УЗЕЛ КЛАПАНА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
DIFFERENTIAL PRESSURE VALVE ASSEMBLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к узлу клапана, в частности, к узлу клапана теплообменника, имеющему клапан контроля давления, причем указанный клапан контроля давления содержит клапанный элемент, взаимодействующий с дроссельным элементом и контролирующий дифференциальное давление.
В отопительных системах расход можно контролировать посредством регуляторов потока, таких как клапаны, причем они могут представлять собой не зависящие от давления клапаны, которые повышают эффективность системы.
Однако на работу таких клапанов могут влиять различные факторы, например, инородные частицы и т.д. в рабочей текучей среде, которые осаждаются на затворном элементе или клапанном элементе, способном реагировать на изменения давления. Это приводит не только к снижению эффективности, но и к непредсказуемому поведению клапана, когда фактическое функционирование не соответствует ожидаемому, с возможным ограничением его рабочего диапазона.
Настоящее изобретение направлено на предотвращение ограничения пределов хода затворного элемента в результате, например, покрытия наружной поверхности стенки известковым налетом, образования окалины, и т.д. Настоящее изобретение особенно подходит для клапанов контроля давления, в которых затворный элемент имеет чашеобразную форму.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения решена с помощью признаков, изложенных в формуле изобретения, в частности, в пункте 1 формулы. В нем раскрыт клапан контроля давления, содержащий: затвор, расположенный в клапанной камере, находящейся между по меньшей мере одним впуском текучей среды и по меньшей мере одним выпуском текучей среды, причем указанный затвор выполнен с возможностью перемещения относительно клапанного седла, определяющего первую степень открытия клапана контроля давления; и
мембрану, соединенную с затвором и выполненную с возможностью отклонения при изменениях дифференциального давления на мембране, с изменением тем самым положения затвора относительно реагирующего на давление клапанного седла, причем предусмотрена направляющая затвора внутри клапанной камеры, содержащая множество частей, контактирующих с наружной стенкой затвора и расположенных на ее окружности.
В одном из вариантов осуществления, контактные части выполнены в виде балок, проходящих в направлении длины относительно перемещения затвора так, что контакт образуется на протяжении всего его перемещения при отклонении мембраны.
В одном из вариантов осуществления, контактные части содержат заостренную наружную поверхность, образующую точки контакта с затвором.
В одном из вариантов осуществления, заостренные наружные поверхности содержат две наклонные стороны, обращенные друг к другу, если смотреть в поперечном сечении указанных контактных частей.
В одном из вариантов осуществления, две наклонные стороны соединяются в острую кромку, закругленную кромку или тупую кромку.
В одном из вариантов осуществления, две наклонные стороны расположены под углом примерно 90 градусов, или под углом 120 градусов или под углом 150 градусов относительно друг друга.
В одном из вариантов осуществления, контактные части выполнены в виде неотъемлемой части стенки клапанной камеры.
В одном из вариантов осуществления, контактные части выполнены в виде неотъемлемой части направляющей втулки (200) затвора, закрепленной внутри клапанной камеры.
В одном из вариантов осуществления, затвор имеет стенку, ограничивающую камеру, открытую для текучих сред на первом конце, причем первое отверстие клапана задается расстоянием между первым концом и указанным клапанным седлом, причем на втором конце стенка соединена с торцом, соединенным с указанной мембраной, причем наружная поверхность указанной стенки контактирует с указанными контактными частями.
В одном из вариантов осуществления, указанная стенка содержит выступ на окружности указанной стенки, образующий контакт с указанными контактными частями.
В одном из вариантов осуществления, указанная стенка содержит по меньшей мере два выступа на окружности указанной стенки, причем каждый из них образует контакт с каждой из указанных контактных частей.
В одном из вариантов осуществления, протяженность выступа (выступов) в направлении перемещения затвора обеспечивает контакт с контактными частями по всей протяженности.
В одном из вариантов осуществления, указанная стенка ограничивает камеру, вмещающую в себя смещающий элемент, выполненный с возможностью смещения затвора в направлении от клапанного седла.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 схематично показан клапан контроля давления.
На фиг. 2А, В показан вид сбоку и вид сверху затвора вместе с направляющей затвора согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 3А-D в увеличенном масштабе показаны заостренные наружные поверхности контактных частей согласно различным вариантам осуществления.
На фиг. 4А, В показаны различные варианты наружной поверхности стенки затвора с одним и, соответственно, двумя выступами.
