專利名稱：流量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的流量控制系統(tǒng)，該流量控制系統(tǒng)用 于控制通過管路系統(tǒng)的管路部分的介質(zhì)的流量，經(jīng)該管路系統(tǒng)將介質(zhì)從共用源分配到多個(gè) 客戶裝置。
背景技術(shù)：
在居住用、和特別是非居住用建筑物中，利用管路系統(tǒng)的幾種用途是已知的，該管 路系統(tǒng)將介質(zhì)從共用源分配到散布于建筑物的多個(gè)客戶裝置。這樣一種管路系統(tǒng)可以是封 閉回路，包括將共用源與客戶裝置中的每一個(gè)相連接的多個(gè)供給管路、和將客戶裝置中的 每一個(gè)連接回共用源的多個(gè)返回管路。這比如是其中客戶裝置是熱交換系統(tǒng)的情形。管路 系統(tǒng)也可以是敞開回路，僅包括將共用源與客戶裝置中的每一個(gè)相連接的多個(gè)供給管路， 而沒有將客戶裝置中的每一個(gè)連接回共用源的返回管路。這比如是在衛(wèi)生用途中的情形。 這樣一種管路系統(tǒng)也可以是封閉路管和敞開回路的組合。這比如是當(dāng)熱水從共用源輸送到 多個(gè)熱交換器、和到多個(gè)水龍頭時(shí)的情形，提供這些熱交換器以加熱在建筑物內(nèi)中的房間， 提供這些水龍頭以將熱水輸送到客戶。在這樣的系統(tǒng)中，已知的是包括控制閥，這些控制閥具有用來控制介質(zhì)到相應(yīng)客 戶裝置的流量的可調(diào)節(jié)孔口?？卓诘奈恢么_定每時(shí)間單位通過客戶裝置的介質(zhì)量。在熱交 換用途中，這意味著，孔口的位置確定從熱交換器輸送到房間的熱量。然而，通過客戶裝置 的介質(zhì)量不僅由孔口的位置確定，而且也由介質(zhì)通過客戶裝置的壓力以及由其它影響因素 確定。這種壓力依據(jù)例如在共用源與客戶裝置之間的距離而不同。在非居住用建筑物中 情況更是如此，在該處管路系統(tǒng)和客戶裝置在大多數(shù)情況下在建筑物中的多個(gè)不同層上劃 分。在特定客戶裝置處的壓力可能甚至隨時(shí)間變化，比如作為關(guān)閉或打開在到一個(gè)或多個(gè) 其它客戶裝置的管路中的閥的結(jié)果。在熱交換用途中，這樣一種閥的關(guān)閉可能導(dǎo)致在回路 中流到其它熱交換器中的一個(gè)或多個(gè)的介質(zhì)的壓力的增大，并因此導(dǎo)致向這些熱交換器的 較高流速和導(dǎo)致由交換器輸送到相應(yīng)房間的能量/熱量的增加。這是不希望的。已經(jīng)開發(fā)了幾種系統(tǒng)，試圖提供通過管路系統(tǒng)的介質(zhì)流量的壓力無關(guān)控制。W0-A-9206422比如涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于與在熱交換器的進(jìn)口與出口之間的 壓力變化無關(guān)地將介質(zhì)流量自動地調(diào)節(jié)到設(shè)置的介質(zhì)流量。為此，控制系統(tǒng)包括第一介質(zhì) 流量控制單元，設(shè)置到預(yù)定值；和第二介質(zhì)流量控制單元，它允許產(chǎn)生可變壓力損失?？刂?系統(tǒng)還包括機(jī)械驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該機(jī)械驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于通過或多或少地關(guān)閉第二介質(zhì)流量控制單 元，自動地補(bǔ)償在熱交換器的進(jìn)口與出口之間的每個(gè)探測的壓力損失變化。在進(jìn)口與出口 之間的壓力差、和因而設(shè)置的介質(zhì)流量僅被設(shè)置一次。控制系統(tǒng)具有僅能補(bǔ)償微小介質(zhì)流 量變化的缺點(diǎn)，限制了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。用于管路系統(tǒng)的另一種類型的控制系統(tǒng)從US-B-6435207得知。US-B-6435207描 述了一種用于設(shè)置和測量在管路中的體積流量的流量調(diào)整控制閥。流量調(diào)整控制閥包括 關(guān)閉部件，布置在流量腔室中，用于設(shè)置希望的流量狀態(tài)；和傳感器，布置在流量腔室中或與其相鄰，用于檢測代表通過流量腔室的流量的值。流量調(diào)整控制閥還包括估計(jì)單元，該估 計(jì)單元根據(jù)由傳感器測量的值和根據(jù)截面控制閥的特性值確定流量，這些特性值被存儲在 傳感器處存儲的電子數(shù)據(jù)存儲器中。這些特性值是閥特定的。通過管路系統(tǒng)的截面的流 量調(diào)節(jié)通過人工調(diào)節(jié)流量調(diào)整控制閥的關(guān)閉部件而進(jìn)行，直到希望的流量顯示在估計(jì)單元 中。這樣一種控制系統(tǒng)具有將殼體的特性值用來確定實(shí)際流量的缺點(diǎn)?？刂崎y的特性值或 特性曲線給出僅在恒定壓力下在介質(zhì)流量與控制閥的位置之間的正確關(guān)系。系統(tǒng)為了用在 給定標(biāo)稱壓力下可被校準(zhǔn)，作為要求控制閥的特性值的結(jié)果，僅可準(zhǔn)確地補(bǔ)償狹窄的壓力 變化范圍。