РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН СО ВСТРОЕННЫМ БЛОКОМ РАСХОДОМЕРА
DISTRIBUTING VALVE WITH BUILT-IN FLOW METER UNIT

Настоящее изобретение относится к распределительному клапану со встроенным блоком расходомера, содержащему канал основного потока, через который в направлении основного потока может протекать среда, и ответвленный от него канал вторичного потока, с корпусом распределительного клапана, содержащим магистральную трубу с первым присоединением к трубопроводу, со вторым присоединением к трубопроводу и, с, по меньшей мере, одним расположенным между ними ответвлением, причем канал основного потока проходит в магистральной трубе от первого присоединения к трубопроводу ко второму присоединению к трубопроводу, содержит первую часть корпуса для приема, по меньшей мере, одного стержня клапана, причем ответвление впадает в первую часть корпуса и обеспечивает соединение по жидкости между магистральной трубой и первой частью корпуса и причем первая часть корпуса содержит выпускное отверстие, и вторую часть корпуса для приема корпуса расходомера, со стержнем клапана, с корпусом расходомера и третьим присоединением к трубопроводу.
Определенный в соответствии с описанным выше распределительный клапан известен, например, из публикации WO 2009/100930 A1. Известный распределительный клапан содержит состоящий из нескольких частей корпус распределительного клапана, содержащий одну магистральную трубу, одну отдельную первую часть корпуса для приема стержня клапана и одну вторую отдельную часть корпуса для приема корпуса расходомера. Первая часть корпуса при этом прифланцована к нижней стороне магистральной трубы, причем имеется соединение по жидкости между магистральной трубой и первой частью корпуса. Вторая часть корпуса прифланцована напротив на верхней стороне магистральной трубы, причем также существует соединение по жидкости между магистральной трубой и второй частью корпуса. В первой части корпуса расположен стержень клапана, а во второй части корпуса расположен корпус расходомера. Магистральная труба содержит одно первое и одно второе присоединения к трубопроводу. Далее, между обоими присоединениями к трубопроводу предусмотрено разветвление, через которое может обеспечиваться соединение по жидкости между магистральной трубой и первой частью корпуса. Наконец, предусмотрено третье присоединение к трубопроводу, которое является составной частью первой части корпуса, в котором расположен корпус расходомера. Под стержнем клапана подразумевается регулируемый ходовой винт, который в результате возвратно-поступательного движения задает максимальный объем воды, выходящей из третьего присоединения к трубопроводу.
Описанный выше распределительный клапан имеет относительно сложную конструкцию и содержит большое количество отдельных, подлежащих соединению друг с другом конструктивных элементов. Соответственно сложной является сборка распределительного клапана. Вследствие большого количества конструктивных частей относительно высокой является также возможность возникновения ошибок. Помимо этого, в результате большого количества частей корпуса относительно трудно осуществить герметизацию распределительного клапана.
Из публикации ЕР 0797080 A2 известен клапан регулирования расхода со встроенным расходомером, содержащий корпус из магистральной трубы и первую часть корпуса, причем первая часть корпуса служит как для приема стержня клапана, так и для приема корпуса расходомера. В данном случае стержень клапана выполнен в виде регулирующей пробки, которая полностью проходит через магистральную трубу и в зависимости от своего положения относительно магистральной трубы регулирует расход между одним открытым положением и одним запертым положением.
Исходя из названного выше уровня техники задачей настоящего изобретения является создание распределительного клапана, имеющего упрощенную конструкцию.
Указанная задача в отношении распределительного клапана, в частности, для системы отопления полов, со встроенным расходомером, содержащего один канал основного потока, через который в направлении основного потока проходит среда, например вода, и один ответвляющийся от него канал вторичного потока,
- с корпусом распределительного клапана, содержащим:
- одну магистральную трубу с одним первым присоединением к трубопроводу, одним вторым присоединением к трубопроводу и, по меньшей мере, одним, расположенным между ними ответвлением, причем канал основного потока проходит в магистральной трубе от первого присоединения к трубопроводу до второго присоединения к трубопроводу,
- первую часть корпуса для приема, по меньшей мере, одного стержня клапана, причем ответвление впадает в первую часть корпуса и обеспечивает соединение по жидкости между магистральной трубой и первой частью корпуса, и причем первая часть корпуса содержит выпускное отверстие, и
- вторую часть корпуса для приема корпуса расходомера,
- со стержнем клапана,
- с корпусом расходомера и
- с третьим присоединением к трубопроводу, которое, например, может быть соединено с нагревательным контуром, решается за счет того,
- что выпускное отверстие первой части корпуса входит во вторую часть корпуса и обеспечивает соединение по жидкости между первой частью корпуса и второй частью корпуса,
- что вторая часть корпуса содержит выпускное отверстие, которое образует третье присоединение к трубопроводу, и
- что канал вторичного потока проходит от ответвления магистральной трубы к выпускному отверстию второй части корпуса.
