PL194598B1 - Zawór, zwłaszcza zawór grzejnikowy - Google Patents

Abstract

1. Zawór, zwlaszcza zawór grzejnikowy do instalacji grzewczych zasilanych ciepla woda, posiadajacy obudowe, dwa kanaly przylacze- niowe dla doplywu i odplywu, gniazdo zawo- rowe oraz zawieradlo uruchamiane zewnetrz- nie, obciazone sprezyna i zakrywajace gniaz- do zaworowe, znamienny tym, ze zawieradlo (5; 105) posiada po stronie przeciwleglej w stosunku do gniazda zaworowego (4; 104) tlok (9; 109), wchodzacy szczelnie w komore cylindryczna (10; 110), którego cisnieniowa powierzchnia robocza jest zasadniczo równa powierzchni obejmowanej przez gniazdo za- worowe (4; 104), oraz ze komora cylindryczna (10; 110) polaczona jest z przestrzenia we- wnatrz gniazda zaworowego. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór, zwłaszcza zawór grzejnikowy do instalacji grzewczych zasilanych ciepłą wodą, posiadający obudowę, dwa kanały przyłączeniowe dla dopływu i odpływu, gniazdo zaworowe oraz zawieradło uruchamiane zewnętrznie, obciążone sprężyną i zakrywające gniazdo zaworowe.

Znane zawory tego rodzaju, jak np. przedstawiony w opisie patentowym DE 44 02 752 A1, zaprojektowane są dla kierunku przepływu, przy którym ciśnienie wlotowe działa w kierunku otwierania zawieradła. W czasie pracy przy kierunku przeciwnym przepływu zawieradło byłoby obciążane ciśnieniem wlotowym w kierunku zamykania, skutkiem czego przy zamkniętym zaworze siła wywierana przez sprężynę otwierającą nie byłaby wystarczająca do otwarcia zaworu.

W urządzeniu zamykającym do mediów płynnych, a zwłaszcza cieczy pod wysokim ciśnieniem, przedstawionym w opisie patentowym US 3 680 832 i zilustrowanym tam na rysunku fig. 2, cylindryczne zawieradło wsunięte jest w pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym (O-ring), a na drugim końcu wyposażone jest w tłok o większej średnicy, który przesuwa się w sposób uszczelniony w komorze cylindrycznej. Komora cylindryczna połączona jest za pomocą kanału redukującego ciśnienie ze stroną naprzeciwległą zawieradła. Przy tym w wyniku różnicy średnic powstaje komora pierścieniowa otaczająca zawieradło i uszczelniona na obu końcach w kierunku osiowym.

Celem wynalazku jest konstrukcja zaworu grzejnikowego, który będzie mógł pracować przy obu kierunkach przepływu.

W zaworze według wynalazku zawieradło posiada po stronie przeciwległej w stosunku do gniazda zaworowego tłok, wchodzący szczelnie w komorę cylindryczną, którego ciśnieniowa powierzchnia robocza jest zasadniczo równa powierzchni obejmowanej przez gniazdo zaworowe, oraz komora cylindryczna połączona jest z przestrzenią wewnątrz gniazda zaworowego.

Dzięki temu większa powierzchnia zawieradła jest odciążona ciśnieniowo w obu kierunkach przepływu, a w przypadku szczególnie korzystnym jest ona całkowicie odciążona ciśnieniowo. Dlatego powierzchnie, na które może oddziaływać ciśnienie działające w kierunku przepływu są małe lub w ogóle nie występują. Siły zamykające wywierane przez przepływające medium są z tego względu tak małe, że bez żadnych trudności mogą zostać przezwyciężone przez sprężynę otwierającą.

Tym samym możliwa jest praca zaworu przy obu kierunkach przepływu medium. Przy projektowaniu instalacji, przykładowo instalacji grzewczej, nie trzeba z tego powodu zwracać uwagi na kierunek przepływu, co zapewnia znaczne uproszczenia. Do poruszania zaworem wystarczą niewielkie elementy termostatyczne, które wywierają małe siły nastawcze.

