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1、流量控制系统的制作方法专利名称：流量控制系统的制作方法技术领域：本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的流量控制系统，该流量控制系统用 于控制通过管路系统的管路部分的介质的流量，经该管路系统将介质从共用源分配到多个 客户装置。背景技术：在居住用、和特别是非居住用建筑物中，利用管路系统的几种用途是已知的，该管 路系统将介质从共用源分配到散布于建筑物的多个客户装置。这样一种管路系统可以是封 闭回路，包括将共用源与客户装置中的每一个相连接的多个供给管路、和将客户装置中的 每一个连接回共用源的多个返回管路。这比如是其中客户装置是热交换系统的情形。管路 系统也可以是敞开回路，仅包括将共用源与客户装置中的
2、每一个相连接的多个供给管路， 而没有将客户装置中的每一个连接回共用源的返回管路。这比如是在卫生用途中的情形。 这样一种管路系统也可以是封闭路管和敞开回路的组合。这比如是当热水从共用源输送到 多个热交换器、和到多个水龙头时的情形，提供这些热交换器以加热在建筑物内中的房间， 提供这些水龙头以将热水输送到客户。在这样的系统中，已知的是包括控制阀，这些控制阀具有用来控制介质到相应客 户装置的流量的可调节孔口。孔口的位置确定每时间单位通过客户装置的介质量。在热交 换用途中，这意味着，孔口的位置确定从热交换器输送到房间的热量。然而，通过客户装置 的介质量不仅由孔口的位置确定，而且也由介质通过客户装置的压力
3、以及由其它影响因素 确定。这种压力依据例如在共用源与客户装置之间的距离而不同。在非居住用建筑物中 情况更是如此，在该处管路系统和客户装置在大多数情况下在建筑物中的多个不同层上划 分。在特定客户装置处的压力可能甚至随时间变化，比如作为关闭或打开在到一个或多个 其它客户装置的管路中的阀的结果。在热交换用途中，这样一种阀的关闭可能导致在回路 中流到其它热交换器中的一个或多个的介质的压力的增大，并因此导致向这些热交换器的 较高流速和导致由交换器输送到相应房间的能量/热量的增加。这是不希望的。已经开发了几种系统，试图提供通过管路系统的介质流量的压力无关控制。W0-A-9206422比如涉及一种系统，该系
4、统用于与在热交换器的进口与出口之间的 压力变化无关地将介质流量自动地调节到设置的介质流量。为此，控制系统包括第一介质 流量控制单元，设置到预定值；和第二介质流量控制单元，它允许产生可变压力损失。控制 系统还包括机械驱动机构，该机械驱动机构用于通过或多或少地关闭第二介质流量控制单 元，自动地补偿在热交换器的进口与出口之间的每个探测的压力损失变化。在进口与出口 之间的压力差、和因而设置的介质流量仅被设置一次。控制系统具有仅能补偿微小介质流 量变化的缺点，限制了该系统的应用范围。用于管路系统的另一种类型的控制系统从US-B-6435207得知。US-B-6435207描 述了一种用于设置和测量在管路
5、中的体积流量的流量调整控制阀。流量调整控制阀包括 关闭部件，布置在流量腔室中，用于设置希望的流量状态；和传感器，布置在流量腔室中或与其相邻，用于检测代表通过流量腔室的流量的值。流量调整控制阀还包括估计单元，该估 计单元根据由传感器测量的值和根据截面控制阀的特性值确定流量，这些特性值被存储在 传感器处存储的电子数据存储器中。这些特性值是阀特定的。通过管路系统的截面的流 量调节通过人工调节流量调整控制阀的关闭部件而进行，直到希望的流量显示在估计单元 中。这样一种控制系统具有将壳体的特性值用来确定实际流量的缺点。控制阀的特性值或 特性曲线给出仅在恒定压力下在介质流量与控制阀的位置之间的正确关系。系统
