РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН
CONTROL VALVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к регулирующему клапану. В частности, настоящее изобретение относится к клапану, способному автоматически обеспечить постоянный поток, независимо от любых колебаний давления верхнего или нижнего по течению от самого клапана. Указанные клапаны предпочтительно использовать также в системах отопления значительно отличающихся по размерам, таких как системы центрального отопления в жилых зданиях или системах централизованного теплоснабжения районов, способных доставлять тепло в целые районы и/или небольшие города, и/или системы охлаждения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны регулирующие клапаны, снабженные мембранными чувствительными элементами, которые, на основе сигнала дифференциального давления, регулируют пропускающее отверстие так, чтобы поддерживать дифференциальное давление и скорость потока, по существу, постоянными, когда входящее или исходящее давление изменяется.
Указанный тип клапана описан, например, в документе ЕР 2338093 (WO 2009/135490) и содержит устройство, выполненное с возможностью поддерживания постоянного дифференциального давления между впуском и выпуском, и устройство для управления скоростью потока, регулируемое посредством штифта, соединенного с приводным рычагом. Устройство дифференциального давления содержит поворотную мембрану и дроссельный элемент, способный находится в равновесии под действием входящего давления, исходящего давления и силы пружины. Устройство для регулирования скорости потока содержит внутреннюю цилиндрическую оболочку и внешнюю цилиндрическую оболочку, обеспеченные соответствующими отверстиями. Регулирование скорости потока осуществляется через вращение одной оболочки по отношению к другой т, чтобы изменять разграниченный канал между отверстиями указанных оболочек. Снижение скорости потока достигается посредством соединенного осевого перемещения цилиндрических оболочек.
Общедоступный документ AT413435 иллюстрирует устройство регулирования потока, содержащее вращающийся тип дроссельного клапана.
Также известен документ WO 2005/038315, который иллюстрирует вставку для регулирования клапанов для регулирования потоком жидкости в системах отопления или кондиционирования. Вставка содержит чашеобразную часть, обеспеченную впускным отверстием и выпускным отверстием, в которой выпускное отверстие закрывается в ответ на перепад давления посредством вставки и под действием пружины.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявитель отметил, что клапаны известного уровня техники, оснащенные автоматическим регулированием и управлением скоростью потока, такие как описаны в документе ЕР 2338093, конструкционно очень сложные, и по этой причине также очень дорогие и громоздкие, именно потому, что они содержат различные подвижные части, предназначенные для соответствующих функций.
Заявитель также отметил, что указанная сложность отрицательно воздействует на бесперебойность потока, который проходит через него, так как жидкость обязательно проходит по извилистым каналам и/или протекает через конструктивные элементы, такие как пружины, с изменяемой геометрией или конфигурацией, которая не постоянна во всех условиях эксплуатации клапана.
В этой области, заявитель, понимает необходимость предложить регулирующий клапан, который:
- представляет собой более простую и более линейную конструкцию, чем клапаны предшествующего уровня техники;
- является более компактным, чем известные клапаны;
- гарантирует большее сглаживание и бесперебойность потока, проходящего через него;
- позволяет точно устанавливать и регулировать скорость потока;
- обеспечивает прекрасную и быструю автоматическую регулировку дифференциального давления и/или скорости потока.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявитель обнаружил, что указанные задачи могут быть достигнуты посредством регулирующего клапана, в котором расположение элементов, входящих в его состав таково, что циркуляция жидкости, проходящей через него происходит в каналах, камерах и полостях, которые близки к центральному приводному шпинделю и вдоль направлений, которые, главным образом, параллельны указанному шпинделю.
Более конкретно, согласно одному аспекту, настоящее изобретение относится к регулирующему клапану, содержащему:
корпус клапана, имеющий впуск и выпуск;
затвор потока, функционально расположенный между впуском и выпуском;
приводной шпиндель, имеющий первый, приводящий в движение конец и второй конец, противоположный первому концу и соединенный с затвором потока, причем приводной шпиндель продолжается вдоль главной оси;
устройство автоматического регулирования дифференциального давления, содержащее:
чашеобразный корпус вокруг приводного шпинделя и аксиально подвижный относительно указанного шпинделя;
пружину, функционально расположенную между корпусом клапана и чашеобразным корпусом, чтобы толкать указанный чашеобразный корпус от затвора потока;
поворотную мембрану, имеющую радиально внутренний край, прикрепленный к чашеобразному корпусу и радиально внешний край, прикрепленный к корпусу клапана с тем, чтобы разграничить первую камеру в сообщении по текучей среде с впуском и вторую камеру в сообщении по текучей среде с выпуском.
Предпочтительно, затвор потока имеет по меньшей мере одно впускное отверстие, обращенное к впуску корпуса клапана и по меньшей мере одно выпускное отверстие, обращенное к чашеобразному корпусу.
Предпочтительно, клапан содержит затвор, установленный вокруг приводного шпинделя и обращенный к выпускному отверстию затвора потока.
Предпочтительно поток из впуска поступает во впускное отверстие затвора по существу в радиальном направлении и выходит через выпускное отверстие указанного затвора по существу в осевом направлении, чтобы затем пройти к выпуску клапана по существу в радиальном направлении.
