ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН Российский патент 2009 года по МПК F16K31/64 

Изобретение относится к запорной арматуре, а именно к термостатическим клапанам для радиаторов отопления.

Известен клапан такого типа из описания патента DE №3529614, содержащий корпус, на котором установлен шток, выступающий наружу через сальник, для приведения в действие закрывающего элемента клапана, и верхнюю термостатическую часть, содержащую термостатический элемент (ТСЭ) и перемещаемый им толкатель, при этом головка толкателя взаимодействует со штоком.

В большинстве случаев ТСЭ имеет наполнение в виде насыщенного пара и работает в зависимости от давления пара (которое зависит от температуры) или в виде жидкости (и, следовательно, работает в зависимости от ее температурного расширения).

Шток совершает возвратно-поступательные движения под действием ТСЭ, перемещая клапан от закрытого положения до открытого. Компенсационная пружина предохраняет клапан от разрушения. Учитывая ресурс клапана (а ведущие производители заявляют ~1 млн срабатываний), сальник является наиболее уязвимым местом по причине его износа и засорения содержащимися в теплоносителе примесями. Поскольку выход из строя сальника приводит к протечке теплоносителя и заливу помещения, стандарт DS/EH 215-1 п.5.1.6 содержит требование о мерах по замене сальника на этапе эксплуатации клапана.

Выполнение данного регламента требует перекрытия магистрали теплоносителя, его хотя бы частичного слива и квалифицированного разбора клапана.

Важную роль для выполнения регулирующей функции играет величина так называемого «усиления», т.е. смещение регулирующего клапана при изменении температуры в помещении на 1°С. Чем больше усиление, тем более плавным получается процесс регулирования и тем больше экономия энергии и удобство эксплуатации термоклапана. Усиление главным образом зависит от используемого материала наполнения термостатической головки, но также зависит от размера и типа анероидной коробки, например сильфона. Наилучшие показатели усиления имеющихся термостатических клапанов около 0,35 мм/1°С при паровом наполнителе и от 0,2 до 0,28 мм/1°С при жидкостном.

Из патента RU 2112270 С1, 27.05.1998 известен термостатический клапан для радиатора, аналогичный описанному (прототип), но имеющий большее усиление. В нем задача решается введением между толкателем и штоком усилителя хода. Осевое перемещение толкателя используется для перемещения усилительного элемента в направлении, в котором он податлив. Это влечет за собой перемещение толкателя и штока друг относительно друга, в результате чего полное перемещение закрывающего элемента больше перемещения толкателя.

Вместе с тем при требованиях к поддержанию температуры с точностью 2°С регулирование происходит в пределах 0,5 мм хода штока ТСЭ и существенным становится влияние поджатия пружины внутренним давлением теплоносителя. Стандартом DS/EN 215-1 п.5.2.8 нормируется зависимость характеристики от статического давления, которая не должна превышать значения Т=1°С/10 бар х Ртеплоносителя, что при Р=10 бар уже является 50%-ной погрешностью выполнения режима.

Таким образом, прототип также не лишен недостатков в части уплотнения штока, что влечет за собой возможность появления негерметичности и зависимости характеристики клапана от величины рабочего давления.

Задачей изобретения является увеличение надежности клапана за счет исключения подвижного уплотнения штока, а также исключения зависимости характеристики клапана от давления в магистрали теплоносителя.

Эта задача решается тем, что в термостатическом клапане, содержащем корпус, входную и выходную полости, шток, клапан, усилитель хода, подпружиненный шток и клапан расположены так, что ось штока по отношению к оси клапана находится под углом от -45° до +45°, при этом между штоком и клапаном установлен усилитель хода, взаимодействующий с толкателем, имеющим контакт с клапаном, сообщающим входную и выходную полости по теплоносителю и взаимодействующим с корпусом выходной полости, служащей этому клапану седлом; полость, в которой расположен усилитель хода и толкатель, загерметизирована мембранами, связанными с клапаном, а внутренний корпус имеет сквозные пазы для прохода теплоносителя со входа на выход.

Усилитель хода может быть выполнен в виде рычагов. Усилитель хода может быть выполнен в виде упругого элемента, имеющего предварительный прогиб в сторону закрытия клапана.

Разрез термостатического клапана показан на Фиг.1 - положение «открыто», на Фиг.2 - Вид А, на Фиг.3 - положение «закрыто», на Фиг.4 - вариант клапана с расположением оси штока по отношению к оси клапана под углом +45°, на Фиг.5 - схема клапана с расположением оси штока по отношению к оси клапана под углом -45°, на Фиг.6 - вариант клапана с усилителем хода в виде упругого элемента, где:

1 - корпус;

2 - подпружиненная втулка;

3 - мембраны;

4 - переходник для установки ТСЭ;

5 - шток;

6 - пружина;

7 - герметизирующая прокладка;

8 - внутренний корпус;

9 - толкатель;

10 - клапан;

11 - входная полость;

12 - усилитель хода;

13 - опора;

14 - корпус выходной полости;

15 - выходная полость;

16 - пазы.