US-A-5927400公開了一種用于控制到熱交換器的流量的流量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括渦輪型流量傳感器，在該渦輪型流量傳感器中，渦輪由流動介質(zhì)驅(qū)動。渦輪每時(shí)間單位的 轉(zhuǎn)數(shù)被計(jì)數(shù)，以測量在渦輪處介質(zhì)的流速。傳感器輸出由在渦輪上的磁鐵產(chǎn)生的脈沖信號， 所以每時(shí)間單位的脈沖數(shù)是對于流速的度量。使用取決于流量范圍的預(yù)置特性的估計(jì)單元 將測量的流速與設(shè)置的流速相比較，并且相應(yīng)地操作閥，該設(shè)置的流速從溫度設(shè)置導(dǎo)出。系 統(tǒng)具有其精度差的缺點(diǎn)，特別是在低流速下，這同樣限制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種在整個(gè)應(yīng)用范圍上具有流速的準(zhǔn)確控制的、廣泛 適用的、壓力無關(guān)的流量控制系統(tǒng)。這根據(jù)本發(fā)明借助于一種流量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該流量控制系統(tǒng)表現(xiàn)出第一權(quán)利要 求的技術(shù)特征。如這里使用的那樣，用術(shù)語“介質(zhì)”指任何液體、氣體、煙霧、懸浮微粒、流動固體或 其任何混合物、或?qū)τ诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其它流動介質(zhì)。如這里使用的那樣，“在裝置A前面”或“在裝置A后面”分別指“在介質(zhì)的流動方 向上看在裝置A前面”和“在介質(zhì)的流動方向上看在裝置A后面”。如這里使用的那樣，用術(shù)語“熱交換”指保證加熱和/或冷卻。如這里使用的那樣，用術(shù)語“客戶裝置”打算指消耗經(jīng)介質(zhì)供給的能量或消耗介質(zhì) 本身的任何裝置，包括但不限于熱交換器(加熱和/或冷卻)或水龍頭。本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)包括-流量傳感器，用于檢測通過管路部分的實(shí)際介質(zhì)流量，并且輸出指示檢測的實(shí)際 介質(zhì)流量的電信號，-控制器，與流量傳感器通信地連接，控制器配備成用于使用代表設(shè)置的介質(zhì)流量 的值而估計(jì)指示檢測的實(shí)際介質(zhì)流量的電信號，并且基于估計(jì)輸出控制信號，及-孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與控制器通信地連接，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括流量腔室，該流量腔室 具有在管路部分中的可調(diào)節(jié)孔口，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)配備成用來響應(yīng)控制器的控制信號而調(diào)節(jié) 可調(diào)節(jié)孔口。代表設(shè)置的介質(zhì)流量的值可以是希望的流量值、或從其導(dǎo)出希望流量值的設(shè)置， 像例如希望的室溫設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明，流量傳感器布置在流量腔室外，并且具有基于在介質(zhì)中傳播的波的 靜態(tài)測量原理。
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現(xiàn)有技術(shù)的分析已經(jīng)表明，流量控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍或者通過將標(biāo)稱壓力作為中 心點(diǎn)受到限制(可變壓力損失系統(tǒng)和使用特性流量曲線的系統(tǒng))，從而系統(tǒng)僅可在這個(gè)中 心點(diǎn)的周圍的小壓力范圍內(nèi)準(zhǔn)確地操作；或者由使用的傳感器類型限制。根據(jù)本發(fā)明，從具有靜態(tài)測量原理，即沒有運(yùn)動部分的傳感器范圍中選擇流量傳 感器，這鑒于避免對于運(yùn)動部分的磨損、故障的危險(xiǎn)及對維護(hù)的需要是有利的。具有靜態(tài)測 量的系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，例如就渦輪型傳感器而論，可使由測量引起的在傳感器上的壓 力降最小。根據(jù)本發(fā)明，流量傳感器具有基于在介質(zhì)中傳播的波的測量原理。波可以是能量 或電磁波或者在介質(zhì)中誘導(dǎo)的波。例子是-超聲流量傳感器，在這些超聲流量傳感器中，超聲換能器用來誘導(dǎo)和探測超聲 波，并因此檢測流量，-渦流流量傳感器，在這些渦流流量傳感器中，將障礙物放置在流動路徑中以在介 質(zhì)中誘導(dǎo)渦流，這些渦流按與流速成比例的速度傳播，-電磁流量傳感器，在這些電磁流量傳感器中，將磁場施加到管路部分上，這導(dǎo)致 與垂直于磁力線的流動速度成比例的電位差。起作用的物理原理是法拉第電磁感應(yīng)定律。在這些中，超聲流量傳感器是優(yōu)選的，因?yàn)樗稍趯捔髁糠秶蠈?shí)現(xiàn)高精度。渦流 流量傳感器是較不優(yōu)選的，因?yàn)闇y量原理要求介質(zhì)的最小流速，以便誘導(dǎo)渦流，并且用來誘 導(dǎo)渦流的障礙物引起輕微的壓力降。