Отводной клапан для системы низкотемпературного отопления Российский патент 2024 года по МПК F16K1/52 F24D19/10 G05D11/00 

Изобретение относится к регулирующим клапанам низкотемпературной системы отопления, предназначенным для обеспечения комфортного и экономичного теплоснабжения, как зданий, так и отдельных помещений.

Отопление в полу - это вид низкотемпературной системы отопления при которой функцию отопительных приборов выполняют горизонтально расположенные трубы, размещённые в полу. С целью уменьшения количества соединений в системе, для монтажа используются отрезки труб длиной до 95м. В следствии горизонтального расположения труб в системе практически не оказывает действия гравитационная составляющая сила, толкающая теплоноситель по трубам. Циркуляция теплоносителя в системах тёплый пол осуществляется за счёт перепада давления, создаваемого циркуляционным насосом. По ряду причин, в трубопроводы тёплого пола теплоноситель необходимо подавать с температурой ниже, чем в радиаторы отопления. Температура теплоносителя, выходящего из радиаторов отопления, в ряде случаев допустима для подачи в контуры тёплого пола. Подключение контура тёплого пола к сети радиаторного отопления целесообразно осуществлять, соединяя вход и выход контура с линией радиаторного отопления, идущей от отопительных приборов. Практический опыт показывает, что при использовании в контурах тёплого пола полимерной трубы диаметром 16мм при длине от 20м до 90м достаточно расхода теплоносителя, проходящего через конур от 1 до 3 л/мин.

Известно устройство «ТСГ ВПС-1К» для подключения контура водяного тёплого пола к выходу радиаторной сети отопления. Конструкция и схема подключения раскрыта в сети интернет по адресам:

https://yandex.ru/images/search?text=контур%20тёплого%20пола%20от%20радиатора&from=tabbar&pos=28&img_url=http%3A%2F%2Fsauny-kaminy.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F7%2F1%2F4%2F71467814faf16959f4cc7ee9e38a13bb.jpeg&rpt=simage&lr=1716

и https://vk.com/club175549938?z=photo-175549938_456239038%2Fwall-175549938_29

Устройство состоит из двух отводных клапанов, установленных последовательно, между которыми размещён пружинный обратный клапан, создающий перепад давления между отводами вышеупомянутых клапанов, который обеспечивает движение теплоносителя, возвращающегося из радиаторной сети отопления, через контур тёплого пола. Вышеупомянутые отводные клапаны представляют собой корпус с проходным отверстием, соединяющим входную полость клапана, выходную полость клапана и управляемый отвод, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана, над которым размещён регулирующий орган нажимного действия, содержащий шток и тарелку.

Недостатком данного устройства является необходимость создания относительно большого гидравлического сопротивления между входом и выходом контура тёплого пола для обеспечения движения теплоносителя через контур тёплого пола. Значительное увеличение гидравлического сопротивления в основной системе отопления ведёт к значительным дополнительным затратам энергии при её работе.

Наиболее близким по технической сущности является термостатический 3-х ходовой клапан для 1 тр. системы 3/4'' c байпасом, RBM 2157.05.00

Информация о котором размещена в сети интернет по следующим адресам: 1- https://www.komfort-eco.ru/files/catalog/tovs/files/2359/3-klapan.pdf

2-https://stroy-san.ru/dlya-otopleniya/radiatory/reguliruyuschie- klapany/trehhodovoy-termoreguliruyuschiy-klapan-rbm-3-4/

Данный клапан с проходным отверстием, соединяющим входную полость клапана, выходную полость клапана и управляемый отвод, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана, над которым размещён регулирующий орган нажимного действия, содержащий шток и тарелку, при этом, в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана расположен элемент, выполненный в виде диафрагмы, сужающий проходное отверстие. Данный отводной клапан принят за прототип.

