Патент ru2708189

Авторы патента:


Изобретение относится к клапану управления потоком для текучей среды. Клапан управления потоком для текучей среды содержит корпус клапана, впускной порт, выпускной порт и промежуточную камеру, помещенную между указанным впускным портом и указанным выпускным портом. Клапан содержит средство регулирования статической скорости потока текучей среды, доступное снаружи корпуса клапана и выполненное с возможностью изменения размера отверстия канала, расположенного между впускным портом и выпускным портом клапана. Средство динамического уравновешивания скорости потока, выполненное с возможностью регулирования скорости потока текучей среды, вытекающей из указанного выпускного порта в качестве функции изменения перепада давления между указанным впускным портом и указанным выпускным портом. Средство динамического уравновешивания скорости потока содержит перфорированный элемент, помещенный между впускным портом и промежуточной камерой, чтобы обеспечить возможность прохождения текучей среды только через одно отверстие перфорированного элемента. Упругий элемент расположен на одной поверхности перфорированного элемента, обращенной в направлении впускного порта, таким образом, что увеличение перепада давления между указанным впускным портом и указанным выпускным портом соответствует расширению упругого элемента вдоль поверхности перфорированного элемента, чтобы закрывать поверхность одного отверстия в зависимости от увеличения перепада давления. Техническим результатом является создание клапана для управления потоком текучей среды, который легко изготавливать и легко технически обслуживать. 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Представленное изобретение относится к области клапанов. В частности, изобретение относится к клапану, управляющему скоростью потока текучей среды, способному выполнять статическое регулирование и динамическое уравновешивание скорости потока проходящей через него текучей среды согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В системах распределения текучей среды обычно используют клапаны, управляющие скоростью потока текучей среды. Регулирование обеспечивает возможность корректировки скорости потока текучей среды, воздействующей на устройства системы, и обычно оно достигается за счет регулировки клапана, приводящей к открыванию в нем варьирующим образом канала для текучей среды. Подобное открывающее действие ограничивает максимальную скорость потока, проходящего через клапан, при условии, что не изменяются условия перепада давления (то есть условия давления в системе). Подобный тип регулирования можно рассматривать, как относящийся к статическому типу, а именно не автомодулирующемуся в изменяемых условиях системы: отверстие устанавливается заранее, и само динамически самостоятельно не регулируется.

На протяжении многих лет эволюция привела к решениям для динамического уравновешивания скорости потока текучей среды, проходящей через клапан. Подобные решения, обычно, выполняют динамическое уравновешивание через систему стабилизации скорости потока, состоящую по существу из пружины, действующей на подвижном корпусе, которая посредством своего движения, генерируемого за счет изменений перепада давления, вызывает варьируемое открывание канала для текучей среды: площадь отверстия для канала для текучей среды уменьшается по мере того, как увеличивается перепад давления, создавая равновесие, которое стабилизирует скорость потока. Примеры подобных решений известны из европейского патента EP2454531B1 и европейской патентной заявки EP2818960A1.

Однако, клапан, описанный в данном документе, имеет очень сложную конструкцию как в отношении ряда его составных элементов, так и способа их сборки, также вследствие маленьких размеров составных элементов.

ЦЕЛИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель представленного изобретения состоит в преодолении недостатков предшествующего уровня техники.

В частности, цель представленного изобретения состоит в предоставлении клапана для управления скоростью потока текучей среды, который легко изготавливать.

Также цель представленного изобретения состоит в предоставлении клапана для управления скоростью потока текучей среды, который легко технически обслуживать.

Данные и другие цели представленного изобретения достигаются посредством клапана управления потоком, в котором воплощены характеристики приложенной формулы изобретения, которая является неотъемлемой частью представленного описания.

Идея в основе представленного изобретения состоит в том, чтобы предоставить клапан для управления скоростью потока текучей среды, содержащий корпус клапана с впускным портом, выпускным портом и промежуточной камерой, помещенной между двумя портами. Затем клапан содержит средство регулировки статической скорости потока текучей среды, доступное снаружи корпуса клапана, и предназначенное для изменения размеров отверстия канала, помещенного между впускным портом и выпускным портом клапана. Клапан дополнительно предоставляет средство динамического уравновешивания скорости потока, предназначенное для регулировки скорости потока на выходе из клапана в качестве функции изменения перепада давления между впуском и выпуском клапана. Более подробно, средство динамического уравновешивания скорости потока содержит перфорированный элемент, помещенный между впускным портом и промежуточной камерой, чтобы обеспечить возможность прохождения текучей среды только через по меньшей мере одно отверстие перфорированного элемента. Средство динамического уравновешивания скорости потока дополнительно содержит упругий элемент, помещенный на одной поверхности перфорированного элемента, обращенной к направлению входа текучей среды в клапан, так что увеличение перепада давления между впуском и выпуском клапана соответствует расширению упругого элемента вдоль поверхности перфорированного элемента, чтобы закрывать поверхность по меньшей мере одного отверстия в зависимости от увеличения перепада давления между впуском и выпуском клапана.

