ТЕПЛОВОЙ МНОГОХОДОВОЙ КЛАПАН
THERMAL MULTIWAY VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тепловому многоходовому клапану, предназначенному для котла, содержащему корпус клапана, по меньшей мере, с тремя каналами и камеру клапана, в котором камера клапана содержит основное седло, расположенное напротив первого установочного отверстия вдоль центральной оси и взаимодействующее с поршнем клапана, которая расположена между пружиной сжатия и термостатическим патроном со стержнем, быстро реагирующим на температуру, способным перемещать поршень клапана против действия пружины вдоль указанной оси (см. документ по AU 560930 В2, кл. F16K 19/00, 30.04.1987).
Предпосылки изобретения
Котел, работающий на дровах, брикетах или каменном угле, для центрального отопления обычно содержит аккумуляторную емкость для накопления энергии. Важно поддерживать температуру котла в диапазоне расчетной температуры, задаваемой производителем котла, для уменьшения риска теплового удара и коррозии. Стратификация воды в аккумуляторной емкости является важной, так как горячая вода должна выходить из емкости в верхней части, нагревать радиаторы и затем возвращаться охлажденной в нижнюю часть. Для поддержания этой стратификации емкость для воды нагревается сверху и в направлении вниз, т.е. холодная вода из нижней части выпускается и смешивается с горячей водой из котла.
Для обеспечения высокой эффективности котел дополнительно должен быстро достигать свою рабочую температуру. По этой причине во время запуска циркуляционный насос сначала подает воду в первый канал в клапане и обратно в котел. При повышении температуры воды клапан открывает второе отверстие для подачи холодной воды из нижней части аккумуляторной емкости. Следовательно, клапан должен иметь средства для быстрого реагирования на изменения температуры воды и открывать и закрывать, соответственно, каналы.
Это предварительное нагревание и смешивание осуществляется при помощи теплового многоходового клапана типа, указанного во введении.
Из элементов теплового многоходового клапана самый короткий срок службы имеет термостатический патрон. Следовательно, было бы желательно заменять этот патрон без затруднительной разборки.
Краткое описание настоящего изобретения
Целью настоящего изобретения является создание теплового многоходового клапана с термостатическим патроном, который легко и надежно удаляется и устанавливается.
Данная цель достигается при помощи клапана, упомянутого во введении, в котором напротив первого установочного отверстия расположено второе установочное отверстие, в которое вставляется термостатический патрон при установке и замене, в то время как пружина и поршень клапана вставляются через первое установочное отверстие для упора в основное седло.
Первое установочное отверстие в тепловом многоходовом клапане в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно совпадает с первым каналом и расположено, по существу, перпендикулярно относительно второго и третьего каналов, а второе установочное отверстие закрывается крышкой. Хотя также можно использовать второй или третий каналы в качестве первого и второго установочных отверстий.
Один конец пружины сжатия предпочтительно закреплен в кольцевом пазу во внутренней стенке корпуса клапана, а другой конец упирается в поршень клапана. При такой конструкции закрепление пружины является простым и быстрым.
Основное седло клапана предпочтительно образовано как одно целое с корпусом клапана, поскольку это исключает этап добавления седла.
Для обеспечения попеременного закрытия одного из двух каналов клапана камера клапана имеет вспомогательное седло, расположенное на одной прямой с основным седлом.
Поршень клапана преимущественно содержит основную шайбу и вспомогательную шайбу, которые соединяются при помощи распорного элемента. Распорный элемент предпочтительно содержит множество стержней, действующих как турбулентные элементы. Турбулентный элемент обеспечивает промывку водой термостатического патрона и улучшает смешивание потока из разных впускных отверстий, так что термостатический патрон регистрирует точную температуру смешанной воды.
Отлитые вместе две шайбы с распорным элементом облегчают изготовление и сборку. Более надежная сборка достигается при меньшем количестве устанавливаемых элементов.
Предпочтительно основная шайба расположена для закрытия отверстия, образованного в первом седле, и содержит направляющие штифты на поверхности, обращенной к первому седлу, и вспомогательная шайба расположена для закрытия отверстия, образованного во вспомогательном седле, и содержит направляющие штифты на поверхности, обращенной к вспомогательному седлу. Вместе направляющие штифты первой и второй шайб предотвращают смещение поршня клапана с места, поскольку они ограничиваются в поперечном перемещении, т.е. перпендикулярном к осевому направлению A, при помощи седл.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет описано более подробно при помощи предпочтительного, но неограничивающего варианта осуществления и со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Фиг.1 изображает вид в разрезе, иллюстрирующий тепловой многоходовой клапан с поршнем клапана, упирающимся в основное седло.