Соответствующий изобретению распределительный клапан характеризуется тем, что общий блок регулирования из первой части корпуса и стержня клапана, а также общий блок индикации расхода из второй части корпуса и расходомера расположены вниз по потоку предусмотренного в магистральной трубе ответвления. Регулирование расхода и измерение и индикация объемного потока производят, таким образом, в одном единственном (общем) канале вторичного потока, который начинается на ответвлении магистрали. Таким образом, магистральная труба нуждается лишь в одном единственном ответвительном отверстии к каналу вторичного потока, который проходит через расходомер к ранее определенному подключению к трубопроводу. Предпочтительно в смонтированном, в соответствии с назначением, состоянии распределительного клапана вторая часть корпуса в направлении действия силы тяжести (направление земного ускорения) расположена под (ниже) первой частью корпуса и/или ответвления и/или третье подключение к трубопроводу расположено в направлении действия силы тяжести под (ниже) второй частью корпуса и/или первой частью корпуса и/или ответвления.
Конструкция соответствующего изобретению распределительного клапана намного проще по сравнению с уровнем техники, что также существенно упрощает изготовление или сборку распределительного клапана. Также облегчается его уплотнение, так как от магистральной трубы ответвляется лишь один канал, точнее, канал вторичного потока.
Первое и второе присоединение к трубопроводу может быть соответственно соединено с системой трубопроводов и/или одним или несколькими следующими распределительными клапанами. Соответствующим образом настоящее изобретение относится также к соединительному устройству, в частности, системе трубопроводов, с одним или несколькими распределительными клапанами, из которых, по меньшей мере, один распределительный клапан выполнен в соответствии с изобретением.
В соответствии с одним исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана корпус распределительного клапана выполнен в виде единой детали, то есть выполнен интегрально. Иными словами, отдельные части корпуса, то есть магистральная труба, первая часть корпуса и вторая часть корпуса состоят из единого элемента (детали не могут быть отсоединены друг от друга). Таким образом, еще более упрощается конструкция распределительного клапана и снижается риск негерметичности, так как между частями корпуса отсутствуют места, которые нуждаются в герметизации (так как части корпуса неразъемно соединены между собой).
В частности, корпус распределительного клапана и/или корпус клапана и/или корпус расходомера выполнен из пластмассы и формируется предпочтительным образом из детали, полученной методом литья под давлением. В случае состоящего из одной детали корпуса распределительного клапана весь корпус распределительного клапана в целом является взаимосвязанной литой частью. В случае раздельных частей корпуса магистральная труба, первая часть корпуса и/или вторая часть корпуса являются раздельными деталями, полученными методом литья под давлением. Предпочтительным является, однако, как уже говорилось, исполнение корпуса распределительного клапана в виде одной детали.
Корпус клапана является, в частности, регулирующей пробкой, то есть корпусом, установленным с возможностью вращения вокруг первой оси вращения, с одним радиальным впускным отверстием и одним, в частности, осевым выпускным отверстием.
Так, в соответствии с одним следующим исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана предусмотрено, что в первой части корпуса в качестве корпуса клапана между местом запирания и местом отпирания расположена регулирующая пробка, установленная с возможностью вращения вокруг первой оси вращения. В положении запирания регулирующая пробка запирает соединение между магистральной трубой и первой частью корпуса, в положении отпирания соединение деблокировано, а именно таким образом, что образуется максимальное поперечное сечение пропускания или максимальное протекание. Между местами запирания и отпирания расположены несколько или большое количество промежуточных позиций, в которых регулирующая пробка может находиться относительно первой части корпуса, в которых поперечное сечение пропускания и объем протекания меньше, нежели в положении отпирания.
Первая часть корпуса может быть оснащена, по меньшей мере, одним шлицем и/или, по меньшей мере, одним пазом для приема фиксирующего элемента, в частности, предохранительной скобы. Он (они) также может быть выполнен из пластмассы. Также и регулировочная пробка может быть оснащена, в частности, по меньшей мере, одним пазом для приема фиксирующего элемента. Фиксирующий элемент фиксирует регулирующую пробку в первой части корпуса в осевом направлении (имеется в виду осевое направление первой части корпуса, на котором расположена также первая ось вращения).
Между регулирующей пробкой и первой частью корпуса может располагаться первый уплотнительный элемент, например, первое уплотнительное кольцо, который/которое проходит, в частности, в окружном направлении (окружное направление регулирующей пробки) и герметизирует первую часть корпуса относительно окружающей среды. Альтернативно или дополнительно на внутренней стороне первой части корпуса может быть также дополнительно предусмотрен уплотнительный элемент или уплотнительное кольцо. Для приема соответствующего уплотнительного кольца в регулирующей пробке и/или первой части корпуса может быть предусмотрен паз.
Далее, на поверхности регулирующей пробки может быть дополнительно расположено следующее уплотнительное кольцо, которое в положении запирания запирает соединение с магистральной трубой (ответвление), так что в положении запирания регулирующей пробки предотвращается проникновение среды из магистральной трубы в первую часть корпуса.
Уплотнительные элементы или уплотнительные кольца могут быть соединены с регулирующей пробкой как с возможностью отсоединения, так и безразъемно, как это известно, например, из двухкомпонентных пластмассовых деталей, или могут быть приклеены, укреплены способом вулканизации и т.п. Дополнительно или альтернативно также вся регулирующая пробка в целом может быть покрыта, в частности, упругим уплотнительным материалом в качестве уплотнительного элемента или оснащена покрытием из такого материала.
