PL205106B1 - Zawór grzejnikowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór grzejnikowy mający obudowę, w której znajduje się urządzenie sterujące przepływem mające ruchome zawieradło sterowane przez popychacz przechodzący przez otwór w segmencie obudowy i wyposażone w układ uszczelniający mający tylko jedno uszczelnienie współdziałające z popychaczem.

Zawór grzejnikowy steruje przepływem cieczy grzewczej, z reguły wody, przez grzejnik. W tym celu ruchome zawieradło jest mniej lub bardziej przybliżane do gniazda zaworowego lub też przylega do niego. Poruszanie zawieradłem odbywa się przy tym z zewnątrz poprzez urządzenie nastawcze. Urządzenie nastawcze może być uruchamiane ręcznie, jednak z reguły stanowi je nasadka termostatyczna.

Dla zapobieżenia wydostawaniu się cieczy grzewczej z zaworu grzejnikowego, popychacz jest uszczelniony względem obudowy układem uszczelniającym. Ponieważ układ uszczelniający musi uszczelniać ruchomy popychacz, podlega on pewnemu zużyciu. Może to doprowadzić do tego, że układ uszczelniający stanie się nieszczelny, co oczywiście nie jest pożądane.

Celem rozwiązania tego problemu, zaproponowano cały szereg propozycji.

I tak w opisie patentowym US 3 797 805 przedstawiono uk ład uszczelniający popychacza zaworowego, w którym pierścień uszczelniający otaczający popychacz zaworowy umieszczono po stronie zwróconej do zawieradła. Po stronie, po której popychacz wystaje z segmentu obudowy, umieszczono dodatkowe uszczelnienie, które w stanie bezawaryjnym nie jest szczelne tak, że popychacz może się w nim ślizgać bez tarcia. Jeżeli jednak pierwsze uszczelnienie stanie się nieszczelne i woda wypłynie na zewnątrz wzdłuż popychacza zaworowego, wtedy dodatkowe uszczelnienie pęcznieje. Prowadzi to do tego, że tarcie pomiędzy tym układem uszczelniającym i popychaczem wzrasta tak dalece, że popychacz nie może się już praktycznie poruszać, a dla użytkownika jest to znak, że uszczelnienie to trzeba wymienić. Taki sposób postępowania daje wprawdzie pewne zabezpieczenie przed wypływem cieczy, jednak skutek jest też taki, że grzejnik przy wystąpieniu awarii nie może właściwie spełniać swojej funkcji, ponieważ nie może być regulowany.

W opisie patentowym DD 2010 406 przedstawiono układ uszczelniają cy z komorą uszczelniają cą, w której znajduje się pierścień uszczelniający współdziałający z popychaczem. W komorze uszczelniającej znajduje się ponadto tuleja prowadząca odpowiedzialna za promieniowe utrzymywanie popychacza. W tulei prowadzącej utworzono też dodatkową komorę uszczelniającą, w której znajduje się kolejny pierścień uszczelniający. Komora uszczelniająca zamknięta jest śrubą dociskową, która w kierunku promieniowym współdziała z płaskim elementem uszczelniającym, a tym samym zamyka szczelnie komorę uszczelniającą. Gdy urządzenie uszczelniające staje się nieszczelne, wtedy należy wykręcić śrubę dociskową, wykręcić tuleję prowadzącą ze śruby dociskowej i wtedy można wymienić oba pierścienie uszczelniające. Jest to stosunkowo skomplikowany sposób postępowania. Skomplikowane jest też wytworzenie takiego układu uszczelniającego.

W opisie patentowym EP 0 699 985 A2 przedstawiono zawór termostatyczny do grzejnika pł ytowego, w którym popychacz uszczelniany jest przez wiele następujących po sobie kolejno w kierunku osiowym uszczelnień w postaci pierścieni o przekroju okrągłym. Uszczelnienia te nie są dostępne z zewnątrz, a przestrzeń, w której są umieszczone jest zamknięta od zewnątrz ścianką, przez którą przechodzi tylko popychacz. Celem wymiany uszczelnień trzeba rozłożyć na części praktycznie cały zawór.

