УСТРОЙСТВО КЛАПАНА ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА Российский патент 2019 года по МПК F16K27/02 F25B41/04 

Настоящее изобретение относится к устройству клапана для холодильного агента, содержащему корпус, имеющий входное отверстие и выходное отверстие и определяющий направление основного потока, первый клапан, имеющий ось первого клапана, и второй клапан, имеющий ось второго клапана, причем указанная ось первого клапана образует первый угол, составляющий менее 90°, с указанным направлением основного потока, и/или указанная ось второго клапана образует второй угол, составляющий более 90°, с указанным направлением основного потока.

Подобное устройство клапана известно, например, из документа JP 2002-2238194 А, в котором раскрыты жидкостное устройство и соединитель для жидкостного устройства. При этом упомянутый соединитель состоит из двух по существу идентичных частей, соединенных вместе посредством фланцевого соединения с передней стороны. Каждая часть содержит клапанный элемент, взаимодействующий с клапанным седлом. Клапанные элементы выполнены подвижными вдоль общей оси клапана. Входной канал в первый клапан выполнен наклоненным на такой же угол относительно направления основанного потока, что и выходной канал второго клапана.

Кроме того, подобное устройство клапана для холодильного агента известно, например, из документа US 7328593 В2. Первый и второй клапаны представлены в форме запорных клапанов, которые используются для закрытия входного отверстия и выходного отверстия в случае, когда должно быть осуществлено обслуживание или ремонт в других частях устройства клапана между входным отверстием и выходным отверстием.

Однако первый запорный клапан и второй запорный клапан должны быть расположены по пути потока холодильного агента, протекающего через устройство клапана для холодильного агента. Данные два запорных клапана образуют дополнительное сопротивление потоку, обуславливающее значительный перепад давления.

В документе DE 1804340 А раскрывается устройство клапана, имеющее два клапана, наклоненных относительно направления основанного потока на одинаковый угол.

В документе СН 202038 А раскрывается устройство клапана, имеющее два клапана, расположенные так, что оси клапана параллельны друг другу или наклонены относительно друг друга.

Основной целью изобретения является обеспечение устройства клапана для холодильного агента с низким перепадом давления между входным отверстием и выходным отверстием.

Цель достигается с использованием устройства клапана для холодильного агента, как описано в начале, в котором первый клапан содержит седло первого клапана между указанным входным отверстием и первой камерой, указанный второй клапан содержит седло второго клапана между второй камерой и указанным выходным отверстием, причем указанная первая камера и указанная вторая камера соединены посредством канала, при этом указанное седло первого клапана и указанное седло второго клапана смещены друг относительно друга в направлении указанного канала.

Другими словами, ось клапана по меньшей мере указанного первого клапана, который может быть запорным клапаном или клапаном другого вида, например обратным клапаном, и указанного второго клапана, который может быть запорным клапаном или клапаном другого вида, например обратным клапаном, к тому же больше не расположены под прямым углом относительно указанного направления основного потока, а отклонены таким образом, чтобы перепад давления, обусловленный соответствующим запорным клапаном, мог быть уменьшен и минимизирован. Хотя запорные клапаны все еще находятся на пути потока через устройство клапана для холодильного агента, перепад давления по меньшей мере в одном из этих запорных клапанов может быть снижен. Канал обеспечивает малый путь потока между указанной второй камерой и указанным вторым клапаном и соответственно поддерживает потери давления в данном пути низкими.

Предпочтительно указанный первый угол находится в диапазоне от 30° до 60°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления указанный первый угол составляет приблизительно 45°. Угол 45° обуславливает наименьшие изменения в направлении потока холодильного агента протекающего через устройство клапана для холодильного агента.

Предпочтительно указанный второй угол находится в диапазоне от 120° до 150°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления указанный второй угол составляет приблизительно 135°. Изменение направления потока холодильного агента через устройство клапана для холодильного агента является наименьшим с углом 135°.

Предпочтительно сумма указанного первого угла и указанного второго угла находится в пределах от 170° до 190°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления указанная сумма составляет приблизительно 180°. Это означает, что ось первого клапана и ось второго клапана отклоняются по отношению к направлению основного потока в противоположность направлениям с таким же или почти таким же углом.

