КЛАПАН, УПРАВЛЯЕМЫЙ С ПОМОЩЬЮ ДИАФРАГМЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16K31/365 G05D16/06 

Изобретение относится к клапану, управляемому с помощью диафрагмы в зависимости от перепада давлений, имеющему корпус, снабженный впускным отверстием, выпускным отверстием и седлом клапана, взаимодействующим с запорным элементом, и имеющему диафрагму, которая нагружена пружиной с заданным усилием, внешняя кромка которой жестко зажата между нижней частью и крышкой отсека диафрагмы, центр которого соединен с помощью штока клапана с запорным элементом, и которая отделяет внутреннюю и внешнюю напорные камеры друг от друга.

Такой управляемый в зависимости от перепада давлений клапан известен, например, из документа ЕР 0 405 339 А2. Он содержит корпус, снабженный впускным отверстием, выпускным отверстием и седлом клапана, и отделенный от него отсек диафрагмы, нижняя часть которого имеет основание для введения в корпус клапана, которое одновременно образует вывод для штока клапана, присоединенного к диафрагме и несущего запорный элемент. Шток клапана выполнен полым. В области вывода он содержит канал, который соединяет внутреннее пространство корпуса клапана с внутренней нагнетательной камерой, а в области диафрагмы он снабжен большой полостью, в которой расположена пружина с заданным усилием. В центральном выступе крышки размещено регулировочное приспособление, с помощью которого может быть изменено усилие пружины, при этом перемещение запорного элемента может быть ограничено или клапан может быть полностью закрыт. Эта конструкция имеет большую общую длину и в установленном положении занимает много места.

Изобретение основывается на проблеме создания клапана, управляемого в зависимости от перепада давлений, наподобие описанного во введении, который занимает мало места.

Согласно изобретению, эта проблема решена благодаря тому, что нижняя часть отсека диафрагмы выполнена за одно целое с корпусом клапана, а крышка содержит корпус для пружины с размещенной в нем пружиной с заданным усилием.

В этой конструкции не нужны отдельный отсек для диафрагмы и соединение между отсеком для диафрагмы и корпусом клапана. Это приводит не только к уменьшению общей длины, но также к значительному снижению затрат на производство и монтаж.

Диаметр диафрагмы должен преимущественно быть по большей мере только примерно на 20% меньше длины корпуса клапана, измеренной между впускным и выпускным отверстиями. В этом случае фактически вся длина корпуса клапана используется для нижней части отсека диафрагмы. Таким образом, могут быть использованы диафрагмы достаточно большого размера.

Внутренне поверхности нижней части и крышки проходят преимущественно параллельно друг другу. В результате этого получается очень плоский отсек для диафрагмы, который позволяет дополнительно снизить общую высоту.

В предпочтительном варианте предусмотрена установка седла клапана на удалении от диафрагмы и прохождение штока клапана через седло клапана с направлением по отверстию в корпусе клапана и соединением с диафрагмой в отсеке для диафрагмы. В результате функций, приобретенных клапаном, клапан с управлением в зависимости от перепада давлений может быть установлен например, в подводящей трубе отопительной системы.

В этом варианте корпус клапана преимущественно имеет на стороне, удаленной от диафрагмы, монтажное отверстие для ввода запорного элемента, которое может быть закрыто вставной деталью. Таким образом обеспечивается очень удобная установка запорного элемента.

Другое преимущество обеспечивается в результате того, что часть штока клапана вблизи диафрагмы проходит с уплотнением через канал в корпусе клапана, имеющий такой же диаметр, что и внутренний диаметр седла клапана, а часть штока клапана вблизи запорного элемента имеет поперечное сечение, уступающее поперечному сечению канала. При таких размерах получается клапан с разгрузкой от давления.

В дополнительно усовершенствованном варианте целесообразно, чтобы корпус клапана имел на стороне, удаленной от диафрагмы, привод с ручным управлением снаружи для ограничения перемещения запорного элемента или для закрытия клапана. Этот привод не сталкивается с диафрагмой. Он может воздействовать непосредственно на запорный элемент. Он может быть также скомбинирован со вставной деталью, закрывающей монтажное отверстие.

Корпус клапана предпочтительно имеет отверстие, соединяющее внутреннюю нагнетательную камеру с внутренней частью клапана. В этом случае внутренняя нагнетательная камера работает как камера собственного давления. Для этого не требуется выполнения каналов в штоке клапана.

Входное отверстие соединения напорного трубопровода преимущественно расположено в крышке так, что оно может быть закрыто диафрагмой. При открытии внешней нагнетательной камеры с установленным клапаном, управляемым в зависимости от перепада давлений, например, для замены пружины, уплотнение осуществляется автоматически. Зажатая диафрагма отделяет внешнюю нагнетательную камеру от внутренней части клапана, а также закрывает соединение напорного трубопровода.

