RU163009U1 - Трехходовой двухседельный термостатический клапан - Google Patents

Abstract

1. Трехходовой двухседельный термостатический клапан для использования в отопительных приборах однотрубных систем отопления, содержащий корпус, имеющий входной патрубок, выходной патрубок для подключения к отопительному прибору и отводной патрубок, расположенный перпендикулярно осям входного и выходного патрубков; при этом в корпусе установлена клапанная вставка, содержащая втулку, включающую в себя верхнее и нижнее седла, верхнюю и нижнюю тарелки клапанов, основной шток и возвратную пружину; тарелки клапанов установлены на основном штоке, который расположен перпендикулярно потоку и проходит сквозь верхнее седло клапана; возвратная пружина подпружинивает тарелки клапана в сторону открытия проходного сечения седел; основной шток выполнен с возможностью взаимодействия с термостатическим элементом посредством промежуточного штока, установленного в головке клапана и герметизированного сальниковым узлом, отличающийся тем, что он имеет двухседельную конструкцию, в которой оба седла формируют проходное сечение в отопительный прибор, при этом нижняя тарелка клапана выполнена с возможностью регулировать при своем движении пропускную способность отводного патрубка за счет изменения его гидравлического сопротивления, а седла и тарелки клапанов с уплотнениями имеют кольцевую форму.2. Трехходовой двухседельный термостатический клапан по п. 1, отличающийся тем, что втулка клапанной вставки выполнена заодно с корпусом, причем посадочные места под седла обеспечены проточками в корпусе.3. Трехходовой двухседельный термостатический клапан по п. 1, отличающийся тем, что патрубок под клапанную вставку выполнен симметричны

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Полезная модель относится к регулирующей арматуре, в частности к трехходовому двухседельному термостатическому клапану для использования в отопительных приборах однотрубных систем отопления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из документа RU 2537658 известен трехходовой клапан, содержащий корпус с внутренней полостью и с входным, выходным и отводным патрубками; первое седло, расположенное между внутренней полостью корпуса и выходным патрубком; второе седло, расположенное между внутренней полостью корпуса и отводным патрубком; клапанный блок, включающий в себя первую и вторую клапанные тарелки, установленные на подвижном элементе с возможностью контакта первой тарелки с первым седлом в одном крайнем положении подвижного элемента и второй тарелки со вторым седлом в другом крайнем положении подвижного элемента, причем клапанный блок подпружинен в сторону прижатия второй тарелки ко второму седлу; средства перемещения клапанного блока, включающие в себя выходящий из корпуса подвижный шток, выполненный с возможностью взаимодействия с управляющим элементом; и средства герметизации внутренней полости корпуса, отличающийся тем, что подвижный элемент клапанного блока выполнен в виде поворотного рычага, установленного в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, расположенной между выходным и отводным патрубками перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси выходного и отводного патрубков; клапанные тарелки установлены с двух сторон рычага относительно его продольной оси; подвижный шток средств перемещения клапанного блока расположен по существу параллельно оси поворота рычага и проходит через фитинг, установленный на корпусе клапана; а средства перемещения клапанного блока содержат усилитель хода в виде двуплечего рычага, установленного на оси, расположенной в нежидкостной полости по существу параллельно продольной оси рычага в его среднем положении, большее плечо двуплечего рычага через герметизирующий элемент пропущено во внутреннюю полость корпуса и своим концом кинематически связано с поворотным рычагом, а меньшее плечо двуплечего рычага контактирует с подвижным штоком, при этом клапанный блок подпружинен посредством пружины, установленной в нежидкостной полости и взаимодействующей с двуплечим рычагом.

Недостатком данного решения является низкая пропускная способность клапана, что будет оказывать значительное влияние на потерю напора в стояках однотрубной системы отопления при ее модернизации и установке такого типа термостатических клапанов на находящиеся в эксплуатации отопительные приборы. Расположение запорных элементов в данной конструкции может вызвать эффект прилипания клапана байпасного канала к седлу под воздействием перепада давления. Также недостатками данной конструкции являются сложность и низкая надежность клапанного блока и рычажного механизма усилителя хода толкателя клапана. Конструкция герметизирующего элемента, выполненная в виде гофрированной мембраны или сильфона, подвержена износу в процессе работы клапана и не обладает достаточной надежностью и долговечность. Износ герметизирующего элемента может привести к протечке рабочей среды.