Предпочтительно указанная ось первого клапана и указанная ось второго клапана образуют третий угол в пределах от 75° до 105°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления указанная ось первого клапана и указанная ось второго клапана пересекают друг друга с образованием указанного третьего угла приблизительно 90°. Это позволяет иметь как можно меньшей величину изменений направления потока холодильного агента, протекающего через устройство клапана для холодильного агента.

Предпочтительно уменьшающие завихрение средства расположены в указанной первой камере. Холодильный агент, входящий в первую камеру, имеет склонность к образованию завихрения. Подобное завихрение образует дополнительные потери давления. Уменьшающие завихрение средства способствуют уменьшению данных потерь давления.

Предпочтительно указанные уменьшающие завихрение средства расположены в нижней части указанной первой камеры против указанного канала. Холодильный агент, входящий в указанную первую камеру, будет протекать вдоль нижней части и будет затем достигать уменьшающих завихрение средств. Уменьшающие завихрение средства предотвращают образование одного большого завихрения, которое будет значительно уменьшать поток. Вместо этого могут образовываться меньшие завихрения, но они не будут иметь такого отрицательного воздействия на поток через клапан.

Предпочтительно указанные уменьшающие завихрение средства расположены в конце указанной первой камеры напротив указанного седла первого клапана в направлении основного потока. Другими словами, уменьшающие завихрение средства расположены в положении непосредственно перед концевой стенкой первой камеры напротив указанного седла первого клапана. Это положение, в котором образуется наибольшее завихрение.

Предпочтительно указанные уменьшающие завихрение средства содержат наклонный элемент, имеющий поверхность, поднятую по направлению к указанному каналу. Поверхность начинается в нижней части указанной первой камеры. Данная начальная точка расположена ближе всего к седлу первого клапана. Поступающий холодильный агент достигает уменьшающих завихрение средств и направляется поверхностью по направлению к указанному каналу, таким образом, уменьшая завихрение и уменьшая потери давления.

Предпочтительно указанная поверхность имеет вогнутую кривизну. Наклон поверхности является небольшим в начале и возрастает вдоль наклонного элемента. Это создает положительный эффект при уменьшении завихрения.

В предпочтительном варианте осуществления указанный наклонный элемент расположен по центру в указанной первой камере в направлении перпендикулярном указанному направлению основного потока. Таким образом обеспечивается возможность достичь симметричных или почти симметричных условий, которые имеют положительный эффект на образование завихрения.

Предпочтительно указанный наклонный элемент содержит две боковые стороны, соединяющие указанную поверхность с указанной нижней частью. Наклонный элемент не проходит по всей ширине первой камеры, т.е. по направлению, перпендикулярному направлению основного потока, а только в ее средней части. Этого достаточно для уменьшения завихрения.

Предпочтительно указанные боковые стороны наклонены. Другими словами, указанная боковая поверхность проходит не перпендикулярно к нижней части первой камеры, а образует угол более 90° с нижней частью.

В предпочтительном варианте осуществления указанный наклонный элемент конструктивно является одним целым с указанным корпусом. Когда корпус отливается, наклонный элемент отливается вместе с остальной частью корпуса.

В предпочтительном варианте осуществления указанный корпус снабжен отверстием для прохода горячего пара, причем указанное отверстие для прохода горячего пара, в частности, открывается в пространство между указанным первым клапаном и указанным вторым клапаном, предпочтительно в пространство между указанным третьим клапаном и указанным вторым клапаном. Горячий пар используют для оттаивания радиатора холодильной системы. В данном варианте осуществления может быть использовано отверстие для прохода горячего пара, например, как впускное отверстие для прохода горячего пара. Данное отверстие предпочтительно расположено между указанным первым и указанным вторым клапаном и, в частности, предпочтительно между указанным третьим и указанным вторым клапаном. В тех случаях, когда третий клапан представлен в форме регулирующего клапана, это целесообразно из-за того, что регулирующий клапан может регулироваться удаленно с использованием управляющего клапана, такого как клапан с электромагнитным управлением, или посредством шагового двигателя, приводящего в действие клапан. Это обеспечивает возможность регулирования закрытия регулирующего клапана, с помощью которого обеспечивается направление потока горячего пара через клапан.

