УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА К КОРПУСУ КЛАПАНА ТЕПЛООБМЕННИКА
DEVICE FOR ATTACHMENT OF CONTROL ELEMENT TO VALVE BODY OF HEAT EXCHANGER

Настоящим изобретением предложено устройство для крепления регулирующего элемента к корпусу клапана теплообменника с помощью резьбового кольца с первой ниткой резьбы с осью резьбы и которое окружает корпус и опирается на обжимную поверхность корпуса, и с помощью крепежного элемента со второй ниткой резьбы, которая взаимодействует с первой ниткой резьбы; причем крепежный элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси резьбы относительно резьбового кольца до тех пор, пока опорная поверхность не упирается в корпус и корпус не оказывается зажатым между опорной поверхностью и резьбовым кольцом.
Такое устройство используют для крепления элемента термостатического клапана, продаваемого под торговым знаком Rondostat компанией Honeywell AG (г. Оффенбах-на-Майне, Германия).
Такое устройство необходимо, например, для установки регулирующего элемента термостатического клапана на клапане радиатора, если геометрия крепления элемента термостатического клапана не соответствует геометрии клапана радиатора. В этом случае резьбовое кольцо располагают вокруг той части корпуса клапана, сквозь которую проходит исполнительный толкатель клапана. В известном варианте резьбовое кольцо устанавливают на выступе в этой части корпуса клапана, и его фланец упирается в переднюю стенку этой же части корпуса клапана. Исполнительный элемент устанавливают на кольце и закрепляют на нем с помощью гайки, навинчиваемой на первую нитку резьбу резьбового кольца.
Впрочем, во многих случаях такого типа крепление оказывается недостаточным. Как правило, от термостатических головки требуется, чтобы они без ущерба для себя справлялись с нагрузками до 250 ньютонов, однако зачастую они эту нагрузку выдержать не в состоянии.
Один из вариантов конструкции клапанов, с которым, например, можно применять описываемое здесь крепежное устройство, известен из документа DE 10022730 A1.
Задача настоящего изобретения - обеспечить надежное крепление регулирующего элемента на корпусе.
При использовании устройства, раскрытого во вступительной части настоящей патентной заявки, эта задача решается за счет того, что первая нитка резьбы заканчивается на заранее определенном расстоянии до опорной поверхности.
Таким образом, крепление крепежного элемента на первой резьбе не ограничивается тем, что данный крепежный элемент опирается на первую резьбу. Между окончанием первой нитки резьбы и опорной поверхностью остается пространство для создания определенного натяга. Соответственно, корпус между резьбовым кольцом и опорной поверхностью можно зажать с большим усилием зажима. Чем больше усилие зажима, тем большим (с определенными ограничениями) силам способно противостоять крепление регулирующего элемента. В частности, выполняется требование, согласно которому головка регулирующего элемента, повернутая в сторону от клапана, должна без ущерба для себя справляться с давлением до 250 ньютонов. В данном контексте термин «резьба» имеет довольно широкое толкование. Он охватывает все возможные рельефы (геометрии) крепления, при которых при вращательном движении происходит затяжка по оси резьбы. В принципе, спирального выступа или спирально выступающей канавки резьбы достаточно для достижения требуемой силы крепления, при повороте, к примеру, на 60° или на 90°.
Желательно, чтобы между резьбовым кольцом и опорной поверхностью оставалось некоторое пространство. Неизбежна деформация резьбового кольца на участке между окончанием первой нитки резьбы и опорной поверхностью, если резьбовое кольцо заходит за первую нитку резьбы. Если же между резьбовым кольцом и опорной поверхностью остается определенное пространство, его можно использовать для дополнительного закручивания резьбового кольца во время затяжки крепежного элемента. Не нужно, чтобы это пространство было таким уж большим. Достаточно, чтобы оно позволяло перемещать резьбовое кольцо в направлении опорной поверхности для обеспечения требуемой силы затяжки.
