РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2016 года по МПК F16K1/52 F16K3/26 F24D19/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройствам регулирования потока на выходе среды в системах нагрева или охлаждения, в которых устройство представляет собой регулирующий клапан с поддержанием характеристик регулирования для различных значений расхода теплоносителя в м³/час на полностью открытом клапане при перепаде давления (далее Kvs) в одном и том же клапане.

Уровень техники и техническая проблема

Широко известные в области управления потоком регулирующие клапаны с характеристиками регулировки, обозначаемыми EQ (Equal Percentage - равнопроцентная пропускная характеристика) и EQM (Equal Percentage Modified - равнопроцентная пропускная характеристика, модифицированная). Цель данных методов состоит в том, чтобы предоставить логарифмическую характеристику, в которой поток, проходящий через регулирующий клапан, регулируется таким образом, чтобы полученный поток и мощность на выходе системы достигались, например, при 50% производительности, когда конус регулирующего клапана приподнимается до 50% длины его золотника. Оптимально это достигается вне зависимости от того, на какой максимальный расход настроен клапан, т.е. какое максимальное значение Kv, обозначаемое как Kvs, выбрано. Значения, в которых Kvs может выбираться, отличаются от значений для обычных регулирующих клапанов именно этой характеристикой, а такие клапаны называются предустановленными регулирующими клапанами.

Имеются известные решения для регулирующих клапанов с функцией EQM и варьируемых значений Kvs, но в большинстве таких решений вводятся ограничения в функции регулирования клапана, если значение Kvs связано с диапазоном подъема золотника клапана. Это ограничение приводит к ухудшению регулирования, поскольку для некоторых значений Kvs для регулирования остается очень небольшая часть золотника. Работа лучших предустановленных регулирующих клапанов ухудшается именно в результате этого недостатка, т.е. ограниченности подъема, когда клапан предварительно установлен. Первым шагом к улучшению стало решение, отображенное в патенте US 20090199905 A1, когда один и тот же клапан обладал функциями EQ/EQM, а характеристики поддерживались изменением максимальной производительности потока, т.е. значением Kvs.

Эти полезные функции можно найти и в более поздних решениях, но принципиальное решение вопроса с функцией поддержания характеристик состоит в том, что несколько клапанов соединяются в ряд, а это означает, что функция регулирования и дросселирования, которая является решающей для ограничения потока, не является полностью преобладающей в изменении производительности потока. Для обеспечения оптимального ограничения потока в соответствии с характеристиками регулирования конструкция должна основываться только на одной точке дросселирования.

В ранних решениях также были проблемы с герметизацией утечек в седле клапана и вокруг него или в деталях, ограничивающих поток. Многие решения также чувствительны к допускам и требуют высокой степени точности при изготовлении и установке в прилагаемые детали, что привело к тому, что для минимизации утечек стали использоваться различные уплотнения. Утечки особенно проблематичны при малой производительности потока, когда необходим слабый поток. Воздействие утечек в таких эксплуатационных режимах является разрушительным.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность изобретения

В результате данного изобретения получен регулирующий клапан с возможностью предварительной установки, и решена проблема с производственными допусками и уплотнениями; тем самым конструкция выполнена новым способом, который минимизирует утечки потока и их воздействие на характеристики, в то же время клапан получает полезные свойства с регулированием значения Kvs при поддержании характеристики регулирования и использовании полной длины золотника вне зависимости от предустановленного значения Kvs. Кроме того, изобретение обладает преимуществом в виде дросселирования только в одной точке.

Регулирующий клапан в предпочтительном варианте исполнения включает корпус клапана, имеющий впускной патрубок и выпускной патрубок; к корпусу клапана присоединяется горловина и патрубки для измерительных сопел. В горловине клапана устанавливается затвор клапана в сборе, включающий верхний компонент и установленный в верхней части горловины клапана штурвал клапана. Через штурвал клапана и затвор клапана устанавливается так называемый шток, который является осью, взаимодействующей с другой осью на приводе, установленном на регулирующем клапане для приведения в действие функции регулирования клапана. Вокруг такого штока клапана предпочтительно устанавливать возвратную пружину. Кроме того, нижняя часть горловины клапана включает отверстие с проточным желобом, через которое в клапане протекает среда от впускного патрубка к выпускному патрубку. В нижней части горловины клапана в соединении отверстия с проточным желобом установлено седло клапана.

Предварительное задание значения Kvs, т.е. выбор желаемого максимального потока для фактического режима эксплуатации осуществляется осевым смещением первого цилиндрического конуса, предпочтительно рукавного типа, относительно седла клапана. Первый конус включает отверстие для сквозного потока жидкости, и форма этого отверстия определяет характеристику регулирования для работы клапана. Первый конус имеет непрерывное осевое смещение в горловине клапана, и когда конус смещается относительно седла клапана по направлению к седлу клапана или от него, отверстие конуса в разной степени закрыто или открыто относительно седла клапана и не зависит от того, какие предварительные настройки нужны, т.е. какое значение Kvs выбрано. Длина перемещения первого конуса для задания настроек, т.е. расстояние, на которое может переместиться конус при задании настроек, является предустановленным расстоянием для регулирующего клапана в сборе. Изобретение не ограничивается только наличием вышеуказанной характеристики EQ/EQM; также форма отверстия первого конуса определяет характеристику регулирования, и эта характеристика может быть, например, линейной или любой другой по желанию. В новой конструкции минимизировано количество уплотнений, поскольку расположение уплотнений, которые должны быть установлены в связи с наличием движущихся деталей, более удобное и позволяет осуществлять выбор материалов уплотнения, которые более долговечны при установленной продолжительности работы клапана.

