КЛАПАН, УПРАВЛЯЕМЫЙ С ПОМОЩЬЮ ДИАФРАГМЫ Российский патент 1999 года по МПК F16K31/365 G05D16/06 

Изобретение относится к клапану, управляемому с помощью диафрагмы, в особенности к клапану, управляемому перепадом давлений, предназначенному для водяной радиаторной отопительной установки, в котором корпус клапана между входным отверстием и выходным отверстием имеет проточный канал для прохождения потока и отверстие клапана, расположенное между седлом клапана и запорным элементом, причем клапан содержит подпружиненную диафрагму для регулирования открытия клапана, зажатую по внешней кромке между частями корпуса, в котором расположена центральная труба, которая проходит сквозь диафрагму перпендикулярно к ней, которая составляет часть проточного канала, которая расположена концентрично оси между входным и выходным отверстиями клапана, на одном конце которой расположено седло клапана, и другой конец которой установлен с натягом относительно корпуса клапана.

В радиаторных установках обычной практикой является использование клапана, управляемого мембраной, для поддержания определенного перепада давлений между входным и выходным отверстиями ряда радиаторов.

В заявке на изобретение ЕР 0 002 935 В1 описан клапан, управляемый с помощью диафрагмы, в особенности, клапан, управляемый перепадом давлений, содержащий корпус клапана, между входным и выходным отверстиями которого выполнен канал для прохождения потока, седло клапана и запорный элемент с нагруженной пружиной диафрагмой для регулирования открытия клапана, которая зажата у ее внешней кромки между двумя частями корпуса клапана и образует с последними камеру давления и камеру противодавления, в которых концентрично относительно оси между входным и выходным отверстиями корпуса клапана расположена центральная труба, проходящая сквозь диафрагму перпендикулярно к ней и образующая часть канала для прохождения потока, один конец трубы установлен в корпусе с натягом, а седло клапана расположено на ее другом конце с возможностью образования отверстия клапана с запорным элементом. Однако известный клапан не подходит для регулирования перепада давления в отопительной установке, так как он просто контролирует поток текучей среды, проходящий по трубопроводу 10, путем определения перепада давлений, возникающего при прохождении потока через сужение, и воздействия в зависимости от этого перепада давлений на предохранительный клапан (52, 72) в направлении закрытия, когда давление в трубопроводе (12) на входе в сужение в направлении течения, действующее в камере (22) диафрагмы через отверстие (12), превышает давление на выходе из сужения и соответственно, в камере (24) плюс усилие пружины 74.

Задачей настоящего изобретения является создание клапана, управляемого перепадом давлений, аналогичного упомянутому во вводной части описания, который может использоваться для поддержания постоянного перепада давлений между входом и стороной возврата радиаторной установки, чтобы облегчить регулировку и обеспечить достаточный поток горячей воды к другим группам радиаторов, присоединенным к тому же источнику горячей воды. Кроме того, предлагаемый клапан должен быть более компактным и дешевым, чем обычно используемые.

Решение поставленной задачей обеспечено путем создания клапана, управляемого с помощью диафрагмы, в особенности, клапана, управляемого перепадом давлений, предназначенного для водяной радиаторной отопительной установки, содержащего корпус клапана, между входным и выходным отверстиями которого выполнен канал для прохождения потока, седло клапана и запорный элемент с нагруженной пружиной диафрагмой для регулирования открытия клапана, которая зажата у ее внешней кромки между двумя частями корпуса клапана и образует с последними камеру давления и камеру противодавления, в которых концентрично относительно оси между входным и выходным отверстиями корпуса клапана расположена центральная труба, проходящая сквозь диафрагму перпендикулярно к ней и образующая часть канала для прохождения потока, и один конец трубы установлен в корпусе с натягом, а седло клапана расположено на ее другом конце с возможностью образования отверстия клапана с запорным элементом, при этом камера противодавления соединена трубопроводным соединением с точкой измерения давления теплоносителя в установке с возможностью воздействия указанного давления на диафрагму, а камера давления реагирует на давление у одного из отверстий клапана, и на внешней поверхности центральной трубы установлена управляющая втулка с возможностью перемещения в осевом направлении по трубе со скольжением для обеспечения относительного перемещения между трубой и диафрагмой и между трубой и корпусом.