В предпочтительном варианте осуществления указанное отверстие для прохода горячего пара представляет собой впускное отверстие для прохода горячего пара, открывающееся в указанное пространство, перпендикулярное плоскости, в которой расположены указанная ось первого клапана и указанная ось второго клапана. Другими словами, отверстие для прохода горячего пара расположено на боковой стенке корпуса для разделения трубопроводов холодильного агента от линии горячего пара.

Предпочтительно, указанный первый клапан, указанный второй клапан и указанный третий клапан расположены на одной и той же стороне указанного корпуса. Из этого следует, что все три клапана доступны с одной и той же стороны указанного корпуса. Когда клапан установлен таким образом, что данная сторона представляет собой верхнюю сторону корпуса, частицы будут стремиться двигаться в сторону от соответствующих седел клапана. Такой способ установки также означает, что частицы, фильтруемые фильтром, будут оставаться в нижней части и могут быть удалены вместе с фильтром при его обслуживании.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения в настоящем будут описаны более подробно со ссылкой на графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показан вид в разрезе устройства клапана для холодильного агента,

на фиг. 2 показан вид сверху корпуса устройства клапана по фиг. 1,

на фиг. 3 показан разрез III-III по фиг. 2,

на фиг. 4 показан упрощенный вариант устройства клапана для холодильного агента,

на фиг. 5 показан дополнительный вариант осуществления устройства клапана для холодильного агента, имеющего отверстие для прохода горячего пара, и

на фиг. 6 показан вид в перспективе клапана для холодильного агента.

На всех фигурах одни и те же элементы показаны с одними и теми же числовыми обозначениями.

На фиг. 1 показано устройство 1 клапана, содержащего корпус 2. Корпус 2 содержит входное отверстие 3 и выходное отверстие 4. Направлением 5 основного потока является направление прямой, соединяющей входное отверстие 3 и выходное отверстие 4.

Первый клапан 6 в форме запорного клапана размещен вблизи указанного впускного отверстия 3 и сконструирован и расположен для прерывания или открытия пути потока от входного отверстия до первой камеры 7 внутри указанного корпуса 2. Первый клапан 6 содержит седло 8 первого клапана и элемент 9 первого клапана. Элемент 9 первого клапана может быть приведен в действие посредством первого шпинделя 10 для движения в сторону от указанного седла 8 первого клапана или по направлению к указанному седлу 8 клапана. Направление движения элемента 9 первого клапана определено осью 11 первого клапана.

Подобным образом второй клапан 12 в форме запорного клапана размещен вблизи указанного выходного отверстия 4. Указанный второй клапан 12 сконструирован и расположен для открытия или перекрытия пути потока между второй камерой 13 и указанным выходным отверстием 4. С этой целью указанный второй клапан 12 содержит седло 14 второго клапана и элемент 15 второго клапана. Элемент 15 второго клапана может быть приведен в действие посредством второго шпинделя 16 для движения в сторону от указанного седла 14 второго клапана или по направлению к указанному седлу 14 второго клапана. Направление движения указанного элемента 15 клапана определено осью 17 второго клапана.

Первый клапан 6 и второй клапан 12 могут быть представлять собой не только запорные клапаны, например обратные клапаны и/или регулирующие клапаны.

Третий клапан 19 в форме регулирующего клапана расположен между указанным первым клапаном 6 и указанным вторым клапаном 12. Указанный третий клапан 19 могут, например, регулировать посредством некоторого количества приводных устройств.

Фильтр 20 расположен в первой камере 7. Фильтр 20 удерживается посредством зажимных средств 21, которые зафиксированы в корпусе 2 с помощью болтов 22 или подобного.