Заявитель подтвердил, в первую очередь, что расположение компонентов клапана согласно тому, что описано выше, и/или в формуле изобретения обеспечивает необходимые каналы для текучей среды, которые будут получены посредством простой и компактной конструкции.
Заявитель также подтвердил, что клапан согласно изобретению обеспечивает большее сглаживание и бесперебойность потока, который проходит через него.
Заявитель также подтвердил, что клапан согласно изобретению позволяет задавать и регулировать скорость потока с высокой точностью.
В заключение, заявитель также подтвердил, что клапан согласно изобретению обеспечивает прекрасную и быструю автоматическую регулировку дифференциального давления и/или скорости потока.
Настоящее изобретение также может иметь одну или более предпочтительные характеристики, описанные ниже.
Предпочтительно, клапан содержит направляющий вал, имеющий осевое проходной канал для приводного шпинделя, в котором чашеобразный корпус установлен вокруг указанного направляющего вала. Таким образом, осевое перемещение чашеобразного корпуса, автоматически регулируется посредством дифференциального давления, которое действует на поворотную мембрану и на чашеобразный корпус и посредством пружины, которая действует непосредственно на указанный чашеобразный корпус, который не подвергается воздействию со стороны любого осевого перемещения приводного шпинделя, так как указанные два элемента отделены от размещенного направляющего вала. Указанное решение обеспечивает кардинальное снижение переходных процессов, вызванных смещением, которое приводной шпиндель производит в клапанах известного типа, например, описанных в документе ЕР 2338093, на соответствующий чашеобразный корпус.
Предпочтительно, приводной шпиндель может скользить аксиально плавно перемещаться в направляющем валу. Направляющий вал, следовательно, выполняет свою функцию в качестве осевой направляющей для приводного шпинделя внутри него.
Предпочтительно, чашеобразный корпус может аксиально плавно перемещаться на направляющем валу. Таким образом, направляющий вал выполняет свою функцию в качестве осевой направляющей для чашеобразного корпуса, который скользит вокруг него.
Предпочтительно, направляющий вал закреплен относительно корпуса клапана. Более предпочтительно, направляющий вал является неотъемлемой частью корпуса клапана. Принятие этого решения, позволяет осевому перемещению чашеобразного корпуса не зависеть от перемещения других элементов, кроме поворотной мембраны, и пружины.
Предпочтительно, пружина расположена вокруг чашеобразного корпуса. Положение пружины таково, чтобы уменьшить ее размеры до минимума, и это способствует ограничению размеров клапана в целом.
Предпочтительно, часть второй камеры разграничена между радиально внешней поверхностью чашеобразного корпуса и радиально внутренней поверхностью корпуса клапана. Предпочтительно, пружина расположена в указанном участке второй камеры. Вторая камера, следовательно, также используется для размещения пружины.
Предпочтительно, по меньшей мере, в одном режиме работы открытого клапана, затвор потока и затвор разграничивают между собой кольцевую камеру, сообщающуюся латерально с выпуском корпуса клапана. Основной поток жидкости выходит аксиально из затвора потока, протекает в кольцевой камере и выходит через выпуск по существу в радиальном направлении.
Предпочтительно, пружина аксиально смещена относительно кольцевой камеры. Более предпочтительно, вторая камера, которая содержит пружину, аксиально смещена относительно кольцевой камеры и находится в сообщении по текучей среде с указанной кольцевой камерой. Основной поток жидкости, следовательно, не зависит от присутствия пружины. По существу, жидкость проходит преимущественно, не сталкиваясь с элементами с изменяемой геометрией, подобными пружине, которая могла бы влиять на поток по-разному в зависимости от ее мгновенной конфигурации и могла бы подвергнуться нежелательным гидродинамическим нагрузкам.
Предпочтительно, корпус клапана имеет цилиндрический кожух для затвора потока. Предпочтительно, корпус клапана имеет выпускное отверстие между кольцевой камерой и выпуском. Предпочтительно, чашеобразное тело, своим собственным осевым перемещением, перекрывает указанное выпускное отверстие. Предпочтительно, цилиндрический кожух имеет прижимной край, выполненный с возможностью приема до упора торцевой край чашеобразного корпуса так, чтобы перекрыть выпускное отверстие корпуса клапана. Предпочтительно, цилиндрический кожух имеет прижимной край, выполненный с возможностью приема до упора, в закрытом положении клапана, периферийного края затвора. Предпочтительно, на том же прижимном крае: и затвор, находящийся в радиально более внутреннем положении, и чашеобразный корпус, находящийся в радиально более внешнем положении, взаимодействуют.
Предпочтительно, в закрытом положении клапана, затвор, по существу, блокирует исходящий поток из выпускного отверстия затвора, к которому он обращен. Предпочтительно, затвор взаимодействует с цилиндрическим кожухом корпуса клапана, чтобы закрыть выпускное отверстие затвора потока.
Предпочтительно, затвор по меньшей мере частично размещен в чашеобразном корпусе. Предпочтительно, чашеобразный корпус имеет цилиндрическую стенку радиально снаружи затвора и плавно подвижную на указанном затворе. Эта геометрия, которая использует внутренний объем чашеобразного корпуса для размещения затвора, способствует ограничению общих размеров клапана.
