ВЕНТИЛЬ ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ, В ЧАСТНОСТИ ВЕНТИЛЬ ДЛЯ РАДИАТОРОВ Российский патент 2008 года по МПК F16K1/32 

Данное изобретение касается вентиля для теплообменников, в частности для радиаторов, с корпусом, имеющим впускное и выпускное отверстие, с регулирующим клапаном и клапаном регулировки давления, поддерживающим постоянное давление в вентиле и имеющим седло клапана, затвор, пружину и датчик давления.

Такой вентиль для радиаторов известен из ЕР 0911714 А1. Его используют, например, в системах отопления, в которых несколько радиаторов подключено последовательно к одной и той же питающей линии. В известных случаях регулятор давления поддерживает постоянное давление в клапане, что позволяет ограничить влияние других радиаторов, подключенных к той же линии, на регулировочные характеристики регулирующего клапана, который регулирует протекание жидкости-теплоносителя через радиаторы.

Клапан регулировки давления, который в принципе можно использовать, известен, например, из WO 01/13017 А2.

Использование клапана регулировки давления оказывает положительное действие на регулировочные характеристики вентиля, однако себестоимость такого вентиля увеличивается.

В основе изобретения лежит задача сделать возможным производство недорогого вентиля такого типа.

Эта задача в случае вентиля для теплообменников упомянутого вначале типа решается за счет того, что седло клапана, затвор, пружина и датчик давления образуют единый унифицированный, установленный в корпусе узел. Этот узел скреплен с помощью одного соединительного элемента и выполнен с возможностью демонтажа и отделения от корпуса и регулирующего клапана.

Это позволяет выполнить клапан регулировки давления в виде отдельного узла и использовать его в широком спектре различных вентилей. Так как клапан регулировки давления больше не нужно подгонять к конкретному вентилю, а необходимо только определить устройства сопряжения, позволяющие использовать клапан регулировки давления в различных вентилях, то создается возможность выпускать клапан крупными партиями в виде унифицированного узла. При этом может быть организовано автоматизированное производство, которое позволит снизить себестоимость производства клапана. Что касается самого вентиля, то необходимо лишь обеспечить установочное место в корпусе, куда должен быть установлен узел клапана регулировки давления. Установочное место всегда имеется в распоряжении, и если необходима модификация корпуса, то весьма незначительная. Стоимость производства практически не возрастает.

Благодаря тому что регулирующий клапан может быть просто вставлен в корпус в виде унифицированного узла, необходимо обеспечить всего несколько креплений, которые также лишь незначительно повышают издержки производства. Таким образом, в целом, вентиль для радиаторов с клапаном регулировки давления можно производить с небольшими издержками. Для производства узла необходим лишь единственный соединительный элемент. Это делает его производство чрезвычайно экономичным. При этом, как правило, некоторые детали узла можно использовать для крепления между ними других деталей узла.

В одном из предпочтительных вариантов конструкции предусмотрено, что с помощью соединительного элемента соединяют друг с другом затвор и датчик давления, а между датчиком давления и затвором зажимают пружину и опорный элемент для седла клапана. Узел собирают посредством соединения затвора и датчика давления, то есть пружина и корпус соединены с указанными деталями в единую конструкцию, причем с возможностью для затвора свободно двигаться относительно седла клапана.

При этом предпочтительно, чтобы соединительный элемент имел больший диаметр со стороны отверстия, противоположной пружине. Одним из вариантов выполнения такой конструкции может быть, например, размещение опорной шайбы, которая будет препятствовать чрезмерному воздействию пружины на датчик давления или даже захождению датчика давления в отверстие.

Предпочтительно, чтобы седло клапана было расположено с внешней стороны узла, кроме того, для открывания должно быть обеспечено выдвижение затвора из узла. Преимущество такой конструкции заключается в том, что она позволяет сохранить относительно небольшие размеры самого узла. Внутри узла необходимо обеспечить пространство для движения затвора. Благодаря этому также уменьшают себестоимость производства самого узла. Так уменьшают расход материалов, однако при этом клапан регулировки давления позволяет надлежащим образом управлять давлением в радиаторном вентиле.

Предпочтительно седло клапана должно быть охвачено кольцевым бортиком, охватывающим пространство, в котором движется затвор. В этом случае кольцевой бортик ограничивает пространство, в котором может двигаться затвор. Таким способом упрощается монтаж клапана регулировки давления в корпусе. Узел клапана регулировки давления можно просто вставить в корпус до упора, без опасения, что при монтаже затвор потеряет возможность двигаться надлежащим образом. При этом затвор сохраняет возможность должным образом взаимодействовать с седлом клапана.

