КЛАПАН С РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ФУНКЦИЕЙ
VALVE WITH CONTROL FUNCTION

Настоящее изобретение относится к клапану, предпочтительно к терминальному клапану, в системе отопления или охлаждения, в котором основной функцией является регулирование соответствующего потока через клапан/систему, который может быть сделан максимальным, регулироваться и контролироваться.
Новыми особенностями этой конструкции по сравнению с известной технологией является то, что был разработан совершенно новый конус и новое седло, которые предлагают несколько преимуществ по сравнению с существующими конструкциями. Конус/седло взаимодействует также с вуалью, что означает, что канал в клапане может быть предварительно установлен, то есть представляется возможность выбора максимального потока, когда конус находится в его верхнем положении, который специалисты называют Kvs-значением, и с этим выбранным Kvs-значением в качестве исходной величины можно также регулировать поток от нуля до Kvs, причем этот поток имеет требуемую техническую характеристику, поскольку конус имеет вновь разработанную форму, а также предпочтительно получен из полимерного материала.
Конструкция предлагает следующие преимущества по сравнению с существующими конструктивными решениями:
гарантированное воспроизведение размеров взаимодействующих деталей и в таком случае, в частности, конуса и седла;
регулировочную функцию, поток как функция процентного открытия конуса, имеет требуемую, предпочтительно модифицированную логарифмическую функциональную характеристику;
регулировочная функция комбинируется с переменным Kvs-значением и с поддерживаемой функциональной характеристикой, соответствующей указанной выше;
плотность посадки между конусом, седлом и корпусом клапана гарантируется посредством вновь разработанного уплотнительного и опорного кольца; и
требования в отношении механической обработки резанием седла и конуса могут быть уменьшены с сохранением гарантируемой функции.
Вышеупомянутые преимущества новой конструкции реализуются в соответствии с настоящим изобретением, поскольку эта конструкция, соответствующая типу, описанному во введении, главным образом, будет разработана так, как описано в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Дополнительные отличительные элементы и преимущества настоящего изобретения будут описаны в следующем описании, сделанном со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых иллюстрируется предпочтительный, но не ограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения.
На приведенных сопроводительных чертежах:
фиг.1 - сечение узла варианта осуществления клапана, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.2 - сечение конуса, опорного кольца и вуали;
фиг.3 - сечение седла/конуса;
фиг.4 - внешний вид и сечение опорного кольца;
фиг.5 - внешний вид и сечение конуса.
На фиг.1 иллюстрируется пример укомплектованного клапана, основанного на новых конструктивных элементах.
Таким образом, укомплектованный клапан может быть получен с изменениями, относящимися, например, к корпусу клапана, который может быть сконструирован специальным образом; а в качестве другого изменения может, например, быть предусмотрено другое регулировочное средство, чем маховичок ручной подачи (рабочего органа), показанный на чертеже, еще находящееся в пределах объема идеи настоящего изобретения.
Как показано на фиг.1, корпус 1 клапана предусмотрен с двумя измерительными ниппелями 2 и с коленом 3, в котором смонтирована рубашка 4 укомплектованного клапана.
Посредством измерительных ниппелей может измеряться в текущий момент падение давления в клапане, от его входной стороны 5 к его выходной стороне 6, и в этом случае может быть измерен и известен в текущий момент поток через клапан, поскольку в течение разработки клапана были измерены и верифицированы его технические характеристики, то есть взаимосвязь между падением давления через клапан и объемом проходящей среды/потока.
Как показано на фиг.1, установлен маховичок 7 ручной подачи, который может приводить в действие шпиндель 8, причем шпинделю с установленным конусом 9 обеспечена возможность прижатия вниз к седлу 10 клапана, когда поток (расход) через клапан должен быть сокращен/прекращен. Если клапан должен быть открыт, то маховичок ручной подачи должен быть повернут в противоположном направлении; а конус 9 в таком случае движется вверх от седла 10 клапана, причем рубашка 4 клапана имеет пружину 11, которая всегда противодействует движению конуса/шпинделя вверх и от седла клапана.
