затвор клапана и термостатическое регулирующее устройство для регулирования массового потока

Формула изобретения

1. Затвор клапана для термостатического регулирующего устройства (12) для регулирования массового потока, содержащий запорную часть (14), расположенную в седле (83) клапана и приводимую в движение передаточным стержнем (16), корпусную часть (18), в которой направляется, по меньшей мере, на некоторых участках передаточный стержень (16), и, по крайней мере, один энергоаккумулирующий элемент (29), который установлен в корпусной части (18) и действует в первом направлении движения так, что запорная часть (14) клапана установлена в исходном относительно корпусной части (18) положении (28) и, по меньшей мере, одно тепловое исполнительное звено (41) из сплава с памятью формы, которое контактирует как с корпусной частью (18), так и с запорной частью (14) клапана, установлено с возможностью оказания воздействия в направлении, противоположном первому направлению движения, и вызывает зависящее от температуры перестановочное движение запорной части (14) клапана напротив, по крайней мере, одного энергоаккумулирующего элемента (29) так, что перестановочное усилие теплового исполнительного звена (41) больше перестановочного усилия, по меньшей мере, одного энергоаккумулирующего элемента (29), отличающийся тем, что корпусная часть (18), запорная часть (14), передаточный стержень (16), установленный в корпусной части (18) энергоаккумулирующий элемент (29) и тепловое звено (41) образуют унифицированный узел и выполнены в виде вставного патрона.

2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что на противоположном седлу (83) клапана конце передаточного стержня (16) установлено приводное устройство (36), в частности терморегулятор или термоголовка.

3. Затвор по п.1, отличающийся тем, что передаточный стержень (16) пересекает, по меньшей мере, одну полость (19) в корпусной части (18), и, по крайней мере, в одной полости (19) установлен энергоаккумулирующий элемент (29), одним своим концом опирающийся на дно (31) полости, а другим концом - на передаточный стержень (16).

4. Затвор по п.1, отличающийся тем, что корпусная часть (18) состоит, по меньшей мере, из двух частей.

5. Затвор по п.1, отличающийся тем, что передаточный стержень (16) направлен направляющими отверстиями (24) корпусной части (18), в которые предпочтительно помещен уплотнительный элемент (26).

6. Затвор по п.1, отличающийся тем, что на корпусной части (18) имеется регулировочная втулка (49), которую могут регулировать относительно корпусной части (18) в аксиальном направлении.

7. Затвор по п.1, отличающийся тем, что между корпусной частью (18) и затворной частью (14) имеется зажимный элемент (44), установленный с возможностью регулировки вдоль передаточного стержня (16) в аксиальном направлении.

8. Затвор по п.1, отличающийся тем, что зажимный элемент (44) установлен на передаточном стержне (16) или запорной части (14) с возможностью отсоединения от передаточного стержня (16) или запорной части (14).

9. Затвор по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью установки такой рабочей точки теплового установочного звена (41), которая в мороз вызывает движение запорной части (14) в направлении открытия.

10. Термостатическое регулирующее устройство для регулирования массового потока, содержащее затвор (11) клапана, выполненный по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что содержит трубопроводное устройство (61), содержащее первый участок (62) трубы, один конец (63) которого предназначен для соединения с подающим трубопроводом (64), а противоположный конец (65) имеет соединительный элемент (66),

содержит второй участок (72) трубы, один конец (73) которого выполнен с возможностью соединения с обратным трубопроводом (74), а противоположный конец (75) имеет соединительный элемент (76),

и содержит соединительную деталь (78), которая соединяет первый и второй участки (62, 72) трубы и в каждом случае соединяется с участками (62, 72) между соответствующими концами (63, 65, 73, 75) участков (62, 72),

в котором запорная часть (14) затвора клапана (11), сопряженная с седлом (83) клапана первого или второго участка (62, 72) трубы и приводимая в движение посредством передаточного стержня (16), направляемого, по меньшей мере, на некоторых участках в корпусной части (18) затвора (11), причем в корпусной части (18) установлен, по крайней мере, один энергоаккумулирующий элемент (29), действующий в первом направлении движения так, что запорная часть (14) установлена в исходном положении (28) относительно корпусной части (18),

и причем затвор (11) клапана имеет, по меньшей мере, одно тепловое исполнительное звено (41) из сплава с памятью формы, которое контактирует как с корпусной частью (18), так и с запорной частью (14) или передаточным стержнем (16) и установлено с возможностью оказания воздействия в направлении, противоположном первому направлению движения, осуществляемому энергоаккумулирующим элементом (29).

11. Термостатическое регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что затвор (11) управляет проходом в первом участке (62) трубы в зависимости от температуры массового потока в первом участке (62) трубы, а дроссельный клапан (81) для гидравлической балансировки управляет проходом во втором участке (72) трубы.

12. Термостатическое регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что термостатический клапан для регулирования температуры в помещении управляет проходом первого участка (62) трубы, а затвор (11) управляет проходом во втором участке (72) трубы в зависимости от температуры массового потока во втором участке (72) трубы, и затвор (11) с регулировочной втулкой (49) установлен во втором участке (72) трубы.

13. Термостатическое регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что затвор (11) имеет приводное устройство (36) для регулирования температуры в помещении, которое действует между корпусной частью (18) и передаточным стержнем (16), причем затвор (11) выполнен с регулировочной втулкой (49), установленной с возможностью сдвига в аксиальном направлении относительно корпусной части (18), причем затвор (11) установлен на соединительном элементе (66, 76) первого или второго участка (62, 72) трубы, а на другом участке (72, 62) трубы предусмотрена заглушка (85).

14. Термостатическое регулирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что температура массового потока, существующая в трубопроводном устройстве (61) между подающим трубопроводом (64) и обратным трубопроводом (74), управляет перестановочным движением теплового исполнительного звена (41).

