КОНТРОЛЬНЫЙ КЛАПАН РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ С МЕМБРАННЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 1996 года по МПК F16K31/126 

Изобретение относится к области арматуростроения и, в частности, предназначено для использования в отопительных системах, имеющих радиаторы, в которых разность давлений между впускной линией и возвратной линией должна поддерживаться постоянной для равномерной подачи.

Известен контрольный клапан разности давлений с мембранным приводом, который содержит корпус с впускным и выпускным ниппелями и расположенные между ними седло и уплотнительный элемент со штоком, герметично установленным в горловинной части корпуса, к крепежным элементам горловинной части последовательно прикреплены посредством крепежных элементов капсула первой мембраны или соединенные между собой при помощи крепежных элементов капсулы первой мембраны и второй мембраны с валиком, и верхний блок с установленными в нем регулирующей пружиной и соединительной осью, связанной с первой мембраной. Капсулы мембран выполнены из двух полуобечаек.

Известный клапан разности давлений может факультативно оснащаться одной капсулой первой мембраны или капсулами первой и второй мембран для удвоения активной мембранной поверхности за счет использования мембраны того же размера. Работа капсул первой и второй мембран одинакова /1/.

Недостатком известного клапана является то, что вторая мембрана служит для удвоения действия первой мембраны и не влияет на контроль перепада давления.

Задачей изобретения является создание такого контрольного клапана разности давлений, в котором могло бы осуществляться попеременно воздействие на контроль перепада давлений и ввод дополнительного контролирующего элемента.

Этот технический результат достигается тем, что к капсуле первой мембраны прикреплен верхний блок. Крепежные элементы горловинной части корпуса или крепежные элементы указанной горловинной части корпуса второй мембраны выполнены в виде неподвижно закрепленных, например, обжимным соединением, вставок, а крепежные элементы капсулы первой мембраны или крепежные элементы указанной капсулы первой мембраны и крепежные элементы капсулы второй мембраны выполнены в виде подвижно установленных втулок, при этом на первой мембране образована опорная поверхность, контактирующая со штоком уплотнительного элемента или с одним концом валика второй мембраны, снабженного с другого конца ограничительным кольцом, взаимодействующим со штоком уплотнительного элемента, а вторая мембрана установлена на валике с возможностью продольного перемещения.

Во время контроля перепада давлений вторая мембрана перемещается по стержню. Однако, в случае превышения предельного значения потока эта вторая мембрана оказывает воздействие на клапан.

Это возможно благодаря тому, что капсула второй мембраны расположена между капсулой первой мембраны и корпусом клапана, обе мембраны имеют нежесткие соединения, поэтому независимо друг от друга оказывают воздействие на ось клапана.

Нежесткое соединение обеспечивает возможность отдельным компонентом легко соединяться вместе без специальных средств, которые должны обеспечиваться между штоком клапана, опорной поверхностью и штоком мембраны.

Нежесткое соединение позволяет также свободное движение второй мембраны во время операции регулирования разности давлений и позволяет этой мембране оказывать влияние, в случае, если превышается предельная величина скорости потока.

Использование наружных резьб на вставках и выполнение втулок в виде соединительных гаек дает в результате очень простое и прочное соединение отдельных компонентов.

Направляющее отверстие, выполненное во вставке капсулы второй мембраны, удерживает шток мембраны на его аксиальном пути движения таким образом, что несмотря на нежесткое соединение, оно служит в качестве надежного передающего усилие элемента.

Целесообразно во вставке капсулы второй мембраны выполнять сквозной канал, сообщающий подмембранную полость капсулы первой мембраны с надмембранной полостью капсулы второй мембраны.

Необходимо подмембранную полость капсулы второй мембраны соединить с входным ниппелем при помощи соединяющего канала, выполненного в уплотнительном элементе и его штоке, и выпускного отверстия, выполненного во вставке горловинной части корпуса.

Целесообразно также к одной полуобечайке двух капсул закреплять неподвижно соединительные кольца, фиксирующие соединительные гайки.

