КЛАПАН С ФУНКЦИЕЙ ΔР (ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ) И ФУНКЦИЕЙ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОТОКА Российский патент 2013 года по МПК F24D19/10 

Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования расхода в работающих на воде нагревательных и охлаждающих системах в соответствии с 1 пунктом формулы.

Согласно изобретению основная цель данного устройства заключается в контроле потока, проходящего через клапан, таким образом, чтобы в реальной операционной ситуации формировался бы поток, выходная мощность системы соответствовала бы обязательным требованиям, а также так, чтобы не возникало бы никаких проблем с шумом или управлением его мощностью.

Обе эти переменные величины привязаны к уровню статического давления и к падению давления, которое имеет место в той среде, которую должен контролировать данный клапан.

Так как клапану управления приходится выполнять свои функции в переменных условиях системы, то он выполняется как сочетание регулятора потока/расхода и клапана дифференциального давления. Клапан дифференциального давления ограничивает дифференциальное давление, т.е. ту величину ΔР (перепада давления), которая воздействует на клапан управления. Так как величина ΔР ограничена каким-либо выбранным значением (например, 10 кПа) и является более или менее постоянной и не зависящей от изменений уровня давления в пределах всей системы, то тем самым создаются условия для наиболее эффективной реализации контрольной функции. Соответственно, при этом можно определять оптимальные размеры клапана управления, что ведет к тому, что система, в которой работает подобный клапан, может контролироваться таким образом, что, к примеру, температура в помещении будет безо всяких колебаний выдерживаться в пределах выбранных значений; при этом, в частности, никаких проблем с шумом также не возникает.

В сравнении с существующими конструкциями посредством настоящего изобретения реализуется целый ряд таких преимуществ, как:

- Конструкция клапана допускает возможность протекания/перепускания воды по всей трубной или аналогичной системе, в которой смонтирован такой клапан.

- Возможность измерения всех уровней управления, которые имеются до, в пределах и после клапана.

- Возможность регулировки величины ΔР также и во время работы.

- Возможность стравливания/продувки части клапана с ΔР.

- Конструктивное исполнение устройства, т.е. оба его компонента, обеспечивающие функцию ΔР и функцию управления клапаном, выполнены в виде комплектного полуобработанного изделия (полуфабриката), обладающего определенными качественными, техническими и логистическими преимуществами.

Подробное описание конструктивного исполнения настоящего изобретения приводится ниже.

Кроме того, настоящее изобретение воплощает в себе высокий уровень техники также и в некоторых других своих аспектах.

В настоящем изобретении это отражается в том, что нижеописанное устройство разработано таким образом, что подобные преимущества ясно видны из описательной части 1 пункта формулы.

В приведенном ниже описании представлены также и дополнительные характеристики и преимущества данного изобретения вместе со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых показано предпочтительное, однако не единственное его воплощение.

В указанных чертежах представлены и описаны следующие воплощения клапана управления со встроенной функцией ΔР:

- На фиг.1 показан комплектный клапан в соответствии с настоящим изобретением.

- На фиг.2 и фиг.3 показан вид в разрезе корпуса клапана со встроенной функцией ΔР в соответствии с настоящим изобретением; клапан показан в открытом положении, т.е. со стержнем, открытым относительно седла.

- На фиг.4 показан детальный вид стержня и седла клапана.

- На фиг.5 показано первое альтернативное воплощение части клапана, обеспечивающей ΔР.

- На фиг.6 показано второе альтернативное воплощение части клапана, обеспечивающей ΔР.

На фиг.1 показан комплектный клапан в соответствии с настоящим изобретением.

Его основная часть представлена корпусом клапана 1, в котором имеется вход 2 и выход 3.

Предпочтительно корпус клапана выполняется из латунного сплава, а его вход и выход предпочтительно снабжаются внутренней резьбой.

В корпусе клапана имеется промежуточная камера 4, которая находится между комплектной частью 5, контролирующей дифференциальное давление (далее именуется ΔР-часть 5), и комплектной частью 6, обеспечивающей контроль потока (далее именуется клапаном управления 6). Промежуточная камера представляет собой то пространство, в котором через клапан проходит ΔР-часть и где уровень статического давления среднего потока понижается (именуется Р2) относительно того давления, которое существует до комплектного клапана, т.е. на входе 2 (именуется Р1). На фиг.1 уровень давления после комплектного клапана, т.е. на выходе 3, именуется Р3.

В корпусе клапана также монтируются измерительные ниппели (соответственно 27а и 27b). Измерительный ниппель 27b проходит через сигнальный канал 25 и соприкасается с промежуточной камерой 4; соответственно, в камере создается такой уровень давления, который соотносится с результатами его измерения.

Измерительный ниппель 27а находится на перепуске сигнального канала 26 и соприкасается с пространством, которое находится сразу после клапана управления 6; соответственно, уровень давления Р3 замеряется измерительным ниппелем 27b. Уровень давления Р1 также может замеряться измерительным ниппелем 27b.

Конструкция клапана управления 6 детально не описывается, так как она уже описана в отдельной шведской патентной заявке no. SE 0602073-9.

В принципе клапан управления 6 работает согласно следующим принципам.

Данный клапан управления имеет седло 11 и стержень 18; стержень спроектирован с прорезями по своей окружности, и максимальный поток, проходящий через клапан, регулируется закрепленной на стержне крышкой 24, которая обеспечивает переменное отверстие/открытие за пределами стержня и на выходной стороне клапана. В результате этого максимальный поток ограничивается путем осевого смещения стержня; это выполняется отдельным приводом или же рукояткой, смонтированной на клапане. В случае альтернативных решений происходит нажатие на тот шпиндель, на котором смонтирован стержень, и далее вниз по направлению к фиксированному установленному седлу; таким образом, проходящий через клапан управления поток сокращается.