電磁流量傳感器鑒于將應(yīng)用限制到具有導(dǎo)電性的介 質(zhì)，也是較不優(yōu)選的，盡管它們非常適于衛(wèi)生用途，因?yàn)轱嬘盟菍?dǎo)電的。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，流量傳感器輸出是電信號(模擬的或數(shù)字的)，這具有簡化使 用設(shè)置的流量而估計(jì)測量的流量的優(yōu)點(diǎn)，相對于像具有可變壓力損失的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)之類 的機(jī)械系統(tǒng)，導(dǎo)致較快的響應(yīng)時(shí)間。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，控制器對流量水平進(jìn)行估計(jì)，即直接將檢測的流量(流量傳 感器的輸出信號)與設(shè)置的流量(可能由設(shè)置導(dǎo)出)相比較。這也可相對于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)， 例如其中估計(jì)能量消耗以控制介質(zhì)流量的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)，有助于較快的響應(yīng)時(shí)間。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，流量傳感器布置在孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量腔室外，優(yōu)選地與其 間隔開，所以可避免流量腔室的形狀、或孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其它特性對于流量測量的影響。作 為結(jié)果，在控制孔口時(shí)可避免特性值的使用，例如可調(diào)節(jié)孔口的特性曲線的使用。所以，控 制可成為真正壓力無關(guān)的。此外，可避免在使用之前對系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)的需要。作為結(jié)果，流 量控制系統(tǒng)可與寬范圍的不同控制閥或孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)相組合地使用。本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，流量控制系統(tǒng)可用來補(bǔ)償巨大壓力差?？裳a(bǔ)償 的壓力差僅限于可調(diào)節(jié)孔口可被打開或關(guān)閉的程度?？卓谡{(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)選地建造成使得它具有等百分比特性曲線，從而可調(diào)節(jié)孔口在較 小流速下比在較大流速下靈敏。這種等百分比特性曲線可通過形成可調(diào)節(jié)孔口的部分的形 狀的設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)，或者通過致動這些部分中的一個(gè)或多個(gè)以調(diào)節(jié)孔口的致動器的建造而實(shí) 現(xiàn)。例如，致動器可建造成，在孔口的0%開度處開始的第一范圍中給予較大相對運(yùn)動，并且 在高于孔口的給定開度的第二范圍中給予較小相對運(yùn)動。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以上描述類型的流量 傳感器和等百分比特性曲線的結(jié)合可導(dǎo)致一種高度精確的和廣泛適用的流量控制系統(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，流量傳感器提供在流量腔室前面。因?yàn)樵诳烧{(diào)節(jié)孔口前面的介質(zhì)比在可調(diào)節(jié)孔口后面的介質(zhì)受可調(diào)節(jié)孔口的干擾小，所以傳感器通?？杀仁箓鞲衅鞫ㄎ?在可調(diào)節(jié)孔口后面的情形更接近可調(diào)節(jié)孔口。所以，可實(shí)現(xiàn)較緊湊的系統(tǒng)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，流量傳感器提供在流量腔室后面。為了使由可調(diào)節(jié)孔口 引起的流動紊流對測量的干擾最小，第一流量測量裝置在這種情況下優(yōu)選地與可調(diào)節(jié)孔口 間隔開至少預(yù)定長度的靜噪段。預(yù)定長度取決于多個(gè)因素，即管路的直徑、壓力、流速等等。流量傳感器可定位在至少一個(gè)客戶裝置的前面或后面(在封閉系統(tǒng)的情況下)。 將流量傳感器定位在至少一個(gè)客戶裝置的后面可導(dǎo)致傳感器的較好長期性能，因?yàn)閭鞲衅?在較低溫度下操作。況且，通過將流量傳感器定位在客戶裝置的后面，傳感器可用來通過簡 單地將在返回管路中的溫度的測量與在供給管路中的介質(zhì)的(已知)溫度相結(jié)合，導(dǎo)出輸 送的能量量。將流量傳感器定位在系統(tǒng)的供給管路中具有如下優(yōu)點(diǎn)即使流量傳感器放置 得靠近客戶裝置，也可避免由客戶裝置引起的流動紊流對測量的干擾。