Как можно увидеть на фиг. 3, ось 11 первого клапана образует с указанным направлением 5 основного потока первый угол α, который составляет менее 90°. В данном случае первый угол α составляет приблизительно 45°. Как правило, предпочтительно, чтобы первый угол α находится в пределах от 30° до 60°, хотя угол 45° является оптимальным.

Аналогичным образом ось 17 второго клапана образует второй угол β с указанным направлением 5 основного потока, причем указанный второй угол β составляет более 90°. В настоящем варианте осуществления второй угол β составляет 135°. Более обобщенно предпочтительно, чтобы указанный второй угол β находился в диапазоне от 120° до 150°, хотя угол 135° является оптимальным.

Сумма первого угла α и второго угла β находится в диапазоне от 170° до 190°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления данная сумма достигает 180°, что означает, что ось 11 первого клапана и ось 17 второго клапана отклонены зеркально-симметрично.

Указанная ось 11 первого клапана и указанная ось 17 второго клапана образуют третий угол γ в диапазоне от 75° до 105°. В конкретном предпочтительном варианте осуществления данный третий угол γ составляет приблизительно 90°.

С использованием выбранных первого угла α и второго угла β, как упоминалось выше, необходимые изменения в направлении потока холодильного агента через устройство 1 клапана для холодильного агента могут быть минимизированы. Так как каждое изменение направления потока вызывает перепад давления, отклоненное расположение оси 11 первого клапана и/или оси 17 второго клапана может минимизировать перепад давления, вызванный соответственно таким изменением направления потока. Следовательно, с наклоненной осью 11 первого клапана и/или наклоненной осью 17 второго клапана потери давления могут быть минимизированы.

Как можно увидеть на фиг. 1 и 2, первый клапан 6, второй клапан 12 и третий клапан 19 расположены на одной и той же стороне корпуса 2. Это та сторона, которая показана на фиг. 2. Другими словами, все три клапана 6, 12, 19 доступны с этой стороны корпуса, например для целей обслуживания. Клапан 1 выполнен с возможностью быть установленным в положении, показанном на фиг. 1, таким образом, три клапана 6, 12, 19 установлены на "верхней стороне" корпуса 2. Из этого следует, что частицы будут стремиться двигаться в сторону от седла 8, 14 клапана из-за силы тяжести. Частицы, отфильтрованные фильтром 20, будут оставаться в нижней части и могут быть удалены вместе с фильтром 20 при его обслуживании.

Как можно увидеть на фиг. 3, седло 8 первого клапана и седло 14 второго клапана смещены друг относительно друга в направлении 23 канала 18. Это дополнительная мера для минимизации изменений направления потока жидкости через устройство 1 клапана для холодильного агента и для минимизации перепадов давления.

Кроме того, уменьшающие завихрение средства 24 расположены в указанной первой камере 7. Уменьшающие завихрение средства расположены в нижней части 25 указанной первой камеры 7, причем указанная нижняя часть 25 расположена напротив указанного канала 18. Уменьшающие завихрение средства 24 расположены в конце указанной первой камеры 7 напротив указанного седла 8 первого клапана в направлении 5 основного потока. Уменьшающие завихрение средства 24 содержат элемент 26, выполненный как одно целое с корпусом 2. Элемент 26 может, например, быть наклонным и содержать поверхность 27, поднятую по направлению к указанному каналу 18, если смотреть в направлении основного потока. Данная поверхность 27 содержит вогнутую кривизну. Указанный элемент 26 может иметь другую форму в случае, если он предотвращает образование одного большого завихрения и образует взамен одно или несколько малых завихрений.

Как можно увидеть на фиг. 2, наклонный элемент 26 расположен в центре указанной первой камеры 7 в направлении, перпендикулярном указанному направлению 5 основного потока, т.е. относительно срединной плоскости 29 корпуса 2. Наклонный элемент содержит две боковые стороны 28, соединяющие указанную поверхность 27 с указанной нижней частью 25. Боковые стороны 28 наклонены по отношению к указанной нижней части 25, т.е. они образуют угол, составляющий более 90°, с указанной нижней частью 25. Поступающий жидкий холодильный агент, достигающий уменьшающих завихрение средств 24, направляется к каналу 18, таким образом, уменьшая завихрение и потери давления, вызванные завихрением.

