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

Настоящее изобретение относится к клапану, в частности к клапану теплообменника, содержащему устройство корпуса, клапанный элемент внутри упомянутого устройства корпуса, коробку сальника, содержащую корпус коробки сальника и соединенную с упомянутым устройством корпуса, а также стержень, размещенный с возможностью скольжения внутри упомянутой коробки сальника.
Такой клапан известен, например, из документа DE 4407373 А1. Коробка сальника содержит винт коробки сальника, ввинченный во вкладыш, имеющийся в корпусе.
Такой клапан теплообменника используют, например, для регулирования потока нагревающей текучей среды, например горячей воды, проходящей через теплообменник, например через радиатор или через систему труб обогрева пола. Регулирование потока обеспечивается с помощью клапанного элемента, который может взаимодействовать, например, с клапанным седлом. Регулирование положения клапанного элемента выполняется снаружи с помощью стержня. Стержень направляется посредством коробки сальника и герметично уплотнен в ней для предотвращения утечки нагревающей текучей среды наружу.
В документе DE 10210032011 А1 описан терморегулирующий клапан, имеющий корпус и средства предварительной настройки. Средства предварительной настройки изготовлены из пластика и включают кольцевое уплотнение для уплотнения стержня.
В документе WO 2006/080036 А1 описан еще один клапан, имеющий основной корпус и вторичный корпус, установленный с возможностью поворота на основном корпусе, при этом вторичный корпус изготовлен из пластика и имеет кольцевые уплотнения на стороне, обращенной к запирающему элементу.
Целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является создание клапана, который можно производить с низкой себестоимостью.
Эта цель достигается с помощью клапана, как изложено выше, в котором корпус коробки сальника изготовлен из пластикового материала.
Корпус коробки сальника, изготовленный из пластикового материала, может производиться с низкой себестоимостью. В большинстве случаев пластиковый материал является более дешевым, чем металлический материал, например латунь. Кроме того, производство корпуса коробки сальника, который может быть сформован из пластика, является более простым, так как для него не требуется механическая обработка после формования.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутая коробка сальника соединена с упомянутым устройством корпуса посредством безрезьбового соединения. Коробка сальника, изготовленная из пластикового материала, подвержена деформации при изменении температурного режима и при повышенных температурах, что может привести к ослаблению резьбового соединения. Следовательно, для закрепления коробки сальника в устройстве корпуса могут использоваться другие типы соединений. Устройство корпуса содержит корпус клапана и может содержать другие компоненты, такие как верхняя часть клапана.
В предпочтительном варианте упомянутое соединение содержит по меньшей мере выступ, расположенный на одном элементе из коробки сальника и устройства корпуса, и по меньшей мере ответное углубление на другом элементе из упомянутой коробки сальника и устройства корпуса, причем выступ выполнен с возможностью перемещения с вхождением в зацепление с углублением. Коробка сальника может простым образом закрепляться на упомянутом устройстве корпуса путем перемещения выступа с вхождением в зацепление с углублением.
В предпочтительном варианте осуществления коробка сальника выполнена с возможностью поворота относительно устройства корпуса. За счет такого поворота выступ может быть перемещен с вхождением в зацепление с углублением.
В особенно предпочтительном варианте осуществления упомянутое соединение выполнено в виде байонетного соединения. Байонетное соединение устанавливают посредством вставки коробки сальника в осевом направлении, т.е. в направлении, параллельном оси стержня, в устройство корпуса до тех пор, пока не будет достигнуто заданное положение. Это положение может задаваться, например, ограничителем. Затем коробку сальника поворачивают относительно устройства корпуса так, что выступ, например, на коробке сальника входит в зацепление с углублением, которое, например, выполнено позади другого выступа, выступающего радиально внутрь в корпус.
В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый выступ выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении. Когда выступ выполнен с возможностью радиального перемещения, коробку сальника можно вставить в устройство корпуса, а затем переместить выступ радиально внутрь так, чтобы предотвращалось выдвижение коробки сальника из устройства корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления выступ приводится в действие посредством исполнительного механизма, выполненного с возможностью перемещения относительно устройства корпуса. При перемещении исполнительного механизма выступ проталкивается радиально внутрь. Выступ может быть выполнен, например, в виде шарика.