15. Термостатическое регулирующее устройство для регулирования массового потока, содержащее затвор (11) клапана, выполненный по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что

содержит трубопроводное устройство (61), имеющее участок (62) трубы, соединяющее подающий трубопровод (64) с отводящим трубопроводом (74) и имеющее расположенное между ними поперечное отверстие (91),

и в котором предусмотрен корпус (92), который окружает поперечное отверстие (91) и содержит выпускное отверстие (94) и затвор (11),

причем затвор (11) клапана содержит запорную часть (14), сопрягаемую с седлом (83) клапана первого или второго участка (62, 72) трубы и приводимую в движение посредством передаточного стержня (16), направляемого, по меньшей мере, на некоторых участках в корпусной части (18) затвора (11), причем в корпусной части (18) установлен, по крайней мере, один энергоаккумулирующий элемент (29), действующий в первом направлении движения так, что запорная часть (14) установлена в исходном положении (28) относительно корпусной части (18),

причем затвор (11) клапана имеет, по меньшей мере, одно тепловое исполнительное звено (41) из сплава с памятью формы, которое контактирует как с корпусной частью (18), так и с запорной частью (14) или передаточным стержнем (16) и установлено с возможностью оказания воздействия в направлении, противоположном первому направлению движения, осуществленному энергоаккумулирующим элементом (29),

причем запорная часть (14) затвора закрывает поперечное отверстие (91).

16. Термостатическое регулирующее устройство для регулирования массового потока, содержащее затвор (11) клапана, выполненный по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что

содержит трубопроводное устройство (61), содержащее участок (62) трубы, соединяющее подающий трубопровод (64) с отводящим трубопроводом (74) и имеющее расположенное между ними поперечное отверстие (91),

и в котором предусмотрен корпус (92), который окружает поперечное отверстие (91), содержит выпускное отверстие (94) и затвор (11),

причем затвор (11) клапана содержит запорную часть (14), сопрягаемую с седлом (83) клапана первого или второго участка (62, 72) трубы и приводимую в движение посредством передаточного стержня (16), направляемого, по меньшей мере, на некоторых участках в корпусной части (18) затвора (11), причем в корпусной части (18) установлен, по крайней мере, один энергоаккумулирующий элемент (29), действующий в первом направлении движения так, что запорная часть (14) установлена в исходном положении (28) относительно корпусной части (18),

причем затвор (11) клапана имеет, по меньшей мере, одно тепловое исполнительное звено (41) из сплава с памятью формы, которое контактирует как с корпусной частью (18), так и с запорной частью (14) или передаточным стержнем (16) и установлено с возможностью оказания воздействия в направлении, противоположном первому направлению движения, осуществляемому энергоаккумулирующим элементом (29),

причем запорная часть (14) затвора закрывает выпускное отверстие (94).

17. Термостатическое регулирующее устройство по п.16, отличающееся тем, что корпусная часть (18) затвора (11) выполнена с первой деталью (21) и второй деталью (22), причем вторая деталь (22) выполнена в виде мембраны (96) давления.

18. Термостатическое регулирующее устройство по п.16, отличающееся тем, что корпусная часть (18) затвора (11) имеет исполнительный элемент (101), имеющий возможность установки в двух заранее определенных крайних положениях (106, 108).

19. Термостатическое регулирующее устройство по п.18, отличающееся тем, что исполнительный элемент (101) выполнен в виде пружинной защелки, установленной с самоблокировкой в соответствующем крайнем положении (106, 108).

20. Термостатическое регулирующее устройство по п.19, отличающееся тем, что перестановочное усилие исполнительного элемента (101) таково, что при температуре окружающего воздуха или воды, которая действует на тепловое исполнительное звено (41), менее 4°С, исполнительный элемент (101) перемещается энергоаккумулирующим элементом (29) во второе крайнее положение (108), в котором затвор (11) предпочтительно открывает выпускное отверстие (94), а при температуре окружающей среды более 4°С исполнительный элемент (101) перемещается тепловым исполнительным звеном (41) в первое крайнее положение (106), в котором затвор (11) предпочтительно закрывает выпускное отверстие (94).

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к затвору клапана и термостатическому регулирующему устройству для регулирования массового потока.

Из патентного документа DE 29805473 U1 известен термостатический клапан в качестве ограничителя температуры в обратном трубопроводе для отопления нагретым полом, в корпусе которого содержится входное и выходное отверстие для регулируемого массового потока. С входным отверстием сопряжено соединенное с полостью проходное отверстие, на котором образовано седло клапана, так что проходное отверстие может закрываться установленной в седле клапане запорной частью затвора. В полости корпуса установлена пружина, действующая в направлении течения массового потока. Запорная часть затвора управляется термочувствительным элементом, объем которого изменяется в зависимости от температуры. Речь идет о содержащих парафин расширительных восковых элементах. Начиная с определенной температуры, агрегатное состояние парафина меняется от твердого к жидкому, благодаря чему запорной части затвора сообщается перестановочное движение. В результате клапан регулирования температуры теплоносителя в обратном трубопроводе закрывается, поскольку массовый поток нагревается выше определенной температуры. Такие клапаны применяют преимущественно в системах отопления, в которых при помощи общего подающего и обратного трубопровода снабжают как систему отопления нагретым полом, так и радиаторы или панельные радиаторы. Благодаря ограничителю температуры теплоносителя в обратном трубопроводе достигают того, что в системе отопления нагретым полом не течет теплоноситель, имеющий повышенную температуру подающего трубопровода. Кроме того, благодаря этому должно быть предотвращено превышение максимально допустимой температуры сплошного пола.

Такие клапаны ограничения температуры теплоносителя в обратном трубопроводе включают после циркуляционного контура системы отопления нагретым полом, благодаря этому они регулируют температуру массового потока на выходе нагревательных змеевиков системы отопления, причем в этом случае судить о температурных условиях на входе системы отопления невозможно. Кроме того, таким клапанам присущ недостаток, заключающийся в том, что их использование ограничено этим специальным случаем применения.

При установке современных систем отопления, в частности в многоквартирных домах, существует потребность в гибко монтируемой системе отопления, когда требования в отношении отопления, монтируемого в том или ином помещении, могут быть получены от владельцев на поздней стадии строительства. Кроме того, существует потребность в переоснащении новыми затворами или реконструкции существующих термостатических регулирующих устройств.

