ТЕРМОСТАТИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ВЕНТИЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F16K17/36 

Изобретение относится к термостатической насадке для вентиля, содержащей корпус, термостатический элемент, который через соединительный элемент действует на исполнительный элемент, и регулировочное устройство, изменяющее связь между термостатическим и исполнительным элементами.

Термостатические насадки для вентиля служат для того, чтобы с помощью радиатора отопления или поверхности нагрева устанавливать в помещении предварительно заданную температуру. В большинстве случаев термостатический элемент состоит из корпуса в виде сильфона, заполненного наполнителем, объем которого изменяется от температуры. Термостатический элемент действует через соединительный элемент на исполнительный элемент, который в свою очередь приводит в действие толкатель вентиля радиатора отопления. Как правило, чем дальше выдвигается толкатель, тем сильнее дросселирует вентиль радиатора отопления.

Термостатические насадки такого типа используются уже давно и работают удовлетворительно. Однако в некоторых областях желательно изменять заданную связь между термостатическим и исполнительным элементами, например, чтобы уменьшить предварительно заданное значение для ночной температуры. Во многих случаях достаточно, если заданное значение температуры в помещении снижается ночью, например, на 4^oС, так как в доме с хорошей изоляцией ночью температура понижается примерно лишь на 2-3^oС.

Термостатическая насадка для вентиля такого типа известна из DE 3153654 С2. В этой насадке между ее толкателем и толкателем вентиля радиатора отопления установлен промежуточный элемент, выполненный с возможностью изменения длины, который образован овальной шайбой, имеющей в одном направлении больший размер, чем в другом, перпендикулярном к нему направлении. Шайба установлена как плавающая на поворотном круге, который, в свою очередь, поворачивается электродвигателем через передачу. Если между толкателями насадки и вентиля промежуточный элемент устанавливается своим большим размером, то при одной и той же температуре вентиль радиатора отопления закрывается раньше.

Правда, для такого устройства требуется значительное пространство для монтажа. Размер вентиля в осевом направлении увеличивается, что не только ухудшает внешний вид, но и увеличивает опасность того, что вследствие удлинения плеча рычага термостатическая насадка может быть по недосмотру повреждена или даже сломана.

В основе изобретения лежит задача упростить конструкцию термостатической насадки для вентиля.

Эта задача решается тем, что в термостатической насадке для вентиля указанного выше типа соединительный элемент имеет пружину, установленную с возможностью воздействия на исполнительный элемент, а регулировочное устройство установлено с возможностью воздействия на упор пружины для изменения расстояния между исполнительным элементом и упором.

Благодаря этому не нужно дополнительного пространства в осевом направлении для монтажа регулировочного устройства. Можно даже использовать многие детали известных до сих пор термостатических насадок. Ход пружины можно изменять относительно просто. Пружина подобного типа уже имеется во многих термостатических насадках в качестве предохранительной пружины.

Соответственно, можно лучше предсказать управляющие характеристики и регулировочные возможности термостатической насадки для вентиля, так как можно использовать опытные значения для уже имеющихся термостатических насадок для вентиля.

При этом особенно предпочтительно, если упор расположен в шпинделе, установленном с возможностью прилегания к первой резьбовой детали, находящейся в зацеплении со второй резьбовой деталью, причем средние оси резьб обеих резьбовых деталей имеют то же направление, что и направление сжатия пружины. Регулировка упора осуществляется путем поворота обеих резьбовых деталей друг относительно друга. Это позволяет использовать передачу с большим передаточный отношением, так что привод регулировочного устройства может иметь относительно малый вращающий момент. Резьбовые детали могут охватывать шпиндель. Вокруг шпинделя имеется достаточно пространства для монтажа, которое до сих пор не использовалось. Шпиндель прилегает под действием силы пружины к первой резьбовой детали, например, загнутой кромкой на своей торцевой стороне. Это дает возможность предохранительной пружине и далее выполнять свою предохранительную функцию. В случае, если температура в помещении сильно возрастает, шпиндель может сместиться и при этом сжать пружину, так что повреждение других деталей вентиля или термостатической насадки исключается.

