(73) Патентовласник (і):
ДАНФОСС А / С (DK)
(74) Патентний повірений:
Свиридова Надія Еремеевна
(54) КЛАПАН, ЗОКРЕМА КЛАПАН РАДІАТОРА
Клапан призначений для використання в енергетиці, переважно в тепломережах. Клапан містить корпус, в якому знаходиться сідло, і затвор, що має запірну голівку, який може переміщатися щодо сідла; причому між запірної головкою і сідлом передбачена герметична прокладка з еластичного матеріалу, що має в області між сідлом і запірної головкою товщину від 0,3 до 1,2 мм. Винахід забезпечує гасіння вібрації, а отже, малошумність і надійну герметизацію. 10 з.п. ф-ли, 3 мул.
Предметом винаходу є клапан, зокрема клапан радіатора, який має корпус, в якому розташоване сідло клапана, і затвор, що має запірну голівку, який переміщається щодо сідла, причому між запірної головкою і сідлом передбачена герметична прокладка з еластичного матеріалу.
Аналогічні клапани досить відомі. Наприклад, US 3658291 A, US 3310277 A, WO 99/22282 А1 або US 4475711 А. Герметична прокладка служить для забезпечення ущільнення при закритті клапана. Тому герметична прокладка повинна бути більш еластичною, ніж деталь, з якої вона контактує, зазвичай - сідло клапана. Еластичність і пов'язана з нею пружність мають, однак, недолік, який полягає в тому, що клапани, сконструйовані таким чином, схильні до вібрації. Вібрація призводить до шумів, які можуть відносно широко розповсюджуватися по тепломережам.
Завдання полягає в тому, щоб сконструювати малошумний клапан.
Вирішення цього завдання для подібних клапанів полягає в використанні в області між сідлом і запірної головкою герметичній прокладки, що має товщину від 0,3 до 1,2 мм.
При цьому по лінії контакту герметичній прокладки з сідлом є посилення конструкції. По суті, еластичність герметичній прокладки обмежена її поверхнею. Як і раніше, герметична прокладка локально досить еластична, щоб компенсувати дрібні нерівності сполучаються деталей і забезпечувати герметизацію закритого клапана. У той же час еластичність герметичній прокладки обмежена, так як на замочної головки є тільки дуже тонкий шар прокладки, здатний деформуватися. Завдяки цьому твердість герметичній прокладки настільки висока, що вібрації штока затвора клапана вдається уникнути з високою надійністю. Така конструкція має, крім того, перевага в підвищенні надійності запірних характеристик клапана. При закритті клапана затвор також не вібрує і герметично прилягає до сідла. Бажаного результату досягають при направленні потоку як з боку затвора до сідла, так і в зворотному напрямку. При цьому герметична прокладка, як правило, кріпиться на замочної головки, але може бути розташована і на сідлі.
Рекомендована товщина герметичній прокладки по лінії її контакту з сідлом знаходиться в межах від 0,4 до 0,8 мм, при цьому досягається максимальний результат.
Рекомендована твердість герметичній прокладки від 70 до 90 од. по Шору. Такий матеріал, з одного боку, має достатню еластичність для забезпечення герметизації і, з іншого боку, має достатню твердість для зниження вібрації.
Рекомендується виконання герметичній прокладки у вигляді виливки на запірну голівку або сідло. Це дозволяє застосовувати просту і раціональну технологію. Задана верхня межа від 0,3 до 0,4 мм дозволяє виготовляти деталь литтям.
Доцільно деяке збільшення радіусу запірної головки для компенсації можливого зсуву герметичній прокладкою щодо сідла. Таким чином, запірна головка забезпечить надійну фіксацію герметичною прокладки в місці контакту прокладки з сідлом. Діючі при цьому на прокладку сили сприймаються її зовнішніми ділянками. В замикає напрямку герметична прокладка надійно фіксується запірної головкою.
При цьому допустима похибка становить 0,5 мм. Така похибка дозволяє гарантовано отримати бажаний результат.
