РЕГУЛИРУЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ И ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ УКАЗАННЫЙ ВЕНТИЛЬ Российский патент 2012 года по МПК F25B41/04 F16K11/74 

Область техники

Изобретение относится к регулирующему вентилю, используемому, в частности, в холодильных установках. Более конкретно предметом изобретения является регулирующий вентиль, снабженный распределительным устройством, которое обеспечивает распределение поступающей через входной патрубок жидкой среды, по меньшей мере, по двум параллельным путям потока.

Известный уровень техники

При работе с контурами циркуляции текучей среды, например, с контуром циркуляции хладагента в холодильной установке, иногда возникает необходимость в разделении пути потока на два или более параллельных пути, проходящих вдоль части этого контура. Так обстоит дело, в частности, в холодильных установках, содержащих два или более параллельно включенных испарителей. Может также понадобиться иметь возможность регулировать поток жидкости в каждый из параллельных путей, например, таким образом, чтобы было получено практически равномерное распределение жидкости или чтобы добиться оптимального функционирования установки, например, в отношении энергопотребления или кпд.

Предыдущие попытки регулирования распределения хладагента по двум или более параллельным путям потока в холодильной установке сводились к тому, чтобы поместить за регулирующим вентилем по ходу потока хладагента специальное распределительное устройство. В результате осуществлялось распределение хладагента после его дросселирования, то есть хладагент оказывался преимущественно газообразным. Недостаток такого технического решения заключается в том, что исключительно трудно регулировать поток хладагента таким образом, чтобы получить практически равномерное распределение между параллельными путями потока.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью изобретения является создание такого регулирующего вентиля, который мог бы обеспечить регулирование подачи текучей среды в два или более параллельных пути потока.

Другая цель состоит в создании регулирующего вентиля, который был бы снабжен распределительным устройством, пригодным для использования с микроканалами.

Следующая цель - создание регулирующего вентиля с распределительным устройством, которое поддавалось бы регулированию легче, чем подобные устройства, известные из предшествующего уровня техники.

Еще одна цель - создание холодильной установки, содержащей по меньшей мере два испарителя с параллельной жидкостной связью в путях потока хладагента, в которой подачу хладагента в испарители можно было бы регулировать с большей легкостью, нежели в установках, известных из предшествующего уровня техники.

В соответствии с первым аспектом изобретения, указанные выше и иные цели достигаются благодаря разработке регулирующего вентиля, имеющего:

- входной патрубок, в который поступает текучая среда в жидком состоянии,

- распределительное устройство с входной частью, имеющей жидкостную связь с входным патрубком, причем распределительное устройство выполнено таким образом, чтобы оно могло подавать поступающую через входной патрубок текучую среду по меньшей мере в два параллельных пути потока,

по меньшей мере два выходных патрубка, каждый из которых обеспечивает выдачу текучей среды в, по меньшей мере, частично газообразном состоянии, причем каждый из выходных патрубков имеет жидкостную связь с одним из параллельных путей потока, и

первую вентильную часть и вторую вентильную часть, установленные с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, чтобы взаимное положение первой и второй вентильных частей определяло величину раскрытия регулирующего вентиля.

Регулирующий вентиль согласно изобретению определяет пути потока между входным патрубком и, по меньшей мере, двумя выходными патрубками. Во входной патрубок поступает текучая среда в жидком состоянии, которая выходит из выходных патрубков по меньшей мере в частично газообразном состоянии. В тексте данного описания выражение «жидкое состояние» следует понимать в том смысле, что текучая среда, поступающая в регулирующий вентиль через входной патрубок, находится, по существу, в жидкой фазе. Подобным же образом, выражение «практически газообразное состояние» подразумевает, что текучая среда, выходящая из регулирующего вентиля через выходные патрубки, находится в полностью газообразном состоянии или что, по меньшей мере, существенная часть объема текучей среды, выходящей из регулирующего вентиля, находится в газообразном состоянии. Соответственно, по меньшей мере, большая часть поступающей в регулирующий вентиль текучей среды претерпевает в процессе циркуляции через этот вентиль переход из жидкой фазы в газообразную.

Входной патрубок и выходные патрубки могут предпочтительно иметь жидкостную связь с одним или более других компонентов, например, с отдельными узлами холодильной установки. Целесообразно, чтобы регулирующий вентиль являлся составной частью какой-либо циркуляционной системы типа циркуляционного контура.

Регулирующий вентиль снабжен распределительным устройством, обеспечивающим подачу поступающей через входной патрубок текучей среды, по меньшей мере, в два параллельных пути потока. Эти пути являются параллельными в том смысле, что текучая среда может циркулировать по путям потока по параллельной траектории, или, другими словами, эти пути включены по жидкостному контуру впараллель. Каждый из путей потока имеет жидкостную связь с одним из выходных патрубков, то есть текучая среда, поступающая в данный путь потока, выходит из регулирующего вентиля через вполне определенный, соответствующий ему выходной патрубок. Следовательно, распределительное устройство обеспечивает распределение поступающей во входной патрубок текучей среды между выходными патрубками по некоторому заданному нужному закону.

Некоторые известные устройства для регулирования распределения хладагента по двум или более путям потока в холодильной установке выполнены таким образом, что они могут одномоментно подавать хладагент только в один из параллельных путей потока. В случае, если параллельные пути потока выполнены в виде микроканалов, для целей использования такой схемы может понадобиться очень быстрое переключение распределительного устройства с одного пути потока на другой во избежание возникновения ситуации, когда в одном из путей потока может произойти «выпаривание» всего хладагента. Добиться этого исключительно трудно, если не невозможно, так что подобная методика оказывается непригодной для систем с микроканалами.

Выполнение распределительного устройства как составной части регулирующего вентиля является целесообразным по той причине, что распределение текучей среды между параллельными путями потока происходит при этом либо до расширения, либо в процессе расширения текучей среды. В результате удается получить такую ситуацию, в которой распределение текучей среды происходит в то время, когда, по меньшей мере, ее существенная часть находится в жидкой фазе. Благодаря этому облегчается регулирование распределения. Кроме того, регулирующий вентиль становится пригодным для использования в циркуляционных системах микроканального типа.

