Управляемый давлением клапан
Изобретение относится к управляемому давлением клапану. Управляемый давлением клапан (100) содержит чувствительное к давлению клапанное седло (103), чувствительный к давлению клапанный элемент (104), диафрагму (105), смещающий элемент (106) и вставной элемент (200). Вставной элемент (200) соединяет между собой клапанное седло (103) и смещающий элемент (106), способствуя, таким образом, натяжению смещающего элемента (106). Вставной элемент (200) расположен, по меньшей мере частично, на пути потока через управляемый давлением клапан (100), при этом поток текучей среды может проходить через одно или более отверстий (201, 206) вставного элемента (200). В результате обеспечена возможность натяжения и стабилизации смещающего элемента без помех потоку текучей среды через клапан, смещающий элемент размещен вне потока текучей среды и не мешает потоку. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к управляемому давлением клапану, содержащему по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие для текучей среды, чувствительное к давлению клапанное седло, чувствительный к давлению клапанный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно чувствительного к давлению клапанного седла, диафрагму, которая управляет положением чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла, смещающий элемент, выполненный с возможностью приложения усилия к чувствительному к давлению клапанному элементу в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла, и вставной элемент, соединяющий между собой чувствительное к давлению клапанное седло и смещающий элемент, способствуя натяжению смещающего элемента. В клапане согласно настоящему изобретению вставной элемент расположен, по меньшей мере частично, на пути потока через управляемый давлением клапан. Кроме того, вставной элемент оснащен одним или более отверстий, обеспечивающих возможность прохождения потока текучей среды через вставной элемент.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для защиты гидравлического оборудования в зданиях от изменений дифференциального давления, которые возникают, например, в распределительной сети централизованного теплоснабжения, необходимо устанавливать управляемые давлением клапаны.
В документе US 2015/0308579 А1 раскрыт регулировочный клапан, не зависящий от разницы давлений. В седле клапана установлен с возможностью перемещения полый поршень. Клапан содержит камеру, сообщающуюся по текучей среде с впускным отверстием клапана и полым поршнем, и смещающий элемент, обеспечивающий принудительное перемещение полого поршня к камере. Головка сжимает смещающий элемент посредством телескопического штока, при этом шток присоединен к указанной головке на одном конце и к регулировочному болту на другом конце.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача, решаемая при осуществлении настоящего изобретения, состоит в создании управляемого давлением клапана, в котором смещающий элемент размещен вне пути потока текучей среды и поэтому не мешает потоку.
Другая задача, решаемая при осуществлении настоящего изобретения, состоит в создании управляемого давлением клапана, в котором обеспечена возможность натяжения и стабилизации смещающего элемента без помех потоку текучей среды через клапан.
Настоящее изобретение относится к управляемому давлением клапану, содержащему:
- по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие для текучей среды;
- чувствительное к давлению клапанное седло;
- чувствительный к давлению клапанный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно чувствительного к давлению клапанного седла, причем положение чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла задает первую степень открытия управляемого давлением клапана,
- диафрагму, соединенную с чувствительным к давлению клапанным элементом и имеющую первую сторону, подверженную воздействию первого давления, и вторую сторону, подверженную воздействию второго давления, так что изменения в разнице давлений между первым давлением и вторым давлением приводят к отклонению диафрагмы, с изменением, таким образом, положения чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла,
- смещающий элемент, выполненный с возможностью приложения усилия к чувствительному к давлению клапанному элементу в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла, и
- вставной элемент, соединяющий между собой чувствительное к давлению клапанное седло и смещающий элемент, способствуя натяжению смещающего элемента, причем вставной элемент расположен, по меньшей мере частично, на пути потока через управляемый давлением клапан, при этом вставной элемент имеет одно или более отверстий, обеспечивающих возможность прохождения потока текучей среды через вставной элемент.