Из документа RU 96220 U1 известен многоходовой термостатический клапан для однотрубной системы отопления с отопительными приборами, содержащий корпус с подводящим и двумя отводящими патрубками, первый из которых соединен с отопительным прибором, а второй, посредством байпаса, с трубопроводом, отводящим теплоноситель из отопительного прибора. Клапан содержит запорный элемент, перегородку с седлом запорного элемента, разделяющую проходной канал корпуса на две полости, одна из которых выполнена с регулируемым сечением прохода теплоносителя, а вторая полость выполнена полнопроходной с возможностью обеспечения постоянного беспрепятственного сообщения данной полости с байпасом и с отводящим теплоноситель из отопительного прибора трубопроводом, посредством второго выходного патрубка.

Известный клапан имеет простую конструкцию. Однако к недостаткам данного решения также, как и в предыдущем случае, следует отнести низкую пропускную способность клапана, в следствии его односедельной конструкции, и низкий коэффициент затекания (отношение количества теплоносителя, проходящего через отопительный прибор, к полному расходу через ветвь системы отопления). Указанная в источнике возможность увеличения коэффициента затекания путем увеличения внутренних размеров запорного органа весьма ограниченна из-за односедельной конструкции клапана и малого рабочего хода существующих термоэлементов, что не позволит обеспечить благоприятные значения коэффициента затекания и пропускной способности для модернизации однотрубной системы отопления без кардинальной реконструкции. Неспособность обеспечить коэффициент затекания более 35% свойственна всем односедельным клапанам, что ограничивает область их применения.

Из документа RU 118007 U1 известен трехходовой клапан для подключения прибора водяного отопления, содержащий корпус с входным, выходным, отводным и клапанным патрубками, а также управляемый клапанный блок со втулкой, штоком и клапанной тарелкой. Входной и выходной патрубки расположены на одной оси и разделены сплошной перегородкой. Ось отводного патрубка расположена под прямым углом к оси входного и выходного патрубков и сообщается с полостью входного патрубка, а ось клапанного патрубка расположена перпендикулярно плоскости осей входного, выходного и отводного патрубков, а его полость сообщается через расположенное по оси этой полости отверстие с полостью входного патрубка, а также через канал - с полостью выходного патрубка. В сплошной перегородке выполнено отверстие под клапанное седло для посадки клапанной тарелки, а шток управляемого клапанного блока установлен в его втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения с выступанием одного конца с одной стороны втулки и с выступанием второго конца с другой стороны, на котором закреплена клапанная тарелка, причем шток подпружинен во втулке в направлении выталкивания первого конца из втулки. При этом втулка управляемого клапанного блока жестко закреплена в клапанном патрубке корпуса с возможностью контакта клапанной тарелки с клапанным седлом при перемещении штока внутрь корпуса и выполнена с расположенным снаружи участком наружной резьбы для закрепления управляющего клапаном элемента.

Данный клапан предназначен для установки в однотрубную систему отопления с формированием отводного (байпасного) патрубка и обладает достаточной надежностью.

Однако такой клапан обладает теми же недостатками, что и описанные выше. Кроме того, из-за большого количества поворотов и торможений потока теплоносителя в клапане подобного исполнения на нем возникает значительная потеря напора, что отрицательно сказывается на системе в целом.

Наиболее близким аналогом настоящей полезной модели является трехходовой клапан ГЕРЦ CALIS-TS-E-3D компании HERZ Armaturen GmbH (Австрия), раскрытый в техническом описании, доступном по ссылке http://herz-armaturen.ru/three-way-valves/1-7745-02. Известный клапан содержит корпус с внутренней полостью и с входным, выходным и отводным (байпасным) патрубками, Первое седло, с проходным сечением в отопительный прибор, расположено между внутренней полостью корпуса и выходным патрубком, второе седло, с проходным сечением в байпасный канал, расположено между внутренней полостью корпуса и отводным патрубком. Клапанная вставка, включающая в себя первую и вторую клапанные тарелки, установленные на подвижном штоке с возможностью контакта первой тарелки с первым седлом в одном крайнем положении. Вторая клапанная тарелка установлена таким образом, что полностью не перекрывает проходное сечение в байпасный канал в крайнем положении. При этом шток подпружинен в сторону полного открытия первого седла.