Предпочтительно упомянутый исполнительный механизм имеет форму кольца. Это кольцо может перемещаться в осевом направлении и иметь уменьшающийся внутренний диаметр. Когда уменьшающийся диаметр входит в контакт с образующим выступ элементом, этот элемент смещается радиально внутрь. В другом варианте такое кольцо можно поворачивать, при условии, что кольцо имеет форму, прижимающую упомянутый элемент радиально внутрь при повороте кольца.
В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутое соединение содержит пружинное кольцо. Пружинное кольцо сжимается при вставке коробки сальника в устройство корпуса. Далее, когда канавка в коробке сальника совмещается с соответствующей канавкой в устройстве корпуса, пружинное кольцо расширяется и заполняет частично канавку в устройстве корпуса и частично канавку в коробке сальника.
Все упомянутые выше варианты обеспечивают возможность установки коробки сальника в устройство корпуса без использования какого-либо инструмента.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутый корпус коробки сальника закреплен на держателе коробки сальника, соединенном с упомянутым устройством корпуса, при этом держатель коробки сальника предпочтительно выполнен из пластикового материала. Корпус коробки сальника может быть соединен, например, с держателем коробки сальника посредством защелочного соединения, которое легко установить. Затем комбинацию корпуса коробки сальника и держателя коробки сальника соединяют с устройством корпуса.
В другом варианте осуществления корпус коробки сальника напрямую соединен с устройством корпуса. В этом случае держателем коробки сальника можно пренебречь.
В предпочтительном варианте осуществления устройство корпуса содержит вкладыш, при этом клапанный элемент подгружен пружиной в направлении вкладыша, причем пружина имеет максимальное удлинение, превышающее максимальное расстояние между клапанным элементом и вкладышем. Коробка сальника располагается в наружной области верхней части клапана, а клапанный элемент располагается с внутренней стороны верхней части клапана. При извлечении коробки сальника, клапанный элемент прижимается под действием силы пружины к верхней части клапана, обеспечивая тем самым уплотнение клапана снаружи, так что во время замены коробки сальника нагревающая текучая среда не может вытекать наружу.
В предпочтительном варианте между клапанным элементом и верхней частью клапана расположен уплотнительный элемент. Этот уплотнительный элемент может быть закреплен, например, на клапанном элементе. Использование уплотнительного элемента является простым способом для достижения достаточного уплотнения.
В предпочтительном варианте верхняя часть клапана изготовлена из пластикового материала, по меньшей мере, в области соединения с коробкой сальника. Еще более предпочтительно, чтобы упомянутая верхняя часть клапана была полностью изготовлена из пластикового материала. Такое решение также обеспечивает низкую стоимость производства.
В предпочтительном варианте между корпусом коробки сальника и устройством корпуса расположено уплотнительное кольцо. Это уплотнительное кольцо препятствует вытеканию нагревающей текучей среды наружу.
Ниже приведено более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает вид в разрезе клапана теплообменника,
Фиг. 2 показывает увеличенный вид коробки сальника в соответствии с фиг. 1,
Фиг. 3 показывает увеличенный вид другого варианта осуществления коробки сальника и
Фиг. 4 показывает другой вариант осуществления стержня и коробки сальника.
Фиг. 1 показывает вид в разрезе клапана 1 теплообменника, содержащего корпус 2 клапана. Корпус клапана содержит впускное отверстие 3 и выпускное отверстие 4.
Верхняя часть 5 клапана соединена с корпусом 2 клапана. Вкладыш 6 расположен внутри верхней части 5 клапана. Вкладыш 6 закреплен с возможностью поворота на элементе 7 предварительной настройки, образующем клапанное седло 8. Вкладыш 6 может поворачиваться внутри верхней части 5 клапана посредством ручки 9. Для упрощения настоящего описания корпус 2 клапана, верхняя часть 5 клапана, вкладыш 6 и элемент 7 предварительной настройки совместно называют «устройством клапана». Устройство клапана может содержать больше или меньше компонентов по сравнению с перечисленными компонентами.
Клапанный элемент 10 расположен внутри упомянутого устройства корпуса, а точнее внутри элемента 7 предварительной настройки. Клапанный элемент 10 соединен со штоком 11 клапана, который в свою очередь выполнен с возможностью взаимодействия со стержнем 12. Стержень 12 может быть изготовлен из пластикового материала, а также он может быть изготовлен из керамики.
Клапанный элемент 10 подгружен пружиной 13 в направлении от клапанного седла 8 к стержню 12.
