Результат интеллектуальной деятельности: КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО И ВКЛАДЫШ ДЛЯ КЛАПАННОГО УСТРОЙСТВА

Настоящее изобретение относится к клапанному устройству, содержащему корпус клапана, впускное отверстие клапана, выпускное отверстие клапана, элемент регулятора потока и седло регулятора потока, причем седло регулятора потока расположено в проточном канале, соединяющем впускное отверстие клапана с выпускным отверстием клапана, и элемент регулятора потока выполнен с возможностью взаимодействия с седлом регулятора потока, при этом клапанное устройство содержит элемент нагнетательного клапана для установления заданного потока при заданном положении открытия элемента регулятора потока, причем клапанное устройство содержит вкладыш, причем на вкладыше установлен элемент нагнетательного клапана.

Кроме того, изобретение относится к вкладышу для такого клапанного устройства.

Такое клапанное устройство известно из ЕР 2482160 А1. Еще одно клапанное устройство известно, например, из патентного документа US 7246635 В2.

Желательно обеспечить постоянную пропускную способность для текучей среды, проходящей через такое клапанное устройство, при заданном положении открытия элемента регулятора потока, независимо от места установки. Однако, например, входное давление клапана может быть намного выше в первом месте установки, например, на нижнем этаже здания, чем во втором месте установки, например, на верхнем этаже здания, предполагая, что источник текучей среды осуществляет подачу на клапанное устройство из подвальной части здания. Тогда заданное положение открытия элемента регулятора потока может соответствовать различной пропускной способности для текучей среды через клапан в первом месте установки и во втором месте установки. Следовательно, например, теплопередача к первому месту установки может быть слишком высокой, в то время как теплопередача ко второму месту установки может быть слишком низкой, в случае, если клапанное устройство является частью нагревающего устройства.

Для решения этой проблемы известны клапанные устройства, содержащие элементы нагнетательного клапана дополнительно к элементам регулятора потока, как описано выше, причем элемент нагнетательного клапана сохраняет постоянный перепад давления на элементе регулятора потока при заданном положении открытия элемента регулятора потока.

Однако выполнение такого элемента нагнетательного клапана в клапанном устройстве может быть сложным или он может занимать значительный объем. Корпус клапана должен быть отлит или подвергнут сложной механической обработке, и наличие дополнительного элемента нагнетательного клапана в корпусе клапана вместе с элементом регулятора потока может препятствовать компактному выполнению клапанного устройства.

Таким образом, целью изобретения является создание клапанного устройства, оснащенного элементом нагнетательного клапана простым и компактным образом.

Эта цель достигается с помощью клапанного устройства, как описано выше, причем это клапанное устройство содержит вкладыш, на котором устанавливается элемент нагнетательного клапана.

Вкладыш может быть простым образом произведен и скомбинирован с клапанным устройством, в то время как корпус клапана может иметь простую конфигурацию. Следовательно, клапанное устройство легко оборудовать элементом нагнетательного клапана, сохраняя при этом его компактную конструкцию.

В предпочтительном варианте вкладыш содержит седло регулятора потока. Это может позволить дополнительно упростить механическую обработку корпуса клапана, обеспечивая при этом более компактную конструкцию. В предпочтительном варианте вкладыш содержит пластиковый материал. В некоторых вариантах осуществления изобретения вкладыш состоит из пластикового материала. Вкладыш может быть отлит или сформован, и, таким образом, седло регулятора потока может быть отлито или сформовано в форме вместе с вкладышем. Таким образом, себестоимость производства может быть низкой, и седло регулятора потока для клапанного устройства может быть изготовлено простым образом.

В предпочтительном варианте элемент нагнетательного клапана установлен на вкладыше с возможностью смещения, в частности, посредством защелочного соединения. Защелочное соединение является очень простым и удобным способом соединения элемента нагнетательного клапана с вкладышем. Следовательно, клапанное устройство может быть изготовлено простым и быстрым образом. В предпочтительном варианте элемент нагнетательного клапана выполнен с возможностью поступательного движения относительно вкладыша и, таким образом, регулирования потока текучей среды, поступающей от впускного отверстия клапана к выпускному отверстию клапана, для того, чтобы поддерживать постоянное давление на элементе регулятора потока.

