CZ20024218A3

CZ20024218A3 - Ventil topného tělesa

Info

Publication number: CZ20024218A3
Application number: CZ20024218A
Authority: CZ
Inventors: Fester Garm
Original assignee: Danfoss A/S
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-08-13
Also published as: PL357542A1; FR2834036B1; GB2384545B; CN1231689C; GB0229590D0; PL205100B1; RU2245473C2; GB2384545A; DE10162604A1; DE10162604B4; FR2834036A1; CN1427195A

Description

Vynález se týká ventilu topného tělesa sedlem, které obklopuje otvor, který je ventilovým prvkem, který v uzavírací poloze uzavírací roviny na ventilovém sedle.

s ventilovým uzavíratelný dosedá podél

Dosavadní stav techniky

Takové ventily topného tělesa jsou obecně známy a používají se v nebo na většině topných těles. Ventilový prvek, který se označuje také jako kuželka ventilu, se pružinou předpíná ve směru otevírání, tzn. od ventilového sedla pryč. Ovládací zařízení, zpravidla nástavec termostatického ventilu, vyvozuje v závislostí na okolní teplotě na ventilový prvek uzavírací sílu, která, je-li to potřebné, vede k tomu, aby ventilový prvek dosedal na ventilovém sedle. Tím se přerušuje další přítok topné tekutiny do topného tělesa. Dosed ventilového prvku na ventilovém sedle se přitom uskutečňuje podél uzavírací roviny. Tato uzavírací rovina není rovina v matematicky exaktním smyslu, je to zpravidla relativně úzká plošná oblast, na které dochází k dotyku mezi ventilovým prvkem a ventilovým sedlem.

Vnější rozměry takového ventilu topného tělesa jsou omezeny. Přitom hrají roli například napoj ovací rozměry

85247 185247a) • · topného tělesa, ale také prostorové poměry v okolí topného tělesa. Toto vede k tomu, že nemůže vnější průměr ventilového sedla překročit předem stanovenou velikost. Také je relativně k ventilovému sedlu omezena výška zdvihu ventilového prvku.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je tedy úkol, umožnit při nezměněných vnějších rozměrech velký průtok.

Tento úkol se u ventilu topného tělesa úvodem uvedeného druhu řeší tím, že má uzavírací rovina alespoň jeden úsek, který je nařízen směrem dovnitř do otvoru, a vně podél uzavírací roviny je také v uzavírací poloze ventilového prvku upraven volný prostor.

S tímto provedením se uzavírací rovina zvětšuje proti jednoduché kružnici, která obklopuje otvor. Tím je při zvedání ventilového prvku od ventilového sedla k dispozici větší průřezová plocha, kterou může proudit topná kapalina. Toto ovšem předpokládá, že je na obou stranách uzavírací roviny k dispozici volný prostor, kterým může neškrceně proudit topná kapalina. Je-li tento volný prostor k dispozici již v uzavírací poloze, pak zůstává zachován i tehdy, zvedá-li se ventilový prvek o malou vzdálenost od ventilového sedla. Zvětšení uzavírací roviny vede tedy skutečně ke zvětšení výstupního průřezu, kterým může kapalina neškrceně proudit.

Výhodně je upraveno větší množství úseků, které jsou rozděleny rovnoměrně okolo obvodu otvoru. Čím více úseku je

85247 (85247a) • ·

• · · ·	5,	<* « * · · ·

• · ·	•	• · · ·
• · · ·	•	• · « A ·
5 ·- ·	•	• · · ·
-···· · ·

upraveno, tím delší je uzavírací rovina, tzn. tím větší je průřez proudění, kterým může proudit kapalina, je-li ventilový prvek od ventilového sedla nadzdvižen. Rovnoměrné rozdělení zajišťuje jistou symetrii, takže je ventilový prvek při protékání teplonosným médiem rovnoměrně zatížen. Toto snižuje sklon ventilového prvku ke kmitání.

