КЛАПАН РЕГУЛИРОВКИ РАСХОДА
CONSUMPTION CONTROL VALVE

Данное изобретение относится к клапану регулировки расхода, содержащему корпус, имеющий проходной отсек, в котором проходит проточный канал, оснащенный дроссельным устройством, причем дроссельное устройство имеет влияющий на сечение потока дросселирующий элемент, который можно регулировать снаружи посредством рукоятки управления.
Такой клапан применяют для балансировки гидравлических систем. Например, посредством такого клапана можно добиться, чтобы каждый участок системы отопления получал необходимое количество жидкого теплоносителя для удовлетворительной работы установленных на этом участке термостатических клапанов.
Такой клапан известен, например, из № DE 3935584 С1. Дросселирующий элемент можно приводить в действие через патрубок, установленный под углом к проходному отсеку. Через патрубок проведен шпиндель, на который снаружи насажена рукоятка управления в виде маховика. Вращение рукоятки перемещает дросселирующий элемент.
Аналогичное исполнение клапана регулировки расхода известно из № DE 19619125 С2. В этом клапане шпиндель помещен в патрубок, на конце которого закреплен дросселирующий элемент. Чтобы изменить положение дросселя, шпиндель можно вращать посредством специального ключа или рукоятки.
В таких клапанах дросселирующий элемент перемещают до тех пор, пока не будет достигнут необходимый расход. Расход можно определять посредством расходомера. Расходомер, как правило, имеет дроссельный участок, причем перед дроссельным участком и за ним по ходу потока выполнены отверстия для измерения давления. По перепаду давления на дроссельном участке можно сделать заключение о расходе. Для создания дроссельного участка также можно использовать дросселирующий элемент. В этом случае, помимо перепада давления, необходимо знать величину открытого дросселирующим элементом поперечного сечения.
Клапаном регулировки расхода управляют сравнительно редко, по существу только при первоначальном вводе в эксплуатацию или при модификации системы. В остальное время однажды установленное положение дросселя должно оставаться неизменным. По этой причине такой клапан часто устанавливают в недоступных местах, например в шахте или под перекрытием. В этом случае клапан не создает помех, но регулировка его пользователем затрудняется. Часто обслуживающему персоналу требуются определенные навыки, чтобы добраться до рукоятки и отрегулировать ее на определенный расход.
Задача настоящего изобретения - обеспечить простоту эксплуатации.
Применительно к клапану регулировки расхода вышеназванного типа эта задача решается благодаря тому, что рукоятка окружает проходной отсек.
Таким образом, обслуживающий персонал не ограничен необходимостью браться за рукоятку и приводить ее в действие только с одной стороны. Напротив, за рукоятку можно браться и работать с ней по всей окружности проходного отсека. Так как клапан регулировки расхода установлен на трассе трубопровода, следует исходить из того, что внешняя стенка трубопровода, а вместе с тем и периметр проходного отсека корпуса клапана, так или иначе, будут доступны, поэтому для выполнения регулировки обслуживающему персоналу не требуется каких-либо специальных навыков.
Рукоятка, предпочтительно, установлена на проходном отсеке с возможностью вращения, причем предусмотрена передача, преобразующая вращательное движение рукоятки в поступательное движение дросселирующего элемента. Если обслуживающий персонал имеет доступ к рукоятке, то он также имеет возможность поворачивать рукоятку по окружности проходного отсека. Такое вращательное движение обычно не требует значительных усилий. Далее, вращательное движение рукоятки преобразуется в поступательное движение дросселирующего элемента, что позволяет изменять сечение потока через проточный канал, открытый дросселирующим элементом. В простейшем случае дросселирующий элемент может перемещаться параллельно направлению потока в проточном канале, приближаясь или удаляясь от, своего рода, седла клапана. Разумеется, достичь прилегания к седлу клапана не стремятся.
Передача, предпочтительно, содержит, по меньшей мере, винтовую резьбу. Винтовая резьба представляет собой особенно простое средство для преобразования вращательного движения в поступательное.
