ТРЕХХОДОВОЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КРАН

Полезная модель относится к арматуростроению и предназначена для использования в качестве регулирующего крана в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий.
В системах горячего водоснабжения жилых помещений используется вода из обратного трубопровода системы отопления с доведением ее температуры до требуемого значения путем добавления в нее более горячей воды и более высокого давления из прямого трубопровода.
Известен клапан, используемый для установки в системах горячего водоснабжения, и управляемый в зависимости от перепада давлений, содержащий корпус, снабженный впускным отверстием, выпускным отверстием и седлом клапана, и диафрагму, размещенную в отсеке, нижняя часть которого имеет основание для введения в корпус клапана, которое одновременно образует вывод для штока клапана, присоединенного к диафрагме и несущего запорный элемент. Шток клапана выполнен полым и содержит канал, который соединяет внутреннее пространство корпуса клапана с внутренней нагнетательной камерой, а в области диафрагмы он снабжен большей полостью, в которой расположена пружина с заданным усилием (европейский патент ЕР 0405339, МПК F16K 31/365; G05D 16/06, публикация 2001 г.).
Эта конструкция имеет большую общую длину и в установленном положении занимает много места.
Известны различные конструкции трехходовых кранов для смешения воды из обратного трубопровода с водой из прямого трубопровода, используемых в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения (патент РФ №2031316, МПК F24D 19/10, публикация 1995 г.; патент РФ №2372561, МПК F24D 19/00; публикация 2009 г.; патент США №4651775, МПК F16K 11/087, публикация 1987 г.; патент Германии №19526462, МПК F24D 19/10, публикация 1997 г.).
Для обеспечения стабильности процесса смешения необходимо обеспечить равенство давлений подводящих потоков. Поэтому при использовании в системах горячего водоснабжения конструкций трехходовых кранов устанавливают дополнительные устройства, уравнивающие давления входящих потоков. Это приводит к увеличению стоимости расходов на эксплуатацию.
Известен автоматический термостатический трехходовой кран используемый в водяных системах, состоящий из цилиндрического корпуса с тремя патрубками, при этом внутри корпуса установлен термостат с помощью втулки, съемной крышки и прокладки, причем два патрубка установлены в цилиндрических частях корпуса на разных высотах, а третий перепускной патрубок расположен в донной части корпуса и соединен с обратной линией системы отопления, при этом один из патрубков, установленных в нижней части цилиндрического корпуса, соединен с патрубком, установленным в верхней части корпуса и с подающей и обратной линиями системы отопления посредством термостата (патент РФ №2174654, МПК F24D 3/02, F16K 11/02, публикация 2001 г.).
Недостатком устройства для поддержания температуры с использованием термостата является его большая инерционность, связанная с необходимостью прогрева-охлаждения массы чувствительного элемента, что допустимо в стационарных режимах систем отопления и недопустимо в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий при скоротечном изменении потребления воды на бытовые нужды.
Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение автоматического поддержания на входе в кран равенства давлений подаваемых на смешение потоков воды из прямого и обратного трубопроводов системы централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности системы централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий и снижение расходов на ее эксплуатацию путем обеспечения стабильности процесса смешения потоков воды из прямого и обратного трубопроводов системы.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Регулирующий трехходовой смесительный кран содержит корпус с патрубками для входа прямого и обратного потоков воды, и с патрубком для отвода смеси этих потоков, и размещенный внутри корпуса регулирующий орган, сообщенный с внешним приводом. Патрубок для входа прямого потока и патрубок для отвода смеси установлены в корпусе соосно, а патрубок для входа обратного потока расположен в корпусе между ними перпендикулярно им. Регулирующий орган выполнен в виде сегментной заслонки. На фланце патрубка для входа прямого потока закреплен мембранный узел, содержащий корпус, образованный из двух соединенных друг с другом частей, между которыми закреплена кольцевая мембрана, и две телескопически вставленные одна в другую внутреннюю и внешнюю цилиндрические втулки с фланцами, установленные по оси патрубка для входа прямого потока, и образующие золотниковый узел смесительного крана. Внутренняя втулка выполнена глухой по направлению подаваемого потока и прикреплена своим фланцем к внешнему торцу наружной части корпуса мембранного узла, а внешняя втулка установлена подвижно с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно внутренней втулки и прикреплена своим фланцем к внутренней кромке мембраны. Каждая втулка содержит в своей цилиндрической стенке поперечно расположенный ряд радиальных отверстий, а между наружной частью корпуса мембранного узла и мембраной с фланцем внешней втулки образована замкнутая полость, сообщенная посредством импульсной трубки с внутренней полостью патрубка входа для обратного потока.
На чертеже представлен регулирующий трехходовой смесительный кран системы горячего водоснабжения (разрез).
Регулирующий трехходовой смесительный кран содержит корпус 1 с присоединительными патрубками 2, 3 для входа соответственно прямого и обратного потоков воды, и с присоединительным патрубком 4 для отвода смеси этих потоков. Патрубок 2 для входа прямого потока и патрубок 4 для отвода смеси потоков установлены в корпусе 1 соосно, а патрубок для входа обратного потока 3 расположен в корпусе между патрубками 2 и 4 перпендикулярно им.
Внутри корпуса крана размещен регулирующий орган, сообщенный с внешним приводом (не показан) и выполненный в виде сегментной заслонки 5.
На фланце патрубка 2 для входа прямого потока закреплен мембранный узел 6.
Мембранный узел 6 содержит корпус, образованный из двух соединенных друг с другом частей 7, 8, между которыми закреплена кольцевая мембрана 9. Мембранный узел 6 также содержит две телескопически вставленные одна в другую внутреннюю 10 и внешнюю 11 цилиндрические втулки с фланцами, установленные по оси патрубка 2 для входа прямого потока, и образующие золотниковый узел смесительного крана. Внутренняя втулка 10 выполнена глухой по направлению подаваемого потока и неподвижно прикреплена своим фланцем к внешнему торцу наружной части 7 корпуса мембранного узла. Внешняя втулка 11 установлена подвижно с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно внутренней втулки 10 и прикреплена своим фланцем к внутренней кромке мембраны 9. Каждая из втулок 10 и 11 содержит в своей цилиндрической стенке поперечно расположенный ряд радиальных отверстий 12 и 13 соответственно.
Между наружной частью 7 корпуса мембранного узла 6 и мембраной 9 с фланцем внешней втулки И образована замкнутая полость 14, сообщенная посредством импульсной трубки 15 с внутренней полостью патрубка 3 входа для обратного потока.
На входе прямого потока в кран встроен мембранный узел, и в процессе работы на мембрану воздействуют давлением обратного потока и смешанного потока, в результате соединенная с мембраной втулка 11 золотникового узла перемещается вдоль втулки 10 с возможностью частичного перекрытия отверстий 12 во втулке 10.
В рабочем режиме поддержание заданной температуры теплоносителя на выходе АВ крана осуществляется изменением соотношений расходов из прямого А и обратного В трубопроводов посредством поворота в пределах 90° сегментной заслонки от внешнего регулирующего привода. При дисбалансе давлений на входе в камеру смешения D, возникающее осевое усилие на мембране приводит к перемещению втулки 11 золотникового узла смесительного крана и частичному перекрытию отверстий 12, при этом происходит редуцирование давления прямого потока до значения, равного давлению обратного потока.
Предложенная конструкция регулирующего крана обеспечивает автоматическое поддержание на входе в кран равенства давлений подаваемых на смешение потоков воды из прямого и обратного трубопроводов системы централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения зданий.