Výhodně je úsek oproti rovině, která je definována radiálně nejdále vně ležícími obvodovými úseky otvoru, od ventilového prvku pryč nakloněn. Uzavírací rovina je tedy takzvaně zvenku směrem dovnitř konkávně nakloněna. Ventilový prvek se pak musí v uzavíracím stavu poněkud konvexně přetvořit. Toto provedení má výhodu, že je při otevírání ventilu, tzn. při zvedání ventilového prvku od ventilového sedla, nejdříve uprostřed, tzn. u radiálně uvnitř ležících úseků uzavírací roviny, dána malá spára mezi ventilovým prvkem a ventilovým sedlem, kterou je již možné malé proudění kapaliny. S povolujícím uzavíracím tlakem na ventilový prvek se tato spára zvětšuje, až se nakonec ventilový prvek od ventilového sedla zcela zvedá. Tímto otevíracím chováním je na začátku otevírání možné velmi citlivé řízení teplonosného média ventilem.

Přitom je mimořádně výhodné, že má úsek maximální vzdálenost od roviny v oblasti od 0,1 do 0,2 mm. Takto malý pokles vnitřních konců úseků oproti jejich vnějším koncům se muže lehce zachytit přetvořením ventilového prvku. Umožňuje ale výše zmíněné velmi jemné řízení teplonosného média ventilem.

Výhodně je ventilové sedlo vytvořeno na sedlovém prvku a volný prostor je vytvořen vybráním v sedlovém prvku. Totc provedení má výhodu, že se může využít běžný ventilový prvek

85247 (85247a) • · ·» ·« • · · · · • · · « • · « · · • ♦ « · • · · ·· ···· s prakticky kruhovou dosedací plochou. Dotyk mezi ventilovým sedlem a touto dosedací plochou ventilového prvku se pak uskutečňuje podél uzavírací roviny, která se již neomezuje na kruhovou oblast na okraji ventilového prvku, ale ostřikuje také radiálně dále uvnitř ležící plošné oblasti ventilového prvku. Tím, že jsou vně uzavírací roviny upravena vybrání, a sice tam, kde úseky uzavírací roviny probíhají radiálně dovnitř, je zajištěno, že je po zvednutí ventilového prvku od ventilového sedla okamžitě k dispozici potřebný průřez proudění, který umožňuje větší průtok a tím zajišťuje větší kapacitu ventilu.

Výhodně má vybrání nakloněné dno. Toto provedení má mechanické výhody. Sedlový prvek, zachycující ventilové sedlo, je mechanicky stabilnější. Uzavírací rovina již neprobíhá pouze na horní hraně stěny, ale opírá se spolehlivě částmi těla sedlového prvku.

Přitom je mimořádně výhodné, že dno přechází zvenku do uzavírací roviny. Uzavírací rovina je tedy prakticky po celé její délce v dostatečné míře opřena. Kromě toho se nakloněným dnem, které zvenku přechází do uzavírací roviny, uskutečňuje jemný přechod pro kapalinu při protékání uzavírací roviny. Toto vede k nehlučnému chování ventilu. Toto nehlučné chování ventilu je dáno jako· pozitivní vedlejší efekt, a to beztak prodloužením uzavírací roviny a s tím spojeným menším poklesem tlaku (ve srovnání s běžným ventilem při stejné výšce zdvihu), ještě se ale vylepšuje vytvořením dna.

Přitom je výhodné, že má dno úhel náklonu v oblasti od 30° do 90°. Tento úhel náklonu zajišťuje jednak dostatečnou mecnanickou stabiliou, jednak ale umožňuje relativně

85247Í85247a)

I • · · · • · · <· • · · • · · · • · · · • « · 't · · * · ♦ nehlučné protékání ventilu.