При этом предпочтительно, чтобы винтовая резьба была выполнена на корпусе клапана неподвижно и взаимодействовала с выполненной на рукоятке сопряженной резьбой. В этом случае рукоятка при повороте также продольно перемещается по проходному отсеку. Применение винтовой передачи позволяет установить сравнительно большое передаточное отношение между вращательным и поступательным движением, поэтому можно производить сравнительно высокоточную регулировку.
Предпочтительно, сопряженная резьба представляет собой внутреннюю резьбу. Таким образом, винтовая резьба окружена рукояткой. Это способствует сохранению небольших габаритов клапана.
Предпочтительно, рукоятка через корпус клапана взаимодействует с дросселирующим элементом. Таким образом, между рукояткой и дросселирующим элементом имеется механическая передача, поэтому по положению рукоятки всегда можно судить о положении дросселя с высокой степенью достоверности. Механическая передача представляет собой простое средство передачи от рукоятки к дросселирующему элементу усилий, необходимых для перемещения дросселирующего элемента.
При этом предпочтительно, чтобы через проем в стенке участка канала проходил, по меньшей мере, один поводок, заходящий в паз на внутренней поверхности рукоятки. В этом случае проем в направлении подачи дросселирующего элемента имеет длину больше размера поводка в том же направлении. Если поводок представляет собой цилиндрический штифт, то проем можно выполнить, например, в виде удлиненного отверстия. В этом случае поводок, независимо от углового положения рукоятки на проходном отсеке, находится в зацеплении с рукояткой, поэтому продольное положение рукоятки, определяемое винтовой резьбой и сопряженной резьбой, непосредственно преобразуется в положение дросселирующего элемента.
Предпочтительно, поводок подпружинен радиально наружу, что упрощает изготовление. Поводок можно вжать в корпус клапана против силы пружинного устройства, которое в простейшем случае может быть образовано работающей на сжатие пружиной, так что рукоятку можно насадить снаружи на проходной отсек. Как только паз на внутренней стороне рукоятки достигает аксиального положения, в котором находится поводок, поводок отжимается наружу в паз, что создает зацепление между рукояткой и дросселирующим элементом.
Также предпочтительно, чтобы поводок взаимодействовал с приводной деталью, на которой закреплен дросселирующий элемент, и уплотнительная стенка которой плотно прилегает к стенке проходного отсека, по меньшей мере, в районе отверстия. Это служит нескольким целям. Сам дросселирующий элемент работает на дросселирование, то есть регулировку сечения потока. Дросселирующий элемент должен быть прикреплен к приводной детали. Усилие подачи передается от рукоятки к приводной детали. Одновременно приводная деталь служит уплотнителем проема, через который выведен наружу поводок.
В предпочтительном варианте реализации это достигается благодаря тому, что приводная деталь имеет цилиндрическую уплотнительную стенку. Благодаря этому приводная деталь может прилегать изнутри к стенке проточного канала по всему его периметру. Конечно, если проточный канал имеет форму, отличную от цилиндрической, приводная деталь может иметь соответствующий профиль поперечного сечения. Если профиль поперечного сечения приводной детали согласован с формой проточного канала, то они плотно прилегают друг к другу со всех сторон, что дает хороший уплотняющий эффект.
Уплотняющий эффект может быть усилен, если между приводной деталью и стенкой, охватывающей проточный канал, предусмотрено уплотняющее устройство. Если уплотнение проходит по всему периметру проточного канала, то, как правило, достаточно установить по одному уплотнительному кольцу перед проемом и за ним по направлению потока, причем в этом случае два уплотнительных кольца должны быть удалены друг от друга настолько, чтобы перекрывать проем по всей длине хода приводной детали.
Предпочтительно, рукоятка взаимодействует с указателем положения. Благодаря указателю положения пользователь получает информацию о положении дросселирующего элемента в канале. Эта информация может быть полезна, например, если дросселирующий элемент применяют не только для регулировки, но и для измерения расхода.
При этом предпочтительно, чтобы рукоятка была соединена с указательным элементом указателя положения через усилительное устройство, преобразующее перемещение дросселирующего элемента в увеличенное перемещение указательного элемента. Это облегчает регулировку, так как положение дросселирующего элемента может отображаться с повышенным разрешением.