Желательно, чтобы резьбовое кольцо по крайней мере в одном месте можно было разомкнуть по окружности. Это облегчает установку кольца на корпусе. Резьбовое кольцо должно лишь обладать определенной упругостью и допускать некоторую деформацию. Затем его можно разомкнуть настолько, насколько это необходимо, чтобы провести его над выступом, на котором образуется обжимная поверхность корпуса. После этого кольцо восстанавливает свою первоначальную форму. Из-за размыкания резьбового кольца вместе с ним по окружности прерывается и первая нитка резьбы. Впрочем, это не критично, когда первая нитка резьбы входит в зацепление со второй ниткой. В этом случае размыкание кольца перекрывается второй ниткой резьбы. Кроме того, резьбовое кольцо может состоять из нескольких частей, расположенных вокруг корпуса.
Желательно, чтобы обжимная поверхность имела наклон относительно оси резьбы. В этом случае обжимная поверхность образует своего рода конус. Преимущество состоит в том, что диаметр резьбового кольца увеличивается, по мере того как крепежный элемент завинчивается вместе с резьбовым кольцом, и тянет резьбовое кольцо к себе. Тогда резьбовое кольцо расширяется по радиусу наклонной обжимной поверхности. Это повышает надежность сцепления между первой и второй нитками резьбы. Нет необходимости в том, чтобы это обжимная поверхность была непрерывной по окружности. Достаточно, чтобы резьбовое кольцо опиралось на отдельные секции или точки корпуса.
Желательно, чтобы у резьбового кольца имелся выступ в направлении оси резьбы, который бы нависал со стороны опорной поверхности над частью корпуса. Тем не менее, между выступом и опорной поверхностью должно оставаться некоторое расстояние. Задача выступа - обеспечить, чтобы при установке резьбового кольца на корпусе оно (кольцо) под силой тяжести или под какой-либо иной силой не сместилось бы туда, где его присутствие нежелательно и где первая нитка резьбы уже не может взаимодействовать со второй ниткой резьбы. Выступ может быть относительно небольшим.
Желательно, чтобы в месте выступа корпус был скошенным. Благодаря скосу, который также должен иметь коническую форму, будет легче насадить резьбовое кольцо на корпус клапана. Скос обеспечивает радиальное расширение резьбового кольца, что позволяет протолкнуть его над той частью корпуса, на которой образуется обжимная поверхность.
Желательно, чтобы опорная поверхность была выполнена на крепежном элементе. В этом случае крепежный элемент навинчивается на резьбовое кольцо до тех пор, пока не упирается в корпус клапана.
Желательно также, чтобы внешняя часть крепежного элемента, смотрящая в сторону от корпуса, обладала определенным рельефом для крепления. Таким образом, сначала крепежный элемент крепят к корпусу клапана, затем регулирующий элемент крепят к крепежному элементу.
Альтернативный вариант конструкции может предусматривать образование несущей поверхности на самом регулирующем элементе. При этом регулирующий элемент опирается на корпус клапана и вплотную прижимается к корпусу клапана крепежным элементом.
Кроме того, желательно, чтобы крепежный элемент был выполнен в виде накидной гайки, а вторая нитка резьбы являлась внутренней резьбой. Гайка защищает первую нитку резьбы от повреждений, и при этом первую нитку резьбы больше не видно снаружи. Это делает внешний вид более привлекательным.
Далее при описании настоящего изобретения за основу берется предпочтительный вариант конструкции и используются следующие рисунки:
Фиг.1 - крепежное устройство согласно уровню техники;
Фиг.2 - первый вариант конструкции крепежного устройства согласно  изобретению;
Фиг.3 - второй вариант конструкции крепежного устройства согласно изобретению.
На Фиг.1 показано крепежное устройство 1, известное из уровня техники, (изделие Rondostat компании Honeywell AG, г.Оффенбах, Германия).