Регулирующий вентиль дополнительно включает в себя первую вентильную часть и вторую вентильную часть. Эти вентильные части выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга. Такого монтажа можно добиться, установив первую и/или вторую вентильные части таким образом, чтобы она (они) могла (могли) перемещаться относительно остальных элементов регулирующего вентиля. В результате первая вентильная часть может быть выполнена с возможностью перемещения, тогда как вторая будет смонтирована неподвижно. В соответствии с другим вариантом, с возможностью перемещения выполняется вторая вентильная часть, а неподвижной остается первая. Наконец, подвижными могут быть выполнены обе вентильные части. Во всех рассмотренных выше ситуациях оказывается возможным относительное перемещение первой и второй вентильных частей, вследствие чего задается некоторое взаимное положение этих частей. В свою очередь, указанное взаимное положение определяет величину раскрытия регулирующего вентиля. Таким образом, величину раскрытия регулирующего вентиля, а, значит, и количество текучей среды, которое может быть пропущено через этот вентиль, можно регулировать путем изменения взаимного положения первой и второй вентильных частей.

Предпочтительно, чтобы распределительное устройство было выполнено таким образом, чтобы в каждый из по меньшей мере двух параллельных путей потока подавалась, по меньшей мере, существенная часть жидкой текучей среды. Как сказано выше, благодаря этому становится намного легче регулировать подачу текучей среды в параллельные пути потока.

Первая вентильная часть и/или вторая вентильная часть могут входить в состав распределительного устройства. При использовании этого варианта распределение текучей среды имеет место в процессе ее расширения.

В порядке альтернативы распределительное устройство может быть включено по, жидкостному контуру между входным патрубком и первой и второй вентильными частями. При использовании этого варианта распределение текучей среды имеет место перед ее расширением, то есть распределяемая текучая среда находится в жидкой фазе.

Целесообразно, чтобы текучая среда представляла собой хладагент. В этом случае регулирующий вентиль помещают предпочтительно в контуре циркуляции хладагента холодильной установки.

Соответствие между величиной раскрытия регулирующего вентиля и взаимным положением первой вентильной части и второй вентильной части может быть задано геометрией первой вентильной части и/или геометрией второй вентильной части. Подобная геометрия может представлять собой и/или включать в себя размер и/или форму отверстий, выполненных в первой и/или второй вентильных частях, размер и/или форму элементов/седел вентиля, сформированных в первой и/или второй вентильных частях и/или любую другую необходимую геометрию. Подробнее этот вопрос рассматривается ниже.

Первая вентильная часть и/или вторая вентильная часть могут быть выполнены подвижными для достижения взаимного положения первой вентильной части и второй вентильной части, при котором предотвращается поступление потока текучей среды по меньшей мере в один из по меньшей мере двух параллельных путей потока. В соответствии с этим вариантом осуществления один или большее количество путей потока могут быть заблокированы, тогда как в один или большее количество из остальных путей потока текучая среда поступает. Такая ситуация может оказаться необходимой в тех случаях, когда регулирующий вентиль является составной частью холодильного контура системы кондиционирования воздуха и каждый из выходных патрубков имеет жидкостное соединение с отдельным испарителем, причем испарители помещены в один и тот же охлаждаемый объем. В данном случае большее осушение охлаждаемого объема можно получить без увеличения холодопроизводительности системы кондиционирования воздуха. Достигается сказанное следующим образом. При перекрытии подачи хладагента в один из испарителей происходит понижение давления всасывания в паровой компрессионной установке до момента, пока не будет достигнута следующая точка равновесия. Это приводит к уменьшению суммарного массового расхода хладагента в замкнутой системе, а следовательно, и количества имеющегося хладагента. Однако уменьшение суммарного массового расхода не становится целиком равным количеству хладагента, ранее поступившего в испаритель, подача в который прекращена. Таким образом, подача хладагента в каждый из оставшихся испарителей возрастает, что ведет к снижению поверхностной температуры каждого из этих испарителей. В результате происходит усиление конденсации на поверхностях оставшихся испарителей, а это позволяет получить более интенсивное осушение без увеличения холодопроизводительности системы.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, первая вентильная часть может содержать первый диск, имеющий первую группу выполненных в нем отверстий, а вторая вентильная часть может содержать второй диск, имеющий вторую группу выполненных в нем отверстий, причем первый диск и/или второй диск установлены с возможностью совершать вращательные перемещения относительно другого диска. Первая группа отверстий и вторая группа отверстий могут быть выполнены таким образом, чтобы отверстия первой группы отверстий и отверстия второй группы отверстий могли располагаться по меньшей мере, частично с перекрытием в ответ на взаимное вращательное перемещение первого диска и второго диска. Каждое из отверстий может иметь жидкостное соединение с одним из выходных патрубков, а взаимное угловое положение дисков может определять величины раскрытия регулирующего вентиля в сторону выходных патрубков.

В соответствии с этим вариантом осуществления, первый диск может быть установлен с возможностью поворота, а второй - неподвижно относительно остальных элементов регулирующего вентиля. В порядке альтернативы можно установить второй диск с возможностью поворота, а первый - неподвижно относительно остальных элементов регулирующего вентиля. Наконец, и первый, и второй диски могут быть установлены с возможностью поворота относительно остальных элементов регулирующего вентиля и относительно друг друга. В любом случае взаимное положение дисков можно регулировать посредством поворота одного из них или обоих.

При взаимных вращательных перемещениях первого и второго дисков изменяется взаимное положение отверстий, выполненных в обоих дисках. Так, перекрытие какого-либо отдельного отверстия первой группы отверстий и какого-либо отдельного отверстия второй группы отверстий определяется взаимным угловым положением первого и второго дисков. Чем больше это перекрытие, тем большего результирующего отверстия, определяемого обоими отверстиями, следует ожидать. Преимуществом такой конструкции является то обстоятельство, что указанное результирующее отверстие может определять величину раскрытия регулирующего вентиля в сторону соответствующего выходного патрубка.

