Клапан радиатора

 

Изобретение относится к клапану радиатора и предназначено для регулирования расхода воды. Клапан радиатора содержит корпус, входной патрубок, седло, коаксиально перемещающийся запорный орган. Последний образует с седлом первую зону дросселирования. Запорный орган нагружен пружиной в направлении открытия. Поворотная цилиндрическая втулка выполнена с профилированной торцевой поверхностью, нагружена пружиной в сторону к охватывающей седло кольцевой поверхности и установлена с образованием второй зоны дросселирования в виде щели между кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки и с перекрытием втулкой выходного отверстия в охватывающей втулку стенке. Щель образована охватывающей седло кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки, смещена в осевом направлении относительно торца седла. В результате уменьшается турбулентность и связанные с нею шумы. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к клапану радиатора, содержащему корпус, входной патрубок, седло, коаксиально перемещающийся запорный орган, образующий с седлом первую зону дросселирования, пружину, нагружающую запорный орган в направлении открытия, поворотную цилиндрическую втулку, выполненную с профилированной торцевой поверхностью, нагруженную пружиной в сторону к охватываю щей седло кольцевой поверхности и установленную с образованием второй зоны дросселирования в виде щели между кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки и с перекрытием втулкой выходного отверстия в охватывающей втулку стенке.

При определенных рабочих условиях клапаны радиаторов генерируют звуки либо подобные пению, либо представляющие собой шумы турбулентности. Это особенно заметно, когда клапан лишь приоткрыт, как это бывает в секциях отопительной системы с малой пропускной способностью. Для устранения этого недостатка были предложены различные средства. Так в патенте Германии N 2257196 B был предложен связанный с запорным органом клапана кожух с тангенциальным выходными щелями, в патенте Германии N 3335741 C2 описана установка вкладышей с дросселирующими каналами в выходном соединительном тракте, и в патенте Германии N 4107969 A1 - несколько ограничивающих поток отверстий в поворотной цилиндрической втулке (эти отверстия конически расширены в направлении потока и по желанию могут быть совмещены с выходным отверстием).

В патенте Германии N 3838205, кл. F 16 K 1/52, 31.05.90 г., описан клапан радиатора, содержащий корпус, входной патрубок, седло, коаксиально перемещающийся запорный орган, образующий с седлом первую зону дросселирования, пружину, нагружающую запорный орган в направлении открытия, поворотную цилиндрическую втулку, выполненную с профилированной торцевой поверхностью, нагруженную пружиной в сторону к охватывающей седло кольцевой поверхности и установленную с образованием второй зоны дросселирования в виде щели между кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки и с перекрытием втулкой выходного отверстия в охватывающей втулку стенке. В зависимости от угла поворота втулка вместе с отверстием образует узкую щель или при желании более широкое отверстие, создавая этим указанную вторую зону дросселирования. Однако и этот клапан радиатора при определенных рабочих условиях создает шум.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение шума при работе клапанов радиаторов указанного типа.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что клапан радиатора содержит корпус, входной патрубок, седло, коаксиально перемещающийся запорный орган, образующий с седлом первую зону дросселирования, пружину, нагружающую запорный орган в направлении открытия, поворотную цилиндрическую втулку, выполненную с профилированной торцевой поверхностью, нагруженную пружиной в сторону к охватывающей седло кольцевой поверхности и установленную с образованием второй зоны дросселирования в виде щели между кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки и с перекрытием втулкой выходного отверстия в охватывающей втулку стенке, при этом щель, образованная охватывающей седло кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки, смещена в осевом направлении относительно торца седла.

При такой конструкции вода в клапане сначала отклоняется в зазор между седлом клапана и запорным органом. Выходя из него в радиальных направлениях и сталкиваясь с круглой охватывающей стенкой, вода отклоняется повторно, а затем, сталкиваясь с ограничивающей зазор торцевой поверхностью, отклоняется в третий раз и поэтому теряет значительное количество энергии. При этом весьма заметно уменьшается турбулентность и связанные с нею шумы. Кроме того, стенка, охватывающая запорный орган, служит для возникающих в районе седла клапана шумов (особенно типа "пения") барьером, препятствующим их проникновению наружу и усилению радиатором.

В предложенном клапане радиатора торец седла может выступать за кольцевую поверхность, поэтому охватывающая стенка, обеспечивающая второе отклонение, целиком или преимущественно принадлежит цилиндрической втулке. Так можно осуществить три полных отклонения на 90, приводящих к весьма значительному рас сеянию энергии.

В предложенном клапане кольцевая поверхность может быть образована основанием кольцевого канала, внешняя боковая стенка которого имеет щель, расположенную у выходного отверстия. Цилиндрическая втулка установлена в этом кольцевом канале. Только щель возле выходного отверстия ориентирована в направлении второй зоны дросселирования.