Регулирующий элемент 2, например, элемент термостатического клапана, закреплен на корпусе клапана 3. Показана лишь часть корпуса клапана 3, а именно та часть, сквозь которую проходит исполнительный толкатель элемента клапана (не показанного на рисунке).
При использовании с радиатором, корпус клапана данного типа служит, например, для регулирования движения жидкости-теплоносителя по радиатору.
Корпус клапана 3 имеет радиально и наружу выступающую часть 4, используемую для крепления регулирующего элемента 2.
Резьбовое кольцо 5 устанавливают на корпусе клапана 3 в районе выступающей части 4. В резьбовом кольце 5 находится первая нитка резьбы 6; резьба является наружной. Кроме того, резьбовое кольцо 5 располагает направленной радиально внутрь поверхностью 7, которая опирается на нижнюю часть выступа 4, образующего обжимную поверхность 8. Для простоты описания будем считать, что нижняя часть - это часть, направленная в сторону от регулирующего элемента 2. Данная конфигурация не зависит от расположения устройства в том или ином помещении.
По радиусу резьбового кольца 5 расположен выступающий внутрь фланец 9, частично закрывающий собой переднюю часть 10 корпуса клапана 3. Фланец 9 обеспечивает неизменность положения резьбового кольца 5, когда оно установлено на корпусе клапана.
Кроме того, крепежное устройство 1 содержит крепежный элемент 11, включающий в себя вторую нитку резьбы 12; данная резьба является внутренней. Крепежный элемент 11 выполнен в виде гайки, по радиусу которой расположен выступающий внутрь фланец 13, удерживающий радиально и наружу выступающее основание 14 регулирующего элемента 2.
При вращении крепежного элемента 11 относительно резьбового кольца 5 (а также относительно регулирующего элемента 2), регулирующий элемент 2 своим основанием 14 прижимается к резьбовому кольцу 5. При достижении данного положения далее закручивать крепежный элемент 11 становится невозможным. В этой ситуации может оказаться, что поверхность 7 резьбового кольца 5 опирается на обжимную поверхность 8 выступа 4 с недостаточной силой. Если эта сила недостаточна, то нет гарантии, что регулирующий элемент 2 сможет в должной степени сопротивляться внешним воздействиям без угрозы повреждения крепежа между регулирующим элементом 2 и корпусом клапана 3. Решение данной проблемы показано на Фиг.2 и 3.
На Фиг.2 и 3 одинаковые и функционально одинаковые элементы имеют те же номера, что и на Фиг.1.
При использовании крепежного устройства 1 в соответствии с Фиг.2 регулирующий элемент опирается непосредственно на корпус 3 клапана опорной поверхностью 15. Резьбовое кольцо 5 опирается поверхностью 7 на обжимную поверхность 8 выступа 4. В торцевой части, обращенной к регулирующему элементу 2, у резьбового кольца 5 по радиусу имеется небольшой обращенный внутрь выступ 16, который опирается на коническую секцию 17 стенки корпуса 3 клапана, однако не входит в зацепление с лицевой стороной 10 корпуса 3 клапана. Наоборот, между торцевой частью резьбового кольца 5, обращенной к регулирующему элементу 2, и опорной поверхностью 15 регулирующего элемента 2 остается зазор 18. Благодаря этому первая нитка резьбы 6 заканчивается на заранее определенном расстоянии до опорной поверхности 15.