На фиг.2-4 показано, как именно устроена ΔР-часть.

На фиг.2 и фиг.3 такая ΔР-часть показана в открытом положении, т.е. тогда, когда стержень 8 находится в своем верхнем положении, а именно в том самом положении, когда он находится в самой отдаленной точке от седла 7.

В настоящей конструкции стержень 8 подвижен, тогда как седло 7 дополнительно прочно крепится к корпусу клапана 1. Стержень спроектирован с внешней, или нижней, цилиндрической частью 28, которая переходит во вторую цилиндрическую часть 29 с несколько большим диаметром. На нижней кромке 20 цилиндрической части 20 имеются выемки 30, в результате чего обеспечивается последующее открытие прохода наружу из входной стороны стержня в промежуточную камеру 4 вследствие перемещения стержня от седла и от входа 2 комплектного клапана; соответственно, седло начинает отходить от своего закрытого положения относительно стержня. Функционирование стержня и седла данной ΔР-части комплектного клапана описывается также и в связи с фиг.4.

Из фиг.2 явствует, что стержень соединяется с мембранной опорой 13 через предпочтительно три лапы 12 на стержне. Данные лапы эластичны и фиксируются (защелкиваются) в цилиндрической части 68 мембранной опоры.

Уплотнение стержня 17 устанавливается в корпусе клапана и фиксируется там держателем прокладки стержня 16.

В принципе конструкция ΔР-части выполнена согласно следующей концепции. ΔР-часть предпочтительно выполняется как единый компонент. Данный компонент устанавливается в корпусе клапана 1; его нижняя часть 15 монтируется во фрезерованной выемке, которая ограничивается периферийной поверхностью 63 с нижней частью 64, которая останавливает эту часть 15. Нижняя часть 15 имеет внешнюю плоскость 65, расположенную перпендикулярно продольной оси ΔР-части; в данную плоскость 65 помещается уплотнение (предпочтительно кольцевая прокладка). Эта кольцевая прокладка герметизирует корпус клапана; таким образом, на стороне стержня в нижней части 15 создается определенное давление (именуется Р2), которое распространяется на другую сторону нижней части 15. Нижняя часть плотно удерживается в своем монтажном положении (в верхней части 20); предпочтительно она соединяется резьбой с корпусом клапана 1. Для того чтобы предотвратить внешние протечки из пространства над верхней частью, предусматривается кольцевая прокладка 57, которая находится между верхней частью и корпусом клапана.

Мембрана 31 монтируется под нижней частью 15. По своей окружности мембрана снабжена кольцевым окончанием; данный элемент закрепляется между цилиндрической частью 66, которая относится к верхней части 20, и второй цилиндрической частью 67, которая представляет собой компонент нижней части 15. Мембрана имеет отчетливую форму волны; при этом уплотнение седла (промежуточная зона) 10 имеет форму буквы U. В своей внутренней части мембрана удерживается мембранной опорой 13; на этом участке мембрана фиксируется в указанной мембранной опоре в сферической кольцевой выточке 33.

Мембрана также удерживается мембранной опорой; при этом внутренняя лапа U-образной части мембраны опирается на цилиндрическую секцию 35 опор 13 и 15. Цилиндрическая секция 35 также продолжается параллельно продольной оси ΔР-части. Цилиндрическая секция 35 переходит из радиусной части в часть 34, которая перпендикулярна части 35 и входит в цилиндрическую часть 68, т.е. в ту часть, в которой часть 34 заканчивается сферической выточкой 33.

Мембранная опора снабжена дополнительной кольцевой частью 32, которая лишь незначительно выступает в радиальном направлении над частью 34 и сферической выточкой 33, в которой фиксируется мембрана.

В сферической выточке 33 имеется цилиндрическая часть 68, которая выступает параллельно внешней части 35 напротив верхней части 20. В своем нижнем сечении цилиндрическая часть 68 переходит с некоторым радиусом в донную часть клапана 69.

Соответственно, внутренняя центральная часть мембранной опоры может быть описана как компонент, разработанный для того, чтобы выполнять роль вместилища или же втулки 85, в которой цилиндрическая часть 68 представляет собой стенку с донной частью 69.

Внутри втулки 85 опосредствованно смонтировано седло 7. Данное седло смонтировано и направляется в цилиндре 70, который находится внутри втулки 85; вышеназванный цилиндр направляется и центрируется рядом лепестков 71 и представляет собой жесткое внешнее соединение с нижней частью 15; при этом седло клапана имеет одну и ту же осевую линию, что и стержень 8 и проход 46 клапана. Сам цилиндр 70 по отношению к донной части 69 слегка приподнят.

Седло клапана 7 монтируется на цилиндре 70 и крепится таким образом, что это седло в торце 72, который расположен внутри цилиндра 70, частично имеет сужающуюся цилиндрическую часть с несколько большим диаметром в той части, которая ближе всего к торцу 72; кроме того, данное седло в этой части имеет закругление/фаску. Таким образом, базовая цилиндрическая форма, которую имеет седло, изменяется на торце 72 на более или менее прямоугольную форму. Посредством такой конструкции создается замыкающий/фиксирующий узел для седла клапана и цилиндра 70, которое в своей нижней части имеет расположенное по центру прямоугольное отверстие, соответствующее форме такого седла. Поворот седла, например, на 90° после того, как торец 72 проходит взаимодействующее с ним отверстие на цилиндре, предотвращает отход седла назад и из цилиндра 70. Удерживанию седла в своем монтажном положении также способствует пружина 73.