Резьба выполнена предпочтительно трапецеидальной. Такое выполнение резьбы позволяет обеим резьбовым деталям перемещаться друг относительно друга с относительно малыми потерями на трение. Поэтому потребление энергии при регулировке невелико и привод регулировочного устройства может питаться от батарей, которые будут иметь сравнительно большой срок эксплуатации.

Предпочтительно также, чтобы первая резьбовая деталь и шпиндель были выполнены с возможностью взаимодействия с малыми потерями на трение. Для этого шпиндель может быть выполнен из пластмассы, которая взаимодействует с материалом первой резьбовой детали, предпочтительно пластмассой, с малыми потерями на трение. Между шпинделем и первой резьбовой деталью может быть установлена промежуточная шайба, например, из политетрафторэтилена ("тефлон").

Предпочтительно, чтобы вторая резьбовая деталь была соединена с исполнительным элементом жестко в осевом направлении. Тем самым исполнительный элемент является базовым звеном, относительно которого перемещается шпиндель. Так как исполнительный элемент является одновременно также упором для пружины, то получается однозначная связь между перемещениями шпинделя, пружины и исполнительного элемента. Жесткое в осевом направлении соединение не исключает того, что обе детали при юстировке могут перемещаться друг относительно друга. Жесткое соединение может быть образовано, например, резьбовым соединением, которое при нормальной эксплуатации не изменяется.

Целесообразно, чтобы регулировочное устройство имело зубчатую передачу, последнее зубчатое колесо которой имеет выступ, образующий первую резьбовую деталь. С помощью зубчатой передачи можно получить еще большее передаточное отношение от двигателя к первой резьбовой детали. Если резьбовая деталь и зубчатое колесо выполнены как одно целое, это не только облегчает монтаж, но и обеспечивает относительно высокую надежность в работе.

Целесообразно, чтобы все зубчатые колеса зубчатой передачи имели одинаковые направления осей. В этом случае передача вращающего момента между приводным двигателем и резьбовой деталью осуществляется исключительно боковыми поверхностями зубьев колес. При этом потери в зубчатой передаче невелики.

Целесообразно, чтобы зубчатая передача имела входное зубчатое колесо, которое выступает из корпуса. В этом случае привод входного зубчатого колеса может находиться снаружи. Кроме того, оно может иметь достаточно большой диаметр, который обеспечивает желательное большое передаточное отношение между приводным двигателем и резьбовой деталью.

Особенно предпочтительно, если входное зубчатое колесо установлено в корпусе на опорных шейках, которые взаимодействуют с материалом корпуса с малыми потерями на трение. Поэтому потери будут невелики, и можно использовать относительно маломощный двигатель, для питания которого не требуется большое количество электрической энергии.

Входное зубчатое колесо и корпус выполнены предпочтительно из пластмассы. Пластмассы можно хорошо согласовать друг с другом так, чтобы детали взаимодействовали с малыми потерями. Кроме того, их изготовление недорого.

Регулировочное устройство предпочтительно имеет приводной двигатель, который расположен в корпусе привода, выполненном с возможностью закрепления на корпусе снаружи. Приводной двигатель поворачивает входное зубчатое колесо. В корпусе привода еще могут находиться батареи для питания приводного двигателя. Кроме того, в корпусе привода могут быть расположены детали и элементы, которые необходимы для управления приводом, например, приемник для сигналов с центрального управляющего устройства или таймер.

Целесообразно, чтобы корпус привода имел прорезь, в которую входит входное зубчатое колесо. С остальных сторон корпус закрыт. Тем самым уменьшается опасность попадания в корпус привода загрязняющих частиц.