Необходимо также в корпусе клапана размещать дросселирующий элемент, который образует ограничитель, падение давления на котором используется для приведения в действие капсулы второй мембраны.

Изобретение поясняется чертежом,
где на:
фиг. 1 представлено продольное сечение первого варианта клапана разности давлений с одной мембранной капсулой,
фиг. 2 представлено продольное сечение второго варианта клапана разности давлений с двумя мембранными капсулами,
фиг. 3 представлено увеличенное продольное сечение капсул первой и второй мембран,
фиг. 4 представлена принципиальная блок-схема второго варианта клапана разности давлений.

Клапан разности давлений содержит верхний блок 1, капсулу первой мембраны 2, капсулу второй мембраны 3 и корпус клапана. Для второго воплощения (фиг. 2) используются все четыре компонента, для первого воплощения (фиг. 1) капсула второй мембраны не используется.

Верхний блок 1 имеет вращающуюся головку 5, при помощи которой может регулироваться поддерживающая пластина 6 для пружины установки заданного положения 7. Эта пружина установки заданного положения 7 действует посредством промежуточного элемента 8 с направленной вверх силой на соединительный валик 9, принадлежащий капсуле первой мембраны 2. Более того, верхний блок 1 имеет основание 10, при помощи которого он может крепиться к капсуле первой мембраны 2.

Корпус клапана 4 имеет впускной ниппель 11, выпускной ниппель и между ними седло клапана 13. В горловинной части 14 имеется вставка 15, которая образует направляющее средство для штока клапана 16, которое также содержит элемент уплотнения 17. Ограничитель образуется посредством дросселирующего элемента 19, который представлен в форме колпачка с округленной внутрь закраиной и является вертикально регулируемым снаружи посредством винта 20, чтобы изменять поперечное сечение ограничителя. Камера клапана 21 между ограничителем 18 и седлом клапана 13 находится в состоянии соединения посредством соединяющего канала 22, который проходит через уплотнительный элемент 17 и шток клапана 16, и посредством выпускного отверстия 23, проходящего через вставку 15, с верхней стороной этой вставки 15. Установочная чашка 24 из листового металла отделяет этот соединяющий канал от выходной стороны камеры клапана. Шток клапана 16 поддерживает на его верхнем конце пластину 26, на которую опирается клапанная пружина 27, которая нагружает уплотнительный элемент 17 в направлении открытия. На внешней стороне горловинной части 14 находится фиксирующий элемент 28 в форме наружной резьбы.

Капсула первой мембраны 2 содержит две полуобечайки 30 и 31, которые соединяются вместе у их кромки обжимным соединением 32, которое также удерживает полностью зажатой кромку мембраны 33. Верхняя полуобечайка 30 содержит соединительный штуцер 34 для линии управления и устанавливаемую обжатием вставку 35, через которую проходит рабочий валик 9, уплотненный к внешней стороне. У противоположного конца соединительное кольцо крепится обжатием и посредством уступа 37 удерживает связанным крепежный элемент 38 в форме соединительной гайки. Мембрана 33 усиливается двойной пластиной 39, в центре которой монтируется посредством обжатия вставка 40. Валик 9 соединен с вставкой посредством сочленения 41. Эта вставка содержит обратный клапан 42, который обеспечивает возможность для пространства повышенного давления 43 ниже мембраны 33 соединяться с пространством повышенного давления 44 выше этой мембраны, когда разность давлений является слишком большой. На нижней стороне вставки 40 имеется опорная поверхность 45. Мембрана 33 нагружается первой пружиной 46, которая размещена в пространстве повышенного давления 43, и в противоположном направлении нагружается пружиной 47, которая размещена в пространстве повышенного давления 44. Пружина 46 выступает через открытый участок 48 нижней полуобечайки 31 и упирается в капсулу второй мембраны 3. Пружина 47 упирается в расточку 49 вставки 35.