Таким образом, согласно изобретению предложен управляемый давлением клапан для использования в системах, в которых необходимо контролировать разницу давлений между двумя точками системы. Например, управляемые давлением клапаны могут быть установлены в системах централизованного теплоснабжения в точках соединения между общей системой отопления и зданиями-потребителями. Управляемые давлением клапаны обеспечат управление разницей давлений между центральной системой отопления и/или охлаждения и системой теплоснабжения и/или охлаждения зданий-потребителей. В контексте данной заявки понятие «управляемый давлением клапан» следует толковать, как обозначающее клапан, способный управлять дифференциальным давлением и поддерживать его в клапане независимо от изменений в условиях давления в системе, например, изменений давления на впуске и/или выпуске. Благодаря управлению и поддержанию дифференциального давления в клапане регулирования потока, можно, таким образом, управлять и поддерживать расход текучей среды через клапан.
Клапан имеет по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие для текучей среды. При эксплуатации текучая среда поступает в клапан через впускное отверстие, протекает через внутреннее пространство клапана и покидает клапан через выпускное отверстие. Указанное по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды, обеспечивающее поступление текучей среды в клапан, обычно соединено с точкой отопительной системы, в которой возможно изменение давления. По меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды сообщается по текучей среде с по меньшей мере одним выпускным отверстием, соединенным с точкой с другими давлением, обеспечивая, тем самым, выход текучей среды из клапана.
Следует понимать, что чувствительное к давлению клапанное седло является стандартным клапанным седлом, формирующим часть чувствительного к давлению участка клапана, например, имеющим круглую форму и являющимся неподвижной частью клапана, расположенной внутри клапана между впускным отверстием и выпускным отверстием.
Чувствительный к давлению клапанный элемент, также формирующий часть чувствительного к давлению участка клапана, установлен с возможностью перемещения относительно чувствительного к давлению клапанного седла, то есть он может перемещаться в направлении к чувствительному к давлению клапанному седлу и от него с изменением расхода и, соответственно, потери давления. Участок чувствительного к давлению клапанного элемента, который находится ближе к чувствительному к давлению клапанному седлу, может иметь форму, соответствующую форме чувствительного к давлению клапанного седла, так что он может войти в чувствительное к давлению клапанное седло и примыкать к нему. Положение чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла задает первую степень открытия управляемого давлением клапана, то есть степень открытия, связанную с чувствительным к давлению участком клапана. Первая степень открытия определяет поток текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием, то есть поток текучей среды через клапан. Путем перемещения чувствительного к давлению клапанного элемента к чувствительному к давлению клапанному седлу можно уменьшить степень открытия и уменьшить, таким образом, поток текучей среды через клапан. Когда чувствительный к давлению клапанный элемент входит в чувствительное к давлению клапанное седло или примыкает к нему, клапан закрывается, а поток текучей среды через клапан прерывается. Аналогично, перемещение чувствительного к давлению клапанного элемента от чувствительного к давлению клапанного седла приводит к увеличению первой степени открытия и, таким образом, к увеличению потока текучей среды через клапан.
Диафрагма управляемого давлением клапана изготовлена из гибкого материала, за счет чего она отклоняется в ответ на разницу между первым и вторым давлениями, которым подвергаются две стороны диафрагмы, то есть она отклоняется в ответ на разницу давлений на ее противоположных сторонах. Первое и второе давления могут, например, представлять собой давления во впускном и, соответственно, выпускном отверстиях. В другом примере, первое давление может действовать во впускном отверстии (выпускном отверстии), а второе давление может действовать в точке внутри клапана, которая определенным образом отражает давление в выпускном (впускном) отверстии. В еще одном примере, первое и второе давления могут соответствовать уровням давления в других частях системы с потоком текучей среды.