В связи с этим задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить затвор клапана и термостатическое регулирующее устройство для регулирования массового потока, благодаря которым становится возможной адаптация к регулированию системы отопления нагретым полом, по меньшем мере, в одном помещении.

В соответствии с изобретением эта задача решается благодаря затвору клапана с признаками пункта 1 формулы изобретения. Благодаря предлагаемому затвору с тепловым исполнительным звеном, которое вызывает зависящее от температуры перестановочное движение запорной части затвора, в качестве определяющей регулирующей переменной может служить температура в подающем трубопроводе. Итак, предлагаемый затвор можно применять для низкотемпературного регулирования массового потока, в частности для управления панельным отоплением, например, стенным отоплением, потолочным отоплением или отоплением нагретым полом, при котором температура массового потока в подающем трубопроводе обычно лежит в пределах от 30 до 45°С. Благодаря этому затвору, например, дополнительно к существующей установке с отоплением радиаторами можно предусмотреть панельное отопление. Благодаря установке предлагаемого затвора вместо прежнего затвора могут достичь низкотемпературного регулирования. Кроме того, этот затвор имеет то преимущество, что он в отношении корпусной части, передаточного стержня и запорной части затвора имеет конструкцию, идентичную конструкции ранее установленных затворов, применяемых для регулирования температуры в помещении при радиаторном отоплении, так что без дополнительных конструктивных мер или изменения исходной конструкции термостатического регулирующего устройства можно осуществить переналадку на низкотемпературное регулирование. Далее, предлагаемый затвор обладает тем преимуществом, что большую часть монтажа отопления можно осуществить во время основных строительных работ, и только с началом внутренней отделки здания при необходимости принять решение относительно отопления, предусматриваемого в том или ином помещении, так как благодаря применению обычного затвора или предлагаемого затвора можно простым и быстрым способом осуществить адаптацию в соответствии с требованием к регулируемым температурам. Благодаря этому экономят время в фазе строительства и достигают упрощений при размещении заказов на отопительные системы.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что на конце передаточного стержня, расположенном напротив седла клапана, устанавливают приводное устройство. Это приводное устройство, например, может представлять собой терморегулятор с температурным датчиком, соединенные друг с другом капиллярной трубкой. В соответствии с измеренной температурным датчиком температурой осуществляется перестановочное движение, которое терморегулятор передает на передаточный стержень и, таким образом, определяет открытое или закрытое положение запорной части затвора в зависимости от измеренной температуры, например температуры окружающей среды или температуры в помещении. Также могут предусмотреть термоголовку с газовым наполнением.

Согласно предпочтительному варианту затвор в корпусной части имеет полость, через которую проходит передаточный стержень. В полости предпочтительно предусмотрен энергоаккумулирующий элемент, который одним концом прилегает к дну полости, а противоположным концом опирается на передаточный стержень. Благодаря этому передаточный стержень, а, следовательно, и запорная часть затвора удерживается в исходном положении. Это исходное положение может быть перекрыто регулировкой приводного устройства, осуществляемой пользователем в процессе предустановки. Благодаря этому в исходном положении может быть разблокировано постоянное проходное сечение дросселя. Поскольку температура регулируемого массового потока превышает предельное значение, тепловое исполнительное звено начинает перестановочное движение, благодаря которому затвор своей запорной частью закрывает седло клапана или снижает расход массового потока.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что корпусная часть выполнена, по меньшей мере, из двух деталей. Благодаря этому возможен несложный монтаж передаточного стержня и, по меньшей мере, одного энергоаккумулирующего элемента, установленного в полости корпусной части. Предпочтительно между первой и второй деталью корпусной части предусмотрено резьбовое соединение или разъемное зажимное соединение. Альтернативно можно предусмотреть неразъемное соединение при помощи прессовой посадки, зажима или соединения с защелкой.

Корпусная часть затвора предпочтительно имеет направляющие отверстия для установки в них с возможностью перемещения передаточного стержня, причем эти направляющие преимущественно содержат, по меньшей мере, один уплотнительный элемент или элемент скольжения. Благодаря этому делается возможной установка с легким ходом и направление передаточного стержня относительно корпусной части. Одновременно предотвращается поступление регулируемого массового потока в полость корпусной части. В частности, направляющий элемент, установленный в соответствующем направляющем отверстии, одновременно выполняет функцию уплотнения.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что на корпусной части имеется регулировочная втулка, которую могут регулировать относительно корпусной части в аксиальном направлении. Благодаря этому при установке затвора в термостатическое регулирующее устройство можно осуществить предустановку затвора относительно седла клапана для дросселирования массового потока, так что, например, в системе отопления возможна гидравлическая балансировка. Кроме того, можно предусмотреть точную регулировку и установку затвора для регулировки термостатического регулирующего устройства. Такой затвор с тепловым исполнительным звеном и регулировочной втулкой позволяет одновременно осуществлять регулировку температуры в подающем трубопроводе и гидравлическую балансировку. Затвор такого рода можно использовать в термостатическом регулирующем устройстве с термостатическим клапаном, предусмотренном для регулирования температуры окружающей среды или температуры в помещении.

Предлагаемый затвор предпочтительно образует конструктивный узел, выполненный в виде вставного патрона. Вставной патрон содержит корпусную часть, запорную часть затвора, передаточный стержень, энергоаккумулирующий элемент, установленный в корпусной части, и тепловое исполнительное звено. Таким образом, такой вставной патрон простым способом могут закрепить на соединительном элементе термостатического регулирующего устройства, например, при помощи резьбы, предусмотренной на наружном периметре корпусного участка, благодаря чему предпочтительно также возможна плавная предварительная установка. Кроме того, исполнение предлагаемого затвора в виде вставного патрона дает то преимущество, что можно дооснастить и переоснастить существующие термостатические регулирующие устройства, так что обеспечивается адаптация к потребностям в регулировании в зависимости от переоборудования или реконструкции, например, системы отопления.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что зажимный элемент, установленный на передаточном стержне или запорной части затвора, установлен с возможностью отсоединения от передаточного стержня или затвора. Этот зажимный элемент предназначен для позиционирования теплового исполнительного звена между корпусной частью и запорной частью затвора, чтобы сделать возможным перестановочное движение затворной части в зависимости от зарегистрированной температуры прилегающего массового потока. Благодаря разъемному креплению зажимного элемента затвор несложным способом могут заменить обычным затвором, для этого снимают зажимный элемент с передаточного стержня или запорной части затвора, после чего снимают тепловое исполнительное звено. Итак, затвор простым способом можно приспособить к различным применениям.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что на передаточном стержне между корпусной частью и запорной частью имеется зажимный элемент, к которому прилегает тепловое исполнительное звено, и промежуток между зажимным элементом и запорной частью может регулироваться в аксиальном направлении вдоль передаточного стержня. Благодаря этому тепловое звено можно предварительно сдвинуть, чтобы установить определенную рабочую точку или момент переключения. Это означает, что удлинение теплового исполнительного звена или перестановочное движение теплового исполнительного звена происходит только, начиная с определенной температуры массового потока. Чтобы достичь соответствующей регулировочной характеристики, эту предустановку предпочтительно согласуют с возвращающим усилием энергоаккумулирующего элемента.

