КОНСТРУКЦИЯ ГАЗОВОГО КЛАПАНА
GAS VALVE DESIGN

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к газовому клапану для регулировки потока газа, поступающего в газовую горелку газового прибора, в частности газовой варочной плиты. Газовый клапан содержит корпус клапана и выступающий из корпуса клапана приводной вал. В корпусе клапана сформировано, по меньшей мере, два двухпозиционных клапана и, по меньшей мере, два дроссельных канала, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одно дросселирующее отверстие.
Уровень техники
Газовые клапаны указанного типа описаны в опубликованных ранее патентных заявках РСТ/ЕР 2010/060173, РСТ/ЕР 2010/060176 и РСТ/ЕР 2010/060179. При использовании газовых клапанов в газовых варочных плитах газовые клапаны (в зависимости от конфигурации газовой варочной плиты, вида газоснабжения на месте установки и региональных стандартов) эксплуатируются в сочетании с различными газовыми горелками и с различными типами газа (природный газ, сжиженный газ или городской газ), а также с различным давлением газа. Для каждого встречающегося на практике сочетания газовой горелки, типа и давления газа необходимо индивидуально подбирать сечения дросселирующих отверстий газового клапана таким образом, чтобы газовая горелка на каждой ступени переключения газового клапана горела с требуемой мощностью.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка газового клапана, который позволит легко подстраивать сечения дросселирующих отверстий.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что корпус клапана содержит, по меньшей мере, одну дроссельную пластину, в которой выполнены дросселирующие отверстия дроссельных каналов, причем дроссельная пластина доступна с той стороны корпуса клапана, с которой из корпуса клапана выступает приводной вал. Таким образом, становится возможным доступ к дроссельной пластине снаружи. При этом доступ к дроссельной пластине осуществляется с той стороны корпуса клапана, на которой расположен приводной вал. Если газовый клапан встроен в газовую варочную панель, то речь идет, как правило, о верхней стороне газовой варочной панели. Поэтому для обеспечения доступа к дроссельной пластине следует снять крышку (также называемую верхним листом) газовой варочной панели. Под приводным валом понимается предпочтительно вращающийся вал. При этом газовый клапан приводится в действие поворотом приводного вала. Также возможен вариант, в котором приводной вал устанавливается без возможности вращения, но с возможностью линейного перемещения. В этом случае газовый клапан приводится в действие путем смещения приводного вала в направлении, перпендикулярном оси вала.
В особенно выгодном варианте дроссельная пластина может заменяться. При этом дроссельная пластина может полностью извлекаться из корпуса газового клапана и заменяться другой дроссельной пластиной. Это необходимо, например, в том случае, если газовая варочная панель переоснащается на работу с другим сортом газа.
Целесообразно, на той стороне корпуса клапана, на которой из него выступает приводной вал, имеется крышка, а доступ к дроссельной пластине открывается при снятии крышки. Крышка закрывает корпус клапана с той стороны, на которой находится приводной вал. Чтобы получить доступ к дроссельной пластине, нужно снять крышку.
Согласно выгодному варианту изобретения корпус клапана содержит несколько расположенных параллельно друг другу пластин, причем одна из пластин представляет собой дроссельную пластину. Пластины содержат выемки или прорези, которые пропускают или не пропускают газ в зависимости от того, какой двухпозиционный клапан открыт.
При этом одна из пластин образована уплотнительной пластиной клапана, которая образует седла двухпозиционных клапанов, причем уплотнительная пластина клапана предпочтительно изготовлена из гибкого материала, например из пластмассы. В области каждого седла клапана на уплотнительной пластине клапана имеется отверстие, через которое при открытом двухпозиционном клапане проходит газ. Когда двухпозиционный клапан закрыт, корпус двухпозиционного клапана садится на уплотнительную пластину клапана и закрывает соответствующее отверстие.
Таким образом, на уплотнительной пластине клапана в области каждого седла клапана имеется отверстие, которое при закрытом двухпозиционном клапане закрывается запорным элементом двухпозиционного клапана, садящимся на уплотнительную пластину клапана.