Когда седло смонтировано в цилиндре, то пружина 73 также смонтирована в этом цилиндре. Это предохранительная пружина, и ее действие согласовано. Таком образом, в нормальных условиях данное седло всегда герметизировано по отношению к стержню клапана в таком положении, когда ΔР-часть полностью перекрывает поток. Однако, если давление Р1 доходит до аномального значения, то это приводит к тому, что седло отжимается вниз по отношению к цилиндру 70 под действием слишком большой силы, Вместо того, чтобы повредиться, разрушиться или деформироваться в ΔР-части, седло в настоящей конструкции вместо этого отходит от стержня клапана, благодаря чему данное седло может смещаться от нижней части цилиндра 70.

Когда в корпусе клапана монтируется нижняя часть 15, мембрана 31 и мембранная опора 13, в нем также монтируется и пружина 36.

Именно благодаря пружине 36, ее характеристикам и физическим измерениям параметров давления получается такая конструкция, которая определяет функции ΔР-части, что особенно важно, принимая во внимание то дифференциальное давление, которое воздействует на клапан управления 6, или же то давление, с которым она работает.

Давление Р2 в промежуточной камере 4 воздействует на мембрану и на всю опору мембраны, включая сюда донную часть 69, и пытается давить на верхнюю часть 20.

На давление Р2 и силы, вызываемые этим давлением Р2, воздействует противодействующая сила, возникающая ввиду того, что давление Р3 из выходной стороны клапана, т.е. на выходе 3, проходит через второй канал 41 со слегка сужающейся частью первого канала 40 поблизости от выхода 3; подобные каналы выполнены машинной обработкой в корпусе клапана 1 и выводят давление Р3 далее в канал 42 в верхней части 20 и наружу в пространство между верхней частью 20 и мембранной оборой. Соответственно, давление Р3 через каналы 40-42 переводится на противоположную сторону мембраны и опорную часть мембраны в зависимости от уровня давления Р2.

Создаваемое пружиной 36 усилие - это то усилие, которое должно балансировать различия между силами, создаваемыми соответственно давлением Р2 и Р3, которые воздействуют на части мембраны. Эта функция описывается следующим образом.

Давления Р1=Р2=Р3 имеет место тогда, когда поток в системе отсутствует. В этом положении силы, создаваемые пружиной 36, воздействуют на мембранную опору и мембрану, в результате чего стержень 8 перемещается в полностью открытое положение относительно седла 7. Когда в последующем поток от входа 2 начинает протекать через клапан, то проход в ΔР-части будет полностью открыт в клапан управления 6; в результате этого через клапан 6 будет протекать большой поток и, соответственно, в этом клапане 6 возникнет значительное падение давления. Такой значительный перепад давления предполагает, что на выходе 3 возникнет намного меньшее давление, чем на входе в клапан 6. На входе в клапан размещается промежуточная камера 4, что означает, что давление Р2 в этом случае будет почти таким же, что и давление Р1. Давление Р1 воздействует на мембранную часть, которая теперь подвержена воздействию значительной силы, и так как в клапане 6 имеет место значительное падение давления, то после клапана 6 давление будет намного меньше, чем давление до него; такое пониженное давление, действующее через каналы 40-42, приводит к возникновению силы, противодействующей силе давления Р1, которая создается на противоположной стороне мембраны. Тем не менее, разница между давлением Р1 и тем давлением, которое в данной операционной ситуации создается на выходной стороне, будет настолько значительной, что пружина 36 будет не в состоянии удерживать стержень в полностью открытом положении; таким образом, в этот момент будет возникать дросселирование потока, что приведет к тому, что на промежуточную камеру 4 будет воздействовать давление, меньшее, чем давление Р1, т.е. давление нового уровня Р2.

Такое новое давление Р2 в промежуточной камере 4 предполагает, что поток, проходящий через клапан 6, будет сокращаться; таким образом, здесь также имеет место изменение потока, проходящего через клапан 6. В том случае, если проходящий через клапан 6 поток будет все еще слишком большим в сравнении с тем потоком, на который настрое данный клапан, то это также означает, что падение давления слишком значительно и, соответственно, разница между давлением Р2 и давлением после клапана (Р3) слишком велика. Сила пружины в этом положении все еще не будет балансировать давление Р2-Р3. Результатом этого будет то, что пружину необходимо будет слегка поджать с тем, чтобы она могла бы балансировать силы, вызываемые давлениями Р2-Р3.

После этого последнего перемещения мембраны и, соответственно, стержня 8 в положение, слегка приближенное к седлу 7, дросселирование (регулирование расхода) между этими компонентами будет увеличиваться, что будет приводить к уменьшению потока вплоть до того момента, пока не установится такой баланс, при котором динамические силы, вызываемые давлениями Р2 и Р3, придут в соответствие с силой пружины. В этом положении клапан управления 6 будет функционировать с дифференциальным давлением. В сочетании с выбранной настройкой клапана 6 результатом этого будет то, что будет обеспечиваться желаемый поток, проходящий через клапан управления; данное обстоятельство, с учетом желаемого падения давления, гарантирует то, что управление потоком не будет приводить, в частности, к определенным проблемам с шумом.

Для того чтобы исключить попадание воздуха между верхней частью 20 и полостью под этой частью, на этой верхней части монтируется выпускной клапан 21. Данный выпускной клапан оборудуется предпочтительно металлическим уплотнением 50 с тем, чтобы обеспечить его внешнюю герметизацию; понимается, что подобный выпускной клапан предпочтительно ввинчивается в верхнюю часть.