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器是電子傳感器，更優(yōu)選地是電子流量測量單元。這樣一種 傳感器是優(yōu)選的，因?yàn)樗蛇M(jìn)一步減少流量控制系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。在優(yōu)選實(shí)施例中，流量控制系統(tǒng)包括朝向中央單元的通信鏈路，從而某些測量的 或?qū)С龅闹?，像比如?shí)際介質(zhì)流量或計(jì)算的消耗，可在每個(gè)時(shí)間被通信到中央單元。作為替 代，與每個(gè)客戶裝置相關(guān)聯(lián)的分散讀出單元也可用來將消耗信息提供給用戶。代表設(shè)置的介質(zhì)流量的值可通過由本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)?shù)娜魏问侄屋斎?到控制器中，像比如通過外部模擬信號、通過數(shù)字信號或通過無線信號。設(shè)置的介質(zhì)流量也 可以是工廠預(yù)置值、以及在控制器中的其它參數(shù)，像例如流動介質(zhì)的最大速度。設(shè)置的介質(zhì)流量可由客戶直接插入或通信到控制器?？蛻粢部梢詫囟然驂毫χ?插入或通信到控制器，該溫度或壓力值與希望的介質(zhì)流量值相對應(yīng)。在比如熱交換用途中， 設(shè)置的介質(zhì)流量通常將等于獲得在室內(nèi)的某一溫度所需要的希望的介質(zhì)流量值。這個(gè)設(shè)置的介質(zhì)流量可以設(shè)置成分散的，對于每個(gè)客戶/客戶裝置分離地設(shè)置； 或者設(shè)置成集中的，對于客戶/客戶裝置中的每一個(gè)一次設(shè)置。設(shè)置的介質(zhì)流量與希望的介質(zhì)流量相對應(yīng)，并且在0與100% Vn。m之間變化，其中， Vn。m是對于特定可調(diào)節(jié)孔口的最大介質(zhì)流量。優(yōu)選地可能是，將可能介質(zhì)流量值的范圍限制 在Vmin與Vmax之間，其中，Vfflin大于0，并且Vmax小于Vn。m。驅(qū)動單元可以是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何類型的驅(qū)動單元，例如馬達(dá)。 控制器將把從傳感器接收的實(shí)際介質(zhì)流量與設(shè)置的介質(zhì)流量相比較，并且產(chǎn)生控制信號。 這個(gè)輸出信號通信到驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)孔口，直到實(shí)際介質(zhì)流量等于設(shè)置 的介質(zhì)流量。根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)能夠控制介質(zhì)流量，但可另外用來確定和/或控制其 它變量。作為例子，但不限于其，流量控制系統(tǒng)可比如用來控制介質(zhì)流過管路部分的速度， 從而它例如不超過給定值以避免噪聲。另一個(gè)例子是根據(jù)實(shí)際流量測量和另外的介質(zhì)溫度 測量，確定由客戶裝置輸送到房間的熱量，即能量使用。這種能量使用然后可以分散或集中 地可視化。根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)的不同部件可以形成一個(gè)單一單元或者兩個(gè)或更多 個(gè)不同單元。借助于如下描述和附圖將進(jìn)一步解釋本發(fā)明。


圖1-13和16表示根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)的幾個(gè)不同實(shí)施例的詳細(xì)視圖。圖14和15分別表示用在根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)中的兩通閥和三通閥的優(yōu)選 實(shí)施例的橫截面。
具體實(shí)施例方式圖1表示與在管路系統(tǒng)的管路部分6中提供的客戶裝置7相關(guān)聯(lián)的流量控制系 統(tǒng)，該客戶裝置7在這種情況下是熱交換系統(tǒng)。管路部分6是管路系統(tǒng)的一部分，提供該管 路系統(tǒng)用于將介質(zhì)從共用源(未表示)分配到多個(gè)客戶裝置。流量控制系統(tǒng)包括流量傳感 器1、控制器2及孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4。提供傳感器1用于檢測通過管路部分6的實(shí)際介質(zhì)流 量和輸出指示檢測的實(shí)際介質(zhì)流量的電信號?？刂破?與流量傳感器1通信地連接，并且 被提供用于使用代表設(shè)置的介質(zhì)流量的值而估計(jì)指示檢測的實(shí)際介質(zhì)流量的電信號和基 于這種估計(jì)輸出控制信號。設(shè)置的介質(zhì)流量例如由用戶或中央控制單元直接或間接地輸入 在控制器中。設(shè)置的介質(zhì)流量例如可從希望的溫度設(shè)置導(dǎo)出?？卓谡{(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4與控制器 2通信地連接，并且包括流量腔室11 (見圖14和15)，該流量腔室11具有可調(diào)節(jié)孔口 12，由 該可調(diào)節(jié)孔口 12可調(diào)節(jié)通過管路部分6的流量。