В предпочтительном варианте вкладыш содержит крепежный элемент, расположенный в проточном канале, причем элемент нагнетательного клапана установлен на крепежном элементе с возможностью смещения. Это обеспечивает простую установку элемента нагнетательного клапана без существенной блокировки поперечного сечения потока проточного канала. В предпочтительном варианте кольцеобразный крепежный элемент расположен коаксиально, концентрично относительно вкладыша. Однако вместо крепежного элемента в некоторых вариантах осуществления изобретения могут быть предусмотрены соединительные лапки, причем соединительные лапки соединяют элемент нагнетательного клапана непосредственно с вкладышем. Тогда предпочтительно, чтобы крепежный элемент устанавливался на вкладыше посредством двух или более пар соединительных лапок. В предпочтительном варианте крепежный элемент установлен на вкладыше посредством двух или более пар соединительных лапок. Крепежный элемент может быть кольцеобразным крепежным элементом.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения элемент нагнетательного клапана содержит два или более монтажных стержня, выполненных с возможностью взаимодействия с крепежным элементом посредством скольжения, так что элемент нагнетательного клапана устанавливается на крепежном элементе с возможностью смещения. В предпочтительном варианте монтажные стержни являются частью защелочного разъема. Таким образом, например, монтажные стержни могут быть выполнены с возможностью защелкивания на крепежном элементе. Следовательно, может быть обеспечен очень простой вариант соединения элемента нагнетательного клапана с вкладышем. В предпочтительном варианте соединительные лапки крепежного элемента и монтажные стержни элемента нагнетательного клапана расположены в порядке по кругу, чередуясь друг с другом.

В предпочтительном варианте один или более монтажный стержень содержит стопорный элемент, препятствующий отсоединению элемента нагнетательного клапана от крепежного элемента. В предпочтительном варианте стопорные элементы являются частью защелочного соединения. В предпочтительном варианте монтажные стержни являются эластичными в радиальном направлении, так что элемент нагнетательного клапана посредством скольжения может заходить во внутреннее отверстие крепежного элемента, причем стопорный элемент препятствует отсоединению элемента нагнетательного клапана от крепежного элемента, когда монтажные стержни вставлены в крепежный элемент. Таким образом, в предпочтительном варианте кольцеобразный крепежный элемент и монтажные стержни, имеющие стопорные элементы, выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом для установления защелочного соединения.

В предпочтительном варианте стопорный элемент образует единое целое с каждым монтажным стержнем. В предпочтительном варианте монтажные стержни выполнены из пластикового материала. Кроме того, в предпочтительном варианте стопорные элементы выполнены из пластикового материала. Следовательно, стопорные элементы могут быть образованы на монтажных стержнях в процессе отливки или формования, для того, чтобы получить клапанное устройство, которое можно изготовить простым образом и с низкой себестоимостью. Соответственно, в наиболее предпочтительном варианте элемент нагнетательного клапана, монтажные стержни и стопорные элементы могут быть отлиты или сформованы вместе на одном и том же этапе изготовления в виде единого элемента, поскольку элемент нагнетательного клапана выполнен из пластикового материала.