W opisie patentowym DE 196 43 990 C1 ujawniono kolejny zawór z pierś cieniem uszczelniają cym, umieszczonym po wewnętrznej stronie segmentu obudowy, przez który przechodzi popychacz. Pierścienia uszczelniającego nie można wymienić, a jeżeli stanie się on nieszczelny, należy założyć dodatkowy pierścień uszczelniający. W tym celu po zewnętrznej stronie segmentu obudowy znajduje się przestrzeń pierścieniowa, w której można umieścić dodatkowy pierścień uszczelniający. Taki pierścień uszczelniający jest wówczas oczywiście wymienialny, jednakże zastosowanie dodatkowego pierścienia uszczelniającego ma tę wadę, że zmienia się charakterystyka pracy zaworu. Po założeniu nowego pierścienia uszczelniającego zmienia się zwłaszcza histereza zaworu, ponieważ popychacz musi wówczas pokonać siły tarcia dwóch pierścieni uszczelniających. Jeśli więc zastosowano dodatkowy pierścień uszczelniający, wtedy w pewnych warunkach przebiegi temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu będą inne.

Celem wynalazku jest umożliwienie niezawodnej eksploatacji zaworu w długim okresie czasu.

PL 205 106 B1

Istotą wynalazku jest zawór grzejnikowy, charakteryzujący się tym, że popychacz wystaje po stronie zewnętrznej otworu w przestrzeni pierścieniowej, w której ściance wewnętrznej osadzone jest uszczelnienie dostępne od strony zakrytego pokrywą otworu montażowego w segmencie obudowy.

Takie ukształtowanie umożliwia łatwą wymianę uszczelnienia, kiedy jest to wymagane. Uszczelnienie dostępne jest poprzez otwór montażowy, który zakryty jest pokrywą. Praktycznie jedynym zadaniem pokrywy jest wyłącznie utrzymywanie uszczelnienia przy popychaczu. Gdy pokrywa zostanie usunięta, można usunąć uszkodzone uszczelnienie, włożyć nowe uszczelnienie i następnie ponownie zamknąć pokrywę, to znaczy ponownie zamocować ją na segmencie obudowy. Cały proces wymiany można wykonać bardzo szybko, dzięki czemu nawet w trakcie wymiany nie trzeba obawiać się większych strat cieczy. Z uwagi na to, że występuje tylko jedno pojedyncze uszczelnienie, tarcie pomiędzy popychaczem i układem uszczelniającym jest stosunkowo małe. Histereza zaworu także pozostaje mała, ponieważ charakterystyka ruchu popychacza obciążonego siłami działającymi w przeciwnych kierunkach jest praktycznie taka sama. Koszty wytwarzania są niskie, ponieważ zarówno konstrukcja jak i montaż zaworu wymagają niewielkiego nakładu pracy. Ponadto popychacz jest dzięki temu objęty na części długości segmentem obudowy, z zachowaniem pewnego odstępu. W tak utworzonej przestrzeni pierścieniowej umieszczone jest uszczelnienie, zamocowane pomiędzy popychaczem i ścianką wewnętrzną przestrzeni pierścieniowej. Uszczelnienie zapewnia oczywiście szczelność poprzez przyleganie do popychacza, co umożliwia w prosty sposób zapewnienie wystarczającej szczelności i gwarantuje, że ciecz grzewcza nie będzie wyciekać z zaworu.

Korzystnie popychacz przechodzi luźno przez pokrywę. Zadaniem pokrywy jest wówczas wyłącznie przytrzymywanie uszczelnienia i nie jest konieczne, aby spełniała ona funkcję uszczelniającą.

Korzystnie pokrywa jest połączona z segmentem obudowy poprzez połączenie zatrzaskowe lub zaciskowe, co ułatwia montaż. Pokrywę trzeba jedynie wcisnąć na segment obudowy w wyniku czego zostanie ona zamocowana z odpowiednią wytrzymałością. Siły, które mogą ewentualnie oddziaływać na pokrywę poprzez uszczelnienie są stosunkowo małe.

