Клапан, в частности клапан теплообменника
VALVE, IN PARTICULAR VALVE OF HEAT EXCHANGER

Настоящее изобретение относится к клапану, в частности к клапану теплообменника, содержащему устройство корпуса, клапанный элемент внутри упомянутого устройства корпуса, коробку сальника, содержащую корпус коробки сальника и соединенную с упомянутым устройством корпуса, а также стержень, действующий на упомянутый клапанный элемент.
Такой клапан теплообменника используют для регулирования потока нагревающей текучей среды, проходящей через теплообменник, например, через радиатор или через систему труб обогрева пола.
Регулирование потока обеспечивается с помощью определенного положения клапанного элемента. Например, когда клапанный элемент взаимодействует с клапанным седлом, то большее расстояние между клапанным элементом и клапанным седлом обеспечивает возможность прохождения большого потока нагревающей текучей среды, тогда как небольшое расстояние между клапанным элементом и клапанным седлом уменьшает поток.
Для регулирования положения клапанного элемента снаружи используют стержень. Во многих случаях стержень может приводиться в действие исполнительным механизмом, например, термостатическим исполнительным механизмом.
Нагревающая текучая среда, поступающая в устройство корпуса, доходит до внутренней стороны коробки сальника. Коробка сальника используется для создания уплотнения, так что нагревающая текучая среда не может вытекать наружу.
В некоторых случаях можно наблюдать, что после длительного периода отсутствия нагревания, например в летнее время, происходит заедание стержня в коробке сальника так, что необходимо прилагать определенное усилие, чтобы вновь перемещать стержень в коробке сальника. В некоторых случаях приходится прилагать механическое усилие для удаления материалов, создающих заедание (ржавчины или веществ, образовавшихся при окислении).
Целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является уменьшение опасности возникновения заедания стержня в коробке сальника.
Эта цель достигается с помощью клапана теплообменника, как изложено выше, в котором корпус коробки сальника изготовлен из пластикового материала.
При использовании корпуса коробки сальника из пластикового материала можно избежать образования гальванического элемента из двух металлических частей, т.е. стержня и корпуса коробки сальника, и жидкости. Следовательно, опасность возникновения коррозии между металлическим стержнем и корпусом коробки сальника значительно уменьшается. Предполагается, что такая коррозия является основной причиной заедания стержня в коробке сальника.
В предпочтительном варианте стержень изготовлен из металла. Когда стержень из металла используется в соединении с другими частями из металла, то возникает особая опасность заедания стержня, поскольку металлические части вместе с жидкой средой образуют гальванический элемент. Настоящее изобретение обеспечивает преимущества, в частности, при использовании металлического стержня.
В другом предпочтительном варианте осуществления стержень изготовлен из пластикового материала или керамики. В этом случае опасность заедания уменьшается почти до нуля.
В предпочтительном варианте корпус коробки сальника изготовлен формованием. При использовании пластикового материала процесс формирования корпуса коробки сальника упрощается. Например, корпус коробки сальника может быть сформирован литьевым формованием. Такое решение имеет дополнительное преимущество, заключающееся в возможности сохранять на низком уровне стоимость производства корпуса коробки сальника и клапана теплообменника в целом. Как правило, пластиковый материал является более дешевым по сравнению с металлическим материалом. Кроме того, можно избежать таких технологических этапов, как механическая обработка.
В предпочтительном варианте между стержнем и корпусом коробки сальника расположен пластиковый материал, имеющий низкий коэффициент трения. Использование такого материала с низким коэффициентом трения обеспечивает два результата. Уменьшается опасность заедания стержня в корпусе коробки сальника. А также уменьшается трение между стержнем и корпусом коробки сальника, так что исполнительный механизм, действующий на стержень для регулирования положения клапанного элемента внутри устройства корпуса, может более непосредственным образом регулировать это положение.
В предпочтительном варианте пластиковым материалом с низким коэффициентом трения является политетрафторэтилен.
Политетрафторэтилен можно легко расположить в соответствующей области между стержнем и корпусом коробки сальника с созданием требуемого незначительного трения между стержнем и корпусом коробки сальника.
