ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН, В ЧАСТНОСТИ РАДИАТОРНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2015 года по МПК F16K1/08 

Настоящее изобретение относится к термостатическому клапану, в частности к радиаторному клапану, содержащему корпус клапана, имеющий входное отверстие, выходное отверстие, клапанное седло, расположенное между указанным входным отверстием и указанным выходным отверстием, клапанный элемент, соединенный со стержнем, причем указанный клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения к указанному клапанному седлу и от указанного клапанного седла, а также соединительный геометрический элемент для соединения сильфонного элемента и указанного корпуса клапана, причем указанный сильфонный элемент выполнен с возможностью приведения в действие указанного стержня.

Такой термостатический клапан известен, например, из документа WO 92/20945 A1.

Данный клапан является массовым продуктом. Однако некоторые части клапана должны быть обработаны с достаточно высокой точностью таким образом, чтобы клапан мог управлять потоком текучей среды. Это является причиной дороговизны производства подобного клапана.

Задача данного изобретения состоит в создании клапана, который может быть произведен с низкими затратами.

Указанная задача решена посредством вышеописанного термостатического клапана, в котором указанное клапанное седло является частью вставки, расположенной между указанным входным отверстием и указанным выходным отверстием, причем указанная вставка и указанный стержень выполнены с возможностью вставки в указанный корпус клапана с одной и той же стороны.

Поскольку клапанное седло является частью вставки, то нет больше необходимости обрабатывать корпус клапана для образования клапанного седла. Клапанное седло может быть изготовлено отдельно от корпуса, что намного облегчает формирование клапанного седла и, следовательно, уменьшает затраты на его изготовление. Поскольку вставка и стержень выполнены с возможностью вставки в корпус клапана с одной и той же стороны, использование вставки не усложняет сборку самого клапана. В любом случае для сборки клапана требуется вставка стержня. До вставки стержня необходимо выполнить только один небольшой дополнительный этап, а именно вставить вставку в корпус.

Указанный соединительный геометрический элемент предпочтительно расположен с указанной стороны. Преимущество такого расположения заключается в том, что можно сохранять положение корпуса относительно обрабатывающих инструментов при подготовке монтажа сильфонного элемента.

Указанная вставка предпочтительно содержит секцию, выступающую из указанного корпуса клапана с противоположной стороны от указанного соединительного геометрического элемента. Такая выступающая секция предназначена для проверки того, что вставка правильно размещена в корпусе. Если секция не видна достаточно или показывает смещение, клапан можно собрать повторно или забраковать.

Указанная секция предпочтительно содержит геометрический элемент, передающий крутящий момент. Такой геометрический элемент, передающий крутящий момент, предназначен для поворота вставки в корпусе. Особенное преимущество такой конструкции проявляется, когда вставку используют для предварительной установки. В таком случае вставка содержит впускной канал, имеющий отверстие, которое перекрывает входное отверстие корпуса клапана. Поворачивая вставку внутри корпуса, тем самым изменяют зону перекрытия между впускным отверстием и входным отверстием. Поворот вставки в корпусе не ограничен. Другими словами, вставку можно повернуть на 360° или более.

Открывающая пружина предпочтительно расположена внутри указанной вставки, причем указанная открывающая пружина выполнена с возможностью воздействия на указанный стержень в направлении от указанного клапанного седла. В большинстве радиаторных клапанов, управляемых посредством сильфонного элемента, предусмотрена открывающая пружина, перемещающая клапанный элемент от указанного клапанного седла, если сильфонный элемент не воздействует на стержень в противоположном направлении. Если открывающая пружина расположена во вставке, она может быть вставлена в корпус клапана с одной и той же стороны, что и вставка со стержнем. Для открывающей пружины нет необходимости в дополнительных удерживающих средствах. Для открывающей пружины нет необходимости в дополнительном пространстве. Это упрощает конструкцию.