В соответствии с еще одним исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана первая часть корпуса содержит одну стенку с цилиндрической с внутренней стороны (по меньше мере, на участках) поверхностью, к которому с внутренней стороны прилегает регулирующая пробка и по которой в продольном направлении может направляться регулирующая пробка. Эта стенка или расположенная с внутренней стороны поверхность первой части корпуса служит также для уплотнения внутреннего пространства первой части корпуса относительно окружающей среды, в частности, с использованием ранее описанных уплотнительных элементов и, по мере необходимости, пазов.
В соответствии с одним следующим исполнением стенка первой части корпуса содержит отверстие, которое образует впускное отверстие для среды, в частности, воды системы отопления пола, которая ответвляется из магистральной трубы на ответвлении, причем отверстие в стенке первой части корпуса совпадает, в частности, с образующим ответвление отверстием в магистральной трубе, то есть идентична или наложена. Альтернативно между отверстием в стенке первой части корпуса и отверстием в магистральной трубе в качестве соединения между магистральной трубой и первой частью корпуса может располагаться участок трубопровода, причем в этом случае отверстие в магистральной трубе вместе с участком трубопровода образует ответвление.
Как уже отмечалось, в соответствии с одним следующим исполнением регулирующая пробка содержит канал пробки, проходящий от радиального отверстия в регулирующей пробке к осевому отверстию в регулирующей пробке, причем в положении отпирания регулирующей пробки осевое отверстие в регулирующей пробке, в частности, полностью соосно выпускному отверстию первой части корпуса, а радиальное отверстие в регулирующей пробке в частности, полностью соосно впускному отверстию первой части корпуса, то есть находится в состоянии перекрывания, а в положении запирания регулирующей пробки регулирующая пробка полностью, то есть герметично по жидкости и газу, запирает впускное отверстие первой части корпуса. «Герметичность по жидкости» означает, что при регулярном давлении или испытательном давлении в системе трубопроводов проникновение жидкости невозможно.
Как было указано, между положением отпирания и положением запирания существуют промежуточные положения, в которых впускное отверстие первой части корпуса в регулирующей пробке также соосно впускному отверстию первой части корпуса, то есть находится в состоянии запирания, причем в этом случае, однако, свободное поперечное сечение (пропускное поперечное сечение) меньше, нежели при положении отпирания, так что расход меньше, нежели чем в положении отпирания.
Радиальное отверстие в регулирующей пробке имеет некруглое (то есть не полностью круглое) и/или асимметричное поперечное сечение, которое, в частности, сужается в окружном направлении (окружном направлении регулирующей пробки) в одну сторону больше, нежели в другую сторону.
Отверстие содержит предпочтительно один первый участок с круглым контуром, в частности, с контуром, соответствующим, по меньшей мере, половине окружности, предпочтительно, по меньшей мере 2/3 окружности, в частности, предпочтительно, по меньшей мере 3/4 окружности, причем диаметр окружности идеальным образом соответствует диаметру отверстия первой части корпуса, которое образует впускное отверстие для отводимой из магистральной трубы среды.
К этому первому участку отверстия примыкает, предпочтительно, второй, имеющий предпочтительно форму шлица участок, в котором края отверстия движутся в направлении от первого участка до конца второго участка непосредственно один за другим. В частности, края отверстия во втором участке проходят большей частью или почти полностью прямолинейно.
Предпочтительным образом в осевом направлении регулирующей пробки предусмотрена врубка между центральной точкой первого участка (то есть центральной точкой круглого контура первого участка в случае круглого контура), и передним концом центральной линии второго участка. Передний конец центральной линии определен как точка, в которой осевая линия второго участка встречается с окружной линией второго участка на окружной линии (или воображаемой линии окружности, на которой проходит круглый контур первого участка). При этом передний конец осевой линии второго участка смещен, в частности, к центральной точке первого участка в направлении, параллельном первой оси вращения, которое направлено от осевого отверстия в регулирующей пробке. Таким образом, если ось вращения регулирующей пробки проходит при встроенном согласно назначению состоянии распределительного клапана в направлении действия силы тяжести (в направлении земного ускорения), а вторая часть корпуса расположена в направлении действия силы тяжести внизу (снизу) первой части корпуса, то передний край центральной линии второго участка смещен к центральной точке первого участка в направлении против действия силы тяжести. Предпочтительным образом весь второй участок в целом расположен в направлении, параллельном первой оси вращения, в частности, в направлении, параллельном первой оси вращения и указывающем к осевому отверстию (при встроенном согласно назначению состоянии распределительного клапана в направлении действия силы тяжести), перед центральной точкой первого участка, то есть выше центральной точки первого участка.
Описанная ранее конструкция и прохождение контура радиального отверстия выполнены, таким образом, особо благоприятными для протекания потока. В частности, контур радиального отверстия выполнен благоприятным в отношении протекания потока за счет того, что среда, которая втекает через второй (имеющий форму шлица участок) в регулирующую пробку, отводится непосредственно вниз к осевому отверстию.