Предпочтительно, затвор закрывает внутренний объем чашеобразного корпуса, и между наружной в радиальном направлении цилиндрической стенкой чашеобразного корпуса и затвором разграничивается кольцеобразный зазор, который позволяет текучей среде проходить в указанный внутренний объем для того, чтобы производить давление (после выпуска или выпускное давление), по существу, равное давлению во второй камере и в отличие от давления в первой камере (перед впуском или впускное давление).
Предпочтительно, затвор жестко закреплен к приводному шпинделю при вращательном движении. Предпочтительно, затвор жестко закреплен к приводному шпинделю при осевом перемещении. Предпочтительно, затвор потока жестко закреплен к приводному шпинделю при вращательном движении. Предпочтительно, затвор потока жестко закреплен к приводному шпинделю при осевом перемещении. Механизм привода предельно прост, так как приводной шпиндель перемещается жестко с затвором потока и/или с затвором.
Предпочтительно, осевое расстояние между затвором и затвором потока фиксировано, и они разграничивают между собой по существу тороидальный объем, который, когда клапан открыт, и, следовательно, затвор удален от прижимного края цилиндрического кожуха, образует вышеуказанную кольцевую камеру и находится в том же осевом положении, что и выпускное отверстием корпуса клапана. Когда клапан закрыт, с другой стороны, указанный, по существу тороидальный объем введен в цилиндрический корпус и изолирован от выпуска корпуса клапана.
Предпочтительно, корпус клапана имеет впускное отверстие между впуском и затвором потока. Предпочтительно, впускное отверстие является щелью и выполнено непосредственно на корпусе клапана между впуском и затвором потока. Щель ввода в цилиндрическом кожухе корпуса клапана позволяет элементам клапана быть меньше, так как в других стенках между корпусом клапана и затвором потока для изменения поперечного сечения проточного канала в указанном затворе потока нет необходимости.
Предпочтительно, затвор потока выполнен с возможностью вращения в корпусе клапана под действием приводного шпинделя, чтобы изменить положение своего впускного отверстия относительно впускной щели и изменить поперечное сечение проточного канала. Указанное регулирование предпочтительно выполняется вручную и служит для предварительной установки эталонной скорости потока.
Предпочтительно, затвор потока аксиально подвижен в корпусе клапана под действием приводного шпинделя, чтобы изменить положение своего впускного отверстия относительно впускного отверстия и изменить поперечное сечение проточного канала. Указанное регулирование, предпочтительно, механизировано и служит для модулирования скорости потока от максимального значения, равного предварительно установленной эталонной скорости потока до нуля, в зависимости от тепловых требований окружающей среды, которая должна быть нагрета или охлаждена.
Предпочтительно, впускное отверстие затвора потока имеет множество окон с калиброванным поперечным сечением, главным образом, с осевым продолжением. В другом варианте, впускное отверстие затвора потока имеет одно окно с калиброванным поперечным сечением, главным образом, с осевым продолжением.
Предпочтительно, указанные окна представляют собой щели, параллельные главной оси.
Вращение затвора потока позволяет выбрать количество окон и/или поперечное сечение канала, обращенного к впускной щели корпуса клапана. Осевое перемещение затвора потока обеспечивает регулирование площади уже находящихся напротив окон.
В другом варианте осуществления изобретения указанные окна представляют собой щели, которые наклонены относительно главной оси, так, чтобы получить затвор потока с линейной характеристикой, как при вращении, так и при перемещении (имеется то же изменение в процентах между коэффициентом потока и положением затвора потока).
В другом варианте осуществления, указанные окна образованы, чтобы получить равнопроцентную характеристику, как при вращении, так и при перемещении (такое же процентное изменение коэффициента потока в предыдущем значении соответствует таким же изменениям в абсолютном значении положения). Предпочтительно, указанные окна имеют площади, которые отличаются друг от друга. Предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из указанных окон, каждое имеет по существу стреловидный контур.
Предпочтительно, затвор потока содержит радиально внешнюю цилиндрическую стенку, радиально внутреннюю цилиндрическую стенку и кольцевую по форме цокольную стенку, которая соединяет указанные цилиндрические стенки. Радиально внешняя цилиндрическая стенка, радиально внутренняя цилиндрическая стенка и цокольная стенка разграничивают внутренний объем, который ведет в кольцевое выпускное отверстие, помещенное в аксиально противоположном цокольной стенке положении.
Предпочтительно, затвор потока содержит одно широкое отверстие, покрытое листом или полосой, в которой предусмотрены указанные окна. Предпочтительно, указанные окна, получены в листе или полосе посредством фотогравировки и/или лазера. Предпочтительно, лист или полоса прикладывается к одному широкому отверстию после изготовления окна. Это решение позволяет получить в листе окна даже с очень сложными контурами, так как лист может быть обработан будучи плоским, а затем лист может быть приложен к затвору потока.
Предпочтительно, затвор потока имеет ограничитель вращения, взаимодействующий с корпусом клапана. Предпочтительно, ограничитель вращения является дополнительным средством затвора потока, введенным в малую камеру, предоставляемую в корпусе клапана. Не кольцевая стенка малой камеры обеспечивает ограниченное вращение для дополнительного средства. Ограничитель вращения служит для разделения положений, которые соответствуют минимальным и максимальным возможным регулировкам.