На фиг. 4 показано дополнительное устройство 1 клапана в упрощенном варианте. Одни и те же элементы ссылаются на одни и те же числовые обозначения на всех фигурах.

Основное различие можно увидеть в том, что первая камера 7 имеет немного другую форму из-за того, что фильтр 20 отсутствует и, следовательно, не требуется пространство для размещения фильтра 20.

Однако в устройстве клапана для холодильного агента согласно фиг. 4 показан тот же первый угол α между указанной осью 11 первого клапана и указанным направлением 5 основного потока, причем указанный первый угол α составляет приблизительно 45°. Кроме того, указанное устройство 1 клапана для холодильного агента имеет тот же второй угол β, составляющий приблизительно 135°, между указанной осью 17 второго клапана и указанным направлением 5 основного потока. В заключение уменьшающие завихрение средства 24 расположены, показывая наклонный элемент 26 с вогнутой округленной поверхностью 27, предотвращающей образование большого завихрения и уменьшающей соответствующие потери давления.

На фиг. 5 показан дополнительный вариант осуществления устройства клапана для холодильного агента, соответствующего по существу тому, что показан на фиг. 1, однако, с противоположной стороны. В данном случае входное отверстие 3 показано с правой стороны, и выходное отверстие 4 показано с левой стороны. Следовательно направление 5 потока является противоположным показанному на фиг. 1.

Первый клапан 6 показан в открытом состоянии, т.е. элемент 9 первого клапана поднят от седла 8 первого клапана.

Подобным образом второй клапан 12 показан в открытом состоянии, в котором элемент 15 второго клапана поднят от седла 14 второго клапана.

На боковой стенке корпуса 2 размещено впускное отверстие 30 для прохода горячего пара. Впускное отверстие 30 для прохода горячего пара расположено между первым клапаном 6 и вторым клапаном 12 и, в частности, между третьим клапаном 19 и вторым клапаном 12. Оно расположено на боковой стенке корпуса 2, т.е. открывается перпендикулярно пространству, в котором размещены ось 11 первого клапана и ось 17 второго клапана.

Положение впускного отверстия 30 для прохода горячего пара является существенным, в частности, в случае, когда третий клапан 19 представляет собой регулирующий клапан, как показано. Регулирующий клапан может регулироваться удаленно с использованием управляющего клапана, такого как клапан с электромагнитным управлением, или третий клапан 19 может быть шаговым двигателем, приводящим в действие клапан. Это обеспечивает возможность регулирования закрытия третьего клапана 19, с помощью чего обеспечивается направление потока горячего пара через клапан.

Как можно увидеть на фиг. 6, отверстие 30 для прохода горячего пара соединено с линией 31 горячего пара, проходящей в основном перпендикулярно корпусу 2 таким образом, чтобы было возможно разделить линию 31 горячего пара и трубопровод холодильного агента, который должен быть соединен с входным отверстием 3 и выходным отверстием 4.

Показано устройство (1) клапана для холодильного агента, содержащее корпус (2), имеющий входное отверстие (3) и выходное отверстие (4) и определяющий направление (5) основного потока, первый клапан (6), имеющий ось (11) первого клапана, и второй клапан (12), имеющий ось (17) второго клапана. Подобное устройство клапана для холодильного агента должно иметь низкий перепад давления между входным отверстием и выходным отверстием. С этой целью указанная ось (11) первого клапана образует первый угол (α), составляющий менее 90°, с указанным направлением (5) основного потока, и/или указанная ось (17) второго клапана образует второй угол (β), составляющий более 90°, с указанным направлением (5) основного потока, причем указанный первый клапан (6) содержит седло (8) первого клапана между указанным входным отверстием (3) и первой камерой (7), указанный второй клапан (12) содержит седло (14) второго клапана между второй камерой (13) и указанным выходным отверстием (4), причем указанная первая камера (7) и указанная вторая камера (13) соединены посредством канала (18), при этом седло первого клапана и седло второго клапана смещены относительно друг друга в направлении упомянутого канала. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (1) клапана для холодильного агента, содержащее корпус (2), имеющий входное отверстие (3) и выходное отверстие (4) и определяющий направление (5) основного потока, первый клапан (6), имеющий ось (11) первого клапана, и второй клапан (12), имеющий ось (17) второго клапана, причем указанная ось (11) первого клапана образует первый угол (α), составляющий менее 90°, с указанным направлением (5) основного потока и/или указанная ось (17) второго клапана образует второй угол (β), составляющий более 90°, с указанным направлением (5) основного потока, отличающееся тем, что указанный первый клапан (6) содержит седло (8) первого клапана между указанным входным отверстием (3) и первой камерой (7), указанный второй клапан (12) содержит седло (14) второго клапана между второй камерой (13) и указанным выходным отверстием (4), причем указанная первая камера (7) и указанная вторая камера (13) соединены посредством канала (18), при этом седло первого клапана и седло второго клапана смещены относительно друг друга в направлении упомянутого канала.