В одном из предпочтительных вариантов конструкции предусмотрено, что седло клапана помещают на первой кольцеобразной части корпуса клапана, имеющего также вторую кольцеобразную часть, расположенную на некотором расстоянии от первой части, причем обе части корпуса соединены между собой с помощью ножек или перемычек, между которыми имеется, по меньшей мере, одно отверстие. Через это отверстие обеспечен подвод жидкости-теплоносителя. В этом случае жидкость действует на одну из сторон датчика давления, например, мембраны или другого устройства, которое может преобразовывать давление жидкости в усилие. Благодаря тому что между обеими частями корпуса необходимо выполнить лишь ножки или перемычки, общий расход материала на изготовление корпуса оказывается незначительным. Сам корпус получается легким, поэтому при монтаже не приходится затрачивать каких-либо значительных усилий.

При этом пружина предпочтительно опирается на вторую часть корпуса. Пружина давит на затвор в направлении открывания, то есть от седла клапана. Сам затвор соединен с датчиком давления, так что силы, действующие на датчик давления, уравновешены силой давления пружины, при таком равновесии между затвором и седлом клапана присутствует определенный зазор. Падение давления на этом дроссельном участке, которое устанавливается в зависимости от сил, действующих на датчик давления, определяет, в частности, давление, которое клапан регулировки давления должен поддерживать постоянным.

Между корпусом клапана и корпусом вентиля предпочтительно имеется уплотнение. Таким образом, корпус клапана предназначен не только для выполнения клапана регулировки давления как единого целого, но и для уплотнения первой зоны давления относительно второй зоны давления. Таким образом, для обеспечения такого уплотнения не нужны никакие дополнительные элементы.

Датчик давления предпочтительно выполнен в виде сильфона. Сильфон обладает тем преимуществом, что он уже имеет определенное предварительное напряжение, превышающее напряжение, которое можно создать с помощью мембраны. Кроме того, сильфон позволяет передавать большие усилия.

При этом предпочтительно предусмотрена закрывающая пружина, действующая на затвор в направлении закрывания против упругой силы сильфона. Часто сильфоны развивают усилие такой величины, что оно даже превышает усилие, необходимое для клапана регулировки давления. Для того чтобы сильфон, тем не менее, можно было использовать, предусмотрена закрывающая пружина, усилие которой направлено против усилия сильфона. В этом случае результирующую силу, получающуюся в результате взаимодействия сильфона и закрывающей пружины, можно установить с такой точностью, которая позволит точно регулировать даже небольшие давления.

Предпочтительно корпус вентиля выполнен в виде Н-образного модуля с двумя каналами, а именно подающим каналом и обратным каналом, причем клапан регулировки давления поддерживает постоянное падение давления между этими каналами. Н-образный модуль служит для соединения питающей линии, состоящей из подводящего и отводящего трубопровода, с трубопроводами радиаторного устройства, то есть подающим и обратным трубопроводом. При этом подающий канал находится между подводящим и подающим трубопроводом, а обратный канал - между обратным и отводящим трубопроводом. Таким образом, если поддерживать постоянное падение давления между подающим и обратным каналом, то одновременно будет поддерживаться постоянное давление в подключенном к Н-образному модулю радиаторе. Такая конструкция обладает тем преимуществом, что при ее использовании по существу не имеет значения, где размещен регулирующий элемент, то есть регулирующий элемент можно поместить и в другом месте, в том числе и вне корпуса. Например, если Н-образный модуль находится у пола, то регулирующий клапан можно разместить на самом радиаторе.

При этом между подающим и обратным каналом предпочтительно выполнить соединительный канал, давление в котором должно действовать на одну сторону датчика давления, в то время как на другую сторону датчика давления должно действовать давление в канале, отделенном от соединительного канала клапаном регулировки давления. Это одна из относительно простых возможностей, которая позволяет с помощью узла или модуля клапана регулировки давления поддерживать в Н-образном модуле постоянное давление, точнее говоря, падение давления (разность давлений).

Далее изобретение более подробно описано на примерах предпочтительных конструкций в сочетании с чертежами. При этом на фигурах показано следующее:

Фиг.1 - радиаторный вентиль в виде Н-образного модуля;

Фиг.2 - увеличенное изображение клапана регулировки давления;

Фиг.3 - разрез по линии III-III (см. Фиг.2);

Фиг.4 - радиатор с радиаторным вентилем;

Фиг.5 - вариант конструкции радиаторного вентиля;

Фиг.6 - вариант конструкции клапана регулировки давления;

Фиг.7 - клапан регулировки давления (см. Фиг.6) в разобранном состоянии.

