元件27處的合力是由作用在其有效面積A4上的入口壓力Pl得到的力以及作用在其有效面積P2上的出口壓力P2得到的力的組合。這種得到的力可以通過下述公式描述進行說明打開力(A2· Pl) + (A4 · P2) /2+ (A3 · P2) +F
關閉力(A1· P2)+ (A4 · Pl)/2入口壓力Pl與其有效面積A2、A4相乘得到的積應當大於出口壓力P2與其有效面積A1、A3、A4相乘得到的積。該超出的關係及量可以通過調節有效面積A1、A2、A3和A4而受到影響。當這一超出的量超過彈簧29的 力時，壓力調節單元18將關閉並且流體流將減小。該面積調節以及彈簧的c值，其為每個彈簧壓縮量mm的力變化，將控制容量緩衝，作為壓差的函數，即意味著閥效能。
權利要求
1.一種具有至少兩個溫度控制線路的流體分配控制系統，其特徵在於，壓力調節單元 (18、19、20)設置在每個線路(2、3、4)中，該壓力調節單元提供線路(2、3、4)上的不變壓差。
2.根據權利要求I所述的流體分配控制系統，其特徵在於，所述線路(2，3，4)連接至至少一個共用供給歧管(14)和至少一個共用返回歧管(15)。
3.根據權利要求I或2所述的流體分配控制系統，其特徵在於，所述壓力調節單元 (18、19、20)布置在歧管(14、15)其中的至少一個中，尤其在返回歧管(15)中。
4.根據前述權利要求I至3任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，歧管(14、 15)其中的至少一個包括用於連接所述線路(2、3、4)的連接器(24、25、26)，每個連接器 (24、25、26)包括壓力調節單元(18、19、20)其中的一個。
5.根據前述權利要求I至4任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，其包括用於單獨地控制每個線路(2、3、4 )中的流體流的致動器(21、22、23 )。
6.根據權利要求5所述的流體分配控制系統，其特徵在於，致動器(21、22、23)布置在與壓力調節單元(18、19、20)相同的歧管(15)處。
7.根據前述權利要求I至6任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，所有的壓力調節單元(18、19、20)設定至相同的壓差，其高於線路(2、3、4)中的最大壓降。
8.根據前述權利要求I至7任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，所述壓力調節單元(18、19、20)包括非線性特性。
9.根據前述權利要求I至8任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，每個壓力調節單元(18、19、20)包括具有閥元件(27)、閥座(28)和沿著打開方向作用的彈簧(29)的壓力調節閥。
10.根據權利要求9所述的流體分配控制系統，其特徵在於，所述閥元件(27)包括通道 (34)，該通道連接壓力調節部件(32)外側處的腔(33)與歧管(15)中的空間(30)。
11.根據前述權利要求I至10任一項所述的流體分配控制系統，其特徵在於，入口壓力 (PD與壓力調節單元(18)的有效面積(Al、A2、A3)相乘得到的積大於出口壓力(P2)與壓力調節單元(18)的有效面積(A1、A3、A4)相乘得到的積。
全文摘要
本發明涉及一種具有至少兩個溫度控制線路(2，3，4)的流體分配控制系統。為了簡化安裝並且為了能量優化，壓力調節單元(18，19，20)設置在每個線路(2，3，4)中。該壓力調節單元(18，19，20)提供相應線路(2，3，4)上的不變壓差。
文檔編號F16K1/36GK102927620SQ20121028329
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者N.布傑嘉德 申請人:丹佛斯公司