В предпочтительном варианте стопорный элемент задает положение максимального открытия элемента нагнетательного клапана. В предпочтительном варианте элемент нагнетательного клапана в положении максимального открытия расположен на максимальном расстоянии от седла регулятора потока. Таким образом, достигается максимальное значение поперечного сечения потока, обеспечиваемого во вкладыше. Это может обеспечить возможность компенсации низкого входного давления. Следовательно, стопорный элемент предпочтительно расположен на концевом участке монтажных стержней, так что длина монтажных стержней задает положение максимального открытия нагнетательного клапана.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения клапанное устройство содержит пружинный элемент, выполненный с возможностью смещения элемента нагнетательного клапана к положению максимального открытия. Сила, прикладываемая пружинным элементом, может задавать перепад давления. Таким образом, пружинный элемент, прикладывающий большую силу, потребует большого перепада давления прежде, чем элемент нагнетательного клапана сократит поперечное сечение потока проточного канала. В предпочтительном варианте пружина опирается первым концом на внутреннюю поверхность вкладыша рядом с седлом регулятора потока, причем сила, создаваемая пружиной, действует в направлении, противоположном направлению потока через седло регулятора потока. В предпочтительном варианте пружина опирается вторым концом на элемент нагнетательного клапана. Кроме того, в предпочтительном варианте пружина коаксиальным образом окружает монтажные стержни и соединительные лапки. Это может обеспечить компактное выполнение вкладыша и, следовательно, клапанного устройства.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения вкладыш содержит одну или более продолговатую канавку, причем канавки уменьшают скорость потока текучей среды через вкладыш. Это приводит к снижению гидравлического шума простым образом и с компактной конструкцией. Наличие ровных стенок вокруг элемента нагнетательного клапана может привести к нежелательному гидравлическому шуму. Канавки могут замедлять поток текучей среды и, таким образом, уменьшать шум.

В предпочтительном варианте одна или более из продолговатых канавок имеет поперечное сечение потока, которое уменьшается в направлении течения потока текучей среды в сторону выпускного отверстия клапана. При наличии уменьшающегося поперечного сечения потока, канавка может значительно уменьшать скорость потока текучей среды через вкладыш. Таким образом, гидравлический шум может быть существенно снижен. Однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения канавки имеют форму, отличающуюся от формы с уменьшающимся поперечным сечением, которая также может приводить к уменьшению скорости и, таким образом, к низкому уровню шума.

В предпочтительном варианте выполнено две или более канавок. Увеличение количества канавок может увеличивать снижение скорости потока текучей среды и, таким образом, снижение уровня шума.

В предпочтительном варианте предусмотрено четыре канавки, в более предпочтительном варианте предусмотрено восемь канавок, в еще более предпочтительном варианте - двенадцать канавок.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения две или более канавок расположены попарно друг напротив друга. Это может привести к однородному замедляющему воздействию на поток текучей среды, что может уменьшать турбулентность и, таким образом, гидравлический шум.

В предпочтительном варианте осуществления вкладыш и/или клапанный элемент изготовлены из пластикового материала, в частности, из сформированного литьем под давлением пластикового материала. Использование пластикового материала обеспечивает несколько преимуществ. После изготовления соответствующих компонентов не требуется какая-либо дополнительная механическая обработка. Пластиковый материал имеет низкую стоимость. Также значительно снижается риск коррозии.

В предпочтительном варианте вкладыш имеет цилиндрическую форму, причем вкладыш имеет периферийную стенку, радиально окружающую элемент нагнетательного клапана. Такой вкладыш может быть изготовлен простым образом, в предпочтительном варианте посредством литья или формования. Таким образом, он может быть произведен с низкой себестоимостью и легко может быть вставлен в корпус клапана. В предпочтительном варианте цилиндрическая форма представляет собой круглую цилиндрическую форму.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения периферийная стенка содержит канавки, причем канавки являются продолговатыми относительно осевой протяженности периферийной стенки и разнесены по кольцу на внутренней поверхности периферийной стенки. Таким образом, канавки могут быть простым образом выполнены на вкладыше. Следовательно, для выполнения канавок нет необходимости в использовании операций сложной механической обработки или литья применительно к корпусу клапана. Это обеспечивает возможность выполнения недорогостоящего клапанного устройства, содержащего элемент нагнетательного клапана и обеспечивающего низкий гидравлический шум.

Кроме того, цель изобретения достигается посредством вкладыша для клапанного устройства согласно изобретению. Такой вкладыш позволит создать клапанное устройство, сконструированное компактным образом и с низкой себестоимостью. Следует понимать, что вкладыш согласно изобретению может обладать всеми описанными выше признаками в качестве вкладыша клапанного устройства.