Диафрагма соединена с чувствительным к давлению клапанным элементом, вследствие чего отклонения диафрагмы определяют положение чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла. Первая сторона диафрагмы подвержена воздействию первого давления, то есть, давления, которое воздействует на чувствительный к давлению клапанный элемент. Вторая сторона диафрагмы расположена напротив первой стороны и подвергается воздействию второго давления. Если второе давление, например, выше первого давления, диафрагма будет отклоняться в направлении чувствительного к давлению клапанного элемента, принуждая его перемещаться к чувствительному к давлению клапанному седлу. Также, если имеется изменение в разнице давлений, диафрагма будет отклоняться в ответ на указанное изменение, что впоследствии вызовет перемещение чувствительного к давлению клапанного элемента. В случае, когда разница давлений между первым давлением и вторым давлением увеличивается, чувствительный к давлению клапанный элемент перемещается к чувствительному к давлению клапанному седлу, уменьшая степень открытия. Аналогично, в случае, когда разница давлений между первым давлением и вторым давлением уменьшается, чувствительный к давлению клапанный элемент перемещается от чувствительного к давлению клапанного седла, увеличивая степень открытия клапана.
Клапан дополнительно содержит смещающий элемент, который вынуждает чувствительный к давлению клапанный элемент перемещаться от чувствительного к давлению клапанного седла так, что клапан может оставаться в открытом состоянии. Смещающий элемент работает совместно с диафрагмой, управляя положением чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла. Смещающий элемент, то есть, его постоянная смещения и размер, задает максимальную разницу давлений между первым и вторым давлениями, тем самым задавая пропускную способность клапана. Смещающий элемент может быть соединен с чувствительным к давлению клапанным элементом и/или диафрагмой.
Вставной элемент соединяет между собой чувствительное к давлению клапанное седло и смещающий элемент. Он может выполнен быть в виде жесткого элемента, примыкающего к чувствительному к давлению клапанному седлу на одном конце и прикрепленного к смещающему элементу на другом конце. Другими словами, он сжимается между смещающим элементом и чувствительным к давлению клапанным седлом, способствуя натяжению смещающего элемента. Таким образом, вставной элемент выталкивает смещающий элемент с пути потока через клапан, гарантируя тем самым, что смещающий элемент не будет мешать потоку текучей среды через клапан.
Часть смещающего элемента, прикрепленная к вставному элементу, может окружать часть вставного элемента с обеспечением прочного зацепления между вставным и смещающим элементами. Такое крепление также способствует стабильности смещающего элемента. Как можно понять из приведенного выше описания, вставной элемент по меньшей мере частично расположен на пути потока через управляемый давлением клапан, так как он размещен посредством чувствительного к давлению клапанного седла, которое, в свою очередь, расположено между впускным отверстием и выпускным отверстием. Вставной элемент оснащен одним или более отверстий, обеспечивающих прохождение потока текучей среды через вставной элемент, и проходит по направлению к одному из выпускных отверстий.
Назначение вставного элемента состоит в натяжении смещающего элемента. Такое натяжение смещающего элемента способствует чувствительности клапана. Это позволяет использовать смещающий элемент, имеющий относительно небольшой размер и низкую характеристическую постоянную смещения. Кроме того, поскольку вставной элемент прикреплен к одному концу смещающего элемента, смещающий элемент стабилизируется, когда другой конец вставного элемента примыкает к чувствительному к давлению клапанному седлу, являющемуся неподвижной частью клапана. Стабильность смещающего элемента играет важную роль в работе клапана. А именно, когда смещающий элемент стабилен, обеспечивается высокая чувствительность клапана и клапан может автоматически изменять степень открытия в ответ на довольно небольшую разницу давлений. Вставной элемент также отдаляет смещающий элемент от пути потока текучей среды через клапан, при этом он располагается непосредственно на пути потока. Такая компоновка является преимущественной, поскольку в такой конфигурации смещающий элемент не мешает потоку текучей среды. В дополнение, так как вставной элемент оснащен отверстиями, он не влияет на поток через клапан. Указанный поток в некоторой степени направляется через вставной элемент через эти отверстия. Важно отметить, что все перечисленные выше функции и преимущества достигаются за счет единственного вставного элемента, имеющего одно или более отверстий. В известных их уровня техники клапанах такие признаки либо отсутствуют, либо обеспечиваются за счет множества компонентов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения одно или более отверстий вставного элемента могут быть предусмотрены на участке вставного элемента, примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу, и сбоку вставного элемента. Одно или более отверстий, предусмотренных на участке, примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу, позволяют потоку текучей среды поступать во вставной элемент, в то время как одно или более отверстий, предусмотренных сбоку, позволяют потоку текучей среды выходить из вставного элемента. Разумеется, поток текучей среды может поступать через отверстия, предусмотренные сбоку, и выходить через отверстия в участке, примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу. Таким образом, отверстия позволяют потоку текучей среды проходить через вставной элемент и, соответственно, клапан.