Подобная компоновка обеспечивает возможность предоставления клапана управления потоком, который добивается, в простой конструкционной манере, статического регулирования и динамического уравновешивания скорости потока. Конкретная компоновка деформируемого упругого элемента обеспечивает возможность уменьшения использования пружин и, соответственно, она упрощает архитектуру средства, передвигающего элементы, составляющие его.

Статическое регулирование скорости потока может происходить различными способами.

В одном варианте осуществления средство статического регулирования содержит подвижный элемент управления, вставленный внутрь промежуточной камеры и снабженный первым отверстием канала, предназначенным для помещения впускного порта клапана и выпускного порта клапана в сообщение с прохождением текучей среды, при этом указанный подвижный элемент управления может передвигаться относительно корпуса клапана таким образом, что в двух различных закрывающих положениях первое отверстие канала находится в двух различных положениях относительно выпускного порта, чтобы определять разный размер отверстия канала.

В одном варианте осуществления первое отверстие канала имеет форму по меньшей мере для одного участка с криволинейным профилем с ненулевой производной. Это обеспечивает возможность точной регулировки статической скорости потока.

Независимо от формы отверстия канала, в одном варианте осуществления подвижный элемент управления дополнительно содержит второе отверстие канала, предназначенное для помещения впускного порта клапана и выпускного порта клапана в сообщение с прохождением текучей среды, при этом второе отверстие канала имеет размер, отличающийся от первого отверстия канала, причем подвижный элемент управления можно передвигать, чтобы поочередно помещать первое отверстие канала или второе отверстие канала у выпускного порта. Подобная компоновка обеспечивает возможность получения дискретного регулирования скорости потока.

Снова со ссылкой на средство динамического уравновешивания скорости потока, в одном варианте осуществления перфорированный элемент содержит множество сквозных отверстий, проходящих через перфорированный элемент от поверхности, обращенной к впускному порту, до поверхности, обращенной к промежуточной камере. Подвижный элемент управления дополнительно содержит поверхность в форме заслонки, помещенную в контакте с поверхностью перфорированного элемента, обращенной к промежуточной камере, причем поверхность заслонки и перфорированный элемент имеют такую форму, что различным поворотам подвижного элемента управления соответствует закрывание разного количества указанных отверстий. Геометрические центры отверстий предпочтительно располагаются вдоль части окружности или вдоль части спирали, а имеющая определенную форму поверхность подвижного элемента (35) управления представляет собой круговой сектор, предпочтительно больше чем 180°.

Подобная компоновка обеспечивает возможность регулирования статической скорости потока клапана посредством воздействия на простое вращение подвижного элемента управления. Таким образом, клапан легко изготавливать с точки зрения конструкции.

В одном варианте осуществления вместо отверстий, перфорированный элемент содержит щелевидное отверстие, которое следует по спирали с началом в центре кольцевого гнезда, где помещается элемент. В частности, в одном варианте осуществления по меньшей мере одно отверстие перфорированного элемента образовано внутренней кромкой, наружной кромкой и соединительными кромками, которые соединяют внутреннюю кромку с наружной кромкой; внутренняя кромка следует за участком окружности, концентрическим к кольцевому гнезду, а наружная кромка представляет собой участок спирали с началом в центре окружности, на которой лежит внутренняя кромка.

Подобная компоновка представляет собой действенную альтернативу отверстиям, и она обеспечивает возможность радиального расширения упругого элемента вдоль нижней поверхности перфорированного элемента, подлежащего использованию.

Упругий элемент предпочтительно помещают внутри кольцевого гнезда, образованного на цилиндрическом корпусе, выступающем из поверхности перфорированного элемента.

В одном варианте осуществления упругий элемент представляет собой кольцо круглого сечения, изготовленное из эластомерного материала (O-кольцо), легкое для изготовления и доступное на рынке.

В еще одном варианте осуществления перфорированный элемент представляет собой цилиндрический элемент, и по меньшей мере одно отверстие проходит через него от верхней поверхности до нижней поверхности. Перфорированный элемент снабжен гнездом, в котором помещается упругий элемент, который представляет собой мембрану, содержащую по меньшей мере одну створку, свободно передвигающуюся в ответ на изменения перепада давления между впуском и выпуском клапана, причем указанная створка продолжается в направлении внутренней части указанной нижней поверхности и имеет такую длину, чтобы закрывать указанное по меньшей мере одно отверстие, когда перепад давления между впуском и выпуском клапана превышает предварительно установленное значение.

В одном варианте осуществления средство статического регулирования скорости потока дополнительно содержит средство передвижения, соединенное с заслонкой. Средство передвижения передвигает заслонку во множество рабочих положений внутри указанной промежуточной камеры для изменения, а самое большее, для блокировки канала для текучей среды внутри промежуточной камеры.