Ниже более детально описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует поперечное сечение первого варианта осуществления клапанного устройства согласно изобретению;

Фиг. 2 иллюстрирует поперечное сечение второго варианта осуществления клапанного устройства согласно изобретению;

Фиг. 3 иллюстрирует более подробный вид поперечного сечения второго варианта осуществления;

Фиг. 4 иллюстрирует перспективный вид поперечного сечения, изображенного на фиг. 3;

Фиг. 5а и 5b иллюстрируют первое положение открытия и второе положение открытия элемента нагнетательного клапана, соответственно;

Фиг. 6 иллюстрирует перспективный вид снизу первого варианта осуществления вкладыша для клапанного устройства согласно изобретению; и

Фиг. 7 иллюстрирует вид снизу второго варианта осуществления вкладыша для клапанного устройства согласно изобретению.

Ссылочные номера позиций используются в подробном описании вариантов осуществления и в формуле изобретения. При этом ссылочные номера позиций не должны трактоваться ограничивающим образом, а служат только для облегчения понимания.

Фиг. 1 иллюстрирует первый вариант осуществления клапанного устройства 1 согласно изобретению. Клапанное устройство 1 содержит корпус 2 клапана, впускное отверстие 3 клапана, выпускное отверстие 4 клапана, элемент 5 регулятора потока и седло 6 регулятора потока. Седло 6 регулятора потока расположено в проточном канале, соединяющем впускное отверстие 3 клапана с выпускным отверстием 4 клапана. Элемент 5 регулятора потока взаимодействует с седлом 6 регулятора потока. Дополнительно к элементу 5 регулятора потока, клапанное устройство 1 содержит элемент 7 нагнетательного клапана, предназначенный для установления заданного потока через клапанное устройство при заданном положении открытия элемента 5 регулятора потока.

Как можно видеть на фиг. 1, клапанное устройство 1 содержит вкладыш 8, причем элемент 7 нагнетательного клапана установлен на вкладыше 8. Это позволяет простым образом и с низкой себестоимостью изготовить элемент 7 нагнетательного клапана для клапанного устройства 1. Таким образом, могут быть упрощены процессы отливки и механической обработки корпуса 2 клапана.

Более подробно изобретение будет описано со ссылками на последующие чертежи, иллюстрирующие второй вариант осуществления клапанного устройства 1 согласно настоящему изобретению.

Второй вариант осуществления, изображенный на фиг. 2, по существу аналогичен первому варианту осуществления, изображенному на фиг. 1. Однако для того, чтобы регулировать поток текучей среды через клапанное устройство 1, клапанное устройство 1 содержит регулирующую поток манжету 9, имеющую дроссельное отверстие 10. В регулирующей поток манжете 9 размещается элемент 5 регулятора потока. Кроме того, регулирующая поток манжета 9 радиально окружает периферийную стенку опоры 11 клапанного седла для седла 6 регулятора потока. Регулирующая поток манжета 9 обеспечивает улучшенное дросселирование потока текучей среды от впускного отверстия 3 клапана к выпускному отверстию 4 клапана, по сравнению с первым вариантом осуществления, в котором дросселирование регулируется только элементом 5 регулятора потока.

Фиг. 3 иллюстрирует более подробный вид второго варианта осуществления изобретения, в частности, элемента 7 нагнетательного клапана, и то, как он установлен на вкладыше 8. Следует отметить, что установка элемента 7 нагнетательного клапана и конструкция вкладыша 8 в первом варианте осуществления изобретения может быть аналогичной.

Как можно видеть на фиг.3, вкладыш 8 содержит седло 6 регулятора потока. Кроме того, элемент 7 нагнетательного клапана установлен на вкладыше 8 с возможностью смещения посредством защелочного соединения. Для установления защелочного соединения элемент 7 нагнетательного клапана содержит монтажные стержни 12, в этом варианте осуществления - четыре монтажных стержня 12. Каждый из монтажных стержней 12 содержит стопорный элемент 13 на конце каждого монтажного стержня 12. Элемент 7 нагнетательного клапана, монтажные стержни 12 и стопорные элементы 13 выполнены из пластикового материала и отлиты совместно компактным и недорогостоящим образом.