Особенно выгоден вариант, в котором двухпозиционные клапаны могут приводиться в действие постоянным магнитом, в частности запорные элементы двухпозиционных клапанов могут перемещаться силой, по меньшей мере, одного постоянного магнита. Запорные элементы притягиваются магнитной силой постоянного магнита, когда этот магнит находится непосредственно над запорным элементом. Если постоянный магнит находится в другом месте, запорный элемент прижимается к уплотнительной пластине клапана в направлении, противоположном вектору магнитной силы, например, под действием пружины.
Возможны следующие альтернативы вышеописанного предпочтительного варианта исполнения, в котором постоянный магнит перемещается относительно ферромагнитных запорных элементов двухпозиционных клапанов:
- вместо одного постоянного магнита предусмотрено несколько постоянных магнитов, активизирующих двухпозиционные клапаны;
- запорные элементы двухпозиционных клапанов выполнены из постоянных магнитов или жестко соединены с постоянными магнитами (по одному на каждый запорный элемент), в то время как относительно запорных элементов перемещается немагнитный исполнительный элемент, изготовленный из ферромагнитного материала;
- запорные элементы двухпозиционных клапанов перемещаются не магнитной силой, а механически.
При этом постоянный магнит расположен на той стороне двухпозиционных клапанов, которая обращена в противоположную пластинам сторону.
В конструктивном варианте исполнения изобретения постоянный магнит расположен на некотором удалении от приводного вала в радиальном направлении и соединен с приводным валом таким образом, чтобы вращение приводного вала вызывало перемещение постоянного магнита относительно двухпозиционных клапанов. Для этого, например, можно установить рукоятку прямо на приводной вал. Кроме того, можно обеспечить зацепление с приводным валом, например, электрического исполнительного элемента.
На стороне уплотнительной пластины клапана, противоположной запорным элементам, находится прижимная пластина, выполненная из, по существу, жесткого материала, например из металла. Прижимная пластина предотвращает нежелательную деформацию уплотнительной пластины клапана и воспринимает сжимающее усилие, оказываемое на уплотнительную пластину клапана корпусами клапанов.
При этом прижимная пластина содержит отверстия, которые совпадают с отверстиями в уплотнительной пластине клапана. Между прижимной пластиной и дроссельной пластиной расположена первая газораспределительная пластина, в которой имеются отверстия, совпадающие с отверстиями в прижимной пластине и с дросселирующими отверстиями в дроссельной пластине. Отверстия в газораспределительной пластине служат для соединения между собой соответствующих пар дросселирующих отверстий. Кроме того, каждое из отверстий прижимной пластины выходит в соответствующее отверстие первой газораспределительной пластины.
На стороне дроссельной пластины, противоположной первой газораспределительной пластине, находится вторая газораспределительная пластина, в которой имеются отверстия, совпадающие с дросселирующими отверстиями в дроссельной пластине. Вторая газораспределительная пластина также служит для соединения между собой двух дросселирующих отверстий, расположенных рядом друг с другом. При этом вторая газораспределительная пластина соединяет между собой те два соседних дросселирующих отверстия, которые не соединены первой газораспределительной пластиной.
Вторая газораспределительная пластина и крышка образуют предпочтительно разъемный узел. Вторая газораспределительная пластина и крышка могут сниматься как единый узел в целях замены дроссельной пластины. Тем самым сводится к минимуму количество снимаемых элементов. Отсоединение второй газораспределительной пластины от крышки возможно, но не обязательно.
Выгодным образом уплотнительная пластина клапана, прижимная пластина и первая газораспределительная пластина образуют неразъемный узел. Указанные пластины могут, например, быть склеены между собой или навулканизированы друг на друга.
Краткое описание чертежей
Прочие преимущества и детали изобретения описываются ниже на основании вариантов исполнения, схематично представленных на прилагаемых фигурах, на которых изображено:
Фигура 1: схематичное переключающее устройство газового клапана, у которого открыт первый двухпозиционный клапан.
Фигура 2: схематичное переключающее устройство, у которого открыты два двухпозиционных клапана.
Фигура 3: схематичное переключающее устройство, у которого открыт последний двухпозиционный клапан.