В предпочтительном варианте коробка сальника соединена с устройством корпуса посредством безрезьбового соединения. Когда корпус коробки сальника изготовлен из пластикового материала, возникает опасность деформирования корпуса коробки сальника под действием тепла и повышенной температуры. В этом случае для резьбового соединения возникает опасность его ослабления. При использовании безрезьбового соединения такая опасность уменьшается.
В предпочтительном варианте соединение выполнено в виде байонетного соединения. При байонетном соединении коробка сальника вставляется в осевом направлении, т.е. параллельно направлению продольной длины стержня, в устройство корпуса до тех пор, пока она не достигнет заданного положения. После этого коробка сальника поворачивается на заданный угол и соединение устанавливается. Такое байонетное соединение может устанавливаться без использования инструментов.
В другом предпочтительном варианте осуществления соединение содержит пружинное кольцо. В этом случае коробка сальника содержит проходящую по периферии канавку на радиально наружной стороне, а устройство корпуса содержит проходящую по периферии канавку на радиально внутренней стороне. Пружинное кольцо может быть установлено, например, в канавке коробки сальника. Пружинное кольцо для установки сжимается так, что его наружный диаметр становится равным диаметру коробки сальника. Когда обе канавки коробки сальника и устройства корпуса совмещаются друг с другом, пружинное кольцо расширяется и частично заполняет обе канавки. Такое соединение также может устанавливаться без инструментов.
В предпочтительном варианте между коробкой сальника и устройством корпуса установлено наружное уплотнительное кольцо. При использовании безрезьбового соединения для соединения коробки сальника и устройства корпуса данное уплотнительное кольцо упрощает образование герметичного соединения между коробкой сальника и устройством корпуса.
Кроме того, предпочтительно, между стержнем и корпусом коробки сальника установлено внутреннее уплотнительное кольцо. Это внутреннее уплотнительное кольцо перекрывает поток текучей среды вдоль стержня.
В предпочтительном варианте стержень снабжен ограничителем. Такой ограничитель препятствует выходу стержня из коробки сальника в направлении из устройства корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления стержень имеет расширение диаметра, образующее упомянутый ограничитель. В этом случае стержень может изготавливаться из одной заготовки.
В другом предпочтительном варианте осуществления на стержне закреплено кольцо, образуя ограничитель. В этом случае для изготовления стержня потребуется меньше материала.
Ниже приведено более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает вид в разрезе клапана теплообменника,
Фиг. 2 показывает увеличенный вид коробки сальника в соответствии с фиг. 1, и
Фиг. 3 показывает увеличенный вид другого варианта осуществления коробки сальника, и
Фиг. 4 показывает другой вариант осуществления стержня и коробки сальника.
Фиг. 1 показывает вид в разрезе клапана 1 теплообменника, содержащего корпус 2 клапана. Корпус клапана содержит впускное отверстие 3 и выпускное отверстие 4.
Верхняя часть 5 клапана соединена с корпусом 2 клапана. Внутри верхней части 5 клапана расположен вкладыш 6. Вкладыш 6 закреплен с возможностью поворота на элементе 7 предварительной настройки, образующем клапанное седло 8. Вкладыш 6 может поворачиваться внутри верхней части 5 клапана посредством ручки 9. Для упрощения настоящего описания корпус 2 клапана, верхняя часть 5 клапана, вкладыш 6 и элемент 7 предварительной настройки совместно называются «устройством клапана». Устройство клапана может содержать больше или меньше компонентов, по сравнению с перечисленными компонентами.
Клапанный элемент 10 расположен внутри упомянутого устройства корпуса, а точнее внутри элемента 7 предварительной настройки. Клапанный элемент 10 соединен со штоком 11 клапана, который, в свою очередь, выполнен с возможностью взаимодействия со стержнем 12.
Клапанный элемент 10 подгружен пружиной 13 в направлении от клапанного седла 8 к стержню 12.
Стержень 12 размещен в коробке 14 сальника с возможностью скольжения. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, коробка 14 сальника содержит корпус 15 коробки сальника и держатель 16 коробки сальника. Как можно видеть на фиг. 2, корпус 15 коробки сальника и держатель 16 коробки сальника соединены друг с другом посредством защелочного соединения 17.