Предпочтительно, приводной шпиндель имеет осевой канал, выполненный с возможностью приема впуска в е сообщении по текучей сред с первой камерой. Предпочтительно, канал, предусмотренный в корпусе клапана соединяет впуск с малой камерой, расположенной в затворе потока, и в которую ведет осевой канал. Предпочтительно, приводной шпиндель имеет радиальные каналы в сообщении по текучей среде с осевым каналом и ведущими на его собственную радиально внешнюю поверхность. Предпочтительно, направляющий вал имеет радиальные каналы, выполненные с возможностью приема радиальных каналов приводного шпинделя в сообщении по текучей среде с первой камерой. Предпочтительно, радиальные каналы направляющего вала сообщаются с полостью, ограниченной между направляющим валом и чашеобразным корпусом в свою очередь, сообщающуюся с первой камерой. Давление поступающей текучей среды, таким образом, передается в первую камеру, которая находится в аксиально противоположном относительно затвора потока.
Предпочтительно, клапан содержит главную пружину, расположенную между приводным шпинделем и корпусом клапана для поддержания клапана открытым в отсутствие сил, приложенных на первом конце приводного шпинделя.
Предпочтительно, клапан содержит рукоятку привода, которая является функционально действующей на первом конце приводного вала. Предпочтительно, рукоятка привода перемещает приводной шпиндель и затвор потока аксиально. Предпочтительно, клапан содержит регулирующую кольцевую гайку, установленную на первом конце приводного шпинделя для ручной установки углового положения затвора потока. Рукоятка привода обеспечивает модуляцию скорости потока от максимального значения, равного эталонной, предварительно установленной кольцевой гайкой скорости потока до нуля (затвор закрыт).
Предпочтительно, клапан содержит первое приемное устройство давления в сообщении по текучей среде с впуском и второе приемное устройство давления в сообщении по текучей среде с выпуском. Предпочтительно, приемные устройства давления расположены на противоположных сторонах рукоятки привода. Предпочтительно, приемные устройства давления наклонены относительно главной оси.
В другом варианте осуществления, они располагаются рядом и параллельны друг другу, а также предпочтительно параллельны главной оси и/или перпендикулярны направлению потока, вдоль которого выровнены впуск и выпуск. Предпочтительно, приемные устройства давления расположены на противоположной стороне от рукоятки привода относительно направления, по которому выровнены впуск и выпуск.
Дополнительные характеристики и преимущества предпочтительного, но не исключительного варианта осуществления регулирующего клапана в соответствии с настоящим изобретением станут более очевидными из подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Это описание объясняется ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, предоставленные исключительно для показательных и, следовательно, не ограничивающих целей, на которых:
- фиг. 1 показывает общий вид регулирующего клапана в соответствии с настоящим изобретением;
- фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении клапана, показанного на фиг. 1, с несколькими удаленными частями и в рабочей конфигурации;
- фиг. 3 показывает увеличенную, в поперечном сечении участок клапана, показанного на фиг. 1 и 2;
- фиг. 4 показывает клапан, показанный на фиг. 2 в другой рабочей конфигурации;
- фиг. 5 показывает клапан, показанный на фиг. 2 в дополнительной другой рабочей конфигурации;
- фиг. 6 показывает общий вид варианта регулирующего клапана в соответствии с настоящим изобретением;
- фиг. 7 показывает вид в поперечном сечении клапана, показанного на фиг. 6, с несколькими удаленными частями и в рабочей конфигурации;
- фиг. 8 показывает вариант осуществления детали, показанной в работе, относящейся к клапанам на предыдущих чертежах;
- фиг. 9 показывает вариант элемента, показанного на фиг. 8;
- фиг. 10 показывает другой вариант осуществления детали, показанной на фиг. 8.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссылаясь на фиг. 1, позиция 1 обозначает регулирующий клапан в его совокупности, содержащий корпус 2 клапана и рукоятку 3 привода, установленную на корпусе 2 клапана. Корпус 2 клапана имеет впуск 4 и выпуск 5 для потока жидкости. Указанные впуск 4 и выпуск 5 имеют внутреннюю резьбу для соединения с соответствующими концам труб.
Как видно на фиг. 2, 4 и 5, корпус 2 клапана имеет главный корпус 2а, предоставляемый в виде единой детали и, имеющий указанный впуск 4 и указанный выпуск 5 выровненные вдоль направления потока "Y-Y". Корпус 2 клапана содержит вспомогательный корпус 2b, привинченный на главный корпус 2а, и имеющий осевой канал 6, который продолжается вдоль главной оси "X-X". Главный корпус 2а корпуса 2 клапана внутренне разграничивает, в дополнение к впуску 4 и к выпуску 5, по существу цилиндрическую полость, которая продолжается вдоль указанной главной оси «X-X» и образована несколькими осевыми поперечными сечениями, как подробно описано в данном документе ниже. В показанном варианте осуществления главная ось «X-X» перпендикулярна направлению потока "Y-Y". В непоказанных вариантах угол, ограниченный между указанной главной осью «X-X» и направлением потока "Y-Y" может отличаться до 90°.
Корпус 2 клапана также содержит приемные устройства 101, 102 давления для размещения и/или соединения с соответствующими датчиками давления и/или дифференциальными манометрами. Первое приемное устройство давления находится в сообщении по текучей среде с впуском 4, а второе приемное устройство давления находится в сообщении по текучей среде с выпуском 5. Указанные приемные устройства 101, 102 наклонены относительно главной оси «X-X», а также относительно направления потока "Y-Y" и размещаются на противоположных сторонах вспомогательного корпуса 2b и рукоятки 3 привода.