На фиг. 5А, В показан вариант осуществления, в котором направляющая затвора выполнена относительно наружной поверхности стенки затвора.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 схематично показан клапан (10) контроля давления, содержащий: затвор (14) или клапанный элемент, расположенный в клапанной камере (16), находящейся между по меньшей мере одним впуском (11) текучей среды и по меньшей мере одним выпуском (12) текучей среды. Затвор (14) выполнен с возможностью перемещения относительно клапанного седла (13), определяющего первую степень открытия клапана (10) контроля давления на основании расстояния между двумя частями. Таким образом, текучая среда проходит от впуска (11) к выпуску (12), проходя через клапан (10) контроля давления с расходом, который контролируется отверстием клапана, образованным между клапанным седлом (13) и затвором (14), в обычном порядке.
В проиллюстрированном примере предусмотрен опциональный дополнительный клапан контроля потока, расположенный между указанным впуском (11) и выпуском (12) и образованный элементом (30) клапана контроля потока, взаимодействующим со вторым клапанным седлом (32) и соединенным на первом конце клапанного штифта (31), причем его второй конец опционально соединен с исполнительным механизмом.
Затвор (14) прикреплен к мембране (15), которая на первой стороне находится в контакте по давлению с первой камерой (21) давления, действующей на мембрану первым давлением, а на вторую сторону действует второе давление за счет контакта мембраны со второй камерой (22) давления, так что изменения в разности давления между первым давлением и вторым давлением вызывают отклонение мембраны (15), что приводит к изменению положения затвора (14) относительно реагирующего на давление клапанного седла (13). Вторая камера (22) давления может находиться в контакте либо со стороной впуска (11), либо со стороной выпуска (22) посредством канала (20) давления, причем отклонение затвора (44) адаптирует расход для поддержания выравнивания давления в клапане контроля потока. В проиллюстрированном варианте осуществления, третье давление на стороне выпуска будет находиться в контакте со стенкой (300) затвора (14) и сформированной снаружи секцией мембраны (15), где она контактирует с затвором (14), вследствие чего воздействие будет иметь по равной силе в обоих направлениях, что приведет к аннулированию каждой из них, поскольку площади давления двух противоположных сторон мембраны (15) равны.
В проиллюстрированном варианте осуществления затвор имеет по существу чашеобразную форму. В данном варианте осуществления он содержит стенку (300), ограничивающую камеру (301), открытую для текучих сред на первом конце (302). Таким образом, камера (301) может образовывать первую камеру (21) давления и находится в контакте с потоком текучей среды, проходящим через клапан (10) контроля давления, а также к стороне выпуска клапана контроля потока или, в противоположном варианте осуществления, к стороне впуска клапана контроля потока.
В данном варианте осуществления, камера (301) вмещает в себя смещающий элемент (16), выполненный с возможностью смещения затвора (14) в направлении от клапанного седла (13).
Первое отверстие клапана задано расстоянием между указанным первым концом (302) стенки (300) и указанным клапанным седлом (13).
На втором конце стенка (300) соединена с торцом (303), который также соединен с мембраной (15), так что наружная сторона торца будет находиться в гидравлической связи со второй камерой (22) давления.
Для направления затвора (14) при отклонении мембраны (15) так, чтобы он следовал по существу по прямой линии без отклонения под влиянием потока текучей среды через клапан (10), наружная поверхность стенки (300) контактирует с направляющей (100) затвора.
В одном из вариантов осуществления, направляющая (100) затвора выполнена в виде неотъемлемой части стенки клапанной камеры (16).
В другом варианте осуществления направляющая (100) затвора выполнена в виде неотъемлемой части направляющей втулки (200) затвора, закрепленной внутри клапанной камеры, например, как показано на фиг. 2А. Хотя на чертежах она показана, в общем, в виде направляющей втулки (200) затвора, любой из данных вариантов осуществления также применим в отношении направляющей (100) затвора, являющейся неотъемлемой частью стенки клапанной камеры (16).
На фиг. 2А показан вид сбоку затвора (14), находящегося в контакте с контактными частями (101) направляющей (100) затвора (100); а на фиг. 2В те же самые компоненты показаны на виде сверху, где показана направляющая (100) затвора, имеющая 6 частей, окружающих затвор (14), причем каждая из них содержит контактные части (101), контактирующие с наружной стенкой (300) затвора (14). Хотя в данном проиллюстрированном примере показано 6 частей направляющей (100) затвора, данный пример является исключительно иллюстративным, и в настоящем изобретении может быть использовано любое количество, обеспечивающее стабильное перемещение (330) затвора (14).
Направляющая (100) затвора может быть выполнена в виде «балок», которые проходят в направлении перемещения (330) затвора, и которые имеют длину, обеспечивающую контакт на протяжении всего перемещения, что способствует сохранению движения.
