КЛАПАН, В ЧАСТНОСТИ КЛАПАН ДЛЯ РАДИАТОРОВ Российский патент 2007 года по МПК F16K1/52 F16K11/85 

Изобретение относится к клапану, в частности клапану для радиаторов, имеющему установленный на шпинделе затвор и корпус седел клапана, содержащий первое и второе седла. Затвор выполнен перемещаемым между первым рабочим положением, в котором он взаимодействует с первым седлом, и вторым рабочим положением, в котором он взаимодействует со вторым седлом.

Подобный клапан известен из патентного документа DE 10048688.

В клапанах для радиаторов обычно предварительно задают направление потока. Направление потока необходимо соблюдать во избежание различных дефектов, проявляющихся, главным образом, в возникновении неприятных шумов. Затвор должен обтекаться со стороны седла клапана. Если клапан установлен неправильно и направление потока не соблюдается, то теплоноситель протекает через седло со стороны затвора. Во время закрытия клапана затвор движется к седлу, и зазор между затвором и седлом уменьшается. Когда зазор становится меньше определенного значения, затвор молниеносно закрывается. Это вызывает внезапное увеличение давления в системе, в которую встроен клапан. Повышение давления проявляется в виде так называемого гидравлического удара, который вызывает не только неприятные шумы, но и может стать причиной повреждений в системе.

Опасность неправильной установки клапанов для радиаторов может быть обусловлена не только недостаточной квалификацией рабочего, но и ситуацией, возникающей в старых домах или агрегатах, когда невозможно точно установить, какой трубопровод используется для подвода горячей воды, а какой для ее отвода.

По этой причине в патентном документе DE 10048688 было предложено использовать два седла клапана. Причем вначале неважно, какую конфигурацию подключения выбрать при установке клапана. Когда впоследствии выясняется, через какое именно седло проходит регулируемая жидкость, затвор путем поворота элемента корпуса можно позиционировать относительно корпуса седел таким образом, что он будет взаимодействовать именно с тем седлом, через которое подается жидкость. Однако при такой конструкции клапан получается довольно большим, поскольку в данном случае нужно обеспечить пространство, по существу в два раза превышающее реально необходимое пространство, потому что затвор с приводом должен устанавливаться в двух разных положениях.

Таким образом, задача данного изобретения заключается в уменьшении пространства, необходимого для такого клапана.

Для клапана упомянутого вида эта задача решена посредством того, что шпиндель клапана наклонен под углом относительно осевой линии корпуса седел.

Такая конструкция обеспечивает значительную экономию места. Прежде всего, уменьшается пространство, необходимое для привода клапана. При наклоненном шпинделе конфигурация привода (как правило, это сальник с толкателем, форма корпуса которых позволяет крепить приводную деталь, например насадку с терморегулирующим клапаном) может быть передвинута глубже "в середину", так что независимо от положения затвора привод будет находиться по существу в одном и том же месте. Таким образом, потребность в пространстве значительно уменьшается.

Предпочтительно шпиндель имеет приводной конец, оканчивающийся у осевой линии. В этом случае становится возможным разместить привод "по центру", то есть таким образом, что он будет располагаться на одной линии с осевой линией корпуса седел. Тогда при перемещении затвора потребности в дополнительном пространстве практически не возникает.

Предпочтительно каждое седло повернуто на определенный угол относительно плоскости, перпендикулярной осевой линии. В этом случае затвор можно расположить перпендикулярно шпинделю клапана, в результате чего по окружности затвора всегда будет сохраняться равномерный зазор при приближении затвора к седлу клапана и при удалении от него. Это положительно влияет на характер протекания жидкости в клапане. Прежде всего затвор несущественно нагружается лишь с одной стороны. Вследствие этого увеличивается срок службы клапана. Во время закрытия клапана, то есть во время прилегания затвора к седлу, наклон седла обеспечивает то, что по всей его окружности действуют по существу одинаковые силы. Таким образом, клапан плотно закрывается благодаря сравнительно незначительному усложнению конструкции.

Шпиндель клапана предпочтительно приводить в действие посредством приводного толкателя, образующего с указанным шпинделем угол менее 180°. Таким образом, шпиндель и толкатель не находятся на одной прямой. Но этого и не требуется, поскольку толкатель способен передавать шпинделю силу достаточной величины.