Кроме того, задача, лежащая в основе изобретения, решается благодаря признакам пункта 11 формулы изобретения. Благодаря установке затвора по выбору, в частности затвора по одному из п.п.1-10, термостатическое регулирующее устройство может иметь гибкую в применении конструкцию. Итак, в зависимости от применения трубопроводное устройство термостатического регулирующего устройства можно оснастить и согласовать для регулирования или радиаторного, или панельного отопления.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления термостатического регулирующего устройства предусмотрено, что затвор с тепловым исполнительным звеном и приводным механизмом управляет проходом в первом участке трубопровода, а затвор для гидравлической балансировки управляет проходом во втором участке трубопровода. Благодаря этому можно создать такое термостатическое регулирующее устройство, при котором регулирование температуры воздуха в помещении осуществляют посредством температуры в подающем трубопроводе, а гидравлическая балансировка возможна благодаря предустановке затвора во втором участке трубопровода.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления термостатического регулирующего устройства предусмотрено, что термостатический клапан для регулирования температуры в помещении управляет проходом в первом участке трубопровода, а затвор с тепловым исполнительным звеном и расположенной на корпусной части регулировочной втулкой управляет проходом во втором участке трубопровода. При помощи регулировочной втулки могут отрегулировать функцию гидравлической балансировки, одновременно благодаря тепловому исполнительному звену затвора можно обеспечить регулирование температуры в подающем трубопроводе, причем в первом участке трубопровода можно применить обычный термостатический клапан для регулирования воздуха в помещении.

В соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления термостатического регулирующего устройства предусмотрено, что затвор с тепловым исполнительным звеном имеет приводной механизм для регулирования температуры в помещении, который действует между корпусной частью и передаточным стержнем, причем этот затвор выполнен с регулировочной втулкой на корпусной части и может быть установлен на соединительном элементе первого или второго участка трубопровода. На соединительном элементе другого участка трубопровода предусмотрена заглушка. Благодаря этому существующее термостатическое регулирующее устройство или его трубопроводное устройство можно оснастить только одним затвором, чтобы обеспечить температуру в подающем трубопроводе, необходимую для питания панельного отопления в данном помещении.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что перестановочное движение исполнительного звена вызывается температурой массового потока между подающим и обратным трубопроводом трубопроводного устройства. Благодаря тому, что тепловое исполнительное звено затвора непосредственно контактирует с массовым потоком в трубопроводном устройстве, обеспечивается точное управление затвором и, следовательно, термостатическим регулирующим устройством.

Еще один альтернативный вариант осуществления термостатического регулирующего устройства для регулирования массового потока с применением предлагаемого затвора позволяет реализовать, по меньшей мере, одну, в частности две, функции защиты. При оснащении термостатического регулирующего устройства корпусом, охватывающим поперечное отверстие участка трубопровода, благодаря применению этого затвора реализуется как защита от мороза, так и защита от избыточного давления. Поскольку температура окружающей среды падает ниже точки замерзания, это падение температуры регистрируется тепловым исполнительным звеном, вследствие чего запорная часть затвора открывает поперечное отверстие в участке трубопровода трубопроводного устройства, поэтому еще не замерзшая среда, в частности вода, может вытечь из трубопроводного устройства. Так обеспечивается защита от мороза. Если в трубопроводной системе возникает избыточное давление, например при кипении воды, то это давление может отвести затвор от седла клапана, так что поперечное отверстие в участке трубопровода трубопроводной системы открывается, и благодаря этому опять же могут достичь падения давления. В предпочтительном варианте затвор в корпусе, окружающем поперечное отверстие, установлен так, что его запорная часть открывает и закрывает это отверстие. Благодаря этому тепловое исполнительное звено регистрирует температуру окружающей среды, предпочтительно через выпускное отверстие в корпусе.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления терморегулирующего клапана также предусмотрена реализация, по меньшей мере, одной функции защиты. Это термостатическое регулирующее устройство, которое в отношении поперечного отверстия в участке трубопровода трубопроводной системы и установленного для этого корпуса устроено аналогично вышеописанному термостатическому регулирующему устройству, от последнего оно отличается только тем, что затвор открывает и закрывает выпускное отверстие в корпусе. Благодаря этому в полости корпуса давление и температура среды соответствуют величинам этих же параметров в трубопроводном устройстве. Однако поскольку температура падает ниже точки замерзания, это падение температуры регистрируется тепловым исполнительным звеном, и затвор открывает отверстие в корпусе, чтобы сделать возможным слив среды. В этом варианте предпочтительно предусмотрено, что в конце корпусного участка, в который помещен энергоаккумулирующий элемент, имеется мембрана давления. Благодаря этому может быть зарегистрировано избыточное давление и возможно управление открытием затвора, чтобы при помощи выпускного отверстия снизить избыточное давление и, таким образом, реализовать дополнительную функцию защиты.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления терморегулирующего клапана предусмотрено, что мембрана давления предусмотрена на корпусной части затвора. Благодаря этому при падении температуры ниже точки замерзания может произойти отвод запорной части затвора от выпускного отверстия, так что через него может вытечь еще остающаяся текучая среда. Альтернативно благодаря этой мембране избыточного давления могут осуществить функцию защиты от избыточного давления в резервуаре, так что при достижении определенного давления затвор своевременно открывается, и среда может вытечь из резервуара.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления терморегулирующего клапана предусмотрено, что с корпусной частью, в которой установлен энергоаккумулирующий элемент, контактирует исполнительный элемент, имеющий функциональную связь с энергоаккумулирующим элементом. Этот исполнительный элемент имеет два определенных крайних положения или положений хода. При этом предпочтительно предусмотрено, что одно из крайних положений предполагает закрытое положение затвора относительно выпускного отверстия. Во втором крайнем положении исполнительного элемента затвор отведен от выпускного отверстия, так что среда может вытекать. Благодаря этому исполнительному элементу можно обеспечить, что относительно выпускного отверстия можно устанавливать два определенных положения затвора. Переход от первого крайнего положения ко второму крайнему положению и обратно предпочтительно осуществляется мгновенно, так что возможно быстрое и полное открытие затвора относительно выпускного отверстия. В результате могут избежать закупорки из-за замерзания узкого зазора в отверстии.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления исполнительного элемента предусмотрено, что он выполнен в виде пружинной защелки. Благодаря этому создано простое в конструктивном отношении, не чувствительное к температуре устройство, благодаря которому возможно занятие двух крайних положений. Кроме того, такие пружинные защелки можно весьма точно рассчитать в зависимости от специфики применения.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления исполнительного элемента в виде пружинной защелки предусмотрено, что сила натяжения или перестановочное усилие исполнительного элемента отрегулировано так, что при температуре окружающей среды ниже 4°С энергоаккумулирующий элемент задает крайнее положение, при котором затвор открывает выпускное отверстие, а при температуре окружающей среды выше 4°С тепловое исполнительное звено перемещает затвор в другое крайнее положение, и выпускное отверстие закрывается. Благодаря этому создан регулирующий клапан для защиты от мороза, который делает возможным быстрое открытие и закрытие в зависимости от температуры окружающей среды или температуры воды.