Геометрия первой группы отверстий и/или геометрия второй группы отверстий может определять соответствие между величиной раскрытия регулирующего вентиля в сторону выходных патрубков и взаимное угловое положение первого диска и второго диска. Как говорилось ранее, взаимное угловое положение первого и второго дисков определяет взаимное перекрытие соответствующих отверстий, выполненных, соответственно, в первом и втором дисках. Геометрия (например, размер и/или форма одного или более отверстий) оказывает влияние на размер и форму результирующего отверстия, образуемого, как следствие, перекрытия двух отверстий при данном взаимном угловом положении дисков. Ниже это будет рассмотрено более детально со ссылками на приложенные чертежи.

Количество отверстий, выполняемых во втором диске, может быть больше, чем количество отверстий, выполняемых в первом диске. Предпочтительно, чтобы количество отверстий, выполняемых в первом диске, соответствовало количеству параллельных путей потока, а каждое из отверстий первого диска целесообразно поместить с возможностью жидкостного контакта с одним из путей потока. Некоторые из отверстий, выполненных во втором диске, можно выполнить таким образом, чтобы они могли одновременно, по меньшей мере, частично перекрывать одно из отверстий, выполненных в первом диске. Дополнительные отверстия, выполненные во втором диске, можно при этом выполнить таким образом, чтобы в случае, когда они, по меньшей мере, частично перекрывают одно из отверстий, выполненных в первом диске, по меньшей мере, одно из других отверстий, выполненных в первом диске, не перекрывалось с одним из отверстий, выполненных во втором диске. В этом случае становится возможным поворачивать диски с получением такого взаимного углового положения, в котором предотвращалось бы поступление потока текучей среды, по меньшей мере, в один из параллельных путей потока и одновременно обеспечивалась бы возможность поступления потока текучей среды, по меньшей мере, в один из других путей потока. Как сказано выше, это можно использовать для достижения осушения в тех случаях, когда регулирующий вентиль помещен в систему кондиционирования воздуха, в состав которой входят два или более испарителей, включенных по жидкостному контуру в параллель.

Регулирующий вентиль может дополнительно содержать средства для смещения первого диска и второго диска в сторону друг от друга. В соответствии с этим вариантом, первый и второй диски, по меньшей мере, не прижаты друг к другу, а предпочтительнее даже оставить между ними небольшой зазор. В результате уменьшается трение дисков друг о друга, а благодаря этому становится легче получить их относительные вращательные перемещения.

Указанные средства смещения могут иметь средства для регулирования по меньшей мере одного давления, действующего в месте расположения или возле места расположения первого диска и/или второго диска. Этого можно добиться следующим образом. Первый диск можно соединить с поршнем, проходящим через второй диск. При повышении давления на дальней стороне поршня последний приводится в движение по направлению к дискам. Учитывая, что первый диск присоединен к поршню, этот диск придет в перемещение в направлении в сторону от второго диска. Кроме того, давление, имеющее место на противоположной стороне поршня, может быть понижено, вследствие чего поршень сместится еще дальше в указанном выше направлении.

В соответствии с другим вариантом осуществления, первая вентильная часть может включать в себя ряд вентильных седел, а вторая вентильная часть может включать в себя ряд вентильных элементов, причем вентильные седла и вентильные элементы будут попарно образовывать ряд вентилей, каждый из которых будет выполнен с возможностью регулирования потока текучей среды в сторону какого-либо выходного патрубка. В соответствии с этим вариантом, вентильные части образуют ряд отдельных вентилей, которые приводятся в действие предпочтительно одновременно.

Геометрия вентильных седел и/или геометрия вентильных элементов может определять соответствие между величиной раскрытия регулирующего вентиля в сторону выходных патрубков и взаимное положение первой вентильной части и второй вентильной части. Так, например, благодаря такому перемещению первой вентильной части и/или второй вентильной части, при котором расстояние между вентильными частями увеличивается или уменьшается, удается с успехом добиться соответствующего увеличения или уменьшения расстояния между вентильными седлами и вентильными элементами. При этом размер и/или форма вентильных седел и/или вентильных элементов будет определять размер и/или форму просвета, образующегося между вентильными седлами и вентильными элементами при данном конкретном взаимном положении первой вентильной части и второй вентильной части, что будет, следовательно, определять соответствующую величину раскрытия в сторону параллельных путей потока.

Вентильные элементы могут быть помещены на части, которая является, по существу, линейно подвижной в направлении в сторону второй вентильной части и от нее. В соответствии с этим вариантом, вентильные элементы перемещаются в сторону вентильных седел или от них, когда часть перемещается в сторону второй вентильной части или от нее, в результате чего удается, как описано выше, регулировать величину раскрытия.

Перемещающаяся, по существу, линейно часть может приводиться в движение с помощью специального исполнительного органа, содержащего термостатический клапан. В соответствии с другим вариантом, ее можно приводить в движение с помощью шагового двигателя, соленоида или любого иного подходящего средства. Исполнительный орган предпочтительно выполнить таким образом, чтобы он обеспечивал одновременное регулирование величины раскрытия каждой из пар вентильное седло/вентильный элемент.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, первая вентильная часть может содержать ряд вентильных элементов, каждый из которых установлен с возможностью перемещения относительно вентильного седла, причем каждая пара вентильный элемент/вентильное седло выполнена с возможностью регулирования потока жидкой среды к выходному патрубку, а вторая вентильная часть может содержать кулачковый вал, выполненный с возможностью примыкания к вентильным элементам, так что данное положение кулачкового вала определяет взаимные положения вентильных элементов и вентильных седел. В соответствии с эти вариантом, взаимное положение кулачкового вала и вентильных элементов определяет положения вентильных элементов относительно вентильных седел, а следовательно, и величину раскрытия каждого из вентилей, задаваемую парами вентильный элемент/вентильное седло. Кулачковый вал может включать в себя ряд кулачков, выступов и подобных деталей, например, по одному кулачку/выступу на каждый вентильный элемент, а положение кулачкового вала может определять взаимное положение вентильного элемента и соответствующего кулачка/выступа.