Корпус 15 коробки сальника изготовлен из пластикового материала. Держатель 16 коробки сальника также может быть изготовлен из пластикового материала. Стержень 12 изготовлен из металла. Однако он также может быть изготовлен из пластикового или керамического материала.
Между упомянутым корпусом 15 коробки сальника и вкладышем 6, образующим часть устройства корпуса, расположено наружное уплотнительное кольцо 18. Между корпусом 15 коробки сальника и стержнем 12 расположено внутреннее уплотнительное кольцо 19.
Стержень 12 содержит ограничитель 20 в форме диска, закрепленного на стержне 12 и предотвращающего выход стержня 12 из коробки 14 сальника в направлении от клапанного седла 8.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, коробка 14 сальника соединена с вкладышем 6 посредством байонетного соединения 21. В показанном виде это байонетное соединение 21 содержит выступ 22 на коробке 14 сальника и углубление 23 на вкладыше 6. Естественно, по периферии коробки 14 сальника выполнено некоторое количество выступов 22. Выступ 22 может перемещаться в положение, показанное с помощью осевого паза 24 (показанного для другого выступа). Затем коробку 14 сальника поворачивают относительно вкладыша 6 для приведения выступа 22 в зацепление с углублением 23. Таким образом, соединение между коробкой 14 сальника и вкладышем 6 может быть установлено без использования резьбы.
Возможны другие безрезьбовые соединения. Например, возможно расположение выступов 22 на радиально внутренней стороне вкладыша 6, а углубления 23 - на радиально наружной стороне коробки сальника.
Помимо этого, можно использовать пружинное кольцо (не показанное) и две сопряженные канавки, а именно, одну канавку во вкладыше 6, и другую канавку в коробке 14 сальника. Например, пружинное кольцо может быть расположено в канавке коробки 14 сальника и сжато. Коробку сальника можно ввести во вкладыш 6 при сжатом состоянии пружинного кольца. Когда две канавки совмещаются друг с другом, пружинное кольцо расширяется.
Кроме того, можно использовать некоторое количество шариков, распределенных по периферии вкладыша 6 при условии, что коробка 14 сальника содержит ответные углубления или проходящую по периферии канавку. Когда коробка 14 сальника вставляется во вкладыш 6, шарики могут прижиматься радиально внутрь для установления соединения между коробкой 14 сальника и вкладышем 6. Шарики могут перемещаться, например, посредством кольца, такого как ручка 9, например, посредством поворота такого кольца или перемещения такого кольца в осевом направлении.
Как можно видеть на фиг. 1, между клапанным элементом 10 и вкладышем 6 расположен уплотнительный элемент 25. Когда коробку 14 сальника извлекают из вкладыша 6, например, для замены коробки 14 сальника, пружина 13 прижимает уплотнительное средство 25 к вкладышу 6, создавая герметичное уплотнение и предотвращая вытекание нагревающей текучей среды наружу.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, коробка 14 сальника содержит держатель 16 коробки сальника, используемый для установления соединения между коробкой 14 сальника и вкладышем 6.
Фиг. 3 показывает другой вариант осуществления, в котором элементы, показанные на фиг. 1 и 2, обозначены теми же ссылочными позициями.
В этом варианте осуществления корпус 15 коробки сальника непосредственно образует байонетное соединение с вкладышем 6, т.е. выступ 22 является частью корпуса 15 коробки сальника. Корпус 15 коробки сальника закрыт крышкой 26, соединенной с корпусом коробки сальника посредством защелочного соединения 27.
Фиг. 4 показывает другой вариант осуществления коробки 14 сальника с несколько видоизмененным стержнем 12.
Стержень 12 содержит секцию 28, имеющую увеличенный наружный диаметр. Эта секция показана в виде диска. Однако можно использовать секцию 28 с большим диаметром и с большей длиной. Можно продлить секцию 28 вниз к штоку 11 клапана.
Помимо этого, корпус 15 коробки сальника снабжен снижающим трение материалом 30, например, политетрафторэтиленом, в области, в которой стержень 12 входит в контакт с корпусом 15 коробки сальника. Подобный снижающий трение пластиковый материал 29 может использоваться в области между стержнем 12 и корпусом 16 коробки сальника.