Ниже изобретение, а также дополнительные предпочтительные конструктивные формы и усовершенствования описываются и объясняются более подробно на основе представленных на чертежах примеров. В соответствии с изобретением признаки, которые содержатся в описании и чертежах, могут использовать по отдельности или в любой комбинации. На чертежах изображено следующее.

Фиг.1. Схематичный вид сбоку на предлагаемый затвор для термостатического регулирующего устройства.

Фиг.2. Вариант исполнения затвора, альтернативный варианту, изображенному на фиг.1.

Фиг.3. Схематичный вид примера монтажа термостатических регулирующих устройств.

Фиг.4а. Схематичный увеличенный вид, соответствующий первому варианту осуществления термостатического регулирующего устройства с затвором.

Фиг.4b. Схематичный увеличенный вид, соответствующий второму варианту осуществления термостатического регулирующего устройства с затвором.

Фиг.4с. Схематичный увеличенный вид, соответствующий третьему варианту осуществления термостатического регулирующего устройства с затвором.

Фиг.5. Схематичный вид сверху на альтернативный вариант осуществления термостатического регулирующего устройства с затвором.

Фиг.6. Схематичный вид сбоку на термостатическое регулирующее устройство согласно фиг.5.

Фиг.7. Схематичный вид сбоку на вариант осуществления термостатического регулирующего устройства, альтернативный варианту согласно фиг.6.

Фиг.8. Схематичный вид сбоку на еще один вариант осуществления термостатического регулирующего устройства, альтернативный варианту согласно фиг.6.

На фиг.1 представлен схематичный вид в разрезе затвора 11. Затвор 11 предпочтительно выполнен в виде вставного патрона; он предназначен для применения в термостатических регулирующих устройствах 12, которые в отношении места установки для примера более подробно показаны и описаны в связи с фиг.3, а в отношении конструкции - в связи с фиг.4а-4с.

Затвор 11 содержит запорную часть 14, которая может перемещаться относительно седла клапана в термостатическом регулирующем устройстве 12 для регулирования массового потока. Запорная часть 14 затвора, например, содержит передаточный стержень 16, который направляем корпусной частью 18 с возможностью перемещения в аксиальном направлении. Предпочтительно передаточный стержень 16 проходит через полость 19 корпусной части 18, а с противоположной стороны он выведен из корпусной части 18. Корпусная часть 18 имеет первую деталь 21, предпочтительно U-образную, и вторую деталь 22, которые прикреплены друг к другу посредством разъемного, в частности резьбового соединения. Альтернативно можно предусмотреть неразъемное соединение, например, при помощи прессовой посадки или соединения с защелкой. В первой детали 21 предусмотрено направляющее отверстие 24, расположенное напротив направляющего отверстия 24 во второй детали. Направляющие отверстия 24 предпочтительно имеют уплотнительный и/или направляющий элемент 26 для направления передаточного стержня 16 с легким ходом и предпочтительной герметизации полости 19.

Для установки запорной части 14 в исходном положении в полости 28 камеры 19 предусмотрен энергоаккумулирующий элемент 29, в частности пружина сжатия. Одним из своих концов эта пружина прилегает к дну 31 полости, которое выполнено, например, в виде шайбы и опирается на уступ детали 21.

Альтернативно, энергоаккумулирующий элемент 29 может опираться прямо на деталь 21. Напротив предусмотрен упор 33, находящийся в зацеплении с передаточным стержнем 16. Например, упор 33 закреплен в U-образном углублении передаточного стержня 16 и выполнен в виде шайбы. Также в качестве упора 33 перпендикулярно передаточному стержню 16 можно установить стержень. Кроме того, альтернативно можно предусмотреть, что передаточный стержень 16 содержит упор 33, сформованный или напрессованный с ним за одно целое. Кроме того, упор 33 прилегает к детали 22, вследствие чего направление движения запорной части 14, создаваемое энергоаккумулирующим элементом 29, ограничено.