Целесообразно, чтобы зубчатая передача имела шестерню, находящуюся в зацеплении с последним зубчатым колесом и чтобы зубчатое колесо и шестерня имели линию зацепления в осевом направлении, соответствующую по меньшей мере высоте перемещения шпинделя в рабочей области. Благодаря этому можно регулировать заданное значение, т.е. изменять связь между термостатическим и исполнительным элементами во всей рабочей области насадки для вентиля. Внутри рабочей области шпиндель может перемещаться благодаря двум воздействиям. Во-первых, он перемещается тогда, когда должен перемещаться упор пружины, чтобы изменить активную длину промежутка между термостатическим и исполнительным элементами. Во-вторых, он перемещается в случае, если термостатический элемент приводится в действие и давит на шпиндель в направлении вентиля радиатора отопления, чтобы его закрыть. Во всех этих ситуациях регулировка возможна, так как последнее зубчатое колесо и шестерня могут сдвигаться друг относительно друга в осевом направлении, не выходя из зацепления. Если же шпиндель в результате избыточного давления втягивается, то он выходит из своей рабочей области. Однако зацепление между шестерней и последним рабочим колесом сохраняется, так как шпиндель перестает прилегать к первой резьбовой детали. Таким образом, регулировка возможна также и в этом состоянии, причем она может осуществляться даже несколько легче, так как шпиндель приподнимается от резьбовой детали и трение между ними отсутствует.

Предпочтительно, чтобы шпиндель имел упор, препятствующий повороту. Это устраняет проворачивание шпинделя относительно термостатического элемента. Управление в целом улучшается. Без этого упора мог бы поворачиваться весь узел, что затрудняло бы юстировку.

Далее изобретение описано более подробно на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 схематично изображает разрез термостатической насадки,
фиг. 2 изображает разрез измененного варианта выполнения в увеличенном виде, и
фиг.3 изображает разрез по линии III-III на фиг.1.

На фиг. 1 показана термостатическая насадка 1 с термостатическим элементом 2, имеющим сильфон 3, в котором расположен шпиндель 4. Термостатический элемент 2 заполнен материалом, например, жидкостью, который при повышении температуры расширяется, а при уменьшении температуры уменьшает свой объем. Соответственно, при повышении температуры сильфон 3 сжимается и перемещает шпиндель 4 вниз (при ориентации согласно фиг.1).

В шпинделе 4 расположена предохранительная пружина 5, которая упирается в упор 6, образованный верхней торцевой стороной шпинделя 4. Эта торцевая сторона может быть открытой. Предохранительная пружина прилегает другим своим концом к исполнительному элементу 7, выполненному в виде конуса, нижний конец которого образует опорную поверхность 8 для толкателя вентиля радиатора отопления (детально не показан). Если толкатель вдавливается, то вентиль радиатора отопления сильнее дросселирует.

Шпиндель 4 имеет на своей нижней кромке наружный кольцевой фланец 9, которым он прилегает через шайбу из тефлона (политетрафторэтилена) к первой резьбовой детали 11. Эта резьбовая деталь 11 ввинчена во вторую резьбовую деталь 12, которая, в свою очередь, выполнена за одно целое с держателем 13, в который ввинчен исполнительный элемент 7. Держатель 13 в общем случае отжимается пружиной 14 сжатия наверх, т.е. от толкателя вентиля (детально не показан). Держатель 13 удерживается в корпусе 19 упором 17, предназначенным для противодействия повороту, т.е. держатель может перемещаться относительно корпуса 19 в осевом направлении, но не может поворачиваться.

На фиг. 2 показаны в увеличенном масштабе резьбовые детали 11, 12, соединенные друг с другом. Резьбовая деталь 11 имеет первую резьбу 15, а резьбовая деталь 12 - вторую резьбу 16, причем обе резьбы 15, 16 выполнены трапецеидальными. На фиг.2 отсутствует шайба 10 между шпинделем 4 и первой резьбовой деталью 11. Это возможно, если шпиндель 4 и первая резьбовая деталь 11 выполнены из материалов, которые взаимодействуют с малыми потерями на трение.

Как видно из фиг.3, шпиндель 4 снабжен упором 17, противодействующим повороту, который зацепляется за выступы 18 на корпусе 19 термостатической насадки, так что шпиндель 4 установлен без возможности поворота.