Таким образом, при поворачивании регулирующей пробки из положения запирания в положение отпирания достигают расширения проходного поперечного сечения, которое определено таким образом, что прирост расхода приблизительно пропорционален углу поворота. Максимальный угол поворота регулирующей пробки, то есть угол поворота между положением запирания и положением отпирания, лежит, в частности, в диапазоне от 250° до 290°, предпочтительно в диапазоне от 260° до 280°, и составляет приблизительно 270°. Поперечное сечение радиального отверстия в регулирующей пробке проходит, в частности, по меньшей мере, на протяжении четверти периметра регулирующей пробки, предпочтительно, по меньшей мере, на протяжении одной трети окружности регулирующей пробки, особо предпочтительно, по меньшей мере, на протяжении половины окружности регулирующей пробки. Угол поворота для регулирования, то есть угол поворота между наименьшим проходным поперечным сечением (минимально возможный расход) и наибольшим проходным поперечным сечением (максимальный расход), составляет, в частности, от 130° до 170°, предпочтительно от 140° до 160° и особенно предпочтительно 150°.
В соответствии с одним следующим исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана предусмотрено, что корпус расходомера укреплен во второй части корпуса с возможностью вращения вокруг второй оси вращения между исходным положением и концевым положением. Исходное положение представляет собой позицию корпуса расходомера относительно второй части корпуса, в которой среда не поступает в расходомер, так как соединение между магистральной трубой и первой частью корпуса закрыто - регулирующая пробка находится в этом случае в положении запирания. Концевое положение корпуса расходомера относительно второй части корпуса представляет собой позицию, которая соответствует максимальному прохождению потока или максимальному расходу, если полностью деблокировано соединение между магистральной трубой и первой частью корпуса - регулирующая пробка находится в этом случае в положении отпирания.
Для обеспечения прохождения среды в корпус расходомера и возможности перемещения между исходным положением и концевым положением корпус расходомера содержит в соответствии со следующим исполнением выступающую в канал вторичного потока лопасть. Под каналом вторичного потока подразумевается проточный канал или проточная цепь, начинающиеся с ответвления в магистральной трубе, проходящего через первую часть корпуса и регулирующую пробку, а также через вторую часть корпуса вплоть до третьего присоединения к трубопроводу, в частности, до присоединения к нагревательному контуру. В исходном положении лопасть подвергается воздействию потока или распознается и затем перемещается в направлении концевого положения через образованный во второй части корпуса участок канала вторичного потока.
Для обеспечения возможности индикации расхода расходомер может быть теперь выполнен следующим образом.
В соответствии с одним исполнением распределительного клапана вторая часть корпуса может быть оснащена приемным элементом для крышки. Соответствующим образом в приемном элементе может быть предусмотрена крышка. Приемный элемент может быть оснащен внутренней резьбой и крышкой с сообщающейся наружной резьбой и/или приемный элемент может быть оснащен наружной резьбой, а крышка - сообщающейся внутренней резьбой. Возможным представлялось бы также использование вместо резьбового соединения байонетного замка, запирающего устройства со стопорным хомутом или т.п. С наружной стороны крышка для ввинчивания в приемный элемент может быть оснащена буртиком, в частности углубленным вырезом под инструмент, например, с внутренним шестигранником или т.п.
Для уплотнения внутреннего пространства второй части корпуса относительно окружающей среды между крышкой и второй частью корпуса может быть предусмотрен третий уплотнительный элемент, например, третье уплотнительное кольцо, который/которое может быть укреплено в пазу в крышке и/или второй части корпуса. Крышка и/или вторая часть корпуса могут быть, по меньшей мере, на участках выполнены прозрачными, причем прозрачная область содержит шкалу.
Далее, корпус расходомера может содержать индикатор, который виден сквозь прозрачную и оснащенную шкалой область крышки и/или вторую часть корпуса. Индикатор может быть сформован как таковой, то есть иметь трехмерную форму с одним острием, или быть образован оптической маркировкой, например, на одном диске.
Предпочтительно лопасть соединена с индикатором торсионно жестко и, в частности, выполнена с ним в виде единого элемента (безразъемно). Тем самым с помощью несложных средств обусловленное потоком движение лопасти переносится на индикатор, за счет его с помощью шкалы в прозрачной области можно определять положение индикатора относительно исходного положения и концевого положения.
В соответствии с одним другим исполнением распределительного клапана между лопастью и индикатором расположен, в частности, вращательно-симметричный диск, причем ось вращения диска идентична оси вращения второй оси вращения корпуса расходомера. Диск может быть выполнен, в частности, в виде единой детали (неразъемным) с лопастью и/или с индикатором. Диск может закрывать канал вторичного потока во второй части корпуса в направлении индикатора или в направлении пространства во второй части корпуса, в которой перемещается индикатор, так что индикатор расположен и может двигаться между диском и прозрачной областью, например, прозрачной областью крышки. При этом диск запирает канал вторичного потока во второй части корпуса, по меньшей мере, настолько, что исключается возможность скапливания в большом количестве частиц грязи в пространстве, в котором движется индикатор. Особенно предпочтительным является то, что диск допускает также возможность заполнения средой пространства, в котором движется индикатор. Поток в области индикации, конечно, отсутствует или, по меньшей мере, не является значимым. Между каналом вторичного потока во второй части корпуса, то есть областью протекания потока, в которой лопасть может перемещаться между исходным положением и концевым положением, и областью индикации, то есть областью, в которой может перемещаться индикатор, при этом действует предпочтительно одинаковое давление, то есть корпус расходомера разгружен по давлению.