Участок вставного элемента, примыкающий к смещающему элементу, может быть закрыт, препятствуя прохождению потока текучей среды к смещающему элементу. В результате, смещающий элемент не подвергается напрямую воздействию потока текучей среды, что может повлиять на поток через клапан. Таким образом, смещающий элемент не мешает потоку текучей среды, что в противном случае могло бы вызвать турбулентность потока. Более того, данный участок вставного элемента сформирован так, что смещающий элемент окружает его, обеспечивая, тем самым, стабилизацию всего вставного элемента.
Вставной элемент может быть сменным, благодаря чему может быть вставлен новый вставной элемент. Разные вставные элементы могут иметь разный размер, то есть высоту и ширину, разное количество отверстий, отверстия разного размера и формы и т.д. Благодаря наличию такого сменного элемента в клапане, используя одинаковые корпусы клапана и другие важные компоненты клапана можно изготавливать множество управляемых давлением клапанов с разной пропускной способностью и максимальной разницей давлений путем простого выбора подходящего вставного элемента. Это снижает количество разных компонентов клапана, необходимых для изготовителя, и, соответственно, снижает производственные затраты.
Натяжение смещающего элемента может частично задаваться высотой вставного элемента, а расстояние между чувствительным к давлению клапанным седлом и смещающим элементом может быть задано высотой вставного элемента. Возможность натяжения смещающего элемента является его индивидуальной особенностью, которую можно дополнительно корректировать за счет высоты вставного элемента. Высота вставного элемента задает расстояние между чувствительным к давлению клапанным седлом и смещающим элементом, а также задает приложение усилия для смещающего элемента. Высоту вставного элемента можно выбрать в соответствии с требуемой пропускной способностью клапана и требуемой максимальной разницей давлений, установленной клапаном.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, смещающий элемент может задавать максимальную разницу давлений между первым и вторым давлениями, то есть, максимальную разницу давлений, которая может быть установлена клапаном.
Смещающий элемент клапана может представлять собой или содержать по меньшей мере одну пружину. Пружина может представлять собой, например, сжимаемую пружину или торсионную пружину. Альтернативно, смещающий элемент может представлять собой или содержать другие подходящие устройства, способные приложить усилие к чувствительному к давлению клапанному элементу или принудительно перемещать его в направлении к чувствительному к давлению клапанному седлу или от него.
Чувствительный к давлению клапанный элемент может иметь чашевидную форму. В контексте данной заявки термин «чашевидный» следует толковать как означающий, что чувствительный к давлению клапанный элемент имеет нижнюю и боковые стенки, задающие свободный край, позволяющий разместить внутри него объект. В данном случае внутри чувствительного к давлению клапанного элемента может быть размещен смещающий элемент. Кроме того, ширина чувствительного к давлению клапанного элемента может постепенно уменьшаться от конца, находящегося ближе к чувствительному к давлению клапанному седлу, к концу, где закреплена диафрагма. Данная форма может обеспечить дополнительную защиту смещающего элемента при уменьшении объема вокруг него, и вокруг смещающего элемента будет находиться меньшее количество текучей среды.
В случае, когда чувствительный к давлению клапанный элемент имеет чашевидную форму, первая степень открытия клапана может быть определена расстоянием между свободным краем чашевидного клапанного элемента и чувствительным к давлению клапанным седлом.