В предпочтительном варианте изобретения указанная вставка содержит направляющую секцию, причем указанная направляющая секция выполнена с возможностью направления указанного стержня или части, соединенной с указанным стержнем. Такая направляющая секция, направляющая стержень или часть, соединенную со стержнем, является преимуществом для клапана, управляющего достаточно большим потоком текучей среды. В этом случае стержень может быть поддержан в двух положениях. Одним положением является направляющая секция. Другое положение предусмотрено на некотором расстоянии от указанной направляющей секции, то есть на другой стороне клапанного элемента. В этом случае, даже еще больший поток текучей среды не способен сместить стержень в направлении, перпендикулярном направлению его движения, и, таким образом, может поддерживаться правильное расположение клапанного элемента относительно клапанного седла с достаточно высокой точностью.

Согласно предпочтительному варианту изобретения указанный корпус клапана содержит цилиндрическое расточенное отверстие, причем указанная вставка выполнена с возможностью позиционирования внутри указанного расточенного отверстия, указанное входное отверстие открывается в указанное расточенное отверстие в первом положении, указанное выходное отверстие открывается в указанное расточенное отверстие во втором положении, при этом указанное первое положение смещено относительно указанного второго положения в направлении, параллельном направлению перемещения указанного стержня, причем указанная вставка содержит первое герметизирующее средство, образующее герметизирующий элемент между указанным первым положением и указанным вторым положением. Вставка предназначена не только для обеспечения наличия клапанного седла, но также для обеспечения наличия герметизирующего элемента между входным отверстием и выходным отверстием. Однако такой герметизирующий элемент можно реализовать достаточно простыми средствами, например посредством O-образного кольца.

Указанная вставка предпочтительно зафиксирована внутри указанного корпуса клапана посредством удерживающего средства, воздействующего на указанную вставку с указанной стороны. Преимущество такого расположения заключается в отсутствии необходимости сопряжения между корпусом клапана и вставкой. Как вставка, так и корпус клапана могут иметь достаточно простую геометрию. Фиксацию вставки в корпусе выполняют посредством удерживающего средства. Данное удерживающее средство можно использовать для направления стержня во время его перемещения.

Указанное удерживающее средство предпочтительно содержит второе герметизирующее средство, создающее герметизацию на указанном стержне. Удерживающее средство содержит расточенное отверстие, выполненное с возможностью направления через него стержня. Данному расточенному отверстию обеспечивает герметизацию второе герметизирующее средство.

Согласно предпочтительному варианту изобретения указанный герметизирующий элемент расположен в держателе герметизирующего элемента, что обеспечивает возможность позиционирования герметизирующего элемента с достаточно высокой точностью.

С наружной стороны указанного держателя герметизирующего элемента предпочтительно расположен еще один держатель герметизирующего элемента, выполненный с возможностью доступа к нему с указанной наружной стороны. Преимущество данного варианта изобретения заключается в том, что герметизирующий элемент в еще одном держателе герметизирующего элемента может быть заменен при необходимости.

Согласно предпочтительному варианту изобретения указанное удерживающее средство зафиксировано на указанном корпусе клапана посредством держателя сильфонного элемента. Сильфонный элемент выполнен с возможностью фиксации на держателе сильфонного элемента. Поскольку сильфонный элемент должен быть соединен с корпусом клапана посредством достаточно стабильного соединения, то данное соединение можно использовать также для поддержания вставки и удерживающего средства внутри корпуса клапана.

Между указанным удерживающим средством и указанным держателем сильфонного элемента предпочтительно расположено герметизирующее кольцо. Данное герметизирующее кольцо может образовывать второе герметизирующее средство, упомянутое выше.

Согласно предпочтительному варианту изобретения указанный стержень содержит стопор, причем указанный стопор выполнен с возможностью упора в полностью открытом состоянии указанного клапана в указанное удерживающее средство и с возможностью герметизации отверстия в указанном удерживающем средстве, выполненном с возможностью прохождения через указанное отверстие указанного стержня. При необходимости замены герметизирующего кольца данный стопор уплотняет расточенное отверстие или отверстие в удерживающем средстве, снижая, таким образом, вероятность протечки. Герметизирующее средство можно заменить, например, без опорожнения нагревающей системы.