Кулачковый вал может быть выполнен с возможностью вращательного перемещения относительно вентильных элементов. В соответствии с этим вариантом, целесообразно выбрать такую форму кулачкового вала, чтобы расстояние от центральной оси кулачкового вала до его поверхностной части, примыкающей к вентильному элементу, зависело от углового положения кулачкового вала. В этом случае при повороте кулачкового вала изменится расстояние между его центральной осью и точкой соприкосновения кулачкового вала с вентильным элементом, в результате чего произойдет соответствующее перемещение последнего. Вследствие сказанного вентильный элемент переместится относительно вентильного седла, что приведет к регулированию величины раскрытия и, следовательно, потока жидкой среды.

В порядке альтернативы или дополнения, кулачковый вал может быть выполнен с возможностью поступательного перемещения относительно вентильных элементов. Как и в рассмотренной выше ситуации, форму кулачкового вала можно выбрать такой, чтобы в результате его поступательного перемещения, например в осевом направлении, изменялось расстояние между центральной осью кулачкового вала и точкой соприкосновения кулачкового вала с вентильным элементом, вследствие чего произойдет соответствующее перемещение последнего.

Кулачковый вал может приводиться в движение с помощью исполнительного органа, содержащего термостатический клапан. В соответствии с другим вариантом, он может приводиться в движение с помощью шагового двигателя, соленоида или любого иного подходящего средства. Исполнительный орган предпочтительно выполнить таким образом, чтобы он обеспечивал одновременное регулирование величины раскрытия каждой из пар вентильное седло/вентильный элемент.

Кулачковый вал может быть выполнен с возможностью перемещения в положение, в котором, по меньшей мере, одна из пар вентильный элемент/ вентильное седло препятствует циркуляции текучей среды в сторону соответствующего пути потока. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов, кулачковый вал можно привести во вращательное перемещение с целью одновременного регулирования потока текучей среды к каждому из параллельных выходных патрубков, то есть в процессе нормальной работы; кроме того, он может быть приведен в поступательное перемещение с целью его установки в положение, в котором предотвращается поток текучей среды, по меньшей мере, к одному из выходных патрубков. Как говорилось выше, такое положение можно использовать для интенсификации осушения без необходимости увеличивать при этом холодопроизводительность.

Регулирующий вентиль может дополнительно содержать исполнительный орган, обеспечивающий инициирование относительных перемещений первой вентильной части и второй вентильной части таким образом, чтобы при этом происходило одновременное регулирование потока текучей среды к каждому из по меньшей мере двух выходных патрубков. В соответствии с этим вариантом, предусмотрен единственный исполнительный орган, используемый для инициирования относительных перемещений первой и второй вентильных частей. В результате этих перемещений происходит одновременная доводка или регулирование потока текучей среды, подаваемой к каждому из выходных патрубков. В случае, когда вентильные элементы представляют собой взаимно вращающиеся диски, этого можно достигнуть, дав исполнительному органу возможность поворачивать один из дисков, благодаря чему одновременно будет регулироваться величина перекрытия соответствующих отверстий, выполненных в дисках. Если же вентильные элементы включают в себя пары вентильное седло/вентильный элемент, то этого можно добиться, выполнив исполнительный орган таким образом, чтобы он одновременно перемещал каждое из вентильных седел или каждый из вентильных элементов, с тем чтобы можно было одновременно регулировать величину раскрытия каждой из пар вентильное седло/вентильный элемент.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, вышеуказанные и иные цели изобретения достигаются благодаря разработке холодильной установки, содержащей:

- по меньшей мере, один компрессор,

- по меньшей мере, один конденсатор,

- по меньшей мере, два испарителя, установленных параллельно вдоль пути потока хладагента в холодильной установке, и

- регулирующий вентиль согласно первому аспекту изобретения, причем указанный регулирующий вентиль выполнен таким образом, чтобы каждый из по меньшей мере двух выходных патрубков обеспечивал выдачу хладагента в один из испарителей.

Следует отметить, что, как с очевидностью следует для специалиста в данной области, любой признак, описываемый применительно к первому аспекту изобретения, можно с таким же успехом применить ко второму его аспекту, и наоборот.

Холодильная установка может включать в себя всего лишь один компрессор. В соответствии с другим вариантом, в ней могут быть использованы два или более компрессоров, объединенных, например, в компрессорную станцию.

Холодильная установка может представлять собой систему кондиционирования воздуха. В соответствии с другим вариантом, это может быть холодильная установка типа тех, которые используются в мебели со встроенным холодильником или в морозильниках, работающих в супермаркетах.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится более детальное описание изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:

фиг.1 представляет собой вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля согласно первому варианту осуществления изобретения,

фиг.2 - виды в аксонометрии первой и второй вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.1,

фиг.3 - вид в аксонометрии вентильных частей по фиг.2 в первом взаимном положении,

фиг.4 - вид в аксонометрии вентильных частей по фиг.2 во втором взаимном положении,

фиг.5 - вид в аксонометрии вентильных частей по фиг.2 в третьем взаимном положении,

фиг.6 - иллюстрация последовательности относительных перемещений вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.1 с круглыми отверстиями,

фиг.7 - иллюстрация последовательности относительных перемещений вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.1, одна из которых выполнена с треугольными отверстиями,

фиг.8 - иллюстрация последовательности относительных перемещений вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.1, одна из которых выполнена с каплевидными отверстиями,

фиг.9 - сравнительная диаграмма величин раскрытия в зависимости от угла поворота для первой и второй вентильных частей по фиг.6-8,

фиг.10 - вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля согласно второму варианту осуществления изобретения,

фиг.11 - иллюстрация вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.10 в первом взаимном положении,

фиг.12 - иллюстрация вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.10 во втором взаимном положении,

фиг.13 - иллюстрация вентильных частей регулирующего вентиля по фиг.10 в третьем взаимном положении,

