КЛАПАН РАДИАТОРА Российский патент 2005 года по МПК F16K1/04 F16K1/42 

Изобретение касается клапана радиатора, имеющего затворный элемент, который при закрытии клапана прилегает к системе седел клапана и при открывании клапана перемещается от седла клапана.

Подобные клапаны радиатора общеизвестны и применяются в большинстве радиаторов. Они по-разному приводятся в действие с помощью термостата или термостатической насадки. Затворный элемент клапана, который также называется “штоком клапана”, предварительно натягивается с помощью пружины в направлении открывания, то есть наружу. В зависимости от температуры в помещении термостатическая насадка или другое специальное устройство закрывает затворный элемент клапана. Если эта закрывающая сила в достаточной степени превышает силу натяжения пружины, это приводит к тому, что затворный элемент клапана будет прилегать к седлу клапана. Тем самым, дальнейший приток теплонесущей жидкости в радиатор прекращается.

Размеры такого клапана радиатора имеют ограничения. При этом, например, большую роль играют не только габаритные размеры радиатора, но и условия помещения, где устанавливают радиатор. Внешний диаметр клапана не может быть больше заранее определенной величины. Высота подъема затворного элемента клапана относительно седла клапана также имеет ограничения. Эти ограничения являются следствием ограничения перемещения по высоте термостатической насадки.

Задачей изобретения является обеспечение протекания большего количества жидкости при постоянных внешних размерах клапана.

Эта задача в конструкции клапана радиатора по изобретению решается за счет того, что в системе седел клапана имеется несколько седел клапана, и каждое седло клапана ограничивает своей внутренней поверхностью отверстие, причем с внешней стороны каждого седла в закрытом состоянии затворного элемента клапана предусмотрено некое свободное пространство (зазор).

В этом исполнении линия закрытия, то есть линия соприкосновения затворного элемента клапана и системы седел клапана, имеет большую длину по сравнению с конструкцией, где седло клапана окружает только одно единственное отверстие. В известных пределах это справедливо также в том случае, если отверстия в предложенной системе седел клапана меньше отверстия обычного клапана радиатора. Тем самым, при подъеме затворного элемента клапана от седла клапана образуется большая площадь поперечного сечения, через которую может поступать теплоноситель. Площадь поперечного сечения определяется произведением высоты подъема, то есть расстояния между затворным элементом клапана и линией закрытия, и длины линии закрытия. Однако это предполагает, что с внешней стороны седел клапана соответственно имеется зазор, через который теплоноситель может протекать беспрепятственно. Если этот зазор существует при закрытом положении затворного элемента клапана, то сохраняется и тогда, когда затворный элемент клапана приподнимается на небольшое расстояние от системы седел клапана. Увеличение линии закрытия путем применения нескольких отверстий фактически приводит к увеличению поперечного сечения стока, через который жидкость может протекать беспрепятственно. Величина самих отверстий для объема потока теплоносителя через клапан играет лишь второстепенную роль. Более важным является поперечное сечение стока, которое образуется между затворным элементом клапана и его седлами.

Предпочтителен плавный (без острых краев) переход от линии закрытия седла клапана в зазор. Таким образом, устраняются скачкообразные изменения давления потока. Это приводит к снижению шума при работе клапана.

Особенно предпочтительна закругленная форма перехода. Жидкость, протекающая через зазор между затворным элементом клапана и его седлом, наилучшим образом проводится по системе так, что исключено возникновение резких скачков давления, что в свою очередь могло бы привести к возникновению шума. Такая конструкция, однако, не обязательна. Альтернативно можно было бы сделать переход с острыми краями.

Предпочтителен вариант конструкции, когда имеются зазоры между всеми седлами клапанов. Таким образом, исчезает необходимость располагать седла клапана, заранее ориентируясь на затворный элемент клапана. Теплонесущая жидкость после пересечения линии закрытия может стекать в зазор и там соединяться с жидкостью из других отверстий. Дополнительные препятствия конструктивно не предусмотрены.

Предпочтительно расположение системы седел клапана на несущем элементе, сквозь который проходят отверстия, причем седла клапана расположены по отношению к поверхности несущего элемента, обращенной к затворному элементу клапана, на заранее установленном расстоянии. Выполнить необходимые зазоры вокруг седел клапана относительно просто. Зазоры образуются между стенками седел клапана и поверхностью несущего элемента. Несущим элемент здесь назван потому, что он “несет” на себе систему седел клапана. Он должен быть выполнен как часть корпуса путем вырезания соответствующих отверстий, а не как отдельная деталь, даже если это является преимуществом.

Предпочтительно также выполнение седел клапана на торцах трубообразных штуцеров, выступающих из несущего элемента. Относительно простой конструкцией является расположение седел клапана на расстоянии от поверхности несущего элемента. В этом случае жидкость протекает через трубообразные штуцеры до самых седел клапана и, если затворный элемент клапана поднимается с седла, может стекать с внешней стороны трубообразных штуцеров. Конечно, для этого между трубообразными штуцерами должен быть зазор, образованный пространством между штуцерами, через который может стекать жидкость.