Korzystne jest także, kiedy w zaworze według wynalazku zawieradło posiada co najmniej jeden kanał łączący jego obie strony czołowe. Prowadzi to do szczególnie prostej konstrukcji.

Stosowne jest ponadto, aby w zaworze według wynalazku zawieradło posiadało strefę, w której jego przekrój poprzeczny zwiększa się w kierunku gniazda zaworowego, oraz żeby znajdujący się przy swobodnym końcu tłoka kołnierz pierścieniowy częściowo zakrywał tę strefę i obciążony był ciśnieniem działającym na tę strefę. Zakrycie to wywołuje częściową redukcje ciśnienia, dzięki czemu siły zamykające mogą zostać dodatkowo zmniejszone.

W takim wypadku w zaworze według wynalazku korzystne jest, aby zwiększenie przekroju poprzecznego w tej strefie utworzone było za pomocą stożka, do którego przylega cylindryczny odcinek wyposażony w kołnierz pierścieniowy.

Szczególnie korzystne jest także to, że zawieradło lub gniazdo zaworowe wykonane jest z materiału elastycznego. Polepsza to właściwości uszczelniające.

Aby zapobiec drganiom elementu elastycznego, które mogłyby wystąpić w niektórych przypadkach, szczególnie przy wysokich temperaturach nośnika ciepła, zalecane jest, aby w zaworze według wynalazku gniazdo zaworowe otoczone było korytem obwodowym. Koryto obwodowe w połączeniu z przekrojem poprzecznym przepływu objętym przez gniazdo zaworowe w obu kierunkach przepływu powoduje wzrost ciśnienia przed i obniżenie ciśnienia za gniazdem zaworowym, toteż siły wywierane na zawieradło w znacznym stopniu znoszą się wzajemnie.

Korzystne jest wtedy kiedy w zaworze według wynalazku głębokość koryta obwodowego zwiększa się stopniowo w kierunku promieniowym z zewnątrz do wewnątrz i ograniczona jest przez wał pierścieniowy znajdujący się na ścianie obwodowej gniazda zaworowego. Zapewnia to w dużym stopniu takie same właściwości zaworu niezależnie od kierunku przepływu.

PL 194 598 B1

W szczególności korzystne jest kiedy w zaworze według wynalazku gniazdo zaworowe posiada wyoblony przekrój poprzeczny.

Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawiaschematyczny przekrój poprzezzny zaworuwedtug wynalazuu, fig. 2 j według wynalazuu do monaażuw g^ójniu w |k^^koΞ^UJ, fig. 3 przedstawiastrefę A z rysunuu fig . 2 w powięsseeniu, fig. 4 odpowiada rysunkowi fig. 3 przy przeciwnym kierunku przepływu.

Zawór przedstawiony na rysunku fig. 1 posiada obudowę 1 z pierwszym kanałem przyłączeniowym 2 i drugim kanałem przyłączeniowym 3. Do gniazda zaworowego 4 przyporządkowane jest zawieradło 5, które zakrywa gniazdo zaworowe 4 swoją powierzcCnią czołową 6. Położenie zawieradła 5 może być zmieniane od zewnątrz za pomocą wyprowadzonego na zewnątrz poprzez uszczelnienie 7 drążka zaworu 8 siłą nie przedstawionej na rysunku sprężyny otwierającej.

Zawieradło 5 posiada po stronie przeciwległej w stosunku do gniazda zaworowego 4 tłok 9, który prowadzony jest w sposób uszczelniony w komorze cylindrycznej 10. Komora cylindryczna połączona jest za pomocą kanałów 11, ze stroną czołową 6 zawieradła 5 i posiada, przy uwzględnieniu przekroju poprzecznego drążka zaworu 8, ciśnieniowe skuteczne pole powierzcCni przekroju poprzecznego, równe powierzcCni obejmowanej przez gniazdo zaworowe 4. Prowadzi to do praktycznie całkowitego zniesienia ciśnienia wywieranego przez zawieradło 5 względem ciśnienia panującego w kanale przyłączeniowym 2.