6、为了用在 给定标称压力下可被校准，作为要求控制阀的特性值的结果，仅可准确地补偿狭窄的压力 变化范围。US-A-5927400公开了一种用于控制到热交换器的流量的流量控制系统。该系统包 括涡轮型流量传感器，在该涡轮型流量传感器中，涡轮由流动介质驱动。涡轮每时间单位的 转数被计数，以测量在涡轮处介质的流速。传感器输出由在涡轮上的磁铁产生的脉冲信号， 所以每时间单位的脉冲数是对于流速的度量。使用取决于流量范围的预置特性的估计单元 将测量的流速与设置的流速相比较，并且相应地操作阀，该设置的流速从温度设置导出。系 统具有其精度差的缺点，特别是在低流速下，这同样限制系统的应用范围。发明内容因此本发明的目的
7、是，提供一种在整个应用范围上具有流速的准确控制的、广泛 适用的、压力无关的流量控制系统。这根据本发明借助于一种流量控制系统实现，该流量控制系统表现出第一权利要 求的技术特征。如这里使用的那样，用术语“介质”指任何液体、气体、烟雾、悬浮微粒、流动固体或 其任何混合物、或对于本领域的技术人员已知的任何其它流动介质。如这里使用的那样，“在装置A前面”或“在装置A后面”分别指“在介质的流动方 向上看在装置A前面”和“在介质的流动方向上看在装置A后面”。如这里使用的那样，用术语“热交换”指保证加热和/或冷却。如这里使用的那样，用术语“客户装置”打算指消耗经介质供给的能量或消耗介质 本身的任何装置，包括但
8、不限于热交换器(加热和/或冷却)或水龙头。本发明的流量控制系统包括-流量传感器，用于检测通过管路部分的实际介质流量，并且输出指示检测的实际 介质流量的电信号，-控制器，与流量传感器通信地连接，控制器配备成用于使用代表设置的介质流量 的值而估计指示检测的实际介质流量的电信号，并且基于估计输出控制信号，及-孔口调节系统，与控制器通信地连接，孔口调节系统包括流量腔室，该流量腔室 具有在管路部分中的可调节孔口，孔口调节系统配备成用来响应控制器的控制信号而调节 可调节孔口。代表设置的介质流量的值可以是希望的流量值、或从其导出希望流量值的设置， 像例如希望的室温设置。根据本发明，流量传感器布置在流量腔室外
9、，并且具有基于在介质中传播的波的 静态测量原理。5现有技术的分析已经表明，流量控制系统的应用范围或者通过将标称压力作为中 心点受到限制(可变压力损失系统和使用特性流量曲线的系统)，从而系统仅可在这个中 心点的周围的小压力范围内准确地操作；或者由使用的传感器类型限制。根据本发明，从具有静态测量原理，即没有运动部分的传感器范围中选择流量传 感器，这鉴于避免对于运动部分的磨损、故障的危险及对维护的需要是有利的。具有静态测 量的系统的另一个优点是，例如就涡轮型传感器而论，可使由测量引起的在传感器上的压 力降最小。根据本发明，流量传感器具有基于在介质中传播的波的测量原理。波可以是能量 或电磁波或者在介质
10、中诱导的波。例子是-超声流量传感器，在这些超声流量传感器中，超声换能器用来诱导和探测超声 波，并因此检测流量，-涡流流量传感器，在这些涡流流量传感器中，将障碍物放置在流动路径中以在介 质中诱导涡流，这些涡流按与流速成比例的速度传播，-电磁流量传感器，在这些电磁流量传感器中，将磁场施加到管路部分上，这导致 与垂直于磁力线的流动速度成比例的电位差。起作用的物理原理是法拉第电磁感应定律。在这些中，超声流量传感器是优选的，因为它可在宽流量范围上实现高精度。涡流 流量传感器是较不优选的，因为测量原理要求介质的最小流速，以便诱导涡流，并且用来诱 导涡流的障碍物引起轻微的压力降。电磁流量传感器鉴于将应用限制
11、到具有导电性的介 质，也是较不优选的，尽管它们非常适于卫生用途，因为饮用水是导电的。在本发明的系统中，流量传感器输出是电信号(模拟的或数字的)，这具有简化使 用设置的流量而估计测量的流量的优点，相对于像具有可变压力损失的现有技术系统之类 的机械系统，导致较快的响应时间。在本发明的系统中，控制器对流量水平进行估计，即直接将检测的流量(流量传 感器的输出信号)与设置的流量(可能由设置导出)相比较。这也可相对于现有技术系统， 例如其中估计能量消耗以控制介质流量的现有技术系统，有助于较快的响应时间。在本发明的系统中，流量传感器布置在孔口调节系统的流量腔室外，优选地与其 间隔开，所以可避免流量腔室的形状