V alternativním nebo doplňkovém provedení může být upraveno, že je ve ventilovém prvku vytvořen volný prostor a ventilový prvek je oproti ventilovému sedlu uložen zajištěně proti otáčení. Je-li ventilový prvek oproti ventilovému sedlu uložen zajištěně proti otáčení, pak se mohou vybrání ve ventilovém prvku upravit tak, že se shodují s vedením uzavírací roviny, tzn. že také v radiálně dovnitř nařízených úsecích uzavírací roviny je vně uzavírací roviny vždy k dispozici dostatečný volný prostor, kterým může proudit teplonosné médium.

Výhodně je uzavírací rovina vytvořena hvězdicovitě. Hvězdicovitým provedením se může zhotovit relativně dlouhá uzavírací rovina na malém prostoru.

Ve výhodném provedení je upraveno, že ventilový prvek má nastavitelné omezení výšky zdvihu. Omezením výšky zdvihu se může umožnit předběžné nastavení pro maximální množství průtoku teplonosného média ventilem. K tomu je již známo využít přepážku, která je upravena s variabilním překrytím k odtokovému otvoru v pouzdře ventilu. Přetáčením této přepážky se může odtokový průřez měnit. Toto provedení však nemá v souvislosti s prodlouženou uzavírací rovinou vždy žádaný efekt. Především přitom může dojít k nerovnoměrnými zatížením na ventilový prvek. Těmto nevýhodám se zamezuje využitím omezení výšky zdvihu pro ventilový prvek.

Přehled obrázků na výkresech

Vynalez bude blíže vysvětlen prostředniczvím

85247(85247a) i

- £· - · ·

V· · · · · konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schématický řez ventilem topného tělesa, obr. 2 pohled shora na ventilové sedlo, obr. 3 řez prvkem sedla podle pohledu III-III podle obr. 2, obr. 4 řez obměněným příkladem provedení, obr. 5 pohled shora na ventilové sedlo s ventilovým prvkem, obr. 6 další formu provedení ventilového sedla a obr. 7 čtvrtou formu provedení ventilového sedla.

Příklady provedení vynálezu

Ventil _1 topného tělesa, znázorněný na obr. 1, má pouzdro 2, do kterého je vešroubována ventilová vložka 3. Ventilová vložka 3_ má vřeteno 4_ ventilu, které na jednom svém konci nese ventilový prvek 5. Ventilový prvek _5 je vytvořen z elastomerového materiálu a opírá se opěrným kotoučem 6. Ventilový prvek 5 má v podstatě tvar plochého válce.

Vřeteno 4 ventilu se ovládá ovládacím kolíkem 7, který je veden ucpávkou 8_. Ovládací kolík / působí na vřeteno ý ventilu proti síle otevírací pružiny 9.

85247 Í85247a1 • · · _ '« · · ·

Ventilový prvek 5 působí společně s ventilovým sedlem 10, které je vytvořeno na sedlovém prvku 11. Sedlový prvek 11 je na obr. 1 znázorněn ve dvou různých verzích. V levé polovině obr. 1 je sedlový prvek 11 lemovým spojem 12 spojen s ventilovou vložkou 3_, přičemž má ventilová vložka 5_ prodloužení 13, ve kterém je opět upravena řada otvorů 14, které umožňují průchod teplonosného média od ventilového sedla k výstupnímu prostoru 15.

Sedlový prvek 11 je opět nastrčen na hrdlo 16. Nese na svém hrdlu 16 přivráceném konci ”0-kroužek 17, který je upraven ve vnitřní drážce 18 na sedlovém prvku 11.

Forma provedení sedlového prvku 11, znázorněná na pravé polovině obr. 1, je rovněž držena lemovým spojem 12 prodloužení 13 ventilové vložky 3_. Lemový spoj 12 zde ale současně drží O-kroužek 17, který utěsňuje spojení k hrdlu 16. Hrdlo 16 je u této formy provedení poněkud delší.