Рекомендується виконання запірної головки у вигляді чаші, перекинутої в сторону сідла клапана. Таким чином, забезпечується кільцеве посилення запірної головки по лінії контакту герметичній прокладки і сідла, саме там, де відбувається деформація прокладки. Решта частини прокладки, навпаки, більш здатні до деформації.
Переважно, щоб чаша мала радіальний бортик назовні. При такому виконанні поверхню, на якій запірна головка утримує герметичну прокладку, дещо збільшується. Крім того, прокладка краще тримається на замочної головки.
Перевагою є також і те, що внутрішній простір чаші частково заповнене матеріалом герметичній прокладки, що спрощує технологію виготовлення затвора. Якщо герметична прокладка щільно охоплює запірну голівку, вона надійно утримується.
Рекомендується виготовляти герметичну прокладку таким чином, щоб її поверхня між запірної головкою і сідлом мала конусоподібну форму. При цьому товщина прокладки може збільшуватися від країв до центру. Товщина в межах зазначених вище значень необхідна тільки по радіусу, уздовж якого запірна головка притискає прокладку до сідла при закритті клапана. Конусоподібна форма прокладки також дозволяє знижувати рівень шуму при вільному проходженні потоку.
В альтернативній конструкції передбачено виконання запірної головки у вигляді плоскої шайби, покритої тонким шаром матеріалу, що утворює опорний корпус.
Винахід описано далі детально за допомогою прикладів використовуваних конструкцій і креслень:
на фіг.1 представлений клапан радіатора;
на фіг.2 - можлива конструктивна форма затвора;
на Фіг.3 - збільшений виріз з фіг.1.
На фіг.1 зображений клапан радіатора з корпусом 2, в якому передбачені впускне 3 і випускне 4 сполуки. Між впускним з'єднанням 3 і випускним 4 розташоване сідло клапана 5, яке може бути відкрито або закрито за допомогою затвора 6. У представленій позиції затвор 6 прилягає до сідла клапана 5 і клапан радіатора 1 закритий.
Затвор 6 переміщається на штоку 7, який навантажений пружиною 8 в напрямку відкриття клапана. На шток клапана 7 діє проходить через сальник 9 керуючий палець 10, на який діє не показаний на кресленні привід управління, наприклад, привід термостата.
Детальніше пристрій затвора 6 представлено на фіг.3.
Затвор 6 включає в себе запірну голівку 11, виготовлену з досить міцного матеріалу, наприклад, стали, латуні або бронзи. Можна використовувати також штучні матеріали з відповідними характеристиками міцності. Запірна головка в даному випадку має форму чаші, перекинутої в сторону сідла 5.
Запірна головка 11 має на торці, зверненому до сідла 5, бортик 12, загорнутий назовні. Внаслідок цього утворюється замикає поверхню 13, зовнішній радіус якої трохи більше радіуса поперечного перерізу запірної головки 11.
На запірну голівку 11 надіта герметична прокладка 14, яка має форму тупоугольного конуса на стороні 15, зверненої до сідла 5. Уявна вершина конуса при цьому розташована в прохідному отворі, утвореному сідлом 5. Частина герметичній прокладки 14 знаходиться з внутрішньої сторони запірної головки 11.
Герметична прокладка 14 виконується з резіноподобного матеріалу, який має твердість по Шору 80.
Особливо важливо, щоб герметична прокладка мала відносно малу товщину d між запірної головкою 11 і сідлом 5. Ця товщина повинна знаходитися в межах 0,3-1,2 мм, переважно від 0,4 до 0,8 мм. Така мала товщина потрібно не по всій площі герметичній прокладки 14. Досить, якщо цей тонкий шар знаходиться між сідлом 5 і замикаючої поверхнею 13, точніше там, де замикає поверхню 13 притискається до сідла. Таким чином, запірна головка 11 надійно фіксує герметичну прокладку 14 по лінії пружною деформації, і прокладка 14 може деформуватися тільки в дуже обмеженій зоні.
При напрямку потоку через корпус не від входу 3 до виходу 4, а в протилежному напрямку схильність затвора 6 до вібрації також істотно знижується через обмеженість пружною деформації герметичній прокладки 14 в області сідла 5. Затвор 6 Не починає вібрувати на сідлі 5 при закритті клапана. Завдяки жорсткості конструкції запірної головки 11 забезпечується гасіння вібрації, так що прокладка при закритті клапана відразу ж здійснює герметизацію навіть при зворотному напрямку потоку в клапані.