Предоставление заслонки обеспечивает возможность дополнительного регулирования статической скорости потока. Подобной заслонкой, например, можно управлять посредством термостатической головки, воздействующей на средство передвижения заслонки.

В одном варианте осуществления средство передвижения содержит штангу и контрастную пружину, предназначенную для противодействия усилию, воздействующему на свободный конец штанги. Средство статического регулирования дополнительно содержит элемент управления, доступный снаружи корпуса клапана, при этом элемент управления жестко соединен с подвижным элементом управления таким образом, что вращение элемента управления в каждом из указанных закрывающих положений соответствует эквивалентному вращению поверхности заслонки, которое обеспечивает возможность регулирования прохождения текучей среды по меньшей мере через одно отверстие указанного перфорированного элемента, при этом элемент управления может дополнительно свободно вращаться вокруг штанги таким образом, что его вращение не влияет на передвижение штанги.

Затем предпочтительно, чтобы элемент управления, перфорированный элемент и упругий элемент были объединены внутри картриджа, снабженного одним концом, доступным снаружи корпуса клапана. Подобная компоновка обеспечивает возможность изготовления клапана управления потоком, который легко технически обслуживать, поскольку в случае выхода из строя или повреждения одного компонента, за счет возможности удаления картриджа, можно более легко получить доступ к элементу, подлежащему замене, без необходимости работы внутри корпуса клапана, с риском повреждения его или его дополнительных компонентов.

Дополнительные предпочтительные характеристики являются предметом приложенной формулы изобретения, которые являются неотъемлемой частью представленного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Представленное изобретение будет описано ниже со ссылкой на некоторые неограничивающие варианты осуществления, предоставленные в качестве примера, а не в качестве ограничения на приложенных чертежах. Данные чертежи показывают различные аспекты и варианты осуществления представленного изобретения, и где это необходимо, одинаковые конструкции, компоненты, материалы и/или элементы на разных фигурах обозначены одинаковыми ссылочными номерами.

Фигура 1 представляет собой вид сверху клапана управления потоком для текучей среды согласно изобретению.

Фигура 2 представляет собой аксонометрическое изображение клапана фигуры 1 с разрывом.

Фигуры 3 и 4 представляют собой вид сверху в разрезе и вид сбоку в разрезе клапана фигуры 1.

Фигуры 5, 5a показывают изображение в разобранном виде и вид сверху и снизу элемента конструкции клапана фигуры 1.

Фигуры 5b, 5c, 5d представляют собой варианты осуществления элемента конструкции фигуры 5a.

Фигура 6 представляет собой вид сбоку в разрезе варианта осуществления клапана фигуры 1.

Фигуры 7a и 7c представляют собой изображение в разобранном виде и вид сбоку в разрезе и вид сверху элемента конструкции клапана фигуры 6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Несмотря на то, что изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, на чертежах показаны некоторые предпочтительные варианты осуществления, которые будут описаны подробно ниже.

Однако, должно быть понятно, что отсутствует намерение ограничивать изобретение конкретным раскрытым вариантом осуществления, но наоборот, замысел изобретения состоит в том, чтобы охватить все модификации, альтернативные конструкции и эквиваленты, попадающие в пределы объема правовых притязаний изобретения, который ограничен в формуле изобретения.

Использование, «например», «и т.д.», «или», если не утверждается иное, обозначает неисключительные альтернативы без ограничения.

Использование «содержат», если не утверждается иное, означает «содержат, но без ограничения».

Фигуры 1-5 показывают клапан для регулирования и динамического уравновешивания скорости потока текучей среды. Подобный клапан предпочтительно используют в распределительных системах, таких как например, центральные системы, для регулирования скорости потока переносящей тепло текучей среды, например, в радиаторы (нагревание) или вентиляторные теплообменники (нагревание и кондиционирование).

Клапан 1 содержит корпус 10 клапана, содержащий три порта: порт 101 представляет собой впускной порт, предназначенный для приема переносящей тепло текучей среды внутри корпуса 10 клапана, порт 102 представляет собой выпускной порт, через который переносящая тепло текучая среда переходит в контур использования, в то время, как порт 103 предназначен для приема картриджа 30 для регулирования статической скорости потока.

Картридж 30 вставляют через порт 103 в полом участке 20 корпуса 10 клапана, проходящем параллельно впускному порту 101, таким образом, картридж перехватывает переносящую тепло текучую среду внутри клапана, и он регулирует скорость ее потока.

Картридж 30 содержит корпус 31, вмещающий компоненты, необходимые для статического регулирования скорости потока. Корпус 31 содержит наружную поверхность, снабженную резьбой 31a, которая обеспечивает возможность прикрепления картриджа 30 на внутренней имеющей резьбу стенке 22 полого участка 20.

Сверху корпус 31, на конце в порту 103, имеет профиль 31b захвата (восьмиугольный в показанном варианте осуществления) снаружи корпуса 10 клапана, так чтобы его можно было легко удалить вследствие возможного технического обслуживания или замены составных элементов регулирующего картриджа.

