Наборный вентиль

В изобретении предложен вентиль, который содержит цилиндр (2) и размещенный в нем поворотный барабан (3). Причем цилиндр (2) содержит множество по существу идентичных трубчатых сегментов (4) цилиндра, а также нижний торцевой сегмент (5) цилиндра и верхний торцевой сегмент (6) цилиндра. Причем сегменты (4, 5, 6) цилиндра соединены между собой и образуют сплошную внешнюю стенку, ограничивающую полость в цилиндре, а кроме того, в цилиндре имеются входное отверстие (7) и множество выходных отверстий (8), сообщающихся с полостью. Причем барабан (3) содержит множество по существу идентичных трубчатых барабанных сегментов (9), а также нижний торцевой барабанный сегмент (10) и верхний торцевой барабанный сегмент (11). Причем барабанные сегменты (9, 10, 11) соединены между собой и образуют барабан (3) с внутренней стенкой, внешняя поверхность (12) которой предназначена для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью (13) наружной стенки, причем во внутренней стенке имеется множество каналов (14). Указанные каналы при повороте барабана (3) могут быть приведены в створ или выведены из створа с выходными отверстиями (8), образуя сквозные проходы от входного отверстия к выходным отверстиям. Изобретение также раскрывает набор сегментов для сборки вентиля и систему теплообмена. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к вентилю, содержащему полый цилиндр с входным и множеством выходных отверстий. Также оно относится к системе теплообмена, например, отопления или холодильной, например, для управления микроклиматом в здании. Такая система содержит контур из компрессора, конденсатора, вентиля и по меньшей мере двух испарителей, включенных параллельно между вентилем и общим выходным патрубком, причем вентиль предназначен для раздачи потока хладагента от компрессора по испарителям.

ПРЕДПОСЫЛКИ К ИЗОБРЕТЕНИЮ

Холодильная система известна, например, из документа № US 5832744. Система содержит раздаточный вентиль, размещенный между подающим и множеством отводящих хладагент патрубков.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Имея задачу усовершенствовать существующие вентили и системы теплообмена, в которых они применяются, настоящее изобретение предлагает, во-первых, вентиль, содержащий цилиндр и поворотный барабан внутри него,

- причем цилиндр содержит множество по существу идентичных трубчатых сегментов, а также верхний и нижний торцевые сегменты, которые соединены между собой и образуют сплошную внешнюю стенку полости цилиндра, входное отверстие и множество выходных отверстий, сообщающихся с полостью цилиндра,

- причем барабан содержит множество по существу идентичных трубчатых барабанных сегментов, а также верхний и нижний барабанные торцевые сегменты, которые соединены между собой и образуют внутреннюю стенку полости цилиндра, наружная поверхность которой прилегает к внутренней поверхности наружной стенки, и при этом барабан имеет возможность вращения в цилиндре,

- при этом во внутренней стенке имеется множество каналов, которые при повороте барабана могут приходить в створ с выходными отверстиями, открывая сквозной проход между входным и указанными выходными отверстиями.

В одном из вариантов осуществления полость цилиндра существует лишь тогда, когда цилиндр собран, но барабан в сборе внутрь не помещен, поскольку барабан по существу полностью занимает полость, а потому его движение происходит в плотном контакте с внутренней поверхностью внешней стенки, ограничивающей полость.

Такой вентиль может управлять потоком жидкости сквозь каналы от входного отверстия к выходным. Поворотом барабана поток можно перенаправить от одного выходного отверстия к другому, поскольку при его вращении различные каналы и выходные отверстия попеременно приходят в створ друг с другом. То есть можно расположить каналы так, чтобы они по одному приходили в створ с выходными отверстиями по мере вращения барабана, открывая таким образом сквозной проход от входного отверстия к различным выходным отверстиям, в зависимости от угла поворота барабана.

Каналы могут быть равномерно распределены по внутренней стенке. Например, в каждом трубчатом сегменте может иметься один канал. Далее, каналы могут быть равномерно распределены вокруг оси барабана, т.е. вдоль винтовой линии. Если выходные отверстия в наружной стенке, то есть в сегментах цилиндра, равномерно распределены по его длине, но вдоль образующей, при вращении барабана каналы будут поочередно приходить в створ с выходными отверстиями. А именно по мере поворота очередной канал будет приходить в створ с одним из выходных отверстий, а затем выходить из створа. Это позволяет поочередно раздавать жидкость от входного отверстия по различным каналам к различным выходным отверстиям. Если требуется пропустить большую порцию жидкости, вращение барабана можно приостановить, приведя один из каналов в створ с соответствующим выходным отверстием.