Согласно изобретению задача решается тем, что термостатический клапан, содержащий корпус 1 с переходником 4 для установки ТСЭ, выполнен с возможностью перемещения клапана 10 под углом по отношению к штоку 5 от -45° до +45°.

Полость с размещенными в ней толкателем 9 и взаимодействующим с ним усилителем хода 12, например, рычажного типа (преобразует перемещение штока 5 в перемещение клапана 10) является герметичной по отношению к внутренним (заполненным теплоносителем) полостям 11, 15 благодаря мембранам 3, расположенным соосно клапану 10 и позволяющим перемещать клапан 10 по отношению к корпусу выходной полости 14, служащей седлом.

Принцип работы термостатического клапана следующий.

Термостатический клапан вместе с установленной на него термостатической головкой устанавливается в магистраль отопления до или после радиатора или конвертера для изменения расхода теплоносителя в зависимости от температуры в помещении.

Теплоноситель попадает во входную полость (11) клапана, протекает через пазы (16) и регулируемый зазор между клапаном (10) и корпусом выходной полости (14), являющейся седлом термостатического клапана. Далее теплоноситель через выходную полость (15) попадает в радиатор.

При повышении температуры в помещении термостатическая головка воздействует на шток(5), который через усилитель хода (12) и толкатель (9) изменяет положение клапана (10) относительно корпуса выходной полости (14), уменьшая проходное сечение термостатического клапана.

При снижении температуры в помещении термостатическая головка перестает воздействовать на шток (5) и под действием упругих сил растянутых мембран клапан (10) отходит от корпуса (14), увеличивая проходное сечение, а следовательно, и расход теплоносителя через отопительный прибор.

Мембраны 3 выполняются, например, из резино-тканного материала, способного обеспечить значительный ресурс, а площадь мембран одинакова для исключения влияния давления теплоносителя на нагружение штока 5.

Угол между осью штока и осью клапана (направлением его движения) должен находиться в пределах от -45° до +45°, т.к. в этих пределах величина перемещения клапана 10 будет больше величины перемещения штока 5.

Внутренний корпус 8, в котором располагаются шток 5, усилитель хода 12 и толкатель 9, имеет сквозные пазы 16 для прохода жидкости со входа на выход.

Изобретение относится к запорной арматуре, а именно к термостатическим клапанам для радиаторов отопления. Термостатический клапан содержит корпус, входную и выходную полости, шток, клапан, усилитель хода. В корпусе подпружиненный шток и клапан расположены под углом от -45° до +45°. Между штоком и клапаном установлен усилитель хода. Усилитель хода взаимодействует с толкателем и имеет контакт с клапаном. Клапан сообщает входную и выходную полости по теплоносителю и взаимодействует с корпусом выходной полости. Выходная полость служит клапану седлом. В полости расположен усилитель хода и толкатель. Полость загерметизирована мембранами. Мембраны связаны с клапаном. Внутренний корпус имеет сквозные пазы для прохода теплоносителя со входа на выход. Усилитель хода может быть выполнен в виде рычагов и в виде упругого элемента. Упругий элемент имеет предварительный прогиб в сторону закрытия клапана. Изобретение направлено на увеличение надежности клапана за счет исключения подвижного уплотнения штока и на исключение зависимости характеристики клапана от давления в магистрали теплоносителя. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Термостатический клапан, содержащий корпус, входную и выходную полости, шток, клапан, усилитель хода, отличающийся тем, что в нем подпружиненный шток и клапан расположены так, что ось штока по отношению к оси клапана находится под углом от -45 до +45°, при этом между штоком и клапаном установлен усилитель хода, взаимодействующий с толкателем, имеющим контакт с клапаном, сообщающим входную и выходную полости по теплоносителю и взаимодействующим с корпусом выходной полости, служащей этому клапану седлом; полость, в которой расположены усилитель хода и толкатель загерметизирована мембранами, связанными с клапаном, а внутренний корпус имеет сквозные пазы для прохода теплоносителя со входа на выход.

2. Термостатический клапан по п.1, отличающийся тем, что усилитель хода выполнен в виде рычагов.

3. Термостатический клапан по п.1, отличающийся тем, что усилитель хода выполнен в виде упругого элемента, имеющего предварительный прогиб в сторону закрытия клапана.