Корпус 31 дополнительно вмещает средство передвижения, которое в варианте осуществления, описанном в данном документе, содержит штангу 32, снабженную верхним концом 32a, выступающим за пределы корпуса 10 клапана в порту 103.

Штанга 32 вставлена в пружину 33; пружина 33 и штанга 32 помещены внутри цилиндрической полости держателя 34 пружины, в свою очередь, помещенного внутри корпуса 31. Штанга 32 проходит через держатель 34 пружины, причем оба конца выходят из него. Пружина на дне прилегает к плечам 34b, выступающим из нижнего конца 34a держателя 34 пружины, и поверх промежуточной увеличенной секции 32b штанги 32. Таким образом, пружина стремится поджимать штангу 32 в направлении, противоположном плечам 34b.

Внутренняя стенка 31c корпуса 31 имеет кольцевую канавку 310b, образующую гнездо, предназначенное для помещения стопорного кольца 311 для держателя пружины, такого как например, металлическое проволочное кольцо или кольцо Зегера, и канавку 310c, предназначенную для обеспечения формы, сочетающейся с кромкой 340, выступающей из наружной поверхности 34c держателя 34 пружины. Между стопорным кольцом 311 и кромкой 340 держателя 34 пружины дополнительно помещено антифрикционное кольцо 312.

Узел канавок 310b и 310c, стопорного кольца и кромки 340 предотвращает передвижение держателя 34 пружины вдоль направления, параллельного оси штанги, обеспечивая в то же время возможность его вращения внутри корпуса 31.

Как лучше видно на фиг. 4 и фиг. 5, на нижнем конце 34a держателя 34 пружины прикреплен имеющий по существу цилиндрическую форму подвижный элемент 35 управления, который имеет кольцевую канавку для приема прокладки 37, необходимой чтобы гарантировать уплотняющий эффект с внутренними стенками корпуса 31.

Подвижный элемент 35 управления является полым внутри, и он содержит, на конце, обращенном к держателю 34 пружины, первое отверстие 35a, ограниченное первой кромкой 350a, а на противоположном конце, второе отверстие 35b, полученное в нижней поверхности 350b подвижного элемента 35 управления.

От первой кромки 350a продолжаются четыре выступа 351, которые разнесены друг от друга и имеют предпочтительное направление продолжения, параллельное оси штанги 32, прикрепленной к нижнему концу держателя 34 пружины. Количество выступов не является существенным для изобретения.

Вследствие этого, выступы 351 образуют отверстия, через которые проходит текучая среда, поступающая из порта 101, с продвижением в направлении порта 102. Таким образом, подвижный элемент 35 управления и держатель 34 пружины образуют промежуточную камеру 36, помещенную между портом 101 и портом 102.

Подвижный элемент 35 управления прикреплен к держателю 34 пружины посредством выступов 351, и прикрепление может быть получено, например, посредством резьбы, сварки или посредством соединения такого типа, как упругая «защелка». Данный тип крепления используется в примере, описанном в данном документе, и он предоставляет, на каждом свободном конце (то есть концах, удаленных от кромки 350a) выступов 351, зубец 3510, имеющий форму для вставки в прорезь 341 держателя 34 пружины. Когда держатель пружины установлен на подвижном элементе 35, выступы 351 открыты, и каждый зубец 3510 встает в соответствующую прорезь 341, соединяя в то же время два элемента.

Как видно на фиг. 5a, нижняя поверхность 350b имеет кольцевую кромку 3501, внутри которой помещена поверхность 352b заслонки, которая в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения представляет собой круговой сектор больше, чем 180°. Таким образом, отверстие 35b является комплементарным для подобного кругового сектора.

Поверхность 350b подвижного элемента 35 управления находится в контакте с перфорированным элементом 6, помещенным между впускным портом 101 и промежуточной камерой 36, снабженной по меньшей мере одним отверстием для канал для текучей среды. Подробно, в установленном состоянии поверхность 350b подвижного элемента управления помещена в контакте с поверхностью 61 перфорированного элемента, обращенной к промежуточной камере.

В варианте осуществления, показанном на фигурах 2, 3, 4 и 5, 5a, перфорированный элемент 6 имеет множество сквозных отверстий 63, имеющих одинаковый радиус и расположенных вдоль полуокружности с центром в оси развертывания штанги 32. Таким образом, за счет поворота поверхности 352b заслонки относительно оси развертывания штанги 32, можно закрывать изменяющееся количество отверстий 63, обеспечивая таким образом возможность статического регулирования скорости потока текучей среды на входе.

Полностью аналогичным образом для того, чтобы добиться статического регулирования скорости потока возможны другие варианты осуществления перфорированного элемента. Например, так как показано на фигуре 5b, перфорированный элемент 6 снабжен множеством круглых отверстий 64, имеющих разные радиусы, геометрические центры которых расположены вдоль части спирали с центром на оси развертывания штанги 32.