Дополнительно к этому, данный выпускной клапан 21 обеспечивает конструкции то преимущество, что создается постоянная возможность контролировать открытие каналов 40-42, т.е. при открытии выпускного клапана вода будет течь с выходной стороны 3 через каналы 40-42, тогда как давление Р3 будет реально воздействовать на мембрану и опорные части мембраны в той зоне, в которой смонтирована пружина 36.

Дополнительная функция встроена в корпус клапана; она предполагает, что величина обоих давлений Р1 и Р2 может регистрироваться или замеряться в одном и том же измерительном ниппеле, т.е. в ниппеле 27b.

Данная функция реализуется путем мониторинга, предпочтительно через резьбовое соединение, т.е. потоковый шпиндель 22 в корпусе клапана 1, а также путем размещения его в закрытом, ввернутом положении, включая сюда металлические сальники на отверстие 80 в промежуточной камере 4. Когда потоковый шпиндель выворачивается таким образом, что вода получает возможность вытекать в предпочтительно отформованный или выполненный механообработкой канал 74, который ведет в кольцеобразный канал 75, который предпочтительно отформован между механически обработанных частей, то выполненная механообработкой канавка на верхней части 20, корпус клапана 1, место, где находится этот канал 75, вступают, в свою очередь, в прямой контакт с каналом 42 и, соответственно, также в контакт с тем пространством, где смонтирована пружина 36. Так как каналы 74, 75 и 42 имеют относительно большой проход, т.е. падением давления через эти каналы можно пренебречь, а также ввиду того, что никаких значительных потоков не создается, то уровень давления после каналов 74 и 75 будет идентичен уровню давления Р2. В той точке, где канал 75 встречается с каналом 42, имеется также и второй канал 41, который через первый канал 40 ведет на выходную сторону 3. Ввиду того, что первый канал 40 имеет небольшой проход по сравнению с другими каналами 74, 75, 41 и 42 то падение давления через каналы 74 и 75 будет ничтожно малым; при этом в первом канале 40 будет иметь место некоторое падение давления. Соответственно, когда потоковый шпиндель 22 открыт, то на обеих сторонах мембраны 31 устанавливается в принципе один и тот же уровень давления, именуемый Р2; после этого усилие пружины снова откроет стержень 8 и фактически давление Р2 заменяется на давление Р1, т.е. в данном положении будет присутствовать уровень давления Р1, который подсчитывается в промежуточной камере 4. Далее это давление воздействует через сигнальный канал 25 на измерительный ниппель 27b.

Альтернативный метод состоит в полном перекрытии потока между клапаном управления 6, посредством чего, естественно, уровень давления Р1 на входе 2 распространяется в промежуточную камеру 4 и далее через сигнальный канал 25 на измерительный ниппель 27b.

В том положении, когда потоковый шпиндель 22 открыт, давление будет, как описано выше, выравниваться, и определенные уровни давления будут иметься на обоих сторонах мембраны 31; соответственно, пружина 36 будет перемещать стержень 8 в такое положение, в котором проход через ΔР-части будет открыт. Это означает, что через комплектный клапан будет протекать значительный поток и, таким образом, будет реализовываться потоковая функция - в том случае, когда желательно, чтобы прогонка воды по системе выполнялась бы без монтажа какого-либо дополнительного оборудования (такого, как байпасы или аналогичные средства), что будет повышать стоимость всей установки.

Дополнительная функция ΔР-части заключается в том, что выбранную пружину 36 и ее характеристики можно будет по ходу работы заменять/изменять.

Если в верхней части 20 установлен колпачок 76 (предпочтительно он должен вворачиваться в эту верхнюю часть), а пружина 36 своими внешними концами опирается на этот колпачок, а не непосредственно на верхнюю часть, то тем самым обеспечивается возможность того, что усилие выбранной пружины можно будет после ее монтажа на установку регулировать; при этом сама установка также может находиться в работе. Вывинчивая колпачок 76 из верхней части 20, или же вворачивая его в эту часть, тем самым можно изменять первоначальное положение пружины 36, а это означает что то усилие, которое оказывает пружина на мембранную опору, при этом также изменяется.

Если колпачок 76 перемещается по отношению к мембранной части, то усилие пружины будет увеличиваться или сокращаться. Преимущество такой конструкции заключается в том, что при тех или иных операционных ситуациях соответствующая величина Δр (т.е. Р2 минус Р3) будет регулироваться. Если величина Δр изменяется, то поток через клапан управления 6 также соответственно изменяется при неизменном проценте открытия; таким образом, реальные потоки, идущие через ту систему, в которой устанавливается комплектный клапан, будут рассчитываемыми (прогнозируемыми) и представлять собой именно такие потоки, которые будут генерироваться при том или ином предварительно установленном положении клапана управления. Следует иметь в виду, что теоретически рассчитанные потоки будут генерироваться не всегда; причиной этого может быть то, что в действительности трубная система или другие подобные факторы окажутся не теми, которые предусмотрены в первоначальных документах.

Чтобы дополнительно проиллюстрировать конструкцию и функции седла 7 и стержня клапана 8, Δр-часть показана на фиг.4а закрытой, т.е. с цилиндрической частью 28 стержня, герметизированной относительно корпуса клапана 1 и с уплотнением стержня 17 (предпочтительно кольцевой прокладкой), которые смонтированы на корпусе клапана и его проходе 46. Уплотнение стержня 17 дополнительно крепится в своем монтажном положении держателем прокладки стержня 16, который своим вторым концом фиксируется в нижней части 15. Проход 46 представляет собой предпочтительно компонент, выполненный механообработкой в корпусе клапана, и выполняет роль соединительного элемента, идущего от входа 2 до промежуточной камеры 4. Когда стержень клапана находится в этом закрытом положении, то он также герметизирован относительно седла соответствующим уплотнением седла 10. Для того чтобы минимизировать трение между уплотнением стержня 17 и стержнем в то время, когда стержень в своем рабочем положении перемещается вперед и назад, прокладка стержня прижимается к цилиндрической части 28 только в конечном закрытом положении стержня клапана; это обеспечивается тем, что эта цилиндрическая часть имеет в своем наиболее отдаленном от центра фрагменте слегка увеличенный внешний диаметр 61. Соответственно, прокладка стержня будет воспринимать более сильное поверхностное давление по сравнению с цилиндрической частью (внешним диаметром 61) только в этом закрытом положении. В остальных рабочих положениях, когда имеют место определенные потоки из входа 2 в промежуточную камеру 4, на данной герметизирующей поверхности никакой общей герметизации не требуется.