Выше в качестве примера было описано, что индикатор корпуса расходомера может располагаться на расстоянии от лопасти в осевом направлении (осевом направлении корпуса расходомера). В основном также представлялось бы возможным предусмотреть индикатор на лопасти в осевом направлении или также в радиальном направлении. Если стрелка предусмотрена в радиальном направлении на лопасти, например, в форме маркировки, причем сама лопасть может образовывать индикатор, то прозрачная область, которая содержит шкалу, расположена предпочтительно в цилиндрической, в частности, с внутренней стороны боковой стенки второй части корпуса.
В соответствии с еще одним исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана во второй части корпуса расположена пружина, в частности, витая изгибная пружина, которая одним концом (концом пружины) опирается о вторую часть корпуса и другим концом (концом пружины) опирается о корпус расходомера, в частности, о лопасть и нагружает лопасть против направления потока, проходящего во второй части корпуса вдоль канала вторичного потока, предварительным напряжением. При этом предварительное напряжение, в частности, велико настолько, что лопасть при отсутствии потока, то есть когда регулирующая пробка находится в состоянии запирания, удерживается в исходном положении. При последующем набегании потока среда соударяется с лопастью и оказывает на нее давление, которое приводит к тому, что лопасть перемещается против действия пружины через часть канала вторичного потока между исходным положением и концевым положением, а именно до тех пор, пока не установится равновесие между силой, оказываемой на лопасть протекающей средой, и силой пружины.
Как уже было описано выше, часть канала вторичного потока проходит через вторую часть корпуса. Эту часть канала вторичного потока называют в последующем каналом потока расходомера.
В соответствии с одним следующим исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана вторая часть корпуса содержит канал потока расходомера, который содержит один первый, в частности, прямой участок и один граничащий с ним второй, искривленный участок, причем лопасть в исходном положении корпуса расходомера расположена на конце второго участка или в конце первого участка и в состоянии воздействия протекающей среды может продольно перемещаться вокруг второй оси вращения во втором участке. При этом шкала показывает угол поворота, который пропорционален расходу. Угол поворота лопасти вокруг второй оси вращения составляет, в частности, более 90°, предпочтительно более 135° и особо предпочтительно более 180°. Таким образом можно создать точно секционированный диапазон измерения.
В соответствии с еще одним исполнением поперечное сечение канала потока расходомера расширяется на втором участке от исходного положения в направлении концевого положения, а именно, в частности, в радиальном направлении (радиальное направление относительно второй оси вращения) и/или в осевом направлении (в направлении второй оси вращения). В последнем случае основание канала потока расходомера может быть выполнено в виде наклонной плоскости, то есть чем дальше перемещение лопасти от исходного положения в направление концевого положения, тем больше зазор между лопастью и основанием канала потока расходомера. Эта наклонная плоскость выполнена предпочтительно таким образом, что вращательное движение лопасти пропорционально расходу. Как было указано ранее, зазор сравнимым образом может дополнительно или альтернативно увеличиваться сбоку от лопасти, в то время как радиально наружная боковая стенка канала потока расходомера не имеет точно круглого контура в области между исходным положением и концевым положением, а удаляется дальше от второй оси вращения из исходного положения в направлении концевого положения, в результате чего соответственно увеличивается расстояние между радиально наружной кромкой лопасти и указанной боковой стенкой канала потока расходомера, если лопасть движется из исходного положения в направлении концевого положения. Боковая и нижняя ограничивающие поверхности могли бы также образовывать неизменный зазор относительно лопасти. В этом случае проходное поперечное сечение могло бы быть образовано увеличивающимся пазом в ограничивающих поверхностях.
В соответствии с одним следующим исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана вторая часть корпуса и/или канал потока расходомера содержит упор для лопасти и/или индикатора, который определяет исходное положение. Лопасть и/или индикатор прижимают к этому упору посредством предварительного напряжения пружины. В этой позиции индикатор на шкале указывает предпочтительно на «0», то есть расход равен нулю.
В соответствии с одним исполнением канал потока расходомера с целью приема крышки (или в направлении крышки) ограничен диском, в частности, вращательно-симметричным диском корпуса расходомера. В этом случае расположенное напротив диска основание канала потока расходомера, а также его боковые стенки выполняют, в частности, из материала второй части корпуса, то есть имеет место исполнение в качестве единого элемента с другой второй частью корпуса.
В соответствии с еще одним исполнением соответствующего изобретению распределительного клапана предусмотрено, что первая ось вращения проходит под углом, в частности, перпендикулярно, ко второй оси вращения и/или первая ось вращения проходит под углом, в частности, перпендикулярно к направлению основного потока в магистрали и/или вторая ось вращения проходим под углом, в частности, перпендикулярно к направлению основного потока в магистрали. Таким образом достигают характеристики, особо благоприятной в отношении потока.
Прохождение потока в соответствующем изобретению распределительном клапане происходит, в частности, следующим образом:
если стержень клапана, в частности, регулирующая пробка, находится в положении запирания, то вся среда протекает от первого присоединения к трубопроводу через магистральную трубу мимо (подключенного) ответвления ко второму присоединению к трубопроводу.