Кроме того, предпочтительное исполнение изобретения включает второй конус клапана, желательно цилиндрический рукавного типа, который окружает, как минимум, частично наружную поверхность первого конуса, предпочтительно в верхней части, более удаленной от седла клапана. При таком расположении появляется возможность перекрывать отверстие первого конуса вторым конусом по желанию при помощи предварительных настроек. Цилиндрическая форма первого и второго конусов более удобна благодаря полной герметизации утечек между поверхностями конусов, расположенных напротив друг друга. Второй конус предоставляет дополнительное преимущество при помощи предварительных настроек, как описывается выше, благодаря которым окно, образуемое для свободного потока среды, и которое в первой форме исполнения ограничено седлом клапана и отверстием первого конуса, также может быть ограничено выбранными деталями при помощи второго конуса. Это означает, что появилась возможность выбрать предварительные настройки, т.е. открыть выбранные детали отверстия первого конуса для свободного потока среды через сквозное отверстие клапана. Кроме того, второй конус смещен по оси в корпусе клапана и его горловине между первым конечным положением, наиболее удаленным от седла клапана, и вторым конечным положением в соединении напротив седла клапана. В результате получаются преимущества по сравнению со старыми решениями - у клапана появляются дополнительные функции, такие как регулирование и закрытие.

Предпочтительное исполнение изобретения состоит в том, что первый конус установлен для регулирования сквозного потока через клапан в сборе в положении регулирования, т.е. в определенном рабочем режиме. Регулирующий клапан обычно контролируется установленным приводом, который при помощи датчика любого типа определяет изменение в нагрузке/выходной мощности в гидравлической системе, в которой работает клапан. Этот привод взаимодействует со штоком клапана, который является осью, в регулирующем клапане обычно соединяющей регулирующий конус с установленным приводом. Если необходимо изменить производительность потока, шток перемещается, как описывается в изобретении, под осевым воздействием от привода, посредством чего перемещение штока передается на первый и второй конусы, которые в положении регулирования заблокированы относительно друг друга в положении, которое задается предварительными настройками. Поскольку шток установлен с отсоединяющим винтом, который, в свою очередь, соединяется с предварительно установленным винтом (предпочтительно при помощи резьбового соединения) и второй конус закреплен по оси на предварительно установленном винте (предпочтительно с помощью гайки) и, кроме того, первый конус также закреплен по оси на предварительно установленном винте (предпочтительно при помощи резьбового соединения), первый и второй конусы перемещаются одновременно под осевым воздействием штока. Сквозной поток через регулирующий клапан определяется положением первого конуса, с расположением отверстия напротив ограждения седла клапана, при этом поток соответствует нагрузке/выходной мощности для каждого отдельного режима работы. Следовательно, поток через регулирующий клапан варьируется от 0 до 100% желаемого максимального потока, выбранного значения Ksv, т.е. для первого и второго конусов имеется в наличии длина золотника, вне зависимости от предварительных настроек клапана. Положение второго конуса относительно первого конуса не изменяется в процессе регулирования, их взаимное расположение одинаково и задается настройками.

В соответствии со следующим предпочтительным исполнением изобретения первый конус смещается по оси относительно второго конуса. При этом создаются условия для работы обоих конусов либо в координации, либо по отдельности для предоставления желаемых функций, например, таких как осуществление предварительных настроек или, наоборот, отключения; тем самым оба конуса могут быть разнесены в различные положения относительно друг друга. Одним из преимуществ такой конструкции является, например, то, что в предпочтительном исполнении предварительные настройки осуществляются по значению Kvs клапана, т.е. перемещение первого конуса по оси и по направлению к седлу клапана или от него без воздействия на положение второго конуса. После выполнения настроек, когда клапан работает в нормальном положении/положении регулирования, положение второго конуса на линии с первым конусом или рядом с ним заблокировано в выбранном предварительными настройками положении через резьбовое соединение согласно вышеприведенному описанию, и регулирование осуществляется без изменения первого конуса при закрытии отверстия второго конуса.

В предпочтительном исполнении изобретения предварительная настройка клапана, т.е. перемещение первого конуса в нужное положение относительно седла клапана, осуществляется таким образом, что значение Kvs получается при повороте штурвала клапана. В результате штурвал клапана косвенно, через промежуточные детали, входит в зацепление с предварительно установленным винтом, предпочтительно с его внешней частью, и перемещение штурвала клапана передается на этот винт. Предварительно установленный винт, в свою очередь, имеет внутреннюю резьбу, при этом резьба окружает верхнюю часть первого конуса, верхняя часть которого также имеет резьбу. Таким образом, вращательное движение передается через резьбовое соединение на первый конус, который перемещается по оси в желаемое положение в промежутке между его крайними положениями с указанием максимального и минимального значений Kv. Предварительные настройки в ранних решениях осуществлялись в форме некоторых специальных инструментов; в данном изобретении осуществление настроек происходит при помощи штурвала клапана.