Начиная от первого осевого конца "E1" корпуса 2 клапана, противоположного вспомогательному корпусу 2b и двигаясь ко второму осевому концу "Е2", в указанном вспомогательном корпусе 2b по существу цилиндрическая полость имеет первую секцию 7, вторую секцию 8, больших радиальных размеров, чем первая секция 7, третью секцию 9, больших радиальных размеров, чем вторая секция 8 и четвертую секцию 10, больших радиальных размеров, чем третья секция 9.
Первая секция 7 образует малую камеру, соединенную с впуском 4 через прямой канал 11, предусмотренный в главном корпусе 2а. Вторая секция 8 образует цилиндрический кожух, расположенный между впуском 4 и выпуском 5 и в непосредственном сообщении с впуском 4 через впускную щель 12, предусмотренную в стенке корпуса 2 клапана, которая разграничивает указанный цилиндрический кожух. Впускная щель 12 имеет удлиненное продолжение вдоль окружного направления. Третья секция 9 и четвертая секция 10 образуют вместе цилиндрическое седло. Третья секция 9 также имеет выпускное отверстие 13, которое сообщается непосредственно с выпуском 5 корпуса 2 клапана.
Приводной шпиндель 14 введен в осевой канал 6 вспомогательного корпуса 2b и продолжается в указанной по существу цилиндрической полости главного корпуса 2 к первому осевому концу "E1". Первый приводной конец 14а приводного шпинделя 14 выступает из вспомогательного корпуса 2b, а второй конец 14b указанного приводного шпинделя 14, противоположный первому концу 14а, располагается внутри цилиндрического кожуха 8 и обращен к малой камере 7 (фиг. 3 и 5).
Внутри вспомогательного корпуса 2b и вокруг приводного шпинделя 14 имеется разграниченный объем 15, содержащий главную пружину 16 спирального типа, которая окружает приводной шпиндель 14.
Главная пружина 16 имеет конец в упоре на кольцевой поверхности вспомогательного корпуса 2b, и противоположный конец в упоре на кольце 17, в осевом направлении, плотно прикрепленном к приводному шпинделю 14, и для этой цели, частично введен в кольцевую полость, предусмотренную на первом конце 14а приводного шпинделя 14. Первый конец 14a соединен также с приводящим в действие группой "D", взаимодействующей посредством рукоятки 3привода. Главная пружина 16 упруго толкает приводной шпиндель 14 от первого осевого конца "E1" корпуса 2 клапана.
Затвор 18 потока установлен на втором конце 14b приводного шпинделя 14 и размещен в цилиндрическом кожухе 8 (фиг. 3 и 5). Затвор 18 потока содержит радиально внешнюю цилиндрическую стенку 19, радиально внутреннюю цилиндрическую стенку 20 и кольцеобразную цокольную стенку 21, которая соединяет указанные цилиндрические стенки 19, 20. Радиально внешняя цилиндрическая стенка 19, радиально внутренняя цилиндрическая стенка 20 и цокольная стенка 21 разграничивают внутренний объем 22, который ведет в кольцевое выпускное отверстие 23, расположенное в аксиально противоположном положении к цокольной стенке 21. Через радиально внешнюю цилиндрическую стенку 19, предусмотрено впускное отверстие, образованное множеством окон 24 взаимно обращенных вдоль окружного направления, и каждое из которых имеет в основном осевое продолжение. Радиально внешняя цилиндрическая стенка 19 расположена в контакте с цилиндрическим кожухом 8 со вставкой кольцевых уплотнений между ними. Радиально внутренняя цилиндрическая стенка 20 окружает и располагается в контакте, со вставкой уплотнений, с приводным шпинделем 14. Затвор 18 потока блокируется на приводном шпинделе 14 так, чтобы оставаться жестко закрепленным с ним как в осевом перемещении, так и во вращении вокруг главной оси "X-X". Затвор 18 потока также содержит дополнительное средство 25, которое продолжается аксиально от радиального края близко к цокольной стенке 21 и остается в малой камере 7. Дополнительное средство 25 задевает имеющую некруглую форму стенку, которая разграничивает малую камеру 7 и действует как ограничитель вращения для затвора 18 потока.
Затвор 26 установлен вокруг приводного шпинделя 14 и блокируется на приводном шпинделе 14 так, чтобы оставаться жестко закрепленным с ним как при осевом перемещении, так и при вращении вокруг главной оси "X-X". Затвор 26 содержит круглую пластину 27 и профильный участок 28, предпочтительно из резины, по существу конический и связанный с пластиной 27 и обращенный к выпускному отверстию 23 затвора 18 потока. Затвор 26 и затвор 18 потока жестко скреплены друг с другом при осевом перемещении и при вращательном движении. Таким образом, осевое расстояние между профильным участком 28 затвора 26 и выпускным отверстием 23 затвора 18 потока фиксировано. В частности, по существу имеющий коническую форму участок 28 имеет два следующие друг за другом конических участка, сходящихся к приводному шпинделю 14 и к указанному выпускному отверстию 23. Затвор 26 и затвор 18 потока разграничивают между собой по существу тороидальной объем, в который выпускное отверстие 23 затвора 18 потока открывается. Профильный участок 28 затвора 26 имеет радиально периферийный край 29, предназначенный для входа в контакт с прижимным краем 30 цилиндрического кожуха 8, перпендикулярным главной оси "X-X" и образующим между второй секцией 8 и третьей секцией 9 по существу цилиндрическую полость главного корпуса 2а.