Jak je vidět na obr. 2, má ventilové sedlo 10 mimořádný tvar. Ventilové sedlo 10 obklopuje otvor 19, kterým muže proudit teplonosné médium z hrdla 16 do výstupního prostoru 15, je-li ventilový prvek 5 od ventilového sedla 1 0 nadzdvižen. Tento otvor má největší průměr D, který je omezen konstrukční výškou ventilu 1_ topného tělesa.

Na tomto největším průměru D jsou upraveny úseky 20 uzavírací roviny ventilového sedla 10, na kterých dosedá ventilový prvek _5, je-li ventil 1_ topného tělesa uzavřen. Z těchto úseků 20 vycházejí úseky, které v tomto případě probíhají jako radiální paprsky dovnitř do otvoru 19. Dva takové úseky 21 jsou spojeny úseky 22, které leží na

85247 185247a)

- s:.-.

podstatně menším průměru.

Uzavírací rovina, která je vytvořena úseky 20, 21, 22, má tedy klikatý nebo hvězdicovitý průběh. Je tedy podstatně delší než uzavírací rovina, která je tvořena pouze kružnicí s průměrem D.

Vnitřní strana uzavírací roviny 20-22 ohraničuje otvor 19.

Na vnější straně uzavírací roviny 20-22 je všude upraven volný prostor, který je vytvořen v sedlovém prvku 11. Tento volný prostor 23 je vidět na obr. 3.

Sedlový prvek 11 nese na své na obr. 3 levé straně ventilové sedlo 10 . Mezi úseky 21 na vnější straně jsou upravena vybrání, která tvoří volný prostor 23.. Tato vybrání mají dno 24, které je nakloněno, a sice o úhel náklonu v oblasti od 30° do 90°. V posledním případě není přísně vzato žádné dno. Dno 24 přechází do ventilového sedla 10, tzn. na radiálně vnitřní straně má každý volný prostor 23 nepatrnou výšku. Tato výška se však zvětšuje radiálně směrem ven.

Kapalina, která proudí od hrdla 16 do výstupního prostoru 15, se škrtí pouze spolupůsobením ventilového prvku 5 s uzavírací rovinou 20-22 ventilového sedla 10, tzn. odpor se určuje výlučně vzdáleností mezi ventilovým prvkem 5 a ventilovým sedlem 10. Kapalina, která vystupuje úseky 20 z hrdla 16, může neovlivněně odtékat od sedlového prvku 11 do výstupního prostoru 15. Kapalina, která přechází přes úseky 21 uzavírací roviny, může rovněž neomezeně odtékat do volného prostoru 23.. Toto platí i pro radiálně dále uvnitř ^ežící oblasti, protože volný prostor 23 netvoří s

85247 Í85247a) i

• · · ·	♦ ·«	• · · «
• ♦ ·	• 9	• · ♦
Q · — o ·	• ·	• · ·
< · · · · ·		• · · · ·

nakloněným dnem 24 žádný významný doplňkový škrticí odpor. 'Také u úseků 22 se neuskutečňuje prakticky žádné škrcení doplňkově eventuálně příliš malou vzdáleností mezi ventilovým prvkem 5 a sedlovými prvkem 11. Jestliže by zoe však mělo docházet k doplňkovému škrcení, je toto nekritické, protože součet délek úseků 22 měřeno na délce uzavírací roviny 20-22 je relativně malý.

Relativně velkou délkou uzavírací roviny 20-22 je dán při zvedání ventilového prvku 5 od ventilového' sedla 1 0 příslušně velký otvor, kterým může prostupovat kapalina. Velikost otvoru odpovídá výšce zdvihu (vzdálenost mezi ventilovým prvkem 5 a ventilovým sedlem 10) násobeno délkou uzavírací roviny 20-22. Je samozřejmé, že je u příslušně velké uzavírací roviny 20-22 dán k dispozici také příslušně velký otvor pro průchod teplonosného média.