Вставной элемент может быть по меньшей мере частично размещен внутри чувствительного к давлению клапанного элемента. Если вставной элемент размещен внутри чувствительного к давлению клапанного элемента, смещающий элемент будет полностью выталкиваться с пути потока через клапан. Кроме того, смещающий элемент, размещенный внутри чувствительного клапанного элемента, может иметь высоту, отличающуюся от высоты чувствительного к давлению клапанного элемента. Этим обеспечивается пространство для вставного элемента для занятия участка чувствительного к давлению клапанного элемента, находящегося ближе к чувствительному клапанному седлу. Чем больше участок вставного элемента внутри чувствительного к давлению клапанного элемента, тем сильнее смещающий элемент защищен от прямого потока текучей среды.
Управляемый давлением клапан может дополнительно содержать часть регулирования потока, которая содержит:
- клапанное седло регулирования потока,
- по меньшей мере один канал, соединяющий по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие для текучей среды,
- поршень, и
- клапанный элемент регулирования потока, установленный с возможностью перемещения относительно клапанного седла регулирования потока, причем положение клапанного элемента регулирования потока относительно клапанного седла регулирования потока задает вторую степень открытия части регулирования потока управляемого давлением клапана.
Клапанное седло регулирования потока может быть расположено рядом с чувствительным к давлению клапанным седлом и дальше от смещающего элемента и вставного элемента. Клапанный элемент регулирования потока может быть расположен сбоку клапанного седла регулирования потока, напротив чувствительного к давлению клапанного седла. Клапанное седло регулирования потока и клапанный элемент регулирования потока расположены так же, как и чувствительное к давлению клапанное седло и чувствительный к давлению клапанный элемент, и задают часть регулирования потока клапана. Клапанный элемент регулирования потока приводится в действие посредством поршня, который меняет положение клапанного элемента регулирования потока относительно клапанного седла регулирования потока, изменяя таким образом поток текучей среды через клапан. А именно, поток текучей среды через эту часть клапана определяется второй степенью открытия, заданной относительным положением между клапанным элементом регулирования потока и клапанным седлом регулирования потока, в то время как расход текучей среды через весь управляемый давлением клапан определяется комбинацией первой степени открытия и второй степени открытия. Поршень может быть приведен в действие посредством исполнительного механизма, например, электрического исполнительного механизма. Альтернативно, поршень может быть приведен в действие вручную, например, поршень может быть установлен вручную в конкретное открытое положение.
Клапан может дополнительно содержать напорный канал, имеющий первый и второй конец, причем первый конец сообщается по давлению с по меньшей мере одним впускным отверстием для текучей среды или с по меньшей мере одним выпускным отверстием для текучей среды, а второй конец канала сообщается по давлению со второй стороной диафрагмы. Если первый конец канала соединен с одним из впускных отверстий, вторая сторона диафрагмы подвергается воздействию давления в одном из впускных отверстий. Аналогично, если первый конец канала соединен с одним из выпускных отверстий, то вторая сторона диафрагмы подвергается воздействию давления в одном из выпускных отверстий. А именно, давление в одном из впускных отверстий (выпускных отверстий) отражается через напорный канал на второй стороне диафрагмы.