Таким образом, вращение крепежного элемента 11 относительно резьбового кольца 5 может обеспечить большее усилие зажатия корпуса 3 клапана между резьбовым кольцом 5 и опорной поверхностью 15. Основание 14 исполнительного элемента 2, опирающегося на резьбовое кольцо 5, затяжке не препятствует. Напротив, здесь появляется достаточное пространство, заполненное воздухом или сжимаемым/эластичным материалом. Это означает, что крепежный элемент 11 можно затягивать с более высоким моментом. Поверхность 7 резьбового кольца 5 притягивается вплотную к обжимной поверхности 8 выступа 4. Поскольку обжимная поверхность 8 имеет наклон, т.е. она наклонена или образует конус относительно оси вращения крепежного элемента и оси резьбы двух ниток резьбы 6 и 12, резьбовое кольцо 5 начнет радиально расширяться при затяжке в направлении регулирующего элемента 2. Это возможно также поскольку, среди прочих факторов, у резьбовое кольцо 5 размыкается по окружности (на рисунке это не показано). Размыкание резьбового кольца 5 облегчает его установку на корпусе клапана 3. Резьбовое кольцо 5 нужно лишь немного расширить по радиусу, чтобы протолкнуть его над выступом 4. Чем сильнее затянут крепежный элемент 11, тем сильнее прижата поверхность 7 к обжимной поверхности 8 выступа 4. В результате возникает радиальное расширение резьбового кольца 5, которое благодаря этому очень плотно примыкает к внутренней стороне крепежного элемента 11.
Данному расширению способствует и коническая конструкция секции стенки 17. Ее наклон начинается на радиусе, меньшем, чем внутренний радиус резьбового кольца 5 в состоянии покоя, которое оно принимает под влиянием собственной упругости.
В варианте конструкции, показанном на Фиг.2, регулирующий элемент 2 прикреплен непосредственно к корпусу 3 клапана, где он, кроме того, зажат.
Выступ 4 корпуса 3 клапана также зажат между регулирующим элементом 2 и резьбовым кольцом 5. Размеры зазора 18 между резьбовым кольцом 5 и опорной поверхностью 15 выбраны с таким расчетом, чтобы этот зазор сохранялся даже при максимально возможном моменте затяжки.
На Фиг.3 показан измененный вариант конструкции, у которого одинаковые и похожие детали имеют те же номера, что и на других двух фигурах.
В варианте, показанном на Фиг.3, опорная поверхность 15 образована на крепежном элементе 11. Это значит, что крепежный элемент 11 можно изначально установить на корпусе 3 клапана без регулирующего элемента 2, поскольку крепежный элемент 11, функцию которого здесь также выполняет накидная гайка, навинчивается на резьбовое кольцо 5.
В верхней части крепежного элемента 11 имеется дополнительная нитка резьбы 19, на которой можно закрепить регулирующий элемент. Разумеется, возможны и другие варианты крепления.
Допустимы разнообразные отклонения от показанного на данной фигуре варианта конструкции. Например, резьбовое кольцо 5 может состоять из нескольких частей, размещенных вокруг выступа 4 и таким образом иметь разрывы в нескольких местах. Тогда резьбовое кольцо 5 будет удерживаться как единое целое также с помощью крепежного элемента 11. Если конструкция резьбового кольцо 5 позволяет его можно расширять, поскольку оно, например, выполнено из расширяемого материала, то и разрывов кольца можно полностью избежать: резьбовое кольцо 5 расширяют, проталкивают над выступом 4, затем обратно сжимают.
Кроме того, резьбовое кольцо 5 можно сначала установить на устройстве, включающем в себя регулирующий элемент 2 и крепежный элемент 11, затем поместить на корпусе 3 клапана и прижать к нему. Многие геометрические формы допускают данный способ крепления, в частности, если элемент 4 не выступает слишком далеко над корпусом 3 клапана.
В данном контексте термин «резьба» имеет довольно широкое толкование. Помимо показанной на рисунках винтовой резьбы, данный термин охватывает все возможные рельефы крепления, при которых при вращательном движении происходит затяжка по оси резьбы. К примеру, резьба может также быть выполнена в виде спирально расширяющейся канавки (с единственной ниткой или даже менее чем с одним поворотом на 360°) или расширяющегося по спирали ребра. В двух последних случаях поворота, существенно не доходящего до 360°, будет достаточно для создания требуемого усилия зажима.