Шпиндель 4 отжат предохранительной пружиной 5 от исполнительного элемента 7 и удерживается своим фланцем 9 в положении прилегания к первой резьбовой детали 11. Если первая и вторая резьбовые детали 11 и 12 поворачиваются друг относительно друга, то изменяется длина рабочего пространства предохранительной пружины 5, т.е. расстояние между исполнительным элементом 7 и упором 6, образованным торцевой стороной 6 шпинделя 4, в которые упирается предохранительная пружина. В соответствии с этим термостатический элемент 2 начинает действовать раньше или позже. Если расстояние между исполнительным элементом 7 и упором 6 больше, то при одинаковой температуре окружающей среды вентиль радиатора отопления благодаря термостатическому элементу 2 дросселирует раньше, чем при меньшем расстоянии.

Чтобы изменять расстояние, первая резьбовая деталь 11 выполнена за одно целое с зубчатым колесом 20, которое является последним зубчатым колесом зубчатой передачи. Зубчатое колесо 20 входит в зацепление с шестерней 21, которая, в свою очередь, выполнена за одно целое с входным зубчатым колесом 22. Деталь, состоящая из шестерни 21 и входного зубчатого колеса 22, имеет опорные шейки 23, выполненные из пластмассы и установленные с возможностью поворота в корпусе 19, который также выполнен из пластмассы. Входное зубчатое колесо 22 выступает наружу через прорезь 24 в корпусе 19.

С корпусом 19 соединен приводной узел 25, например, с помощью защелкивающегося соединения. Приводной узел 25 имеет маленький электродвигатель 26, на приводном валу 27 которого закреплена шестерня 28, находящаяся в зацеплении с входным зубчатым колесом 22.

Приводной узел 25 имеет корпус 29, в котором также расположены батареи 30, служащие источником энергии для двигателя 26. В корпусе 29 также расположено управляющее устройство 31, которое управляет двигателем 26. Управляющее устройство может содержать, например, таймер. Оно может также содержать приемник, который принимает сигналы от центрального блока (не показан), и управляет двигателем 26 в соответствии с этими сигналами.

При включении двигателя 26 первая резьбовая деталь 11 с помощью зубчатой передачи 22, 21, 20 поворачивается относительно второй резьбовой детали 12. При этом удлиняется или укорачивается эффективная "длина шпинделя", т.е. расстояние между упором 6 и исполнительным элементом 7, и тем самым изменяется связь между термостатическим элементом 2 и исполнительным элементом 7, т.е. при неизменной температуре окружающей среды вентиль радиатора отопления, управляемый термостатической насадкой 1, закрывается раньше или позже.

Если в термостатическом элементе 2 возникает избыточное давление, то шпиндель может отжиматься вниз, преодолевая силу предохранительной пружины 5. При этом он может отодвинуться от первой резьбовой детали 11. В этом случае зубчатое колесо 20 может поворачиваться даже с еще меньшим трением, так как фланец 9 не будет прилегать к первой резьбовой детали 11.

Все детали, имеющие возможность поворота друг относительно друга, выполнены так, что при их взаимодействии потери на трение были как можно меньше. Это может быть достигнуто путем соответствующего выбора материалов. Оси вращения всех зубчатых колес и шестерен зубчатой передачи расположены параллельно друг другу, так что зубчатая передача имеет максимально возможный коэффициент полезного действия. Кроме того, эта конструкция позволяет последнему зубчатому колесу 20 перемещаться в осевом направлении относительно шестерни 21. Поэтому зубчатое колесо 20 и шестерня 21 имеют сравнительно длинную линию зацепления в осевом направлении, так что поворот обеих резьбовых деталей 11, 12 друг относительно друга возможен во всей области перемещения шпинделя 4. Возможность поворота сохраняется и тогда, когда шпиндель 4 отодвигается от первой резьбовой детали 11. Линия зацепления последнего зубчатого колеса 20 и шестерни 21 имеет такую длину, что правильное зацепление обеспечивается не только тогда, когда обе резьбовые детали 11, 12 поворачиваются друг относительно друга в диапазоне между их конечными угловыми положениями, но и тогда, когда термостатический элемент 2 действует на шпиндель 4.