фиг.14 - вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля согласно третьему варианту осуществления изобретения, где регулирующий вентиль показан в раскрытом положении,

фиг.15 - иллюстрация одной из деталей регулирующего вентиля по фиг.14,

фиг.16 - иллюстрация регулирующего вентиля по фиг.14 в закрытом положении,

фиг.17 - вид в аксонометрии кулачкового вала, используемого в регулирующем вентиле по фиг.14-16,

фиг.18 - вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля согласно четвертому варианту осуществления изобретения, где регулирующий вентиль показан в раскрытом положении,

фиг.19 - иллюстрация одной из деталей регулирующего вентиля по фиг.18,

фиг.20 - иллюстрация регулирующего вентиля по фиг.18 в закрытом положении,

фиг.21 - иллюстрация регулирующего вентиля по фиг.18-20, находящегося в положении, в котором предотвращается поступление текучей среды к некоторым выходным патрубкам.

Детальное писание чертежей

На фиг.1 представлен вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля 1 согласно первому варианту осуществления изобретения. Этот вентиль имеет входной патрубок 2, через который может поступать текучая среда в жидком состоянии. Входной патрубок 2 может быть присоединен к какому-либо источнику текучей среды в жидком состоянии. Регулирующий вентиль 1 имеет четыре выходных патрубка 3, три из которых видны на чертеже, причем эти патрубки включены по жидкостному контуру в параллель.

Регулирующий вентиль 1 дополнительно содержит распределительное устройство 4, имеющее перфорированный диск 5 с четырьмя отверстиями 6, три из которых видны на чертеже, и распределительный диск 7 с шестью отверстиями 8, четыре из которых видны на чертеже. Перфорированный диск 5 установлен неподвижно относительно выходных патрубков 3, а каждое из отверстий 6 располагается в некотором положении, соответствующем выходному патрубку 3. Как показано стрелкой 10, распределительный диск 7 установлен с возможностью поворота относительно перфорированного диска 5 и корпуса 9 регулирующего вентиля 1. В результате выполненные в распределительном диске 7 отверстия 8 оказываются смещаемыми по углу относительно выполненных в перфорированном диске 5 отверстий 6, а взаимное угловое положение перфорированного диска 5 и распределительного диска 7 определяет взаимные перекрытия отверстий 6 и 8. В конструкции, показанной на фиг.1, распределительный диск 7 находится в таком угловом положении, в котором четыре из его отверстий 8 полностью стыкуются с четырьмя отверстиями 6 перфорированного диска 5. Соответственно, величина раскрытия регулирующего вентиля 1 оказывается максимально возможной, то есть текучая среда получает возможность максимально интенсивной циркуляции от входного патрубка 2, через объем 11, сформированный между корпусом 9 и распределительным диском 7, к каждому из выходных патрубков 3.

На фиг.2 приведены виды в аксонометрии двух вентильных частей, используемых в регулирующем вентиле 1 по фиг.1, в виде перфорированного диска 5 и распределительного диска 7. Здесь четко видны положения выполненных в этих дисках отверстий, соответственно, 6 и 8.

На фиг.3 представлен вид в аксонометрии распределительного устройства 4, используемого в регулирующем вентиле 1 по фиг.1. Говоря более конкретно, здесь показаны перфорированный диск 5 и распределительный диск 7 в таких относительных положениях, которые обычно имеют место при их монтаже в регулирующем вентиле 1. На этом чертеже взаимное угловое положение перфорированного диска 5 и распределительного диска 7 такое же, как продемонстрированное на фиг.1. Соответственно, каждое из отверстий 8 расположено таким образом, что обеспечивается полное перекрытие этого отверстия с одним из отверстий 6, выполненных в перфорированном диске 5, так что регулирующий вентиль 1 оказывается при этом в полностью раскрытом состоянии, как описано выше. Однако оба отверстия 8b занимают такое угловое положение, в котором перекрытие с одним из отверстий 6 перфорированного диска 5 отсутствует, вследствие чего текучая среда через эти отверстия поступать не сможет. Назначение этих отверстий 8b будет рассмотрено ниже.

На фиг.4 приведен вид в аксонометрии распределительного устройства 4 по фиг.3. Здесь видно, что распределительный диск 7 немного повернут относительно перфорированного диска 5 по сравнению с ситуацией, проиллюстрированной на фиг.3. Отверстия 8а все еще находятся в угловых положениях, в которых достигается перекрытие каждого из этих отверстий с соответствующим отверстием 6 перфорированного диска 5. Однако в этом случае образуемые перекрытия не являются полными, так что результирующее отверстие, через которое может циркулировать текучая среда, будет при этом намного меньше, чем в случае, показанном на фиг.3. Соответственно, величина раскрытия регулирующего вентиля 1 будет меньшей. Что касается отверстий 8b, то они по-прежнему находятся в угловых положениях, в которых они не образуют перекрытия с отверстиями 6 перфорированного диска 5.

На фиг.5 показан вид в аксонометрии распределительного устройства 4 по фиг.3 и 4. Здесь видно, что распределительный диск 7 повернут в угловое положение, в котором каждое из отверстий 8b полностью перекрывает одно из отверстий 6а перфорированного диска 5. Однако из отверстий 6а только два перекрываются с соответствующим отверстием 8b. Соответственно, текучей среде предоставляется возможность поступать только к двум выходным патрубкам, соединенным с соответствующими отверстиями 6а, тогда как циркуляция текучей среды в сторону выходных патрубков, соединенных с отверстиями 6b, в иллюстрируемой здесь ситуации не допускается. Как сказано выше, когда распределительное устройство 4 находится в этом положении, а также в случае, когда регулирующий вентиль 1 помещен в систему кондиционирования воздуха, удается добиться более интенсивного осушения охлаждаемого объема без необходимости увеличения холодопроизводительности.