Фигура 4: схематичная конструкция газового клапана с закрытыми двухпозиционными клапанами, не соответствующая изобретению.
Фигура 5: схематичная конструкция газового клапана согласно изобретению.
Фигура 6: крышка газового клапана с установленными на ней пластинами.
Фигура 7: узел, состоящий из крышки и второй газораспределительной пластины.
Фигура 8: дроссельная пластина.
Фигура 9: узел, состоящий из уплотнительной пластины, прижимной пластины и первой газораспределительной пластины.
Фигура 10: газовая варочная панель с газовым клапаном, описываемым изобретением.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 представлена схема газового клапана согласно изобретению. Виден газовый вход 1, посредством которого газовый клапан подключается, например, к основному газовому трубопроводу газовой варочной плиты. На газовый вход 1 газ, предназначенный для сжигания, поступает под постоянным давлением, например 20 миллибар или 50 миллибар. К газовому выходу 2 газового клапана подключен газовый трубопровод, ведущий, например, к горелке газовой варочной плиты. Газовый вход 1 посредством впускной полости 9 газового клапана соединен с входной стороной двухпозиционных клапанов 3 (3.1-3.5), которых в предлагаемом варианте исполнения предусмотрено пять штук. При открытии двухпозиционных клапанов 3 газовый вход 1 соединяется с определенной частью дроссельного участка 5, в которую устремляется газ через открытый двухпозиционный клапан 3. Дроссельный участок 5 содержит входной участок 7, в который выходит первый двухпозиционный клапан 3.1. Каждый из следующих двухпозиционных клапанов 3.2-3.5 выходит в соответствующий соединительный участок 6 (6.1-6.4) дроссельного участка 5. Переход между входным участком 7 и первым соединительным участком 6.1, а также переходы между любыми двумя соседними соединительными участками 6.1-6.4 образованы дроссельными каналами 4 (4.1-4.5). Последний дроссельный канал 4.5 соединяет последний соединительный участок 6.4 с газовым выходом 2. Дроссельные каналы 4.1-4.5 отличаются последовательно увеличивающимся проходным сечением. Размер проходного сечения последнего дроссельного канала 4.5 может быть выбран настолько большим, чтобы последний дроссельный канал 4.5 практически не имел дроссельных функций.
Двухпозиционные клапаны 3 приводятся в действие постоянным магнитом 8, который может смещаться вдоль ряда двухпозиционных клапанов 3. При этом усилие открывания соответствующего двухпозиционного клапана 3 обеспечивается непосредственно силой постоянного магнита 8. Такая магнитная сила открывает соответствующий двухпозиционный клапан 3, преодолевая усилие пружины.
В переключающем положении, показанном на фигуре 1, открыт только первый двухпозиционный клапан 3.1. Через этот двухпозиционный клапан 3.1 газ поступает из впускной полости 9 во входной участок 7, после чего на пути к газовому выходу 2 проходит все дроссельные клапаны 4 и все соединительные участки 6. Количество газа, проходящего через клапан, соответствует минимальной мощности газовой горелки, подсоединенной к газовому клапану.
На фигуре 2 схематично показана конструкция, в которой постоянный магнит 8 смещен вправо (направление дано для фигуры) таким образом, чтобы оказался открытым не только первый двухпозиционный клапан 3.1, но и второй двухпозиционный клапан 3.2.
Через открытый второй двухпозиционный клапан 3.2 газ поступает из впускной полости 9 непосредственно в первый соединительный участок 6.1, после чего через дроссельные каналы 4.2-4.5 движется к газовому выходу 2. Газ, поступающий на газовый выход 2, благодаря открытому двухпозиционному клапану 3.2 минует первый дроссельный канал 4.1. Поэтому в переключающем положении, показанном на фигуре 2, поток газа больше, чем в переключающем положении, показанном на фигуре 1. Приток газа в первый соединительный участок 6.1 осуществляется практически исключительно через второй двухпозиционный клапан 3.2. Благодаря тому, что двухпозиционные клапаны 3.1 и 3.2 открыты, давление во входном участке 7 соответствует давлению в первом соединительном участке 6.1. Поэтому из входного участка 7 газ почти не поступает через первый дроссельный канал 4.1 в первый соединительный участок 6.1. Поэтому поток газа, протекающий в целом через газовый клапан, практически не изменяется, когда постоянный магнит 8 смещается дальше вправо (направление дано для фигуры), в результате чего второй двухпозиционный клапан 3.2 остается открытым, а первый двухпозиционный клапан 3.1 закрывается.
