Клапан и седельный элемент клапана
VALVE AND VALVE SELLAR ELEMENT

Изобретение относится к клапану, в частности клапану радиатора, содержащему входное отверстие, выходное отверстие, седло клапана, запирающий элемент, тело клапана и корпус, причем запирающий элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль оси в направлении седла клапана для дросселирования или прекращения потока жидкости через седло клапана.
Клапаны такого типа применяют, например, для управления потоком нагревающей или охлаждающей жидкости, например, в радиаторе или нагревающем или охлаждающем контуре.
В клапанах подобного типа седло клапана обычно является частью корпуса. Недостаток такого решения состоит в трудности изменения характеристик потока седла клапана в заданном клапане. Кроме того, могут возникать трудности при техническом обслуживании клапана, поскольку не всегда легко получить доступ к седлу клапана.
Таким образом, техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить клапан, обеспечивающий возможность более простого изменения характеристик потока, а также более простого технического обслуживания.
Согласно настоящему изобретению, указанная проблема решена за счет того, что седло клапана размещено в седельном элементе клапана, причем седельный элемент клапана разъемным образом соединен с корпусом клапана.
Преимущество такого решения заключается в возможности простого регулирования характеристик потока через седло клапана путем замены седельного элемента клапана и, таким образом, седла клапана. Больше нет необходимости в замене корпуса клапана целиком. Кроме того, легче получить доступ к седлу клапана в ходе технического обслуживания, например, путем удаления тела клапана вместе с седельным элементом клапана из корпуса клапана. Другое преимущество состоит в том, что размер седла клапана может быть выбран на относительно поздней стадии процесса изготовления, что повышает производственную гибкость. Кроме того, для изготовления клапана и в частности корпуса требуется меньше механической обработки. Тело клапана может, например, включать в себя все детали клапана, за исключением корпуса клапана и седельного элемента клапана. Предпочтительно, чтобы седельный элемент мог быть удален из тела клапана только при удалении тела клапана из корпуса, например, в ходе технического обслуживания. Предпочтительно, седельный элемент клапана выполнен из пластика. Некоторые или все детали тела клапана могут быть изготовлены из пластика.
В предпочтительном варианте осуществления тело клапана содержит элемент предварительной установки, при этом седельный элемент клапана разъемным образом соединен с осевой концевой частью элемента предварительной установки. Осевая концевая часть может, например, содержать камеру, в которой размещен запирающий элемент. Элемент предварительной установки предпочтительно включает в себя функцию предварительной установки, которая может менять максимальный поток среды через клапан. Это можно сделать, например, путем поворота элемента предварительной установки вокруг оси или путем изменения максимального расстояния между запирающим элементом и седлом клапана.
В предпочтительном варианте осуществления седельный элемент клапана выполнен с возможностью отсоединения от тела клапана путем перемещения седельного элемента клапана относительно тела клапана в направлении перпендикулярном оси. Предпочтительно, седельный элемент клапана выполнен с возможностью отсоединения от элемента предварительной установки путем перемещения седельного элемента клапана относительно элемента предварительной установки в направлении, перпендикулярном оси. Преимущество этого состоит в невозможности случайного ослабления или отсоединения седельного элемента клапана, например, путем вращения или осевого перемещения элемента седла клапана внутри клапана. Кроме того, соединение и отсоединение элементов седла клапана от тела клапана или элемента предварительной установки является сравнительно простым.
Предпочтительно, тело клапана имеет вырез в круговом направлении вокруг оси, причем седельный элемент клапана может быть вставлен в тело клапана и вынут из него через этот вырез. Вырез может быть выполнен в элементе предварительной установки. Благодаря вырезу можно, с одной стороны, соединять и отсоединять седельный элемент клапана от тела клапана и, с другой стороны, формировать между седельным элементом клапана и телом клапана отверстие, через которое текучая среда может течь от седла клапана к выходному отверстию.
В предпочтительном варианте осуществления седельный элемент клапана содержит круговую канавку уплотнения, вмещающую уплотнительное кольцо. Преимущество этого состоит в том, что в случае если между седельным элементом клапана и элементом имеется уплотнение, оно может быть также при необходимости легко удалено путем удаления седельного элемента клапана.