Na zewnętrznej stronie zawieradła 5 znajduje się strefa 12, której przekrój poprzeczny zwiększa się w kierunku gniazda zaworowego 4, tak aby zawieradło 5 mogło zakryć również gniazdo zaworowe 4. Tłok 9 zawieradła 5 posiada kołnierz pierścieniowy 13, który zacCodzi częściowo na strefę 12 i podobnie jak strefa 12 wystawiony jest na działanie ciśnienia z kanału przyłączeniowego 3, co powoduje dużą lub całkowitą redukcję tego ciśnienia przy uwzględnieniu strefy zacCodzenia pomiędzy zawieradłem 5 i gniazdem zaworowym 4. Siły działające w obu kierunkacC przepływu, w kierunku zamykania zawieradła 5, są z tego względu tak małe, że mogą być bezpośrednio przezwyciężone przez nie pokazaną na rysunku sprężynę.

W przykładzie wykonania pokazanym na rysunku fig. 2 do fig. 4 oznaczenia odpowiednicC elementów zwiększono o 100. Obudowa 101 posiada wypust 115, który tworzy kanał przyłączeniowy 102 i gniazdo zaworowe 104. Drugi kanał przyłączeniowy 103 znajduje się z boku zawieradła 105 i utworzony jest przez wycięcie w obudowie 101. Zawieradło 105 poruszane jest za pomocą drążka zaworu 116, który obciążony jest przez sprężynę otwierającą 117 i ograniczony przez trzpień zaworowy 108 wyprowadzony poprzez uszczelnienie 107 na zewnątrz. Pomiędzy obudową 101 i zawieradłem 105 znajduje się tuleja nastawcza 119 obracana za pomocą pokrętła 120, umożliwiająca zmianę przekroju poprzecznego kanału przyłączeniowego 103.

Zawieradło 105 posiada tłok 109, który prowadzony jest w sposób uszczelniony w komorze cylindrycznej 110. Komora cylindryczna połączona jest kanałami 111 ze stroną czołową 106 zawieradła wewnątrz gniazda zaworowego 104.

Ciśnieniowo czynny przekrój poprzeczny komory cylindrycznej 110 równy jest powierzcCni przekroju poprzecznego zawieradła obejmowanej przez gniazdo zaworowe 104, co zapewnia całkowitą redukcję ciśnienia względem ciśnienia w kanale przyłączeniowym.

Strefa 112, której przekrój poprzeczny zwiększa się względem gniazda zaworowego 104 ukształtowana jest w postaci stożkowej. Na stożek ten zacCodzi częściowo kołnierz pierścieniowy 113 i podobnie jak na sam stożek działa na niego ciśnienie z kanału przyłączeniowego 103. Z tego również względu i w tym przypadku zacCodzi duża lub całkowita redukcja ciśnienia przy uwzględnieniu strefy nakładania pomiędzy zawieradłem 105 i gniazdem zaworowym 104.

Zawieradło 105 wykonane jest z materiału elastycznego.

W celu uniknięcia klekotania lub wibracji zawieradła możliwe jest ukształtowanie przedstawione na rysunku fig. 3 oraz fig. 4.

W tym przypadku gniazdo zaworowe 104 otoczone jest przez koryto obwodowe 121. Jego promieniowa głębokość zwiększa się stopniowo w kierunku od zewnątrz do wewnątrz. Kończy się ono przy ścianie obwodowej gniazda zaworowego 104, która jest wyoblona i ma kształt wystającego wału pierścieniowego 122.

