КЛАПАН ТЕПЛООБМЕННИКА
HEAT EXCHANGER VALVE

Настоящее изобретение относится к клапану теплообменника, содержащему корпус, имеющий первый порт и второй порт, клапанное седло, расположенное между упомянутым первым портом и упомянутым вторым портом, имеющее ось клапанного седла, клапанный элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с упомянутым клапанным седлом, и средства предварительной настройки, содержащие элемент предварительной настройки в качестве части регулируемого выпуска. В клапане теплообменника средства предварительной настройки используются для ограничения потока через клапан. Средства предварительной настройки задают гидравлическое сопротивление клапана в полностью открытом состоянии.
Изобретение описано на примере клапана теплообменника, который может быть, например, клапаном радиатора. Однако изобретение также может быть использовано и в других клапанах.
По существу, предусмотрено два варианта регулировки предварительной настройки клапана. В одном из таких вариантов используется регулируемый выпуск, т.е. выпуск, эффективное поперечное сечение которого может быть увеличено или уменьшено. Размер упомянутого эффективного поперечного сечения определяет максимальный поток через клапан. В другом варианте используется ограничение хода клапанного элемента. Клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения в направлении от клапанного седла до тех пор, пока он не упрется в стопор. Ход клапанного элемента может изменяться при перемещении такого стопора. Максимальный поток через клапан определяется максимальным расстоянием между клапанным элементом и клапанным седлом. Однако изготовление такого стопора с необходимой точностью для того, чтобы регулировка предварительной настройки могла производиться соответствующим образом, является довольно трудной задачей.
Целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является создание средств предварительной настройки, обеспечивающих точную предварительную настройку клапана.
Эта цель достигается с помощью клапана, как описано выше, в котором упомянутый элемент предварительной настройки выполнен с возможностью перемещения параллельно оси клапанного седла для регулировки предварительной настройки.
Другими словами, элемент предварительной настройки выполнен с возможностью перемещения в направлении от клапанного седла или в направлении к клапанному седлу. Такое прямолинейное перемещение может осуществляться весьма точным образом, так что предварительная настройка может регулироваться с достаточно высокой точностью. Элемент предварительной настройки является частью регулируемого выпуска. Когда элемент предварительной настройки перемещается, меняется размер выпуска и, следовательно, сопротивление дросселирования выпуска.
В предпочтительном варианте элемент предварительной настройки расположен выше по потоку относительно упомянутого клапанного седла. Это обеспечивает то преимущество, что ниже по потоку относительно клапанного седла доступно больше места и существует больше вариантов для конструирования корпуса клапана. В предпочтительном варианте осуществления корпус содержит внутреннюю резьбу, во внутреннюю резьбу ввинчен приводной элемент, имеющий наружную резьбу, причем приводной элемент выполнен с возможностью, при повороте, перемещения элемента предварительной настройки параллельно оси клапанного седла. Для осуществления предварительной настройки необходимо только повернуть приводной элемент в корпусе. Резьбовая пара, т.е. внутренняя резьба и наружная резьба, образуют подобие зубчатой передачи с относительно низким передаточным числом. Например, при повороте приводного элемента на 360°, элемент предварительной настройки перемещается только на несколько миллиметров. Однако возможно и другое передаточное соотношение. Таким образом, обеспечивается весьма высокая точность регулировки положения элемента предварительной настройки.
В предпочтительном варианте клапанное седло образовано на компоненте клапанного седла, установленном с возможностью поворота в корпусе и прикрепленном к приводному элементу в направлении поворота. Поворот компонента клапанного седла приводит к повороту приводного элемента. Компонент клапанного седла может снаружи приводиться в движение в направлении поворота, например, посредством вкладыша клапана.
В предпочтительном варианте элемент предварительной настройки прижат к упомянутому приводному элементу посредством пружинного средства. Пружинное средство прижимает элемент предварительной настройки к приводному элементу, так что можно обеспечить очень точную регулировку элемента предварительной настройки посредством поворота приводного элемента в снабженном резьбой корпусе.
В предпочтительном варианте упомянутое пружинное средство опирается на стопор в корпусе, причем стопор образует направляющую деталь для элемента предварительной настройки. Это простой способ, позволяющий обеспечить наличие стопора. Когда пружинное средство представляет собой, например, спиральную пружину и охватывает часть элемента предварительной настройки, элемент предварительной настройки может направляться в стопоре, таким образом, он может оставаться в среднем положении относительно клапанного седла.
В другом предпочтительном варианте осуществления элемент предварительной настройки направляется посредством приводного элемента в направлении, параллельном оси клапана. С этой целью элемент предварительной настройки может быть снабжен цилиндрическим выступом, выходящим в канал, предусмотренный в приводном элементе.