В предпочтительном варианте осуществления седельный элемент клапана имеет поверхность направления потока, причем поверхность направления потока наклонена относительно оси. Такая поверхность направления потока может, например, уменьшить потери давления, вызванные турбулентным потоком жидкости от седла клапана к выходному отверстию. Поверхность направления потока предпочтительно расположена в направлении потока между седлом клапана и входным отверстием. Поверхность направления потока предпочтительно размещена в направлении потока между седлом клапана и входным отверстием. Поверхность направления потока предпочтительно может быть размещена рядом с отверстием и/или с окном, поток текучей среды через которое от седла клапана к выходном отверстию может быть направлен или ограничен, например, путем изменения предварительной установки.
В другом предпочтительном варианте осуществления, седельный элемент клапана или тело клапана содержит канавку защелкивания для облегчения разъемного соединения седельного элемента клапана с телом клапана. Канавка защелкивания обеспечивает возможность относительно легкого механического соединения седельного элемента клапана с телом клапана.
Предпочтительно, если седельный элемент клапана или тело клапана содержит кромку защелкивания для облегчения разъемного соединения седельного элемента клапана с телом клапана. Предпочтительно, если седельный элемент клапана имеет канавку защелкивания, а тело клапана содержит кромку защелкивания.
Предпочтительно, клапан содержит вставку, расположенную в корпусе клапана, причем седельный элемент клапана расположен во вставке с возможностью вращения вокруг оси. Седельный элемент клапана может направляться внутри вставки. Кроме того, применение вставки упрощает конструкцию корпуса, поскольку вставка может отделять входное отверстие от выходного отверстия. Следовательно, внутренняя конструкция корпуса может быть сформирована относительно просто с уменьшенным количеством просверливаемых отверстий. Вставка предпочтительно имеет цилиндрическую форму. Это позволяет поворачивать и перемещать в осевом направлении седельный элемент клапана и детали тела клапана внутри вставки.
Предпочтительно, эффективное поперечное сечение потока от седла клапана до выходного отверстия является регулируемым путем поворота седельного элемента клапана относительно вставки. В случае, если седельный элемент клапана соединен с возможностью отсоединения с элементом предварительной установки, это можно осуществить путем поворот элемента предварительной установки с помощью ручки предварительной установки.
Предпочтительно, если вставка содержит окно в касательном направлении перпендикулярно оси. Окно обеспечивает возможность потока текучей среды от седла клапана к выходному отверстию.
Также предпочтительно, если седельный элемент клапана и тело клапана образуют отверстие в касательном направлении перпендикулярно оси, причем эффективное поперечное сечение потока от седла клапана к выходному отверстию является регулируемым путем изменения выравнивания окна относительно отверстия. Выравнивание окна относительно отверстия может быть, например, изменено путем поворота седельного элемента клапана относительно вставки или путем перемещения седельного элемента клапана вдоль оси относительно вставки.
Предпочтительно, седельный элемент клапана содержит ограничитель потока в направлении потока между входным отверстием и седлом клапана. Ограничитель потока может представлять собой, например, кольцевой выступ, отходящий от седельного элемента клапана радиально внутрь. Под радиальным направлением здесь понимается направление перпендикулярное оси. Предпочтительно, поперечное сечение потока через седельный элемент клапана при осевом положении ограничителя потока меньше, чем при осевом положении седла клапана.
Предпочтительно, седельный элемент клапана выполнен с возможностью перемещения вдоль оси относительно корпуса. Седельный элемент клапана может перемещаться посредством механизма предварительной установки. Осевое перемещение седельного элемента клапана также может быть возможно благодаря тепловому расширению тела клапана. Это также может обеспечить увеличение точности температурной компенсации привода термостата, соединенного с клапаном. Такая контркомпенсация является преимуществом поскольку температура рабочей среды, текущей через клапан нагревает корпус клапана, тело клапана, а также присоединенный термостатный привод. Таким образом, термостатный привод будет нагрет до температуры выше комнатной температуры и следовательно перенастроит степень открытия клапана на слишком большую величину. Это явление может быть скорректировано, если седельный элемент клапана перемещается под действием теплового удлинения тела клапана с увеличением расстояния между седлом клапана и запирающим элементом. Путем перемещения седельного элемента вдоль оси расстояние седла клапана до запирающего элемента может быть отрегулировано, благодаря чему может быть изменена максимальная степень открытия клапана.