Korzystnie pokrywa jest nieobrotowo połączona z segmentem obudowy i posiada powierzchnię przyłożenia momentu obrotowego. W takim przypadku można użyć pokrywy do przekręcenia segmentu obudowy, co jest szczególnie korzystne gdy za pomocą segmentu obudowy ma być wykonana regulacja zaworu grzejnikowego. Połączenie nieobrotowe można osiągnąć w prosty sposób poprzez zastosowanie zaczepów o zmiennej geometrii pomiędzy pokrywą a segmentem obudowy. Przykładowo można to uzyskać poprzez ukształtowanie kątowe, żłobkowanie lub podobne ukształtowanie segmentu obudowy w obszarze styku zaczepów z pokrywą.

Korzystne jest wykonanie pokrywy z tworzywa sztucznego. Z jednej strony pokrywę taką można stosunkowo tanio wytworzyć. Z drugiej strony tworzywo sztuczne jest z reguły wysoce podatne lub odkształcaIne, dzięki czemu pokrywę można bez większych problemów nasadzić na segment obudowy celem jej zamocowania.

Korzystne jest to, że przestrzeń pierścieniowa posiada długość osiową, większą niż grubość uszczelnienia w kierunku równoległym do kierunku osiowego popychacza. W ten sposób możliwe jest przemieszczanie się uszczelnienia w przestrzeni pierścieniowej wraz z popychaczem. Dzięki temu uszczelnienie porusza się, jeżeli tylko energia wymagana dla jego ruchu jest mniejsza niż energia konieczna do pokonania tarcia.

Szczególnie korzystne jest, kiedy długość przestrzeni pierścieniowej jest co najmniej dwukrotnie większa niż grubość uszczelnienia.

Korzystnie w występie segmentu obudowy znajduje się przestrzeń pierścieniowa, przy czym pokrywa obejmuje występ od zewnątrz. Zapewnia to lepsze możliwości mocowania pokrywy do segmentu obudowy, ponieważ nakładając pokrywę na występ od zewnątrz, można ją nasadzić z pewnym naprężeniem wstępnym. Naprężenie wstępne umożliwia oczywiście usuwanie pokrywy podczas działania z pewną siłą od zewnątrz. Siła, z jaką pokrywa jest mocowana do segmentu obudowy w każdym wypadku wystarcza do zamocowania uszczelnienia.

W każ dym przypadku korzystne jest, aby ścianka pokrywy po zewnętrznej stronie występu była krótsza niż występ. Dzięki temu pomiędzy pokrywę i obudowę można wprowadzić narzędzie celem jej podważenia. Jest to korzystne na przykład wtedy, gdy pokrywa przez dłuższy czas była nasadzona na segment obudowy i przykleiła się pod wpływem podwyższonych temperatur panujących przy zaworze.

Korzystnie pokrywa wchodzi w przestrzeń pierścieniową. W ten sposób pokrywa zakleszcza się pierścieniowo wokół ścianek występu, co dodatkowo zwiększa siły mocujące.

PL 205 106 B1

Do popychacza korzystnie przymocowana jest na stałe tarcza. Tarcza może być również przymocowana obrotowo względem popychacza. Zamocowanie tarczy do popychacza zapobiega możliwości usunięcia popychacza z segmentu obudowy a tym samym jego zgubieniu, co jest szczególną zaletą podczas transportu, gdy nie jest pewne, że siły zaciskowe wywierane przez uszczelnienie na popychacz są wystarczające. Ponadto tarczę można zastosować do wyciągnięcia uszczelnienia z przestrzeni pierścieniowej za pomocą popychacza.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest również to, że ruchome zawieradło wyposażono w uszczelnienie odbiciowe, współpracują ce od wewnątrz z obudową. Uszczelnienie odbiciowe zapewnia szczelność zaworu podczas wymiany uszczelnienia podstawowego, ponieważ bezpośrednio po zmniejszeniu siły wywieranej przez popychacz na ruchome zawieradło, w wyniku usunięcia popychacza wraz z uszczelnieniem z obudowy, uszczelnienie odbiciowe styka się od wewnątrz z obudową i uszczelnia ją tak, że niewielka ilość cieczy może wypłynąć tylko przez krótki czas, po czym zawór zostaje trwale uszczelniony.