Когда часть Δр закрыта, то герметизацию по отношению к цилиндрической части стержня 29 обеспечивает уплотнение седла 10.

Когда часть Δр открыта (см. фиг.4b), то отверстие/проем, идущее от входа 2 клапана в промежуточную камеру 4 открыто. Когда стержень 8 отходит на какое-то расстояние от седла 7, то сначала между уплотнением седла 10 и нижней частью выемки 30 образуется всего лишь незначительная щель или отверстие 62. Позднее, когда стержень еще более отходит от седла 7, то отверстие, идущее от входной стороны к промежуточной камере, будет увеличиваться, и это будет продолжаться до тех пор, пока дросселирование потока не приведет к тому, что возникнет желаемый поток через клапан управления 6 с выбранной величиной Δр. Выемка 30 по окружности стержня клапана расположена на его нижней кромке или же в той зоне, которая расположена ближе всего к седлу; данные выемки имеют такую форму, что протекающая через них вода (особенно на начале такого потока), будет обеспечивать желаемое увеличение потока, соответствующее степени открытия стержня относительно седла клапана.

На фиг.5 представлено первое альтернативное воплощение Δр-части 5.

В данном воплощении представлена вся Δр-часть, измененная по сравнению с воплощением изобретения, описанного выше на фиг.2-4, таким образом, что его функция обеспечения потока реализуется совершенно другим способом.

В данном первом альтернативном воплощении потоковый шпиндель 22 исключен. Равным образом машинная обработка корпуса клапана также частично изменена. Соответственно, канал 74, который ранее начинался из зоны с потоковым шпинделем и шел далее вокруг верхней части 20 и продолжался каналом 75, соединял вовне оба пространства между верхней частью и нижней частью мембраны 31, а также соединительные каналы 40 и 41, идущие на выход 3, теперь исключался.

В данном первом альтернативном воплощении посредством кольцевого уплотнения обеспечивается связь начиная с верхней стороны мембраны и промежуточной камеры 4 и вплоть до пространства между верхней частью 20 и нижней стороной мембраны 31; в нормальном операционном положении данное уплотнение служит сальником между промежуточной камерой и пространством под мембраной и находится не в фиксированном положении. Это реализуется тем, что верхняя часть 20, которая ввернута в корпус клапана через резьбовую муфту 77, выкручивается из корпуса клапана. Как видно из фиг.5, нижняя часть 15 относится к мембранной опоре 13 и непосредственно крепится к верхней части 20, например, через защелку в функциональном элементе между этими двумя частями. Соответственно, она выполняет роль уплотнения между нижней частью 15 и корпусом клапана 1; когда верхняя часть 20 вывинчивается, она открыта.

Протечка в кольцевом уплотнении 56 начинается уже при незначительном осевом перемещении верхней части 20. Как полагается, выкручивание верхней части примерно на половину или один оборот обеспечивает удовлетворительную функцию вытекания, т.е. в реальности при этом на противоположной стороне мембраны 31 также полностью развивается давление Р2. Таким образом, в этом положении, т.е. когда верхняя часть 20 выкручена примерно на половину оборота, вода под этим давлением Р2 будет протекать мимо кольцевого уплотнения и дальше через резьбовую муфту 77 вниз в ту зону, где, с одной стороны, второй канал 41 встречается с шагом резьбы или ее продолжением, и где вода также может протекать по нижней части мембраны 31 через канал 78, который идет от окружности верхней части и внутрь, т.е. внутрь верхней части, где вне резьбовой муфты располагается этот канал (предпочтительно в вертикальном направлении).

В этом первом альтернативном воплощении Δр-части все остальные компоненты данной Δр-части и, соответственно, все ее функции, аналогичны компонентам и функциям этой же Δр-части 6, ранее описанным в фиг.2-4.

На фиг.6 представлено альтернативное воплощение сборки Δр-части.

На указанном чертеже Δр-часть показана в своем открытом положении, т.е. тогда, когда стержень клапана 8 находится в своем верхнем положении, когда он расположен в наибольшем отдалении от седла 7. Равным образом, в этом альтернативном воплощении стержень также подвижен, тогда как седло неподвижно смонтировано на корпусе клапана. Данный стержень и седло также относятся к остальным компонентам, реализованным таким же образом, как это описано выше в соответствии с фиг.2-4. Их седловые лапы 12, относящиеся к цилиндрической части 29 стержня, в данном альтернативном воплощении Δр-части соединены с фиксирующей деталью 14, которая располагается непосредственно на внутреннем интерфейсе базовой пластины 23 мембранной опоры 13. В свою очередь, фиксирующая деталь 14 крепится к мембранной опоре 13. На данной мембранной опоре мембрана 31 надежно фиксируется между базовой пластиной 23 мембранной опоры и сферической круговой выточкой 33, которая находится между верхним интерфейсом базовой пластины и относящейся к этой поверхности цилиндрической частью 29, которая идет вверх от базовой пластины. Диаметрально по отношению к цилиндрической части 29 и вне ее предусматривается дополнительная цилиндрическая секция 35, которая идет предпочтительно в осевом направлении и размеры которой такие же, что и части 34. Цилиндрическая секция 35 берет начало от выточки 33; ее плоскость перпендикулярна частям 34 и 35 (в тех местах, где эта плоскость соединяется с указанными частями). Одновременно эта часть представляет собой опору мембраны 31.