С концом передаточного стержня 16, противоположным запорной части 14, контактирует приводное устройство 36 (изображено лишь схематично), например, выполненное в виде терморегулирующего устройства. Это устройство может представлять собой термоголовку или температурный датчик, который вместе с терморегулятором управляет перемещением передаточного стержня 16.

Вне корпусной части 18 предусмотрено тепловое исполнительное звено 41, предпочтительно окружающее передаточный стержень 16, которое на одном конце опирается на опорную поверхность 42 корпусной части 18, а с противоположной стороны - на зажимный элемент 44, разъемно закрепленный на передаточном стержне 16. Альтернативно зажимной элемент 44 можно разъемно закрепить на запорной части 14, так что после снятия зажимного элемента 44 с передаточного стержня 16 или запорной части 14 можно вынуть или заменить тепловое исполнительное звено 41.

Благодаря регулировке промежутка между зажимной пластиной 44 и запорной частью 14 или опорной поверхностью 42 корпусной части 18 предварительно натягивают тепловое исполнительное звено 41, так что его рабочая точка начинается только с определенной температуры.

Тепловое исполнительное звено 41 изготовлено из так называемого сплава с памятью формы. Такие сплавы с памятью формы, которые также носят название "сплав SMA" (shape memory alloy), например, состоят от сплава TiNi, сплава на основе меди, сплава на основе железа или из пластика с памятью формы. Подобные сплавы делают перестановочное движение возможным, начиная с определенного значения температуры. В отличие от расширительных восковых элементов такие сплавы своего агрегатного состояния не меняют. Благодаря этому обеспечено малое время реакции. Кроме того, такие сплавы обладают тем преимуществом, что они могут развить большие закрывающие усилия, так что, также начиная с определенной температуры, тепловое исполнительное звено 41 преодолевает возвращающее усилие энергоаккумулирующего элемента 29, который устанавливает запорную часть 14 в исходном положении 28, поскольку не достигнуто определенное значение температуры, и тепловое исполнительное звено 41 неактивно. Благодаря устройству в соответствии с данным примером осуществления предпочтительно обеспечена компактная конструкция.

Корпусная часть 18 на своем наружном периметре, в частности на первой детали 21, имеет резьбовую часть 46 или крепежный участок для крепления затвора 11 в монтажном положении относительно седла клапана.

На фиг.2 представлена предпочтительная усовершенствованная конструкция затвора 11, соответствующего фиг.1. Принимая во внимание совпадающие признаки, делаются ссылки на фиг.1. В этом варианте предпочтительно предусмотрено, что корпусная часть 18, в частности деталь 21, окружена, по меньшей мере, на некоторых участках регулировочной втулкой 49. Регулировочная втулка 49 преимущественно сцеплена с резьбовой частью 46, благодаря этому ее положение относительно корпусной части 18 могут менять в аксиальном направлении. Наружный периметр регулировочной втулки 49 опять же имеет резьбовую часть 51 или крепежный участок для крепления затвора 11 в термостатическом регулирующем устройстве 12. Благодаря втулке 49 могут осуществить гидравлическую балансировку. Для этого, например, затвор 11 позиционируют так, что при установке запорной части 14 в исходном положении 28 для массового потока через седло клапана обеспечивается постоянное проходное сечение.

На фиг.3 схематично представлен пример установки термостатического регулирующего устройства 12. Например, в многоквартирном доме монтируют стояк 53, причем на каждом этаже и для каждой квартиры предусмотрен отвод 54 от стояка 53, который идет к термостатическому регулятору 12 как подводящий трубопровод 64. Термостатическое регулирующее устройство 12 содержит отводящий трубопровод 74, идущий к радиаторному или панельному отоплению.

На фиг.4а схематично в увеличенном виде изображено трубопроводное устройство 61 термостатического регулирующего устройства 12. Трубопроводное устройство 61 охватывает первый участок 62 трубы, один конец 63 которого соединен с подводящим трубопроводом 64. На противоположном конце 65 на первом участке 61 трубопровода предусмотрен соединительный элемент 66. Кроме того, трубопроводное устройство 61 содержит второй участок 72 трубопровода, к одному концу 73 которого могут присоединить отводящий трубопровод 74, идущий, например, к отоплению горячим полом или радиаторному отоплению. Напротив конца 73 на конце 75 имеется соединительный элемент 76. Между первым и вторым участком 62, 72 трубопровода предусмотрена соединительная деталь 78, которая может иметь запорный или воздуховыпускной клапан 79. Предпочтительно благодаря этому образовано Н-образное трубопроводное устройство 61.

Для регулирования температуры в подающем трубопроводе для панельного отопления, например стенного отопления, потолочного отопления или отопления нагретым полом, согласно фиг.4а в первый участок 72 трубопровода установлен и закреплен на соединительном элементе 66 затвор 11 с тепловым исполнительным звеном. На первом участке 72 трубопровода предусмотрен обычный дроссельный клапан 61 для гидравлической балансировки. Кроме того, затвор 11 охватывает приводное устройство 36 для регулирования температуры в помещении. При помощи приводного устройства 36 пользователь по потребности устанавливает желательную температуру в помещении. В результате исходное положение 28 запорной части 14 затвора изменяется и, таким образом, деблокируется соответствующее постоянное проходное сечение дросселя. Благодаря предлагаемому затвору 11 и установке его в участке трубопровода 62 движение затвора 11 в направлении закрытия и открытия управляется тепловым исполнительным звеном 41, которое регистрирует температуру массового потока, существующего в участке трубопровода 62 или в соединительной детали 78 и/или во втором участке 72 трубопровода. Например, если необходимо регулировать температуру в подающем трубопроводе панельного отопления, перестановочное движение теплового звена 41 происходит тогда, когда температура массового потока превышает 40°С. Благодаря этому подводящий трубопровод 64 или седло 83 клапана, предусмотренное в первом участке 62 трубопровода и взаимодействующее с запорной частью 14 затвора, закрывается. Поскольку температура падает, усилие нажима теплового исполнительного звена 41 уменьшается, и становится возможным повышенный расход.

Затвор 11 можно использовать для дооборудования или переоборудования системы отопления с радиаторного отопления на панельное отопление. Поскольку замену затвора 11 осуществляют в существующем радиаторном отоплении, можно снять тепловое исполнительное звено 41 и опять же вставить в термостатическое регулирующее устройство 12 затвор 11.