В качестве альтернативы, перфорированный элемент 6 может иметь отверстия 65 многоугольной формы, имеющие одинаковый или разный размер, геометрические центры которых расположены на участке спирали, так как показано на фиг. 5c, или на участке окружности (не показано на фигурах), причем в обоих случаях участки имеют центр на оси развертывания штанги 32.

На фиг. 5d показана дополнительная альтернатива, предоставляющая только одно продолжительное, щелевидное отверстие 66, полученное на перфорированном элементе 6. В данном варианте отверстие 66 образовано внутренней кромкой 660b и наружной кромкой 660a и соединительными кромками 660c, которые соединяют внутреннюю и наружную кромки.

В частности, внутренняя кромка следует по участку окружности, концентрической с окружностью, имеющей центр на оси развертывания штанги 32, в то же время наружная кромка 660a представляет собой участок спирали с началом в центре окружности, на котором находится внутренняя кромка 660b.

Вращение подвижного элемента 35 относительно перфорированного элемента 6 происходит посредством элемента 4 управления, установленного на верхнем конце 32a штанги 32. Элемент 4 управления жестко прикреплен к держателю 34 пружины, и он может свободно вращаться вокруг оси развертывания штанги 32 во множестве рабочих положений.

Вследствие этого, вращение элемента 4 управления соответствует эквивалентному вращению держателя 34 пружины внутри корпуса 31 картриджа 30 и, соответственно, эквивалентному вращению элемента 35 управления.

Для того, чтобы обеспечить возможность простого регулирование статической скорости потока, элемент 4 управления снабжен регулировочной шкалой 41, идентифицирующей множество закрывающих положений, соответствующих различным значениям скорости потока. Например, как видно на фиг. 3, за счет поворота, например, элемента 4 управления в положение «3» получается эквивалентный поворот держателя 34 пружины, а также элемента 35 управления. Поверхность 352b заслонки вращается на перфорированном элементе 6 и закрывает два отверстия (показанные на фигуре, как заполненные круги).

Вследствие этого, текучая среда вынуждена протекать в оставшиеся незакрытые сквозные отверстия 63.

Дополнительное статическое регулирование скорости потока получается с помощью заслонки 5, установленной на нижнем конце 32c штанги 32.

Вследствие этого, заслонка 5 помещена в промежуточной камере 36, и ее можно передвигать внутри нее во множество положений с помощью средства управления (не видимого на фигурах), которое установлено на свободном конце штанги 32. Подобное средство управления (например, термостатическая головка или винт, вручную закрывающий систему) прикладывает усилие в направлении развертывания штанги, получая таким образом прямолинейное передвижение штанги вдоль полого участка 20 против пружины 33 и пропорциональное приложенному усилию.

Для того, чтобы обеспечить возможность соединения средства управления, корпус 10 клапана в порту 103 имеет рифленое соединение 11.

Например, в одном варианте осуществления средство управления может содержать кольцевую гайку и резьбовую крышку, на которую ее можно навинтить. Кольцевая гайка прикреплена к рифленому соединению 11, и она удерживает крышку в положении над штангой 32. За счет прикручивания и откручивания крышки на кольцевой гайке, регулируют усилие, прикладываемое к штанге 32, и, вследствие этого, регулируют положение заслонки в промежуточной камере 36. Таким образом, регулируют объем промежуточной камеры и, вследствие этого, скорость потока клапана.

В дополнительном варианте осуществления кольцевая гайка наоборот интегрирована внутрь корпуса 10 клапана. При опускании заслонки 5 пока она не займет отверстие 35a подвижного элемента 35 управления, сообщение с прохождением текучей среды между впускным портом 101 и выпускным портом 102 корпуса клапана является заблокированным.

Наоборот, без усилия, приложенного к штанге 32, заслонка 5 находится в полностью открытом положении, вследствие этого, поднята в промежуточной камере 36 относительно отверстия 35a, а текучая среда может протекать между впускным портом 101 и выпускным портом 102 корпуса 10 клапана. Подобное положение показано на фигуре 2 и на фигуре 4.

В еще одном варианте осуществления исполнительный механизм, способный передвигать штангу 32 как в направлении открывания, так и в направлении закрывания, может быть установлен на свободном конце штанги 32, обеспечивая возможность выполнения статического регулирования скорости потока без использования пружины 33.

Для того, чтобы получить динамическое уравновешивание скорости потока текучей среды - то есть поддерживать постоянной скорость потока текучей среды, как установлено с помощью средства статического регулирования, описанного до сих пор, при изменении перепада давления между впускным портом 101 и выпускным портом 102 - на поверхности 62 перфорированного элемента 6, вследствие этого, на поверхности, обращенной к направлению входа текучей среды, помещают упругий элемент 8. В показанном варианте осуществления упругий элемент представляет собой эластомерное кольцо круглого сечения (O-кольцо), но аналогичным образом можно предоставить эластомерные элементы с сечениями с многоугольным профилем или с другой геометрией.