Первая сторона диафрагмы может быть соединена с по меньшей мере одним выпускным отверстием для текучей среды в случае, когда напорный канал соединен с по меньшей мере одним впускным отверстием для текучей среды. В данном случае первая сторона диафрагмы сообщается по текучей среде с одним из выпускных отверстий посредством вставного элемента и чувствительного к давлению клапанного элемента, таким образом, давление с указанного одного из выпускных отверстий отражается на первой стороне диафрагмы. Разница давлений, воздействующая на диафрагму, представляет собой разность между давлениями в одном из выпускных отверстий и в одном из впускных отверстий. Если, например, давление в одном из выпускных отверстий выше, чем в одном из впускных отверстий, диафрагма будет отклоняться в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла, увеличивая первую степень открытия клапана. В другом случае, первая сторона диафрагмы может быть соединена с по меньшей мере одним впускным отверстием для текучей среды, когда канал соединен с по меньшей мере одним выпускным отверстием для текучей среды. При этом первая сторона диафрагмы сообщается по текучей среде с одним из впускных отверстий, снова посредством вставного элемента и чувствительного к давлению клапанного элемента, и, таким образом, давление с указанного одного из впускных отверстий отражается на первой стороне диафрагмы. Разница давлений, действующая на диафрагму, представляет собой разность между давлениями в одном из впускных отверстий и одном из выпускных отверстий. В данном случае, если давление в одном из выпускных отверстий выше, чем в одном из впускных отверстий, диафрагма будет отклоняться в направлении к чувствительному к давлению клапанному седлу, уменьшая первую степень открытия клапана. Таким образом, согласно данному варианту осуществления, разница давлений, управляющая отклонением диафрагмы и, соответственно, положением чувствительного к давлению клапанного элемента относительно чувствительного к давлению клапанного седла, представляет собой разницу давлений в клапане.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее приведено более подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид в поперечном сечении управляемого давлением клапана согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 2а показан вид в аксонометрии вставного элемента для использования в управляемом давлением клапане согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 2b показан вид сверху вставного элемента с фиг. 2а.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 в поперечном сечении показан управляемый давлением клапан 100 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Управляемый давлением клапан 100 с фиг. 1 имеет одно впускное отверстие 101 для текучей среды и одно выпускное отверстие 102 для текучей среды, чувствительное к давлению клапанное седло 103, чувствительный к давлению клапанный элемент 104, диафрагму 105, смещающий элемент 106 и вставной элемент 200.
Чувствительный к давлению клапанный элемент 104 установлен с возможностью перемещения относительно чувствительного к давлению клапанного седла 103. Положение чувствительного к давлению клапанного элемента 104 относительно чувствительного к давлению клапанного седла 103 задает первую степень открытия управляемого давлением клапана 100.
Диафрагма 105 имеет первую (верхнюю) сторону и вторую (нижнюю) сторону. Первая сторона диафрагмы 105 находится в контакте с чувствительным к давлению клапанным элементом 104 и подвержена воздействию первого давления Р1. Вторая сторона диафрагмы 105 подвержена воздействию второго давления Р2. Диафрагма 105 выполнена с возможностью отклонения в ответ на изменения разницы давлений между первым (P1) и вторым (Р2) давлениями и, соответственно, управления положением чувствительного к давлению клапанного элемента 104 относительно чувствительного к давлению клапанного седла 103.
Смещающий элемент 106 выполнен с возможностью приложения усилия к чувствительному к давлению клапанному элементу 104 в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла 103.
Вставной элемент 200 соединяет между собой чувствительное к давлению клапанное седло 103 и смещающий элемент 106, способствуя, таким образом, натяжению смещающего элемента 106. Вставной элемент 200 оснащен множеством отверстий, обеспечивающих возможность прохождения текучей среды через вставной элемент 200. Смещающий элемент 106 выталкивается с пути потока посредством вставного элемента 200, при этом вставной элемент 200 расположен на пути потока и выполнен так, что он имеет одно или более отверстий, позволяющих потоку текучей среды проходить через них по существу беспрепятственно. Благодаря наличию вставного элемента 200 управляемый давлением клапан 100 может быть оснащен смещающим элементом 106 и чувствительным к давлению клапанным элементом 104 без помех потоку текучей среды на пути потока.
Вставной элемент 200 имеет ряд функций: он отдаляет смещающий элемент 106 от пути потока текучей среды; он также прилагает усилие к смещающему элементу 106; и стабилизирует смещающий элемент 106. Благодаря наличию такого вставного элемента 200 смещающий элемент 106 не мешает потоку текучей среды, причем стабильность смещающего элемента 106 обеспечивает высокую чувствительность клапана 100, способного реагировать на довольно небольшую разницу давлений.
Управляемый давлением клапан 100 дополнительно содержит часть регулирования потока, которая содержит клапанное седло 109 регулирования потока, один канал, соединяющий впускное отверстие 101 и выпускное отверстие 102, поршень 111, и клапанный элемент 112 регулирования потока. Клапанный элемент 112 регулирования потока установлен с возможностью перемещения относительно клапанного седла 109 регулирования потока. Положение клапанного элемента 112 регулирования потока относительно клапанного седла 109 регулирования потока задает вторую степень открытия части регулирования потока управляемого давлением клапана 100.