В промежутке между этими двумя цилиндрическими компонентами предусмотрена пружина 36; в осевом направлении данная пружина зажимается между соединительными элементами соответственно частей 34 и 35 (нижняя часть колпачка 76 в верхней части 20). Эта верхняя часть 20 фиксирует альтернативную нижнюю часть 83 во внутренней машинной выработке 79 в корпусе клапана; при этом верхняя часть одновременно фиксирует мембрану 31 по ее внешней окружности.

Данная альтернативная нижняя часть 83 имеет плоскость 38, которая относится к донной зоне 45, где эта плоскость 38 имеет ряд выемок и где эти выемки располагаются таким образом, что лапы 12 седла клапана от седла 8 подогнаны друг к другу и упорядоченно и автономно проходят через донную зону. По обоим сторонам этой донной зоны из нее проходит центральная часть 37. В направлении стержня клапана 8 предусмотрена шпилька 39. Приблизительно на полпути за пределами этой шпильки предусматривается горловина, в которой устанавливается уплотнение седла клапана; данное уплотнение седла фиксируется держателем седла, которое крепится между уплотнением седла и плоскостью 38 донной зоны. Седло в данной конструкции представляет собой отделочную часть шпильки 39, которая совместно с уплотнением седла и его держателем и составляет все седло 7.

Шпилька 39 имеет внутреннюю полость или канал 81, которая сообщается с пространством за пределами шпильки (именуется промежуточной камерой 4) посредством одного или нескольких каналов 80, расположенных перпендикулярно продольной оси шпильки и центральной части 37; предпочтительно данные каналы 80 располагаются поблизости от донной зоны 45. Канал 81 проходит через центральную часть и заканчивается в пространстве в верхней части 20. Своим внешним концом данный канал предпочтительно должен заканчиваться непосредственно над каналами 80.

Данная центральная часть 37 имеет в своей внешней части, выступающей из донной зоны 45, одно или несколько отверстий или прорезей 44, которые обеспечивают сообщение и связь промежуточной камеры 4 с пространством внутри верхней части 20 через каналы 80 и 81; в связи с этим внутренняя часть канала 81 пропускает шпиндель 82, т.е. альтернативно реализованный потоковый шпиндель; он ввинчивается либо выходит из канала 81 до тех пор, пока нижняя концевая плоскость 43 потокового шпинделя открывает беспрепятственный проход воде из промежуточной камеры 4, которая протекает через прорези 44 в то пространство, в котором смонтирована пружина 36. Путем открытия такого сообщения обеспечивается один и тот же уровень давления на обеих сторонах мембраны 31, а также возможность прохождения Δр-части от входа 2 в промежуточную камеру 4; соответственно, появляется возможность протекания воды через весь клапан в принципе таким же образом, как это описано в предыдущих альтернативных воплощениях изобретения.

Предпочтительно потоковый шпиндель 82 монтируется внутри выпускного клапана 84, который, в свою очередь, монтируется в колпачке 76. Естественно, потоковый шпиндель и выпускной клапан могут монтироваться отдельно один от другого; полагается, что такая альтернатива должна рассматриваться как вполне возможное решение. Потоковый шпиндель в настоящем устройстве вворачивается в выпускной клапан 84. Наличие резьбы обеспечивает возможность перемещения потокового шпинделя 82 внутри выпускного клапана; при этом подобная функция обеспечивает и метод предотвращения непреднамеренного выхода потокового шпинделя из выпускного клапана, или же из колпачка 76. Перемещение потокового шпинделя в осевом направлении осуществляется предпочтительно шестигранным торцевым гаечным ключом, который может накладываться на внешний или верхний конец потокового шпинделя, имеющего соответствующую машинную обработку.

Обычно, т.е. в нормальном рабочем положении комплектного клапана, такой потоковый шпиндель монтируется во ввернутом положении, при котором сообщение между промежуточной камерой 4 и пространством в пределах верхней части 20 перекрыто.

Выпускной клапан предпочтительно наворачивается с помощью резьбы в колпачок 76 (предпочтительно в центральной части этого колпачка). Данный выпускной клапан спроектирован таким образом, что в своем закрытом (т.е. нормальном рабочем) положении он имеет металлический сальник 50 между клапаном и колпачком 76. Когда должен осуществляться выпуск воздуха из пространства между верхней частью 20 и мембраной 31, этот выпускной клапан отворачивается вниз, вследствие чего воздух и, соответственно, жидкость вытекают из пространства под верхней частью. Для того чтобы обеспечить невозможность избыточного выворачивания выпускного клапана таком образом, чтобы он насаживался бы под давлением на торцевую поверхность центральной части 37 и мог ее повредить, ход (или монтажная длина) этого выпускного клапана эффективно ограничивается.

Для того чтобы обеспечить герметизацию промежуточной камеры 4 на проходе центральной части 37 в мембранной опоре и ее кольцевой секции 32, монтируется герметизирующий элемент (нижняя часть) 64; таким образом, уровень давления Р2 не будет неконтролируемо распространяться в пространство между верхней частью 20 и мембраной 31. По той же самой причине устанавливается и кольцевое уплотнение для того, чтобы обеспечивать герметизацию между потоковым шпинделем 82 и внутренней полостью центральной части 37.