Как можно видеть на фиг. 3, вкладыш 8 содержит кольцеобразный крепежный элемент 14, расположенный в проточном канале, причем элемент 7 нагнетательного клапана установлен на крепежном элементе 14 с возможностью смещения посредством монтажных стержней 12. Стопорные элементы 13 препятствуют отсоединению элемента 7 нагнетательного клапана от крепежного элемента 14. Кроме того, стопорные элементы 13 задают положение максимального открытия элемента 7 нагнетательного клапана, поскольку стопорные элементы 13 препятствуют дальнейшему открытию элемента 7 нагнетательного клапана, после того, как они входят в контакт с крепежным элементом 14.

Как проиллюстрировано на фиг. 3, крепежный элемент 14 содержит соединительные лапки 15, соединяющие крепежный элемент 14 с вкладышем 8. Благодаря этому крепежный элемент 14 расположен коаксиально и концентрическим образом по отношению к вкладышу 8, что обеспечивает возможность надлежащего центрирования элемента 7 нагнетательного клапана без избыточной блокировки проточного канала.

Фиг. 3 иллюстрирует, что клапанное устройство 1 содержит пружинный элемент 16, выполненный с возможностью смещения элемента 7 нагнетательного клапана к положению максимального открытия. Для реализации этого, первый конец пружинного элемента 16 опирается на внутреннюю стенку вкладыша 8 рядом с опорой 11 седла регулятора потока, в то время как второй конец пружинного элемента 16 опирается на заднюю поверхность элемента 7 нагнетательного клапана. В этом случае пружинный элемент 16 представляет собой спиральную пружину. Для реализации компактной конструкции, пружинный элемент 16 коаксиальным образом окружает монтажные стержни 12 и соединительные лапки 15.

Пружинный элемент 16 задает перепад давления. Следовательно, когда пружинный элемент 16 является довольно жестким, давление потока текучей среды должно быть достаточно большим для того, чтобы закрыть элемент 7 нагнетательного клапана, т.е. сжать пружинный элемент 16. Когда давление текучей среды слишком низкое, пружинный элемент 16, напротив, будет сохранять элемент 7 нагнетательного клапана в положении максимального открытия. Повышение давления текучей среды приводит к закрытию элемента 7 нагнетательного клапана, сохраняя таким образом постоянное давление на элементе 5 регулятора потока при заданном положении открытия элемента 5 регулятора потока.

Перспективный вид, приведенный на фиг. 4, иллюстрирует большее количество конструктивных компонентов элемента 7 нагнетательного клапана, и то, как он установлен на вкладыше 8. В этом варианте осуществления предусмотрено четыре соединительные лапки 15, соединяющие кольцеобразный крепежный элемент 14 с вкладышем 8. Кроме того, предусмотрено четыре монтажных стержня 12, каждый из которых имеет стопорный элемент 13, причем монтажные стержни 12 обеспечивают установку элемента 7 нагнетательного клапана на кольцеобразном крепежном элементе 14. Монтажные стержни 12 и соединительные лапки 15 разнесены по окружности таким образом, что один стопорный элемент 13 помещается между двумя соединительными лапками 15. Таким образом, обеспечивается установление защелочного соединения, и элемент 7 нагнетательного клапана надежно устанавливается на крепежном элементе 14. Стопорные элементы 13, предусмотренные на концевых участках монтажных стержней 12, препятствуют отсоединению элемента 7 нагнетательного клапана от крепежного элемента 14. Кроме того, значительно снижается риск отсоединения пружинного элемента 16, поскольку пружинный элемент 16 закрепляется между внутренней поверхностью вкладыша 8, рядом с опорой 11 седла регулятора потока, и задней поверхностью элемента 7 нагнетательного клапана.

