Клапан, в частности клапан радиатора

 

Клапан предназначен для использования в энергетике, преимущественно в теплосетях. Клапан содержит корпус, в котором находится седло, и затвор, имеющий запорную головку, который может перемещаться относительно седла; причем между запорной головкой и седлом предусмотрена герметичная прокладка из эластичного материала, имеющая в области между седлом и запорной головкой толщину от 0,3 до 1,2 мм. Изобретение обеспечивает гашение вибрации, а следовательно, малошумность и надежную герметизацию. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предметом изобретения является клапан, в частности клапан радиатора, имеющий корпус, в котором расположено седло клапана, и затвор, имеющий запорную головку, который перемещается относительно седла, причем между запорной головкой и седлом предусмотрена герметичная прокладка из эластичного материала.

Аналогичные клапаны достаточно известны. Например, US 3658291 A, US 3310277 A, WO 99/22282 А1 или US 4475711 А. Герметичная прокладка служит для обеспечения уплотнения при закрытии клапана. Поэтому герметичная прокладка должна быть более эластичной, чем деталь, с которой она контактирует, обычно - седло клапана. Эластичность и связанная с ней упругость имеют, однако, недостаток, состоящий в том, что клапаны, сконструированные таким образом, склонны к вибрации. Вибрация приводит к шумам, которые могут относительно широко распространяться по теплосетям.

Задача состоит в том, чтобы сконструировать малошумный клапан.

Решение этой задачи для подобных клапанов заключается в использовании в области между седлом и запорной головкой герметичной прокладки, имеющей толщину от 0,3 до 1,2 мм.

При этом по линии контакта герметичной прокладки с седлом имеется усиление конструкции. В сущности, эластичность герметичной прокладки ограничена ее поверхностью. Как и прежде, герметичная прокладка локально достаточно эластична, чтобы компенсировать мелкие неровности сопрягающихся деталей и обеспечивать герметизацию закрытого клапана. В то же время эластичность герметичной прокладки ограничена, так как на запорной головке имеется только очень тонкий слой прокладки, способный деформироваться. Благодаря этому твердость герметичной прокладки настолько высока, что вибрации штока затвора клапана удается избежать с высокой надежностью. Такая конструкция имеет, кроме того, преимущество в повышении надежности запорных характеристик клапана. При закрытии клапана затвор не вибрирует и герметично прилегает к седлу. Желаемый результат достигается при направлении потока как со стороны затвора к седлу, так и в обратном направлении. При этом герметичная прокладка, как правило, крепится на запорной головке, но может быть расположена и на седле.

Рекомендуемая толщина герметичной прокладки по линии ее контакта с седлом находится в пределах от 0,4 до 0,8 мм, при этом достигается максимальный результат.

Рекомендуемая твердость герметичной прокладки от 70 до 90 ед. по Шору. Такой материал, с одной стороны, обладает достаточной эластичностью для обеспечения герметизации и, с другой стороны, обладает достаточной твердостью для снижения вибрации.

Рекомендуется выполнение герметичной прокладки в виде отливки на запорную головку или седло. Это позволяет применять простую и рациональную технологию. Заданная верхняя граница от 0,3 до 0,4 мм позволяет изготавливать деталь литьем.

Целесообразно некоторое увеличение радиуса запорной головки для компенсации возможного сдвига герметичной прокладкой относительно седла. Таким образом, запорная головка обеспечит надежную фиксацию герметичной прокладки в месте контакта прокладки с седлом. Действующие при этом на прокладку силы воспринимаются ее внешними участками. В замыкающем направлении герметичная прокладка надежно фиксируется запорной головкой.

При этом допустимая погрешность составляет 0,5 мм. Такая погрешность позволяет гарантированно получить желаемый результат.

Рекомендуется исполнение запорной головки в виде чаши, опрокинутой в сторону седла клапана. Таким образом, обеспечивается кольцевое усиление запорной головки по линии контакта герметичной прокладки и седла, именно там, где происходит деформация прокладки. Остальные части прокладки, напротив, более способны к деформации.