Чашеобразный корпус 31 установлен вокруг приводного шпинделя 14 и помещен в осевом направлении в цилиндрическом седле, образованном третьей секцией 9 и четвертой секцией 10. Более подробно, чашеобразный корпус 31 имеет осевое отверстие, через которое проходит направляющий вал 32, образованный внутренней частью вспомогательного корпуса 2b. Указанный осевой канал 6 вспомогательного корпуса 2b частично предусмотрен в направляющем валу 32 так, что указанный направляющий вал 32 остается радиально расположенным между приводным шпинделем 14 и чашеобразным корпусом 31. Чашеобразный корпус 31 имеет первый участок 33 с меньшими радиальными размерами, соединенный плавно с направляющим валом 32 со вставкой кольцевого уплотнения, предпочтительно, помещенной в кольцевое седло указанного направляющего вала 32. Чашеобразный корпус 31 имеет второй участок 34 с большими радиальными размерами такими, чтобы разместить затвор 26 внутри него. Торцевой край 35 (фиг. 3) второго участка 34 чашеобразного корпуса 31 предназначен для входа в прижимной контакт с прижимным краем 30 цилиндрического кожуха 8 в радиально более внешней области относительно прижимной области затвора 26. Чашеобразный корпус 31 имеет внешний радиально кольцевое дополнительное средство 36, размещенное аксиально между первым участком 33 и вторым участком 34. Спиральная пружина 37 расположена вокруг чашеобразного корпуса 31 и имеет осевой конец, расположенный в прижимном контакте на указанном кольцевом дополнительном средстве 36, а противоположный осевой конец до упора на упорной поверхности 38, образованной между третьей секцией 9 и четвертой секцией 10 по существу цилиндрической полости главного корпуса 2а.
Поворотная мембрана 39 окружает чашеобразный корпус 31 и имеет радиально внутренний край 40, герметично закрепленный к указанному чашеобразному корпусу 31, предпочтительно расположенный в радиально наружном кольцевом седле, и радиально внешний край 41 герметично закрепленный к корпусу 2 клапана, предпочтительно закрытый между главным корпусом 2а и вспомогательным корпусом 2b. Поворотная мембрана 39разграничивает вместе с внутренними стенками корпуса 2 клапана и точно также вспомогательным корпусом 2b, первую камеру 42, расположенную аксиально между чашеобразным корпусом 31 и вспомогательным корпусом 2b. Поворотная мембрана 39 также разграничивает вместе с радиально внешней поверхностью чашеобразного корпуса 31 и радиально внутренней поверхностью основного корпуса 2а, вторую камеру 43, расположенную аксиально между указанной мембраной 39 и упорной поверхностью 38. Пружина 37, таким образом, остается размещенной в части указанной второй камеры 43. Чашеобразный корпус 31 аксиально подвижен независимым образом от направляющего вала 14 и, следовательно, от затвора 26 и от затвора 18 потока под действием давлений, действующих в первой камере 42, во второй камере 43 и пружины 37. Чашеобразный корпус 31 с его осевым перемещением способен перекрывать или закрывать выпускное отверстие 13.
Чашеобразный корпус 31, поворотная мембрана 39 и пружина 37 являются частями устройства автоматического регулирования дифференциального давления, как будет подробно описано ниже.
Затвор 26 закрывает внутренний объем 44 чашеобразного корпуса 31, который по существу находится при таком же давлении второй камеры 43, поскольку между радиально внутренней поверхностью радиально наружной цилиндрической стенки 43 чашеобразного корпуса 31 и периферийным краем пластины 27 остается кольцевой зазор 45 (фиг. 3), через который проходит жидкость. Указанный внутренний объем чашеобразного корпуса 31 является переменным из-за возможного относительного перемещения между указанными чашеобразным корпусом 31 и затвором 26.
В использовании и при открытом клапане (фиг. 2 и 4), поток жидкости поступает во впуск 4, проходит через впускную щель 12 и часть/части окна/окон 24 впускного отверстия затвора 18 потока, обращенного к указанной щели 12 и поступает во внутренний объем 22. Жидкость поднимается аксиально к выпускному отверстию 23 затвора 18 потока, достигая кольцевой камеры, разграниченной затвором 18 потока, затвором 26 и радиально внутренней поверхностью третьей секции 9, и второй секцией 8 по существу цилиндрической полости главного корпуса 2а. Основной поток жидкости продолжает затем двигаться к выпуску 5, проходя через выпускное отверстие 13.
Скорость потока предварительно задается поворотом затвора 18 потока посредством приводного шпинделя 14 в предварительно выбранном угловом положении, так что определенное количество окон 24 обращены к впускной щели 12. Вращение выполняется вручную посредством регулирующей кольцевой гайки 51, установленной на первом конце 14а приводного шпинделя 14. До кольцевой гайки 51 можно добраться путем разбора рукоятки 3 привода. Во время функционирования клапана 1, указанное угловое положение остается неизменным.