Втім, поліпшені характеристики гасіння вібрації зберігаються і при прямому напрямку потоку від вхідного з'єднання 3 до вихідного 4.
Можна виконати запірну голівку 11 практично того ж радіуса, що і лінія контакту прокладки 14 з сідлом 5. Ця лінія контакту 16 вказана на Фіг.3 вертикально прокресленим штрихом. Допускається відхилення 0,5 мм, на яке радіус замикаючої поверхні 13 може бути більше або менше, ніж радіус лінії контакту 16.
На фіг.2 зображено варіант конструктивної форми затвора, де деталі мають такі ж умовні позначення, як на фіг.1 і 3.
Затвор 6 має запірну голівку 11, виконану у формі полого циліндра. Порожній циліндр має отвір 17, яке служить для фіксації на штоку 7. Така фіксація може, як показано на Фіг.3, використовуватися для кріплення герметичній прокладки навколо наконечника 18 штока 7, виконаного з утримує профілем 19. Можливо також використання гвинта, який загвинчується в шток 7.
Запірна головка 11 оточена герметичній прокладкою 14 таким чином, що герметична прокладка 14 практично повністю її охоплює. Нижня поверхня 15 герметичній прокладки 14 тут також виконана у формі конуса.
Її товщина в області сідла 5, а точніше на замикаючому краю сідла 5 незначна - всього від 0,3 до 1,2 мм.
Радіус лінії контакту 16 дорівнює просто віддалі до загальної осі, що є віссю як штока 7, так і пальця 10, і запірної головки 11, і сідла 5, і наконечника 18.
Радіус запірної головки, виконаної у формі чаші, дорівнює відстані від загальної центральної осі до замикаючої поверхні 13, а радіус запірної головки, виконаної у формі шайби, дорівнює відстані від центральної осі до зовнішньої поверхні шайби.
На фіг.2 і 3 вищевказані радіуси позначені: радіус лінії контакту - Rл.к. радіус запірної головки в формі чаші - Rз.г.ч і радіус запірної головки в формі шайби - Rз.г.ш.
1. Клапан, зокрема клапан радіатора, який має корпус, в якому розташоване сідло клапана, затвор, що має запірну голівку, який може переміщатися щодо сідла, причому між запірної головкою і сідлом передбачена герметична прокладка з еластичного матеріалу, який відрізняється тим, що в області між сідлом (5) і запірної головкою (11) герметична прокладка (14) має товщину (d) в діапазоні 0,3-1,2 мм.
2. Клапан по п.1, що відрізняється тим, що товщина (d) становить 0,4-0,8 мм.
3. Клапан за допомогою одного з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що герметична прокладка має твердість по Шору в межах 70-90.
4. Клапан за допомогою одного з пп.1-3, що відрізняється тим, що герметична прокладка виконана як лита деталь, надіта на запірну голівку (11) або на сідло (5).
5. Клапан за допомогою одного з пп.1-4, що відрізняється тим, що запірна головка (11) має радіус, рівний в межах допустимої похибки радіусу лінії контакту (16) між сідлом (15) і герметичній прокладкою (14).
6. Клапан по п.5, що відрізняється тим, що допустима похибка становить 0,5 мм.
7. Клапан за допомогою одного з пп.1-6, що відрізняється тим, що запірна головка (11) виконана в формі чаші, перекинутої в сторону сідла (5).
8. Клапан по п.7, що відрізняється тим, що чаша має бортик (12), вивернутий по радіусу назовні.
9. Клапан за допомогою одного з пп.7 і 8, який відрізняється тим, що внутрішній простір чаші частково заповнене матеріалом герметичній прокладки (14).
10. Клапан за допомогою одного з пп.1-9, що відрізняється тим, що герметична прокладка (14) має конусоподібну форму і товщину (d) між запірної головкою (11) і сідлом (5).
11. Клапан за допомогою одного з пп.1-6, що відрізняється тим, що запірна головка виконана у вигляді плоскої шайби.