Предпочтительно, чтобы чаша имела радиальный бортик наружу. При таком исполнении поверхность, на которой запорная головка удерживает герметичную прокладку, несколько увеличивается. Кроме того, прокладка лучше держится на запорной головке.

Преимуществом является также и то, что внутреннее пространство чаши частично заполнено материалом герметичной прокладки, что упрощает технологию изготовления затвора. Если герметичная прокладка плотно охватывает запорную головку, она надежно удерживается.

Рекомендуется изготавливать герметичную прокладку таким образом, чтобы ее поверхность между запорной головкой и седлом имела конусообразную форму. При этом толщина прокладки может увеличиваться от краев к центру. Толщина в пределах указанных выше значений необходима только по радиусу, вдоль которого запорная головка прижимает прокладку к седлу при закрытии клапана. Конусообразная форма прокладки также позволяет понижать уровень шума при свободном прохождении потока.

В альтернативной конструкции предусмотрено выполнение запорной головки в виде плоской шайбы, покрытой тонким слоем материала, образующей опорный корпус.

Изобретение описано далее детально с помощью примеров используемых конструкций и чертежей:

на фиг.1 представлен клапан радиатора;

на фиг.2 - возможная конструктивная форма затвора;

на фиг.3 - увеличенный вырез из фиг.1.

На фиг.1 изображен клапан радиатора с корпусом 2, в котором предусмотрены впускное 3 и выпускное 4 соединения. Между впускным соединением 3 и выпускным 4 расположено седло клапана 5, которое может быть открыто или закрыто посредством затвора 6. В представленной позиции затвор 6 прилегает к седлу клапана 5 и клапан радиатора 1 закрыт.

Затвор 6 перемещается на штоке 7, который нагружен пружиной 8 в направлении открытия клапана. На шток клапана 7 действует проходящий через сальник 9 управляющий палец 10, на который действует не показанный на чертеже привод управления, например, привод термостата.

Подробнее устройство затвора 6 представлено на фиг.3.

Затвор 6 включает в себя запорную головку 11, изготовленную из достаточно прочного материала, например, стали, латуни или бронзы. Можно использовать также искусственные материалы с соответствующими прочностными характеристиками. Запорная головка в данном случае имеет форму чаши, опрокинутой в сторону седла 5.

Запорная головка 11 имеет на торце, обращенном к седлу 5, бортик 12, завернутый наружу. Вследствие этого образуется запирающая поверхность 13, внешний радиус которой несколько больше радиуса поперечного сечения запорной головки 11.

На запорную головку 11 надета герметичная прокладка 14, которая имеет форму тупоугольного конуса на стороне 15, обращенной к седлу 5. Воображаемая вершина конуса при этом расположена в проходном отверстии, образованном седлом 5. Часть герметичной прокладки 14 находится с внутренней стороны запорной головки 11.

Герметичная прокладка 14 выполняется из резиноподобного материала, который имеет твердость по Шору 80.

Особенно важно, чтобы герметичная прокладка имела относительно малую толщину d между запорной головкой 11 и седлом 5. Эта толщина должна находиться в пределах 0,3-1,2 мм, предпочтительно от 0,4 до 0,8 мм. Такая малая толщина требуется не по всей площади герметичной прокладки 14. Достаточно, если этот тонкий слой находится между седлом 5 и запирающей поверхностью 13, точнее там, где запирающая поверхность 13 прижимается к седлу. Таким образом, запорная головка 11 надежно фиксирует герметичную прокладку 14 по линии упругой деформации, и прокладка 14 может деформироваться только в очень ограниченной зоне.