Для обеспечения возможности регулирования максимального потока через клапан, то есть величины потока, называемой специалистами Kvs-значением, рубашка клапана предусмотрена с экраном-стенкой, вуаль которой может поворачиваться относительно корпуса клапана и его прохода 13, причем проход 13 получен механической обработкой в передней части корпуса клапана, между областью над седлом и в направлении наружу к выходной стороне 6. На фиг.1 этот проход 13 имеет ограниченную свободную высоту, называемую «a», между плоскостью 14, которая расположена в корпусе клапана и которая находится в той же плоскости, что и седло 10 клапана, и нижним краем 15 вуали. Вуаль на ее нижнем краю предусмотрена с конструкцией «лестничной клетки», что означает, что свободная высота «а» постепенно ступенчато увеличивается от нуля, то есть находится полностью в одной плоскости с плоскостью 14, и до максимального «a-значения», причем все различные «a-значения» исследуются для получения соответствующих Kvs-потоков через клапан.
Для получения определенного Kvs-значения вуаль должна поддаваться повороту. Вуаль поворачивают для получения определенного падения давления через клапан, а поскольку технические характеристики клапана являются известными, каждое падение давления будет соответствовать определенном потоку - определенному Kvs-значению, и эту регулировку всегда делают с помощью конуса в его полностью открытом положении.
Также положение вуали, то есть положение ее поворота, является известным, поскольку рубашка 4 клапана в поворотном положении относительно колена 3, и, в то же самое время, дается установочное положение вуали в рубашке 4 клапана, поскольку вуаль 12 также имеет определенное поворотное положение в рубашке 4 укомплектованного клапана. Изменение положения вуали делают с помощью средства предварительной регулировки или подобного средства, не описанного или иллюстрированного в настоящем описании. Средство предварительной регулировки предпочтительно предусмотрено с указательным диском, который показывает числовые значения, которые могут быть считаны против неподвижного указателя 16 на корпусе 1 клапана. Определенное отрегулированное значение указателя означает, что клапан в таком случае имеет Kvs-значение, которое является известным и которое, следовательно, всегда может контролироваться измерением падения давления в измерительных ниппелях 2, не только при юстировке конструкции, но также в более поздней специальной ситуации, и, следовательно, всегда можно исследовать конструкцию, чтобы увидеть какие потоки используются, и соответствует ли они значениям, которые считаются действительными. Для облегчения уплотнения клапана, когда конус опускается и уплотняется против седла, используют зазор 17, в котором уровень давления, который в текущий момент на обратной стороне направлен вверх к полости 18 над шпинделем и вокруг шпинделя, и в этом случае получают противодействующую силу, силу, направленную вниз по направлению к седлу и это будет уменьшать требуемое усилие, усилие уплотнения, требуемое для поддержания конуса в его нижнем закрытом положении.
Конструкция конуса и седла описана подробно со ссылкой на фиг.2-5.
На фиг.2 иллюстрируется, как взаимодействуют конус 9, опорное кольцо 19 и вуаль 12.
Конус 9 смонтирован на шпинделе 8 посредством винта 23, который действует на плоскость 38 внутреннего цилиндра по направлению вверх и к шпинделю, в то время как винт 23 ввинчивают на шпинделе снизу. Для позиционирования конуса под правильными углами к продольной оси шпинделя конус в его верхней части предусмотрен с горлышком 29, которое выходит предпочтительно на 1-3 мм вверх от верхней плоскости 30 цилиндра конуса. Горлышко имеет внешний диаметр, который предпочтительно примерно равен или немного превышает внешний диаметр шпинделя 8, и горлышко имеет в его верхней части внутреннюю деталь 25, которая имеет такую конструкцию, чтобы кольцевое уплотнение 28 предпочтительно могло быть установлено в детали 25, при этом горлышко 29 имеет верхнюю торцевую поверхность 24, против которой стопорится шпиндель при затягивании винта, и это также дает возможность обеспечения правильного установочного положения, правильного создания предварительного напряжения в кольцевом уплотнении 28. В качестве альтернативы кольцевому уплотнению 28 конус 9 может быть сконструирован с одним или несколькими гребнями волны на внутренней цилиндрической плоскости 38 конуса для того, чтобы, при затягивании винта, получить уплотнение между головкой винта и внутренней поверхностью конуса. Функция кольцевого уплотнения 38 или в альтернативном варианте уплотнение между винтом и волнообразной внутренней поверхностью 38 должно препятствовать непреднамеренному просачиванию с нижней стороны конуса в направлении наружу к его верхней стороне и, следовательно, в направлении наружу к обратной стороне.