В другом варианте осуществления каналы и выходные отверстия сгруппированы попарно. Эти пары также могут быть распределены равномерно или неравномерно. В других вариантах осуществления распределение каналов и выходных отверстий может подчиняться другому закону, равномерному или неравномерному.

Собирая цилиндр и барабан из требуемого числа по существу идентичных трубчатых сегментов, можно получить вентиль с произвольным числом выходных отверстий, что позволяет раздавать среду, например, произвольному числу испарителей в системе теплообмена, такой как холодильная установка.

Термин «по существу идентичные трубчатые сегменты цилиндра» означает, что трубчатые сегменты цилиндра имеют одинаковый внутренний диаметр так, что из них можно собрать цилиндр со сплошной наружной стенкой и гладкой внутренней поверхностью. Аналогично под «по существу идентичными трубчатыми сегментами барабана» понимаются сегменты с по существу одинаковым наружным диаметром, которые образуют гладкую наружную поверхность. То есть трубчатые сегменты могут иметь различную форму, предназначенную для их соединения между собой, чтобы собрать из них цилиндр и барабан соответственно.

Выходные отверстия в цилиндре и каналы во внутренней стенке могут иметь различный диаметр, что может быть важно, если вентиль применяется в холодильной системе с испарителями различных размеров. Поэтому различные трубчатые сегменты цилиндра и барабана можно окрасить в различные цвета, чтобы различать их. Кроме того, как выходные отверстия, так и каналы могут иметь в сечении различную форму, например, круглую или овальную.

Внутренняя стенка может ограничивать внутреннюю полость, т.е. барабан может быть полым, и эта полость простирается по всей длине вентиля. В таких вариантах осуществления каналы соединяют внутреннюю полость с наружной поверхностью, т.е. они представляют собой отверстия в стенке трубы. Поскольку барабан собран из нескольких сегментов, каждый из них представляет собой отрезок трубы, причем во всех или в некоторых из этих отрезков имеется один или несколько каналов.

В некоторых вариантах осуществления входное отверстие сообщается с внутренней полостью, т.е. жидкость входит в вентиль с торца и покидает его через боковую стенку, что дает компактный косой вентиль переменной длины, в зависимости от числа задействованных трубчатых сегментов цилиндра и барабана, которое, в свою очередь, определяется числом испарителей в холодильной системе, в которой работает вентиль.

Во-вторых, согласно настоящему изобретению предлагается набор сегментов для сборки вентиля, в состав которого входят первый набор сегментов цилиндра и второй набор сегментов барабана,

- причем первый набор сегментов цилиндра содержит множество по существу идентичных трубчатых сегментов, а также верхний и нижний торцевые сегменты, причем сегменты предназначены для соединения между собой для сборки цилиндра со сплошной наружной стенкой, ограничивающей полость цилиндра, входным отверстием и множеством выходных отверстий, сообщающихся с полостью,

- причем второй набор сегментов барабана содержит множество по существу идентичных трубчатых барабанных сегментов, а также верхний и нижний торцевые барабанные сегменты, причем барабанные сегменты предназначены для соединения между собой для сборки барабана с внутренней стенкой, наружная поверхность которой предназначена для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью наружной стенки, а также с множеством каналов, которые при повороте барабана могут приходить в створ с выходными отверстиями для образования сквозных проходов от входного отверстия к выходным отверстиям.

При этом подразумевается, что вышеописанные признаки первого аспекта изобретения могут также относиться ко второму.

Каждый трубчатый сегмент цилиндра и барабана имеют первую и вторую торцевые поверхности, обращенные врозь. При сборке цилиндра первую торцевую поверхность одного трубчатого сегмента цилиндра прикладывают ко второй торцевой поверхности другого сегмента. То же самое относится к трубчатым сегментам барабана. Для соединения сегментов при сборке цилиндра или барабана торцевые поверхности могут быть оснащены соединительными органами, предназначенными для присоединения к соседнему трубчатому сегменту или торцевому сегменту.

Соединительные органы могут представлять собой различные комбинации канавок и язычков, выступов и проушин, входящих в зацепление, зубчатых, магнитных и прочих соединений. То есть одна из торцевых поверхностей может быть оснащена соединительным органом первого типа, а вторая - соединительным органом второго типа, причем органы двух типов различаются и предназначены для взаимного зацепления.