При направлении потока через корпус не от входа 3 к выходу 4, а в противоположном направлении склонность затвора 6 к вибрации также существенно снижается по причине ограниченности упругой деформации герметичной прокладки 14 в области седла 5. Затвор 6 не начинает вибрировать на седле 5 при закрытии клапана. Благодаря жесткости конструкции запорной головки 11 обеспечивается гашение вибрации, так что прокладка при закрытии клапана сразу же осуществляет герметизацию даже при обратном направлении потока в клапане.

Впрочем, улучшенные характеристики гашения вибрации сохраняются и при прямом направлении потока от входного соединения 3 к выходному 4.

Можно выполнить запорную головку 11 практически того же радиуса, что и линия контакта прокладки 14 с седлом 5. Эта линия контакта 16 указана на фиг.3 вертикально прочерченным штрихом. Допускается отклонение 0,5 мм, на которое радиус запирающей поверхности 13 может быть больше или меньше, чем радиус линии контакта 16.

На фиг.2 изображен вариант конструктивной формы затвора, где детали имеют такие же условные обозначения, как на фиг.1 и 3.

Затвор 6 имеет запорную головку 11, выполненную в форме полого цилиндра. Полый цилиндр имеет отверстие 17, которое служит для фиксации на штоке 7. Такая фиксация может, как показано на фиг.3, использоваться для крепления герметичной прокладки вокруг наконечника 18 штока 7, выполненного с удерживающим профилем 19. Возможно также использование винта, который завинчивается в шток 7.

Запорная головка 11 окружена герметичной прокладкой 14 таким образом, что герметичная прокладка 14 практически полностью ее охватывает. Нижняя поверхность 15 герметичной прокладки 14 здесь также выполнена в форме конуса.

Ее толщина в области седла 5, а точнее на запирающем краю седла 5 незначительна - всего от 0,3 до 1,2 мм.

Радиус линии контакта 16 равен просто расстоянию до общей оси, являющейся осью как штока 7, так и пальца 10, и запорной головки 11, и седла 5, и наконечника 18.

Радиус запорной головки, выполненной в форме чаши, равен расстоянию от общей центральной оси до запирающей поверхности 13, а радиус запорной головки, выполненной в форме шайбы, равен расстоянию от центральной оси до наружной поверхности шайбы.

На фиг.2 и 3 вышеуказанные радиусы обозначены: радиус линии контакта - R_л.к, радиус запорной головки в форме чаши - R_з.г.ч и радиус запорной головки в форме шайбы - R_з.г.ш.

Формула изобретения

1. Клапан, в частности клапан радиатора, имеющий корпус, в котором расположено седло клапана, затвор, имеющий запорную головку, который может перемещаться относительно седла, причем между запорной головкой и седлом предусмотрена герметичная прокладка из эластичного материала, отличающийся тем, что в области между седлом (5) и запорной головкой (11) герметичная прокладка (14) имеет толщину (d) в диапазоне 0,3-1,2 мм.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что толщина (d) составляет 0,4-0,8 мм.

3. Клапан по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что герметичная прокладка имеет твердость по Шору в пределах 70-90.

4. Клапан по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что герметичная прокладка выполнена как литая деталь, надетая на запорную головку (11) или на седло (5).

5. Клапан по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что запорная головка (11) имеет радиус, равный в пределах допустимой погрешности радиусу линии контакта (16) между седлом (15) и герметичной прокладкой (14).

6. Клапан по п.5, отличающийся тем, что допустимая погрешность составляет 0,5 мм.

7. Клапан по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что запорная головка (11) выполнена в форме чаши, опрокинутой в сторону седла (5).

8. Клапан по п.7, отличающийся тем, что чаша имеет бортик (12), вывернутый по радиусу наружу.

9. Клапан по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что внутреннее пространство чаши частично заполнено материалом герметичной прокладки (14).

10. Клапан по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что герметичная прокладка (14) имеет конусообразную форму и толщину (d) между запорной головкой (11) и седлом (5).

11. Клапан по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что запорная головка выполнена в виде плоской шайбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3