Ve ventilové vložce 3_ je upraven doraz 25, který se muže přetáčením ve ventilové vložce 3_ měnit v jeho axiální poloze. K tomu je upraven závit 2 6. Doraz 25 tvoří omezení výšky zdvihu pro ventilový prvek 5. Tím se může předem nastavit maximální množství průtoku ventilem. K přetáčení dorazu 25 ve ventilové vložce 3_ je upraven prvek 2~ k přenášení momentu otáčení, který se může přetáčet pomocí záběrové části 28.

Znázorněnou formou provedení se umožňují průtoková množství v řádu od 1000 do 1500 1/h. Se silně zvětšenou délkou uzavírací roviny 2_0_—2_2 je spojen vzestup kapacity ventilu oproti uzavírací rovině ve tvaru kružnice se stejným největším průměrem p o přibližně 50 -.

Obr. 4 a 5 znázorňují obměněnou formu Drovečsr.:

35247(85247a)

I

« ·	• ·	♦ · · ·« · *
•	• ·	• · · · ·
v	• « ·	* · · « t ·
Π» _	• ·	• · · · ·
4¼ · ·	• ·

sedlového prvku 11'. Sedlový prvek 11' má poblíž své vnější strany obvodovou drážku 18' , do které se může vložit 0kroužek, aby způsobil utěsnění mezi sedlovým prvkem 11' a nátrubkem, je-li sedlový prvek 11' vložen do nátrubku.

Dále je sedlový prvek 11' na své horní straně, která tvoří ventilové sedlo 10, rovný. Také zde je ale relativně dlouhá uzavírací rovina 20-22 vytvořena tím, že je otvor JLjP ohraničen hvězdicovitým vedením uzavírací roviny. Aby se zde vytvořil potřebný volný prostor 23¹ , má ventilový prvek 5 tvar, který se shoduje s tvarem otvoru 19, přičemž je přirozeně ventilový prvek 5 poněkud větší, aby na ventilovém sedle 10' mohlo dojít k dosedu. Kromě toho má ventilový prvek 5' vřeteno 4' se zajištěním 29 proti otáčení, takže je ventilový prvek 5 relativně k sedlovému prvku 11' nepřetočitelně držen.

Obr. 6 a 7 znázorňují další formy uzavírací roviny 30, popř. 31. Ve všech případech je otvor 19 obklopen relativné dlouhou uzavírací rovinou 22' 31, takže má ventil topného tělesa tímto způsobem velmi vysokou kapacitu.

U takového ventilu JL topného tělesa se tedy vychází s relativně malou výškou zdvihu ventilového prvku 2' je-li požadavek realizovat stejná průtoková množství jako u běžných ventilů. Při stejné výšce zdvihu se dosahuje podstatně většího průtokového množství. Při daných průtokových množstvích by se mohl ventil zmenšit.

Tím, že je k dispozici relativně velká uzavírací rovina 2_0-22., je přípustný větší pokles tlaku ventilem. Termostatické prvky, které se obvykle využívají k řízení takového ventilu, mají omezenou sílu. Velkým otvorem 19 není

85247 (85247a) αί.- iv přípustný větší pokles tlaku, protože by ventil nemohl vyvozovat potřebnou sílu, aby prvek 5 uzavřel. Pokud se ale tato oblast současně se zvětší uzavírací rovina 20-22, větší pokles tlaku.

termostatický se ventilový 19 zmenší a připouští se

Okolnost, že se uzavírací rovina 20-22 prodlužuje, má také vliv na rychlost odtékání vody ventilem. Tím se pozitivně ovlivňuje hladina hluku ventilu.

Kromě toho je dána další výhoda: relativně dlouhou uzavírací rovinou 20-22 je sníženo nebezpečí, že ventilový prvek 5 zaskočí, tedy je rázem tažen na ventilové sedlo i 0, je-li ventil vestavěn ve špatném směru proudění. Nebezpečí vodního rázu se tedy udržuje malé.