Капсула второй мембраны 3 также содержит две полуобечайки 50 и 51, которые соединяются вместе у их кромок обжимным соединением 52, которое также обжимает кромку мембраны 53. Верхняя полуобечайка содержит соединительный штуцер 54 для линии управления. Вставка 55 монтируется обжатием и имеет на ее внешней стороне крепежный элемент 56 в виде наружной резьбы. Вставка 55 образует направляющее средство 57 для штока 58 мембраны и имеет сквозной канал 59. Нижняя полуобечайка 51 содержит соединенной с ней обжатием соединительное кольцо 60, которое посредством уступа 61 несет на себе крепежный элемент 62 в виде соединительной гайки. Открытый участок 63 остается внутри этого соединительного кольца. Мембрана 53 усиливается двойной пластиной 64. С одной стороны двойная пластина приходит в состояние контакта со стопорным элементом 65 штока 58 диафрагмы, однако, в другом направлении является смещаемой на этом штоке мембраны. Мембрана 53 делит капсулу второй мембраны 3 на два пространства повышенного давления 66 и 67 и нагружается нагружающей пружиной 68, которая проходит через открытый участок 63, и упирается в плоскость 69 корпуса 4 клапана.

Крепежные элементы разрабатываются таким образом, чтобы как крепежный элемент 38 капсулы первой мембраны 2, так и крепежный элемент 62 капсулы второй мембраны 3 могли взаимодействовать с крепежным элементом 28 на корпусе 4 клапана. Дополнительно капсула второй мембраны 3 имеет крепежный элемент 56, который обладает способностью действовать вместе с крепежным элементом 38 капсулы первой мембраны 2.

Клапан разности давлений располагается в возвратной линии отопительной системы, в первом варианте, показанном на фиг. 1, капсула первой мембраны 2 монтируется посредством крепежных элементов 28 и 38 на корпусе клапана 4, а соединение 34 соединяется с входной линией. Это означает, что пространство повышенного давления 44 служит носителем входного давления, а пространство повышенного давления 43, так как оно соединяется с камерой клапана 18 посредством соединительной линии 22, является носителем обратного давления (противодавления). Следовательно, капсула первой мембраны 2 образует усилие, действующее в направлении закрытия клапана, которое, по существу, противодействует усилию пружины установки заданного значения (положения) таким образом, что развивается состояние равновесия. Под влиянием клапанной пружины 27 пластина 26 штока 16 клапана нежестко ложится на опорную поверхность 45 вставки 40.

Во втором варианте, показанном на фиг. 2, капсула второй мембраны 3 дополнительно вставляется между капсулой первой мембраны 2 и корпусом клапана 4. Посредством крепежных элементов 28 и 62, действующих вместе, она соединяется с корпусом клапана 4, а посредством крепежных элементов 56 и 38, действующих вместе, она соединяется с капсулой первой мембраны 2. Длина штока мембраны 58 соответствует, приблизительно, высоте капсулы второй мембраны 3 и ее размер устанавливается таким, чтобы под влиянием пружины клапана 27 пластина 26 штока 16 клапана нежестко приходила в состояние контакта со стопорным элементом 65 мембранного штока 16, а его торцевая поверхность также нежестко приходила в состояние контакта с упорной поверхностью 45 вставки 40. Однако, представляется возможным для разности давлений в капсуле второй мембраны 3 осуществлять управление клапаном, если разность давлений, действующих в нем, будет превышать силу пружины 68. Тогда шток мембраны 58 поднимается от опорной поверхности 45 и управляет уплотнительным элементом 17, далее переводя его в закрытое положение.