В предпочтительном случае приводной толкатель занимает одно и то же положение при любых положениях затвора. Это, к примеру, означает, что ось приводного толкателя совпадает с осевой линией корпуса седел. Если положение затвора меняется, то это не приводит к изменению положения приводного толкателя и, таким образом, к изменению или перемещению элемента, используемого для крепления терморегулирующей насадки. Итак, внешне клапан остается неизменным, независимо от того, в каком положении находится затвор, то есть от того, с каким седлом он взаимодействует.

Предпочтительно шпиндель соединяется с приводным толкателем посредством шарнирного соединения. Шарнирное соединение может иметь относительно простую конструкцию. Например, приводной толкатель может входить в зацепление с углублением в торце толкателя клапана. Такое шарнирное соединение обеспечивает возможность перевода затвора из одного рабочего положения в другое без нарушения взаимодействия с приводным толкателем.

В предпочтительном случае затвор регулируют путем поворота вспомогательного приспособления. Таким образом, непосредственно к затвору прикасаться не приходится. Это дает преимущество, заключающееся в том, что для регулировки затвора клапан в целом открывать не нужно. Следовательно, клапан сохраняет свою герметичность с большей надежностью.

В предпочтительном случае указанное вспомогательное приспособление образовано направляющей, в которую помещен шпиндель. Таким образом, для осуществления регулировки достаточно лишь повернуть направляющую. Это, безусловно, можно сделать снаружи.

В предпочтительном случае направляющая имеет наклонный направляющий канал. Такой канал обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, он направляет шпиндель на протяжении относительно большого участка его длины. Во-вторых, при перемещении затвора во время регулировки площадь опоры шпинделя является относительно большой, поэтому деформации шпинделя опасаться не следует.

В предпочтительном случае вспомогательное приспособление и корпус седел клапана оснащены взаимодействующими позиционирующими средствами, с помощью которых затвор можно позиционировать только в определенном рабочем положении относительно корпуса седел. Это облегчает установку затвора в рабочее положение. Вспомогательное приспособление можно поворачивать до тех пор, пока позиционирующие средства не войдут в зацепление или не подойдут к упору в том или ином направлении.

В предпочтительном случае вспомогательное приспособление можно приводить в движение при помощи кольца снаружи. Это кольцо облегчает манипуляции пользователя. Оно легкодоступно снаружи и не приводит к существенному увеличению внешних размеров клапана.

В предпочтительном случае кожух сальника охватывается кольцом. То есть кольцо выполняет дополнительную функцию - оно защищает сальник от внешних повреждений.

В предпочтительном случае затвор имеет регулируемый ограничитель длины хода. С помощью ограничителя длины хода можно, например, осуществить предварительную регулировку клапана. Пример такого ограничителя длины хода описан в патентном документе DE 10022730.

Кроме того, предпочтительно, чтобы в корпусе седел были выполнены боковое отверстие, сообщающееся с первым седлом, и торцовое отверстие, сообщающееся со вторым седлом. В этом случае данный клапан можно использовать вместо обычного вставного клапана.

Ниже изобретение пояснено на примере предпочтительного варианта выполнения, описанного со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает клапан в разрезе;

- фиг.2 в аксонометрии изображает часть клапана со вспомогательным приспособлением;

- фиг.3 в увеличенном масштабе изображает корпус седел клапана с затвором;

- фиг.4 в аксонометрии изображает корпус седел в увеличенном масштабе.

Клапан 1 для радиаторов содержит корпус 2 с наружной резьбой 3. Посредством этой резьбы его можно ввинчивать в радиатор (не показан). То есть изображенный на чертеже клапан 1 выполнен в виде вставного клапана.

Корпус 2 соединяется с корпусом 4 седел, в котором имеется первое седло 5 и второе седло 6. Как видно из фиг.3, первое седло 5 сообщается с отверстием 7, выполненным в стенке корпуса 4 седел, при этом второе седло 6 сообщается с торцевым отверстием 8.