提供孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4用于響應(yīng)于控制 器2的控制信號而調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)孔口 12。以這種方式，控制器借助于孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將在管 路部分6中的流量控制朝向設(shè)置的介質(zhì)流量。在圖1中表示的實(shí)施例中，流量傳感器1提供在孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4的前面，并且在 熱交換系統(tǒng)7的前面，該熱交換系統(tǒng)7與流量控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。作為替代，流量傳感器1也 可提供在孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4的后面，并且在熱交換系統(tǒng)7的前面，如圖2所示。在這種情況 下，流量傳感器1與流量腔室11間隔開至少預(yù)定長度的靜噪段13，用來衰減在介質(zhì)中由可 調(diào)節(jié)孔口 12引起的紊流。流量傳感器還可提供在熱交換系統(tǒng)7的后面，如在圖16中表示 的優(yōu)選實(shí)施例中表示的那樣。在圖1和2和16中，可調(diào)節(jié)孔口形成流量控制閥4的一部分，該流量控制閥4與 驅(qū)動單元3 —起形成孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在圖1和2中，流量控制閥是兩通閥。在圖3-10中表 示的、下面將描述的實(shí)施例中，使用三通流量控制閥?？烧{(diào)節(jié)孔口和驅(qū)動單元可以按對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)?shù)娜魏纹渌绞綄?shí)現(xiàn)。流量傳感器1是具有靜態(tài)測量原理的流量傳感器，意味著避免像例如渦輪之類的 運(yùn)動部分。靜態(tài)測量原理是優(yōu)選的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動部分可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測量，并且 要求頻繁的維護(hù)。流量傳感器1的測量原理不基于由流動介質(zhì)驅(qū)動的運(yùn)動部分，而是基于 在流動介質(zhì)中誘導(dǎo)的某一波，例如由超聲換能器誘導(dǎo)的超聲波(超聲流量傳感器)、由放置 在流動路徑中的障礙物誘導(dǎo)的傳播渦流(渦流傳感器)、借助于磁場誘導(dǎo)的電磁波(電磁流 量傳感器)。在這些類型的傳感器中，超聲流量傳感器是優(yōu)選的，因?yàn)樗稍趯挿秶蠈?shí)現(xiàn) 尚精度。孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、4優(yōu)選地建造成使得它具有等百分比特性曲線，從而可調(diào)節(jié)孔口 在較小流速下比在較大流速下靈敏。這種等百分比特性曲線可通過可運(yùn)動部分14的形狀 的設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)，借助于該可運(yùn)動部分14調(diào)節(jié)孔口 ；或者借助于在驅(qū)動單元中使可運(yùn)動構(gòu)件運(yùn)動的致動器而實(shí)現(xiàn)，該致動器例如建造成，在孔口的0%開度處開始的第一范圍中給予較 大運(yùn)動，并且在高于孔口的給定開度的第二范圍中給予較小運(yùn)動。在圖14和15中表示的 兩通和三通控制閥中，等百分比特性曲線由可運(yùn)動部分14的形狀提供。在圖3-10中表示的優(yōu)選實(shí)施例中，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括三通控制閥4，該三通控制 閥4布置在管路系統(tǒng)的供給管路15和旁通管路16的交點(diǎn)處，提供該供給管路15用于將介 質(zhì)從共用源供給到客戶裝置7之一，該客戶裝置7在這種情況下同樣是熱交換系統(tǒng)，該旁通 管路16旁通一個(gè)客戶裝置，使得介質(zhì)流量的一部分可直接轉(zhuǎn)移到回到共用源的返回管路 17，并且不流過熱交換系統(tǒng)。這樣，三通閥限定用于介質(zhì)從共用源經(jīng)閥到客戶裝置到返回管 路的第一流動路徑和從共用源經(jīng)閥和旁通管路到返回管路的第二流動路徑。作為替代，三 通閥也可以提供在旁通管路的端部處，即在旁通管路和返回管路之間的交點(diǎn)處，在該處通 過旁通管路和客戶裝置的流量重新匯合。圖3表示流量控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，該流量控制系統(tǒng)包括兩個(gè)流量傳感器，在 三通閥4前面的第一流量傳感器1和在閥與熱交換系統(tǒng)之間的第二流量傳感器5。第二流 量傳感器5優(yōu)選地也是具有基于在介質(zhì)中傳播的波的靜態(tài)測量原理的傳感器，優(yōu)選地與第 一傳感器是相同類型的。第一傳感器測量通過供給管路的總流量，第二傳感器測量流過熱 交換系統(tǒng)的部分。