Соединительные органы предотвращают относительное осевое смещение смежных сегментов цилиндра или барабана, т.е. исключают их саморазборку из собранного состояния в вентиле.

Соединительные органы могут также предотвращать расцепление соседних сегментов цилиндра или барабана при вращении барабана в цилиндре, т.е. во время работы вентиля.

В-третьих, настоящее изобретение относится к системе теплообмена, содержащей контур из компрессора, конденсатора, вентиля и испарителей, по которому циркулирует хладагент, причем испарители представляют собой по меньшей мере два канала между вентилем и общим выходным патрубком, включенных по параллельной схеме, а вентиль предназначен раздавать поступающий от компрессора хладагент по испарителям и выполнен согласно первому аспекту настоящего изобретения.

В системе может быть несколько отдельных испарителей, служащих самостоятельными холодильными элементами или образующих холодильную батарею, либо же это может быть один испаритель с несколькими отдельными параллельными каналами для хладагента.

Подразумевается, что вышеописанные признаки первого и второго аспектов настоящего изобретения могут также относиться и к третьему.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ниже подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 показывает заявляемый вентиль в разрезе.

Фиг.2 показывает цилиндр согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 показывает барабан согласно настоящему изобретению.

Фиг.4а - фиг.4с показывают сегменты цилиндра согласно настоящему изобретению.

Фиг.5а - фиг.5с показывают сегменты барабана согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан в разрезе вентиль 1 из цилиндра 2 и размещенного в нем поворотного барабана 3. Цилиндр 2 содержит восемь по существу идентичных трубчатых сегментов 4, нижний торцевой сегмент 5 и верхний торцевой сегмент 6. Сегменты 4, 5, 6 цилиндра соединены между собой, образуя сплошную наружную стенку, ограничивающую полость в цилиндре (не показана, поскольку в полости расположен барабан 3).

Далее, в сегментах 4, 5, 6 цилиндра имеются входное отверстие 7 и множество выходных отверстий 8 (см. фиг.4а и фиг.4b). Входное отверстие 7 и выходные отверстия 8 сообщаются с полостью цилиндра.

Барабан 3 содержит девять по существу идентичных трубчатых сегментов 9, нижний торцевой сегмент 10 и верхний торцевой сегмент 11. Сегменты 9, 10, 11 барабана соединены между собой и образуют внутреннюю стенку с внешней поверхностью 12, которая предназначена для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью 13 внешней стенки 2. Во внутренней стенке имеется множество каналов 14 (см. фиг.3). Поворотом барабана 3 можно попеременно приводить каналы 14 в створ с выходными отверстиями 8, открывая сквозной проход от входного отверстия 7 до выходных отверстий 8.

Внутренняя стенка 3 окружает внутреннюю полость 15, которая сообщается с входным отверстием 7. Далее, каналы 8 соединяют внешнюю поверхность 12 и внутреннюю полость 15, а тем самым и входное отверстие 7 с выходными отверстиями 8.

Фиг.2 показывает вариант выполнения цилиндра 2 согласно настоящему изобретению. Цилиндр 2 содержит восемь трубчатых сегментов 4, нижний торцевой сегмент 5 и верхний торцевой сегмент 6.

Каждый трубчатый сегмент 4 имеет обращенные врозь первую и вторую (не показана) торцевые поверхности. Каждая первая торцевая поверхность одного трубчатого сегмента 4 расположена смежно со второй торцевой поверхностью другого трубчатого или торцевого сегмента. Как видно на фиг.2, первая и вторая торцевые поверхности трубчатого сегмента 4 оснащены соединительными органами, 16а и 16b соответственно, предназначенными для соединения соседних трубчатых трубчатых 4 или торцевых 5, 6 сегментов. На фиг.4а и фиг.4с соединительные органы 16а, 16b показаны более подробно.

В данном варианте осуществления первый соединительный орган 16а представляет собой L-образный выступ, а второй соединительный орган 16b - L-образную проушину на внешней поверхности трубчатого сегмента 4. Соединительные органы 16а, 16b соединяют, заводя L-образный выступ 16а в L-образную проушину 16b и поворачивая один из сегментов, чтобы первый соединительный орган 16а зацепился со вторым соединительным органом 16b.