Внутри корпуса 2 размещен затвор 9. Затвор 9 крепится к концу шпинделя 10, который установлен в направляющей 11, имеющей направляющий канал 12. Канал 12 направляет шпиндель 10 на протяжении большей части его длины. Конец направляющего канала 12, обращенный в противоположную от корпуса 4 седел сторону, расширяется в виде выемки 13. В выемке 13 размещена пружина (способ вставления пружины в заявке не иллюстрируется), которая при отсутствии внешних сил отжимает шпиндель 10 в открытое положение. В этом положении затвор 9 отходит от корпуса 4 седел. Пружина взаимодействует с кольцевым пояском 14 шпинделя 10.

Как видно из фиг.1, шпиндель 10 наклонен относительно осевой линии 15 корпуса 4 седел, являющейся также осевой линией корпуса 2. Конец шпинделя 10, обращенный в противоположную от затвора 9 сторону, является приводным концом 16. В этом месте в шпинделе имеется округленная выемка 17, в которую входит приводной толкатель 18. Приводной толкатель 18 идет по осевой линии 15, в результате чего он образует с толкателем 10 клапана угол менее 180°. Добавляя угол, который толкатель 10 клапана образует с осевой линией 15, получается как раз 180°.

Приводной толкатель 18 пропущен через сальник 19, размещенный в кожухе 20. Кожух 20 сальника плотно удерживается в корпусе 2 с помощью уплотнительного кольца 21, например, круглого сечения. При этом кожух 20 сальника крепится в корпусе 2 с возможностью вращения.

Кожух 20 сальника охватывается кольцом 22, за которое можно взяться снаружи, чтобы повернуть кожух 20 сальника относительно корпуса 2. Дополнительно кожух 20 сальника имеет поверхность 23 для приложения вращающего момента, на которую можно воздействовать каким-либо инструментом, чтобы сместить кожух 20 сальника относительно корпуса 2.

Кожух 20 сальника посредством захвата 24 соединен с направляющей 11. Таким образом, при вращении кожуха 20 сальника вращается и направляющая 11. Направляющая 11 имеет сопрягаемые элементы 25, взаимодействующие с захватами 24. В соответствии с выполняемой ими функцией захваты 24 вместе с сопрягаемыми с ними элементами 25 размещены с разных сторон направляющей 11.

Естественно, что при вращении направляющей 11 происходит и вращение шпинделя 10. При этом затвор 9 перемещается из первого рабочего положения, в котором он взаимодействует с первым седлом 5 клапана, во второе рабочее положение, в котором он взаимодействует со вторым седлом 6. Для того чтобы переместить затвор 9 из одного рабочего положения в другое, кожух сальника необходимо повернуть на 180°. Корпус 2 при этом остается в прежнем положении относительно корпуса 4 седел. Однако можно сделать и так, чтобы корпус 2 мог вращаться относительно корпуса 4 седел, т.е. вращаться при перемещении затвора от первого седла 5 ко второму седлу 6.

Выемка 17 вместе с концом приводного толкателя 18 образует шарнирное соединение в виде шарового шарнира. Этот шаровой шарнир воспринимает движения, возникающие при перемещении затвора 9 к действующему седлу клапана (5 или 6). Кроме того, это шарнирное соединение может воспринимать движения, возникающие при перемещении шпинделя 10 в радиальном направлении.

Как видно из фиг.2 и 4, сторона корпуса 4 седел, обращенная к затвору 9, выполнена не ровной, а V-образной, причем оба крыла V образуют относительно большой угол. Эти крылья размещены таким образом, что каждое из седел 5 и 6 при взаимодействии с затвором 9 располагается ортогонально шпинделю 10. Говоря другими словами, оба седла 5 и 6 отклонены на такой угол относительно плоскости, перпендикулярной осевой линии 15, который соответствует углу отклонения шпинделя 10 относительно осевой линии 15. Благодаря этому затвор 9 всегда перемещается перпендикулярно по направлению к соответствующему седлу 5, 6 или от него, причем между затвором 9 и соответствующим седлом 5, 6 всегда образуется равномерный по всей окружности зазор. Таким образом, наклон шпинделя 10 относительно осевой линии 15 не влияет на запирающие свойства клапана.