Если стержень клапана, в частности, регулирующая пробка, находится в положении, при котором ответвление в магистральной трубе не заперто, в частности, в положении отпирания или в промежуточном положении, то часть протекающей через магистральную трубу среды протекает радиально из магистральной трубы через ответвление в первую часть корпуса и оттуда поступает в канал регулирующей пробки. В канале регулирующей пробки среда отклоняется, в частности, в осевом направлении (осевое направление регулирующей пробки) и протекает в направлении первой оси вращения через выпускное отверстие первой части корпуса ко второй части корпуса. Во второй части корпуса среда попадает в канал потока расходомера, где она попадает на лопасть и обеспечивает индикацию расхода. Наконец, среда покидает вторую часть корпуса исключительно через третье присоединение к трубопроводу. Оттуда среду можно направлять в отопительный контур.
Соответствующий изобретению распределительный клапан со встроенным блоком расходомера представляет собой отчетливое упрощение техники измерений. Также и монтаж (сборка) распределительного клапана является более простой по сравнению с уровнем техники. Сборка является интуитивно понятной и может быть проведена даже не специалистом, поскольку в данном случае необходимы лишь установка и соединение винтами. Небольшое количество конструктивных частей означает также сниженный потенциал отказа в процессе эксплуатации. Потеря давления в системе минимизируется также по сравнению с уровнем техники за счет оптимальной в отношении тока формы в первой части корпуса и во второй части корпуса. Прозрачная область расходомера, называемая также смотровым стеклом, мало подвержена загрязнениям, прежде всего вследствие больших размеров зазора, что влечет за собой, в свою очередь, снижение функциональных нарушений, например, залипание/заклинивание стрелки. Также распределительный клапан в соответствии с настоящим изобретением не нуждается в техническом обслуживании.
Отныне существует большое количество возможностей исполнения и усовершенствования распределительного клапана. Для этого следует указать, с одной стороны, на независимые от пункта 1 пункты формулы изобретения, с другой стороны, на описание примеров исполнения во взаимосвязи с чертежами. Фигуры показывают:
фиг. 1 показывает перспективный вид соответствующего изобретению распределительного клапана;
фиг. 2 показывает распределительный клапан на виде сбоку в соответствии с фиг. 1;
фиг. 3a)-3c) показывают виды частичного сечения распределительного клапана в соответствии с фиг. 1;
фиг. 4a) показывают виды сбоку регулирующей пробки для распределительного клапана в соответствии с фиг. 1;
фиг. 5a) и b) показывают виды в сечении расходомера распределительного клапана в соответствии с фиг. 1;
фиг. 6 показывает в сечении вид расходомера по фиг. 5b) вдоль линии VI-VI пересечении; и
фиг. 7a) по d) показывают в перспективе виды различных примеров исполнения корпуса расходомера для распределительного клапана в соответствии с фиг. 1.
Изображенный в качестве примера на фигурах распределительный клапан 1 со встроенным расходомером содержит канал 2 основного потока, через который в направлении X основного потока может протекать среда, например, вода, и один ответвленный от него канал 3 вторичного потока.
Распределительный клапан 1 содержит изображенный в перспективе на фиг. 1 корпус 4 распределительного клапана, содержащий магистральную трубу 4.1 с одним первым присоединением 4.11 к трубопроводу, одним вторым присоединением 4.12 к трубопроводу и одним, расположенным между ними ответвлением 4.13 (см. фиг. 3a)-3c)), причем канал 2 основного потока проходит в магистральной трубе 4.1 от первого присоединения 4.11 к трубопроводу ко второму присоединению 4.12 к трубопроводу. Первое и второе присоединения 4.11 или 4.12 к трубопроводу можно соответственно соединять с системой трубопроводов и/или одним или несколькими следующими распределительными клапанами. Соответствующим образом настоящее изобретение относится также к соединительному устройству, в частности, к системе трубопроводов, с одним или несколькими распределительными клапанами, из которых, по меньшей мере, один распределительный клапан 1 выполнен в соответствии с изобретением.
Корпус 4 распределительного клапана содержит первую часть 4.2 для приема стержня 5 клапана, причем ответвление 4.13 впадает в первую часть 4.2 корпуса (фиг. 3a)-с) и обеспечивает соединение по жидкости между магистралью 4.1 и первой частью 4.2 корпуса, причем первая часть 4.2 корпуса содержит одно выпускное отверстие 4.21 (фиг. 3a-с)). Первая часть 4.2 корпуса расположена в данном случае тангенциально наружно на магистрали 4.1.
Далее, корпус 4 распределительного клапана содержит одну вторую часть 4.3 корпуса для приема корпуса 6 расходомера. Выпускное отверстие первой части 4.2 корпуса входит во вторую часть 4.3 (фиг. 3a)-с)), в результате чего обеспечивается соединение по жидкости между первой частью 4.2 корпуса и второй частью 4.3 корпуса. Вторая часть корпуса содержит, в свою очередь, одно выпускное отверстие, которое образует третье присоединение 4.31 к трубопроводу и служит, например, для подключения к отопительному контуру.
Благодаря конструкции распределительного клапана 1 канал 3 вторичного потока проходит от ответвления 4.13 магистральной трубы 4.1 к выпускному отверстию 4.31 второй части 4.3 корпуса. Тем самым, канал 3 вторичного потока ответвляется от канала 2 основного потока.
