马达驱动的轴向流量控制阀

技术领域

本发明涉及一种马达驱动的轴向流量控制阀。

背景技术

在本发明的上下文中，“轴向”应当理解为是指流经所关注的流量控制阀的流体的流动方向主要是线性地延伸并且在两个相对的连接处(即入口和出口)之间在轴线上没有任何显著的偏转。此外，轴向流量控制阀是马达驱动的，也就是说，该轴向流量控制阀的流量能借助于作用于控制部件的马达驱动器来调整。

在此应当指出的是，术语“控制阀”也涵盖调节阀，并且控制部件也可以是调节部件。阀是否用于调节到参数的特定目标值或者是否仅通过其开口宽度进行控制(调整)主要取决于其中结合有阀的系统。

在EP 2 391 839 B1中描述了一种通用类型的马达驱动的轴向流量控制阀。所述阀包括阀壳体，该阀壳体具有位于入口与出口之间的通道并且具有流量控制部件，其中，流动路径大致轴向地定向，并且其中，在所述文献中，马达驱动器位于流量控制部件内部。在该流量控制部件中的阀杆可以通过马达驱动器轴向地移动，并且因此可以改变阀座中的流速。

US 10,036,480 B2中描述了马达驱动的轴向流量控制阀的另一实施例。在所述文献中，用于能在轴向保持架中移位的阀活塞的马达驱动器布置在阀壳体的外侧上。马达驱动器借助于齿条和小齿轮机构或铰链经由能旋转的或线性的横向心轴作用于能轴向地移位的阀活塞的杆。

从现有技术中已知的马达驱动的轴向流量控制阀的实施例在其内部结构和驱动侧方面是复杂的并且在其总体设计方面不是非常紧凑。

发明内容

本发明的目的是提供一种替代的马达驱动的轴向流量控制阀。

该目的由具有权利要求1的特征的马达驱动的轴向流量控制阀来实现。

本发明还涉及根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀的用途。

根据本发明的优选实施例和变型可以在相应的从属权利要求中找到。

根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀包括阀体和流量控制部件，上述阀体具有入口和相对的出口以及位于入口与出口之间的通道，该通道相对于入口和出口具有大致轴向的定向，上述流量控制部件布置在通道中，并且操作地连接到抵靠阀体支承的开关壳体中的马达驱动器，其中，流量控制部件由两个径向布置的盘形成，上述盘彼此叠放并且分别具有至少一个贯通开口，其中一个盘是固定地布置在阀体中的定子盘，另一个盘以能轴向旋转的方式放置于定子盘上，并且能旋转的盘与能轴向旋转的套筒接合，上述套筒轴向地布置在通道中并且流量能够在其腔中穿过该套筒，其中，所述套筒在其外周面操作地连接到马达驱动器。

关于开关壳体的表述“支承抵靠”是指开关壳体例如通过螺钉紧固以可拆卸或不可拆卸的方式机械地固定连接到阀体、或者是指开关壳体一体地形成在阀体上或与阀体制成一体。

例如从EP1 767 840 B1或WO 2016/131472 A1中已知流量控制阀，其具有与定子盘协作的马达致动的转子盘。然而，在所述阀结构中，驱动经由心轴进行，出于空间原因，这需要来自流量控制部件的水的流出流(outflow)必须偏转90度。首先，这增加了流动阻力，并且其次，在背离流出流的后侧上产生了滞留空间，这使得必须在筒壁中提供额外的面向后方的窗口，以用于冲洗而没有任何死区。

与此相反，根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀由于其新颖的驱动设计而更加紧凑，并且能够实现大致线性的轴向流量而没有滞留区。由于这种导致较小压力损失的流量优化设计，利用根据本发明的流量控制阀可以实现高的最大流量(“高流量”)。此外，由于线性流量，在根据本发明的流量控制阀中产生较少的噪声。

在本发明中，可以以各种方式实现马达驱动器与能轴向旋转的套筒的外周面之间的操作连接。例如，可以设想蜗轮。

根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀的马达驱动器优选地包括具有传动件和驱动轴的电动马达，驱动轮放置于该驱动轴上，所述驱动轮操作地连接到能轴向旋转的套筒的外周面。

驱动轴优选地定向成轴线平行于能轴向旋转的套筒。例如，包括平传动带或V形传动带的传动带驱动器将可以处于驱动轮与能轴向旋转套筒的外周面之间。

在一个实施例中，驱动轮构造为齿轮，并且能轴向旋转的套筒在其外周面上具有齿。特别地，根据这个基本原理，链式驱动也是可能的。

优选地，构造为齿轮的驱动轮接合在能轴向旋转的套筒的外周面上的齿中，并且因此操作地连接到能轴向旋转的套筒。

在另一实施例中，能轴向旋转的套筒的外周面上的齿借助于齿形带操作地连接到构造为齿轮的驱动轮。

马达驱动的轴向流量控制阀的电动马达优选地是步进马达或直流马达。

在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀中，两个径向布置的盘中的至少一个优选地包括从包括陶瓷、金属和工程塑料的组中选择的材料。优选地，所述至少一个盘由这种材料制成，例如由陶瓷制成。