Фиг.3 показывает вариант осуществления барабана 3 согласно настоящему изобретению. Барабан 3 содержит восемь трубчатых барабанных сегментов 9. Нижний торцевой барабанный сегмент 10 и верхний торцевой барабанный сегмент 11 не показаны. Канал 14 показан на некоторых трубчатых барабанных сегментах 9. В настоящем варианте осуществления каналы 14 равномерно распределены по внутренней стенке 2, причем в каждом трубчатом барабанном сегменте 9 имеется канал 14. Кроме того, каналы 14 равномерно распределены вокруг оси барабана 3. То есть в данном варианте осуществления каналы 14 расположены вдоль винтовой линии.

Каждый трубчатый барабанный сегмент 9 имеет обращенные врозь первую и вторую (не показана) торцевые поверхности. Каждая первая торцевая поверхность одного трубчатого барабанного сегмента расположена смежно со второй торцевой поверхностью другого трубчатого 9 или торцевого 10, 11 барабанного сегмента. Устройство соединительных органов концевых барабанных сегментов подробно показано на фиг.5а - фиг.5с.

Фиг.4а - фиг.4с показывают сегменты 4, 5, 6 цилиндра. Как видно на фиг.4а, в трубчатом сегменте 4 цилиндра имеется выходное отверстие 8 и по три соединительных органа 16а, 16b (видны только два). Фиг.4b показывает нижний торцевой сегмент 5 цилиндра с выходным отверстием 8. Соединительные органы 16а не показаны. Фиг.4с показывает верхний торцевой сегмент 6 цилиндра с тремя соединительными органами 16b.

Фиг.5а - фиг.5с показывают барабанные сегменты 9, 10, 11. Как видно на фиг.5а, в трубчатом барабанном сегменте 9 имеется канал 14 и соединительные органы 17а, 17b. Первая и вторая торцевые поверхности трубчатых барабанных сегментов 9 оснащены соединительными органами, 17а и 17b соответственно, предназначенными для соединения соседних трубчатых барабанных 9 и торцевых 10, 11 барабанных сегментов.

В данном варианте осуществления первый соединительный орган 17а представляет собой зубчатый выступ, а второй соединительный орган 17b - зубчатую проушину на внутренней поверхности барабанного сегмента 9. Соединительные органы 17а, 17b соединяют, вставляя зубчатый выступ 17а в зубчатую проушину 17b.

Фиг.5b показывает нижний торцевой барабанный сегмент 10 с соединительным органом 17а, тогда как фиг. 5с показывает верхний торцевой барабанный сегмент 11 с соединительным органом 17b.

1. Вентиль, содержащий цилиндр (2) и размещенный в нем поворотный барабан (3), причем цилиндр (2) содержит множество, по существу, идентичных трубчатых сегментов (4) цилиндра, а также нижний торцевой сегмент (5) цилиндра и верхний торцевой сегмент (6) цилиндра, причем сегменты (4, 5, 6) цилиндра соединены между собой и образуют сплошную внешнюю стенку, ограничивающую полость в цилиндре, а, кроме того, в цилиндре имеются входное отверстие (7) и множество выходных отверстий (8), сообщающихся с полостью, причем барабан (3) содержит множество, по существу идентичных трубчатых барабанных сегментов (9), а также нижний торцевой барабанный сегмент (10) и верхний торцевой барабанный сегмент (11), причем барабанные сегменты (9, 10, 11) соединены между собой и образуют барабан (3) с внутренней стенкой, внешняя поверхность (12) которой предназначена для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью (13) наружной стенки, причем во внутренней стенке имеется множество каналов (14), которые можно поворотом барабана (3) приводить в створ и выводить из створа с выходными отверстиями (8), образуя сквозные проходы от входного отверстия (7) к выходным отверстиям (8), отличающийся тем, что барабан, по существу, заполняет полость цилиндра, и, таким образом, его движение происходит в плотном контакте с внутренней поверхностью наружной стенки, ограничивающей полость цилиндра.

2. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что внутренняя стенка ограничивает внутреннюю полость (15), причем каналы (14) соединяют наружную поверхность и внутреннюю полость (15).

3. Вентиль по п.2, отличающийся тем, что входное отверстие (7) сообщается с внутренней полостью (15).

4. Вентиль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что каналы (14) расположены с возможностью их индивидуального приведения в створ с выходными отверстиями (8) при повороте барабана (3), образуя при этом сквозной проход между входным отверстием (7) и различными отверстиями (8) в зависимости от позиции барабана (3).

