ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН
THERMOSTATIC VALVE

Изобретение относится к запорной арматуре, а именно к термостатическим клапанам для радиаторов отопления.
Известен клапан такого типа из описания патента DE №3529614, содержащий корпус, на котором установлен шток, выступающий наружу через сальник, для приведения в действие закрывающего элемента клапана, и верхнюю термостатическую часть, содержащую термостатический элемент (ТСЭ) и перемещаемый им толкатель, при этом головка толкателя взаимодействует со штоком.
В большинстве случаев ТСЭ имеет наполнение в виде насыщенного пара и работает в зависимости от давления пара (которое зависит от температуры) или в виде жидкости (и, следовательно, работает в зависимости от ее температурного расширения).
Шток совершает возвратно-поступательные движения под действием ТСЭ, перемещая клапан от закрытого положения до открытого. Компенсационная пружина предохраняет клапан от разрушения. Учитывая ресурс клапана (а ведущие производители заявляют ~1 млн срабатываний), сальник является наиболее уязвимым местом по причине его износа и засорения содержащимися в теплоносителе примесями. Поскольку выход из строя сальника приводит к протечке теплоносителя и заливу помещения, стандарт DS/EH 215-1 п.5.1.6 содержит требование о мерах по замене сальника на этапе эксплуатации клапана.
Выполнение данного регламента требует перекрытия магистрали теплоносителя, его хотя бы частичного слива и квалифицированного разбора клапана.
Важную роль для выполнения регулирующей функции играет величина так называемого «усиления», т.е. смещение регулирующего клапана при изменении температуры в помещении на 1°С. Чем больше усиление, тем более плавным получается процесс регулирования и тем больше экономия энергии и удобство эксплуатации термоклапана. Усиление главным образом зависит от используемого материала наполнения термостатической головки, но также зависит от размера и типа анероидной коробки, например сильфона. Наилучшие показатели усиления имеющихся термостатических клапанов около 0,35 мм/1°С при паровом наполнителе и от 0,2 до 0,28 мм/1°С при жидкостном.
Из патента RU 2112270 С1, 27.05.1998 известен термостатический клапан для радиатора, аналогичный описанному (прототип), но имеющий большее усиление. В нем задача решается введением между толкателем и штоком усилителя хода. Осевое перемещение толкателя используется для перемещения усилительного элемента в направлении, в котором он податлив. Это влечет за собой перемещение толкателя и штока друг относительно друга, в результате чего полное перемещение закрывающего элемента больше перемещения толкателя.
Вместе с тем при требованиях к поддержанию температуры с точностью 2°С регулирование происходит в пределах 0,5 мм хода штока ТСЭ и существенным становится влияние поджатия пружины внутренним давлением теплоносителя. Стандартом DS/EN 215-1 п.5.2.8 нормируется зависимость характеристики от статического давления, которая не должна превышать значения Т=1°С/10 бар х Ртеплоносителя, что при Р=10 бар уже является 50%-ной погрешностью выполнения режима.
Таким образом, прототип также не лишен недостатков в части уплотнения штока, что влечет за собой возможность появления негерметичности и зависимости характеристики клапана от величины рабочего давления.
Задачей изобретения является увеличение надежности клапана за счет исключения подвижного уплотнения штока, а также исключения зависимости характеристики клапана от давления в магистрали теплоносителя.
Эта задача решается тем, что в термостатическом клапане, содержащем корпус, входную и выходную полости, шток, клапан, усилитель хода, подпружиненный шток и клапан расположены так, что ось штока по отношению к оси клапана находится под углом от -45° до +45°, при этом между штоком и клапаном установлен усилитель хода, взаимодействующий с толкателем, имеющим контакт с клапаном, сообщающим входную и выходную полости по теплоносителю и взаимодействующим с корпусом выходной полости, служащей этому клапану седлом; полость, в которой расположен усилитель хода и толкатель, загерметизирована мембранами, связанными с клапаном, а внутренний корпус имеет сквозные пазы для прохода теплоносителя со входа на выход.
Усилитель хода может быть выполнен в виде рычагов. Усилитель хода может быть выполнен в виде упругого элемента, имеющего предварительный прогиб в сторону закрытия клапана.
Разрез термостатического клапана показан на Фиг.1 - положение «открыто», на Фиг.2 - Вид А, на Фиг.3 - положение «закрыто», на Фиг.4 - вариант клапана с расположением оси штока по отношению к оси клапана под углом +45°, на Фиг.5 - схема клапана с расположением оси штока по отношению к оси клапана под углом -45°, на Фиг.6 - вариант клапана с усилителем хода в виде упругого элемента, где:
1 - корпус;
2 - подпружиненная втулка;
3 - мембраны;
4 - переходник для установки ТСЭ;
5 - шток;
6 - пружина;
7 - герметизирующая прокладка;
8 - внутренний корпус;
9 - толкатель;
10 - клапан;
11 - входная полость;
12 - усилитель хода;
13 - опора;
14 - корпус выходной полости;
15 - выходная полость;
16 - пазы.
Согласно изобретению задача решается тем, что термостатический клапан, содержащий корпус 1 с переходником 4 для установки ТСЭ, выполнен с возможностью перемещения клапана 10 под углом по отношению к штоку 5 от -45° до +45°.
Полость с размещенными в ней толкателем 9 и взаимодействующим с ним усилителем хода 12, например, рычажного типа (преобразует перемещение штока 5 в перемещение клапана 10) является герметичной по отношению к внутренним (заполненным теплоносителем) полостям 11, 15 благодаря мембранам 3, расположенным соосно клапану 10 и позволяющим перемещать клапан 10 по отношению к корпусу выходной полости 14, служащей седлом.
Принцип работы термостатического клапана следующий.
Термостатический клапан вместе с установленной на него термостатической головкой устанавливается в магистраль отопления до или после радиатора или конвертера для изменения расхода теплоносителя в зависимости от температуры в помещении.
Теплоноситель попадает во входную полость (11) клапана, протекает через пазы (16) и регулируемый зазор между клапаном (10) и корпусом выходной полости (14), являющейся седлом термостатического клапана. Далее теплоноситель через выходную полость (15) попадает в радиатор.
При повышении температуры в помещении термостатическая головка воздействует на шток(5), который через усилитель хода (12) и толкатель (9) изменяет положение клапана (10) относительно корпуса выходной полости (14), уменьшая проходное сечение термостатического клапана.
При снижении температуры в помещении термостатическая головка перестает воздействовать на шток (5) и под действием упругих сил растянутых мембран клапан (10) отходит от корпуса (14), увеличивая проходное сечение, а следовательно, и расход теплоносителя через отопительный прибор.
Мембраны 3 выполняются, например, из резино-тканного материала, способного обеспечить значительный ресурс, а площадь мембран одинакова для исключения влияния давления теплоносителя на нагружение штока 5.
Угол между осью штока и осью клапана (направлением его движения) должен находиться в пределах от -45° до +45°, т.к. в этих пределах величина перемещения клапана 10 будет больше величины перемещения штока 5.
Внутренний корпус 8, в котором располагаются шток 5, усилитель хода 12 и толкатель 9, имеет сквозные пазы 16 для прохода жидкости со входа на выход.