Wynalazek opisano bliżej na podstawie korzystnego przykładu wykonania w połączeniu z rysunkiem, na którym:

fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój zaworu grzejnikowego w przekroju cząstkowym, a fig. 2 przedstawia kolejny przykład wykonania zaworu grzejnikowego według wynalazku.

Zawór grzejnikowy 1 posiada obudowę 2, w której umieszczono gniazdo zaworowe 3, z którym współpracuje zawieradło 4. Zawieradło 4 tworzy wraz z gniazdem zaworowym 3 urządzenie sterujące przepływem cieczy grzewczej od wlotu 5 do wylotu 6. Ilość przepływającej cieczy zależy między innymi od odległości pomiędzy zawieradłem 4 a gniazdem zaworowym 3.

Zawieradło 4 utrzymywane jest przez trzpień zaworowy 7, który jest wstępnie naprężony przez sprężynę 8 w kierunku otwarcia. Sprężyna 8 opiera się przy tym o wkładkę 9, umieszczoną w obudowie 2.

Segment 10 obudowy, ukształtowany w postaci kubka, nałożono na wkładkę 9 a ponadto wprowadzono w szczelinę 11 pomiędzy obudową 2 i wkładką 9. W tym miejscu segment 10 uszczelniono za pomocą uszczelki 12. Segment 10 obudowy przytrzymywany jest za pomocą złączki 13 w obudowie 2, przy czym złączkę 13 wkręcono w obudowę 2 i oddziałuje ona na obwodowy wypust 14 segmentu 10.

Trzpień zaworowy 7 posiada obwodowy wypust 15, na którym opiera się sprężyna 8. Po przeciwnej do sprężyny 8 stronie wypustu 15, umieszczono uszczelnienie odbiciowe 16, stykające się ze ścianką czołową 17, kiedy wrzeciono zaworowe 7 znajduje się w górnym położeniu krańcowym, w którym sprężyna 8 jest najbardziej rozciągnięta. W tej pozycji uszczelnienie odbiciowe 16 tworzy wraz ze ścianką czołową 17 szczelne połączenie, zapobiegające wydostawaniu się cieczy z zaworu 1 na zewnątrz.

Do poruszania wrzecionem zaworowym 7 przewidziano popychacz 18, wprowadzony w otwór 19 w ściance czołowej 17. Poniżej otworu 19 ścianka czołowa 17 może mieć wydrążenie 20, w które może wchodzić górny koniec trzpienia zaworowego 7.

Segment 10 obudowy posiada występ 21, którego ścianka obejmuje otwór 19, a tym samym popychacz 18, z zachowaniem pewnej odległości w taki sposób, że tworzy się przestrzeń pierścieniowa 22 otaczająca popychacz 18.

W przestrzeni pierścieniowej 22 umieszczono uszczelnienie 23, na przykład w postaci pierścienia uszczelniającego o przekroju okrągłym (O-ring) lub okrągłej uszczelki sznurowej, zamocowane w ś ciance wewnę trznej 24 wystę pu 21. Innymi sł owy uszczelnienie 23 został o zaciś nię te pomię dzy popychaczem 18 i ścianką wewnętrzną 24 występu 21.

Przestrzeń pierścieniowa 22 jest stosunkowo długa w kierunku osiowym popychacza 18. Długość ta jest znacznie, a co najmniej dwa razy, większa niż grubość uszczelnienia 23 w tym samym kierunku. Oznacza to, że w pewnych warunkach uszczelnienie 23 może przemieszczać się wraz z przemieszczaniem się popychacza 18.