Целесообразно выполнение корпуса пружины съемным, а пружины с заданным усилием, упирающейся в его торец, сменной. В полученной очень простой конструкции новые заданные величины могут быть получены просто путем замены пружины.

В этом случае крышка преимущественно имеет суженную часть, которая направляет пружину с заданным усилием и к внешней части которой прикреплен корпус пружины. Суженная часть имеет двойное назначение.

Еще один предпочтительный вариант заключается в том, что корпус пружины выполнен за одно целое с крышкой и имеет выполненный с возможностью вращения снаружи регулировочный валик, с помощью которого опорный элемент, удерживаемый от вращения и предназначенный для упирания в него пружины, может быть подвергнут регулировке в осевом направлении. Таким образом заданное усилие может непрерывно меняться.

Далее представлено более подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, которые изображают предпочтительные варианты выполнения и на которых:
фиг. 1 изображает продольный разрез предлагаемого клапана в первом варианте выполнения, а
фиг. 2 изображает продольный разрез предлагаемого клапана в модифицированном варианте выполнения.

Клапан с управлением в зависимости от перепада давлений, показанный на фиг. 1, содержит корпус 1 с впускным отверстием 2 и выпускным отверстием 3, а также седлом 4 клапана. Верхняя сторона корпуса 1 образует нижнюю часть 5 отсека 6 диафрагмы, который проходит фактически на всю осевую длину корпуса 1 клапана. Внешняя кромка 8 диафрагмы 7 прочно зажата между частью 5 и крышкой 9, при этом загнутый край 10 корпуса 1 клапана находится в зацеплении с краем крышки 9. Поверхности части 5 и крышки 9, обращенные друг к другу, проходят параллельно друг другу.

Диафрагма 7 разделяет отсек диафрагмы на внутреннюю нагнетательную камеру 11, которая сообщается с внешней внутренней камерой 13 корпуса 1 посредством отверстия 12 в стенке корпуса, и внешнюю нагнетательную камеру 14, которая с помощью соединения 15 напорного трубопровода соединена с датчиком давления 16. Отверстие 17 соединения напорного трубопровода расположено в плоской части крышки 9, где оно может быть закрыто диафрагмой 7. Пружина 18 с заданным усилием одним концом упирается в торец 19 корпуса 20 пружины, а другим концом воздействует на пластину 21 диафрагмы. В качестве направляющей пружины 18 служит суженная часть 22, на внешней стороне которой выполнена резьба 23 для навинчивания корпуса 20 пружины. Таким образом пружина 18 может быть заменена для получения конкретного заданное значения.

Центр диафрагмы 7 прочно зажат между пластиной 21 диафрагмы и усиливающей пластиной 24, причем винт 25 прочно прижимает пластины 21 и 24 к стержню 26 клапана, на противоположном конце которого установлен запорный элемент 27, взаимодействующий с седлом 4. Конец штока 26 вблизи диафрагмы 7 направлен через канал 28 в корпусе 1 с уплотнением в нем посредством уплотнения 29. Канал 28 имеет такой же диаметр, что и внутренний диаметр седла 4 клапана. Канал 28 и седло 4 клапана могут быть просверлены за одну операцию. Поперечное сечение части 30 штока 26 клапана вблизи запорного элемента 27 меньше поперечного сечения канала 28. Таким образом получен клапан с разгрузкой от давления.

На стороне корпуса клапана, расположенной напротив диафрагмы 7, имеется монтажное отверстие 31, которое может быть закрыто завинчивающейся вставкой 32. Во вставке расположен привод 33, который с помощью поворотной ручки 34 может быть завинчен и таким образом смещен в осевом направлении. С использованием привода 33 ход запорного элемента 27 может быть ограничен, а если необходимо, клапан может быть также полностью закрыт.

При установке диафрагму 7 помещают на место вместе с пластинами 21 и 24. Затем через монтажное отверстие 31 вводят шток 26 клапана и присоединяют винтом 25 к центру диафрагмы. Затем в монтажное отверстие 31 завинчивают вставку 32 и устанавливают на место и прикрепляют крышку 9 путем обжатия обжимной кромки 10. После выбора необходимой пружины 18 может быть навинчен корпус 20. При необходимости шток 26 можно не устанавливать до тех пор, пока к части 5 не будет присоединена крышка 9.

Корпус 20 пружины может быть также снят во время работы. Диафрагма 7 предотвращает утечку воды изнутри клапана и благодаря закрытию отверстия 17 предотвращает утечку воды из датчика 16.

Вариант выполнения, представленный на фиг. 2, отличается от варианта, представленного на фиг. 1, только конструкцией крышки 35, которая выполнена за одно целое с корпусом 36 пружины. Пружина 37 с заданным усилием упирается в опорный элемент 38, удерживаемый от вращения и установленный с возможностью осевого перемещения с помощью регулировочного валика. Для этого регулировочный валик 39 имеет шестигранное гнездо 40 для вращения и наружную резьбу 41 для осевого перемещения опорного элемента 38. Регулирование такой пружины 37 может осуществляться непрерывно.