PL 194 598 B1

Przy kierunku przepływu zgodnym z rysunkiem fig. 3 koryto obwodowe 121 powoduje, że blisko gniazda zaworowego 104 znajduje się duże zmniejszenie przekroju poprzecznego, co prowadzi do odpowiedniego wzrostu ciśnienia (co przedstawiono symbolem „+ +), podczas gdy za gniazdem zaworowym znajduje się odpowiednie zwiększenie przekroju poprzecznego, co tym samym prowadzi do odpowiedniego zmniejszenia ciśnienia (co przedstawiono symbolem „- -), co w konsekwencji prowadzi do wywołania znoszących się sił przedstawionych za pomocą strzałek 123 oraz 124.

Podobne zjawisko wywołane wzrostem ciśnienia przed gniazdem zaworowym 104 i obniżeniem ciśnienia za gniazdem zaworowym powstaje również przy przeciwnym kierunku przepływu, jak to zostało pokazane na rysunku fig. 4.

W konsekwencji zastosowano tu łącznie wiele środków, aby zbliżyć do siebie warunki przepływu w obu kierunkach, w taki sposób aby przy montażu nie trzeba było zwracać uwagi na kierunek przepływu.

Przedstawione przykłady wykonania można pod wieloma względami zmieniać nie odbiegając od podstawowej idei wynalazku. Zawór według wynalazku może być stosowany nie tylko w połączeniu z zaworami grzejnikowymi regulowanymi ręcznie lub za pomocą nasadki termostatycznej, ale również w każdym dowolnym typie zaworu, w którym kierunek przepływu nie powinien mieć znaczenia.

Należy przy tym zwrócić uwagę na to, że wiele elementów zaworów według wynalazku jest identycznych z elementami zaworów znajdujących się na rynku, co umożliwia produkcję większych ilości sztuk, a przez to uzyskanie odpowiednich oszczędności. Przykładowo zawór przedstawiony na rysunku fig. 2 różni się od zaworu znanego jedynie zawieradłem 105 i wypustem 115.

Claims (8)

1. Zawór, zawór gdo instalacjj grzewczych zasiianych ciepłą wodą, posiadający obudowę, dwa kanały przyłączeniowe dla dopływu i odpływu, gniazdo zaworowe oraz zawieradło uruchamiane zewnętrznie, obciążone sprężyną i zakrywające gniazdo zaworowe, znamienny tym, że zawieradło (5; 105) posiada po stronie przeciwległej w stosunku do gniazda zaworowego (4; 104) tłok (9; 109), wchodzący szczelnie w komorę cylindryczną (10; 110), którego ciśnieniowa powierzchnia robocza jest zasadniczo równa powierzchni obejmowanej przez gniazdo zaworowe (4; 104), oraz że komora cylindryczna (10; 110) połączona jest z przestrzenią wewnątrz gniazda zaworowego.

2. Zawór według zas^z. 1, tym, że zawieradło (5; 105) posiada co najmniej jeden kanał (11; 111) łączący jego obie strony czołowe.

3. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawieradło (5; 105) posiada strefę (12; 112), w której jego przekrój poprzeczny zwiększa się w kierunku gniazda zaworowego (4; 104), oraz że znajdujący się przy swobodnym końcu tłoka (9; 109) kołnierz pierścieniowy (13; 113) częściowo zakrywa tę strefę (12; 112) i obciążony jest ciśnieniem działającym na tę strefę.

4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że w strefie (112), zwiększenie przekroju poprzecznego utworzone jest za pomocą stożka, do którego przylega cylindryczny odcinek wyposażony w kołnierz pierścieniowy (113).

5. Zawór według zas-trz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, tym, że zawieradło (5; 105) lub gniazdo zaworowe (4; 104) wykonane jest z materiału elastycznego.

6. Zawór według zasSrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że gniazdo zaworowe (104) otoczone jest korytem obwodowym (121).

7. Zawór według zastrrz. 6, znamienny tym, że głębokość koryta obwodowego (1211 zwiększa się stopniowo w kierunku promieniowym z zewnątrz do wewnątrz i ograniczona jest przez wał pierścieniowy (122) znajdujący się na ścianie obwodowej gniazda zaworowego (104).

8. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienny tym, że gniazdo zaworowe (104) posiada wyoblony w przekrój poprzeczny.