Благодаря тому, что камера противодавления соединена трубопроводным соединением с точкой измерения давления теплоносителя в установке с возможностью воздействия указанного давления на диафрагму, а камера давления реагирует на давление у одного из отверстий клапана, а также тому, что на внешней поверхности центральной трубы установлена управляющая втулка с возможностью перемещения в осевом направлении по трубе со скольжением для обеспечения относительного перемещения между трубой и диафрагмой и между трубой и корпусом, предлагаемый клапан может использоваться для поддержания постоянного перепада давлений между входом и стороной возврата радиаторной установки, что облегчает регулировку и обеспечивает достаточный поток горячей воды к другим группам радиаторов, присоединенным к тому же источнику горячей воды. В таком клапане достигается весьма интегрированная конструкция, где клапанное устройство расположено в области диафрагмы. Кроме того, при такой конструкции не требуется отсека для диафрагмы, потому что все части клапана с управлением от мембраны расположены в корпусе клапана.

В предлагаемом клапане центральная труба одним концом может быть неподвижно установлена в корпусе с уплотнением между ней и корпусом, а управляющая втулка может быть соединена с диафрагмой и с запорным элементом. Эта конструкция особенно подходит для случаев, когда клапан установлен в подводящей трубе водяной отопительной цепи. Камера, находящаяся под собственным давлением системы, расположена на выпускной стороне клапана.

Управляющая втулка может иметь фланец для образования пластины диафрагмы, поэтому не требуется отдельных элементов для этой пластины диафрагмы, которая является обычным усилением.

К управляющей втулке может быть прикреплен держатель запорного элемента, имеющий сквозные отверстия за запорным элементом. Вещество, выходящее из отверстия клапана может течь далее через сквозные отверстия. Запорный элемент тем не менее может быть надежно присоединен к управляющей втулке.

Пружина может окружать центральную трубу и быть зажатой между управляющей втулкой и упором, встроенным в корпус. Это обеспечивает устройство небольшой осевой длины, имеющее высокую эксплуатационную надежность.

Центральная труба может быть установлена в корпусе клапана с возможностью перемещения и соединена с диафрагмой, а запорный элемент может быть неподвижно закреплен. Эта конструкция особенно подходит для установки клапана в обратном трубопроводе системы отопления, потому что камера, находящаяся под собственным давлением системы, расположена на впускной стороне клапана.

Держатель запорного элемента может быть снабжен сквозными отверстиями за запорным элементом, выполнен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса и удерживаться пружиной, окружающей центральную трубу, у жесткого упора. Вещество, втекающее в отверстие клапана, может быть здесь перемещено через сквозные отверстия. То, что запорный элемент удерживается на месте только благодаря приложенной силе, облегчает сборку.

Центральная труба может иметь внешний фланец, на который опирается пружина и к которому прикреплена диафрагма.

Держатель запорного элемента может иметь внутренний фланец, на который опирается пружина и внутренняя окружность которого направляет центральную трубу. Таким образом, держатель запорного элемента выполняет здесь дополнительные функции.

В корпусе клапана вблизи запорного элемента может быть установлен с возможностью вращения снаружи регулировочный стержень, который имеет профилированную поверхность, так что при вращении он смещает запорный элемент. Регулировочный стержень в частности позволяет закрыть клапан в соответствии с требованиями. Для него практически не требуется дополнительного пространства.

Профилированная поверхность может образовывать жесткий упор для держателя запорного элемента. Регулировочный стержень выполняет двойную функцию в этом отношении.

Клапан может содержать штифт, запрессованный в корпус клапана и взаимодействующий с упорной поверхностью на регулировочном стержне для ограничения угла поворота. Это ограничивает диапазон угла поворота регулировочного стержня, так что могут быть получены различные основные установки запорного элемента.

Далее представлено более подробное пояснение изобретения со ссылкой на чертежи предпочтительных вариантов выполнения, на которых:
фиг. 1 изображает в продольной разрезе первый вариант выполнения клапана согласно изобретению и
фиг. 2 изображает в продольной разрезе второй вариант выполнения.