Фиг.2 изображает вид в разрезе, иллюстрирующий клапан на фиг.1 с поршнем клапана, приподнятым от основного седла при помощи термостатического патрона.
Фиг.3 изображает общий вид поршня клапана на фиг.1 и 2.
Фиг.4 изображает вид в разрезе, иллюстрирующий клапанный узел, содержащий тепловой многоходовой клапан и насос.
Фиг.5 изображает общий вид, иллюстрирующий другой вариант осуществления поршня клапана для теплового многоходового клапана.
Подробное описание предпочтительных вариантов
осуществления настоящего изобретения
Тепловым многоходовым клапаном, изображенным на фиг.1-2 и 4, является трехходовой клапан, который содержит корпус 1 клапана, имеющего два впускных канала 2, 4, один выпускной канал 3 и камеру 1' клапана.
Корпус 1 клапана образован как одно целое предпочтительно посредством литья железа, бронзы или пластмассы. Два седла клапана, основное седло 5 и вспомогательное седло 6, находящиеся на одной линии (выровнены), выполнены как одно целое с корпусом 1 клапана.
Клапан содержит три подвижные части, т.е. поршень 7 клапана, пружину 8 сжатия и термостатический патрон 10.
Пружиной 8 сжатия является коническая пружина, которая вытесняет поток воды на большее расстояние по сравнению с цилиндрической пружиной и выбрана для предотвращения шумов, обусловленных прохождением воды.
Термостатический патрон 10 содержит корпус 10a, покрытый воском, со стержнем 10b, который выталкивается из корпуса при повышении температуры, как показано на фиг.2. При падении температуры стержень 10b возвращается в положение, изображенное на фиг.1, под действием пружины 8.
Поршень 7 клапана выполнен как одно целое с двумя, по существу, параллельными шайбами 7a, 7b, соединенными при помощи распорного элемента 7c и предпочтительно выполненными из пластмассы. Основная шайба 7a расположена для закрытия отверстия, образованного в основном седле 5, как показано на фиг.1, когда температура ниже номинальной температуры термостатического патрона, и, следовательно, для задержки потока из второго впускного канала 4. Основная шайба 7a дополнительно содержит направляющие штифты 7d на поверхности, обращенной к основному седлу 5.
Вспомогательная шайба 7b расположена для закрытия отверстия, образованного во вспомогательном седле 6, как показано на фиг.2, когда температура достигает верхнего предела рабочего диапазона термостатического патрона 10. Вспомогательная шайба 7b также содержит направляющие штифты 7e. Эти направляющие штифты 7e расположены на поверхности, обращенной к вспомогательному седлу 6.
Направляющие штифты 7d, 7е обеспечивают перемещение поршня 7 клапана только в осевом направлении A в камере 1' клапана. Направляющие штифты 7e вспомогательной шайбы ограничены в своем поперечном перемещении, т.е. перпендикулярном к осевому направлению A, при помощи вспомогательного седла 6 и внутренней стенки камеры клапана между этим седлом и пазом 9 пружины. Направляющие штифты основной шайбы ограничены в своем поперечном перемещении при помощи основного седла 5. Следовательно, вместе направляющие штифты первой и второй шайб предотвращают смещение поршня клапана с места.
Термостатический патрон 10 расположен внутри поршня 7 клапана между основной и вспомогательной шайбами 7a и 7b. Распорный элемент, соединяющий эти две шайбы, содержит множество стержней 7c, действующих как турбулентные элементы. Эти элементы 7c заставляют воду вращаться вокруг термостатического патрона 10, так что корпус 10a, покрытый воском, реагирует на соответствующую температуру.
В этом клапане первый впускной канал 2 является первым установочным отверстием. Во время сборки, в первую очередь, вставляется поршень 7 клапана для упора в основное седло 5. После этого пружина 8 сжатия вставляется таким образом, чтобы один конец упирался во вспомогательную шайбу 7b, а другой конец устанавливался с защелкиванием в кольцевом пазу 9 во внутренней стенке в первом впускном канале 2. Вместо установки с защелкиванием пружины можно также устанавливать с защелкиванием стопорное кольцо в кольцевом пазу, таким образом удерживая пружину. Следовательно, поршень 7 клапана зажимается между основным седлом 5 и пружиной 8 без необходимости в дополнительных крепежных средствах.
Корпус 1 клапана содержит второе установочное отверстие 11, расположенное соосно напротив первого установочного отверстия 2. Термостатический патрон 10 во время сборки и замены вставляется через второе установочное отверстие 11. Это делает возможным полностью собрать все части клапана, кроме термостатического патрона, в свое правильное положение использования. Поршень 7, 27 клапана и пружина 8 закрепляются за основным седлом 5 относительно термостатического патрона 10 и не повреждаются при манипулировании термостатического патрона.