При перемещении постоянного магнита 8 вправо (направление дано для фигуры) двухпозиционные клапаны 3.3-3.5 последовательно открываются, в результате чего поток газа через газовый клапан поэтапно увеличивается.
На фигуре 3 схематично показан газовый клапан в максимально открытом положении. При этом постоянный магнит 8 находится в своем конечном положении на правой стороне фигуры. В таком положении постоянного магнита 8 последний двухпозиционный клапан 3.5 открыт. При этом газ поступает из впускной полости 9 непосредственно в последний соединительный участок 6.4 и на пути к газовому выходу 2 проходит только последний дроссельный канал 4.5. Этот последний дроссельный канал 4.5 может иметь настолько большое проходное сечение, при котором практически не будет происходить дросселирование потока газа и газ сможет практически беспрепятственно поступать в газовый клапан.
На фигуре 4 схематично показано конструктивное строение газового клапана с переключением согласно фигурам 1-3, не соответствующее изобретению. На фигуре виден корпус 20 клапана, в котором выполнен газовый вход 1 газового клапана. Внутри корпуса 20 клапана находится впускная полость 9, соединенная с газовым входом 1. Запорные элементы 10 двухпозиционных клапанов 3 направлены в корпусе 20 клапана таким образом, чтобы они могли перемещаться вверх и вниз (направление дано для фигуры). Каждый запорный элемент 10 предварительно напряжен пружиной 11 в направлении вниз (направление дано для фигуры). Под действием силы постоянного магнита 8 каждый запорный элемент 10 может быть перемещен вверх (направление дано для фигуры), преодолевая усилие пружины. Пружины 11 прижимают запорные элементы 10 к уплотняющей пластине 12 клапана, благодаря чему запорные элементы 10 герметично закрывают отверстия 12а, имеющиеся в уплотняющей пластине 12 клапана. Под уплотняющей пластиной 12 клапана расположена прижимная пластина 13 с отверстиями 13а, которые совпадают с отверстиями 12а в уплотняющей пластине 12 клапана. Отверстия 13а в прижимной пластине 13 выходят в отверстия 14а, выполненные в первой газораспределительной пластине 14. На фигуре под первой газораспределительной пластиной 14 находится дроссельная пластина 15 с несколькими дросселирующими отверстиями 18. При этом каждый из дроссельных каналов 4.1-4.4 образован двумя дросселирующими отверстиями 18. Два дросселирующих отверстия 18, относящихся к одному дроссельному каналу 4.1-4.4, соединены между собой посредством отверстий 16а во второй газораспределительной пластине 16. Отверстия 14а в первой газораспределительной пластине, напротив, соединяют расположенные друг рядом с другом дросселирующие отверстия 18 двух соседних дроссельных каналов 4.1-4.5. Последний дроссельный канал 4.5 состоит только из одного дросселирующего отверстия 18, которое посредством совпадающего с ним отверстия 16а во второй газораспределительной пластине 16 выходит в газовый выход 2 газового клапана.
В переключающем положении, показанном на фигуре 4, постоянный магнит 8 находится в конечном положении, в котором все двухпозиционные клапаны 3 закрыты. В результате газовый клапан, по существу, закрыт. Поток газа равен нулю. Из этого переключающего положения постоянный магнит 8 смещается вправо (направление дано для фигуры), в результате чего открываются соответствующие двухпозиционные клапаны 3, расположенные под постоянным магнитом 8.
В конструкции, описываемой фигурой 4, постоянный магнит 8, который может перемещаться оператором газового блока, находится на верхней стороне газового клапана. Дроссельная пластина 15 доступна снизу при снятии закрывающей пластины 17. Если газовый клапан встроен в газовую варочную панель, то это означает, что нижняя сторона газовой варочной панели должна быть доступна и что на нижней стороне газовой варочной панели должны иметься отверстия для доступа.