5. Набор сегментов для сборки вентиля, содержащий первый набор сегментов цилиндра и второй набор сегментов барабана, причем первый набор сегментов цилиндра содержит множество, по существу, идентичных трубчатых сегментов (4) цилиндра, а также нижний торцевой сегмент (5) цилиндра и верхний торцевой сегмент (6) цилиндра, причем сегменты (4, 5, 6) цилиндра изготовлены с возможностью соединения их между собой для сборки цилиндра (2) со сплошной наружной стенкой, ограничивающей полость, со входным отверстием (15) и множеством выходных отверстий (8), сообщающихся с полостью цилиндра, и причем второй набор сегментов барабана содержит множество, по существу, идентичных трубчатых барабанных сегментов (9), а также нижний торцевой барабанный сегмент (10) и верхний торцевой барабанный сегмент (11), причем барабанные сегменты (9, 10, 11) выполнены с возможностью соединения их между собой для сборки барабана (3), внутренняя стенка которого имеет внешнюю поверхность (12), предназначенную для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью наружной стенки, причем барабанные сегменты имеют множество каналов (14), которые можно поворотом барабана (3) приводить в створ с выходными отверстиями (8), для получения сквозных проходов от входного отверстия (7) к выходным отверстиям (8), отличающийся тем, что сегментам барабана приданы такие размеры, что барабан, по существу, целиком заполняет полость цилиндра, и, таким образом, его движение происходит в плотном контакте с внутренней поверхностью наружной стенки, ограничивающей полость цилиндра.

6. Набор сегментов по п.5, отличающийся тем, что каждый трубчатый сегмент (4) цилиндра и трубчатый барабанный сегмент (9) имеют обращенные врозь первую и вторую торцевые поверхности, причем каждая из торцевых поверхностей оснащена соединительным органом (16а, 16b), предназначенным для присоединения к соседнему трубчатому или торцевому сегменту.

7. Набор сегментов по п.6, отличающийся тем, что на одной из торцевых поверхностей имеется соединительный орган первого типа, а на другой торцевой поверхности имеется соединительный орган второго типа, причем органы двух типов различны и предназначены входить в зацепление между собой с образованием соединения.

8. Набор сегментов по п.6 или 7, отличающийся тем, что соединительные органы предотвращают относительное осевое смещение между соседними сегментами цилиндра или барабана.

9. Набор сегментов по п.6 или 7, отличающийся тем, что соединительные органы предотвращают расцепление соседних сегментов цилиндра или барабана во время вращения барабана в цилиндре.

10. Система теплообмена, содержащая контур из компрессора, конденсатора, вентиля и испарителей, по которому циркулирует хладагент, причем испарители представляют собой по меньшей мере два канала между вентилем и общим выходным патрубком, соединенных по параллельной схеме, причем вентиль предназначен раздавать поступающий от компрессора хладагент по испарителям, причем вентиль содержит цилиндр (2) и размещенный в нем поворотный барабан (3), причем цилиндр (2) содержит множество, по существу, идентичных трубчатых сегментов (4) цилиндра, а также нижний торцевой сегмент (5), верхний торцевой сегмент (6) цилиндра, причем сегменты (4, 5, 6) цилиндра соединены между собой и образуют сплошную внешнюю стенку, ограничивающую полость в цилиндре, причем в цилиндре имеются входное отверстие (7) и множество выходных отверстий (8), сообщающихся с полостью цилиндра, причем барабан (3) содержит множество, по существу, идентичных трубчатых барабанных сегментов (9), а также нижний торцевой барабанный сегмент (10) и верхний торцевой барабанный сегмент (11), причем барабанные сегменты (9, 10, 11) соединены между собой и образуют барабан (3) с внутренней стенкой, внешняя поверхность (12) которой предназначена для вращения в контакте с ответной внутренней поверхностью (13) наружной стенки, причем во внутренней стенке имеется множество каналов (14), которые можно поворотом барабана (3) приводить в створ и выводить из створа с выходными отверстиями (8), образуя сквозные проходы от входного отверстия (7) к выходным отверстиям (8), отличающаяся тем, что барабан, по существу, заполняет полость цилиндра, и, таким образом, его движение происходит в плотном контакте с внутренней поверхностью наружной стенки, ограничивающей полость цилиндра.