Стержень 12 размещен с возможностью скольжения в коробке 14 сальника. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, коробка 14 сальника содержит корпус 15 коробки сальника и держатель 16 коробки сальника. Как можно видеть на фиг. 2, корпус 15 коробки сальника и держатель 16 коробки сальника соединены друг с другом посредством защелочного соединения 17.
Корпус 15 коробки сальника изготовлен из пластикового материала. Держатель 16 коробки сальника также может быть изготовлен из пластикового материала. Стержень 12 может быть изготовлен из металла.
Между корпусом 15 коробки сальника и вкладышем 6, образующим часть устройства корпуса, расположено наружное уплотнительное кольцо 18. Между корпусом 15 коробки сальника и стержнем 12 расположено внутреннее уплотнительное кольцо 19.
Стержень 12 содержит ограничитель 20 в форме диска, закрепленного на стержне 12 и предотвращающего выдвижение стержня 12 из коробки 14 сальника в направлении от клапанного седла 8.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, коробка 14 сальника соединена с вкладышем 6 посредством байонетного соединения 21. В показанной форме это байонетное соединение 21 содержит выступ 22 на коробке 14 сальника и углубление 23 на вкладыше 6. Естественно, по периферии коробки 14 сальника выполнено некоторое количество выступов 23. Выступ 22 может быть перемещен в положение, показанное с помощью осевого паза 24 (показанного для другого выступа). Затем коробку 14 сальника поворачивают относительно вкладыша 6 для приведения выступа 22 в зацепление с углублением 23. Таким образом, соединение между коробкой 14 сальника и вкладышем 6 может быть установлено без использования резьбы.
Возможны и другие безрезьбовые соединения. Например, возможно расположение выступов 22 на радиально внутренней стороне вкладыша 6, а углубления 23 - на радиально наружной стороне коробки сальника.
Помимо этого, можно использовать пружинное кольцо (не показано) и две сопряженные канавки, а именно одну канавку, расположенную во вкладыше 6, и другую канавку, расположенную в коробке 14 сальника. Например, пружинное кольцо может быть расположено в кольцевой канавке коробки 14 сальника и сжато. При сжатом состоянии пружинного кольца коробку сальника можно вставить во вкладыш 6. Когда две канавки совмещаются друг с другом, пружинное кольцо расширяется.
Кроме того, можно использовать некоторое количество шариков, распределенных по периферии вкладыша 6 при условии, что коробка 14 сальника содержит соответствующие углубления или проходящую по периферии канавку. Когда коробка 14 сальника вставляется во вкладыш 6, шарики могут прижиматься радиально внутрь для установления соединения между коробкой 14 сальника и вкладышем 6. Шарики могут перемещаться, например, посредством кольца, такого как ручка 9, например, посредством поворота такого кольца или перемещения такого кольца в осевом направлении.
Как можно видеть на фиг. 1, между клапанным элементом 10 и вкладышем 6 расположен уплотнительный элемент 25. Когда коробку 14 сальника извлекают из вкладыша 6, например, для замены коробки 14 сальника, пружина 13 прижимает уплотнительное средство 25 к вкладышу 6, создавая герметичное уплотнение и предотвращая вытекание нагревающей текучей среды наружу.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, коробка 14 сальника содержит держатель 16 коробки сальника, используемый для установления соединения между коробкой 14 сальника и вкладышем 6. Фиг. 3 показывает другой вариант осуществления, в котором элементы, идентичные элементам, показанным на фиг. 1 и 2, обозначены теми же ссылочными позициями.
В этом варианте осуществления корпус 15 коробки сальника непосредственно образует байонетное соединение с вкладышем 6, т.е. выступ 22 является частью корпуса 15 коробки сальника. Корпус 15 коробки сальника закрыт крышкой 26, соединенной с корпусом коробки сальника посредством защелочного соединения 27.
Фиг. 4 показывает другой вариант осуществления коробки 14 сальника с несколько видоизмененным стержнем 12.
Стержень 12 содержит секцию 28, имеющую увеличенный наружный диаметр. Эта секция показана в виде диска. Однако можно использовать секцию 27 с большим диаметром и с большей длиной. Можно продлить секцию 27 вниз к штоку 11 клапана.
Кроме того, корпус 15 коробки сальника снабжен снижающим трение материалом 30, например политетрафторэтиленом, в области, в которой стержень 12 входит в контакт с корпусом 15 коробки сальника. Подобный снижающий трение пластиковый материал 29 может использоваться в области между стержнем 12 и корпусом 16 коробки сальника.