Согласно предпочтительному варианту изобретения по меньшей мере одна часть изготовлена из пластикового материала, причем указанная часть выбрана из группы, содержащей указанную вставку, указанное удерживающее средство, указанный держатель герметизирующего элемента и указанный стержень. Часть из пластикового материала можно изготовить с малыми затратами и с достаточно высокой точностью. Вследствие этого расходы на производство клапана могут поддерживаться низкими.

Предпочтительные примеры изобретения описаны далее более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 схематично изображен разрез термостатического клапана, выполненного согласно первому варианту изобретения;

на фиг.2 изображена аксонометрическая проекция собираемых частей, предназначенных для изготовления клапана, показанного на фиг.1;

на фиг.3 изображен поперечный разрез клапана, выполненного согласно второму варианту изобретения;

на фиг.4 изображен поперечный разрез клапана, выполненного согласно третьему варианту изобретения;

на фиг.5 изображен поперечный разрез клапана, выполненного согласно четвертому варианту изобретения.

На фиг.1 изображен вид в разрезе термостатического клапана, который в данном варианте изобретения является радиаторным клапаном. Клапан 1 содержит корпус 2 клапана, имеющий входное отверстие 3 и выходное отверстие 4. Кроме того, корпус клапана содержит цилиндрическое расточенное отверстие 5. В расточенное отверстие 5 корпуса 2 клапана вставлена вставка 6, которая упирается в уступ 7, выполненный на нижнем конце расточенного отверстия 5.

Вставка 6 содержит секцию 8, выступающую из корпуса 2 клапана. Данная секция 8 содержит геометрический элемент, передающий крутящий момент, например многоугольник, образующий поверхность приложения инструмента таким образом, что вставка 6 может быть повернута внутри корпуса 2 клапана.

С противоположной стороны вставка 6 образует клапанное седло 10. Клапанное седло 10 окружает отверстие канала 11, причем указанный канал 11 проходит параллельно расточенному отверстию 5.

Канал 11 содержит впускное отверстие 12, соединенное с кольцевым каналом 13, окружающим стенку 14 указанной вставки 6, которая расположена вокруг канала 11. Входное отверстие 3 корпуса 2 клапана соединено с кольцевым каналом 13 посредством отверстия 15, расположенного в первом положении.

Кроме того, выходное отверстие 4 корпуса 2 клапана соединено с расточенным отверстием 5 посредством отверстия 16, расположенного во втором положении. Первое положение и второе положение, то есть два отверстия 15, 16 смещены относительно друг друга в направлении, параллельном средней оси указанного расточенного отверстия 5.

Текучая среда, выходящая из канала 11 и перетекающая через клапанное седло 10, поступает в открытый кольцевой канал 17, окруженный дополнительной окружной стенкой 18 вставки. Окружная стенка 18 вставки содержит отверстие 19, выполненное с возможностью приведения в перекрывающее положение относительно отверстия 16, соединяя расточенное отверстие 5 с выходным отверстием 4.

Стенка 18 содержит на своей радиальной внешней стороне канавку 20. Данная канавка 20 образует совместно со стенкой расточенного отверстия 5 канал, имеющий переменное сечение. Путем поворота вставки 6 внутри корпуса 2 клапана можно изменить сопротивление потока через клапан 1. Вставку 6 можно использовать в качестве предварительно устанавливающего средства.

Вставка 6 зафиксирована в корпусе 2 клапана посредством удерживающего средства 21. Удерживающее средство 21 содержит центральное расточенное отверстие 22, выполненное с возможностью прохождения через него стержня 23. На своем нижнем конце стержень 23 содержит клапанный элемент 24, взаимодействующий с клапанным седлом 10.

Стержень 23 содержит стопор 25. Если клапанный элемент 24 имеет максимальное расстояние до клапанного седла 10, стопор 25 опирается на внутреннюю часть удерживающего средства 21. В таком положении стопор 25 обеспечивает герметизацию расточенного отверстия 22 удерживающего средства 21 таким образом, что в наружную сторону клапана не происходит протечки, или происходит только небольшая протечка.

