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

Изобретение относится к клапану, в частности к клапану теплообменника, содержащему корпус, имеющий первое отверстие, второе отверстие, проточный канал между упомянутым первым отверстием и упомянутым вторым отверстием, клапанные средства, расположенные в упомянутом проточном канале и включающие в себя клапанный элемент и клапанное седло.
Такой клапан может использоваться в соединении с теплообменником, в частности с радиатором, для того, чтобы контролировать поток теплоносителя или охлаждающей жидкости через теплообменник.
Некоторые нагревающие или охлаждающие системы требуют повышенного расхода теплоносителя, что в большинстве случаев связано с риском образования высокого давления. Настоящее изобретение относится, в частности, к клапану высокого давления.
Когда требуется осуществить техническое обслуживание теплообменника, соединенного с клапаном, необходимо, чтобы клапан перекрывал поток текучей среды. Когда нет необходимости в отоплении или охлаждении, например, в летний период в случае отопления, клапан также должен прерывать поток. Однако такой клапан зачастую приводят в действие посредством термостатического исполнительного механизма. Даже если термостатический исполнительный механизм находится в состоянии, в котором клапанный элемент перемещен в положение прижатия к клапанному седлу для закрытия клапана, существует риск, что в случае высокого давления клапанный элемент оторвется от клапанного седла. Большинство термостатических исполнительных механизмов содержат предохранительную пружину, обеспечивающую перемещение клапанного элемента в противодействие силе термостатического исполнительного механизма в случае возникновения высокого давления и, таким образом, поднимающую клапанный элемент, сжимающий предохранительную пружину, от клапанного седла.
Может быть очень опасным проводить техническое обслуживание теплообменника, когда он соединен с клапаном.
Задачей, лежащей в основе изобретения, является облегчение технического обслуживания теплообменника, соединенного с таким клапаном.
Эта задача решается посредством теплообменника, аналогичного описанному выше, в котором в дополнение к упомянутым клапанным средствам предусмотрены закрывающие средства.
Функции закрывания или перекрытия клапана теперь реализованы не только за счет клапанных средств, т.е. за счет клапанного элемента, взаимодействующего с клапанным седлом. Дополнительно, для полного закрытия клапана и надежного прерывания любого потока, проходящего через проточный канал клапана, могут использоваться закрывающие средства.
В предпочтительном варианте осуществления закрывающие средства окружает клапанные средства. В этом случае направление потока через клапан не так важно. Кроме того, размещение закрывающих средств в корпусе не требует большого дополнительного пространства.
Предпочтительно, закрывающие средства содержат закрывающий элемент, выполненный с возможностью перемещения из закрытого положения в открытое положение посредством поворотного движения. Когда закрывающий элемент находится в закрытом положении, он не может передвинуться в открытое положение под действием давления текучей среды внутри корпуса. Давление, как таковое, не может вызывать поворотное движение, так что когда закрывающий элемент находится в закрытом положении, клапан закрыт надежным образом.
Предпочтительно, клапанный элемент соединен со штоком клапана, имеющим ось штока, и закрывающий элемент выполнен с возможностью поворота вокруг оси штока. Ось штока образует центр вращения закрывающего элемента.
В предпочтительном варианте осуществления внутри корпуса расположен вкладыш, причем вкладыш образует часть закрывающих средств. Вкладыш используется для образования клапанного седла, так что в механической обработке корпуса нет необходимости.
В предпочтительном варианте клапанный элемент является направляемым во вкладыше. Вкладыш может использоваться и для другой цели. Он направляет клапанный элемент. С этой целью клапанный элемент может быть снабжен выступом, выдвинутым внутрь канала во вкладыше.
Предпочтительно, вкладыш содержит полый цилиндр, имеющий отверстие в периферийной стенке, а закрывающий элемент содержит цилиндрическую стенку, имеющую переднюю поверхность, которая наклонена относительно плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической стенки. Цилиндрическая стенка закрывающего элемента имеет свою наибольшую длину и свою наименьшую длину, разнесенные на 180°. Когда наименьшая длина находится в местоположении отверстия в периферийной стенке полого цилиндра, закрывающие средства открыты. Когда наибольшая длина находится в местоположении отверстия - закрывающие средства закрыты и надежно прерывают любой поток через клапан.