Согласно одному из предпочтительных исполнений изобретения длина золотника регулирующего клапана в сборе определяется перемещением второго конуса между его конечными положениями, первого конечного положения, удаленного относительно седла клапана, и второго конечного положения, связанного с седлом клапана. Перемещение второго конуса между этими положениями, как минимум, равно просвету сквозного отверстия в корпусе клапана. Следовательно, второй конус не ограничивает и не перекрывает сквозное отверстие в удаленном положении второго конуса.

В зависимости от предпочтительного исполнения изобретения первый конус работает при регулировке на полной длине золотника вне зависимости от максимального выбранного потока через клапан. Это означает, что вне зависимости от значения Kvs, которое выбирается в предварительно заданном положении, точность регулировки максимальна в отличие от ранних решений, в которых длина золотника была ограничена в разной степени в зависимости от того, как выбиралось значение Kvs, что предполагало ограничение зоны регулирования. В данной новой конструкции получена высокая точность регулирования для каждой настройки, осуществленной в одно и то же время, поскольку поддерживается характеристика регулирования. Это стало возможным, поскольку просвет отверстия в первом конусе, как минимум, равен сумме просветов сквозных отверстий в корпусе клапана и предварительно заданной длине.

В зависимости от предпочтительного исполнения изобретения просвет сквозного отверстия в корпусе клапана вообще не задействован в предварительных настройках клапана. В предварительно заданном положении второй конус всегда находится в первом конечном положении, наиболее удаленном от седла клапана; в этом положении второй конус не перекрывает сквозное отверстие. Кроме того, согласно вышесказанному, высота в отверстии первого конуса больше просвета сквозного отверстия, и первый конус устроен так, что его высота, вне зависимости от положения, предварительно заданного первым корпусом, никаким образом не перекрывает просвета сквозного отверстия. Это означает, что после осуществления настроек, т.е. в регулирующем положении клапана, вся длина золотника полностью доступна, что приводит к вышеописанным преимуществам.

В соответствии со следующим предпочтительным исполнением изобретения второй конус имеет блокировку вращения относительно горловины клапана, благодаря чему создается так называемое сигнальное кольцо по периферии второго конуса, и это сигнальное кольцо включает подъемный выступ, который предпочтительно должен иметь удлинение в осевом направлении по периферии сигнального кольца; этот выступ образует подъем как с внешней, так и с внутренней стороны сигнального кольца. Удлиненный выступ направлен внутрь, в сторону второго конуса, и устроен так, чтобы входить в зацепление с канавкой на периферии второго конуса, в результате чего сигнальное кольцо будет иметь блокировку вращения вокруг второго конуса. Кроме того, выступ направлен наружу, в сторону второго конуса и устроен так, чтобы проходить по канавке в горловине корпуса клапана; канавка проходит в осевом направлении относительно второго конуса, а длина канавки, как минимум, равна длине золотника клапана. Следовательно, второй конус не может вращаться в корпусе клапана, но, напротив, может смещаться в осевом направлении, как минимум, на длину золотника клапана. Блокировка необходима для всех функций клапана, а преимущество состоит в том, что уплотнение между первым и вторым конусом и уплотнение между вторым конусом и седлом клапана улучшается, если допускаются только осевые перемещения между деталями и, как следствие, потребность в уплотнении снижается.

В зависимости от предпочтительного исполнения изобретения первый конус имеет блокировку вращения относительно второго конуса, благодаря чему, как минимум, один направляющий штифт стационарно устанавливается во втором конусе, непрерывен до верха первого конуса и проходит через него в нише в первом корпусе. Соответственно, первый конус также имеет блокировку вращения относительно горловины клапана. Направляющий штифт располагается в осевом направлении относительно конусов и образован таким образом, что первый конус смещен по оси относительно направляющего штифта, как минимум, на длину, которая соответствует предварительно заданной длине. В результате первый конус со своим отверстием под сквозной поток среды не может вращаться относительно корпуса клапана, положение этого отверстия координируется со сквозным отверстием в корпусе клапана и, как следствие, отверстие находится в одном и том же относительном положении и в направлении потока клапана в сборе. Как следствие, наблюдается падение давления в клапане по сравнению с решениями, в которых соответствующий конус со своим отверстием вращался в различных положениях относительно сквозного отверстия, в зависимости от предварительно установленного значения Kvs, а отверстие в этих решениях не всегда совпадало со сквозным отверстием в корпусе клапана.

В зависимости от допусков изготовления для внутренних вращающихся деталей в регулирующих клапанах всегда возникают утечки в регулирующих конусах/деталях. Для минимизации таких утечек необходимо контролировать характеристику регулирующего клапана вне зависимости от производительности потока через клапан. В частности, при малых потоках утечки оказывают значительное влияние на характеристику; в зависимости от предпочтительного исполнения изобретения герметизация утечек осуществляется вокруг первого конуса, в результате чего создается уплотнение между первым конусом и вторым конусом. Уплотнение устанавливается в канавку во внутренней поверхности второго конуса и окружает первую наружную поверхность первого конуса, уплотняя зазоры, которые должны присутствовать в связи с подвижностью деталей относительно друг друга. Эта конструкция приводит к тому, что уплотнение находится в положении, при котором чувствительность к допускам изготовления не так важна и, соответственно, необходимость в малых допусках при изготовлении снижается, а точность характеристики регулирования улучшается.

В соответствии со следующим предпочтительным исполнением изобретения регулирующий клапан предоставляется с функцией отключения, в результате чего второй конус в его втором конечном положении в соединении с седлом клапана полностью перекрывает отверстие со сквозным потоком. В первом конечном положении второго конуса, самом удаленном от корпуса клапана, сквозное отверстие не перекрывается вообще. Следовательно, функция отключения также достигается при помощи одного и того же клапана.