На фиг.2 показано, что вуаль 12 повернута, причем краевое «а»-измерение показано между нижним краем 15 вуали и плоскостью 14, которая позиционирована в корпусе 1 клапана, причем эта плоскость 14 позиционирована на том же уровне, что и верхняя сторона опорного кольца 19.
На фиг.3 показано, что опорное кольцо 19 смонтировано (установлено) в корпусе 1 клапана, и на этом чертеже конус 9 позиционирован в его нижнем закрытом положении.
Опорное кольцо 19 предпочтительно получено, например, из полимерного или резинового материала с устойчивостью формы, которая соответствует функциональным требованиям, которые действительны для опорного кольца.
Альтернативная конструкция опорного кольца 19 должна использовать сердечник, который, соответственно, является металлическим сердечником или полимерным сердечником. Вокруг этого сердечника смонтирован соответствующий резиновый материал, который, который посредством вулканизации или подобной обработки связывает конусную и резиновую части вместе в один блок опорного кольца 19.
Установку опорного кольца делают со стороны рубашки 4 клапана посредством запрессовки опорного кольца вниз в зону механической обработки, которая получена в корпусе клапана, причем внешний диаметр 31 опорного кольца скоординирован с диаметром, который получен механической обработкой 32 в корпусе клапана. Эта зона механической обработки также имеет вторую механическую обработку 33, что означает, что диаметр механической обработки 32 увеличен предпочтительно на 0,5-2 мм, эта механическая обработка имеет аксиальную глубину, составляющую приблизительно 1-5 мм, и скоординирована с опорным кольцом 12 так, чтобы внешний диаметр 31 опорного кольца также увеличивался в этой зоне, которая взаимодействует с механической обработкой 33. Измерения механической обработки 33 является только одним примером и, безусловно, зависит от размера величины, который используют. Когда опорное кольцо установлено вниз в корпусе клапана, внешняя нижняя часть 34 опорного кольца зафиксируется в зоне механической обработки 33, и в этом случае опорное кольцо прочно закрепится в корпусе 1 клапана. Для предотвращения непреднамеренного просачивания между корпусом клапана и опорным кольцом опорное кольцо предусмотрено с уплотнительной кромкой 44, которая уплотняется против зоны механической обработки 32.
Верхняя сторона опорного кольца является седлом 10 клапана, соответствующим настоящему изобретению, и это седло клапана позиционировано в той же плоскости, что и плоскость 14 корпуса клапана.
Конструкция опорного кольца обеспечивает несколько функций.
Опорное кольцо 19 функционирует как комбинированный уплотнительный элемент и седло 10 клапана. Опорное кольцо имеет внутренний диаметр 36, который предпочтительно немного больше конуса 9 и его внешнего диаметра 20. Однако опорное кольцо будет уплотняться против внешнего диаметра 20 конуса, и, следовательно, опорное кольцо имеет уплотнительный выступ 22, который проходит от внутреннего диаметра 36 кольца и немного дальше, чем во внешний диаметр 20 конуса 9. В связи с прибытием конуса 9 в его закрытое положение фланец 39 конуса, его нижняя сторона приложат давление к верхней стороне опорного кольца.