В обоих вариантах выполнения внутренняя нагнетательная камера 11 образует камеру собственного давления. Такой клапан может быть установлен в особенности в подводящем трубопроводе отопительной системы, при этом к верхней нагнетательной камере 14 подведено давление обратного трубопровода. Однако основная идея изобретения может быть также применена и в тех клапанах, управляемых в зависимости от перепада давлений, в которых входное давление действует во внутренней нагнетательной камере 11, как например, в клапанах, установленных в возвратной линии отопительной системы.

Клапан предназначен для поддержания определенного давления и может быть использован в отопительных системах. В корпусе 1 клапана между впускным и выпускным отверстиями 2 и 3 выполнен проточный канал с седлом 4, взаимодействующим с запорным элементом 27. Диафрагма 7 нагружена пружиной 18 с заданным усилием. Внешняя кромка диафрагмы 7 зажата между крышкой 9 и нижней частью 5 отсека 6, образованной верхней стороной корпуса 1. Загнутый край 10 корпуса 1 находится в зацеплении с крышкой 9. Внутренние поверхности нижней части 5 отсека и и крышки 9 проходят параллельно друг другу. Диафрагма 7 разделяет отсек о на внутреннюю нагнетательную камеру 11, сообщенную с камерой 13 корпуса 1 отверстием 12, и внешнюю нагнетательную камеру 14, сообщенную напорным трубопроводом с датчиком давления 16. Входное давление действует на внутреннюю нагнетательную камеру 11, а давление обратного трубопровода действует на верхнюю нагнетательную камеру. Такое выполнение обеспечивает малые габариты клапана. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан для водяных отопительных установок, управляемый с помощью диафрагмы в зависимости от разности давлений, содержащий корпус, имеющий между впускным отверстием и выпускным отверстием проточный канал и в этом канале седло клапана, взаимодействующее с запорным элементом, диафрагму, которая нагружена пружиной с заданным усилием, внешняя кромка которой прочно зажата между нижней частью и крышкой отсека диафрагмы, центр которого присоединен посредством штока клапана к запорному элементу, и которая отделяет внутреннюю и внешнюю нагнетательные камеры друг от друга, причем на крышке установлен корпус пружины, в котором размещена пружина с заданным усилием, а диаметр диафрагмы по большей мере только примерно на 20% меньше длины корпуса клапана, измеренной между входным и выходным отверстиями, отличающийся тем, что нижняя часть 5 отсека 6 диафрагмы образована верхней стороной корпуса клапана, ограничивающего проточный канал клапана, загнутый край 10 корпуса клапана находится в зацеплении с крышкой 9 по ее краю, а внутренние поверхности нижней части 5 и крышки 9 проходят параллельно одна другой. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что седло клапана удалено от диафрагмы, а шток 26 клапана проходит через седло 4 клапана, будучи направлен каналом 28 корпуса 1 клапана и присоединен к диафрагме 7 в отсеке 6 диафрагмы. 3. Клапан по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус 1 клапана имеет на стороне, удаленной от диафрагмы 7, монтажное отверстие 31, служащее для ввода запорного элемента 27 и расположенное с возможностью его закрытия вставной деталью 32. 4. Клапан по пп. 1-3, отличающийся тем, что часть штока 26 клапана вблизи диафрагмы 7 проходит с уплотнением через канал 28 в корпусе 1 клапана, имеющий такой же диаметр, что и внутренний диаметр седла 4 клапана, а часть 30 штока 26 клапана вблизи запорного элемента 27 имеет поперечное сечение, уступающее поперечному сечению канала. 5. Клапан по пп. 1-4, отличающийся тем, что корпус 1 клапана имеет на стороне, удаленной от диафрагмы 7 привод 33, выполненный с возможностью ручного управления снаружи для ограничения перемещения запорного элемента 27 или для закрытия клапана. 6. Клапан по пп. 1-5, отличающийся тем, что отверстие 17 соединения 15 напорного трубопровода расположено в крышке 9 так, что оно может быть закрыто диафрагмой 7. 7. Клапан по пп. 1-6, отличающийся тем, что корпус 20 пружины выполнен съемным, а пружина 18 с заданным усилием, упирающаяся в его торец, выполнена сменной. 8. Клапан по п. 7, отличающийся тем, что крышка 9 имеет суженную часть 22, которая направляет пружину 18 с заданным усилием и к внешней части которой прикреплен корпус 20 пружины. 9. Клапан по пп. 1-8, отличающийся тем, что корпус 36 пружины выполнен за одно целое с крышкой 35 и имеет регулировочный валик 39, выполненный с возможностью вращения снаружи, с помощью которого опорный элемент 38, удерживаемый от вращения и предназначенный для упирания в него пружины 37, может быть подвергнут регулировке в осевом направлении.