В соответствии со следующим предпочтительным исполнением изобретения седло клапана включает уплотнение, которое устанавливается для герметизации пространства между первым конусом и седлом клапана, а также для предотвращения утечек, которые влияют не характеристики негативным образом. Уплотнение также включает функцию предотвращения утечек, когда клапан полностью закрыт для пропускания среды и отключен, в результате чего второй конус, находящийся в своем концевом положении, в соединении с седлом клапана, соприкасается с нижней частью уплотнения, в результате чего никакая среда не может проходить через конусы. Следовательно, при помощи одной и той же детали - уплотнения седла - достигается и герметизация утечек при нормальной работе, и - с помощью второго конуса - в положение герметичной отсечки всего клапана.

Для минимизации нежелательного падения давления в клапане желательно дать возможность среде протекать практически параллельно направлению основного потока через регулирующий клапан, без значительных отклонений в траектории течения. В зависимости от предпочтительного исполнения изобретения поток через отверстие среды регулирующего клапана желательно располагать в нижней части корпуса клапана при непосредственном соединении с седлом клапана рядом с осевыми линиями впускного патрубка и выпускного патрубка и, следовательно, рядом с основным направлением потока среды через клапан. Такая минимизация отклонения потока в месте дросселирования приводит к минимальной турбулентности потока, что также позволяет уменьшить проблему с шумом в месте дросселирования - эта проблема известна из ранних версий механизма.

По тем же причинам, что указаны выше, минимизация падения давления, турбулентности и шума совпадает, согласно предпочтительному исполнению изобретения, с осью симметрии, образуемой отверстием первого конуса и с осью симметрии отверстия сквозного потока. Согласно вышеприведенному предпочтительному исполнению изобретения второй конус имеет блокировку вращения в этом положении на втором конусе. Первый конус, однако, перемещается по оси, т.е. в том же направлении, в котором простирается ось симметрии отверстия, в результате чего первое отверстие конуса также перемещается вдоль оси симметрии отверстия сквозного потока и, как следствие, основной поток через два отверстия совпадает, создавая минимальную турбулентность.

Технический результат

В связи с вышеизложенным, достигается сочетание ранее известных преимуществ и новых преимуществ:

- Клапан, в котором значение Kvs может варьироваться в одном и том же корпусе клапана.

- Характеристика клапана - одна и та же вне зависимости от того, какое значение Kvs задано.

- Хорошая точность при регулировании по всей длине золотника вне зависимости от предварительных настроек и установленного значения Kvs клапана.

- Клапан, который при изготовлении менее чувствителен к допускам и отклонениям размеров.

- Клапан, в котором предварительное задание значения Kvs может осуществляться вне зависимости от того, установлен привод или нет.

- Следовательно, клапан может поставляться в комплекте с установленным приводом, если необходимо упростить и ускорить монтажные работы на объекте.

Конструктивное решение данного изобретения подробно описывается далее. Кроме того, известный уровень техники получил дальнейшее развитие в различных аспектах. Это реализовано в настоящем изобретении в виде устройства описанного выше типа, которое преимущественно образовано в той форме, которая очевидна из пункта 1 описывающей части формулы изобретения. Подробные характеристики и преимущества изобретения очевидны из последующего описания и прилагаемых чертежей, представляющих предпочтительный, но не единственный пример исполнения данного изобретения.

Краткое описание чертежей

Представляет подробные диаметральные чертежи, схематичные поперечные сечения или перспективные изображения:

- На Фиг.1 показана кривая характеристик регулирования в соответствии с EQM (равнопроцентная пропускная характеристика, модифицированная).

- На Фиг.2a показан продольный разрез регулирующего клапана в соответствии с предпочтительным исполнением устройства.

- На Фиг.2b показан увеличенный разрез второго конуса с сигнальным кольцом и выступом.

- На Фиг.3 показан поперечный разрез клапана в сборе в соответствии с предпочтительным исполнением устройства.

- На Фиг.4a показана конструкция первого конуса в деталях в соответствии с предпочтительным исполнением.

- На Фиг.4b показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны, при этом первый конус настроен на максимальную величину при макс. значении Kv.

- На Фиг.4c показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны, при этом первый конус настроен на 50% от максимального установочного значения.

- На Фиг.4d показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны, при этом второй конус частично перекрывает отверстие сквозного потока.

Подробное описание чертежей

На Фиг.1 приведен пример кривой для сквозного потока среды через клапан в функции высоты подъема конусом клапана в данном изобретении при постоянной разности давления в клапане. Характеризуется предположением о том, что экзотермическое устройство, для которого клапан осуществляет регулирование потока, создает 50% регламентированной мощности при регламентированной 20%-ной производительности потока, при этом клапан создает 20% производительности, если они открыт на 50%. Это означает, что если клапан открыт на 50%, мощность также оставляет 50%. Когда это соотношение совпадает для всех потоков, клапан имеет логарифмическую функцию или модифицированную логарифмическую характеристику - функцию EQM. Данное изобретение при данной конструкции конуса характеризуется тем, что соотношение между высотой подъема, производительностью потока и мощность поддерживается для различных значений Kvs при одном и том же размере клапана.