С наружной стороны удерживающего средства 21 расположено герметизирующее кольцо 26, окружающее стержень 23. Герметизирующее кольцо 26 удерживается посредством держателя 27 сильфонного элемента. Держатель 27 сильфонного элемента вкручен по резьбе в корпус 2 клапана, удерживая удерживающее средство 21. Однако возможны другие соединения, например защелкивающееся соединение. Герметизирующее кольцо 26 слегка сжато между удерживающим средством 23 и держателем 27 сильфонного элемента.

Сильфонный элемент 28, содержащий наполнитель 29, расположен внутри поворотной рукоятки 30. Поворотная рукоятка 30 вкручена по резьбе в держатель 27 сильфонного элемента. Однако можно использовать любое другое соединительное средство.

Сильфонный элемент 28 содержит гофрированную мембрану 31, которая сжимается при расширении наполнителя 29. Наполнитель 29 расширяется при повышении температуры.

Внутри гофрированной мембраны 31 расположен вспомогательный элемент 32. Вспомогательный элемент 32 воздействует на стержень 23 клапана. Вспомогательный элемент 32 может использоваться для приспособления сильфонного элемента 28 к различным длинам стержней 23.

Герметизирующее кольцо 33 расположено между вставкой 6 и стенкой расточенного отверстия 5, осуществляя герметизацию отверстий 15, 16 друг от друга.

Возле уступа 7 расположено еще одно герметизирующее кольцо 34. Между удерживающим средством 21 и корпусом 2 клапана расположено другое герметизирующее кольцо 35, предотвращающее протечку из корпуса 2 клапана в зоне держателя 27 сильфонного элемента.

В канале 11 расположена открывающая пружина 36, выполненная с возможностью воздействия на стержень 23 в направлении открытия, то есть клапанный элемент 24 перемещается до тех пор, пока усилие, создаваемое сильфонным элементом 29, не превосходит усилие, создаваемое открывающей пружиной 36.

На фиг.2 в разобранном виде изображена аксонометрическая проекция большинства деталей клапана 1, описанного в связи с фиг.1. Очевидно, что все детали могут быть вставлены в корпус 2 или установлены на корпус 2 с одной и той же стороны. Это значительно облегчает сборку клапана 1.

Вставку 6, содержащую герметизирующие кольца 33, 34, вставляют в корпус 2 клапана до такого положения, в котором секция 8 выступает из корпуса 2 клапана, и в котором можно проверить положение вставки 6 внутри корпуса 2 клапана. Далее можно установить открывающую пружину 36, стержень 23 клапана, удерживающее средство 21 с герметизирующим кольцом 35 и герметизирующее кольцо 26. Наконец, в корпус 2 клапана вкручивают по резьбе держатель 27 сильфонного элемента, после чего сборка клапана 1 почти завершена. Сильфонный элемент 28 и поворотную рукоятку 30 можно установить на этом этапе или на дальнейшем этапе.

На фиг.3 изображен вид в разрезе клапана 1 согласно второму варианту изобретения. Одинаковые элементы обозначены одними и теми же номерами позиций, что и на фиг.1 и 2.

Основное отличие между клапанами, показанными на фиг.3 и фиг.1, состоит в том, что клапанное седло 10 и клапанный элемент 24, изображенные на фиг.3, имеют больший диаметр, поэтому клапан 1 может контролировать больший поток, чем клапан, изображенный на фиг.1.

Вставка 6 содержит направляющую секцию 37. Направляющая секция 37 выполнена в виде продолжения канала 11. Однако направляющая секция 37 имеет диаметр, который меньше диаметра канала 11.

Стержень 23 клапана содержит направляемую часть 38, которая направляется в направляющей секции 37.

Очевидно, что стержень 23 направляется в двух положениях, которые отделены друг от друга. Один конец стержня 23, то есть направляемая часть 38, направляется в направляющей секции 37. Второе направление стержня 23 выполняется посредством расточенного отверстия 22 в удерживающем средстве 21. Таким образом, стержень 23 не может быть смещен перпендикулярно направлению перемещения, в котором сильфонный элемент 28 воздействует на стержень 23.