Кольцевая поверхность может выступать за торец седла. В этом случае охватывающая стенка опирается на ту же деталь, что и седло клапана.

Расстояние между торцом седла и кольцевой поверхностью может составлять от 1 до 4 мм. Причем расстояние, составляющее до 1 мм, менее эффективно, а более 4 мм ведет к излишнему удлинению конструкции.

Для устранения острой кромки, усиливающей "пение", торец седла клапана может быть выполнен со округлением по внутреннему периметру. Тем самым одновременно обеспечивается приблизительное постоянство скорости потока вблизи седла и дальнейшее снижение уровня шума, который зависит также от скорости. В результате во да огибает седло с меньшей турбулентностью.

Кроме того, по меньшей мере образующая щель часть торцевой поверхности втулки может быть выполнена со скруглением по внутреннему периметру. Отсутствие острой кромки способствует отклонению водного потока с малой турбулентностью.

Высота щели может составлять от 0,4 до 4 мм. Следовательно, она в несколько, в частности более чем в 10 раз, превышает минимальный зазор между седлом и запорным органом минимально открытого клапана, составляющий около 0,05 мм.

В предложенном клапане радиатора поджатая пружиной поворотная втулка может взаимодействовать с кольцевой поверхностью двумя участками своей торцевой поверхности, а щель может быть образована третьим, четвертым и пятым участками торцевой поверхности втулки, причем четвертый участок расположен с плавно увеличивающимся зазором относительно кольцевой поверхности, а высота щели пятого участка больше высоты щели третьего участка относительно кольцевой поверхности. Такая установка обеспечивает взаимодействие втулки с выходным отверстием в широком диапазоне углов поворота относительно щели и позволяет увеличивать проходное сечение во второй зоне дросселирования.

Седло клапана, кольцевая поверхность и охватывающая стенка могут быть выполнены за одно целое с корпусом, что требует механической обработки на станках.

Седло клапана, кольцевая поверхность и охватывающая стенка с выходным отверстием могут быть также выполнены за одно целое с входным патрубком, установленным в корпусе. В этом случае изготовление входного патрубка не составляет труда. При этом входной патрубок может быть выполнен из пластмассы литьем под давлением, чем обеспечивается возможность недорогого массового производства.

На фиг. 1 изображено продольное сечение предложенного клапана радиатора; на фиг. 2 - развертка поворотной втулки; на фиг. 3 - вид рабочей части первого варианта выполнения в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - вид рабочей части второго варианта выполнения в увеличенном масштабе; на фиг. 5 - вид рабочей части четвертого варианта выполнения в увеличенном масштабе.

Клапан радиатора, показанный на фиг. 1, в основном соответствует известной конструкции, описанной в патенте Германии N 3838205 C2. Корпус 1 клапана имеет соединительную часть 2 с внутренней резьбой, входной канал 3 и два выходных канала 4. Резьбовая головка 6 входного патрубка 7 ввинчена в соединительную часть 2. На входном патрубке расположено седло 8 клапана, с которым взаимодействует запорный орган 9. Запорный орган установлен на штоке 10, перемещаемом относительно геометрической оси толкателем 11, который может менять положение, например под действием верхней части не показанного здесь термостата; шток клапана нагружен возвратной пружиной 12 в направлении открытия.

Запорный орган 9 клапана охвачен цилиндрической поворотной втулкой 13, которая нагружена возвратной пружиной 12 в сторону кольцевой поверхности 14 входного патрубка, охватывающей седло 8 клапана. Торцевая поверхность 15 втулки 13 состоит из двух участков 16 и 17, которыми втулка опирается на кольцевую поверхность, третьего участка 18, ограничивающего щель 19, четвертого участка 20 с плавно увеличивающимся зазором над кольцевой поверхностью 14 и ограничивающего отверстие 21,и пятого участка 22, который находится дальше от кольцевой поверхности 14 и ограничивает отверстие 23. Втулка 13 охвачена стенкой 24, имеющей выходное отверстие 25, соединенное с обоими выходными каналами 4 и 5. Втулку 13 можно поворачивать с помощью аксиально подвижной поворотной головки 26 так, что с выходным отверстием 25 может быть по выбору совмещено одно из отверстий 19, 21 или 23, задающее требуемую степень дросселирования.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 3, детали, соответствующие указанным выше, обозначены номерами, увеличенными на 100. Основное отличие от варианта, изображенного на фиг. 1,состоит в том, что седло 108, кольцевая поверхность 114 и охватывающая стенка 124 образуют единое целое с корпусом 101 клапана. Хорошо видны скругление 127 по внутреннему периметру торца седла 108 клапана и скругление 128 по внутреннему периметру торцевой поверхности 115 втулки 113.