金属应当理解为是既指纯金属又指金属合金。由金属制成的盘可以另外进行表面涂覆。另一方面，合适的工程塑料必须特征在于具有良好的技术性能，比如高强度、尺寸稳定性、热稳定性、耐磨性和良好的滑动性能。这种塑料通常由添加剂增强。合适的聚合物例如包括高温聚酰胺。

在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀中，阀体中的能轴向旋转的套筒优选地在其外周面上设置有密封件。这些密封件优选地是用于良好旋转移动性的机械密封件。所述密封件用于在能轴向转动的套筒的外周面上相对于驱动侧对阀体的内部进行密封。

代替直接地密封阀体的内壁，能轴向旋转的套筒也可以任选地密封阀体中的紧密配合的套筒。能轴向旋转的套筒和流量控制部件的两个盘可以容纳在这种紧密配合的套筒中。紧密配合的套筒必须在操作的驱动连接的位置处具有切口(cutout)。

由于密封，故而在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀中有利的是，入口位于定子盘侧上并且出口位于能轴向旋转的套筒侧上。以这种方式，能轴向旋转的套筒的密封件暴露于较低的高压。然而，原则上，阀也可以在相反的流量方向(入口和出口交换)上操作。

在根据本发明的优选实施例中，在马达驱动的轴向流量控制阀中，至少一个传感器安装在阀体内。这使得可以在操作期间执行测量并评估所捕获的数据。

至少一个传感器特别地选自包括流量传感器、温度传感器、压力传感器和卫生传感器的组。优选地，选择涡轮流量计作为流量传感器。卫生传感器应当理解为是指对与水质相关的特性(例如物理地和/或化学地和/或生化地)进行测量的那些传感器。

在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀中，流量传感器和/或温度传感器优选地安装在入口处，压力传感器和/或卫生传感器优选地安装在阀体的出口处。

优选地，在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀的开关壳体上存在接口连接件，上述接口连接件用于供给电力、用于致动马达驱动器、以及用于捕获来自传感器的测量信号和用于传输数据。这种接口连接件优选地连接到用于控制和数据评估目的的监测单元。

所述监测单元可以放置在开关外壳的外部，例如在控制柜中或在控制室中。然而，也可以将监测单元集成在印刷电路板(缩写PCB)上作为根据本发明的轴向流量控制阀的开关壳体中的内部测量和控制电子器件，所述印刷电路板还包括接口连接件。

本发明还包括根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀的用途，一般而言用于流体，也就是说用于液体、蒸气和气体。优选的用途是在供水(饮用水、非饮用水、热水)中、在卫生设施中或在建筑物的加热和冷却系统中，特别是作为控制阀、流量调节阀、水表、循环阀或安全截流阀，后者在房屋或楼层的水连接处，通过监测单元对诸如异常耗水量或可能的泄漏之类的事件进行监测。对于后一种用途，除了入口处的流量传感器之外，马达驱动的轴向流量控制阀可以在出口处具有压力传感器。此外，当发生事件时，可以从监测单元传输消息到控制中心或用户的应用，例如传输到用户的智能电话。在泄漏的情况下，通过马达驱动的轴向流量控制阀的自动关闭，可以切断水连接。

附图说明

下面将参考示出了不限制本发明的范围的示例性实施例的示意图来更详细地阐述本发明。在附图中：

图1以3D外部视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀。

图2以3D外部视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀，并且具有附加的传感器安装位置。

图3以3D轴向剖视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀。

图4以3D轴向剖视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀，并且具有附加的传感器安装位置。

图5以轴向纵剖视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀。

图6以轴向纵剖视图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀，并且具有附加的传感器安装位置。

具体实施方式

图1以三维立体图示出了根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀1的外部视图。从外部可以看到阀体2、其入口3和与入口3相对定位的出口4、以及抵靠阀体2的开关壳体7。入口3与出口4之间的大致轴向定向的通道位于阀体2中。还可以看到机械位置指示器24以及具有插入式线缆的接口连接件21，其中一个线缆用于供给电力和用于致动马达驱动器，第二个线缆通向外部监测单元(未示出)以用于传输测量数据，并且第三个线缆可以连接到附加的外部传感器(例如循环水回路的温度)或来自阀中的附加传感器安装位置的传感器(参照与图2相关的说明)。为了作为纯粹的控制阀来操作，一个线缆将足以供给电力和致动马达驱动器。在附加的数据传输的情况下，可以安装诸如WLAN或

图2与图1对应，区别在于，图2中的马达驱动的轴向流量控制阀1具有适合于压力传感器19和/或卫生传感器20或另外的传感器16的附加的传感器安装位置16、19、20。其他的部件与图1对应，并且因此在图2中不再标记。

图3与图1类似，并且以三维的轴向剖视图示出了马达驱动的轴向流量控制阀1。除了已经关于图1阐述的部件之外，在切开的内部中可以看到对于本发明来说关键的或优选的以下特征：