В предпочтительном варианте осуществления элемент предварительной настройки вместе с противодействующим элементом образуют отверстие предварительной настройки, размер которого изменяется при перемещении элемента предварительной настройки. Отверстие предварительной настройки задается сочетанием элемента предварительной настройки и противодействующего элемента. Отверстие предварительной настройки может иметь различные размеры в зависимости от расстояния между элементом предварительной настройки и противодействующим элементом.
В предпочтительном варианте противодействующий элемент является частью корпуса. Тогда для образования противодействующего элемента не требуется какой-либо отдельный элемент.Когда корпус изготавливается, например, посредством литья под давлением из пластикового материала, противодействующий элемент может быть изготовлен во время процесса литья.
В предпочтительном варианте противодействующий элемент имеет форму кольцеобразного выступа, выступающего радиально внутрь в направлении элемента предварительной настройки. Это является простой формой противодействующего элемента.
В предпочтительном варианте элемент предварительной настройки содержит кольцеобразную стенку, имеющую по меньшей мере одно отверстие. Такое отверстие обеспечивает возможность предварительной настройки с весьма высокой точностью.
В этом случае предпочтительно, чтобы упомянутое отверстие имело ширину в направлении по окружности, изменяющуюся вдоль оси клапанного седла. Это обеспечивает возможность регулировки предварительной настройки, в частности, в области малых скоростей потока.
В предпочтительном варианте осуществления элемент предварительной настройки выполнен с возможностью перемещения в положение, в котором противодействующий элемент перекрывает конец отверстия, противоположный клапанному седлу. В этом случае регулировка обеспечивает минимальный поток через клапан.
В предпочтительном варианте элемент предварительной настройки имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру противодействующего элемента. Когда элемент предварительной настройки перемещается в конечное положение, клапан почти закрыт.Однако возможно некоторая протечка.
В предпочтительном варианте осуществления второй порт включает в себя несколько отверстий в корпусе, распределенных в направлении по окружности вокруг упомянутой оси клапанного седла. Поскольку элемент предварительной настройки расположен выше по потоку относительно клапанного седла, корпус может быть сконструирован таким образом, что текучая среда может вытекать из корпуса во всех направлениях радиально по отношению к упомянутой оси клапанного седла. Это устраняет необходимость монтировать корпус клапана в заданном угловом положении относительно, например, теплообменника.
Ниже описан предпочтительный вариант осуществления клапана со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет вид в сечении клапана, и
Фиг. 2 представляет увеличенный вид фрагмента II с фиг. 1.
Фиг. 1 схематически иллюстрирует клапан теплообменника 1, который является примером клапана согласно варианту осуществления изобретения. Клапан 1 содержит корпус 2, имеющий верхнюю часть 2а и нижнюю часть 2b. Корпус 2 содержит первый порт 3 и второй порт 4. В настоящем варианте осуществления первый порт 3 служит в качестве впускного отверстия, и второй порт 4 служит в качестве выпускного отверстия.
Клапанное седло 5 расположено между упомянутым первым портом 3 и упомянутым вторым портом 4 и имеет ось 6 клапанного седла. В настоящем варианте осуществления клапанное седло 5 имеет круглую форму, и ось 6 клапанного седла проходит через центр клапанного седла 5 и перпендикулярна упомянутому клапанному седлу 5.
Кроме того, клапанный элемент 7 выполнен с возможностью взаимодействия с клапанным седлом 5. Клапанный элемент 7 приводится в действие посредством штока 8 клапана. Клапанный элемент 7 выполнен с возможностью перемещения вдоль оси 6 клапанного седла. Клапанный элемент 7 вместе с клапанным седлом 5 называют "главным клапаном".
Предусмотрены также средства 9 предварительной настройки, как описано ниже. Средства 9 предварительной настройки задают максимальный для данного давления поток через клапан 1, даже если клапанный элемент 7 находится на наибольшем возможном расстоянии от клапанного седла 5. Средства 9 предварительной настройки расположены выше по потоку относительно главного клапана, т.е. выше по потоку относительно клапанного седла 5.
Средства 9 предварительной настройки содержат элемент 10 предварительной настройки, выполненный с возможностью перемещения параллельно оси 6 клапанного седла, т.е. элемент 10 предварительной настройки выполнен с возможностью перемещения в направлении от клапанного седла 5 и в направлении него.
Перемещение элемента 10 предварительной настройки обеспечивается посредством взаимодействия корпуса 2, и более конкретно, нижней части 2b корпуса, с приводным элементом 11. Приводной элемент 11 содержит наружную резьбу 12, которая находится в сцеплении с внутренней резьбой 13 корпуса 2.
Клапанное седло 5 образовано на компоненте 14 клапанного седла. Компонент 14 клапанного седла установлен с возможностью поворота в корпусе 2. Поворот компонента 14 клапанного седла в корпусе 2 может быть вызван поворотом вкладыша 15 клапана, который соединен посредством соединяющей части 16 с кольцом 17 на верхней части корпуса 2.