Как уже указывалось выше, корпус 4 распределительного клапана выполнен как единый элемент из магистрали 4.1, первой части 4.2 корпуса и второй части 4.3 корпуса, включая присоединения 4.11, 4.12 и 4.31, и образует, в частности, деталь из пластмассы, полученную методом литья под давлением.
Как показано на фиг. 3a)-с), в первой части 4.2 корпуса в качестве стержня клапана укреплена регулирующая крышка 5, которая в данном случае является конструктивным элементом в основном с цилиндрическим корпусом, закрепленная с возможностью вращения вокруг одной первой оси x1 вращения между одним положением отпирания (фиг. 3a) и одним положением запирания (фиг. 3c)). Между положением отпирания и положением запирания существуют промежуточные места, одно из которых изображено на фиг. 3b), при которых незначительный поток среды поступает из магистральной трубы 4.1 в первую часть 4.2 корпуса как при положении отпирания.
Как показано на фиг. 3а)-с), первый уплотнительный элемент, в данном случае, например, в форме первого уплотнительного кольца 10.1, в частности, кольца круглого сечения, расположен выше ответвления 4.13 и впускного отверстия 4.23 между первой частью 4.2 корпуса и регулирующей пробкой 5 с возможностью вращения по периметру регулирующей пробки 5. Он уплотняет внутреннее пространство первой части 4.2 относительно окружающей среды.
Второй уплотнительный элемент, показанный в данном случае в качестве примера в форме второго уплотнительного кольца 10.2, окружает место периметра регулирующей пробки 5, которая в положении запирания (фиг. 3)) запирает ответвление 4.13 и впускное отверстие 4.23.
Как показано на фиг 3a)-с), первая часть 4.2 корпуса содержит стенку 4.22, которая с внутренней стороны, по меньшей мере, на участках, имеет цилиндрическую поверхность. К цилиндрической части стенки 4.22 с внутренней стороны прилегает регулирующая пробка 5 с возможностью перемещения относительно нее или направляться вдоль нее.
Стенка 2.22 содержит отверстие 4.23, которое образует впускное отверстие 4.23 для выходящей из магистральной трубы 4.1 среды. Отверстие 4.23 в соответствии с настоящим примером исполнения идентично отверстию 4.13, которое в данном случае образует ответвление из магистральной трубы 4.1.
Далее, регулирующая пробка 5 содержит канал 5.1 регулирующей пробки, который проходит от радиального отверстия 5.2 в регулирующей пробке 5 в направлении осевого отверстия 5.3 в регулирующей пробке. По меньшей мере, в позиции отпирания, предпочтительно также в позиции запирания регулирующей пробки 5 осевое отверстие 5.3 расположено на одной прямой с выпускным отверстием 4.21 первой части 4.2 корпуса 4.2. В положении отпирания радиальное отверстие 5.2 расположено на одной прямой с впускным отверстием 4.23. В положении запирания регулирующая пробка 5 водонепроницаемо запирает впускное отверстие 4.23 первой части 4.2 корпуса.
Как показано на фиг. 4a)-d), радиальное отверстие 5.2 регулирующей пробки 5 имеет не полностью круглое и одновременно асимметричное поперечное сечение, которое сужается в направлении периметра регулирующей пробки 5 в одну сторону в большей степени, чем в другую. Радиальное отверстие 5.2 имеет первый участок 5.21 с круглым контуром, который соответствует приблизительно 3/4 окружности, диаметр которой в основном идентичен диаметру отверстия 4.23 первой части 4.2. С первым участком 5.21 граничит второй участок 5.22, выполненный щелеобразным, и в котором края отверстия 5.2 движутся в направлении от первого участка 5.21 до конца второго участка 5.33 непосредственно один за другим. Поперечное сечение радиального отверстия 5.2 в регулирующей пробке 5 проходит приблизительно до середины периметра регулирующей пробки 5, что поясняется на фиг. 4) и d).
В изображенном случае (см. «Деталь А» по фиг. 4b)) существует перекос а в осевом направлении регулирующей пробки 5 или в параллельном ему направлении между центральной точкой М первого участка 5.21 (то есть в данном случае между центральной точкой М окружности К, по которой проходит круглый контур первого участка 5.21) и передним концом Е осевой линии L второго участка 5.22. Передний конец Е осевой линии L определен в качестве точки, в которой центральная линия L второго участка 5.22 встречается с окружностью К, по которой проходит круглый контур первого участка 5.21. При этом передний конец Е осевой линии L смещен к центральной точке М первого участка 5.21 в направлении, которое указывает от осевого отверстия 5.3 в регулирующей пробке 5 и проходит параллельно оси xl вращения. Таким образом, если ось x1 регулирующей пробки 5 проходит при встроенном в соответствии с назначением состоянии (фиг. 1) распределительного клапана 1 в направлении действия силы тяжести и, как в настоящем примере исполнения, вторая часть 4.3 корпуса расположена в направлении силы тяжести под первой частью 4.2 корпуса, то передний конец осевой линии L смещен к центральной точке М против направления действия силы тяжести. В показанном примере исполнения даже весь общий второй участок 5.22 в направлении, которое параллельно первой оси xl вращения и указывает в направлении осевого отверстия 5.3 (в данном случае во встроенном в соответствии с назначением состоянии распределительного клапана в направлении действия силы тяжести) расположен перед центральной точкой М первого участка 5.21, то есть выше центральной точки М первого участка 5.21.