На Фиг.1 показан Н-образный модуль с корпусом 2, в котором имеется подающий канал 3 и обратный канал 4. В подающем канале имеется входное отверстие 5 для подключаемого со стороны здания подводящего трубопровода 6 (Фиг.4) и выходное отверстие 7 для подключаемого со стороны радиатора подающего трубопровода 8, который соединен с радиатором 9. Радиатор 9 посредством обратного трубопровода 10 соединен с впускным отверстием 11 Н-образного модуля. В Н-образном модуле 1 имеется выпускное отверстие 12, которое соединено с вмонтированным в здание отводящим трубопроводом 13. На радиаторе 9 в хорошо доступном месте установлен радиаторный клапан 14 с насадкой для терморегулирующего клапана 15.

Н-образный модуль 1 в районе обратного канала 4 имеет соединительный участок 16 между впускным отверстием 11 и выпускным отверстием 12. Ведущее наружу отверстие 17 закрыто пробкой 18. Естественно, вместо пробки 18 здесь также можно установить радиаторный клапан 14, в этом случае он будет регулировать количество протекающей через радиатор 9 жидкости-теплоносителя. На этом основании радиаторный клапан такого вида можно назвать также регулирующим клапаном. С противоположной пробке 18 стороны корпус 2 закрыт пробкой 38. Эту пробку также можно заменить регулирующим клапаном.

Обратный канал 4 посредством соединительного канала 19 соединен с камерой 20, которая в корпусе 2 сообщается с подающим каналом 3. Между соединительным каналом 19 и подающим каналом 3 находится клапан 21 регулировки давления, который более подробно описывается со ссылками на Фиг.2 и 3.

Клапан 21 регулировки давления выполнен в виде узла, который интегрирует в себе все необходимые для регулировки давления или перепада давлений детали. Этот узел сконструирован таким образом, что детали удерживаются в нем даже в том случае, когда клапан 21 регулировки давления вынимают из корпуса 2. Клапан регулировки давления 21 готов к действию сразу же после установки в корпус 2. Этот узел не требует установки никакого дополнительного регулирующего клапана.

Клапан 21 регулировки давления имеет корпус 22 клапана, причем в кольцеобразной части 23 корпуса клапана выполнено седло 24 клапана. Седло 24 клапана выполнено с внешней стороны части 23 корпуса, то есть на стороне части 23 корпуса 22 клапана, которая непосредственно сообщается с пространством, окружающим клапан 21 регулировки давления. Седло 24 клапана охвачено кольцевым бортиком 25, который выступает в осевом направлении и охватывает область 26 свободного хода, в которой может двигаться затвор 27. В положении, которое изображено на Фиг.3, затвор 27 прилегает к седлу 24 клапана.

Первая кольцеобразная часть 23 корпуса посредством ножек 28, которые можно также назвать перемычками, соединена с кольцеобразной второй частью 29 корпуса. Между ножками 28 оставлены отверстия 30, через которые жидкость может проникать к внутренней стороне седла 24 клапана, то есть к той стороне, к которой не прилегает затвор 27.

На вторую часть 29 корпуса также опирается пружина сжатия 31, которая действует на затвор 27 таким образом, что затвор 27 нагружен в направлении открывания, то есть от седла 24 клапана.

Ко второй части 29 корпуса примыкает мембрана 32. Мембрана 32 с помощью винта 33 соединена с затвором 27. При этом мембрана 32 зажата между затвором 27 и шайбой 34, через которую проходит винт 33. Диаметр шайбы 34 превышает диаметр отверстия 35 в кольцеобразной второй части 29 корпуса, через которое также проходит затвор 27 с выступом 36. Таким образом, даже когда под действием пружины сжатия 31 затвор 27 отжат от седла 24 клапана, клапан 21 регулировки давления не распадается, так как движение затвора 27 при открывании ограничено вследствие прилегания шайбы 34 ко второй части 29 корпуса (естественно, через мембрану 32).

Все детали клапана 21 регулировки давления соединены друг с другом, то есть скреплены, посредством единственного соединительного элемента. В рассматриваемом примере это крепление осуществлено посредством винта. Совершенно очевидно, что возможны и другие виды соединения. Жесткая механическая связь необходима лишь между мембраной 32 и затвором 27. В этом случае благодаря пружине 31 мембрана 32 прижата к корпусу 22. Однако пружина 31 может отвести затвор 27 от корпуса только на некоторую величину, так как движение затвора ограничено шайбой 34, которая не может пройти через отверстие 35.

Можно также удлинить затвор 27 таким образом, что он будет проходить через мембрану 32 и примыкать к шайбе 34.