流量控制部件5，其由两个径向布置的盘8、9形成，上述盘彼此叠放并且分别具有至少一个贯通开口，即为固定布置在阀体2中的定子盘8和能轴向旋转的盘9。借助于旋转运动，两个盘的相应的至少一个贯通开口的重叠程度根据角度在关闭位置与完全打开位置之间进行调整，并且因此阀的开口宽度或自由流动截面发生变化。能旋转的盘9与能轴向旋转的套筒10接合，该套筒10轴向地布置在通道中，流量能够在其腔中穿过该套筒，并且因此以机械联接的方式与所述套筒同时旋转。在所示的优选实施例中，套筒10在其外周面上具有齿11，该齿11在阀体2的外侧上操作地连接到马达驱动器6。马达驱动器6优选地包括具有传动件13的电动马达12。在图中，传动件13在具有稍小直径的区中位于马达驱动器6的阴影区域中。从传动件13引出的是驱动轴14，在该驱动轴14上安装有驱动轮15。在此，后者构造为齿轮并且接合在能轴向转动的套筒10的外周面上的齿11中，并且以这种方式操作地连接。在所示的示例中，在驱动轴14的端面上安装有能从外部看到的机械位置指示器24。除了来自马达驱动器6的致动的电子数据之外，在此可以间接地读取阀位置。

为了防止流体或液体从阀体2中的通道逸出进入驱动轮15处的空间中，阀体2中的能轴向旋转的套筒10优选地在其外周面上设置有密封件22，如图所示。所述密封件是环形的，并且优选地是机械密封件。如图所示，在根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀1的该实施例中，能轴向旋转的套筒10不直接地密封阀体2的内壁，而是密封紧密配合到阀体2中的套筒23，并且流量控制部件5的两个盘8、9与能轴向旋转的套筒10一起容纳在该套筒23中。

图3中还示出了可选的传感器16、即温度传感器16、18和流量传感器16、17。流量传感器17优选地是涡轮流量计，如图所示。其转速优选地通过内置的霍尔元件(霍尔效应传感器)进行记录。

图3中还标记了印刷电路板25。用于印刷电路板的缩写PCB是公知的。印刷电路板25布置在开关壳体7中并且包括阀内部的电子器件。所述电子器件还包括印刷电路板25上的用于接口连接件21的电接触件、以及从图中最左侧的印刷电路板25的下侧向下至温度传感器16、18的连接点、以及向下突出至流量传感器16、17的霍尔元件。此外，布置在印刷电路板25上的可选的显示器26仅在图3中可见。所述显示器26可以包括LED操作显示器和/或用于以简短形式显示信息的显示器。为了能够读取显示器26，开关壳体7的盖部至少在所关注的位置处被制成至少半透明或透明的。

图4与图3对应，区别在于，图4中的马达驱动的轴向流量控制阀1示出了例如适用于压力传感器19和/或卫生传感器20的附加的传感器安装位置16、19、20(类似于图2)。其他的细节与图3对应，并且因此在图4中不再标记。

图5与图3对应，但是图5中示出了轴向纵剖视图。在该纵剖视图中可以更清楚地看到某些细节。关于各个特征的说明与图3的说明对应。

图6与图5对应，区别在于，图6中的马达驱动的轴向流量控制阀1示出了例如适用于压力传感器19和/或卫生传感器20的附加的传感器安装位置16、19、20(类似于图2、4)。其他的细节与图5对应，并且因此在图6中不再标记。

考虑到可能使用根据本发明的马达驱动的轴向流量控制阀，可以插入附加的压力传感器19，用于泄漏监测。此外，除了安装在根据本发明的轴向流量控制阀中的传感器之外，单独的湿度传感器也可以用于泄漏监测，并且可以连接到所述监测单元和/或连接到接口连接件21。

在此应当指出的是，在附图中描述和/或示出的特征的任何组合均属于本发明的范围，只要这些组合不是矛盾的。

从说明书和附图的相关说明中可以看出，本发明提供了一种用于马达驱动的轴向流量控制阀的有利且通用的替代解决方案。

附图标记列表

在对各附图的描述中，即使没有明确地在每种情况下对其进行说明，附图中相同的附图标记也指示对应的特征。

1 马达驱动的轴向流量控制阀

2 阀体

3 入口

4 出口

5 流量控制部件

6 马达驱动器

7 开关壳体

8 流量控制部件5的定子盘

9 流量控制部件5的能旋转的盘

10 能轴向旋转的套筒

11 能轴向旋转的套筒10的外周面上的齿

12 马达驱动器6的电动马达

13 马达驱动器6的传动件

14 传动件13的驱动轴

15 驱动轴14上的驱动轮

16 传感器

17 流量传感器

18 温度传感器

19 压力传感器

20 卫生传感器

21 接口连接件

22 密封件、机械密封件

23 阀体2中的紧密配合的套筒

24 驱动轴14上的机械位置指示器

25 印刷电路板

26 印刷电路板25上的显示器。