В известном решении проходное сечение в отопительный прибор сформировано одним седлом и клапанной тарелкой, при этом вторая клапанная тарелка работает на регулирование расхода теплоносителя через байпасный канал. Данное решение позволяет обеспечить коэффициент затекания в отопительный прибор при полностью открытом клапане на уровне 60% от общего потока.

При использовании известного клапана с установленным термостатическим элементом и в положении Хр=2°С (это означает, что клапан терморегулятора закроется полностью, когда температура в помещении превысит температуру настройки по шкале термостатического элемента на 2°С) 35% потока теплоносителя через первое седло идет в выходной патрубок, связанный с отопительным прибором. При повышении температуры в помещении термостатический элемент воздействует на шток, перемещая его вниз, прикрывая тем самым поток через первое седло в отопительный прибор и увеличивая поток через второе седло в байпасный канал. При значительном повышении температуры первая тарелка полностью закрывает проходное сечение в отопительный прибор, и весь поток теплоносителя пойдет через второе седло в байпасный канал. По мере остывания конвектора температура в помещении понижается, толкатель термостатического элемента перестает действовать на шток, и под действием пружины подвижный элемент, с клапанными тарелками, возвращается в исходное состояние, в результате чего теплоноситель вновь поступает в выходной патрубок, разогревая отопительный прибор, и т.д.

Как уже было отмечено ранее, такой клапан позволяет обеспечить расходы теплоносителя через отопительный прибор и байпас с установленным термоэлементом в соотношении 0-100%/35-65% (при Хр=2°С), что делает возможным его применение для реконструкции однотрубной системы отопления многоэтажных многоквартирных домов без замены отопительных приборов. Однако ввиду ограниченного хода управляющего элемента термостатических элементов любого типа (0,22-0,36 мм/°С) перемещение штока клапанной вставки, а следовательно и клапанных тарелок также очень мало. Таким образом, даже в полностью открытом состоянии гидравлическое сопротивление клапана оказывается весьма высоким, что приведет к значительным потерям напора в системе отопления и повлечет необходимость модернизации напорного узла.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Заявленная полезная модель направлена на решение технической задачи, состоящей в устранении указанных выше недостатков путем создания простой и надежной конструкции термостатического клапана, обеспечивающей пропускную способность и коэффициент затекания на таком уровне, который позволит выполнять модернизацию однотрубной системы без ее капитальной реконструкции. Таким образом, полезная модель обеспечивает следующие технические результаты:

- повышение коэффициента затекания теплоносителя в отопительный прибор, с исключением тем самым необходимости его замены в процессе реконструкции однотрубной системы отопления;

- повышение пропускной способности клапана, с ограничением тем самым потерь напора в стояках однотрубной системы отопления и исключением необходимости модернизировать напорный узел в процессе выполнения реконструкции однотрубной системы отопления, а в некоторых случаях - со снижением энергозатрат на прокачку теплоносителя.

Указанная задача решается в трехходовом двухседельном клапане, содержащем корпус, имеющий входной патрубок, выходной патрубок для подключения к отопительному прибору и отводной (байпасный) патрубок, расположенный перпендикулярно осям входного и выходного патрубков. В корпусе установлена клапанная вставка, содержащая втулку, включающую в себя верхнее и нижнее седла, верхнюю и нижнюю тарелки клапанов, основной шток и возвратную пружину. Тарелки клапанов установлены на основном штоке, который расположен перпендикулярно потоку и проходит сквозь верхнее седло клапана. Возвратная пружина подпружинивает тарелки клапана в сторону открытия проходного сечения седел. Основной шток выполнен с возможностью взаимодействия с термостатическим элементом посредством промежуточного штока, установленного в головке клапана и герметизированного сальниковым узлом.