2. Устройство клапана по п. 1, отличающееся тем, что третий клапан (19) расположен между указанным первым клапаном (6) и указанным вторым клапаном (12).

3. Устройство клапана по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанный первый угол (α) находится в диапазоне от 30° до 60° и/или указанный второй угол (β) находится в диапазоне от 120° до 150°.

4. Устройство клапана по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что сумма указанного первого угла (α) и указанного второго угла (β) находится в диапазоне от 170° до 190°.

5. Устройство клапана по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что указанная ось (11) первого клапана и указанная ось (17) второго клапана образуют третий угол (γ) в диапазоне от 75° до 105°.

6. Устройство клапана по п. 5, отличающееся тем, что уменьшающие завихрение средства (24) расположены в указанной первой камере (7).

7. Устройство клапана по п. 6, отличающееся тем, что указанные уменьшающие завихрение средства (24) расположены в нижней части (25) указанной первой камеры (7) напротив указанного канала (18).

8. Устройство клапана по п. 7, отличающееся тем, что указанные уменьшающие завихрение средства (24) расположены в конце указанной первой камеры (7) напротив указанного седла (8) первого клапана в направлении (5) основного потока.

9. Устройство клапана по п. 8, отличающееся тем, что указанные уменьшающие завихрение средства (24) содержат наклонный элемент (26), имеющий поверхность (27), поднятую в направлении к указанному каналу (18).

10. Устройство клапана по п. 9, отличающееся тем, что указанная поверхность (27) имеет вогнутую кривизну.

11. Устройство клапана по п. 9 или 10, отличающееся тем, что указанный наклонный элемент (26) центрирован в указанной первой камере (7) в направлении, перпендикулярном указанному направлению (5) основного потока.

12. Устройство клапана по п. 11, отличающееся тем, что указанный наклонный элемент (26) содержит две боковые стороны (28), соединяющие указанную поверхность (27) с указанной нижней частью (25).

13. Устройство клапана по п. 12, отличающееся тем, что указанные боковые стороны (28) наклонены.

14. Устройство клапана по любому из пп. 9-13, отличающееся тем, что указанный наклонный элемент (26) конструктивно является одним целым с указанным корпусом.

15. Устройство клапана по любому из пп. 1-14, отличающееся тем, что указанный корпус (2) снабжен отверстием (30) для прохода горячего пара, причем указанное отверстие (30) для прохода горячего пара, в частности, открыто в пространство между указанным первым клапаном (6) и указанным вторым клапаном (12), и предпочтительно в пространство между указанным третьим клапаном (19) и указанным вторым клапаном (12).

16. Устройство клапана по п. 15, отличающееся тем, что указанное отверстие (30) для прохода горячего пара представляет собой впускное отверстие для прохода горячего пара, открывающееся в указанное пространство перпендикулярно плоскости, в которой расположены указанная ось (11) первого клапана и указанная ось (17) второго клапана.

17. Устройство клапана по любому из пп. 2-16, отличающееся тем, что указанный первый клапан (6), указанный второй клапан (12) и указанный третий клапан (19) расположены на одной и той же стороне указанного корпуса (2).