Упругий элемент 8 установлен внутри кольцевого гнезда 81 горловины 80, выступающей из центра поверхности 62 перфорированного элемента 6.

Горловина 80 имеет диаметр меньше, чем диаметр окружности, где расположены сквозные отверстия 63, таким образом, без текучей среды, упругий элемент 8 помещен на горловине 80, предпочтительно без создания помех для сквозных отверстий 63

Упругий элемент 8, хотя бы помещенный в гнезде 81, имеет поверхность, открытую для канала для текучей среды, и его размеры подобраны таким образом, что перепад давления между впуском и выпуском клапана вызывает сдавливание упругого элемента о поверхность 62: подобное сдавливающее действие уменьшает площадь для прохождения текучей среды через сквозные отверстия 63, чтобы гарантировать постоянную скорость потока.

Вследствие этого, в рабочих условиях возможные изменения перепада давления между впуском и выпуском клапана в большей или меньшей степени деформируют упругий элемент, который, вследствие этого, будет закрывать изменяющуюся поверхность сквозных отверстий 63. Это обеспечивает возможность динамического регулирования скорости потока на выходе.

Предпочтительно упругий элемент 8 имеет размер и помещен таким образом, что при пороговом значении перепада давления, его поверхность приближена к отверстиям 63 таким образом, что возможно увеличивает перепад давления текучей среды, относительно порогового значения, генерируя по существу немедленную реакцию клапана, при этом упругий элемент 8 закрывает отверстия 63 способом, пропорциональным увеличению перепада давления.

Из описания выше ясно, как только что описанный клапан управления потоком обеспечивает возможность достижения поставленных целей.

Вследствие этого, ясно, что квалифицированный специалист в области клапанов будет способен проделать различные изменения приведенных выше примеров, по этой причине без выхода за пределы объема защиты представленного изобретения, который определен в приложенной формуле изобретения.

Например, перфорированный элемент 6 может иметь размеры, отличающиеся от дискообразной формы, показанной в примере выше. Перфорированный элемент 6, например, может иметь цилиндрическую или призматическую форму и во всяком случае может иметь сквозные отверстия, расположенные подходящим образом, чтобы статический элемент 35 управления и упругий элемент 8, который осуществляет динамическое уравновешивание скорости потока, создавали для них препятствия.

Аналогичным образом, подвижный элемент 35 управления может иметь поверхность заслонки с шириной, отличающейся от ширины кругового сектора, описанного выше. Поверхностью заслонки, например, может быть круговой сектор с размером меньше или равным 180°.

В дополнительном варианте для того, чтобы иметь дополнительное статическое регулирование скорости потока, подвижный элемент 35 управления вместо створок 351 может иметь поверхность, где образовано непрерывное отверстие, имеющее форму с криволинейным профилем, который по меньшей мере для участка имеет ненулевую производную.

Чтобы определять другое отверстие канала для текучей среды, протекающей из впускного порта 101 клапана в выпускной порт 102 клапана, повороту подвижного элемента 35 управления относительно корпуса 10 клапана сопоставляют различные закрывающие положения, в которых непрерывное отверстие находится в выпускном порту 102 для текучей среды.

В качестве альтернативы непрерывному отверстию на подвижном элементе 35 управления можно образовать множество отдельных отверстий с разными размерами, каждое из которых имеет форму, например, с многоугольным профилем. В данном случае подобные отверстия расположены таким образом, что за счет поворота подвижного элемента 35 управления, у выпускного порта 102 находится другое отверстие из указанного множества отверстий, которое обеспечивает возможность прохождения через выпускной порт 102 текучей среды с другим значением скорости потока.

Более того, несмотря на то, что была описана установка упругого элемента 8 в гнездо 81 горловины 80, выступающей из поверхности 62 перфорированного элемента 6, однако, возможны другие компоновки поддержки в положении подобного упругого элемента.

Например, со ссылкой на фигуры 6, 7a и 7c, перфорированный элемент представляет собой цилиндрический элемент 70, в котором получено множество отверстий 74, проходящих через него от его верхней поверхности 70a в контакте с поверхностью 352b с формой заслонки до его нижней поверхности 70b, обращенной к впускному порту 101.

В примере, описанном в данном документе, отверстия представляют собой круглые отверстия, геометрические центры которых расположены на участке окружности, но в качестве альтернативы этому, отверстия могут иметь геометрические формы и компоновки, как описано в примерах фигур 5b, 5c, 5d.

Более подробно, верхняя поверхность 70a продолжается так, чтобы образовать периметральную кромку 71 цилиндрического элемента 70, обеспечивающую возможность его размещения с прилеганием к плечам полого корпуса 20.

Также нижняя поверхность 70b продолжается, образуя дополнительную периметральную кромку 72, и, таким образом, две кромки образуют между ними гнездо 75 для помещения упругого элемента.