Jak vyplývá z obr. 3, je ventilové sedlo 10 provedeno konkávně, tzn. že jsou úseky 21 nakloněny radiálně směrem dovnitř, takže mají úseky 22 k úsekům 20 axiální vzdálenost a. Tato vzdálenost a má velikost v rozsahu od 0,1 do 0,2 mm. Ventilový prvek _5 musí být dostatečně přetvořitelný, aby v uzavírací poloze mohl následovat také toto vyklenutí. Zobrazení obr. 3 znázorňuje konkávní vyklenutí přehnaně velké.

Konkávní provedení ventilového sedla 10 má tento účinek: když uzavírací síla na ventilový prvek 5. polevuje, je na základě přetvořitelnosti ventilového prvku 5 nejdříve dána netěsnost v radiálně vnitřní oblasti ventilového sedla 10, takže může kapalina proudit přes úseky 22 do volnýcn prostorů 23. S dále polevujícím “lakem vyplývá stále se zvětšující otvor podél úseku 21, takže zde muže dále proudiz kacalina. Kdvž se nakonec ventilový orvek 5 co ventiícvéh;

35247(85247a)

sedla 10 zvedá a uvolňuje také úseky 20 uzavírací roviny, je ventil zcela otevřený. Poté se uskutečňuje škrcení pouze vzdáleností mezi ventilovým prvkem 5 a uzavírací rovinou 2022 .

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

85247 (85247a) i

¢2JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

• · · · • · ♦ · • · ·	• • · •	• · • * •	• · · · • · · ♦ • · ·
1 3 —· ·	•	•	• · ·
• · · · · ·			• · · · · ·

PATENTOVÉ

NÁROKY

Claims

NÁROKY

1. Ventil topného tělesa s ventilovým sedlem, které obklopuje otvor, který je uzavíratelný ventilovým prvkem, který v uzavírací poloze dosedá podél uzavírací roviny na ventilovém sedle, vyznačující se tím, že uzavírací rovina (20-22) má alespoň jeden úsek (21), který je nařízen směrem dovnitř do otvoru (19), a vně podél uzavírací roviny (20-22) je upraven také v uzavírací poloze ventilového prvku (5) volný prostor (23).
2. Ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že je upraveno větší množství úseků (21), které jsou rozděleny rovnoměrně okolo obvodu otvoru (19).
3. Ventil podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že úsek oproti rovině, která je definována radiálně nejdále vně ležícími obvodovými úseky (20) otvoru (19), je od ventilového prvku (5) nakloněn.
4. Ventil podle nároku 3, vyznačující se tím, že úsek (22) má maximální vzdálenost (a) od roviny v oblasti od 0,1 do 0,2 mm.

5. Ventil podle některého z nároků 1 až 4, vyznáčující se tím, že ventilové sedlo (10) j θ vytvořeno na sedlovém prvku (11) a volný prostor (23) 3θ vytvořen vybráním v sedlovém prvku (11) . 6. Ventil podle nároku 5, vyznačující se tím,

že vybráni má nakloněné dno (24) .

16 85247 (85247a) i

• ·
7. Ventil podle nároku 6, vyznačující se tím, že dno (24) přechází zvenku do uzavírací roviny (20-22).
8. Ventil podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že dno (24) má úhel naklonění v rozsahu od 30° dc 90°.
9. Ventil podle některého vyznačující se tím, ží vytvořen ve ventilovém prvku (5' oproti ventilovému sedlu (10') uložen zajištěně proti přetáčení.

nároků 1 až volný prostor (23' a ventilový prvek (5

10. Ventil podle některého z nároků 1 až 9, yznačující 1) je vytvořena se tím, že uzavírací hvězdicovitě. rovina (20 -22, 30, 11. Ventil podle některého z nároků 1 až 10, yznačující se tím, že ventilový prvek (5) má

nastavitelné omezení '25) výšky zdvihu.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

16 85247(85247a)