Замена термостатического патрона 10 является очень простой. Необходимо только снять крышку 12, закрывающую второе установочное отверстие 11, и заменить термостатический патрон на новый, без риска выпадения других частей. На своей поверхности, обращенной к термостатическому патрону 10, крышка 12 содержит выступ 12b с центральным отверстием. При установке термостатического патрона на место крышка 12 закрывает отверстие, в котором стержень 10 термостатического патрона закрепляется в центральном отверстии.
Поршень 27 клапана, изображенный на фиг.5, собирается вместе с пружиной и термостатическим патроном таким же образом, как поршень 7 клапана на фиг.3.
Существенным логичным преимуществом является то, что можно изготовить клапан в соответствии с настоящим изобретением без вставки термостатического патрона до поставки.
В случае другой конструкции седл клапана вместо этого можно использовать второй или третий каналы в качестве первого и второго установочных отверстий.
Также можно оснастить клапан средствами для перемещения поршня клапана от одного из седл для принудительного открытия впускного канала. Этот выбор является существенным для самоциркуляции или быстрого охлаждения в случае отказа электропитания и обеспечивает более надежную конструкцию.
Тепловой трехходовой клапан, изображенный на фиг.4, является частью клапанного узла, содержащего клапан и насос 13. Этот клапан содержит корпус 21 клапана, отличающийся от клапана, изображенного на фиг.1 и 2, однако могли бы быть использованы тот же термостатический патрон, поршень клапана и пружина сжатия. Выступ 12b, расположенный на внутренней стороне крышки 12 и удерживающий стержень термостатического патрона 10, является более длинным, чем в клапане, изображенном на фиг.1 и 2, так что, несмотря на более сложную форму корпуса 21 клапана, термостатический патрон также легко заменять, как в клапане, изображенном на фиг.1 и 2. Клапанный узел дополнительно содержит обратный клапан 14, который обеспечивает самоциркуляцию в случае отказа электропитания.
Пружина сжатия, поршень клапана и термостатический патрон могли бы быть использованы в клапане, не имеющем второе установочное отверстие, например шунтирующем клапане, селективном клапане или смесительном клапане. При сборке термостатический патрон вставлялся бы первым, затем поршень клапана и пружина.
Тепловой трехходовой клапан этого типа содержит корпус клапана, по меньшей мере, с тремя каналами и камеру клапана. Камера клапана содержит основное седло. Поршень клапана расположен на одной линии вдоль центральной оси с основным седлом и установлен между пружиной сжатия и термостатическим патроном со стержнем, быстро реагирующим на температуру, способным перемещать поршень клапана против действия пружины вдоль указанной оси. Один конец пружины сжатия закреплен, предпочтительно установлен, с защелкиванием в кольцевом пазу во внутренней стенке корпуса клапана, а другой конец упирается в поршень клапана. Основное седло клапана образовано как одно целое с корпусом клапана. Камера клапана содержит вспомогательное седло, расположенное на одной линии с основным седлом, для регулирования подачи потока из первого канала.
Поршни 7, 27 клапана, изображенные на фиг.3 и фиг.5, могли бы быть использованы в многоходовых клапанах в соответствии с настоящим изобретением, или в клапанах или указанном типе без второго установочного отверстия. Каждый из поршней 7, 27 клапана содержит основную шайбу 7a, 27a и вспомогательную шайбу 7b, 27b, которые соединяются при помощи распорного элемента и предпочтительно отлиты как одно целое с распорным элементом. Распорный элемент образован из множества стержней 7c, 27c, действующих как турбулентные элементы, описанные выше. Основная шайба 7a расположена для закрытия отверстия, образованного в первом седле, и содержит направляющие штифты 7d, 27d на поверхности, обращенной к первому седлу, и вспомогательная шайба 7b, 27b расположена для закрытия отверстия, образованного во вспомогательном седле, и содержит направляющие штифты 7e, 27e на поверхности, обращенной к вспомогательному седлу.
Основная и вспомогательная шайбы 27a и 27b на поршне 27 клапана на фиг.5 содержат на поверхности, содержащей направляющие штифты 27d, 27e, кромки 27g и 27h соответственно. Кромки 27g, 27h расположены для придания шайбам 27a, 27b несимметричной формы для более эффективного промывания патрона водой при незначительном открытии канала. Каждая из кромок 27g и 27h расположена вдоль части периферии шайбы между соседними направляющими штифтами 27d, 27e.
При такой конструкции клапана с поршнем клапана, содержащим направляющие штифты, можно создать клапан, утечка которого составляет менее 1% от возможного потока на каждом седле и который просто собрать с частями, которые просто изготовить.