Фланцевая часть конуса предусмотрена на его нижней стороне с несколькими гребнями волн/ межгребневыми пространствами 42 волн, и гребень волны имеет подобный средний диаметр, как выемка или углубление 45 предпочтительно шириной 0,2-1 мм и длиной 0,5-2 мм, в верхней части опорного кольца, гнезда 10 клапана, и которая образует разделение между уплотнительным выступом 22 и верхней частью опорного кольца, и где гребень 56 волны конуса частично простирается вниз в углубление 45, причем длина волны предпочтительно в 1,5-3 раза длиннее ширины углубления 45, при этом уплотнительный выступ 22 прижимается внутри к внешнему диаметру 20 конуса, обеспечивая в результате этого более хорошее уплотнение. Вышеупомянутые измерения углубления 45 являются только одним примером, измерение опорного кольца 19, безусловно, зависти от размера клапана, в котором должно быть установлено опорное кольцо.
Упорное кольцо также предусмотрено с волнообразной конструкцией, уплотнительной кромкой 40 в ее нижней поверхности 43, то есть поверхности, которая после установки опорного кольца прижимается к дну 37, которое составляет нижнюю часть механической обработки 33 наибольшего диаметра, и где это дно в отношении его диаметра предпочтительно имеет подобный внутренний диаметр 36, как опорное кольцо. Поскольку опорное кольцо прижато к дну 37, предотвращается непреднамеренное просачивание из входной стороны 5 клапана к выходной стороне 6 через посредство внешнего диаметра 31 опорного кольца. В качестве дополнения к уплотнению дна 37 опорное кольцо также предусмотрено с уплотнительной кромкой 44 на его внешнем диаметре 31, которая уплотняется против поверхности 32 механической обработки.
На фиг.4 опорное кольцо иллюстрируется на одном внешнем виде и одном сечении.
Опорное кольцо предпочтительно получено из полимерного материала или резины, что обеспечивает возможность воспроизведения детали с небольшими допусками измерения и с определенной степенью упругости тех частей, которые составляют уплотнительные зоны, то есть уплотнительного выступа 22 и волнообразных уплотнительных кромок 44 на внешнем диаметре 31 и 40 кольца на нижней поверхности кольца, получающей определенную упругость. Выемка или углубление 45 в верхней поверхности кольца, в седле 10, является требованием для подвижности уплотнительного выступа 22, исходное положение которого находится там, где выступ имеет внутренний диаметр, который равен или немного меньше внешнего диаметра 20 конуса. В нормальном рабочем положении, когда конус немного вытянут или поднят из седла 10, уплотнительный выступ 22 уплотняется против внешнего диаметра конуса, чтобы в рабочем положении, когда конус полностью закрыт, получить более сильный уплотнительный эффект благодаря волнообразной части 42 конуса, и когда немного более высокий гребень 56 волны проходит вниз в углубление 45 и, следовательно, сжимает уплотнительный выступ 22 дополнительно к внешнему диаметру конуса.
На фиг.5 приведен внешний вид и сечение конуса 9.
Конус предпочтительно получен из формоустойчивого полимерного материала, но он также может быть получен из металла, например латуни.
Конус содержит фланцевую часть 39, центральную горловую часть 29, а также нижнюю цилиндрическую часть 46.
Фланец 39 конуса предусмотрен на его нижней части с несколькими гребнями волн/ межгребневыми пространствами 42 волн, а также с двумя язычками 47 в его внешней периферии, позиционируемьми диагонально на фланце для обеспечения возможности конусу при монтаже всегда устанавливаться в определенном поворотном положении. Нижняя цилиндрическая часть 46 конуса имеет внешний диаметр 20, и этот диаметр трансформируется в ее нижней части в четыре немного в диаметрально уменьшенные окончания или стойки 48, которые позиционированы с подобным делением вокруг периферии. Цилиндрическая часть 46 имеет две различные прорези или углубления. Всего имеется четыре прорези. Две прорези имеют конструкцию, которая глубже, чем в двух других. Глубокие прорези 49 проходят от нижнего края на цилиндрической части 46 все время вверх до того же уровня, что и нижняя сторона фланца 39. Глубокие прорези позиционированы с делением 180 градусов, то есть диагонально точно противоположно друг другу. Между этими прорезями имеются две другие более неглубокие прорези 50. Эти прорези проходят только на небольшое расстояние вверх к фланцу 39.