Жидкость на впуске 4 находится при определенном, впускном давлении "P+". При проходе через затвор 18 потока и благодаря сопротивлениям, данным как затвором 18 потока, так и затвором 26, жидкость претерпевает падение давления до выпускного давления "P-", которое имеется в кольцевой камере 46 и, по существу, также на выпуске 5.
Жидкость при впускном давлении "Р+" также присутствует в первой камере 42, поскольку от впуска 4 она переходит в прямой канал 11, в малую камеру 7, через осевой канал 47, предусмотренный в приводном шпинделе 14, через радиальное проходные каналы 48 указанного шпинделя 14, через радиальное проходные каналы 49 направляющего вала 32 и через полость 50, ограниченную между направляющим валом 32 и чашеобразным корпусом 31, которая, в свою очередь, сообщается с первой камерой 42 (фиг. 3).
Жидкость при выпускном давлении "P-" также присутствует во второй камере 43, поскольку из кольцевой камеры 46 она проходит во вторую камеру 43 через кольцевой канал, ограниченный между чашеобразным корпусом 31 и радиально внутренней поверхностью главного корпуса 2а рядом с упорной поверхностью 38. Жидкость при выпускном давлении "Р-" также присутствует во внутреннем объеме чашеобразного корпуса 44, так как она проходит через кольцевой зазор 45.
Следовательно впускное давление "Р+" действует в первой камере 42 на поворотную мембрану 39 и на чашеобразный корпус 31, а выпускное давление "P-" действует во второй камере 43 и во внутреннем объеме чашеобразного корпуса 44 на указанный чашеобразный корпус 31 и частично также на мембрану 39. Сила на чашеобразном корпусе 31, соответствующая впускному давлению "P+", направлена от второго конца "Е2" к первому концу "E1". Сила на чашеобразном корпусе 31 соответствующая выпускному давлению "P-", направлена от первого конца "E1" ко второму концу "Е2", каковая добавляется к силе, создаваемой пружиной 37.
Равновесие силы, создаваемой впускным давлением "Р+" с силой, создаваемой выпускным давлением "P-", увеличенной упругой реакцией пружины 37 изменяет положение чашеобразного корпуса 31 и амплитуду выпускного отверстия 13, гарантируя автоматически непрерывное постоянство скорости потока. При отсутствии дифференциального давления, пружина 37 поддерживает чашеобразный корпус 31 в положении ближайшем ко второму концу "Е2" и выпускное отверстие 13 полностью открыто.
Модуляция скорости потока может также производится вокруг скорости потока, предварительно установленного вручную, осевым перемещением приводного шпинделя 14 посредством рукоятки 3 привода. На фиг. 2, есть окна 24, обращенные на протяжении всего своего осевого продолжения к впускной щели 12. С другой стороны, на фиг. 4 окна 24 смещены ближе к первому концу "E1" и частично закрыты стенкой главного корпуса 2а, смежной впускной щели 12. Осевое перемещение шпинделя также образует, как видно из сравнения между фиг. 2 и 4, изменение в осевом продолжении кольцевой камеры 46.
Фиг. 5 показывает, закрытый клапан 1, т.е. с затвором 26 в упоре на прижимном крае 30 цилиндрического кожуха 8. Указанное положение поддерживается посредством рукоятки 3привода, которая толкает шпиндель 14, против главной пружины 16. Без рукоятки 3 привода, главная пружина 16 поддерживает клапан 1 в нормально открытом состоянии с затвором 26 удаленным от прижимного края 30.
Фиг. 6 и 7 показывают другой вариант осуществления клапана в соответствии с изобретением. Одинаковые ссылочные позиции, уже использованы в фиг. 1-5, чтобы идентифицировать соответствующие элементы, которые были использованы. В отличие от описанного выше варианта осуществления, клапан на фиг. 6 имеет приемные устройства давления 101, 102, расположенные на противоположной части от рукоятки привода относительно направления "Y-Y", вдоль которого выровнены впуск 4 и выпуск 5 и параллельные друг другу, а также параллельные главной оси "X-X".
Кроме того, как видно на фиг. 7, в радиальном промежуточном положении между чашеобразным корпусом 31 и главным корпусом 2а располагается цилиндрический корпус 110, коаксиальный с главной осью «X-X». Верхний край 111 цилиндрического корпуса 110 закрыт между вспомогательным корпусом 2b, главным корпусом 2а и радиально наружным краем 41 поворотной мембраны 39, герметично закрепленной между указанными верхним краем 111 и вспомогательным корпусом 2b. Относительно варианта осуществления фиг. 1-5, радиально внешний край 41 и вся поворотная мембрана 39 смещены ближе к первому концу 14а приводного шпинделя 14. Нижний край 112 цилиндрического корпуса 110 продолжается радиально к главной оси «X-X», чтобы образовывать упорную поверхность 38 пружины 37, которая, следовательно, в отличие от варианта осуществления фиг. 1-5, не принадлежит главному корпусу 2а. Чашеобразный корпус 31 также смещается ближе к первому концу 14а приводного шпинделя 14 и имеет нижнее цилиндрическое дополнительное средство 120, имеющее торцевой край 35, предназначенный для упора к прижимному краю 30.