Компонент 14 клапанного седла прикреплен с возможностью поворота к приводному элементу 11. Однако приводной элемент 11 выполнен с возможностью перемещения относительно упомянутого компонента 14 клапанного седла параллельно упомянутой оси 6 клапанного седла. С этой целью компонент 14 клапанного седла содержит один или более выступов 18, проходящих параллельно оси 6 клапанного седла и выступающих в соответствующее количество каналов 19, причем каналы 19 проходят параллельно упомянутой оси 6 клапанного седла.
Корпус содержит выступ 20, выступающий радиально внутрь.
Элемент предварительной настройки содержит основание 21, диаметр которого подогнан под внутренний диаметр выступа 20, т.е. диаметр основания 21 почти равен внутреннему диаметру выступа 20. Однако для обеспечения возможности перемещения относительно корпуса 2, основание 21 имеет наружный диаметр, который немного меньше внутреннего диаметра выступа 20.
Стенка 22 проходит от основания 21 в направлении компонента 14 клапанного седла. Стенка 22 содержит несколько отверстий 23, равномерно распределенных по стенке 22 в направлении по окружности.
Как можно видеть на фиг. 2, выступ 20 образует противодействующий к элементу 10 предварительной настройки элемент и в большей или меньшей степени закрывает отверстия 23 в зависимости от осевого положения элемента 10 предварительной настройки. Противодействующий элемент, т.е. в этом случае выступ 20, вместе с элементом предварительной настройки образуют основные части средств 9 предварительной настройки.
Элемент 10 предварительной настройки может быть перемещен в положение, в котором он расположен на наименьшем расстоянии от компонента 14 клапанного седла. В этом положении основание 21 входит в перекрытие с выступом 20, т.е. с противодействующим элементом, так что между противодействующим элементом и элементом 10 предварительной настройки остается только очень небольшой зазор. В этом положении клапан 1 почти закрыт.Можно наблюдать только незначительную протечку.
Элемент 10 предварительной настройки содержит первый вал 24 и второй вал 25. Первый вал 24 окружен пружинным средством 26, которое опирается на стопор 27. Пружинное средство 26 прижимает элемент 10 предварительной настройки к приводному элементу 11. Стопор 27 образует направляющую деталь для первого вала 24.
Приводной элемент 11 образует другую направляющую деталь для второго вала 25, так что элемент 10 предварительной настройки может удерживаться в положении точного центрирования с осью 6 клапанного седла.
Разделение части средств 9 предварительной настройки на элемент 10 предварительной настройки и приводной элемент 11 имеет преимущество в том, что обеспечивается большой допуск. Однако элемент 10 предварительной настройки и приводное средство 11 также можно выполнить как единый элемент.
Элемент 10 предварительной настройки и приводной элемент 11 могут быть выполнены из пластикового материала. Нижняя часть 2b корпуса 2 также может быть выполнена из пластикового материала. В этом случае выступ 20 может быть выполнен за одно целое с нижней частью 2b корпуса 2 посредством, например литья под давлением.
Кроме того, компонент 14 клапанного седла также может быть выполнен из пластикового материала. Все части, выполненные из пластикового материала, могут быть образованы посредством литья под давлением, так что не будет необходимости в дальнейшей механической обработке.
Резьбовое соединение между приводным элементом 11 и корпусом 2 образует зубчатую передачу, имеющую относительно высокое передаточное отношение. Поворот компонента 14 клапанного седла на заданный угол вызывает относительно небольшое перемещение приводного элемента 11 и, следовательно, элемента 10 предварительной настройки. Следовательно, положение элемента 10 предварительной настройки относительно выступа 20 может регулироваться с довольно высокой точностью.
Как упомянуто выше, элемент 10 предварительной настройки может быть перемещен в направлении компонента 14 клапанного седла, так что основание 21 перекрывается или, по меньшей мере находится в непосредственной близости с упомянутым выступом 20. В этом случае отверстие 23 закрывается упомянутым выступом 20.
Отверстие 23 может иметь постоянную ширину в направлении по окружности. Однако в предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно отверстие 23 имеет ширину в направлении по окружности, которая увеличивается в направлении от основания 21 к компоненту 14 клапанного седла, т.е. оно имеет наибольшее расширение в направлении по окружности на конце стенки 22, направленном к компоненту 14 клапанного седла. Это обеспечивает возможность предварительной настройки с очень высокой точностью, в частности в области малых скоростей потока.
Поскольку средства 9 предварительной настройки расположены выше по потоку относительно упомянутого клапанного седла 5, можно сконструировать корпус 2 с несколькими отверстиями 28 корпуса, распределенными в направлении по окружности вокруг упомянутой оси 6 клапанного седла. Текучая среда входит в корпус через первый порт 3 и протекает по существу в осевом направлении, т.е. параллельно направлению оси 6 клапанного седла, и может покинуть корпус 2 после прохождения главного клапана по существу во всех радиальных направлениях (относительно оси 6 клапанного седла). Следовательно, устраняется необходимость монтировать клапан в заданном угловом положении относительно радиатора или другого теплообменника.