Вышеупомянутая техническая проблема может быть также решена за счет седельного элемента клапана для клапана, предложенного согласно любому из вышеприведенных вариантов осуществления.
Ниже описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан разрез клапана согласно первому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 показан вид снаружи клапана согласно первому варианту осуществления изобретения без корпуса и вставки;
на фиг. 3 показан вид снаружи клапана согласно первому варианту осуществления изобретения с отсоединенным седельным элементом клапана;
на фиг. 4 показан седельный элемент клапана, применяемый согласно первому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 5 показан седельный элемент клапана, применяемый согласно второму варианту осуществления изобретения;
на фиг. 6 показан разрез клапана согласно второму варианту осуществления изобретения, и
на фиг. 7 показан увеличенный разрез клапана согласно второму варианту осуществления изобретения.
На фиг. 1 показан первый вариант осуществления клапана 1 согласно изобретению. На фиг. 2-4 показаны детали клапана 1 согласно первому варианту осуществления. Клапан 1 содержит корпус 16 клапана в котором имеются входное отверстие 3 и выходное отверстие 2. Клапан 1 содержит тело 6 клапана, прикрепленное к корпусу 16. Тело 6 клапана содержит элемент 8 предварительной установки, а также верхнюю часть 22 клапана. Верхняя часть 22 клапана удерживает элемент 8 предварительной установки в корпусе 16.
Клапан 1 дополнительно содержит седло 4 клапана, а также запирающий элемент 5. Запирающий элемент 5 выполнен с возможностью перемещения вдоль оси А в направлении седла 4 клапана для осуществления дросселирования или прекращения потока жидкости через седло 4 клапана.
Седло 4 клапана размещено в седельном элементе 7 седла 4 клапана. Седельный элемент 7 клапана соединен с возможностью отсоединения с телом 6 клапана. В рассматриваемом варианте осуществления седельный элемент 7 клапана соединен с возможностью отсоединения с осевой концевой деталью 9 элемента 8 предварительной установки. Осевая концевая деталь 9, также как и седельный элемент 7 клапана размещены во вставке 15. Вставка 15 расположена в корпусе 16 и разделяет входное отверстие 3 и выходное отверстие 2.
Седельный элемент 7 клапана содержит канавку 11 уплотнения, в которой размещено уплотнительное кольцо 12. Уплотнительное кольцо 12 обеспечивает уплотнение между вставкой 15 и седельным элементом 7 клапана. Седельный элемент 7 клапана также содержит канавку 13 защелкивания для облегчения разъемного соединения седельного элемента 7 клапана и тела 6 клапана. В то же время тело 6 клапана содержит кромку 14 защелкивания, входящую в контакт с канавкой 13 защелкивания для облегчения разъемного соединения седельного элемента 7 клапана с телом 6 клапана. Седельный элемент 7 клапана выполнен с возможностью отсоединения от тела 6 клапана посредством перемещения седельного элемента 7 клапана относительно тела 6 клапана в направлении, перпендикулярном оси А. Такое перпендикулярное перемещение седельного элемента 7 клапана возможно только при удалении тела 6 клапана совместно с седельным элементом 7 клапана из корпуса 16. Когда тело 6 клапана и седельный элемент 7 клапана размещены в корпусе 16 и, в частности, во вставке 15, любое перемещение седельного элемента 7 клапана перпендикулярно оси А блокируется вставкой 15.
Тело 6 клапана и, в частности, элемент 8 предварительной установки содержит вырез 10 в круговом направлении вокруг оси А. Наличие выреза 10 обеспечивает возможность вставки седельного элемента 7 клапана в элемент 8 предварительной установки и его высвобождение из указанного элемента 8 предварительной установки, как подробно показано на фиг. 2 и 3. На фиг. 2 и 3 показан клапан согласно первому варианту осуществления изобретения без корпуса 16 и вставки 15.