На фиг.6 иллюстрируется последовательность относительных перемещений перфорированного диска 5 и распределительного диска 7. И отверстия 6, и отверстия 8, выполненные, соответственно, в перфорированном диске 5 и распределительном диске 7, имеют круглую форму. Как видно на фиг.6, распределительный диск 7 поворачивается из положения, в котором отверстия 6 и 8 не перекрываются, в положения, в которых они начинают перекрываться, причем величина перекрытия возрастает до момента, пока эти отверстия не перекроются полностью, после чего величина перекрытия уменьшается до тех пор, пока оно не исчезнет.

На фиг.7 также иллюстрируется последовательность относительных перемещений перфорированного диска 5 и распределительного диска 7, подобная той, что показана на фиг.6. Однако здесь выполненные в перфорированном диске 5 отверстия 6 имеют треугольную форму, в то время как отверстия 8 распределительного диска 7 по-прежнему, как и на фиг.6, круглые. В результате полное перекрытие отверстий 6 и 8 оказывается невозможным. Однако в процессе выполнения рассматриваемой последовательности перемещений распределительный диск 7 поворачивается из положения, в котором отверстия 6 и 8 не перекрываются, в положение, в котором достигается полное перекрытие, после чего величина перекрытия уменьшается до тех пор, пока отверстия 6 и 8 не перестанут перекрываться.

На фиг.8 опять же иллюстрируется последовательность относительных перемещений перфорированного диска 5 и распределительного диска 7, подобная тем, что показаны на фиг.6 и 7. Однако здесь выполненные в перфорированном диске 5 отверстия 6 имеют каплевидную форму, тогда как отверстия 8 распределительного диска 7 по-прежнему круглые. За исключением сказанного, последовательность перемещений, продемонстрированная на фиг.6, такая же, как последовательности, описанные выше, применительно к фиг.6 и 7.

При использовании каждой из последовательностей, показанных на фиг.6-8, перекрытие отверстий 6 и 8, соответствующее особому взаимному угловому положению перфорированного диска 5 и распределительного диска 7, определяется формами указанных отверстий. Таким образом, величина раскрытия регулирующего вентиля, которая соответствует взаимному угловому положению, тоже будет определяться формами этих отверстий.

На фиг.9 дается диаграмма величин раскрытия в зависимости от угла поворота между перфорированным диском 5 и распределительным диском 7 по фиг.6-8. Кривая 11 соответствует фиг.6, то есть случаю, когда и отверстия 6, и отверстия 8 имеют круглую форму, кривая 12 соответствует фиг.7 (отверстия 6 треугольной формы) и кривая 13 - фиг.8 (каплевидная форма отверстий 6). Из фиг.9 четко следует, что величина раскрытия, соответствующая данному углу поворота, существенно различна для трех разных форм отверстий 6. Таким образом, путем тщательного выбора этих форм можно получить нужное соответствие между углом поворота и величиной раскрытия. Благодаря этому достигается несложное регулирование величины раскрытия регулирующего вентиля наиболее подходящим способом.

На фиг.10 приведен вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля 1 согласно второму варианту осуществления изобретения. Как и в варианте, показанном на фиг.1, регулирующий вентиль 1 по фиг.10 имеет входной патрубок 2 и четыре выходных патрубка 3 (из них видны три), соединенные по жидкостному контуру в параллель.

Регулирующий вентиль 1 дополнительно содержит распределительное устройство 4, имеющее перфорированную пластину 12 с четырьмя выполненными в ней вентильными седлами 13, из которых видны только три. Каждое из вентильных седел 13 имеет жидкостное соединение с одним из выходных патрубков 3.

Распределительное устройство 4 дополнительно снабжено подвижным диском 14 с четырьмя смонтированными на нем вентильными элементами 15. На фиг.10 видны два из этих вентильных элементов. Каждый из вентильных элементов 15 установлен в положение, соответствующее положению одного из вентильных седел 13. Соответственно, каждая пара вентильное седло 13 / вентильный элемент 15 образует вентиль, обеспечивающий регулировку потока текучей среды к выходному патрубку 3.

Подвижный диск 14 соединен с исполнительным органом 16, который после его приведения в действие инициирует практически линейное перемещение указанного диска в направлении, показанном стрелкой 17. Когда подвижный диск 14 перемещается в сторону перфорированной пластины 12, каждый из вентильных элементов 15 будет перемещаться в сторону ее соответствующего вентильного седла 13, вследствие чего будут уменьшаться величины раскрытия вентилей, определяемые парами вентильное седло 13 / вентильный элемент 15. Соответственно, когда подвижный диск 14 перемещается в противоположном направлении, то есть в сторону от перфорированной пластины 12, каждый из вентильных элементов 15 переместится в сторону от ее соответствующего вентильного седла 13, вследствие чего величины раскрытия вентилей будут увеличиваться. Как видно из фиг.10, подвижный диск 14 находится в положении, определяющем максимально возможную величину раскрытия регулирующего вентиля 1, поскольку этот диск удален на максимально возможное расстояние от перфорированной пластины 12. Совершенно очевидно, что в этом положении оказывается возможной, по существу, беспрепятственная циркуляция текучей среды через перфорированную пластину 12 после ее прохождения через вентильные седла 13.

На фиг.11 иллюстрируется часть регулирующего вентиля 1 по фиг.10. Здесь этот вентиль показан в закрытом положении. При этом подвижный диск 14 располагается на максимально близком расстоянии от перфорированной пластины 12. Как можно видеть, каждый из вентильных элементов 15 установлен относительно ее соответствующего вентильного седла 13 в такое положение, в котором циркуляция текучей среды через вентильное седло практически прекращается.

На фиг.12 также иллюстрируется часть регулирующего вентиля 1 по фиг.10. Здесь этот вентиль показан в положении, соответствующем ограниченной пропускной способности. При этом подвижный диск 14 располагается между крайними положениями, определяющими полностью раскрытое и полностью закрытое состояния регулирующего вентиля 1. Можно видеть, что каждый из вентильных элементов 15 установлен относительно ее соответствующего вентильного седла 13 в такое положение, в котором обеспечивается возможность ограниченной циркуляции текучей среды через вентильное седло.