Предпочтительно, рукоятка и указательный элемент взаимодействуют посредством резьбовой пары, а указательный элемент закреплен на корпусе клапана без возможности вращения относительно него. При этом резьбовая пара имеет больший шаг, чем винтовая резьба и сопряженная резьба. Таким образом, если рукоятку вращают на винтовой резьбе, в результате чего рукоятка совершает некоторое продольное перемещение, то указательный элемент, соответственно, перемещается на большую дистанцию, поскольку резьбовая пара имеет другое передаточное отношение.
Предпочтительно, предусмотрен расходомер с двумя отверстиями для измерения давления, расположенный на втулке, выполненной с возможностью вращения вокруг проходного отсека. Как сказано выше, простым способом определения расхода является измерение перепада давления. Для этого необходимы два отверстия, в которые можно вставить датчики давления, чтобы измерять абсолютные давления перед дроссельным участком и за ним, и таким образом определять перепад давления. Однако в стесненных условиях монтажа вставлять датчики давления в отверстия иногда бывает трудно. Если же отверстия для измерения давления можно поворачивать вокруг проходного отсека, то обслуживающий персонал может найти подходящее положение, при котором датчики можно без труда ввести в отверстия.
При этом желательно, чтобы каждое из отверстий для измерения давления было соединено с расположенным между втулкой и проходным отсеком кольцевым каналом, от которого отходит канал для измерения давления, соединенный с проточным каналом. Кольцевой канал - простой способ передать давление из проточного канала к соответствующему отверстию для измерения давления, причем независимо от углового положения втулки.
Далее изобретение описывается на основе предпочтительного варианта осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах показано следующее.
Фиг.1. Внешний вид клапана регулировки расхода.
Фиг.2. Разрез II-II согласно фиг.1.
Фиг.3. Разрез III-III согласно фиг.2.
Фиг.4. Разрез IV-IV согласно фиг.1.
Клапан 1 регулировки расхода имеет корпус 2. Корпус 2 клапана имеет проходной отсек 3, сквозь который проходит проточный канал 4. По существу проходной отсек 3 проходит по всей длине корпуса 2 клапана в направлении потока через проточный канал 4.
Для регулировки потока через проточный канал 4 предусмотрен дросселирующий элемент 5, установленный с возможностью поступательного перемещения вдоль оси 6 проточного канала 4. Дросселирующий элемент 5 закреплен на приводной детали 7, цилиндрическая стенка 8 которой плотно прилегает к внутренней стенке проходного отсека 3 за счет двух уплотнений 9, 10.
Приводная деталь 7 имеет внутреннюю стенку 11, в которой размещены два поводка 12, 13, отжимаемые пружиной 14 наружу в радиальном направлении (относительно оси 6).
Каждый из поводков 12, 13 выступает наружу через проем 15 проходного отсека 3, выполненный в форме удлиненного отверстия. Оба поводка 12, 13 заходят в паз 16 на внутренней поверхности рукоятки 17, окружающей проходной отсек 3. Рукоятка 17 установлена на проходном отсеке 3 с возможностью вращения. Внутренняя резьба 18 рукоятки 17 навинчена на винтовую резьбу 19 наружной поверхности проходного отсека 3. Таким образом, вращение рукоятки 17 относительно проходного отсека 3 вызывает поступательное перемещение рукоятки 17, определяемое взаимодействием между винтовой резьбой 19 и внутренней резьбой 18, сопряженной с первой резьбой. Шаг резьбы 18, 19 относительно невелик, поэтому каждый оборот рукоятки 17 вокруг отсека 3 вызывает лишь относительно небольшое продольное перемещение дросселя 5.
Проемы 15 уплотнены посредством уплотнений 9, 10 по периметру уплотнительной стенки 8.