В двухседельной конструкции клапана согласно полезной модели оба седла формируют проходное сечение в отопительный прибор. При этом нижняя тарелка клапана выполнена с возможностью регулировать при своем движении пропускную способность отводного патрубка за счет изменения его гидравлического сопротивления, а седла и тарелки клапанов с уплотнениями имеют кольцевую форму. В крайнем открытом положении клапанные тарелки полностью открывают проходные сечения, обеспечивая максимальный поток теплоносителя в отопительный прибор. В этом же положении нижняя тарелка клапана торцевой поверхностью частично перекрывает отводной патрубок, увеличивая его гидравлическое сопротивления и тем самым увеличивая коэффициент затекания в отопительный прибор. В крайнем закрытом положении клапанные тарелки полностью перекрывают проходные сечения седел в отопительный прибор, и весь поток теплоносителя идет через отводной патрубок.

Седла и тарелки клапанов с уплотнениями имеют кольцевую форму, что позволяет обеспечить большую пропускную способность по сравнению с традиционной формой тарельчатого клапана.

Выполнение клапана согласно данной полезной модели позволяет обеспечить соотношение расходов теплоносителя через отопительный прибор и отводной патрубок с установленным термостатическим элементом и в положении Хр=2°С на уровне 0-100% в закрытом положении и 45-55% в открытом положении. Двухседельная конструкция клапана с кольцевой формой седел позволяет значительно увеличить пропускную способность, тем самым уменьшив потери напора на клапане. Клапанная пара предлагаемой конструкции позволяет также существенно снизить влияние величины статического давления и перепада давления на работу клапана, так как является полностью разгруженной по усилиям от действия рабочей среды.

Втулку клапанной вставки предпочтительно выполнить заодно с корпусом, обеспечив посадочные места для седел проточками в корпусе. Данное решение позволит сократить количество элементов клапана и обеспечить более точное позиционирование седел и тарелок клапанов при сборке.

Для исключения правого и левого исполнения корпуса предпочтительно симметричное выполнение патрубка под клапанную вставку относительно оси входного и выходного патрубков.

Также, предпочтительно выполнить отводной патрубок заодно с корпусом клапана, что обеспечит упрощение и повышение удобства монтажа клапана в отопительный прибор по сравнению с классическими двухходовыми клапанами, поскольку отпадает необходимость в дополнительном монтаже патрубка байпаса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность полезной модели поясняется фигурами чертежей, при этом:

- на фиг. 1 показан трехходовой двухседельный клапан согласно полезной модели, вид в разрезе;

- на фиг. 2 показан разрез клапана с фиг. 1 по линии А-А, иллюстрирующий прохождение теплоносителя (для обеспечения наглядности отсутствует изображение тарелки клапана);

- на фиг. 3 показан разрез клапана с фиг. 1 по линии Б-Б;

- на фиг. 4 показан клапан согласно полезной модели, втулка клапанной вставки в котором выполнена заодно с корпусом;

- на фиг. 5 показан клапан согласно полезной модели с симметричным исполнением патрубка под клапанную вставку.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.

Далее, со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, приводится подробное описание примерных и неисключительных вариантов осуществления полезной модели. Разумеется, что сущность изобретения не ограничивается описанным вариантом и на основании раскрытия полезной модели в материалах данной заявки специалисту будут очевидны различные модификации, изменения, а также замены описанных компонентов, которые могут быть выполнены без выхода за рамки объема правовой охраны, определяемого приведенной ниже формулой полезной модели.

Как показано, в частности, на фиг. 1, 3 чертежей, трехходовой двухседельный клапан содержит корпус 1, имеющий входной патрубок 12, выходной патрубок 13 для подключения к отопительному прибору и отводной (байпасный) патрубок 14, расположенный перпендикулярно осям впускного и выпускного отверстий. В корпус установлена клапанная вставка, содержащая втулку 2 с установленными в нее верхним седлом 3 и нижним седлом 4, верхней тарелкой 5 и нижней тарелкой 6 клапанов, основным штоком 7 и возвратной пружиной 8. Оба седла 3, 4 формируют проходное сечение в отопительный прибор. Верхняя и нижняя тарелки 5, 6 клапанов установлены на основном штоке 7, который расположен перпендикулярно потоку и проходит сквозь верхнее седло 3 клапана. Возвратная пружина 8 подпружинивает верхнюю и нижнюю тарелки 5, 6 клапана в сторону открытия проходного сечения седел. Основной шток 7 посредством промежуточного штока 11, установленного в головке клапана 9 и герметизированного сальниковым узлом 10, выполнен с возможностью взаимодействия с термостатической головкой. Седла 3, 4 и тарелки 5, 6 клапанов с уплотнениями имеют кольцевую форму.