В данном варианте осуществления упругим элементом является эластомерная мембрана 90, имеющая форму кольца и снабженная первой круглой кромкой 91, помещенной в гнезде 75 цилиндрического элемента 70, и створкой 92, которая, с мембраной 90 в установленном состоянии, сгибается под нижней поверхностью 70b цилиндрического элемента 70 и продолжается в направлении внутренней части нижней поверхности 70b в направлении ближе к отверстиям 74.

Когда створка 92 мембраны подвергается воздействию значений перепада давления между впуском и выпуском клапана, превышающих пороговое значение, она немедленно прижимается в направлении отверстий 74 и деформируется, закрывая в то же время их способом, пропорциональным повышению перепада давления, осуществляя таким образом динамическое уравновешивание скорости потока.

В дополнительном варианте осуществления заслонка 5 может быть заменена другой заслонкой, например, шаровой заслонкой. В данном случае средство управления шаровой заслонкой должно измениться, но клапан может быть также оборудован подвижным элементом управления, с перфорированным элементом и с упругим элементом, соединенными друг с другом, как описано выше, для получения статического регулирования и динамического уравновешивания скорости потока.

1. Клапан (1) управления потоком для текучей среды, содержащий:

- корпус (10) клапана, содержащий впускной порт (101), выпускной порт (102) и промежуточную камеру (36), помещенную между указанным впускным портом (101) и указанным выпускным портом (102),

- средство регулирования статической скорости потока текучей среды, доступное снаружи корпуса (10) клапана и выполненное с возможностью изменения размера отверстия канала, расположенного между впускным портом (101) и выпускным портом (102) клапана,

- средство динамического уравновешивания скорости потока, выполненное с возможностью регулирования скорости потока текучей среды, вытекающей из указанного выпускного порта (102) в качестве функции изменения перепада давления между указанным впускным портом (101) и указанным выпускным портом (102),

отличающийся тем, что

средство динамического уравновешивания скорости потока содержит:

- перфорированный элемент (6,70), помещенный между впускным портом (101) и промежуточной камерой (36), чтобы обеспечить возможность прохождения текучей среды только через по меньшей мере одно отверстие (63, 64, 65, 66, 74) перфорированного элемента (6.70),

- упругий элемент (8,90), расположенный на одной поверхности (62,73b) перфорированного элемента (6,70), обращенной в направлении впускного порта (101), таким образом, что увеличение перепада давления между указанным впускным портом (101) и указанным выпускным портом (102) соответствует расширению упругого элемента (8,90) вдоль поверхности (62,73b) перфорированного элемента (6,70), чтобы закрывать поверхность по меньшей мере одного отверстия в зависимости от увеличения перепада давления.

2. Клапан (1) по п. 1, в котором средство регулирования статической скорости потока текучей среды содержит подвижный элемент (35) управления, вставленный внутри промежуточной камеры (36) и снабженный первым отверстием канала, выполненным с возможностью помещения впускного порта (101) клапана и выпускного порта (102) клапана в сообщении с прохождением текучей среды, при этом указанный подвижный элемент (35) управления является подвижным относительно корпуса (10) клапана, таким образом, что в двух различных закрывающих положениях первое отверстие канала расположено в двух различных положениях относительно выпускного порта (102), чтобы определять разный размер отверстия канала.

3. Клапан (1) по п. 2, в котором первое отверстие канала содержит по меньшей мере одну кромку с криволинейным профилем, имеющим ненулевую производную.

4. Клапан (1) по п. 2 или 3, в котором подвижный элемент (35) управления дополнительно содержит второе отверстие канала, выполненное с возможностью помещения впускного порта (101) клапана и выпускного порта (102) клапана в сообщении с прохождением текучей среды, при этом второе отверстие канала имеет другой размер, чем первое отверстие канала, причем подвижный элемент (35) управления может поочередно передвигаться с расположением у выпускного порта (102) первого отверстия канала или второго отверстия.

5. Клапан (1) по любому одному из пп. 2-4, в котором перфорированный элемент (6,70) содержит множество сквозных отверстий (63, 64, 65), которые проходят через перфорированный элемент (6,70) от поверхности (62), обращенной к входному порту (101), до поверхности (61), обращенной к промежуточной камере (36), и в котором подвижный элемент (35) управления дополнительно содержит поверхность (352b) заслонки, помещенной в контакте с поверхностью (61) перфорированного элемента (6,70), обращенной к промежуточной камере (36), причем поверхность заслонки и перфорированный элемент имеют такую форму, что различные повороты подвижного элемента (35) управления соответствуют закрыванию разного количества указанных отверстий.

6. Клапан (1) по п. 5, в котором геометрические центры отверстий расположены вдоль части окружности или вдоль части спирали, и в котором поверхность (352b) заслонки подвижного элемента (35) управления представляет собой круговой сектор, предпочтительно больше чем 180°.