В предложенном изобретении особенно важно, чтобы седло 108 и, следовательно, зазор 129 между запорным органом 109 и седлом 108 были смещены по оси относительно щели 119. Следствием этого является многократное отклонение потока, как указано стрелками. Первое отклонение происходит на поверхности 130 запорного органа 109, второе - на внутренней охватывающей поверхности 131 втулки 113, и третье - на кольцевой поверхности 114. При этом расходуется значительная энергия и уменьшается гидродинамический шум. Кроме того, втулка 113 введена в охватывающий седло 108 канал 132 так, что зона генерирования "пения", т.е. пространство 129 оказывается экранированным от внешней среды.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 4, детали, соответствующие указанным в описании со ссылкой на фиг. 1,обозначены номерами, увеличенными на 200. Основное отличие этого варианта выполнения от варианта, изображенного на фиг. 1, состоит по существу в том, что входной патрубок 207 посажен на внутренней резьбе 233 на несущем элементе 234, закрепленном в корпусе клапана, и, следовательно, выходное отверстие 225 расположено вне резьбы. В отличие от показанного ранее на чертежах в переходе от седла 208 клапана к щели 219 нет дросселирующего элемента, так как расположенные далее по периметру отверстия 21 и 22 обеспечивают достаточно большое проходное сечение.

В варианте выполнения, который показан на фиг. 5 и в котором детали, соответствующие указанным в описании со ссылкой на фиг. 1, обозначены номерами, увеличенными на 300, кольцевая поверхность 314 выдвинута за седло 308 клапана. Щель 319 ограничена фиксированной втулкой 313. Здесь поток также отклоняется трижды, хотя и не так, как в описанных выше конструкциях.

Расстояние по оси между торцем седла 308 клапана и кольцевой поверхностью 314 должно составлять от 1 до 4 мм, причем установлено, что наиболее предпочтительна величина около 2 мм. Предпочтительный радиус скруглений 127 и 128 составляет 1 мм. В сравнении с клапаном радиатора, описанным в патенте Германии N 3838205 C2, следует просто понизить кольцевую поверхность 114, то есть образовать канал, подобный 132, так что снижение шума может быть достигнуто при весьма малых дополнительных затратах, вполне допустимых при массовом производстве. Такой же эффект может быть достигнут путем поднятия седла 8 клапана и использования укороченного штока 10 клапана или толкателя 11.

Формула изобретения

1. Клапан радиатора, содержащий корпус, входной патрубок, седло, коаксиально перемещающийся запорный орган, образующий с седлом первую зону дросселирования, пружину, нагружающую запорный орган в направлении открытия, поворотную цилиндрическую втулку, выполненную с профилированной торцевой поверхностью, нагруженную пружиной в сторону к охватывающей седло кольцевой поверхности и установленную с образованием второй зоны дросселирования в виде щели между кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки и с перекрытием втулкой выходного отверстия в охватывающей втулку стенке, отличающийся тем, что щель, образованная охватывающей седло кольцевой поверхностью и торцевой поверхностью втулки, смещена в осевом направлении относительно торца седла.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что торец седла выступает за кольцевую поверхность.

3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что кольцевая поверхность образована основанием кольцевого канала, внешняя боковая стенка которого имеет щель, расположенную у выходного отверстия.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что кольцевая поверхность выступает за торец седла.

5. Клапан по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что расстояние между торцем седла и кольцевой поверхностью составляет от 1 до 4 мм.

6. Клапан по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что торец седла выполнен со скруглением по внутреннему периметру.

7. Клапан по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что по меньшей мере образующая щель часть торцевой поверхности втулки выполнена со скруглением по внутреннему периметру.

8. Клапан по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что высота щели составляет от 0,4 до 4 мм.

9. Клапан по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что поджатая пружиной поворотная втулка взаимодействует с кольцевой поверхностью двумя участками своей торцевой поверхности, а щель образована третьим, четвертым и пятым участками торцевой поверхности втулки, причем четвертый участок расположен с плавно увеличивающимся зазором относительно кольцевой поверхности, а высота щели пятого участка больше высоты щели третьего участка относительно кольцевой поверхности.

10. Клапан по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что седло, кольцевая поверхность и охватывающая стенка выполнены за одно целое с корпусом.

11. Клапан по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что седло, кольцевая поверхность и охватывающая стенка с выходным отверстием выполнены за одно целое с входным патрубком, установленным в корпусе.

12. Клапан по п.11, отличающийся тем, что входной патрубок выполнен из пластмассы литьем под давлением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5