На конце рукоятки 17, обращенном от внутренней резьбы 18, установлено кольцо-фиксатор 20, которое выступом радиально внутрь заходит в продольный паз 21 на наружной поверхности отсека 3. Кольцо-фиксатор 20, в свою очередь, имеет продольный паз 22, в который заходит указательный элемент 23 выступом 24 радиально внутрь, так что указательный элемент 23 удерживается на проходном отсеке 3 без возможности вращения.
Указательный элемент 23 имеет внутреннюю резьбу 25, взаимодействующую с наружной резьбой 26 на рукоятке 17. При этом указательный элемент 23 заходит в кольцевой зазор 27 в рукоятке 17, причем, чтобы облегчить формирование рукоятки, кольцевой зазор 27 закрыт кольцевой крышкой 28.
Резьбовая пара, образованная внутренней резьбой 25 и наружной резьбой 26, имеет значительно больший шаг, чем винтовая резьба 19 и взаимодействующая внутренняя резьба 18. В результате, вращение рукоятки 17 вокруг отсека 3 вызывает перемещение рукоятки 17 параллельно оси 6 на первое расстояние и одновременное перемещение указательного элемента 23 относительно рукоятки 17 на второе расстояние, которое может быть в несколько раз больше. Резьбовая пара из внутренней резьбы 25 и наружной резьбы 26 также может иметь направление резьбы, отличное от направления винтовой резьбы 19, так что при вращении рукоятки 17 вокруг отсека 3, которое вызывает поступательное перемещение рукоятки 17 в одном направлении (например, вправо), имеет место соответствующее увеличенное перемещение указательного элемента 23 в противоположном направлении (например, влево).
На наружной поверхности указательного элемента 23 имеется разметка 29, например, образованная последовательностью чисел. Числа можно расположить так, что каждое число соответствует полному обороту рукоятки 17.
На торце, обращенном к указательному элементу 23, рукоятка 17 также имеет разметку 30, по которой обслуживающий персонал может определить угловое положение рукоятки 17 относительно проходного отсека 3. Итак, благодаря двум разметкам 29, 30 можно однозначно судить о продольном положении рукоятки 17 относительно проходного отсека 3, а вместе с тем и о положении дросселирующего элемента 5 в проточном канале 4.
На конце корпуса 2 на резьбу 32 навинчена круглая гайка 31. Круглая гайка 31, прежде всего, предотвращает сход кольца-фиксатора 20 с корпуса 2. Кроме того, кольцевую гайку 31 можно использовать в качестве контргайки, когда вращением рукоятки дросселирующий элемент приведен в определенное положение, соответствующее необходимому расходу через клапан 1. Тогда, через кольцо-фиксатор 20, кольцевая гайка 31 стопорит поворот рукоятки 17.
Резьба 32 имеет меньший диаметр, чем винтовая резьба 19, поэтому при сборке рукоятка 17 без труда проходит над резьбой 32. При установке рукоятки 17 поводки 12, 13 посредством пружины 14 сжимаются так, что рукоятку 17 можно провести через отсек 3. Когда затем паз 16 доходит до местоположения поводков 12, 13, последние силой пружины 14 отжимаются радиально наружу и входят в паз 16.
В канале 4 предусмотрен расходомер с дроссельным участком 33 и двумя каналами 34, 35 измерения давления. Каналы 34, 35 измерения давления в виде разнесенных продольно отверстий проходят сквозь корпус 2, точнее сквозь проходной отсек 3. По направлению потока в канале 4 они расположены по обе стороны дроссельного участка 33.
Каждый из каналов 34, 35 соединен, соответственно, с кольцевым каналом 36, 37. Кольцевые каналы 36, 37 выполнены с возможностью вращения по наружной стороне проходного отсека 3. На втулке 38 расположены два отверстия 39, 40 для измерения давления. Каждое отверстие, когда оно не используется, закрыто крышкой 41, 42. В отверстия 39, 40 можно ввести измерительные датчики, чтобы определять давление перед дроссельным участком 33 и за ним, и таким образом определять падение давления на дроссельном участке 33.
Поскольку втулка 38 может вращаться на проходном отсеке 3, отверстия 39, 40 всегда можно ориентировать в направлении, удобном для введения датчиков давления.