Предпочтительный пример применения второго варианта иллюстрируется на фиг. 4. Отопительная система имеет несколько радиаторов 70, 71 и 72, каждый из которых снабжается горячей водой посредством терморегулирующих клапанов 73, 74 и 75. От основной нагнетательной линии 76 посредством отводной нагнетательной линии 76 посредством отводной нагнетательной линии 77. Горячая вода возвращается посредством отводной возвратной линии 78 и основной возвратной линии 79 к центральному источнику тепловой энергии. Клапан разности давления, согласно фиг. 2, устанавливается в отводную возвратную линию 78. Соединение 34 соединяется с отводной нагнетательной линией 77, а соединение 54 соединяется с отводной возвратной линией 78. Соединительная линия 22 соединяет нижнее пространство повышенного давления 66 капсулы второй мембраны 3 с камерой клапана 21. Сквозной канал 59 соединяет верхнее пространство повышенного давления 67 капсулы второй мембраны 3 с нижним пространством повышенного давления 43 капсулы первой мембраны 2. Поэтому капсула первой мембраны 2 управляет работой клапана таким образом, что перепад давлений между отводной нагнетательной линией 77 и отводной возвратной линией 78 остается приблизительно постоянным. Капсула второй мембраны 3 гарантирует, что клапан будет дросселировать всякий раз, когда падение давления через ограничитель 18 становится слишком большим. Так как ограничитель 18, расположенный внутри корпуса клапана 4, является регулируемым, может устанавливаться максимальная требуемая скорость потока, пользуясь пружиной 68, рассчитанной на все случаи.

Использование: в отопительных системах, снабженных радиаторами, для поддержания постоянной разности давлений и равномерной подачи. Сущность изобретения: клапан содержит корпус клапана, капсулу первой мембраны и капсулу второй мембраны. Посредством соответствующих крепежных элементов осуществляются два различных варианта клапана разности давлений при использовании в основном одинаковых компонентов. Крепежные элементы капсулы первой мембраны или крепежные элементы указанной капсулы мембраны и крепежные элементы капсулы второй мембраны выполнены в виде подвижно установленных втулок. На первой мембране образована опорная поверхность, контактирующая со штоком уплотнительного элемента или с одним концом валика второй мембраны, снабженного с другого конца ограничительным кольцом, взаимодействующим со штоком уплотнительного элемента. Вторая мембрана установлена на валике с возможностью продольного перемещения. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Контрольный клапан разности давлений с мембранным приводом, содержащий корпус с впускным и выпускным ниппелями и расположенные между ними седло и уплотнительный элемент со штоком, герметично установленным в горловинной части корпуса, к крепежным элементам которой посредством самостоятельных крепежных элементов последовательно прикреплены капсула первой мембраны или соединенные между собой при помощи крепежных элементов капсулы первой мембраны и второй мембраны с валиком, и верхний блок с установленными в нем регулирующей пружиной и соединительной осью, связанной с первой мембраной, причем капсулы выполнены из двух полуобечаек, отличающийся тем, что верхний блок прикреплен к капсуле первой мембраны, крепежные элементы горловинной части корпуса или крепежные элементы указанной горловинной части корпуса и капсулы второй мембраны выполнены в виде неподвижно закрепленных, например обжимным соединением, вставок, а крепежные элементы капсулы первой мембраны или крепежные элементы указанной капсулы первой мембраны и крепежные элементы капсулы второй мембраны выполнены в виде подвижно установленных втулок, при этом на первой мембране образована опорная поверхность, контактирующая со штоком уплотнительного элемента или с одним концом валика второй мембраны, снабженного с другого конца ограничительным кольцом, взаимодействующим со штоком уплотнительного элемента, а вторая мембрана установлена на валике с возможностью продольного перемещения. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на вставках выполнена наружная резьба, а втулки выполнены в виде соединительных гаек. 3. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что во вставке капсулы второй мембраны выполнено направляющее отверстие и в нем установлен валик второй мембраны. 4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что во вставке капсулы второй мембраны выполнен сквозной канал, сообщающий подмембранную полость капсулы первой мембраны с надмембранной полостью капсулы второй мембраны. 5. Клапан по пп.1 4, отличающийся тем, что подмембранная полость капсулы второй мембраны соединена с входным ниппелем посредством соединяющего канала, выполненного в уплотнительном элементе и его штоке, и выпускного отверстия, выполненного во вставке горловинной части корпуса. 6. Клапан по пп. 2 5, отличающийся тем, что к одной полубочке двух капсул неподвижно закреплены соединительные кольца, фиксирующие соединительные гайки. 7. Клапан по пп.1 6, отличающийся тем, что в корпусе напротив уплотнительного элемента штока установлен регулируемый дросселирующий элемент.