Изобретение предназначено для установки в помещении предварительно заданной температуры при помощи радиатора отопления. Термостатическая насадка для вентиля содержит корпус, термостатический элемент, установленный с возможностью воздействия на исполнительный элемент через соединительный элемент, и регулировочное устройство, изменяющее связь между термостатическим и исполнительным элементами. Соединительный элемент имеет пружину 5, установленную с возможностью воздействия на исполнительный элемент 7. Регулировочное устройство 11, 12 установлено с возможностью воздействия на упор 6 пружины 5 для изменения расстояния между исполнительным элементом 7 и упором 6. Изобретение позволяет обеспечить предохранение корпуса изделия от разрушения при действии большого избыточного давления как с внутренней, так и с внешней стороны. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Термостатическая насадка для вентиля, содержащая корпус, термостатический элемент через соединительный элемент, и регулировочное устройство, изменяющее связь между термостатическим и исполнительным элементами, отличающаяся тем, что соединительный элемент имеет пружину 5, установленную с возможностью воздействия на исполнительный элемент 7, а регулировочное устройство установлено с возможностью воздействия на упор 6 пружины 5 для изменения расстояния между исполнительным элементом 7 и упором 6. 2. Термостатическая насадка для вентиля по п. 1, отличающаяся тем, что упор 6 расположен в шпинделе 4, установленном с возможностью прилегания к первой резьбовой детали 11, находящейся в зацеплении со второй резьбовой деталью 12, причем средние оси резьб 15, 16 обеих резьбовых деталей 11, 12 имеют то же направление, что и направление сжатия пружины 5. 3. Термостатическая насадка для вентиля по п. 2, отличающаяся тем, что резьбы 15, 16 выполнены трапецеидальными. 4. Термостатическая насадка для вентиля по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что первая резьбовая деталь 11 и шпиндель 4 выполнены с возможностью взаимодействия с малыми потерями на трение. 5. Термостатическая насадка для вентиля по одному из пп. 2-4, отличающаяся тем, что вторая резьбовая деталь 12 соединена с исполнительным элементом 7 жестко в осевом направлении. 6. Термостатическая насадка для вентиля по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что регулировочное устройство имеет зубчатую передачу 20-22, последнее зубчатое колесо 20 которой имеет выступ, образующий первую резьбовую деталь 11. 7. Термостатическая насадка для вентиля по п. 6, отличающаяся тем, что все зубчатые колеса зубчатой передачи имеют одинаковое направление осей. 8. Термостатическая насадка для вентиля по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что зубчатая передача 20-22 имеет входное зубчатое колесо 22, которое выступает из корпуса 19. 9. Термостатическая насадка для вентиля по п. 8, отличающаяся тем, что входное зубчатое колесо 22 установлено в корпусе 19 на опорных шейках 23, взаимодействующих с материалом корпуса 19 с малыми потерями на трение. 10. Термостатическая насадка для вентиля по п. 9, отличающаяся тем, что входное зубчатое колесо 22 и корпус 19 выполнены из пластмассы. 11. Термостатическая насадка для вентиля по одному из пп. 1-10, отличающаяся тем, что регулировочное устройство имеет приводной двигатель 26, который расположен в корпусе 29 привода, в выполненном с возможностью закрепления на корпусе 19 снаружи. 12. Термостатическая насадка для вентиля по п. 11, отличающаяся тем, что корпус 29 привода имеет прорезь 32, в которую входит входное зубчатое колесо 22. 13. Термостатическая насадка для вентиля по одному из пп. 6-12, отличающаяся тем, что зубчатая передача 20-22 имеет шестерню 21, находящуюся в зацеплении с последним зубчатым колесом 20, причем зубчатое колесо 20 и шестерня 21 имеют линию зацепления в осевом направлении, соответствующую по меньшей мере высоте перемещения шпинделя 4 в рабочей области. 14. Термостатическая насадка для вентиля по одному из пп. 1-13, отличающаяся тем, что шпиндель имеет упор 17, противодействующий повороту.