На фиг.4b представлен вариант исполнения термостатического регулирующего устройства, альтернативный варианту, изображенному на фиг.12. Термостатические клапаны, применяемые ранее в таких трубопроводных устройствах 61 для регулирования температуры в помещении, остаются на участке 62 трубопровода. Предлагаемый затвор 11 крепят на втором участке 72 при помощи соединительного элемента 76. Для крепления затвора 11 во втором участке 72 трубопровода на корпусной части 18 предусмотрена регулировочная втулка 49, так что затвор 11 кроме регулирования температуры в подающем трубопроводе одновременно выполняет функцию гидравлической балансировки, а запорную часть 14 затвора при помощи втулки 49 позиционируют относительно седла 83 клапана так, чтобы осуществить гидравлическую балансировку.

На фиг.4с представлен еще один вариант исполнения термостатического регулирующего устройства 12. Например, на втором конце 65 первого участка 62 трубопровода устанавливают заглушку 85, чтобы закрыть этот конец 65. На втором конце 75 второго участка 72 трубопровода предусмотрен затвор 11, например, изображенный на фиг.2, который содержит приводное устройство 36, чтобы сделать возможным регулирование температуры в помещении, установку гидравлической балансировки при помощи регулировочной втулки 49 и регулирование температуры в подающем трубопроводе посредством теплового исполнительного звена 41.

Монтажом систем отопления в зданиях применение предлагаемых затворов 11 и предлагаемых термостатических регулирующих устройств 12 не ограничивается. Более того, термостатическое регулирующее устройство 12 и затвор 11 могут использовать для защиты от мороза в различных сферах применения. Например, регулирующее устройство 12 могут предусмотреть в автомобилях с целью защиты от мороза в резервуарах для жидкости для стеклоомывателя или в баках для воды, в частности в баках пресной воды. Такие баки пресной воды могут использовать, например, при содержании животных, так что защита от мороза предусмотрена не только в баках, но и в поилках на пастбище или в стойлах. Например, защиту от мороза могут обеспечить также в поилках для лошадей, предусмотренных в каждом боксе для одного или нескольких животных.

При применении затвора 11 в качестве регулирующего клапана для защиты от мороза рабочую точку теплового исполнительного звена 41 устанавливают так, что при падении температуры, например, ниже 4°С происходит управление перестановочным движением теплового исполнительного звена 41, чтобы сделать возможным вытекание жидкости и предотвратить замерзание жидкости, преимущественно воды, в трубопроводах и/или в баке. Ниже рассмотренный случай применения для примера описывается более подробно. На фиг.5 представлен схематичный вид сверху на трубопроводное устройство 61, которое дополнительно имеет затвор 11, изображенный схематично на виде сбоку, см. фиг.6. Трубопроводное устройство 61 согласно фиг.5 имеет подводящий трубопровод 64, который посредством прямолинейного участка 62 трубопровода переходит в отводящий трубопровод 74. Между подводящим трубопроводом 64 и отводящим трубопроводом 74 предусмотрено поперечное отверстие 91, которое, например, образует с участком 62 подающего и обратного трубопровода 64, 74 Т-образный участок трубопровода. Вокруг поперечного отверстия 91 установлен корпус 92, имеющий выпускное отверстие 94. В корпусе 92 установлен затвор 11, причем запорная часть 14 затвора 11 открывает и закрывает седло 83 клапана на поперечном отверстии 91. Затвор 11 имеет передаточный стержень 16, который служит опорой для запорной части 14 и пересекает полость 19 корпусной части 18, причем в полости 19 установлен энергоаккумулирующий элемент 29. Снаружи корпусной части 18 установлено тепловое исполнительное звено 41. В этом примере осуществления приводное устройство 36 на затворе 11 не предусмотрено. Если приводное устройство 36 предусмотрено, то тепловое исполнительное звено 41 можно не использовать.

Пример, представленный на фиг.5 и 6, делает возможной защиту от мороза в трубопроводах и резервуарах для жидких сред. В частности, такое регулирующее устройство 12 можно предусмотреть в жилом автомобиле и т.д. По подающему трубопроводу 64 вода вдоль участка 62 трубопровода подается к отводящему трубопроводу 74. При температуре выше точки замерзания, например, воды затвор 14 закрывает поперечное отверстие 91 и располагается в седле 83 клапана. Поскольку температура окружающей среды падает ниже точки замерзания, эта температура регистрируется тепловым исполнительным звеном 41, так как она через выпускное отверстие 94 распространяется также в полости корпуса 92. Усилие нажима теплового исполнительного звена 41 падает, и возвращающее усилие энергоаккумулирующего элемента 29 преобладает, так что запорная часть 14 затвора открывает поперечное отверстие 91, и вода, проходящая в участке 62 трубопровода, может попасть в полость корпуса 92, а оттуда через выпускное отверстие 94 - например, в окружающее пространство. Благодаря этому обеспечивается, что находящаяся в трубопроводах вода не замерзает.

Эта конструкция наряду с функцией защиты от мороза имеет дополнительную функцию защиты от избыточного давления. Поскольку, например, в системе трубопроводов находится кипящая вода, и из-за этого устанавливается избыточное давление, превышающее определенное давление в трубопроводе, это избыточное давление может действовать против теплового исполнительного звена 41, и запорная часть 11 затвора открывается, так что опять-таки создана возможность для выхода воды из трубопроводного устройства 61 через выпускное отверстие 94.

Вышеописанную конструкцию можно применять также в баках для воды для других областей использования.

На фиг.7 представлен вариант исполнения, альтернативный варианту, изображенному на фиг.6. В варианте, который изображен на фиг.7, возможна реализация функции защиты от мороза. В отличие от варианта в соответствии с фиг.6 здесь затвор установлен с поворотом на 90°, он закрывает выпускное отверстие 94 при температуре окружающей среды выше точки замерзания. В этом варианте затвор 11 модифицирован таким образом, что вместо второй детали 22 корпусной части 18 предусмотрена мембрана 96 давления, чтобы при падении температуры ниже точки замерзания энергоаккумулирующий элемент 29 мог отвести передаточный стержень 16 настолько, что запорная часть 14 отходит от седла 83 клапана, чтобы сделать возможным вытекание через поперечное отверстие 91 и выпускное отверстие 94 среды, в частности воды, из участка 82 трубопровода.