Между мембраной 32 и второй частью 29 корпуса образована напорная камера 37, которая в случае конструкции, показанной на Фиг.1, сообщается с входным отверстием 5, поэтому в напорной камере 37 действует то же давление, что и во входном отверстии 5. Таким образом, это давление действует на ту сторону мембраны 32, которая обращена к напорной камере 37. На противоположную сторону мембраны 32 действует давление в соединительном канале 19. Это давление, как и усилие пружины 31, действует в направлении открывания, так что между затвором 27 и седлом 24 клапана устанавливается такой зазор, что в результате падения давления на этом дроссельном участке поддерживается постоянная разность давлений между выходным отверстием 7 и впускным отверстием 11, независимо от количества жидкости-теплоносителя, которое протекает через радиатор 9. Таким образом, радиаторный клапан 14 может регулировать жидкость-теплоноситель с постоянным давлением.

Клапан 21 регулировки давления по существу просто вставлен в корпус 2. Пробка 38 предназначена для удержания клапана 21 регулировки давления в корпусе 2. Клапан 21 регулировки давления имеет два уплотнения: во-первых, уплотнительное кольцо 39 круглого сечения на первой части корпуса, во-вторых, мембрану 32, которая уплотняет поверхность прилегания второй части 29 корпуса клапана к корпусу 2 и, таким образом, препятствует попаданию жидкости-теплоносителя из соединительного канала 19 в подающий канал 3.

На Фиг.5 показан еще один радиаторный вентиль 40, в котором можно использовать тот же клапан 21 регулировки давления. Вентиль 40 имеет корпус 41 с входным отверстием 42 и выходным отверстием 43. Между входным отверстием 42 и выходным отверстием 43 находится седло 44 регулирующего клапана 45. Затвор 46 этого клапана может быть приведен в движение посредством не показанной на фигуре насадки терморегулирующего клапана. На фигуре показан сам вентиль и его основные элементы.

Клапан 21 регулировки давления установлен со стороны седла 44 клапана, которая противоположна регулирующему клапану 45. Пробка 38 удерживает его в корпусе 41 таким же образом, как и в варианте конструкции, показанном на Фиг.1.

На Фиг.6 показан вариант конструкции клапана 51 регулировки давления, расположенного в корпусе 50. На Фиг.7 показан клапан 51 регулировки давления, вынутый из корпуса 50, благодаря чему видно, что и в этом клапане 51 регулировки давления, который представляет собой самостоятельный узел, присутствуют все детали, которые необходимы для регулировки давления.

В варианте исполнения, показанном на Фиг.6 и 7, датчик давления, то есть устройство, которое реагирует на разность давлений, выполнено в виде сильфона 52. Сильфон 52 сам по себе в определенной степени действует подобно пружине, в результате чего затвор 53 предварительно напряжен в направлении открывания, то есть он отжимается от седла 54 клапана. Седло 54 клапана размещено на второй части 56 корпуса, которая крепится к первой части 55 корпуса винтами 57, которые проходят через ножки 28. Между ножками 28 предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 59.

Внутренняя часть сильфона 52 через отверстие 58 в первой части 55 корпуса сообщается с напорным входом. Отверстие 59 между обеими частями 55 и 56 корпуса сообщается с другим напорным входом, так что на затвор 53 действует разность давлений между обоими напорными входами 58 и 60 и упругое усилие сильфона 52. Напорный вход 58 может сообщаться, например, с соединительным каналом 19 Н-образного модуля 1, который показан на Фиг.1, в то время как входное отверстие 5 образует второй напорный вход. Слив регулируемой с помощью клапана 51 регулировки давления жидкости осуществляется через выходное отверстие 62, которое может сообщаться, например, с выходом 7 Н-образного модуля 1.

В некоторых случаях упругое усилие сильфона 52 оказывается слишком большим. В этом случае дополнительно используют закрывающую пружину 61, которая действует на затвор 53 в направлении, противоположном действию упругого усилия сильфона 52. Закрывающая пружина 61 охватывает выступ 63 на затворе 53, где она удерживается, например, за счет трения. В выступе 63 одновременно выполнено отверстие для винта 64, с помощью которого затвор 53 соединен с сильфоном 52. При этом в сильфон может быть вставлен усилительный элемент 65.

Для крепления закрывающей пружины 61 в выходном отверстии 62 установлена пробка 66. В пробке 66 выполнено несколько продольных отверстий 67, через которые жидкость из выходного отверстия 62 может вытекать наружу. По центру в пробку 66 закручен винт 68, который несет на себе опорную поверхность 69 для закрывающей пружины 61. Вращая винт 68, можно регулировать положение опорной поверхности 69 относительно клапана 51, а вместе с тем и предварительное напряжение закрывающей пружины 61.