Желательно, чтобы несущий элемент имел углубление в центре поверхности, обращенной к затворному элементу клапана. В это углубление может погружаться часть затворного элемента клапана, которая выступает над поверхностью затворного элемента клапана. Такой выступающей частью может быть, например, крепежная деталь, которой уплотнительная пластина крепится к штоку. Предпочтительней, чтобы длина трубообразных штуцеров не превышала длину выступающей части над затворным элементом клапана. Таким образом, можно рассчитать расстояние между седлами клапана и поверхностью несущего элемента с учетом благоприятного протекания теплоносителя.

Предпочтительно выполнение несущего элемента в виде вкладыша. Его можно изготовить, например, из пластмассы, в то время как другие составные части клапана могут быть изготовлены из металла, такого как латунь.

Предпочтительно равномерное размещение отверстий по окружности системы седел клапана. Преимущество такого размещения состоит в том, что при этом затворный элемент клапана испытывает равномерные нагрузки при подъеме с седел клапана. Неравномерная загрузка на затворный элемент клапана могла бы привести к негерметичности клапана.

Предпочтительно, чтобы затворный элемент клапана был выполнен с возможностью перемещения в полом корпусе, выполненном в форме трубы, имеющей отверстия в стенках. Корпус клапана, который служит помимо прочего для фиксации несущего элемента, на котором расположены седла клапана, имеет пространство для перемещения затворного элемента клапана. Таким образом, достигается относительно высокая механическая устойчивость. С другой стороны, предусматриваются вырезы, через которые может стекать жидкость. При использовании трубообразного корпуса не возникает препятствий для стока теплонесущей жидкости.

При этом особенно важно, чтобы сумма площадей поперечных сечений отверстий была больше суммы площадей оставшихся между отверстиями участков стенки. Таким образом, образуется максимально возможное сечение для стока жидкости.

Ниже изобретение описано более подробно на примере предпочтительного варианта с привлечением чертежей, где

на Фиг.1 изображен внешний вид клапана радиатора,

на Фиг.2 изображен продольный разрез клапана радиатора,

на Фиг.3 изображен несущий элемент с седлами клапана.

На Фиг.1 изображен внешний вид клапана 1 радиатора. Клапан радиатора имеет трубообразный корпус 2 с наружной резьбой 3, с помощью которой клапан 1 ввинчивается в радиатор (не показан), и с присоединительной деталью 4 для фиксации термостатической насадки (которая также не показана). Непосредственное управление клапаном радиатора производится толкателем 5 клапана, который входит в корпус 2 на определенную глубину.

На нижнем конце клапана радиатора имеется впускной канал 6 для подачи жидкости. Выпускное отверстие образовано несколькими отверстиями 8, 9 в стенке корпуса 2. Эти отверстия 8, 9 равномерно распределены по окружности. Из трех имеющихся отверстий на Фиг.1 отчетливо видны два.

Сквозь отверстия 8, 9 виден затворный элемент 10 клапана и система седел 11 клапана. Затворный элемент 10 клапана, как это видно на Фиг.2, крепится к управляющему штоку 12, который в свою очередь соединен с толкателем 5 клапана. Предусмотрена также открывающая пружина 13, которая оттягивает затворный элемент 10 клапана от системы седел 11. При надавливании на толкатель 5 клапана затворный элемент 10 клапана продвигается к системе седел клапана 11. Это известно per se и поэтому в дальнейшем подробнее описано не будет.

Затворный элемент 10 клапана имеет уплотнительную пластину 14 из эластичного материала, которая поддерживается шайбой 15 на стороне, обращенной к системе седел 11 клапана. Винт, верхняя часть (головка) 16 которого видна на чертеже, служит для крепления пластины 14 к управляющему штоку 12. Конечно, возможны и другие способы крепления, например зажим или клепка.

Система седел 11 клапана размещена на вкладыше, выполненном в виде несущего элемента 17, помещенного в корпус клапана. На Фиг.3 несущий элемент 17 представлен в увеличенном виде и изображен в аксонометрии. Он имеет поверхность 18, обращенную к затворному элементу 10 клапана, в середине которой расположено углубление 19, служащее для принятия верхней части винта.

На поверхности 18 расположено 5 трубообразных штуцеров 20, которые соответственно окружают отверстия 21. Каждое отверстие 21 соединено с каналом 22, выполненным в несущем элементе 17. Торцы штуцеров в данной конструкции представляют собой седла 23 клапана, которые с внутренней стороны ограничивают отверстия 21. Седла 23 клапана закруглены с внешней стороны, то есть имеют закругления 24. Для рассмотрения в качестве образца выбран вариант с пятью штуцерами. В принципе, для большой пропускной способности клапана достаточно двух седел клапана. Однако желательно большее количество седел клапанов. У клапана со стандартными габаритами максимальное количество седел может быть равно примерно 10.

При использовании трубообразных штуцеров 20 седла клапана 23 расположены на заранее заданном расстоянии от поверхности 18 несущего элемента 17. Вкладыш “несет” на себе седла клапана и поэтому называется “несущим элементом”.