12、、或孔口调节系统的其它特性对于流量测量的影响。作 为结果，在控制孔口时可避免特性值的使用，例如可调节孔口的特性曲线的使用。所以，控 制可成为真正压力无关的。此外，可避免在使用之前对系统进行校准的需要。作为结果，流 量控制系统可与宽范围的不同控制阀或孔口调节系统相组合地使用。本发明的流量控制系统的优点是，流量控制系统可用来补偿巨大压力差。可补偿 的压力差仅限于可调节孔口可被打开或关闭的程度。孔口调节系统优选地建造成使得它具有等百分比特性曲线，从而可调节孔口在较 小流速下比在较大流速下灵敏。这种等百分比特性曲线可通过形成可调节孔口的部分的形 状的设计而实现，或者通过致动这些部分中的一个或多个以调节
13、孔口的致动器的建造而实 现。例如，致动器可建造成，在孔口的0%开度处开始的第一范围中给予较大相对运动，并且 在高于孔口的给定开度的第二范围中给予较小相对运动。已经发现，以上描述类型的流量 传感器和等百分比特性曲线的结合可导致一种高度精确的和广泛适用的流量控制系统。在优选实施例中，流量传感器提供在流量腔室前面。因为在可调节孔口前面的介质比在可调节孔口后面的介质受可调节孔口的干扰小，所以传感器通常可比使传感器定位 在可调节孔口后面的情形更接近可调节孔口。所以，可实现较紧凑的系统。在另一个优选实施例中，流量传感器提供在流量腔室后面。为了使由可调节孔口 引起的流动紊流对测量的干扰最小，第一流量测量装置
14、在这种情况下优选地与可调节孔口 间隔开至少预定长度的静噪段。预定长度取决于多个因素，即管路的直径、压力、流速等等。流量传感器可定位在至少一个客户装置的前面或后面(在封闭系统的情况下)。 将流量传感器定位在至少一个客户装置的后面可导致传感器的较好长期性能，因为传感器 在较低温度下操作。况且，通过将流量传感器定位在客户装置的后面，传感器可用来通过简 单地将在返回管路中的温度的测量与在供给管路中的介质的(已知)温度相结合，导出输 送的能量量。将流量传感器定位在系统的供给管路中具有如下优点即使流量传感器放置 得靠近客户装置，也可避免由客户装置引起的流动紊流对测量的干扰。在优选实施例中，传感器是电子传感
15、器，更优选地是电子流量测量单元。这样一种 传感器是优选的，因为它可进一步减少流量控制系统的反应时间。在优选实施例中，流量控制系统包括朝向中央单元的通信链路，从而某些测量的 或导出的值，像比如实际介质流量或计算的消耗，可在每个时间被通信到中央单元。作为替 代，与每个客户装置相关联的分散读出单元也可用来将消耗信息提供给用户。代表设置的介质流量的值可通过由本领域的技术人员认为适当的任何手段输入 到控制器中，像比如通过外部模拟信号、通过数字信号或通过无线信号。设置的介质流量也 可以是工厂预置值、以及在控制器中的其它参数，像例如流动介质的最大速度。设置的介质流量可由客户直接插入或通信到控制器。客户也可以
16、将温度或压力值 插入或通信到控制器，该温度或压力值与希望的介质流量值相对应。在比如热交换用途中， 设置的介质流量通常将等于获得在室内的某一温度所需要的希望的介质流量值。这个设置的介质流量可以设置成分散的，对于每个客户/客户装置分离地设置； 或者设置成集中的，对于客户/客户装置中的每一个一次设置。设置的介质流量与希望的介质流量相对应，并且在0与100% Vn。m之间变化，其中， Vn。m是对于特定可调节孔口的最大介质流量。优选地可能是，将可能介质流量值的范围限制 在Vmin与Vmax之间，其中，Vfflin大于0，并且Vmax小于Vn。m。驱动单元可以是对于本领域的技术人员已知的任何类型的驱动单元，例如马达。 控制器将把从传感器接收的实际介质流量与设置的介质流量相比较，并且产生控制信号。 这个输出信号通信到驱动单元，该驱动单元调节可调节孔口，直到实际介质流量等于设置 的介质流量。根据本发明的流量控制系统能够控制介质流量，但可另外用来确定和/或控制其 它变量。作为例子，但不限于其，流量控制系统可比如用来控制介质流过管路部分的速度， 从而它例如不超过给定值