兩個(gè)傳感器都通信地連接到控制器2，該控制器2通過傳感器的輸出信號 的估計(jì)和設(shè)置的介質(zhì)流量，控制可調(diào)節(jié)孔口的設(shè)置。圖4表示與在圖3中表示的流量控制系統(tǒng)可比較的流量控制系統(tǒng)，但其中，第二傳 感器5沿旁通管路提供。圖5表示與在圖3中表示的流量控制系統(tǒng)可比較的流量控制系統(tǒng)，但其中，第一傳 感器1沿返回管路提供在旁通管路與返回管路之間的交點(diǎn)的后面的位置處。圖6表示包括三通控制閥的流量控制系統(tǒng)，該流量控制系統(tǒng)僅具有在閥4與客戶 裝置7之間的一個(gè)流量傳感器1。這里，系統(tǒng)可以包括另外的用途，其中流量控制系統(tǒng)用來 以軟件方式影響三通控制閥的特性曲線。這樣一種系統(tǒng)比如可以用來將可調(diào)節(jié)孔口的線性 特性曲線改變成非線性特性曲線，或者反之亦然。特性曲線的這種類軟件校正也可用在圖 1-2中表示的系統(tǒng)中，其中使用兩通閥。圖7表示根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)的另一種用途。在圖7中表示的流量控制系 統(tǒng)包括沿供給管路在三通閥4與熱交換系統(tǒng)7之間的位置中的流量傳感器1。流量控制系 統(tǒng)還包括用來測量介質(zhì)在客戶裝置的進(jìn)口和出口處的溫度的第一和第二溫度傳感器5、6。 這三個(gè)測量，即實(shí)際介質(zhì)流量、進(jìn)口和出口溫度，然后可以傳輸?shù)街醒雴卧?8，該中央單元 18能夠計(jì)算由熱交換系統(tǒng)交換的能量量。圖8表示與圖7的流量控制系統(tǒng)相類似的流量控制系統(tǒng)，但其中溫度測量和實(shí)際 介質(zhì)流量首先傳輸?shù)娇刂破?，該控制器2然后導(dǎo)出由客戶裝置交換的能量量。這個(gè)值然后 可以傳輸?shù)街醒胱x出單元18。圖9表示與圖7或8的流量控制系統(tǒng)相類似的流量控制系統(tǒng)，其中，流量傳感器、 第一溫度傳感器和控制器布置在熱交換系統(tǒng)7的進(jìn)口處，并且集成到同一單元19中。這 里，中央單元18將希望的溫度設(shè)置通信到單元19的控制器2，該控制器2根據(jù)這個(gè)希望的 溫度設(shè)置和第一溫度傳感器5的測量確定設(shè)置的介質(zhì)流量。如果實(shí)際介質(zhì)流量與設(shè)置的介 質(zhì)流量相對應(yīng)，則流量傳感器1提供反饋。在客戶裝置的出口處提供的第二溫度傳感器將出口溫度通信到中央單元18。圖10表示與圖9的流量控制系統(tǒng)相類似的流量控制系統(tǒng)，但其中，集成單元 19-它包括流量傳感器1、第一溫度傳感器5及控制器2，沿返回管路17布置在熱交換系統(tǒng) 7的后面和在旁通管路16的前面的位置中。圖11表示流量控制系統(tǒng)，其中流量傳感器1包括組合的流量測量裝置(部分A) 和溫度傳感器(部分B)。假定介質(zhì)沿供給管路的溫度保持大體恒定，在熱交換系統(tǒng)的出口 側(cè)處的溫度的測量允許確定由熱交換系統(tǒng)交換的能量量。交換的能量量可以是冷卻，即由 客戶裝置吸入能量；或者可以是加熱，即由客戶裝置送還能量。圖12表示與圖3的流量控制系統(tǒng)相類似的流量控制系統(tǒng)，其中，兩個(gè)兩通控制閥 4、7代替三通控制閥。在圖12中表示的兩個(gè)兩通控制閥每個(gè)由分離驅(qū)動單元3、8控制，該 分離驅(qū)動單元3、8由共用控制器2控制。圖13表示與圖12的流量控制系統(tǒng)相類似的流量控制系統(tǒng)，其中，第一流量傳感器 從供給管路15移動到旁通管路16，在兩通閥7之后。流量控制系統(tǒng)的不同部件表示為在圖1-13中的分離部件。然而，有可能的是，部 件中的一個(gè)或多個(gè)被集成在同一殼體中。比如有可能的是，集成控制器和驅(qū)動單元或驅(qū)動 單元和孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)或由本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)?shù)娜魏纹渌M合。根據(jù)本發(fā)明的、其實(shí)施例表示在圖1-13中的流量控制系統(tǒng)，也可用在多種不同的 用途中。作為例子，但不是限于此，本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)可用在中央加熱系統(tǒng)中，以個(gè)別 地控制通過多個(gè)熱交換器的介質(zhì)流量，例如以補(bǔ)償在各種管路中的壓力變化。本發(fā)明的流 量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，相同的流量控制系統(tǒng)可應(yīng)用在整個(gè)中央加熱系統(tǒng)中，而沒有對于校 準(zhǔn)的需要。流量控制系統(tǒng)也可用在衛(wèi)生用途中，其中將水從共用源分配到多個(gè)水龍頭。流量 控制系統(tǒng)可用來按這樣一種方式控制到和通過水龍頭的水流量，從而它不依賴于壓力變 化。當(dāng)關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)水龍頭時(shí)，通過在其它水龍頭的位置處的管路系統(tǒng)的水的壓力將增 大。作為結(jié)果，由流量控制系統(tǒng)的傳感器測量的實(shí)際水流量將增大，作為其結(jié)果，探測到在 實(shí)際介質(zhì)流量與設(shè)置的介質(zhì)流量之間的差。