Два клапана, показанные на фиг.1 и 3, имеют встроенную защиту от избыточного давления. Такая защита необходима в том случае, если клапан полностью закрыт, то есть клапанный элемент 24 контактирует с клапанным седлом 10. Если в данной ситуации объем наполнителя 29 возрастает еще больше вследствие повышения температуры окружающей среды, то клапанный элемент 24 выталкивается в канал 11. Клапанный элемент 24 в качестве герметизирующего средства содержит O-образное кольцо. Данное O-образное кольцо сжимается в радиальном направлении, поддерживая прижимной контакт с окружным ограничением канала 11. Канал 11 имеет цилиндрическую форму, то есть его окружная стенка проходит параллельно направлению перемещения клапанного элемента 24 таким образом, что возможно такое перемещение клапанного элемента, при котором требуется только небольшое радиальное сжатие O-образного кольца клапанного элемента 24.

На фиг.4 изображен вид в разрезе клапана согласно третьему варианту изобретения. Одинаковые части, обозначены одними и теми же номерами позиций, что и на фиг.1-3.

В варианте изобретения, показанном на фиг.4, конструкция клапанного седла 11 больше похожа на обычную конструкцию. Клапанный элемент 24 содержит пластину, содержащую упругое кольцо 39, причем упругое кольцо 39 может быть приведено в контакт с клапанным седлом 10 для закрытия клапана. Стержень 23 соединен с направляемой частью 38, которая направляется в направляющей секции 37 вставки 6.

Удерживающее средство 21 зафиксировано в корпусе 2 клапана посредством держателя 27 сильфонного элемента. В удерживающее средство 21 вкручен по резьбе держатель 40 герметизирующего элемента. Держатель 40 герметизирующего элемента содержит герметизирующее кольцо 26, герметизирующее стержень 23, предотвращая протечку во внешнюю среду.

Если поворотная рукоятка 30 и сильфонный элемент 28 удалены с держателя 27 сильфонного элемента, к держателю 40 герметизирующего элемента обеспечен доступ с наружной стороны таким образом, что при необходимости можно заменить герметизирующее кольцо 26. Во время такой замены стопор 25 упирается в удерживающее средство 21, герметизируя внутреннюю часть клапана от внешней среды.

На фиг.5 изображен вид в разрезе термостатического клапана согласно четвертому варианту изобретения, причем данный клапан очень похож на клапан, показанный на фиг.4. Основное отличие состоит в том, что с наружной стороны держателя 40 герметизирующего элемента расположен еще один держатель 41 герметизирующего элемента, содержащий еще одно герметизирующее кольцо 42, причем указанное герметизирующее кольцо 42 обеспечивает герметизацию стержня 23. Еще один держатель 42 герметизирующего элемента содержит поверхность 43 приложения для инструмента таким образом, что еще один держатель 41 герметизирующего элемента может быть выкручен по резьбе из удерживающего средства 21 при необходимости замены еще одного герметизирующего кольца 42.

Вставка 6 может быть изготовлена из пластикового материала, например, путем литья под давлением. Удерживающее средство 21 также может быть изготовлено из пластикового материала. Это также относится к стержню 23 и к держателю 27 сильфонного элемента. Два держателя 40, 41 герметизирующего элемента также могут быть изготовлены из пластикового материала. Все эти части или компоненты могут производиться путем литья под давлением с достаточно высокой точностью.