На фигуре 5 схематично показана конструкция газового клапана, описываемого изобретением. По существу, на фигуре представлен вращательно симметричный корпус 20 клапана с расположенным по центру приводным валом 31. Двухпозиционные клапаны 3 (в количестве, например, пяти штук) расположены вдоль дуги окружности вокруг приводного вала 31. На приводном вале 31 без возможности вращения закреплен поводок 25, на внешней оконечности которого находится постоянный магнит 8. При вращении приводного вала 31 постоянный магнит 8 движется вдоль дуги окружности с двухпозиционными клапанами 3. Каждый из двухпозиционных клапанов 3, располагающийся непосредственно над постоянным магнитом 8, открывается магнитной силой постоянного магнита 8. Сверху на приводной вал 31 может быть надета, например, поворотная рукоятка, непосредственно доступная пользователю. В альтернативном варианте с приводным валом 31 может быть соединен, например, исполнительный элемент с электрическим приводом.
На верхней стороне корпуса клапана сформирована крышка 30, в которой в направлении снизу вверх расположены: уплотнительная пластина 12 клапана, прижимная пластина 13, первая газораспределительная пластина 14, дроссельная пластина 15 и вторая газораспределительная пластина 16. Пластины 12-16 становятся доступны при снятии крышки 30. Согласно изобретению доступ к пластинам 12-16 возможен сверху, то есть с той стороны, на которой из корпуса 20 клапана выступает приводной вал 31.
Для перестройки газового клапана на другой тип газа нужно, в частности, заменить дроссельную пластину 15. В дроссельной пластине 15 находятся дросселирующие отверстия 18, которые задают объемный расход газа. После снятия крышки сверху все пластины 12-16 находятся в крышке 30.
Узел, состоящий из крышки 30 и пластин 12-16, показан на фигуре 6. При этом пластины 12-15 можно извлечь из крышки 30.
На фигуре 7 показана верхняя газораспределительная пластина 16, которая встроена в крышку 30 и образует с ней разъемный узел.
На фигуре 8 показана дроссельная пластина 15, которую можно извлекать и заменять отдельно.
На фигуре 9 показан узел, состоящий из уплотнительной пластины 12 клапана, прижимной пластины 13 и первой газораспределительной пластины 14, которые соединены друг с другом с образованием слоеной пластины. Тем самым облегчается правильная установка этих пластин 12-14.
На фигуре 10 схематично показана конструкция газовой варочной панели с газовым клапаном, описываемым изобретением. Газовая варочная панель содержит корпус 33, который вставляется в вырез рабочей поверхности 34 кухонной мебели. Сверху корпус 33 панели закрыт крышкой 32. Крышка может быть изготовлена, например, из нержавеющей стали, стеклокерамики или закаленного стекла. Газовый клапан, описываемый изобретением, находится внутри газовой варочной панели. Приводной вал 31 газового клапана выступает вверх через отверстие в крышке 32.
Для замены дроссельной пластины 15 крышка 32 газовой варочной панели снимается движением вверх. После этого можно снять крышку 30 корпуса 20 клапана также движением вверх.
Конструкция, описываемая изобретением, позволяет сделать газовую варочную панель полностью закрытой с нижней стороны. Для замены дроссельной пластины 15 не требуется снимать газовые трубопроводы, не показанные на фигуре и подсоединенные к газовому клапану.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
газовый вход
2
газовый выход
3(3.1-3.5)
двухпозиционные клапаны
4(4.1-4.5)
дроссельные каналы
5
дроссельный участок
6(6.1-6.4)
соединительный участок
7
входной участок
8
постоянный магнит
9
впускная полость
10
запорный элемент
11
пружина
12
уплотняющая пластина клапана
12а
отверстия
13
прижимная пластина
13а
отверстия
14
первая газораспределительная пластина
14а
отверстия
15
дроссельная пластина
16
вторая газораспределительная пластина
16а
отверстия
17
крышка
18
дросселирующие отверстия
20
корпус клапана
25
поводок
30
крышка
31
приводной вал
32
крышка
33
корпус варочной панели
34
рабочая поверхность