Dla zapobieżenia wysunięciu się uszczelnienia 23 z przestrzeni pierścieniowej 22 zastosowano pokrywę 25 wykonaną z tworzywa sztucznego. Można ją nałożyć na występ 21 i będzie ona utrzymywana w tym miejscu poprzez tarcie lub za pomocą nieprzedstawionego w szczegółach występu zatrzaskowego lub innych łączących elementów zatrzaskowych lub zapadkowych. W przedstawionym przykładzie wykonania jest ona połączona z występem za pomocą połączenia gwintowanego 26. Pokrywa 25 obejmuje popychacz 18 z pewnym luzem; inaczej mówiąc pomiędzy pokrywą 25 a popychaczem 18 występuje szczelina, a sama pokrywa 25 nie spełnia żadnej funkcji uszczelniającej.

PL 205 106 B1

Ścianka boczna pokrywy 25 w kierunku wzdłużnym popychacza 18 jest krótsza niż występ 21 tak, że pomiędzy pokrywą 25 a segmentem 10 obudowy tworzy się szczelina, w którą można włożyć narzędzie celem zdjęcia pokrywy 25 z występu 21. Można tu na przykład wsunąć końcówkę śrubokręta lub podobne narzędzie a następnie podważyć pokrywę 25.

Pokrywa 25 obejmuje występ 21 pierścieniowo z jednej strony w taki sposób, że w pewnym sensie jest ona osadzona na występie 21. Jednakże pokrywa 25 wchodzi również na pewnym odcinku wypustem 27 w przestrzeń pierścieniową 22. Wypust 27 zapewnia dodatkowe mocowanie pokrywy 25 na występie 21. Ponadto pozwala on na wykonanie grubszej pokrywy 25, tak, że na pokrywę 25 mogą działać większe siły i nie ulega ona przy tym deformacjom. Ponadto pokrywa 25 ma wystarczającą grubość, aby prowadzić w niej popychacz 18.

Tarczę 28 umieszczono na popychaczu 18 tak, że może się ona na nim obracać. Tarcza 28 ma możliwość przesuwu w kierunku osiowym w przestrzeni pierścieniowej 22, to znaczy w kierunku wzdłużnym popychacza 18, jednakże nie względem popychacza. Z reguły jest ona przyklejona do popychacza 18 lub połączona z nim w inny quasi jednoelementowy sposób. W ten sposób tarcza 28 określa dwie pozycje krańcowe: z jednej strony pozycję końcową, do której można wsunąć popychacz 18 w segment 10 obudowy, a z drugiej strony pozycję końcową, do której można przemieszczać popychacz 18 w kierunku na zewnątrz. W drugiej pozycji końcowej tarcza 28 przylega do uszczelnienia 23.

Dzięki temu, jeśli uszczelnienie 23 jest nieszczelne, wymianę uszczelnia 23 można przeprowadzić względnie prosto w opisany poniżej sposób.

W pierwszym kroku zdejmuje się pokrywę 25 z wystę pu 21. Dostę pna jest wówczas wystarczająca długość popychacza 18, aby można go było uchwycić i wyciągnąć. Tarcza 28 używana jest przy tym jako narzędzie pomocnicze do usunięcia uszczelnienia 23 z przestrzeni pierścieniowej 22. Ponieważ trzpień zaworowy 7 bez siły wywieranej przez popychacz 18 natychmiast wypychany jest w górne położenie krańcowe, uszczelnienie odbiciowe 16 przylega do ścianki czołowej 17, w taki sposób, że zawór 1 zostaje natychmiast uszczelniony od zewnątrz.

Można wtedy bez stosowania siły włożyć ponownie popychacz 18 i założyć nowe uszczelnienie 23. Ponieważ ścianka wewnętrzna 24 przy górnym końcu ma skos 29, wsuwanie uszczelnienia 23 jest uproszczone. Wraz z nasadzeniem lub zakleszczeniem pokrywy 25 uszczelnienie 23 zostaje umieszczone w odpowiedniej dla niego pozycji. Wypust 27 jest co najmniej tak wysoki, że uszczelnienie 23 zostanie wsunięte poprzez skos 29 do przestrzeni pierścieniowej 22. Zatem uszczelnienie 23 zapewnia szczelność, kiedy tylko pokrywa 25 zostanie nasadzona, i zanim uszczelnienie odbiciowe 16, 17 zostanie otwarte.