Изобретение относится к термостатическому клапану, в частности радиаторному клапану, содержащему корпус клапана, имеющий входное отверстие, выходное отверстие, клапанное седло, расположенное между входным и выходным отверстиями, клапанный элемент, соединенный со стержнем. Указанный клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения к указанному клапанному седлу и от указанного клапанного седла. Заявленный клапан содержит соединительный геометрический элемент для соединения сильфонного элемента и корпуса клапана. Указанный сильфонный элемент выполнен с возможностью приведения в действие указанного стержня. Клапанное седло выполнено в виде части вставки, расположенной между входным и выходным отверстиями. Причем указанная вставка и указанный стержень выполнены с возможностью вставки в указанный корпус клапана с одной и той же стороны. Изобретение направлено на повышение надежности и экономичности клапана. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Термостатический клапан (1), в частности радиаторный клапан, содержащий корпус (2) клапана, имеющий входное отверстие (3), выходное отверстие (4), клапанное седло (10), расположенное между указанным входным отверстием (3) и указанным выходным отверстием (4), клапанный элемент (24), соединенный со стержнем (23), причем указанный клапанный элемент (24) выполнен с возможностью перемещения к указанному клапанному седлу (10) и от указанного клапанного седла (10), а также соединительный геометрический элемент для соединения сильфонного элемента (28) и указанного корпуса (2) клапана, причем указанный сильфонный элемент (28) выполнен с возможностью приведения в действие указанного стержня (23), отличающийся тем, что указанное клапанное седло (10) является частью вставки (6), расположенной между указанным входным отверстием (3) и указанным выходным отверстием (4), причем указанная вставка (6) и указанный стержень (23) выполнены с возможностью вставки в указанный корпус (2) клапана с одной и той же стороны.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что указанный соединительный геометрический элемент расположен с указанной стороны.

3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что указанная вставка (6) содержит секцию (8), выступающую из указанного корпуса (2) клапана с противоположной стороны от указанного соединительного геометрического элемента.

4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что указанная секция (8) содержит геометрический элемент (9), передающий крутящий момент.

5. Клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что открывающая пружина (36) расположена внутри указанной вставки (6), причем указанная открывающая пружина (36) выполнена с возможностью воздействия на указанный стержень (23) в направлении от указанного клапанного седла (10).

6. Клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанная вставка (6) содержит направляющую секцию (37), причем указанная направляющая секция (37) выполнена с возможностью направления указанного стержня (23) или части (38), соединенной с указанным стержнем (23).

7. Клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный корпус (2) клапана содержит цилиндрическое расточенное отверстие (5), причем указанная вставка (6) выполнена с возможностью позиционирования внутри указанного расточенного отверстия (5), указанное входное отверстие (3) открывается в указанное расточенное отверстие (5) в первом положении, указанное выходное отверстие (4) открывается в указанное расточенное отверстие (5) во втором положении, при этом указанное первое положение смещено относительно указанного второго положения в направлении, параллельном направлению перемещения указанного стержня (23), причем указанная вставка (6) содержит первое герметизирующее средство (33), образующее герметизирующий элемент между указанным первым положением и указанным вторым положением.

8. Клапан по п.1, отличающийся тем, что указанная вставка (6) зафиксирована внутри указанного корпуса (2) клапана посредством удерживающего средства (21), воздействующего на указанную вставку (6) с указанной стороны.

9. Клапан по п.8, отличающийся тем, что указанное удерживающее средство (21) содержит второе герметизирующее средство (26), создающее герметизацию на указанном стержне (23).

10. Клапан по п.9, отличающийся тем, что указанный второй герметизирующий элемент (26) расположен в держателе (40) герметизирующего элемента.

11. Клапан по п.10, отличающийся тем, что с наружной стороны указанного держателя (40) герметизирующего элемента расположен еще один держатель (41) герметизирующего элемента, выполненный с возможностью доступа к нему с указанной наружной стороны.

12. Клапан по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что указанное удерживающее средство (21) зафиксировано на указанном корпусе (2) клапана посредством держателя (27) сильфонного элемента.

13. Клапан по п.12, отличающийся тем, что между указанным удерживающим средством (21) и указанным держателем (27) сильфонного элемента расположено герметизирующее кольцо (26).

14. Клапан по любому из пп.8-11 или 13, отличающийся тем, что указанный стержень (23) содержит стопор (25), причем указанный стопор (25) выполнен с возможностью упора в полностью открытом состоянии указанного клапана в указанное удерживающее средство (21) и с возможностью герметизации отверстия (22) в указанном удерживающем средстве (21), выполненном с возможностью прохождения через указанное отверстие указанного стержня.

15. Клапан по любому из пп.1-4, 8-11 или 13, отличающийся тем, что по меньшей мере одна часть изготовлена из пластикового материала, причем указанная часть выбрана из группы, содержащей указанную вставку (13), указанное удерживающее средство (21), указанный держатель (40) герметизирующего элемента и указанный стержень (23).