На Фиг.2a показан продольный разрез регулирующего клапана 1 в соответствии с предпочтительным исполнением устройства, включающего корпус клапана 2 с впускным патрубком 3 и выпускным патрубком 4 для соединения системы труб, в которой работает регулирующий клапан 1. В корпусе клапана 2 также установлены два соединения под измерительные сопла 8 для измерения и периодического обнаружения статического дифференциального давления в регулирующем клапане. Среда, протекающая через регулирующий клапан, проходит на стороне впуска впускной патрубок 3, на стороне выпуска - выпускной патрубок 4 через сквозное отверстие 7 просветом Н в соединении с седлом клапана 6, седло которого устанавливается в нижней части 28 корпуса клапана. Горловина клапана 5 выходит под углом из корпуса клапана 2, в горловине клапана 5 установлен затвор клапана в комплекте 38. Затвор клапана в комплекте 38 включает верхнюю часть 9 и первый цилиндрический рукавный конус 13, который имеет осевое смещение и установлен в горловине клапана 5. Нижняя часть первого конуса 13 вблизи седла клапана 6 открывается для притока среды, а отток среды из первого конуса 13 происходит через отверстие 14 первого конуса, которое оборудовано на периферии первого конуса 13 по направлению сквозного потока среды через регулирующий клапан 1. Наружная поверхность первого конуса, предпочтительно в его верхней части, частично окружена вторым цилиндрическим рукавным конусом 15, который может перемещаться в корпусе клапана 6. Первый конус и второй конус 15 дополнительно смещаться относительно друг друга, и между наружной поверхностью первого конуса и внутренней поверхностью второго конуса устанавливается уплотнение 26, предпочтительно в форме уплотнительного кольца.

В результате того, что первый и второй конус смещаются относительно друг друга, настройки регулирующего клапана 1, т.е. предварительное задание значений Kvs, максимального потока, который должен протекать через регулирующий клапан, могут осуществляться без ограничения на золотнике. Это - очень важная характеристика, поскольку точность регулирования в этом случае будет высокой вне зависимости от выбранных настроек. Задавая предварительные настройки в положении предварительных настроек регулирующего клапана, второй конус 15 будет находиться в своем верхнем положении, максимально удаленном от седла клапана. Предварительные настройки означают, что положение/расстояние отверстия 14 первого конуса относительно седла клапана 6 установлено. С помощью предварительных настроек штурвал клапана 10, установленный рядом с горловиной клапана 5, поворачивается, его штурвал клапана через зуб зацепляется с поворотным зубчатым колесом 30. Это зубчатое колесо, в свою очередь, зацепляется с так называемым поворотным зубчатым элементом 31, который, в свою очередь, входит в зацепление с предварительно установленным винтом 17, и как следствие, вращательное движение штурвала клапана 10 передается на предварительно установленный винт 17. Он может вращаться, но может смещаться по оси в горловине клапана в процессе задания предварительных настроек.

Нижняя часть предварительно настроенного винта 17 включает внутреннюю резьбу, которая взаимодействует с наружной резьбой, имеющейся в верхней части первого конуса 13, и в результате вращения предварительно настроенного винта 17 вращение передается через промежуточное резьбовое соединение 20 для перемещения по оси первого конуса 13. В результате первый конус перемещается по оси по направлению от седла клапана 6 или к нему. Необходимо отметить, что второй конус 15 не подвержен воздействию, но остается в своем верхнем положении в результате настроек. Позже, когда предварительные настройки завершены, и клапан готов к регулированию, взаимное расположение первого и второго конусов, заданное предварительными настройками, не изменится.

При регулировании системы, частью которой является регулирующий клапан 1, обычно используется установленный (не показанный) привод для контроля регулирующего клапана, привод которого установлен на переходник 29 регулирующего клапана. Переходник - сменный, в зависимости от типа используемого привода. Привод связывается с датчиком в системе, и при необходимости изменения потока привод действует на шток клапана 11, который смещается по оси в горловине клапана 5. Осевое перемещение штока клапана 11 передается на второй конус 15, в результате чего шток фиксируется в винте, обозначаемом отключающим винтом 16, этот винт может перемещаться в горловине клапана 5. Этот отключающий винт 16, в свою очередь, находится в положении регулирования, неподвижный по оси и соединенный с верхним концом предварительного установленного винта 17 через резьбовое соединение 18; предварительно установленный винт 17 также может перемещаться в горловине клапана 5. Далее второй конус 15 зафиксирован на предварительно установленном винте 17 через гайку 19. Нижняя часть предварительно установленного винта 17 включает, как описано выше, внутреннюю резьбу, которая взаимодействует с наружной резьбой в верхней части первого конуса, и это резьбовое соединение 20 блокирует осевое перемещение предварительно установленного винта 17 и первый конус относительно друг друга в положении регулирования. Когда шток клапана 11 перемещается по оси, также перемещается отключающий винт 16, предварительно установленный винт 17, первый конус 13 и второй конус 15 также перемещаются по оси в горловине клапана 5 без изменения взаимного расположения конусов относительно друга друга. При одновременном осевом перемещении первого конуса 13 и второго конуса 15 открытая зона для сквозного потока среды через отверстие 14 первого конуса изменяется, поскольку отверстие 14 перекрывается с различной степенью седлом клапана 6 в зависимости от перемещения первого конуса 13, в результате чего поток через регулирующий клапан 1 изменяется. Для гарантии того, что отверстие 14 первого конуса всегда расположено оптимально относительно потока, первый конус 13 заблокирован от поворота относительно второго конуса 15, в результате чего два направляющих штифта 24 закреплены во втором конусе 15 и эти штифты простираются по оси первого конуса и второго конуса 15 и проходят через две ниши 25 в верхней части первого конуса. Эти направляющие штифты 24 имеют длину, как минимум, равную длине L в предварительных настройках, т.е. достаточную длину, чтобы можно было осуществить предварительные настройки, когда первый конус 13 и второй конус 14 могут перемещаться относительно друг друга. По периферии второго конуса 15 устанавливается сигнальное кольцо 21; это сигнальное кольцо включает выступ 22, который предпочтительно имеет продольное удлинение в осевом направлении вдоль внутренней и наружной поверхности сигнального кольца 21. Устанавливается продольный выступ 22 для захвата в канавке 36 на периферии второго конуса, в результате сигнальное кольцо 21 заблокировано для вращения вокруг и относительно второго конуса 15. Кроме того, выступ 22 сигнального кольца направлен наружу относительно второго конуса 15, настроен для прохождения по канавке 23 в горловине клапана 5, что очевидно из фиг.2b, где канавка 23 проходит в осевом направлении относительно второго конуса 15, а канавка 23, как минимум, имеет такую же длину, как и золотник клапана. Следовательно, второй конус заблокирован для вращения относительно горловины клапана 5. Сигнальное кольцо включает также канавку 37, которая проходит по всей периферии; эта канавка создана для связи между низконапорной стороной клапана, за седлом клапана 6, и одним из соединений для измерительных сопел 8. Другое соединение для измерительного сопла 8 образует связь с высоконапорной стороной клапана на впуске.