Конструкция прорезей была исследована для получения требуемых параметров потока клапана. Таким образом, глубокие прорези 49 сконструированы так, чтобы поток реально соответствовал соединению, которое является действительным для потока как функции высоты подъема конуса, и что это соединение получает предпочтительно модифицированную логарифмическую функцию. Для воспроизведения этого, возможно, потребуются только две прорези, глубокие прорези, те, которые дают возможность прохождению среды, когда конус начинает открываться (подниматься вверх). Благодаря этому делению выходов потока из входной стороны 5 клапана к выходной стороне 6 увеличение потока будет контролироваться лучшим образом, чем если бы все четыре прорези были открыты сначала. Только при двух прорезях, которые открываются в пусковом положении, это приводит в результате также к тому, что ширина 51 прорези в ее верхней части получает увеличение, которое в результате приводит к тому, что для прорези проще оставаться свободной от покрытий и грязи. Боковая часть 52 глубокой прорези 49 имеет конструкцию, которая была исследована, имеет немного выпуклую конфигурацию.
Неглубокие прорези 50 имеют конструкцию, которая обеспечит возможность клапану в связи с ситуацией, когда он приближается к более открытому положению, то есть когда конус прошел относительно большое расстояние вверх от седла, чтобы только тогда начинать разрешение прохождения потока. Боковые части 53 неглубокой прорези являются только незначительно выпуклыми, и эти две боковые части встречаются друг с другом в центральной точке, которая позиционирована только на небольшом расстоянии вверх от цилиндрической плоскости 46 и ее нижней части.
Благодаря язычкам 47 на фланце 39 конус получил поворотную индикацию, что означает, что конус всегда будет установлен так, чтобы одна из глубоких прорезей 49 всегда оканчивалась в передней части прохода 13 в клапане, и является необходимым для разрешения получения всегда подобного гидравлического сопротивления и, следовательно, характеристик, когда клапан получают и контролируют и во время отдельной установки.
Центральная часть конуса содержит горлышко 29, которое проходит вверх из фланца 39, и это горлышко имеет внутреннюю часть 25, которая сконструирована так, чтобы кольцевое уплотнение могло быть установлено в горлышке, и горлышко имеет верхнюю контактную поверхность 24, против которой стопорится взаимодействующий шпиндель, когда на нем установлен конус. В центральной части имеется отверстие 54 для обеспечения возможности монтажа винта или подобного крепежного средства снизу, для крепления конуса к взаимодействующему шпинделю 8. В качестве альтернативы кольцевому уплотнению конус может быть сконструирован с одной или несколькими гребнями волны на внутренней цилиндрической плоскости 38 конуса для того, чтобы при монтаже винта получать уплотнение между головкой винта и внутренней поверхностью конуса.
СПИСОК ЭЛЕМЕНТОВ
1 - корпус клапана
2 - измерительный ниппель
3 - колено
4 - рубашка клапана
5 - входная сторона
6 - выходная сторона
7 - маховичок ручной подачи
8 - шпиндель
9 - конус
10 - седло клапана
11 - пружина
12 - вуаль
13 - просвет прохода
15 -нижний край
16 - указатель
17 - зазор
18 -полость
19 - опорное кольцо
20 - внешний диаметр
21 - плоскость уплотнения
22 - уплотнительный выступ
23 - винт
24 - верхняя торцевая поверхность
25 - внутренняя часть
26 - торцевая поверхность
28 - кольцевое уплотнение
29 - горлышко
30 - цилиндрическая плоскость
31 - внешний диаметр
32 - механическая обработка
33 - механическая обработка наибольшего диаметра
34 - внешняя часть
35 - сердечник
36 - внутренний диаметр
37 - дно
38 - внутренняя плоскость
39 - фланец
40 - уплотнительная кромка
42 - форма волны
43 - нижняя поверхность
44 - уплотнительная кромка
45 - углубление
46 - цилиндрическая часть
47 - язычок
48 - стойка
49 - глубокая прорезь
50 - неглубокая прорезь
51 - ширина прорези
52 - боковая часть
53 - боковая часть
54 - отверстие
56 - гребень волны