Недостатком данного клапана является существенное гидравлическое сопротивление, создаваемое в системе основного отопления за счёт дросселирующего элемента, выполненного по всему периметру проходного отверстия. При открытии или закрытии контура тёплого пола существенно изменяется расход теплоносителя через основную систему отопления, что приводит к периодическому дисбалансу системы основного отопления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание отводного клапана, обеспечивающего достаточный расход теплоносителя через регулируемый отвод и контур тёплого пола, при этом не создающего излишнего гидравлического сопротивления в системе основного отопления и существенно не изменяющего расход через основную систему отопления при закрытии или открытии контура тёплого пола.

Технический результат заключается в создании отводного клапана, обеспечивающего достаточный расход теплоносителя через регулируемый отвод и контур тёплого пола, при этом не создающего излишнего гидравлического сопротивления в системе основного отопления и существенно не изменяющего расход через основную систему отопления при закрытии или открытии контура тёплого пола.

Для решения этой задачи в отличии от прототипа, содержащего корпус с проходным отверстием, соединяющим входную полость клапана, выходную полость клапана и управляемый отвод, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана, над которым размещён регулирующий орган нажимного действия, имеющий шток и тарелку, при этом, в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана расположен дросселирующий элемент, в предлагаемом устройстве, дросселирующий элемент выполнен в виде выступа и расположен в нижней части проходного отверстия, при этом его высота над седлом не менее высоты подъёма тарелки над седлом, при полном открытии клапана.

Для пояснения сущности изобретения приведены чертежи:

На фиг.1 представлен общий вид отводного клапана в сечении.

На фиг.2 вид А фиг.1 отводного клапана со стороны входной полости.

На фиг.3 вид В фиг.1 отводного клапана со стороны выходной полости.

На фиг.4 Схема испытания клапана RBM 2157.05.00.

На фиг.5 Схема испытания заявляемого клапана.

На фиг.6 Схема испытания клапана экспериментального клапана 1.

На фиг.7 Схема испытания клапана экспериментального клапана 2.

На приведенных фигурах позициями обозначены:

1 – корпус

2 – проходное отверстие

3 – входная полость

4 – выходная полость

5 – управляемый отвод

6 – седло клапана

7 – регулирующий орган

8 – шток

9 – тарелка клапана

10 – дросселирующий элемент

h – высота подъёма тарелки

H – высота дросселирующий элемента

Отводной клапан системы низкотемпературного отопления, содержащий корпус 1 с проходным отверстием 2, соединяющим входную полость 3 клапана, выходную полость 4 клапана и управляемый отвод 5, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана 6, над которым размещён регулирующий орган 7 нажимного действия, имеющий шток 8 и тарелку 9, при этом, в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана расположен дросселирующий элемент 10. Дросселирующий элемент выполнен в виде выступа и расположен в нижней части проходного отверстия, при этом его высота h над седлом не менее высоты H подъёма тарелки над седлом, при полном открытии клапана.

Частный случай выполнения отводного клапана по изобретению.

Отводной клапан системы низкотемпературного отопления, выполнен из латуни посредством доработки прототипа, а именно термостатического 3-х ходового клапана для 1 тр. системы 3/4'' c байпасом, RBM 2157.05.00. Из корпуса вышеуказанного клапана посредством накидного ключа 19мм демонтирован регулирующий орган. Дросселирующий элемент, располагающийся между седлом клапана и полостью, обозначенной на внешней стороне корпуса клапана буквой В, был изменён посредством механической обработки. Дросселирующий элемент представлял из себя диафрагму с отверстием диаметром 10мм, выполненным соосно оси проходного отверстия, диаметр которого 16,5мм. Верхняя и боковые части дросселирующего элемента механически удалены, до совпадения с проходным отверстием диаметром 16,5мм. Нижняя часть дросселирующего элемента, находящаяся не высоте 3.2мм от седла клапана оставлена. Установлен на место регулирующий орган. При полном открытии клапана, верх дросселирующего элемента на 1мм выше нижней плоскости тарелки клапана, что соответствует отличительному признаку заявляемого клапана. Отводной клапан системы низкотемпературного отопления готов к использованию.