7. Клапан (1) по любому из пп. 1-4, в котором подвижный элемент (35) управления дополнительно содержит поверхность (352b) заслонки, помещенной в контакте с поверхностью (61) перфорированного элемента (6,70), обращенной к промежуточной камере, причем поверхность заслонки и перфорированный элемент имеют такую форму, что различные повороты подвижного элемента (35) управления соответствуют закрыванию другой секции указанного по меньшей мере одного отверстия перфорированного элемента.

8. Клапан (1) по п. 7, в котором упругий элемент (8) помещается в кольцевом гнезде, образованном на цилиндрическом корпусе (80), который выступает от поверхности (62) отверстий (6), и при этом по меньшей мере одно отверстие перфорированного элемента продолжается вдоль части спирали с началом в центре кольцевого гнезда, и при этом поверхность (352b) заслонки подвижного элемента (35) управления представляет собой круговой сектор, предпочтительно больше чем 180°.

9. Клапан (1) по п. 7, в котором упругий элемент (8) помещается в кольцевое гнездо образованное на цилиндрическом корпусе (80), которое выступает от поверхности (62) перфорированного элемента (6), и в котором по меньшей мере одно отверстие перфорированного элемента образовано внутренней кромкой, наружной кромкой и соединительными кромками, которые соединяют внутреннюю кромку с наружной кромкой, в которой внутренняя кромка следует зa участком окружности, концентрическим к кольцевому гнезду, и в котором наружная кромка представляет собой участок спирали с началом в центре окружности, на которой лежит внутренняя кромка.

10. Клапан (1) по любому одному из предшествующих пунктов, в котором упругий элемент (8) помещается в кольцевом гнезде, образованном на цилиндрическом корпусе (80), который выступает от поверхности (62) перфорированного элемента (6), обращенной к впускному порту (101).

11. Клапан (1) по п. 10, в котором указанный упругий элемент (8) представляет собой кольцо, изготовленное из эластомерного материала с круглым сечением.

12. Клапан (1) по п. 11, в котором перфорированный элемент представляет собой цилиндрический элемент (70), в котором по меньшей мере одно отверстие проходит через указанный перфорированный элемент от верхней поверхности (70a) до нижней поверхности (70b), при этом перфорированный элемент снабжен гнездом (75), вмещающим упругий элемент (90), причем упругий элемент представляет собой мембрану, содержащую по меньшей мере одну створку, свободно передвигающуюся в ответ на изменения перепада давления между впуском и выпуском клапана, причем указанная створка продолжается в направлении внутренней части указанной нижней поверхности (70b) и имеет такую длину, чтобы пропорционально закрывать указанное по меньшей мере одно отверстие, когда перепад давления между впуском и выпуском превышает предварительно установленное значение перепада давления.

13. Клапан (1) по любому одному из пп. 2-12, в котором средство регулирования статической скорости потока дополнительно содержит средство (32) передвижения, соединенное с заслонкой (5), при этом указанное средство (32) передвижения выполнено с возможностью передвижения указанной заслонки (5) во множество рабочих положений внутри указанной промежуточной камеры (36) для изменения канала текучей среды внутри промежуточной камеры (36).

14. Клапан (1) по п. 13, в котором подвижный элемент управления содержит полый корпус, который имеет первое отверстие (35a) на первом конце, и второе отверстие (35b) на противоположном конце, примыкающие к поверхности (352b) заслонки, и при этом множество рабочих положений указанной заслонки (5) содержит полностью закрытое положение, в котором указанная заслонка занимает первое отверстие (35a) подвижного элемента (35) управления, так что канал текучей среды между указанным впускным портом (101) и указанной промежуточной камерой (36) является заблокированным.

15. Клапан (1) по п. 14, в котором

движущееся средство (32) содержит штангу (32) и контрастную пружину (33), выполненную с возможностью противодействия усилию, воздействующему на свободный конец штанги (32), и при этом

средство регулирования статической скорости потока дополнительно содержит элемент (4) управления, доступный снаружи корпуса (10) клапана, при этом элемент (4) управления жестко соединен с подвижным элементом (35) управления таким образом, что вращению элемента (4) управления соответствует эквивалентное вращение поверхности (352b) заслонки, которое обеспечивает возможность регулирования прохождения текучей среды через по меньшей мере одно отверстие (63, 64, 65, 66, 74) указанного перфорированного элемента (6), при этом элемент управления дополнительно свободно вращается вокруг штанги (32), так чтобы его вращение не мешало движению штанги (32).

16. Клапан (1) по любому одному из пп. 2-15, в котором подвижный элемент (35) управления, перфорированный элемент (6, 70) и упругий элемент (8, 90) помещены внутри картридж (30), при этом указанный картридж имеет профиль (31b) захвата снаружи корпуса (10) клапана, так чтобы можно было осуществить удаление картриджа (30) с корпуса (10) клапана.



 

Похожие патенты:

Патент ru2708189

Наверх