На фиг.13 опять же иллюстрируется часть регулирующего вентиля 1 по фиг.10. Здесь этот вентиль показан в полностью раскрытом положении, идентичном тому, которое продемонстрировано на фиг.10.

На фиг.14 приведен вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля 1 согласно третьему варианту осуществления изобретения. Здесь регулирующий вентиль 1 по фиг.14 имеет входной патрубок 2, в который поступает текучая среда в жидком состоянии. При этом указанный патрубок может быть соединен с каким-либо источником такой текучей среды. Регулирующий вентиль 1 дополнительно имеет шесть выходных патрубков 3, соединенных по жидкостному контуру в параллель.

Кроме того, рассматриваемый вентиль снабжен распределительным устройством 4, которое содержит кулачковый вал 18 и шесть пар вентильное седло 13 / вентильный элемент 15, каждая из которых имеет жидкостное соединение с одним из выходных патрубков 3. Кулачковый вал 18 устанавливается с возможностью примыкания к вентильным элементам 15, причем каждый из этих элементов 15 смещен в сторону указанного кулачкового вала 18, благодаря чему достигается плотное примыкание кулачкового вала 18 к вентильным элементам 15.

Кулачковый вал 18 установлен с возможностью поворота вокруг некоторой центральной оси 19. Его форма выбрана таким образом, чтобы радиус его поперечного сечения изменялся в зависимости от углового положения относительно центральной оси 19. Это особенно четко заметно по резкому изменению радиуса в месте главного кулачка 20. Таким образом, расстояние от центральной оси 19 до той части наружной поверхности кулачкового вала 18, которая примыкает к вентильным элементам 15, зависит от углового положения кулачкового вала вокруг указанной оси. Соответственно, положение вентильных элементов 15 относительно вентильных седел 13 также будет определяться угловым положением кулачкового вала 18.

На фиг.14 регулирующий вентиль 1 показан в раскрытом положении, то есть кулачковый вал 18 занимает такое угловое положение, которое определяет максимально возможное расстояние между центральной осью 19 и той частью кулачкового вала 18, которая примыкает к вентильным элементам 15. В результате вентильные элементы 15 оказываются сдвинутыми в сторону выходных патрубков 3 и от вентильных седел 13 на максимально возможное расстояние, благодаря чему обеспечивается максимально возможная интенсивность потока текучей среды к выходным патрубкам 3 через вентильные седла 13.

Кулачковый вал 18 приводится во вращение с помощью специального исполнительного органа 21.

На фиг.15 демонстрируется одна из деталей регулирующего вентиля 1 по фиг.14. Стрелкой 22 показано, что кулачковый вал 18 имеет возможность вращательных перемещений вокруг центральной оси 19. Совершенно четко видно, что вентильные элементы 15 располагаются относительно вентильных седел 13 таким образом, чтобы обеспечивалась максимально возможная интенсивность циркуляции текучей среды в сторону выходных патрубков 3.

На фиг.16 регулирующий вентиль 1 по фиг.14 показан в закрытом положении. Здесь можно видеть, что кулачковый вал 18 повернут в положение, в котором расстояние между центральной осью 19 и той частью наружной поверхности кулачкового вала 18, которая примыкает к вентильным элементам 15, меньше, чем в случае, когда рассматривались чертежи по фиг.14 и 15. Следствием такого положения является тот факт, что вентильные элементы 15 располагаются относительно вентильных седел 13 таким образом, что циркуляция текучей среды в сторону выходных патрубков 3 практически предотвращается.

На фиг.17 показан кулачковый вал 18, пригодный к использованию в регулирующем вентиле 1 по фиг.14-16. Кроме описанного выше, при рассмотрении фиг.14-16, главного кулачка 20, благодаря которому вентильные элементы 15 располагаются в одинаковых положениях относительно соответствующих вентильных седел 13, иллюстрируемый здесь кулачковый вал 18 снабжен тремя дополнительными кулачками 23, которые располагаются, по существу, напротив главного кулачка 20. Эти дополнительные кулачки установлены таким образом, чтобы в случае монтажа кулачкового вала 18 в регулирующем вентиле 1, как показано на фиг.14-16, кулачковый вал мог поворачиваться в такое положение, когда каждый из трех дополнительных кулачков 23 будет примыкать к какому-нибудь вентильному элементу 15. В результате три вентильных элемента 15, соприкасающиеся с дополнительными кулачками 23, сдвигаются в сторону соответствующих выходных патрубков 3, благодаря чему становится возможным поток текучей среды к этим трем патрубкам. В то же время остальные три вентильных элемента 15 остаются в положении, в котором циркуляция текучей среды к соответствующим выходным патрубкам 3 оказывается невозможной. Таким образом, когда кулачковый вал 18 находится в рассматриваемом положении, обеспечивается циркуляция текучей среды в сторону только части выходных патрубков 3, тогда как поток в сторону остальных патрубков предотвращается. Как говорилось выше, в этом случае создается ситуация, когда становится возможным более интенсивное осушение без необходимости увеличивать холодопроизводительность.

На фиг.18 приведен вид в аксонометрии и в разрезе регулирующего вентиля 1 согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Здесь регулирующий вентиль имеет входной патрубок 2 и шесть выходных патрубков 3, включенных по жидкостному контуру в параллель.

Регулирующий вентиль 1 дополнительно содержит распределительное устройство 4, содержащее кулачковый вал 18 и шесть пар вентильное седло 13 / вентильный элемент 15, каждая из которых имеет жидкостное соединение с одним из выходных патрубков 3. Кулачковый вал 18 примыкает к вентильным элементам 15, и каждый из этих элементов смещен в сторону указанного вала, благодаря чему обеспечивается плотное примыкание кулачкового вала 18 к вентильным элементам 15.