В том пространстве, где смонтирована пружина 36, уровень давления такой же, что и на выходе 3 (данное давление именуется Р3). Это давление Р3 из выхода 3 распространяется через канал 55 в пространство в пределах верхней части 20 и в то пространство, в котором смонтирована пружина 36.

В этом втором альтернативном воплощении части Δр общая конструкция данной части Δр и, соответственно, все ее функции, аналогичны тем, которые представлены в предшествующем описании части Δр 5 (см. фиг.2-4).

Соответственно, требование того, чтобы давление уровня Р2, присутствующее в промежуточной камере 4, не распространялось бы на противоположную сторону мембраны 31, является критически важным. С другой стороны, давление Р2 должно контролируемым образом устанавливаться и на обеих сторонах мембраны таким образом, который описан выше.

В данном втором альтернативном воплощении комплектная часть Δр должна выполнять все функции - такие, как вентиляция, продувка трубной системы, регулировка натяжения пружины и измерение всех уровней давления (Р1, Р2 и Р3) - в принципе таким же образом, который ранее описывался в рамках других альтернативных воплощений данного изобретения.

  ПЕРЕЧЕНЬ КОМПОНЕНТОВ   1= корпус клапана 2= вход 3= выход 4= промежуточная камера 5= клапан дифференциального давления (часть Δр) 6= клапан управления 7= седло клапана 8= стержень 9= держатель седла 10= уплотнение седла 11= седло 12= лапа стержня 13= мембранная опора 14= запорная деталь 15= нижняя часть 16= держатель прокладки 17= уплотнение стержня 18= стержень стержня     19= кольцевое уплотнение 20= верхняя часть 21= выпускной клапан 25= сигнальный канал 26= сигнальный канал 27а,b= измерительные ниппели 28= цилиндрическая часть 29= цилиндрическая часть 30= выемка 31= мембрана 32= кольцевая секция 33= выточка 34= часть 35= цилиндрическая секция 36= пружина 37= центральная часть 38= плоскость 39= шпилька 40= первый канал 41= второй канал 42= третий канал 43= нижняя концевая плоскость 44= прорези 45= донная зона 46= проход 47= стопорное кольцо 48= фланец 49= фланец 50= металлический сальник 51= стопорное кольцо 53= нижний край 54= уплотнительный элемент 55= канал 56= кольцевое уплотнение 57= кольцевое уплотнение 61= внешний диаметр 62= отверстие/устье 63= поверхность по окружности 64= нижняя часть 65= внешняя плоскость 66= цилиндрическая часть 67= цилиндрическая часть 68= цилиндрическая часть 69= дно 70= цилиндр 71= лепестки 72= торец/конец 73= пружина 74= канал 75= канал 76= колпачок 77= резьбовая муфта 78= канал 79= машинная выработка 80= канал 81= канал 82= потоковый шпиндель 83= нижняя часть 84= выпускной клапан 85= втулка 22= потоковый шпиндель 23= базовая пластина 24= крышка

Изобретение относится к устройству для регулирования расхода в работающих на воде нагревательных и охлаждающих системах. Устройство для регулирования и контроля потока в отопительных и охлаждающих системах, в которых поток контролируется комплектным клапаном, представляющим собой сочетание клапана дифференциального давления (5) и клапана управления потока (6). В данном устройстве конструкция комплектного клапана обеспечивает поток/пропуск воды через ту трубную систему, в которой смонтирован данный клапан. При этом уровни перепада давления Р1 на входе (2), Р2 в промежуточной камере (4) и Р3 на выходе (3) замеряются измерительными ниппелями (27а и 27b), тогда как перепад давлений Р2 и Р3 в ходе работы может регулироваться. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для регулирования и контроля потока в отопительных и охлаждающих системах, включающее в себя комплектный корпус клапана (1) со входом (2) и выходом (3), в котором в корпусе клапана смонтированы два функциональных компонента, первый такой функциональный компонент в направлении потока представлен клапаном дифференциального давления (5) (далее именуется часть Δр) с седлом (7) и стержнем (8), другой функциональный компонент в направлении потока представлен клапаном управления (6) с седлом (11) и стержнем (18), где имеется промежуточная камера (4) между этими двумя функциональными компонентами; в дополнение к ней здесь смонтирован корпус клапана (1) и два измерительных ниппеля, т.е. первый измерительный ниппель (27b) и второй измерительный ниппель (27а) для регистрации статических давлений Р1, Р2 и Р3, зная величины давлений Р2 и Р3, можно контролировать необходимый перепад/разность давлений (так называемый перепад давлений), существующий между Р2 и Р3; величина такого перепада в принципе определяется пружиной (36); данная пружина в ходе работы регулируется; пружина (36) воздействует на мембрану (31), которая, в свою очередь, влияет на осевое перемещение стержня (8), таким образом, в реальном операционном случае происходит дросселирование уровня давления с Р1 до Р2 между стержнем (8) и седлом (7), которое, соответственно, создает условия для функционирования клапана управления (6) с требуемым перепадом давления между Р2 и Р3; при этом уровень давления Р3 на выходе (3) через первый канал (40) и второй канал (41) и, соответственно, через третий канал (42) контактирует с пространством между мембраной (31) и верхней частью (20) в корпусе клапана (1), отличающееся тем, что все уровни статического давления, т.е. Р1 на входе (2) всего клапана, Р2 в промежуточной камере (4) и Р3 после клапана управления (6) на выходе (3) измеряются и регистрируются посредством измерительных ниппелей (27а) и (27b); оба уровня давления Р1 и Р2 регистрируются в одном и том же измерительном ниппеле (27b), при этом регистрация давления Р1 предполагает, что клапан управления (6) или какой-либо другой отдельный клапан после комплектного клапана должен быть закрыт, в альтернативном варианте потоковый шпиндель (22) части Δр (5) должен быть открыт, при этом на обеих сторонах мембраны (31) устанавливается один и тот же уровень давления, в результате чего пружина (36) открывает стержень (8) относительно седла клапана (7), соответственно, открывается проход из входа (2) в промежуточную камеру (4); таким образом, давление Р1 обеспечивается как в данной промежуточной камере, так и через сигнальный канал (25) в корпусе клапана (1) и выше на измерительном ниппеле (27b); при этом уровень статического давления Р3 после клапана управления (6) распространяется на измерительный ниппель (27а), т.е. через сигнальный канал (26) в корпусе клапана (1) с выходной стороны (3) на данный измерительный ниппель (27а).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что та трубная система, в которой смонтирован комплектный клапан, будет промываться/пропускать поток во время работы путем открытия потокового шпинделя (22), смонтированного в корпусе клапана (1), т.е. когда этот потоковый шпиндель вывинчивается из своего закрытого положения, в котором он в своем нормальном рабочем положении герметизирует промежуточную камеру (4), при этом вода/среда в этом новом положении потокового шпинделя будет вытекать из промежуточной камеры (4) через первый канал (74) и далее через второй канал (75) и через третий канал (42) в то пространство, в котором смонтирована пружина (36), при этом такой же уровень давления Р2, который в принципе имеется в промежуточной камере (4), устанавливается также и на обеих сторонах мембраны (31), при этом пружинящее усилие от пружины (36) будет перемещать стержень (8) от седла клапана (7), и в данном положении часть Δр (5) не будет дросселировать поток, обеспечивая поток по данной трубной системе.