На фиг.1 показан клапан, управляемый диафрагмой в зависимости от перепада давлений, который предназначен для установки в подводящем трубопроводе системы обогрева. Корпус 1 клапана состоит из двух частей 2 и 3, которые скреплены вместе, с находящейся между ними кромкой 5 диафрагмы 6, обжимным кольцом 4. Ось входного отверстия 7 в части 2, ось выходного отверстия 8 в части 3 и ось центральной трубы 9 совмещены одна с другой, причем ось проходит перпендикулярно диафрагме 6.

Центральная труба 9 образует часть канала для прохождения потока между входным отверстием 7 и выходным отверстием 8. У одного конца она установлена неподвижно в корпусе 1 с уплотнением 10 между ней и корпусом. Другой конец образует седло 11 клапана, которое совместно с запорным элементом 12 образует регулируемое отверстие 13 клапана.

Управляющая втулка 14 обладает возможностью осевого смещения по центральной трубе 9. Она имеет фланец 15, который работает как пластина диафрагмы, усиливающая диафрагму. Пружина 16 опирается одним концом на управляющую втулку 14, а другим концом на упор 17 центральной трубы 9. Держатель 18 запорного элемента прикреплен к управляющей втулке 14 и в то же время прочно зажимает внутреннюю кромку диафрагмы. В держателе запорного элемента также неподвижно закреплено уплотнительное кольцо 19 для образования уплотнения относительно центральной трубы 9. За пределами запорного элемента 12 он имеет сквозные отверстия 20 для пропускания протекающего вещества.

Внутри корпуса 1 клапана имеется камера 21, находящаяся под собственным давлением системы, давление в которой действует на правую сторону диафрагмы 6, показанной на фиг. 1, и камера 22 противодавления, в которой расположена пружина 16. В эту камеру противодавления через трубопроводное соединение 23 может подаваться управляющее давление, например, давление возвратной магистрали системы обогрева. Отверстие 13 клапана поэтому принимает размер, при котором перепад давлений держится около величины, заданной пружиной 16.

В корпус 1 клапана вставлен регулировочный стержень 124, так что его ось проходит параллельно диафрагме 6. Оба его конца 25 и 26 выполнены цилиндрическими. Конец 25 снабжен уплотнением 27 и шестигранным гнездом 28, так что регулировочный стержень может поворачиваться до зацепления со стопорной поверхностью 29 на штифте 30, запрессованном в корпус 1 клапана. Между двумя цилиндрическими концами 25 и 26 имеется профилированная поверхность 31, которая приходит в контакт с держателем 18 запорного элемента в результате вращения регулировочного стержня 24. Таким образом запорный элемент 12 может быть смещен на сколько необходимо до его закрытого положения.

Фиг. 2 изображает клапан, который может быть помещен в возвратный трубопровод системы обогрева. Для аналогичных частей использованы номера позиций, увеличенные на 100. Существенное отличие заключается в том, что камера 121, находящаяся под собственным давлением системы, соединена с входным отверстием 107 и потому расположена с левой стороны от диафрагмы 106, в то время как камера 122 противодавления, соединенная с трубопроводным соединением 123, в которое подается, например, давление входной магистрали, расположена на правой стороне. Для достижения этого центральная труба 109 подвижно закреплена в корпусе клапана 101 и присоединена к диафрагме 106. Центральная труба 109 имеет внешний фланец, который служит для поддержания пружины 116, вместе с пластиной 132 диафрагмы прочно зажимает внутреннюю кромку диафрагмы 106 и взаимодействует с упором 133, встроенным в корпус для того, чтобы задать конечное положение седла клапана.

Держатель 118 запорного элемента имеет внутренний фланец 134, на который опирается пружина 116 и который направляет центральную трубу 109 своей внутренней окружностью. Под действием силы пружины держатель 118 запорного элемента прижат к профилированной поверхности 127 регулировочного стержня 124, создающей жесткий упор 135. Держатель 118 запорного элемента сам направляется цилиндрической внешней поверхностью во вкладыше 136, который запрессован в корпусе клапана 1.

В этой конструкции отверстие 113 клапана само регулируется до величины, при которой перепад давлений, действующих на диафрагму 106, будет равна величине, установленной пружиной 116. Сила пружины сама может быть изменена путем вращения регулировочного стержня 124. Здесь клапан также может быть полностью закрыт с использованием регулировочного стержня.