這導(dǎo)致由控制器通信到流量控制系統(tǒng)的孔口可 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制信號，作為其結(jié)果，對應(yīng)水龍頭的可調(diào)節(jié)孔口將被關(guān)閉到某一程度，直到實(shí) 際介質(zhì)流量符合設(shè)置的介質(zhì)流量。在衛(wèi)生用途中使用流量控制系統(tǒng)的另一種方式是，將它用來通過控制沖洗過程而 調(diào)整水衛(wèi)生。當(dāng)水龍頭在某一時(shí)間段內(nèi)不使用時(shí)，污染可能積累在水龍頭和管路系統(tǒng)的相 鄰管路部分中，這當(dāng)然是不希望的。已知的是，將水龍頭的孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有計(jì)時(shí)器，并且 定期地通過管路系統(tǒng)分配水，以便避免污染積累在管路系統(tǒng)和水龍頭內(nèi)。然而，當(dāng)前沖洗 過程沒有按準(zhǔn)確和規(guī)范的沖洗過程提供，因?yàn)閷τ跊_洗過程使用的水量依賴于水的實(shí)際壓 力。本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)可用來通過將在沖洗過程期間的水的水流量控制到設(shè)置的水流 量，規(guī)范在沖洗過程期間使用的水量。這可按如下理解。優(yōu)選地，流量控制系統(tǒng)設(shè)有計(jì)時(shí)器， 該計(jì)時(shí)器在每個(gè)時(shí)刻都監(jiān)視通過管路系統(tǒng)的某一部分的水循環(huán)。從在該管路部分處沒有或 有不足的水消耗的瞬時(shí)起，流量控制系統(tǒng)將打開可調(diào)節(jié)孔口，并且沖洗該特定管路部分。由 沖洗過程使用的水量由流量控制系統(tǒng)測量和限制。優(yōu)選地，不僅控制沖洗水的流量，而且也
10控制沖洗水的溫度。通過控制沖洗水的溫度和流量，流量控制系統(tǒng)能夠按有效和規(guī)范的沖 洗過程而提供。 以上描述的各種實(shí)施例的控制器2可設(shè)有用來與遠(yuǎn)程控制單元無線通信的無線 遠(yuǎn)程通信裝置，借助于該無線遠(yuǎn)程通信裝置，用戶可例如調(diào)節(jié)在控制器中的希望的溫度設(shè) 置，或直接調(diào)節(jié)設(shè)置的介質(zhì)流量，或讀出在控制器中存儲的數(shù)據(jù)，像例如在關(guān)聯(lián)客戶裝置中 的水或能量消耗。
權(quán)利要求
1.一種用于控制通過管路系統(tǒng)的管路部分的介質(zhì)的流量的流量控制系統(tǒng)，經(jīng)所述管路 系統(tǒng)將介質(zhì)從共用源分配到多個(gè)客戶裝置，所述流量控制系統(tǒng)包括-流量傳感器，用于檢測通過管路部分的實(shí)際介質(zhì)流量，并且輸出指示檢測的實(shí)際介質(zhì) 流量的電信號，-控制器，與流量傳感器通信地連接，控制器被提供用于使用代表設(shè)置的介質(zhì)流量的值 而估計(jì)指示檢測的實(shí)際介質(zhì)流量的電信號，并且基于所述估計(jì)輸出控制信號，及-孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與控制器通信地連接，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括流量腔室，所述流量腔室具 有在管路部分中的可調(diào)節(jié)孔口，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)被提供用于響應(yīng)于控制器的控制信號而調(diào)節(jié) 可調(diào)節(jié)孔口，其特征在于，流量傳感器布置在流量腔室外，并且具有基于在介質(zhì)中傳播的波的靜態(tài)測量原理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量傳感器從包括如下的組中 選擇超聲流量傳感器、渦流流量傳感器、電磁流量傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有等百分比 特性曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，傳感器提供在孔口調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的前面的位置中的所述管路部分中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，傳感器提供在孔口調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的后面的位置中的所述管路部分中，間隔開至少一個(gè)靜噪段，用于衰減在介質(zhì)中由 孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的紊流。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3，4) 包括兩通閥。