3. Устройство в п.1, отличающееся тем, что та трубная система, в которой смонтирован комплектный клапан, будет промываться/пропускать поток во время работы за счет того, что верхняя часть (20), смонтированная в корпусе клапана, перемещается путем вкручивания/выкручивания в корпус клапана или же из него; при этом кольцевое уплотнение (56) отходит от своего герметически закрытого положения, в результате чего вода/среда, находящаяся в промежуточной камере (4) с уровнем давления Р2, будет через резьбовую муфту (77) и через канал (78) перетекать в то пространство между мембраной и верхней частью, в котором смонтирована пружина (36), при этом такой же уровень давления Р2, который имеется в промежуточной камере (4), устанавливается также и на обеих сторонах мембраны (31), соответственно, пружинящее усилие от пружины (36) будет перемещать стержень (8) от седла клапана (7), и в данном положении часть Δр (5) не будет дросселировать поток, обеспечивая поток по данной трубной системе.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что та трубная система, в которой смонтирован комплектный клапан, будет промываться/пропускать поток во время работы благодаря потоковому шпинделю (82), смонтированному в центральной части (37) с каналом (81) альтернативной нижней части (83), который вкручивается или выкручивается из канала (81) до тех пор, пока нижняя концевая плоскость (43) потокового шпинделя (82) не будет открывать беспрепятственный проход для воды/среды из промежуточной камеры через отверстие либо прорези (44) в центральную часть (37) с тем, чтобы она вытекала в то пространство, в котором смонтирована пружина (36), при этом такой же уровень давления Р2, который в принципе имеется в промежуточной камере (4), устанавливается также и на обеих сторонах мембраны (31), при этом пружинящее усилие от пружины (36) будет перемещать стержень (8) от седла клапана (7), и в данном положении часть Δр (5) не будет дросселировать поток, обеспечивая поток по данной трубной системе.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вода/среда с давлением Р3 на выходе (3) через первый канал (40) и, соответственно, второй канал (41) и далее через третий канал (42) получает доступ в пространство между мембраной (31) и верхней частью (20), посредством чего обеспечивается поток через открытый выпускной клапан (21); таким образом обеспечивается, что все эти каналы открыты.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть Δр монтируется в корпусе клапана (1) верхней частью (20), которая фиксирует нижнюю часть (15) в корпусе клапана (1); в то же самое время мембрана (31) блокируется по своей окружности между цилиндрической частью (66), относящейся к верхней части (20), при этом имеется вторая цилиндрическая часть (67), которая представляет собой компонент нижней части (15), и мембрана внутри ее имеющего U-образную форму элемента поддерживается мембранной опорой (13); в конце концов мембрана опирается на часть (34) перпендикулярно продольной оси части Δр; данная часть (34) представляет собой часть мембранной опоры (13), окончательно мембрана фиксируется в сферической кольцевой выточке (33), которая предусматривается между частью (34) мембранной опоры и кольцевой секцией (32) параллельно части (34), которая располагается непосредственно над внутренней частью мембраны.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень (8) в своем закрытом положении обеспечивает герметизацию на внешней стороне посредством уплотнения стержня (17), которое смонтировано на проходе (46) корпуса клапана (1), соответственно, имеется внешняя герметизация в том месте, где стержень имеет внешний диаметр (61), который слегка превышает диаметр цилиндрической части (28), который имеет здесь стержень, в нормальном рабочем положении по отношению к уплотнению стержня(17) данная часть перемещается вверх и вниз.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень (8) в своем закрытом положении на внутренней стороне прижимается к уплотнению седла (10), которое, в свою очередь, прижимается к цилиндрической части (29); когда стержень открывается, то уплотнение седла (10) ослабляет свой непосредственный контакт со стержнем, так как цилиндрическая часть (29) заканчивается сразу же после уплотнения седла, и переходит в определенное количество, предпочтительно три лапы (12), которые соединяют стержень с частью Δр и мембранной опорой (13).