Клапан предназначен для поддержания определенного перепада и может быть использован в водяных радиаторных отопительных установках. Между входным и выходным отверстиями 7 и 8 корпуса 1 клапана расположена центральная труба 9, проходящая сквозь диафрагму 6 и образующая часть канала для прохождения потока. Седло II клапана расположено на одном конце трубы 9 с возможностью образования отверстия 20 с запорным элементом 12. Запорный элемент 12 закреплен на диафрагме 6, зажатой по внешней кромке между двумя частями корпуса 1 с образованием камеры 21 давления и камеры 22 противодавления. Камера 22 противодавления соединена трубопроводным соединением 23 с точкой измерения давления теплоносителя в установке с возможностью воздействия указанного давления на диафрагму 6. Камера 21 давления реагирует на давление у одного из отверстий клапана. На внешней поверхности центральной трубы 9 установлена управляющая втулка 14, соединенная с диафрагмой 6 и запорным элементом 12 и перемещающаяся по трубе 9 со скольжением. Такое выполнение обеспечивает компактную и недорогую конструкцию. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, в особенности клапан, управляемый перепадом давлений, предназначенный для водяной радиаторной отопительной установки, содержащий корпус клапана, между входным и выходным отверстиями которого выполнен канал для прохождения потока, седло клапана и запорный элемент с нагруженной пружиной диафрагмой для регулирования открытия клапана, диафрагма зажата у ее внешней кромки между двумя частями корпуса клапана и образует с последними камеру давления и камеру противодавления, в которых концентрично относительно оси между входным и выходным отверстиями корпуса клапана расположена центральная труба, проходящая сквозь диафрагму перпендикулярно к ней и образующая часть канала для прохождения потока, один конец трубы установлен в корпусе с натягом, а седло клапана расположено на ее другом конце с возможностью образования отверстия клапана с запорным элементом, отличающийся тем, что камера противодавления соединена трубопроводным соединением с точкой измерения давления теплоносителя в установке с возможностью воздействия указанного давления на диафрагму, а камера давления реагирует на давление у одного из отверстий клапана, на внешней поверхности центральной трубы установлена управляющая втулка с возможностью перемещения в осевом направлении по трубе со скольжением для обеспечения относительного перемещения между трубой и диафрагмой и между трубой и корпусом. 2. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 1, отличающийся тем, что центральная труба одним концом неподвижно установлена в корпусе с уплотнением между ней и корпусом и имеет направляемую по ее внешней стороне управляющую втулку, которая соединена с диафрагмой и с запорным элементом. 3. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что управляющая втулка имеет фланец для образования пластины диафрагмы. 4. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 3, отличающийся тем, что к управляющей втулке прикреплен держатель запорного элемента, имеющий сквозные отверстия за запорным элементом. 5. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по пп. 2-4, отличающийся тем, что пружина окружает центральную трубу и зажата между управляющей втулкой и упором, встроенным в корпус. 6. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 1, отличающийся тем, что центральная труба установлена в корпусе клапана с возможностью перемещения и соединена с диафрагмой, а держатель запорного элемента снабжен сквозными отверстиями за запорным элементом и выполнен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса и удерживается пружиной, окружающей центральную трубу, у жесткого упора. 7. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 6, отличающийся тем, что центральная труба имеет внешний фланец, на который опирается пружина и к которому прикреплена диафрагма. 8. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 6 или 7, отличающийся тем, что держатель запорного элемента имеет внутренний фланец, на который опирается пружина и внутренняя окружность которого направляет центральную трубу. 9. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по пп. 1-8, отличающийся тем, что в корпусе клапана вблизи запорного элемента установлен с возможностью вращения снаружи регулировочный стержень, который имеет профилированную поверхность, так что при вращении он смещает запорный элемент. 10. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 6 или 9, отличающийся тем, что профилированная поверхность образует жесткий упор для держателя запорного элемента. 11. Клапан, управляемый с помощью диафрагмы, по п. 9 или 10, отличающийся штифтом, запрессованным в корпус клапана, который взаимодействует с упорной поверхностью на регулировочном стержне с целью ограничения угла поворота.