В остальном клапан 51 регулировки давления, показанный на Фиг.6 и 7, работает по такому же принципу, как и клапан регулировки давления, представленный на Фиг.1-5. В зависимости от разницы давлений по обе стороны сильфона 52, упругого усилия со стороны самого сильфона 52 и закрывающей пружины 61 устанавливается зазор между затвором 53 и седлом 54 клапана. Образованный в результате этого дроссельный участок в зависимости от количества протекающей жидкости приводит к падению давления, которое можно использовать, например, для поддержания неизменной разности давлений между подающим каналом 3 и обратным каналом 4 Н-образного модуля.

Вентиль предназначен для использования в теплообменниках, в частности для радиаторов. Вентиль содержит корпус, имеющий впускное и выпускное отверстие, регулирующий клапан и клапан регулировки давления, поддерживающий постоянное давление в вентиле и имеющий седло, затвор, пружину и датчик давления. Такой вентиль может производиться с небольшими издержками. Для этого предусмотрено, что седло клапана, затвор, пружина и датчик давления образуют единый, установленный в корпусе узел, скрепленный с помощью одного соединительного элемента и выполненный с возможностью демонтажа и отделения от корпуса и регулирующего клапана. Изобретение обеспечивает снижение затрат на производство и расширяет область использования. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Вентиль для теплообменников, в частности для радиаторов, с корпусом, имеющим впускное и выпускное отверстия, с регулирующим клапаном и клапаном регулировки давления, поддерживающим постоянное давление в вентиле и имеющим седло клапана, затвор, пружину и датчик давления, характеризующийся тем, что седло (24, 54) клапана, затвор (27, 53), пружина (31) и датчик давления (32, 52) образуют единый установленный в корпусе (2) узел, скрепленный с помощью одного соединительного элемента (33) и выполненный с возможностью его демонтажа и отделения от корпуса (2) и регулирующего клапана.2. Вентиль по п.1, характеризующийся тем, что затвор (27, 53) и датчик давления (32, 52) соединены с помощью соединительного элемента (33), а пружина (31) и опорный элемент седла (24, 54) клапана зажаты между датчиком давления (32, 52) и затвором (27, 53).3. Вентиль по п.2, характеризующийся тем, что соединительный элемент (33), который проходит через отверстие (35), имеет больший диаметр или шайбу (34) с той стороны отверстия (35), которая противоположна пружине (31).4. Вентиль по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что седло (24, 54) клапана расположено с внешней стороны узла, а затвор (27, 53) выполнен с возможностью выдвижения из узла.5. Вентиль по п.4, характеризующийся тем, что седло (24) клапана охвачено кольцевым бортиком (25), охватывающим область (26) свободного хода, в которой движется затвор (27).6. Вентиль по любому из пп.1-3, 5, характеризующийся тем, что седло (24, 54) клапана помещено на первой кольцеобразной части (23, 55) корпуса клапана, имеющего вторую кольцеобразную часть (29, 56), расположенную на некотором расстоянии от первой части (23, 55) корпуса, причем обе части корпуса соединены между собой перемычками, между которыми имеется, по меньшей мере, одно отверстие (30, 59).7. Вентиль по п.6, характеризующийся тем, что пружина (31) опирается на вторую часть (29) корпуса.8. Вентиль по п.6, характеризующийся тем, что между корпусом клапана и корпусом (2) имеется уплотнение.9. Вентиль по любому из пп.1-3, 5, 7, 8, характеризующийся тем, что датчик давления выполнен в виде сильфона (52).10. Вентиль по п.9, характеризующийся тем, что в нем предусмотрена закрывающая пружина (61), действующая на затвор (53) в направлении закрывания против упругой силы сильфона (52).11. Вентиль по любому из пп.1-3, 5, 7, 8, 10, характеризующийся тем, что корпус (2) выполнен в виде Н-образного модуля с двумя каналами, а именно с подающим каналом (3) и обратным каналом (4), причем клапан (21) регулировки давления поддерживает постоянное падение давления между подающим каналом (3) и обратным каналом (4).12. Вентиль по п.11, характеризующийся тем, что между подающим каналом (3) и обратным каналом (4) выполнен соединительный канал (19), причем давление в соединительном канале (19) действует на одну из сторон датчика давления (32), в то время как на другую сторону датчика давления (32) действует давление в канале (3), отделенном от соединительного канала (19) клапаном (21) регулировки давления.