Предпочтительно, цилиндрическая стенка расположена внутри полого цилиндра. Этот вариант осуществления, в частности, является преимущественным в случае, когда поток через клапан направлен таким образом, что текучая среда проходит клапанное седло прежде, чем достичь клапанного элемента. В этом случае давление текучей среды нарастает внутри закрывающего элемента, так что закрывающий элемент прижимается к полому цилиндру, что повышает герметичность закрывающих средств.
Предпочтительно, между цилиндрической стенкой и полым цилиндром расположены уплотнительные средства. Уплотнительные средства используются для надежного уплотнения закрывающего элемента.
В этом случае предпочтительно, чтобы уплотнительные средства содержали уплотнительное кольцо, расположенное параллельно наклонной передней поверхности. Уплотнительное кольцо также является наклонным или скошенным. По существу, оно имеет форму эллипса. Благодаря своему скошенному размещению, уплотнительное кольцо может использоваться для образования перегородки между первым отверстием и вторым отверстием корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления в корпусе установлена верхняя часть клапана, причем верхняя часть клапана имеет отверстие, через которое видно индикатор расположения закрывающего элемента. Технический специалист может увидеть снаружи, находятся ли закрывающие средства в закрытом или в открытом состоянии.
Предпочтительно, закрывающий элемент содержит опорный участок, который расположен в верхней части клапана. Опорный участок обеспечивает возможность поворотного движения закрывающего элемента внутри верхней части клапана.
Предпочтительно, опорный участок содержит концевой участок, выступающий из верхней части клапана, причем на концевом участке закреплено с возможностью поворота кольцо, при этом кольцо имеет округлую геометрическую форму, отличную от цилиндра. Кольцо может, например, иметь канавки и зубцы, проходящие параллельно оси штока. Такая форма обеспечивает возможность ручной регулировки закрывающего элемента просто путем поворота кольца.
Предпочтительно, кольцо находится в защелочном соединении с верхней частью клапана. Кольцо надежно закреплено на верхней части клапана и не может отсоединиться.
Ниже будет более подробно описан предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет вид в сечении клапана теплообменника с закрывающими средствами в открытом состоянии,
Фиг. 2 иллюстрирует тот же клапан с закрывающими средствами в закрытом состоянии, и
Фиг. 3 иллюстрирует закрывающие средства на виде сбоку.
Одинаковые элементы на всех чертежах обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций.
Фиг. 1 иллюстрирует клапан теплообменника 1 в виде клапана радиатора, в частности клапана высокого давления. Клапан имеет корпус 2, который снабжен первым отверстием 3 и вторым отверстием 4. В настоящем случае первое отверстие 3 используется в качестве впускного отверстия, второе отверстие 4 используется в качестве выпускного отверстия.
Корпус содержит канал 5 между первым отверстием 3 и вторым отверстием 4. По существу, канал 5 расположен перпендикулярно первому отверстию 3 и второму отверстию 4.
В канале 5 установлен вкладыш 6 и, следовательно, расположен между первым отверстием 3 и вторым отверстием 4.
Вкладыш 6 содержит клапанное седло 7. Кроме того, вкладыш 6 содержит несколько отверстий 8, образующих часть проточного канала от первого отверстия 3 ко второму отверстию 4.
Клапанный элемент 9 взаимодействует с клапанным седлом 7. Клапанный элемент 9 содержит выступ 10, посредством которого он направляется в направляющем канале 11 вкладыша 6.
Клапанный элемент 9 подгружен пружиной 12. Сила пружины 12 направлена от клапанного седла 7.
Клапанный элемент соединен со штоком 13, который, в свою очередь, может приводиться в действие стержнем 14, расположенным внутри коробки сальника 15. Как известно, клапанный элемент 9 может приводиться в действие с помощью штока 13 и стержня 14 посредством термостатического исполнительного механизма, который здесь не изображен. Шток 13 и стержень 14 имеют общую ось 16, которую называют "осью штока".
Вкладыш 6 содержит полый цилиндр 17, окружающий клапанное седло 7 и клапанный элемент 9. Полый цилиндр 17 начинается в области вблизи клапанного седла 7 и простирается в направлении к коробке сальника 15. Полый цилиндр 17 заканчивается на конце канала 5, т.е. по существу он размещен заподлицо с корпусом 2. Полый цилиндр 17 образует часть закрывающих средств, более конкретно он представляет собой стационарную часть закрывающих средств.