С целью проверки работы заявляемого клапана были проведены сравнительные испытания, результаты которых отражены в таблицах:

Таблица 1 – испытания клапана–прототипа RBM 2157.05.00,

Таблица 2 – испытания заявляемого клапана,

Таблица 3 – испытания экспериментального клапана 1,

Таблица 4 – испытания экспериментального клапана 2.

Экспериментальный клапан 1 отличается от заявляемого клапана тем, что у него отсутствует дросселирующий элемент. Экспериментальный клапан 2 отличается от заявляемого клапана тем, что у него дросселирующий элемент выполнен в верхней части проходного отверстия, и выступает он в проходное отверстие так же, как и на заявляемом отводном клапане.

Сравнительные испытания проводились на стенде, собранном по схеме, отображённой на Фиг.8. В качестве текучей среды использовалась вода. Испытательный стенд состоит из замкнутой петли 1, изготовленной из полипропиленовой трубы 32х3мм. Циркуляция обеспечивалась насосом 2 с частотным регулированием «QUBIK 25/6-130». Длина петли 1м. Для измерения расхода, протекающего через всю систему G использовался электронный расходомер 3 «UZ211M lite isentrol» c тахометрическим датчиком 1дюйм, с интервалом измерений 0,1-50л/мин. Для измерения расхода через контур тёплого пола G1 использовался электронный расходомер 4 «UZ211M lite isentrol» c тахометрическим датчиком ½ дюйма, с интервалом измерений 0,1-25л/мин. Для открытия или закрытия контура тёплого пола использовались шаровые краны 5 с условным проходом 15мм. Присоединение испытуемых отводных клапанов 6 и контура тёплого пола 7 осуществлялось с помощью разъёмным соединений 8.

В качестве контуров тёплого пола использовались поочерёдно два отреза металлополимерной трубы 16*2, внутренним диаметром 12мм. Длина одного контура 23м, длина другого контура 70м.

При расходе менее 0,2л/м расходомер отображает 0 л/мин. Дискрета показаний расходомера 0,05л/мин.

При описании проведенных опытно-экспериментальных работ, а также на схемах и в таблицах использовались следующие обозначения:

G – общий расход теплоносителя через систему.

G1 – расход теплоносителя через контур тёплого пола.

CP1 – режим работы циркуляционного насоса, поддерживающий постоянный напор на выходе из насоса, на значении 1,5м.

CP2 – режим работы циркуляционного насоса, поддерживающий постоянный напор на выходе из насоса, на значении 3,0м.

CP3 – режим работы циркуляционного насоса поддерживающий постоянный напор на выходе из насоса, на значении 4,5м.

W – потребление электроэнергии насосом (Ватт/час)

Контур – Длина (м.)

Контур – закрыт (шаровой кран закрыт)

Контур –открыт (шаровой кран открыт)

Таблица 1 (схема на Фиг.4)

  СР 1     СР 2     СР 3   Контур G G1 W G G1 W G G1 W Длина Закрыт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт м открыт 8,30   12 10,95   24 12,70   34 23 закрыт 10,35 2,90 13 13,75 4,15 25 16,15 5,00 38 23 открыт 8,25   12 10,90   24 12,65   34 70 закрыт 9,30 1,30 13 12,40 2,25 25 14,75 2,80 38 70 открыт

Таблица 2 (схема в Фиг.5)

  СР 1     СР 2     СР 3   Контур G G1 W G G1 W G G1 W Длина Закрыт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт м открыт 12,55   14 16,65   27 19,05   38 23 закрыт 13,00 1,05 14 17,25 1,9 28 19,80 2,25 40 23 открыт 12,55   13 16,65   27 19,15   38 70 закрыт 12,75 0 13 16,95 0,35 27 19,45 0,75 38 70 открыт

Таблица 3 (схема на Фиг.6)