У штока клапана 11 прикреплена возвратная пружина 12 без окружающей пружинной втулки 32. Возвратная пружина 12 гарантирует, что шток вернется в свое верхнее, самое удаленное положение (a) относительно седла клапана 6, называемое возвратом пружины, если в привод по каким-либо причинам не будет напряжения. Для фиксации деталей в затворе клапана 38 и для контроля устанавливается верхняя часть 9. Верхняя часть 9 будет закреплена напротив горловины клапана 5 через один установленный замок 33 в горловине клапана для верхней части; этот замок прочно завинчен в материале горловины клапана 5 при сборке клапана. Регулирующий клапан 1 также включает положение отключения сквозного потока - функцию отключения. При отключении штурвал клапана 10 поворачивается, при этом штурвал клапана через зуб зацепляется с поворотным зубчатым колесом 34, имеющим функцию отключения. Это зубчатое колесо, в свою очередь, зацепляется с так называемым поворотным элементом 35, имеющим зубья; этот поворотный элемент, в свою очередь, зацепляется с отключающим винтом 16. Следовательно, при вращении штурвала клапана 10 перемещение передается на отключающий винт 16, который посредством резьбового соединения 18 преобразует вращательное движение в осевое перемещение на предварительно установленном винте 17. В результате, как описывается выше, он фиксируется вторым конусом 15; второй конус также будет перемещаться по оси и относительно первого конуса. Для полного отключения сквозного потока в клапане второй конус 15 перемещается по оси в направлении седла клапана 6 до тех пор, пока отверстие сквозного потока 7 не будет полностью перекрыто. В седле клапана 6 имеется уплотнение седла для герметизации кромки, направленной к седлу клапана на втором конусе 15, с помощью полного отключения. Это же уплотнение седла 27 также обеспечивает уплотнение между первым конусом 13 и седлом клапана 6 вне зависимости от положения функции. Функция также очевидна по фиг.4d, где второй конус находится на пути к закрытому положению по направлению к седлу клапана.

На Фиг.2b показано увеличенное сечение A-A во втором конусе с сигнальным кольцом и выступом. Сигнальное кольцо 21 включает продольный выступ 22, который проходит через канавку 23, которая располагается по оси горловины клапана 5. Сигнальное кольцо устанавливается с блокировкой поворота на втором конусе 15 через выступ 22, который взаимодействует с канавкой 36 на периферии второго конуса.

На Фиг.3 показано поперечное сечение регулирующего клапана в зависимости от предпочтительного исполнения устройства. По рисунку ясно, что отверстие 14 первого конуса имеет просвет, который выше просвета отверстия сквозного потока 7, или, если более точно, просвет, который, как минимум, равен высоте у просвета H отверстия сквозного потока 7, плюс длина перемещения для предварительной настройки L, т.е. L+H. В момент предварительных настроек, как было казано ранее, второй конус 15 находится верхнем, наиболее удаленном от корпуса клапана 6 положении, и на фиг.3 первый конус 13 находится в верхнем положении, что соответствует максимальному значению Kv регулирующего клапана, его максимальному значению Kvs при максимально возможном сквозном потоке. Если необходим нижний максимальный поток - нижнее значение Kvs, первый конус 13 перемещается вышеописанным образом по направлению к седлу клапана 6 со своим уплотнением седла 27, в результате чего открытое отверстие уменьшается, и, следовательно, снижается максимально возможный сквозной отток через клапан. В результате отверстие 14 первого конуса имеет высоту L+H; доступная длина золотника благодаря регулированию все еще максимальна, вне зависимости от выбранного Kvs. Доступная часть отверстия 14 первого конуса все еще равна просвету H отверстия сквозного потока 7, и никаких ограничений на золотнике не устанавливается, даже если предварительные настройки установлены на меньшее значение Kvs клапана. Регулирующий клапан 1 также включает, как и большинство регулирующих клапанов, десятичную шкалу и индикаторное кольцо, а также колпачок (не показан). Кроме того, первый и второй конусы уравновешены по давлению нишами 25 во втором конусе 15 до образования пустот над ними, в результате чего статическое давление имеет тот же порядок величины на обеих сторонах перемещающихся конусов.