Управляемый давлением клапан 100 дополнительно оснащен напорным каналом 113. Напорный канал 113 имеет первый конец 114 и второй конец 115. Первый конец 114 напорного канала 113 сообщается по давлению с впускным отверстием 101, в результате чего давление с впускного отверстия 101 отражается через канал 113 на второй стороне диафрагмы 105, а второй конец 115 напорного канала 113 сообщается по давлению со второй стороной диафрагмы 105. Первая сторона диафрагмы 105 подвержена воздействию давления в выпускном отверстии 102 через вставной элемент 200 и первый клапанный элемент 104. Таким образом, разница давлений, действующая на диафрагму 105, представляет собой разность между давлениями в выпускном отверстии 102 и во впускном отверстии 101. Если, например, давление в выпускном отверстии 102 выше давления во впускном отверстии 101, диафрагма 105 будет отклоняться в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла 103, увеличивая первую степень открытия клапана 100.
На фиг. 2а в аксонометрии показан вставной элемент 200 для использования в управляемом давлением клапане согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Вставной элемент с фиг. 2а может, например, быть использован в клапане с фиг. 1. На данном чертеже можно увидеть два боковых отверстия 201. Отверстия отделены ребрами 205. Эти два отверстия 201 сбоку вставного элемента 200 обеспечивают возможность выхода потока текучей среды из вставного элемента 200. Участок 202 вставного элемент 200, который может примыкать к смещающему элементу 106, закрыт, что препятствует прохождению потока текучей среды к смещающему элементу 106. В результате, смещающий элемент 106 не подвергается напрямую воздействию потока текучей среды, что особенно важно, поскольку оно может привести к турбулентности потока. Таким образом, наличие смещающего элемента 106 не влияет и не мешает потоку через клапан 100.
Участок 202 вставного элемента 200 сформирован так, что смещающий элемент окружает его, тем самым обеспечивая стабилизацию смещающего элемента 106. Кроме того, такое крепление между вставным элементом 200 и смещающим элементом 103 способствует стабилизации смещающего элемента 106. Каждое ребро 205 имеет канавку 203, которая служит для легкого вставления вставного элемента 200 в клапан. Участок 204 вставного элемента 200 зацеплен с чувствительным к давлению клапанным седлом.
На фиг. 2b показан вид сверху вставного элемента 200 с фиг. 2а, имеющего по существу круглое поперечное сечение. Вставной элемент 200 содержит три боковых отверстия (не показаны), три ребра 205 и, соответственно, три канавки 203, находящиеся под углом 120° друг к другу и расположенные симметрично. На данном чертеже показано верхнее отверстие 206. Верхнее отверстие 206 обеспечивает возможность поступления потока текучей среды во вставной элемент 200. Верхнее отверстие 206, предусмотренное на участке, примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу, обеспечивает возможность поступления потока текучей среды во вставной элемент 200, тогда как три боковых отверстия 201 сбоку обеспечивают возможность выхода потока текучей среды из вставного элемента 200. В зависимости от положения вставного элемента 200 относительно чувствительного к давлению клапанного седла, поток текучей среды может входить через боковые отверстия 201 и выходить через верхнее отверстие 206 на участке, примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу. Таким образом, отверстия 201 и 206 обеспечивают возможность по существу беспрепятственного прохождения потока текучей среды через вставной элемент 200 и, соответственно, через весь управляемый давлением клапан 100.