Фиг. 5a), 5b) и 6 показывают интегрированный расходомер распределительного клапана 1. Так, в соответствии с изобретением, во второй части 4.3 корпуса расположен корпус 6 расходомера с лопастью 6.1, расположены в осевом направлении на расстоянии от нее индикатором 6.2 и с вращательно-симметричным диском 6.3, расположенным между лопастью 6.1 и индикатором 6.2. Корпус 6 расходомера укреплен с возможностью вращения вокруг второй оси x2 вращения (которая определяет осевое направление) между одним исходным положением (фиг. 5a)) и одним концевым положением. Фиг. 5 показывает промежуточное положение, при котором происходит частичное протекание среды через вторую часть 4.3 корпуса.
Как показывают фиг. с 7a) по d), лопасть 6.1, индикатор 6.2 и диск 6.3 соединены между собой фрикционно жестко и в виде единого элемента. При этом фиг. 7с) показывает один пример исполнения корпуса 6 расходомера, как он предусмотрен в примере фиг. 5a)-d). Фиг. 7a), b) и d) показывают альтернативные примеры исполнения корпуса 6 расходомера.
Как показано на фиг. 6 и - частично - также на фиг 3a)-с), вторая часть 4.3 корпуса оснащена приемным элементом 4.32 для крышки 7, причем используемая здесь крышка 7 содержит одну наружную резьбу, а приемный элемент 4.32 оснащен сообщающейся резьбой. Между крышкой 7 и приемным элементом 4.32 расположен третий уплотнительный элемент, в данном случае, например, в форме третьего уплотнительного кольца 10.3, который/которое уплотняет внутреннее пространство второй части 4.3 корпуса относительно окружающей среды.
Если в настоящем описании речь идет об «уплотнении», всегда имеется в виду водонепроницаемое уплотнение, которое является герметичным, по меньшей мере, настолько, что при стандартном испытательном давлении в трубопроводе, например, отопления пола, выход среды из мест уплотнения исключен.
Крышка 7 выполнена на участках прозрачной, причем прозрачная область содержит шкалу 8. При попадании среды на лопасть 6.1, последняя перемещается между исходным положением и концевым положением и одновременно передает движение на индикатор 6.2, который виден через прозрачную область и указывает на шкале 8 величину, которая в данный момент времени соответствует расходу.
Во второй части 4.3, далее, расположена пружина 9, в частности, витая изгибная пружина, которая одним своим концом опирается на вторую часть 4.3 корпуса и другим своим концом опирается на корпус 6 расходомера, в данном случае, на его лопасть 6.1 Пружина 9 нагружает с предварительным нагружением лопасть 6.1 в направлении против направления Y потока. Предварительное напряжение выбрано таким образом, что лопасть 6.1 в положении без контакта с потоком удерживается в исходном положении и прижимается к упору 4.333.
Как показывают, в частности, фиг. 5a) и b), во второй части 4.3 корпуса предусмотрен канал 4.33 потока расходомера в качестве части канала 3 вторичного потока, который содержит первый, прямолинейный участок 4.331 и другой, граничащий с ним, изогнутый участок 4.332. Упор 4.333 находится между первым участком 4.331 и вторым участком 4.332. При отсутствии вне контакта со средой лопасть, как показывает фиг. 5), находится на упоре 4.333, который определяет исходное положение. С увеличением потока лопасть 6.1 перемещается вокруг второй оси x2 вращения корпуса 6 расходомера в направлении концевого положения (в случае настоящего примера - движение по часовой стрелке).
Как показывает, в частности, фиг. 6, поперечное сечение канала 4.33 потока расходомера расширяется от исходного положения в направлении концевого положения, в то время как основание 4.334 канала 4.33 потока расходомера образует скошенную плоскость, то есть спадает в направлении концевого положения. За счет этого происходит увеличение паза между лопастью 6.1 и основанием 4.334 при возрастающем отклонении лопасти 6.1 в направлении концевого положения. Небольшой, равномерный паз предусмотрен также между лопастью 6.1 и радиально наружной стенкой 4.335 канала 4.33 потока расходомера, что обеспечивает дальнейшую оптимизацию характеристики потока.
Фиг. 6 показывает, как диск 6.3 корпуса 6 расходомера ограничивает канал 4.33 потока расходомера в направлении крышки 7 и отделяет его от пространства 4.34, в котором движется индикатор 6.2. Таким образом предотвращается возможность проникновения частиц грязи из области, через которую проходит поток, то есть из канала 4.33 потока расходомера, в область, в которой движется индикатор 6.2, то есть в пространство 4.34, которые могут привести к загрязнению этого пространства 4.34 и, в частности, прозрачной и оснащенной шкалой 8 крышки 7. Также предотвращается возможность непреднамеренного заклинивания корпуса 6 расходомера в результате попадающей таким образом грязи.
Как уже пояснялось выше, фиг. 7a)-d) показывают различные примеры исполнения корпуса 6 расходомера. В этом месте следует еще раз подчеркнуть, что индикатор 6.2 может быть выполнена в форме трехмерного конструктивного элемента (фиг. 7c) или в виде маркировки (фиг. 7a), b) и d). В этом случае индикатор 6.2 виден через прозрачную область крышки 7 (смотровое стекло) и указывает расход на шкале 8.