Контактные части (101) могут иметь относительно небольшую площадь контакта со стенкой (300) для уменьшения трения при движении. Другое преимущество состоит в том, что, как оказалось, придание такой формы контактным частям (101) предотвращает проблемы, связанные с отложениями на наружной поверхности стенки (300) затвора (14), например, с покрытием поверхности известью. Поскольку затвор (14) во время работы может оставаться в узком диапазоне перемещения для незначительных колебаний в дифференциальном давлении, действующем на мембрану (15), отложения могут быть такими, что они препятствуют более значительному перемещению при возникновении более высоких дифференциальный давлений, предотвращая, тем самым, выравнивание давления затвора (15).
В варианте осуществления с фиг. 2А показан затвор (15), имеющий первый наружный диаметр (305), который шире второго наружного диаметра (306), и переходную зону (307) между ними. Контактные части (101) расположены так, что они контактируют только с секцией первого наружного диаметра (305).
В одном из вариантов осуществления, например, с фиг. 2А, контакт контактных частей (101) со стенкой (300) образован так, что при увеличении дифференциального давления контактные части (101) будут соскабливать отложения, например, за счет удаления окалины, с элементов, покрытых известью, и т.д.
На фиг. 3А-3D показано три различных варианта осуществления с такой формой контактных частей (101), что они содержат заостренную наружную поверхность (102), образующую контакты с затвором (14), причем заостренные наружные поверхности (102) содержат две наклонные стороны (103), обращенные в направлении друг к другу, если смотреть в поперечном сечении указанных контактных частей (101).
На фиг. 3А показан вариант осуществления, в котором две наклонные стороны (103) обращены друг к другу под углом примерно 90 градусов. Две наклонные стороны (103) в проиллюстрированном примере соединяются в закругленную кромку. В качестве альтернативы, она может представлять собой острую или тупую кромку.
На фиг. 3В показан вариант осуществления, в котором две наклонные стороны (103) обращены друг к другу под углом примерно 120 градусов. Две наклонные стороны (103) в проиллюстрированном примере соединяются в закругленную кромку. В качестве альтернативы, она может представлять собой острую или тупую кромку.
На фиг. 3С показан вариант осуществления, в котором две наклонные стороны (103) обращены друг к другу под углом примерно 150 градусов. Две наклонные стороны (103) в проиллюстрированном варианте соединяются в острую кромку. В качестве альтернативы, она может представлять собой закругленную или тупую кромку.
На фиг. 3D показан вариант осуществления, в котором две наклонные стороны (103) обращены друг к другу под углом примерно 120 градусов. Две наклонные стороны (103) в проиллюстрированном варианте соединяются в тупую кромку. В качестве альтернативы, она может быть острой.
Любой из вариантов с острой, закругленной или тупой кромкой может быть применен в отношении любого из углов двух наклонных сторон (103) относительно друг друга, при этом они могут находиться под углом от 40 до 180 градусов.
На фиг. 4А и 4В показаны варианты осуществления затвора (14), которые могут быть применены в любом из раскрытых выше вариантов осуществления, причем наружная поверхность стенки (300) содержит выступ (310) на окружности указанной стенки (300), образующий контакт с указанными контактными частями (101), причем на фиг. 4А показано два таких выступа (310), а на фиг. 4В - один. Было доказано, что они еще больше улучшают функционирование, поскольку они уменьшают площадь контакта контактных частей (101) с наружной поверхностью (300) стенки.
Со ссылкой, например, на вариант осуществления с фиг. 4В, в одной из версий протяженность выступа (310) в направлении перемещения (330) затвора такова, что он находится в контакте с контактными частями (101) по всей своей протяженности. Это гарантирует, что указанные области наружной поверхности (300) стенки никогда не подвергаются образованию окалины, отложений или покрытию известью, и т.д. Таким образом, образуются свободные дорожки для беспрепятственного перемещения при скольжении наружной поверхности стенки (300) вдоль контактных частей (101). Очевидно, что данная версия может быть расширена и может содержать множество таких выступов (310).
В альтернативных вариантах осуществления, вместо формирования направляющих (100) затвора и контактных частей (101) относительно внутренней стенки клапанной камеры (16), они могут быть выполнены относительно наружной поверхности стенки (300) затвора (14), контактирующей с внутренней поверхностью стенки клапанной камеры (16). Например, это может быть обеспечено просто за счет выполнения контактных частей (101) в виде заостренных наружных поверхностей (102), выступающих из стенки (300), или, как показано на фиг. 5А и 5В, в виде вставного элемента (201), прикрепленного к наружной поверхности стенки (300), например, в углублении.