Кулачковый вал 18 выполнен с возможностью линейного перемещения, причем расстояние от центральной оси (не показана) этого вала до его наружной поверхности, которая примыкает к вентильным элементам 15, зависит от положения по длине центральной оси. Соответственно, линейное перемещение кулачкового вала 18 приводит к тому, что вентильные элементы 15 смещаются относительно вентильных седел 13, вследствие чего изменяется величина раскрытия регулирующего вентиля 1, так же, как в ситуации, описанной выше при рассмотрении фиг.14-16.

Кулачковый вал 18 приводится в движение с помощью специального исполнительного органа 24.

Показанный на фиг.18 регулирующий вентиль 1 находится в раскрытом положении.

На фиг.19 иллюстрируется часть регулирующего вентиля по фиг.18. Здесь можно четко видеть, что кулачковый вал 18 занимает в направлении поступательного движения положение, в котором вентильные элементы 15 оказываются расположенными относительно вентильных седел 13 таким образом, что становится возможной максимально интенсивная циркуляция текучей среды в сторону выходных патрубков 3.

На фиг.20 показан регулирующий вентиль 1 по фиг.18. Здесь видно, что кулачковый вал 18 смещен в положение, в котором каждый из вентильных элементов 15 устанавливается в такое положение относительно соответствующего вентильного седла 13, когда предотвращается поток текучей среды в сторону каждого из выходных патрубков 3. Соответственно, регулирующий вентиль 1 находится в закрытом положении.

Наконец, на фиг.21 показан регулирующий вентиль по фиг.18-20. Здесь можно видеть, что кулачковый вал 18 смещен в положение, в котором три из вентильных элементов, обозначенный позицией 15а, располагаются относительно соответствующих вентильных седел 13 так, что возможен поток текучей среды в сторону соответствующих выходных патрубков 3. Одновременно с этим оставшиеся три вентильных элемента (поз. 15b) устанавливаются относительно соответствующих вентильных седел 13 таким образом, что поток текучей среды к соответствующим выходным патрубкам 3 становится невозможным. Как уже говорилось, в результате этого возникает ситуация, когда становится возможным более интенсивное осушение без необходимости увеличивать при этом холодопроизводительность.

Регулирующий вентиль, имеющий входной патрубок и распределительное устройство, предназначенное для распределения текучей среды, поступающей через входной патрубок, по меньшей мере в два параллельных пути потока. По меньшей мере два выходных патрубка обеспечивают выдачу текучей среды по меньшей мере в частично газообразном состоянии, причем каждый из выходных патрубков имеет жидкостную связь с одним из параллельных путей потока. Первая вентильная часть и вторая вентильная часть установлены с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что взаимное положение первой и второй вентильных частей определяет величину раскрытия регулирующего вентиля. Поскольку распределительное устройство является частью регулирующего вентиля оно распределяет текучую среду в параллельные пути потока до или в ходе расширения текучей среды, то есть пока текучая среда находится в значительной степени в жидком состоянии. Таким образом, значительно проще регулировать равномерное распределение текучей среды в параллельные пути потока. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Регулирующий вентиль(1), имеющий:
- входной патрубок (2), в который поступает текучая среда в жидком состоянии,
- распределительное устройство (4) с входной частью, имеющей жидкостную связь с входным патрубком (2), причем распределительное устройство (4) выполнено с возможностью подавать поступающую через входной патрубок (2) текучую среду по меньшей мере в два параллельных пути потока,
- по меньшей мере два выходных патрубка (3), каждый из которых обеспечивает выдачу текучей среды по меньшей мере в частично газообразном состоянии, причем каждый из выходных патрубков (3) имеет жидкостную связь с одним из параллельных путей потока, и
- первую вентильную часть (12) и вторую вентильную часть (14), установленные с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, чтобы взаимное положение первой (12) и второй (14) вентильных частей определяло величину раскрытия регулирующего вентиля (1),
отличающийся тем, что первая вентильная часть (12) включает в себя ряд вентильных седел (13), а вторая вентильная часть (14) включает в себя ряд вентильных элементов (15), причем вентильные седла (13) и вентильные элементы (15) попарно образуют ряд вентилей, каждый из которых выполнен с возможностью регулирования потока текучей среды в сторону какого-либо выходного патрубка (3), при этом вентильные части (12, 14) образуют ряд отдельных вентилей, приводимых в действие одновременно.

2. Регулирующий вентиль (1) по п.1, в котором распределительное устройство (4) выполнено таким образом, что в каждый из по меньшей мере двух параллельных путей потока подается текучая среда по меньшей мере в значительной степени в жидком виде.

3. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором первая вентильная часть (12) и/или вторая вентильная часть (14) входит/ят в состав распределительного устройства (4).

4. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором распределительное устройство (4) включено по жидкостному контуру между входным патрубком (2) и первой (12) и второй (14) вентильными частями.

5. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором текучая среда представляет собой хладагент.

6. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором соответствие между величиной раскрытия регулирующего вентиля (1) и взаимным положением первой вентильной части (12) и второй вентильной части (14) задано геометрией первой вентильной части (12) и/или геометрией второй вентильной части (14).

7. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором первая вентильная часть (12) и/или вторая вентильная часть (14) выполнена/ы подвижной/ыми для достижения взаимного положения первой вентильной части (12) и второй вентильной части (14), при котором предотвращается поступление потока текучей среды по меньшей мере в один из по меньшей мере двух параллельных путей потока.

8. Регулирующий вентиль (1) по п.1 или 2, в котором геометрия вентильных седел (13) и/или геометрия вентильных элементов (15) определяет/ют соответствие между величиной раскрытия регулирующего вентиля (1) в сторону выходных патрубков (3) и взаимное положение первой вентильной части (12) и второй вентильной части (14).

9. Холодильная установка, содержащая:
- по меньшей мере один компрессор,
- по меньшей мере один конденсатор,
- по меньшей мере два испарителя, установленных параллельно вдоль пути потока хладагента в холодильной установке, и
- регулирующий вентиль (1), выполненный согласно любому из пп.1-8, причем указанный регулирующий вентиль (1) установлен таким образом, что каждый из по меньшей мере двух выходных патрубков (3) обеспечивает выдачу хладагента в один из испарителей.