На Фиг.4a подробно показана конструкция первого конуса 13. Первый конус 13 - цилиндрический рукавный, с открытой нижней частью для притока среды и последующего оттока среды через отверстие 14 первого конуса. Рассчитывается форма отверстия 14 первого конуса, дающая характеристику EQM для клапана в комплекте. Кроме того, определяется резьбовая деталь в верхней части, которая взаимодействует с нижней частью, внутренней резьбовой частью предварительно установленного винта 17, который уже описывался.

На Фиг.4b показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны, его первый конус 23 настроен на максимальную величину при макс. значении Kv. В днище корпуса клапана 5 проходит поток через отверстие 7, и это отверстие определяется своими сторонами, верхней кромкой, а также седлом клапана 6. За потоком, протекающим через отверстие 7, виден первый конус 13 с отверстием 14, находящемся в положении, которое соответствует максимальному раскрытию, т.е. предварительной настройке на максимальное значение Kvs, означающее наибольший возможный поток. Второй конус 15 расположен в верхнем положении, не видном на чертеже.

На Фиг.4c показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны 4, первый конус настроен в положении, дающем новое значение Kvs, например, 50% от максимальных настроек. По сравнению с Фиг.4b первый конус 13 на фиг.4c перемещается в направлении седла клапана 6, в результате чего верхняя часть отверстия 14 первого конуса открыта, и, как следствие, настроено нижнее значение Kv. Для регулирования доступна полная длина золотника, поскольку второй конус 15 ни в каком из этих положений не перекрывает поток через отверстие 7.

На Фиг.4d показан регулирующий клапан, вид с выпускной стороны 4, со вторым конусом 15, который частично перекрывает поток через отверстие 7. На этом чертеже клапан имеет настройки, аналогичные Фиг.4c, т.е. 50% от макс. установленного значения. Второй конус 15 на чертеже частично блокирует поток через отверстие 7; поток полностью перекрывается вторым конусом. При непрерывном вращении штурвала клапана (не показано) второй конус, в конце концов, полностью перекрывает поток через сквозное отверстие 7, и клапан полностью закрыт для прохождения потока. В этом положении уплотнение седла 27 полностью герметизирует пространство между нижней кромкой и вторым конусом 15 и седлом клапана 6.