Pokrywa 25 jest połączona obrotowo na stałe z występem 21 tak, że wraz z przekręcaniem pokrywy 25 obraca się cały segment 10 obudowy. Można zatem wykorzystać pokrywę 25 do zmiany wstępnego ustawienia zaworu.

Na rysunku fig. 2 pokazano odmienny przykład wykonania zaworu grzejnikowego, w którym elementy takie same i spełniające te same funkcje opatrzono takimi samymi oznaczeniami.

W przeciwieństwie do konstrukcji z rysunku fig. 1 pokrywa 25' nie jest już mocowana do występu 21 za pomocą gwintu śrubowego. Do mocowania pokrywy 25' służy pierścień sprężysty 30, który wchodzi w wewnętrzny rowek obwodowy 31 w obudowie 2. Pokrywa 25' ma odpowiedni zewnętrzny rowek obwodowy 32, dzięki czemu po jej wciśnięciu tworzy się pewien rodzaj połączenia zatrzaskowego lub zapadkowego.

W bliż ej nie przedstawiony sposób, w co najmniej jednym miejscu na obwodzie moż na wykonać szczelinę pomiędzy pokrywą 25' i obudową 2, w którą może zostać włożona końcówka śrubokręta lub innego narzędzia, celem zdjęcia pokrywy 25' z obudowy 2.

Segment 10 obudowy jest nieobrotowo połączony z wkładką 9 tak, aby po usunięciu pokrywy 25' poprzez obrót występu 21 mogła być obracana również wkładka 9, umożliwiając wstępne ustawienie zaworu.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór grzejnikowy mający obudowę, w której znajduje się urządzenie sterują ce przepływem mające ruchome zawieradło sterowane przez popychacz przechodzący przez otwór w segmencie obudowy i wyposażone w układ uszczelniający mający tylko jedno uszczelnienie współdziałające

   PL 205 106 B1 z popychaczem, znamienny tym, ż e popychacz (18) wystaje po stronie zewnę trznej otworu (19) w przestrzeni pierścieniowej (22), w której ściance wewnętrznej (24) osadzone jest uszczelnienie (23) dostępne od strony zakrytego pokrywą (25) otworu montażowego w segmencie (10) obudowy.
2. 2. Zawór wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, że popychacz (18) przechodzi luźno przez pokrywę (25).
3. 3. Zawór wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e pokrywa (25) połączona jest z segmentem (10) obudowy połączeniem zatrzaskowym lub zapadkowym.
4. 4. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pokrywa (25) jest nieobrotowo połączona z segmentem (10) obudowy i posiada powierzchnię przyłożenia momentu obrotowego.
5. 5. Zawór wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e pokrywa (25) jest wykonana z tworzywa sztucznego.
6. 6. Zawór wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e przestrzeń pierś cieniowa (22) posiada długość osiową większą niż grubość uszczelnienia (23) w kierunku równoległym do kierunku osiowego popychacza (18).
7. 7. Zawór według zastrz. 6, znamienny tym, że długość przestrzeni pierścieniowej (22) jest co najmniej dwukrotnie większa niż grubość uszczelnienia (23).
8. 8. Zawór wedł ug zastrz. 1 albo 6, albo 7, znamienny tym, ż e w wystę pie (21) segmentu (10) obudowy znajduje się przestrzeń pierścieniowa (22), przy czym pokrywa (25) obejmuje występ (21) od zewnątrz.
9. 9. Zawór wedł ug zastrz. 1 albo 6, albo 7, znamienny tym, ż e ś cianka boczna pokrywy (25) jest po stronie zewnętrznej występu (21) krótsza niż występ (21).
10. 10. Zawór według zastrz. 1 albo 6, albo 7, znamienny tym, że pokrywa (25) wchodzi w przestrzeń pierścieniową (22).
11. 11. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 6, albo 7, znamienny tym, że do popychacza (18) przymocowana jest na stałe tarcza (28).
12. 12. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 6, albo 7, znamienny tym, że zawieradło (4, 7) wyposażone jest w uszczelnienie odbiciowe (16), współdziałające od wewnątrz z obudową (2).