В примере осуществления изобретения согласно фиг.7 дополнительно может быть реализована функция защиты от избыточного давления. В этом случае эффективная поверхность мембраны 96, нагруженная давлением, выполнена так, что она имеет большую площадь, чем замыкающая поверхность запорной части 14 затвора, а корпусная часть 18 имеет такую конструкцию, что избыточное давление в полости 92, имеется также в корпусной части 18. Так как площадь поверхности мембраны 96 под этим давлением больше соответствующей площади запорной части 14 затвора, то становится возможным открытие затвора 11 при этом избыточном давлении, так что при существующем избыточном давлении среда, в частности вода, может вытекать через выпускное отверстие 94.

В обоих предыдущих вариантах существует возможность крепления затворов 11 к корпусу 92 при помощи быстроразъемного соединения. Например, можно предусмотреть штыковой затвор, поворотный затвор или затвор с защелкой. Альтернативно могут предусмотреть, что положение корпусной части 18 относительно корпуса 92 могут менять при помощи регулировочного устройства. Например, можно предусмотреть резьбовое устройство, во-первых, чтобы сделать возможной регулировку положения затвора 11 относительно поперечного отверстия 91 или выпускного отверстия 94, во-вторых, чтобы управлять затвором 11 вручную. Это, например, может иметь место, если резервуар необходимо опорожнить с целью замены воды или чистки.

На фиг.8 представлен еще один вариант исполнения, альтернативный варианту, изображенному на фиг.6. При этом варианте функция защиты от мороза также возможна. От обоих вариантов, изображенных на фиг.6 и 7, вариант в соответствии с фиг.8 отличается тем, что на корпусной части 18 предусмотрен исполнительный элемент 101 с двумя стабильными крайними положениями хода. Исполнительный элемент 101 предпочтительно выполнен в виде пружинной защелки, которая действует между передаточным стержнем 16 и первой деталью 21 корпусной части 18. Установка и опора исполнительного элемента 101, который может быть выполнен, например, в виде тарельчатой пружины, предпочтительно осуществляется благодаря зажиму, вводу в паз или позиционированию наружного и/или внутреннего периметра в лоткообразном углублении. Это обеспечивает несложный монтаж исполнительного элемента 101, который можно предусмотреть на корпусе 18 и/или на опоре 102, расположенной на затворе 11.

Энергоаккумулирующий элемент 29 одним концом опирается на опору 102, расположенную на передаточном стержне 16, а противоположным концом - например, на шайбу 103. Шайбу 103 можно убрать, чтобы энергоаккумулирующий элемент 29 непосредственно контактировал с нижележащей корпусной частью. Одновременно опора 101 может служить в качестве опоры для исполнительного элемента 101, причем предпочтительно предусмотрено, что опору 102 можно отсоединить от передаточного стержня 16, так что возможна несложная замена исполнительного элемента 101. Опора 102 предпочтительно имеет, например, кольцевое углубление, в которое входит внутренний периметр исполнительного элемента 101.

В этом варианте передаточный стержень 16, например, проходит через трубопроводное устройство 61 и закрывает выпускное отверстие 94, ответвляющееся прямо на трубопроводном устройстве 61 или между подводящим трубопроводом 64 и отводящим трубопроводом 74. Для уплотнения трубопроводного устройства 61 относительно передаточного стержня 16 предусмотрено, по меньшей мере, одно уплотнение 104. Дополнительно предусмотрено уплотнение 104 между трубопроводным устройством 61 и корпусной частью 18. В качестве альтернативы этому варианту исполнительный элемент 101 можно использовать также в случае расположения затвора 11 согласно предыдущим чертежам.

Тепловое исполнительное звено 41 предусмотрено в трубопроводном устройстве 61. При температуре окружающего воздуха или воды более 4°С, которая действует на тепловое исполнительное звено, затвор 11 находится в закрытом положении, а запорная часть 14 затвора закрывает выпускное отверстие 94, так как при этой температуре тепловым исполнительным звеном 41 создается закрывающее усилие, и закрывающее усилие теплового исполнительного звена 41 больше возвращающего усилия энергоаккумулирующего элемента 29. Исполнительный элемент 101 установлен в крайнем положении 106. Если температура окружающего воздуха или воды падает ниже 4°С, закрывающее усилие теплового исполнительного звена 41 снижается, и преобладает усилие энергоаккумулирующего элемента 29. Вследствие этого происходит перестановочное движение исполнительного элемента 101, и исполнительный элемент 101 мгновенно перемещается из первого крайнего положения 106 во второе крайнее положение 108, обозначенное пунктирной линией. Благодаря этому достигают молниеносного открытия или отвода запорной части 14 затвора от выпускного отверстия 94, и среда, находящаяся в трубопроводном устройстве 61, может вытекать через выпускное отверстие 94. Итак, возможно регулирование с целью защиты от мороза, причем обеспечено быстрое открытие и быстрое занятие открытого положения затвором 11 или второго крайнего положения 108 исполнительным элементом 101. Благодаря исполнительному элементу 101 оба крайних положения 106 и 108 также самоблокируются до определенного перестановочного усилия энергоаккумулирующего элемента 29 и теплового исполнительного звена 41.

Если температура окружающей среды снова повышается до значения более 4°С, преобладает закрывающее усилие теплового исполнительного звена 41, и запорная часть 14 затвора перемещается в закрытое положение к выпускному отверстию 94, вследствие чего исполнительный элемент 101 снова занимает крайнее положение 106. В качестве альтернативы представленному исполнительному элементу 101 можно создать несколько таких элементов 101, включенных друг за другом, чтобы сохранять или молниеносно занимать соответствующие крайние положения 106 и 108.

Каждый из описанных признаков является для изобретения существенным, и их могут комбинировать друг с другом любым образом.