Вариант осуществления фиг. 6 и 7 также обеспечивает больший объем второй камеры 43, которая находится при выходном давлении "Pdischarge", которое должно быть получено. Вторая камера 43 в этом случае радиально ограничена между чашеобразным корпусом 31, цилиндрическим корпусом 110 и между указанным цилиндрическим корпусом 110 и главным корпусом 2а.
В варианте осуществления на фиг. 7, присутствие торцевого края 35 нижнего цилиндрического дополнительного средства 120, которое остается радиально на расстоянии от главного корпуса 2а, гарантирует, что выпускное давление "Р-" в кольцевой камере 46, отличается от и выше, чем выходное давление "Pdischarge" на выпуске 5.
В варианте осуществления на фиг. 6 и 7, окна 24 представляют собой щели, наклоненные относительно главной оси "X-X".
Фиг. 8 показывает разобранный вид варианта затвора 18 потока варианта осуществления по фиг. 6 и 7. Радиально внешняя цилиндрическая стенка 19 снабжена одним широким отверстием 130, которое продолжается частично вокруг главной оси "X-X", и которое покрывается и закрывается листом или полосой 140 (показано отдельно на фиг. 8). Лист 140 имеет щели 24 почти все наклоненные. В частности, лист 140 имеет первую концевую щель 24а, параллельную главной оси "X-X", вторую щель 24b, смежную первой щели 24а и остальные щели 24, имеющие все тот же наклон больший, чем наклон второй щели 24b. Щели 24а, 24b, 24, предусматриваются в листе 140, например, посредством фотогравировки и/или лазера, а затем указанный лист 140 накладывается на отверстие 130.
Фиг. 9 показывает вариант листа 140, в котором окна 24с, 24d, 24e имеют форму, чтобы дать затвору 18 потока равнопроцентную характеристику как при вращении, так и при перемещении.
Фиг. 10 показывает еще один вариант затвора 18 потока, в котором указанный затвор 18 потока является единой частью (как и показанная на фиг. 1-5, без различия между листом и остальным корпусом), а окна 24 образованы как на фиг. 9.
В дополнительном варианте осуществления не показано, что затвор 18 потока является одной частью и окна 24 представляют собой наклоненные щели как показано на фиг. 7.
Окна 24с, 24d, 24e на фиг. 9 и 10 содержат первое окно 24с (видимое на обеих фиг. 9 и 10), удлиненное вдоль направления по окружности и имеющее по существу стреловидный контур, который заканчивается на конце одной вершиной и на противоположном конце двумя вершинами, аксиально удаленными друг от друга. Второе окно 24d (более заметное на фиг. 9) находится рядом с первым окном 24с, и также имеет по существу стреловидный контур, но с меньшей площадью прохода и расширение по окружности относительно первого окна 24с. Третье окно 24d (более заметное на фиг. 9) находится рядом со вторым окном 24d и имеет по существу равнобедренный треугольный контур с основанием, которое продолжается вдоль направления по окружности.
СПИСОК ЭЛЕМЕНТОВ
1
Регулирующий клапан
2
Корпус клапана
E1
Первый осевой конец корпуса клапана
E2
Второй осевой конец корпуса клапана
2a
Главный корпус
2b
Вспомогательный корпус
X-X
Главная ось корпуса клапана
3
Рукоятка привода
4
Впуск
5
Выпуск
Y-Y
Направление потока
6
Осевой канал
7
Первая секция/малая камера
8
Вторая секция/цилиндрический кожух
9
Третья секция/цилиндрическое седло
10
Четвертая секция/цилиндрическое седло
11
Прямой канал
12
Впускная щель
13
Выпускное отверстие
14
Приводной шпиндель
14a
Первый конец приводного шпинделя
14b
Второй конец приводного шпинделя
15
Объем
16
Главная пружина
17
Кольцо
18
Затвор потока
19
Радиально внешняя цилиндрическая стенка
20
Радиально внутренняя цилиндрическая стенка
21
Цокольная стенка
22
Внутренний объем
23
Выпускное отверстие
24
Впускное отверстие
25
Дополнительное средство/ограничитель вращения
26
Затвор
27
Пластина
28
Профильный участок
29
Радиально периферийный край
30
Прижимной край
31
Чашеобразный корпус
32
Направляющий вал
33
Первый участок
34
Второй участок
35
Торцевой край
36
Кольцевое средство
37
Пружина
38
Упорная поверхность
39
Поворотная мембрана
40
Радиально внутренний край
41
Радиально внешний край
42
Первая камера
43
Вторая камера
44
Внутренний объем чашеобразного корпуса
45
Кольцевой зазор
46
Кольцевая камера
47
Осевой канал
48
Радиальный канал шпинделя
49
Радиальный канал направляющего вала
50
Полость
51
Кольцевая гайка для регулирования
101
Первое приемное устройство давления
102
Второе приемное устройство давления
110
Цилиндрический корпус
111
Верхний край цилиндрического корпуса
112
Нижний край цилиндрического корпуса
120
Нижнее цилиндрическое дополнительное средство чашеобразного корпуса
130
Широкое отверстие радиально внешней цилиндрической стенки
140
Лист или полоса
24a
Первая щель
24b
Вторая щель
24c
Первое окно
24d
Второе окно
24e
Третье окно