Штуцеры 20 расположены на известном расстоянии друг от друга, так что между ними имеются зазоры 25. Зазоры 25 между всеми штуцерами 20 переходят друг в друга, то есть не возникает препятствий для потока при переходе из одного зазора в другой. Равномерное распределение штуцеров 20 желательно, но не необходимо. Также можно выбрать и другое неравномерное распределение штуцеров и зазоров.

Зазор 25 сохраняется и тогда, когда затворный элемент 10 клапана прилегает к седлу 23 клапана. Он образуется за счет пространства между стенками штуцеров 20, прилегающих к седлу клапана 23 затворным элементом 10 клапана и поверхностью 18 несущего элемента 17. Как только затворный элемент 10 клапана приподнимается над седлом клапана 23, жидкость, вытекающая из отверстий 21, сразу может стекать непосредственно по поверхности 18 наружу или через закругления 24 по стенкам штуцеров и через зазор 25 наружу. Так как все седла клапана 23 лежат в одной плоскости, они практически одновременно открываются при открытии затворного элемента 10.

У изображенного на чертеже клапана 1 радиатора пропускная способность определяется длиной линии закрытия между затворным элементом 10 клапана и системой седел 11 клапана. Благодаря системе седел 11 клапана, содержащей множество отдельных седел клапана 23, достигается увеличение длины линии закрытия по сравнению с клапаном, который при таких же габаритных размерах имеет лишь одно отверстие и одно седло клапана.

При использовании отверстия, имеющего тот же внешний диаметр, что и круг, обрамляющий все 5 отверстий 21, длина линии закрытия у представленной модели была бы больше примерно на 37%. Так как жидкость, протекающая через седла клапана 23, сразу может стечь в зазор 25, то при перетекании жидкости через седло 23 клапана не возникает никаких препятствий для дальнейшего потока жидкости. По окружности несущего элемента 17, как видно на Фиг.3, выполнен паз 30, который посредством четырех вырезов (31) соединен с зазорами 25 и предназначен для стока жидкости. Таким образом, достигается улучшение стока воды. Здесь также можно использовать количество вырезов, отличающееся от четырех.

Так как в корпусе 2 одновременно предусмотрено несколько отверстий 8, 9, сечение которых также выбрано очень большим, то в результате взаимодействия между затворным элементом клапана и системой седел клапана образуется единственное место для эффективной регулировки перепада давлений.

Для данной представленной модели предварительная регулировка не предусмотрена. Само собой разумеется, такой клапан можно отрегулировать изначально либо с помощью дроссельной втулки, которая, например, более или менее сможет закрыть отверстия 8, 9, или с помощью ограничения высоты подъема затворного элемента.

Клапан предназначен для использования в системах теплоснабжения. Клапан радиатора снабжен затворным элементом, который в закрытом положении прилегает к системе седел клапана и выполнен с возможностью перемещения от седел клапана при открывании клапана. Предусмотрено выполнение множества седел в системе седел клапана, каждое из которых ограничивает своей внутренней поверхностью отверстие, причем с внешней стороны каждого седла предусмотрен зазор, сохраняющийся также в закрытом положении затворного элемента. Изобретение обеспечивает при тех же габаритах, что и у обычного клапана, возможность пропускать большее количество жидкости. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан радиатора, имеющий затворный элемент клапана, который в закрытом положении прилегает к системе седел клапана и при открывании клапана перемещается от седла клапана, отличающийся тем, что система седел (11) содержит несколько седел (23), каждое из которых ограничивает своей внутренней поверхностью отверстие, причем с внешней стороны каждого седла (23) предусмотрен зазор (25), сохраняющийся также в закрытом положении затворного элемента (10).2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что имеется плавный (без острых краев) переход от линии закрытия седла (23) клапана в зазор (25).3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что переход имеет округлую форму.4. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что между седлами (23) клапана имеются зазоры (25).5. Клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что система седел (11) расположена на несущем элементе (17), сквозь который проходят отверстия (21), причем седла (23) клапана выступают над поверхностью (18) несущего элемента (17), обращенной к затворному элементу клапана.6. Клапан по п.5, отличающийся тем, что седла (23) клапана выполнены на торцах трубообразных штуцеров (20), выступающих из несущего элемента (17).7. Клапан по любому из пп.5 и 6, отличающийся тем, что в центре несущего элемента (17) на поверхности (18), обращенной к затворному элементу (10), выполнено углубление (19).8. Клапан по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что несущий элемент (17) выполнен в виде вкладыша.9. Клапан по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что трубообразные штуцеры (20), на которых выполнены седла системы седел (11) клапана, распределены на поверхности несущего элемента равномерно.10. Клапан по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что затворный элемент (10) выполнен с возможностью перемещения в корпусе клапана, который, по крайней мере, в области зазора (25) выполнен в виде трубы, причем труба имеет несколько отверстий (8, 9) в стенке.11. Клапан по п.10, отличающийся тем, что сумма площадей поперечных сечений отверстий (8, 9) больше суммы площадей оставшихся между отверстиями (8, 9) отрезков стены.