  СР 1     СР 2     СР 3   Контур G G1 W G G1 W G G1 W Длина Закрыт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт м открыт 13,80   15 18,35   30 21,00   43 23 закрыт 13,90 0 15 18,35 0 30 21,10 0 43 23 открыт 13,70   14 18,15   28 20,85   42 70 закрыт 13,80 0 14 18,25 0 29 20,85 0 42 70 открыт

Таблица 4 (схема на Фиг.7)

  СР 1     СР 2     СР 3   Контур G G1 W G G1 W G G1 W Длина Закрыт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт л/мин л/мин Ватт м открыт 13,75   14 18,25   28 20,85   40 23 закрыт 13,75 0 14 18,25 0 28 20,95 0 41 23 открыт 13,85   14 18,35   30 21,15   42 70 закрыт 13,85 0 14 18,35 0 29 21,20 0 43 70 открыт

Как видно из представленных данных (таблица 1), при использовании клапана-прототипа, для подключения контура тёплого пола, расход через основную систему отопления, при закрытом контуре тёплого пола существенно меньше чем при использовании заявляемого клапана (таблица 2), где при том же напоре расход через основную систему отопления существенно больше. При использовании заявляемого клапана, влияние открытия или закрытия контура тёплого контура оказывает существенно меньшее влияние на основную систему отопления. Это подтверждает, что технический результат, заключающийся в создании отводного клапана, обеспечивающего достаточный расход теплоносителя через регулируемый отвод и контур тёплого пола, при этом не создающего излишнего гидравлического сопротивления в системе основного отопления и существенно не изменяющего расход через основную систему отопления при закрытии или открытии контура тёплого пола получен.

Из представленных данных (таблица 3 и 4) видно, что при использовании экспериментальных клапанов 1 и 2, для подключения контура тёплого пола к системе радиаторного отопления затекание теплоносителя в контуры тёплого пола не происходит. Что подтверждает необходимость применения в конструкции отводного клапана дросселирующего элемента, причём расположенного в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана, в нижней части проходного отверстия, при этом его высота над седлом не менее высоты подъёма тарелки над седлом, при полном открытии клапана.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного отводного клапана, для подключения контура тёплого пола к системе радиаторного отопления, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна». Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям изобретения.

Изобретение относится к регулирующим клапанам низкотемпературной системы отопления, предназначенным для обеспечения комфортного и экономичного теплоснабжения как зданий, так и отдельных помещений. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание отводного клапана, обеспечивающего достаточный расход теплоносителя через регулируемый отвод и контур тёплого пола, при этом не создающего излишнего гидравлического сопротивления в системе основного отопления и существенно не изменяющего расход через основную систему отопления при закрытии или открытии контура тёплого пола. Техническая задача достигается за счёт того, что отводной клапан системы низкотемпературного отопления содержит корпус с проходным отверстием, соединяющим входную полость клапана, выходную полость клапана и управляемый отвод, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана, над которым размещён регулирующий орган нажимного действия, имеющий шток и тарелку, при этом в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана расположен дросселирующий элемент, который выполнен в виде выступа и расположен в нижней части проходного отверстия, при этом его высота над седлом не менее высоты подъёма тарелки над седлом при полном открытии клапана. 8 ил., 4 табл.

Отводной клапан системы низкотемпературного отопления, содержащий корпус с проходным отверстием, соединяющим входную полость клапана, выходную полость клапана и управляемый отвод, находящийся между упомянутыми полостями, при этом на управляемом отводе расположено седло клапана, над которым размещён регулирующий орган нажимного действия, имеющий шток и тарелку, при этом в корпусе между седлом клапана и одной из полостей клапана расположен дросселирующий элемент, отличающийся тем, что дросселирующий элемент выполнен в виде выступа и расположен в нижней части проходного отверстия, при этом его высота над седлом не менее высоты подъёма тарелки над седлом при полном открытии клапана.