1. Управляемый давлением клапан (100), содержащий:
- по меньшей мере одно впускное отверстие (101) для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие (102) для текучей среды;
- чувствительное к давлению клапанное седло (103);
- чувствительный к давлению клапанный элемент (104), установленный с возможностью перемещения относительно чувствительного к давлению клапанного седла (103), причем положение чувствительного к давлению клапанного элемента (104) относительно чувствительного к давлению клапанного седла (103) задает первую степень открытия управляемого давлением клапана (100),
- диафрагму (105), соединенную с чувствительным к давлению клапанным элементом (104) и имеющую первую сторону, подверженную воздействию первого давления, и вторую сторону, подверженную воздействию второго давления, так что изменения разницы давлений между первым давлением и вторым давлением приводят к отклонению диафрагмы (105), с изменением, таким образом, положения чувствительного к давлению клапанного элемента (104) относительно чувствительного к давлению клапанного седла (103),
- смещающий элемент (106), выполненный с возможностью приложения усилия к чувствительному к давлению клапанному элементу (104) в направлении от чувствительного к давлению клапанного седла (103), и
- вставной элемент (200), соединяющий между собой чувствительное к давлению клапанное седло (103) и смещающий элемент (106), способствуя тем самым натяжению смещающего элемента (106), причем вставной элемент (200) расположен, по меньшей мере частично, на пути потока через управляемый давлением клапан (100), при этом вставной элемент (200) имеет одно или более отверстий (201, 206), обеспечивающих возможность прохождения потока текучей среды через вставной элемент (200).
2. Управляемый давлением клапан (100) по п. 1, причем одно или более отверстий (201, 206) вставного элемента (200) выполнены на участке вставного элемента (200), примыкающем к чувствительному к давлению клапанному седлу (103), и сбоку вставного элемента (200) с обеспечением возможности прохождения потока текучей среды через вставной элемент (200).
3. Управляемый давлением клапан (100) по п. 1 или 2, причем участок вставного элемента (200), примыкающий к смещающему элементу (106), закрыт с предотвращением прохождения потока текучей среды к смещающему элементу (106).
4. Управляемый давлением клапан (100) по п. 3, причем участок вставного элемента (200), примыкающий к смещающему элементу (106), сформирован так, что смещающий элемент (106) окружает его.
5. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-4, причем вставной элемент (200) является сменным, так что обеспечена возможность введения нового вставного элемента (200).
6. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-5, причем натяжение смещающего элемента (106) частично задано высотой вставного элемента (200), причем расстояние между чувствительным к давлению клапанным седлом (103) и смещающим элементом (106) задано высотой вставного элемента (200).
7. Управляемый давлением клапан (100) по любому из п.п. 1-6, причем смещающий элемент (106) задает максимальную разницу давлений между первым и вторым давлениями.
8. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-7, причем смещающий элемент (106) представляет собой по меньшей мере одну пружину.
9. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-8, причем чувствительный к давлению клапанный элемент (104) имеет чашевидную форму.
10. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-9, причем вставной элемент (200), по меньшей мере частично, расположен внутри чувствительного к давлению клапанного элемента (104).
11. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-10, причем клапан дополнительно содержит часть регулирования потока, причем часть регулирования потока содержит:
- клапанное седло регулирования потока,
- по меньшей мере один канал, соединяющий по меньшей мере одно впускное отверстие (101) для текучей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие (102) для текучей среды,
- поршень, и
- клапанный элемент регулирования потока, установленный с возможностью перемещения относительно клапанного седла регулирования потока, причем положение клапанного элемента регулирования потока относительно клапанного седла регулирования потока задает вторую степень открытия части регулирования потока управляемого давлением клапана (100).
12. Управляемый давлением клапан (100) по любому из пп. 1-11, причем клапан дополнительно содержит напорный канал (113), имеющий первый конец (114) и второй конец (115), причем первый конец (114) сообщается по давлению с по меньшей мере одним впускным отверстием (101) для текучей среды или с по меньшей мере одним выпускным отверстием (102) для текучей среды, а второй конец (115) канала (113) сообщается по давлению со второй стороной диафрагмы (105).
13. Управляемый давлением клапан (100) по п. 12, причем первая сторона диафрагмы (105) соединена с по меньшей мере одним выпускным отверстием (102) для текучей среды в случае, когда канал (113) соединен с по меньшей мере одним впускным отверстием (101) для текучей среды, причем первая сторона диафрагмы (105) соединена с по меньшей мере одним впускным отверстием (101) для текучей среды в случае, когда канал (113) соединен с по меньшей мере одним выпускным отверстием (102) для текучей среды.