Кроме того, закрывающие средства содержат закрывающий элемент 18, который является подвижной частью закрывающих средств. Полый цилиндр 17 имеет отверстие 19 в своей периферийной стенке. Закрывающий элемент 18 содержит цилиндрическую стенку 20 с передней поверхностью 21, которая наклонена относительно плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической стенки 20 и, следовательно, перпендикулярной оси 16 штока.
Другими словами, цилиндрическая стенка 20 имеет наименьшую длину параллельно оси 16 штока с правой стороны (как показано на фиг. 3) и наибольшую длину параллельно оси 16 штока с левой стороны, как показано на фиг. 3.
Фиг. 1 иллюстрирует состояние, в котором отверстие 19 в полом цилиндре 17 не закрыто цилиндрической стенкой 20 закрывающего элемента 18, поскольку закрывающий элемент 18 повернут таким образом, что в местоположении отверстия 19 находится наименьшая длина цилиндрической стенки 20.
Фиг. 2 иллюстрирует другое состояние, в котором отверстие 19 закрыто цилиндрической стенкой 20, поскольку наибольшая длина цилиндрической стенки 20 расположена в угловом положении отверстия 19.
Закрывающий элемент 18 расположен внутри полого цилиндра 17. Давление текучей среды, возникающее на первом отверстии 3, затем будет прижимать цилиндрическую стенку 20 закрывающего элемента 18 к радиальной внутренней стороне периферийной стенки полого цилиндра 17. Это повышает герметичность клапана 1.
В плоскости, перпендикулярной оси 16 штока, расположено первое уплотнительное кольцо 22, закрепленное на закрывающем элементе 18. Кроме того, закрывающий элемент 18 снабжен вторым уплотнительным кольцом 23, расположенным параллельно передней поверхности 21, т.е. оно скошено к оси 16 штока.
Первое уплотнительное кольцо 22 уплотняет корпус 2 с наружной стороны. В закрытом состоянии, как изображено на фиг. 2, второе уплотнительное кольцо 23 обеспечивает уплотнение между первым отверстием 3 и вторым отверстием 4 независимо от положения клапанного элемента 9 относительно клапанного седла 7.
Закрывающий элемент 18 продолжается на опорный участок 24, расположенный внутри верхней части 25 клапана. Опорный участок продолжается на концевой участок 26, выступающий из верхней части 25 клапана.
Кольцо 27, которое находится в защелочном соединении 28 с верхней частью 25 клапана, закреплено с возможностью поворота на концевом участке 26 и имеет округлую геометрическую форму, отличную от цилиндра. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, кольцо 27 содержит канавки 29 и зубцы 30, так что оператор может поворачивать кольцо 27 пальцами.
Верхняя часть 25 клапана содержит отверстие 31, через которое виден индикатор 32, который показывает положение закрывающего элемента 18. Индикатор 32 может быть, например, красного цвета для закрытого положения закрывающего элемента 18 и зеленого цвета для открытого положения закрывающего элемента 18. Однако возможны и другие варианты выполнения индикатора 32.
Когда необходимо закрыть клапан 1, например, для выполнения технического обслуживания радиатора, соединенного с клапаном 1, следует повернуть кольцо 27. Такой поворот приводит закрывающий элемент 18 в поворотное движение посредством опорного участка 24 и концевого участка 26. Для ограничения поворотного движения в двух возможных направлениях и для надежного достижения местоположений закрывающего элемента 18, изображенных на фиг. 1 или 2 соответственно, можно использовать концевые стопоры (не изображены). Никакая сила, возникающая под действием давления внутри закрывающего элемента 18 и внутри полого цилиндра 17, не сможет переместить закрывающий элемент 18 из закрытого положения, изображенного на фиг. 2. Напротив, такое давление будет плотно прижимать закрывающий элемент к радиальной внутренней стороне полого цилиндра 17 вкладыша 6.
Корпус 2 клапана может быть изготовлен из металла. Вкладыш 6, верхняя часть 25 клапана и закрывающий элемент 18, включающий в себя опорный участок 24, могут быть изготовлены из пластикового материала. Это же относится и к клапанному элементу 9, который также может быть изготовлен из пластикового материала.