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括三 通閥，所述三通閥位于管路系統(tǒng)的供給管路和旁通管路的交點(diǎn)處，所述供給管路被提供用 于將介質(zhì)從共用源供給到客戶裝置中的至少一個(gè)，所述旁通管路旁通至少一個(gè)客戶裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括第二傳感器，所述第 二傳感器用于檢測從三通閥到客戶裝置的第二實(shí)際介質(zhì)流量，并且輸出指示第二實(shí)際介質(zhì) 流量的第二電信號，控制器與第二流量傳感器通信地連接，并且也被提供用于估計(jì)第二電 信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括第二傳感器，所述第 二傳感器用于檢測通過旁通管路的第二實(shí)際介質(zhì)流量，并且輸出指示第二實(shí)際介質(zhì)流量的 第二電信號，控制器與第二流量傳感器通信地連接，并且也被提供用于估計(jì)第二電信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，第一流量傳感器沿返回管 路提供，所述返回管路重新匯合通過旁通管路的流量和通過至少一個(gè)客戶裝置的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量傳感器提供在三通控制閥 與客戶裝置之間。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量控制系統(tǒng)還包括 第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器沿管路系統(tǒng)提供在客戶裝置的前面的位置中，并且 被提供用于測量進(jìn)入客戶裝置的介質(zhì)的供給溫度。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量控制系統(tǒng)包括第 二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器沿管路系統(tǒng)提供在客戶裝置的后面，并且被提供用于 測量離開客戶裝置的介質(zhì)的離開溫度。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量控制系統(tǒng)還包括 第一壓力測量裝置，所述第一壓力測量裝置沿管路系統(tǒng)提供在客戶裝置的前面的位置中， 并且被提供用于測量進(jìn)入客戶裝置的介質(zhì)的第一壓力。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，流量控制系統(tǒng)包括第 二壓力測量裝置，所述第二壓力測量裝置沿管路系統(tǒng)提供在客戶裝置的后面的位置中，并 且被提供用于測量離開客戶裝置的介質(zhì)的第二壓力。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述流量傳感器是輸 出數(shù)字值的電子裝置，所述數(shù)字值指示實(shí)際介質(zhì)流量。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制系統(tǒng)還 包括朝向中央單元的通信鏈路。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，控制系統(tǒng)被提供用于 計(jì)算客戶裝置的消耗。
19.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，孔調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括驅(qū)動 單元，所述驅(qū)動單元與控制器通信地連接，并且被提供用于驅(qū)動可動部分以調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)孔
20.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流量控制系統(tǒng)在衛(wèi)生用途中的使用，用于定期地 沖洗所述管路部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制通過管路系統(tǒng)的管路部分的介質(zhì)的流量的流量控制系統(tǒng)，經(jīng)該管路系統(tǒng)將介質(zhì)從共用源分配到多個(gè)客戶裝置。流量控制系統(tǒng)包括流量傳感器，用于檢測通過管路部分的實(shí)際介質(zhì)流量；控制器，與流量傳感器通信地連接，并且被提供用于使用代表設(shè)置的介質(zhì)流量的值而估計(jì)指示檢測的實(shí)際介質(zhì)流量的電信號；及孔口調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與控制器通信地連接，并且被提供用于響應(yīng)于從控制器接收的控制信號而調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)孔口。流量傳感器布置在流量腔室外，并且具有基于在介質(zhì)中傳播的波的靜態(tài)測量原理。
文檔編號G05D7/06GK102124417SQ200880130728
公開日2011年7月13日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者J·烏爾恩斯, P·范登理斯徹, P·范登霍伊費(fèi)爾 申請人:貝爾帕茨公司