Далее, фиг. 5а и 5b иллюстрируют два различных положения открытия элемента 7 нагнетательного клапана. В первом положении открытия, изображенном на фиг. 5а, элемент нагнетательного клапана уменьшает поперечное сечение потока для потока, проходящего через проточный канал по сравнению с положением максимального открытия. Это означает, что на элементе 5 регулятора потока поддерживается постоянное давление при заданном положении открытия элемента 5 регулятора потока, даже когда давление на впускном отверстии 3 клапана достаточно высоко. Это обеспечивается благодаря тому, что перепад давлений между задней поверхностью элемента 7 нагнетательного клапана и впускным отверстием 3 клапана будет сжимать пружинный элемент 16 и, таким образом, смещать элемент 7 нагнетательного клапана ближе к опоре 11 седла регулятора потока. В результате этого, поперечное сечение потока во вкладыше 8 снижается, и поддерживается постоянное давление на элементе 5 регулятора потока при заданном положении открытия элемента 5 регулятора потока.

Как изображено на фиг. 5а, вкладыш 8, имеющий цилиндрическую форму и периферийную стенку, радиально окружающую элемент 7 нагнетательного клапана, содержит канавки 17. Канавки 17 имеют поперечное сечение потока, которое уменьшается в направлении течения потока текучей среды в сторону выпускного отверстия 4 клапана. Таким образом, они уменьшают скорость потока текучей среды через вкладыш 8, совместно с элементом 7 нагнетательного клапана. Это приводит к снижению гидравлического шума клапанного устройства 1.

Далее, фиг. 5b иллюстрирует устройство 7 нагнетательного клапана в положении максимального открытия. Это максимально увеличивает допустимое поперечное сечение потока для потока, проходящего через вкладыш 8. Пружинный элемент 16 смещает элемент 7 нагнетательного клапана к такому положению максимального открытия. Это обеспечивает возможность поддержания постоянного давления на элементе 5 регулятора потока при заданном положении открытия элемента 5 регулятора потока, даже когда входное давление на впускном отверстии 3 клапана является сравнительно низким.

Фиг. 6 иллюстрирует первый вариант осуществления вкладыша 8 для клапанного устройства 1. Вкладыш 8 содержит крепежный элемент 14 и канавки 17. Крепежный элемент 14 имеет кольцеобразную форму и соединен с вкладышем 8 посредством четырех соединительных лапок 15. Соединительные лапки 15 размещены на внешней окружной линии кольцеобразного крепежного элемента 14. Кольцеобразный крепежный элемент 14 соединен с соединительными лапками на концевых участках соединительных лапок 15.

Как можно видеть на фиг. 6, предусмотрено несколько канавок 14, расположенных на периферийной стенке вкладыша 8. Более конкретно, канавки 17 имеют продолговатую форму относительно осевой протяженности периферийной стенки и разнесены по кольцу на внутренней поверхности периферийной стенки. Помимо этого, канавки 17 расположены попарно друг напротив друга. Это обеспечивает однородное уменьшение скорости потока через вкладыш 8.

Фиг. 7 иллюстрирует второй вариант осуществления вкладыша 8 для клапанного устройства 1. Большинство признаков здесь уже известны из первого варианта осуществления вкладыша 8. Однако во втором варианте осуществления повышается количество канавок 17 по сравнению с первым вариантом осуществления. Это может обеспечить еще большее уменьшение скорости потока текучей среды и, таким образом, еще более низкий гидравлический шум.

Как изображено на фиг. 6 и 7, вкладыш 8 в некоторых вариантах осуществления изобретения содержит уплотнительный элемент 18. Уплотнительный элемент 18 имеет наклонный участок, окружающий периферийную стенку вкладыша 8. Это обеспечивает возможность герметичного уплотнения зазора между корпусом 2 клапана и вкладышем 8, так что поток текучей среды, проходящей через проточный канал от впускного отверстия 3 клапана к выпускному отверстию 4 клапана, не может обойти седло 6 регулятора потока.

Признаки, проиллюстрированные и описанные применительно к различным вариантам осуществления изобретения могут быть с равным успехом скомбинированы с другими различными вариантами осуществления и могут быть присущи настоящему изобретению в любых возможных сочетаниях.