Трехходовой двухседельный клапан согласно полезной модели работает следующим образом.

На фиг. 1 клапан находится в промежуточном положении. Поток теплоносителя, подаваемый во входной патрубок 12, распределяется между отопительным прибором и байпасом, проходя через выходной патрубок 13 и отводной патрубок 14 (изображен на фиг. 3).

При увеличении температуры толкатель термостатической головки, установленной на клапан, воздействует посредством промежуточного штока 11 на основной шток 12, перемещая его в направлении, показанном стрелкой В. Основной шток 12, жестко связанный с верхней и нижней тарелками 5, 6 клапанов, перемещает их приближая к верхнему и нижнему седлам 3, 4. В свою очередь нижняя тарелка 6 клапана, перемещаясь вниз, уменьшает гидравлическое сопротивления отводного патрубка. При этом расход теплоносителя через отопительный прибор уменьшается, а через байпас -увеличивается. На фиг. 2 стрелками иллюстрируется прохождение теплоносителя через клапан согласно полезной модели.

В результате происходит остывание отопительного прибора и падение температуры в помещении. Рабочее тело в термостатической головке уменьшается в объеме и ее толкатель перестает давить на основной шток 7. Под действием пружины 8 верхняя и нижняя тарелки 5, 6 клапанов с основным штоком 7 перемещаются в обратном направлении отдаляясь от верхнего и нижнего седел 3, 4, при этом увеличивая расход теплоносителя через отопительный прибор. В то же время нижняя тарелка 6 клапана своим торцом частично перекрывает отводной патрубок, увеличивая его гидравлическое сопротивление и тем самым дополнительно увеличивая коэффициент затекания в отопительный прибор, что приводит к его разогреву и, как следствие, к повышению температуры в помещении.

На фиг. 4 показан вариант осуществления клапана согласно полезной модели, втулка клапанной вставки в котором выполнена заодно с корпусом.

На фиг. 5 показан вариант осуществления клапана согласно полезной модели с симметричным исполнением патрубка под клапанную вставку. Вариант осуществления по фиг. 5 направлен на исключение необходимости в правом и левом исполнении корпуса.

Работа трехходового двухседельного клапана также может быть организована и в сочетании с другими управляющими элементами, например с термоэлектрическим приводом или вручную, с помощью специального колпачка-толкателя.

Claims (4)

1. Трехходовой двухседельный термостатический клапан для использования в отопительных приборах однотрубных систем отопления, содержащий корпус, имеющий входной патрубок, выходной патрубок для подключения к отопительному прибору и отводной патрубок, расположенный перпендикулярно осям входного и выходного патрубков; при этом в корпусе установлена клапанная вставка, содержащая втулку, включающую в себя верхнее и нижнее седла, верхнюю и нижнюю тарелки клапанов, основной шток и возвратную пружину; тарелки клапанов установлены на основном штоке, который расположен перпендикулярно потоку и проходит сквозь верхнее седло клапана; возвратная пружина подпружинивает тарелки клапана в сторону открытия проходного сечения седел; основной шток выполнен с возможностью взаимодействия с термостатическим элементом посредством промежуточного штока, установленного в головке клапана и герметизированного сальниковым узлом, отличающийся тем, что он имеет двухседельную конструкцию, в которой оба седла формируют проходное сечение в отопительный прибор, при этом нижняя тарелка клапана выполнена с возможностью регулировать при своем движении пропускную способность отводного патрубка за счет изменения его гидравлического сопротивления, а седла и тарелки клапанов с уплотнениями имеют кольцевую форму.

2. Трехходовой двухседельный термостатический клапан по п. 1, отличающийся тем, что втулка клапанной вставки выполнена заодно с корпусом, причем посадочные места под седла обеспечены проточками в корпусе.

3. Трехходовой двухседельный термостатический клапан по п. 1, отличающийся тем, что патрубок под клапанную вставку выполнен симметричным относительно оси входного и выходного патрубков.

4. Трехходовой двухседельный термостатический клапан по п. 1, отличающийся тем, что отводной патрубок выполнен заодно с корпусом клапана.

Images