Клапан 1 дополнительно содержит механизм предварительной установки. Элемент 8 предварительной установки может быть повернут путем использования ручки 19 предварительной установки для изменения предварительной установки клапана 1. Седельный элемент 7 клапана и осевая концевая деталь 9 образуют отверстие18 в касательном направлении перпендикулярно оси А. Вставка 15 имеет окно 17, смежное с отверстием 18. Путем вращения седельного элемента 7 клапана и элемента 8 предварительной установки относительно вставки 15 можно изменять перекрытие окна 17 и отверстия 18 для регулировки эффективного поперечного сечения потока от седла 4 клапана к выходному отверстию 2. Седельный элемент 7 клапана имеет поверхность 23 направления потока, которая наклонена относительно оси А. Таким образом, поток текучей среды направляется от седла 4 клапана через окно 17 и отверстие 18 к выходу 2. Следовательно, уменьшены потери давления, вызываемые турбулентностью.
Клапан 1 далее содержит камеру 20 сальника, через которую направляется штифт 21. Штифт 21 может взаимодействовать с приводом, прикрепленным к клапану 1 для открытия или закрытия клапана 1.
Осевое положение седла 4 клапана не обязательно зафиксировано относительно корпуса 16. Например, предварительная установка клапана 1 также может быть изменена путем осевого перемещения седельного элемента 7 клапана. Таким образом, эффективное поперечное сечение потока от седла 4 клапана к выходному отверстию 2 может быть изменено для изменения перекрытия между окном 17 и отверстием 18.
На фиг. 4 и 5 показаны два различных седельных элемента 7 клапана. Седельный элемент 7 клапана согласно фиг. 4 применяется в первом варианте осуществления как показано на фиг. 1 и 3. Седельный элемент 7 клапана по фиг. 5 является частью клапана 1, согласно второму варианту осуществления, как показано на фиг. 6 и 7.
На каждой из фиг. 4 и 5 показан вид сверху седельного элемента 7 клапана. Разница между седельными элементами 7 клапана согласно первому и второму вариантам осуществления состоит в том, что седельный элемент 7 клапана, показанный на фиг. 5, дополнительно содержит ограничитель 25 потока в направлении потока между седлом 4 клапана и выходным отверстием 3. Ограничитель 25 потока уменьшает эффективное поперечное сечение через канал 24 седла клапана из входного отверстия 3 в седло 4 клапана. Преимущество такого решения состоит в том, что один и тот же клапан 1 может использоваться для разных применений просто путем замены седельного элемента 7 клапана. Например, клапан 1 может использоваться для двух радиаторов разного размера путем простой замены седельного элемента 7 клапана.
На фиг. 6 и 7 показан клапан 1 согласно второму варианту осуществления изобретения. Соответствующие признаки обозначены теми же самыми номерами позиций, что и в первом варианте осуществления, показанном на фиг. 1-4. Как упомянуто выше, во втором варианте осуществления применен другой седельный элемент 7 клапана по сравнению с первым вариантом осуществления. Седельный элемент 7 клапана здесь содержит ограничитель 25 потока в направлении потока между входным отверстием 3 и седлом 4 клапана.
Увеличенный вид клапана 1, показанный на фиг. 7, иллюстрирует перекрытие окна 17 и отверстия 18 более подробно. Как окно 17, так и отверстие 18 имеют ограниченную протяженность в касательном направлении перпендикулярно оси А. Путем вращения элемента 8 предварительной установки относительно вставки 15 можно изменять перекрытие между окном 17 и отверстием 18, изменяя, тем самым, максимальный поток жидкости через клапан 1. Можно даже уменьшить перекрытие окна 17 и отверстия 18 до нуля, благодаря чему поток жидкости через клапан 1 полностью прекратится, независимо от относительного положения запирающего элемента 5 и седла 4 клапана. Таким образом, клапан 1 получает дополнительную функциональность, которая может обеспечивать преимущество, например, в ходе технического обслуживания клапана.