Чтобы обеспечить надлежащее позиционирование затвора 9 относительно соответствующего седла 5, 6, в корпусе 4 седел со стороны, обращенной к направляющей 11, выполнены выемки 26, в которые входят выступы 27 направляющей 11. Чтобы вывести выступы 27 из соответствующих выемок 26, направляющую необходимо повернуть с определенным усилием. Дальнейшее вращение направляющей 11 осуществляется с меньшими затратами сил. Пользователь ясно ощущает, когда достигается "правильное" положение, при котором затвор 9 расположен напротив седла 5, 6, так как при этом выступы 27 снова входят в зацепление с выемкой 26.

На фиг.4 показан другой вариант. Здесь направляющая имеет выступ 28, который при позиционировании затвора 9 относительно первого седла клапана 5 упирается в упор 29. С противоположной стороны предусмотрен такой же упор для второго седла 6 (на чертеже он не виден). Со стороны корпуса 4 седел, обращенной к направляющей 11, перед упором 29 имеется скошенная направляющая поверхность 30. Наклон направляющей поверхности 30 может соответствовать наклону второго седла 6 клапана, хотя данное условие не является обязательным.

Кожух 20 сальника можно посредством резьбы поместить в корпус 2 и вращать таким образом, что он будет менять свое положение относительно направляющей 11 в аксиальном направлении (не проиллюстрировано). Это позволяет изменять или ограничивать высоту хода, что можно использовать для предварительной установки клапана 1. Хотя, конечно, возможны и другие способы осуществления предварительной установки клапана.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено в качестве запорного устройства для радиаторов. Клапан имеет установленный на шпинделе затвор и корпус седел клапана. Корпус седел содержит первое седло клапана и второе седло клапана. Затвор выполнен перемещаемым между первым рабочим положением и вторым рабочим положением. В первом рабочем положении затвор взаимодействует с первым седлом. Во втором рабочем положении затвор взаимодействует со вторым седлом. Шпиндель клапана наклонен под углом относительно осевой линии корпуса седел. Затвор выполнен перемещаемым путем поворота вспомогательного приспособления. Изобретение направлено на уменьшение габаритов клапана и пространства, необходимого для размещения такого клапана. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клапан, в частности клапан для радиаторов, имеющий установленный на шпинделе затвор и корпус седел клапана, содержащий первое и второе седла, причем затвор выполнен перемещаемым между первым рабочим положением, в котором он взаимодействует с первым седлом, и вторым рабочим положением, в котором он взаимодействует со вторым седлом, отличающийся тем, что шпиндель (10) клапана наклонен под углом относительно осевой линии (15) корпуса (4) седел, при этом затвор (9) выполнен перемещаемым путем поворота вспомогательного приспособления.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что шпиндель (10) имеет приводной конец (16), оканчивающийся у осевой линии (15).3. Клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждое седло (5, 6) клапана повернуто под углом относительно плоскости, перпендикулярной осевой линии (15).4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что шпиндель (10) приводится в действие посредством приводного толкателя (18), образующего с указанным шпинделем (10) угол менее 180°.5. Клапан по п.4, отличающийся тем, что приводной толкатель (18) занимает одно и то же положение при любых положениях затвора (9).6. Клапан по п.5, отличающийся тем, что шпиндель (10) соединяется с приводным толкателем (18) посредством шарнирного соединения (17).7. Клапан по п.6, отличающийся тем, что указанное вспомогательное приспособление образовано направляющей (11), в которую помещен толкатель (10) клапана.8. Клапан по п.7, отличающийся тем, что направляющая (11) имеет наклонный направляющий канал (12).9. Клапан по п.8, отличающийся тем, что вспомогательное приспособление и корпус (4) седел оснащены взаимодействующими позиционирующими средствами (26, 27; 28, 29), с помощью которых затвор (9) можно позиционировать относительно корпуса (4) седел только в определенном рабочем положении.10. Клапан по п.9, отличающийся тем, что вспомогательное приспособление можно приводить в движение при помощи кольца (22) снаружи.11. Клапан по п.10, отличающийся тем, что кожух (20) сальника охватывается кольцом (22).12. Клапан по п.11, отличающийся тем, что затвор (9) имеет регулируемый ограничитель длины хода.13. Клапан по любому из пп.1, 2 и 4-12, отличающийся тем, что в корпусе седел (4) выполнены боковое отверстие (7), сообщающееся с первым седлом (5) клапана, и торцовое отверстие (8), сообщающееся со вторым седлом (6).