Перечень ссылочных обозначений

1 регулирующий клапан в сборе

2 корпус клапана

3 впускной патрубок

4 выпускной патрубок

5 горловина клапана

6 седло клапана

7 сквозное отверстие

8 соединение для измерительного сопла

9 верхняя часть

10 штурвал клапана

11 шток клапана

12 возвратная пружина

13 первый конус

14 отверстие первого конуса

15 второй конус

16 отключающий винт

17 предварительно настроенный винт

18 резьбовое соединение

19 гайка

20 резьбовое соединение

21 сигнальное кольцо

22 выступ

23 канавка

24 направляющий штифт

25 ниша

26 уплотнение

27 уплотнение седла

28 нижняя часть корпуса клапана

29 переходник

30 зубчатое колесо

31 поворотным зубчатым элементом, положение предварительных настроек

32 пружинная втулка

33 замок верхней части

34 зубчатое колесо, положение отключения

35 поворотный элемент, положение отключения

36 канавка

37 канавка, сигнальное кольцо

38 затвор клапана в комплекте

Устройство для контроля потока среды в системах нагрева и охлаждения, в которых устройство представляет собой регулирующий клапан в комплекте (1) с корпусом клапана (2), включающим впускной патрубок (3), выпускной патрубок (4), горловину клапана (5), в которой установлены седло клапана (6) и отверстие сквозного потока (7). В горловине клапана (5) установлен затвор клапана в комплекте (38) и штурвал клапана (10); в штурвале клапана (10) и затворе клапана (38) установлен шток (11) с возвратной пружиной (12). Корпус клапана (2) включает первый конус (13), этот конус определяет предварительные настройки регулирующего клапана (1), т.е. значение Kvs клапана, вследствие чего первый конус (13) имеет, как минимум, одно отверстие (14) для сквозного потока среды, при этом конструкция отверстия (14) определяет характеристики регулирования клапана (1), и если значение Kvs клапана меняется непрерывно при поддерживаемой характеристике регулирования, в результате чего первый конус (13) постоянно смещается по оси относительно седла клапана (6); при этом отдельные детали отверстия (14) первого конуса перекрыты седлом клапана (6). 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для контроля потока среды в системах нагрева и охлаждения, в которых устройство представляет собой регулирующий клапан в комплекте (1) с корпусом клапана (2), включающим впускной патрубок (3), выпускной патрубок (4), горловину клапана (5), в которой установлены седло клапана (6) и отверстие сквозного потока (7) с просветом (Н), как минимум, одно соединение для измерительного сопла (8) для измерения уровней давления или температуры; в горловине клапана (5) установлен затвор клапана в комплекте (38) и штурвал клапана (10); в штурвале клапана (10) и затворе клапана (38) установлен шток (11) с возвратной пружиной (12); при этом затвор клапана (38) включает первый конус (13), этот конус определяет предварительные настройки регулирующего клапана (1), т.е. значение Kvs клапана, вследствие чего первый конус (13) имеет, как минимум, одно отверстие (14) для сквозного потока среды; при этом конструкция отверстия определяет характеристики регулирования клапана (1), отличающееся тем, что значение Kvs клапана меняется непрерывно при поддерживаемой характеристике регулирования, в результате чего первый конус (13) постоянно смещается по оси относительно седла клапана (6); при этом отдельные детали отверстия (14) первого конуса перекрыты седлом клапана (6), и длина такого перемещения является предварительно установленной длиной (L) клапана в комплекте (1).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что затвор клапана (38) включает второй конус (15); этот второй конус, как минимум, частично окружает наружную поверхность первого конуса (13), в результате чего второй конус (15) непрерывно перемещается по оси в корпусе клапана (2), а горловина клапана (5) находится между первым удаленным конечным положением относительно седла клапана (6) и вторым конечным положением в соединении напротив седла клапана (6).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый конус (13) в положении регулирования настроен на регулирование сквозного потока через регулирующий клапан (1), в результате чего шток (11) закреплен отключающим винтом (16); этот отключающий винт соединен с предварительно настроенным винтом (17), желательно через резьбовое соединение (18), и предварительно настроенный винт (17) блокируется по оси вторым конусом (15), желательно при помощи гайки (19); кроме того, первый конус (13) блокируется по оси предварительно настроенным винтом (17), желательно через резьбовое соединение (20), в результате чего отключающий винт (16) перемещается по оси под действием штока (11), в результате чего и первый, и второй конусы (13, 15) одновременно перемещаются по оси, и сквозной поток через регулирующий клапан (1) определяется отверстием (14) первого конуса и его перекрыванием седла клапана (6) и соответствует нагрузке/отбору мощности, который имеет место в каждом отдельном режиме работы.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый конус (13) в положении предварительных настроек перемещается по оси относительно второго конуса (15).

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что первый конус (13) в положении предварительных настроек перемещается по оси поворотным движением штурвала клапана (10), как следствие, штурвал клапана затем входит в зацепление с предварительно настроенным винтом (17), в результате чего вращательное движение преобразуется в осевое в первом конусе (13) через резьбовое соединение (20), которое образовано между предварительно установленным винтом (17) и первым конусом (13).

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что длина перемещения второго конуса (15) между его конечными положениями равна, как минимум, просвету (H) отверстия сквозного потока (7); и эта длина равна длине золотника регулирующего клапана (1).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый конус (13) в положении регулирования настроен на регулирование по всей длине золотника вне зависимости от выбранного положения предварительных настроек, т.е. выбранного значения Kvs, в результате чего отверстие (14) первого конуса имеет просвет, как минимум, равный просвету (Н) отверстия сквозного потока (7), плюс предварительно заданная длина (L).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что просвет (Н) отверстия сквозного потока (7), вне зависимости от выбранного положения предварительных настроек, не перекрывается ни вторым конусом (15), ни просветом отверстия (14) первого конуса.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй конус (15) заблокирован для поворота относительно горловины клапана (5), в результате чего сигнальное кольцо (21) заблокировано для поворота вокруг второго конуса (15) через один выступ (22) на сигнальном кольце (21); при этом внутренняя кромка выступа простирается в направлении к центру сигнального кольца (21); внутренняя кромка выступа (22) входит в зацепление с канавкой (36) на наружной поверхности второго конуса, а выступ также простирается наружу от внешней стороны сигнального кольца (21) к канавке (23), выполненной в горловине клапана (5); в этой канавке выполнен выступ (22) для перемещения.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что первый конус (13) заблокирован для вращения вторым конусом (15) при помощи, как минимум, одного направляющего штифта (24), закрепленного во втором конусе (15), в результате чего направляющий штифт (24) проходит по оси удлинения второго конуса и далее через нишу (25) в первом конусе (13); поэтому первый конус заблокирован для вращения относительно второго конуса (15) и также заблокирован для вращения относительно горловины клапана (5), и, более того, первый конус (13)' перемещается по оси относительно направляющего штифта (24).

11. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устанавливается уплотнение (26) между наружной поверхностью первого конуса (13) и внутренней поверхностью второго конуса (15).

12. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй конус (15) в первом конечном положении, наиболее удаленном от седла клапана (6), полностью освобождает отверстие сквозного потока (7) и, как следствие, второй конус (15) в его втором конечном положении в соединении напротив седла клапана (6) полностью перекрывает отверстие сквозного потока (7) и, следовательно, регулирующий клапан (1) находится в закрытом положении с соответствующей функцией закрытия.

13. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в седле клапана (6) устанавливается уплотнение (27); оно герметизирует пространство между первым конусом (13) и седлом клапана (6), а также между дном второго конуса (15) и седлом клапана, когда второй конус находится во втором крайнем положении в соединении напротив седла клапана (6).

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие сквозного потока (7) располагается в нижней части (28) корпуса клапана в непосредственном соединении с седлом клапана (6) рядом с осевыми линиями впускного патрубка (3) и выпускного патрубка (4) и соответственно закрывает основное направление сквозного потока через клапан.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие (14) первого конуса (13) по положению совпадает с отверстием сквозного потока (7).