Термостатичний клапан для радіатора

Данное изобретение относится к термостатическому клапану для радиатора, толкатель которого выполнен с возможностью осевого перемещения термостатическим элементом и перемещения закрывающего элемента посредством штыря, выполненного в осевом удлиненном конце. Термостатический клапан такого типа известен из описания патента ФРГ №3529614 (прототип). Имеющиеся на рынке термостатические клапаны такого типа для радиаторов содержат корпус, имеющий штырь, выступающий наружу через сальник, для привода в действие закрывающего элемента клапана, и верхнюю термостатную часть, содержащую термостатический элемент и перемещаемый им толкатель, и закрепленную на корпусе клапана посредством основания, при этом головка толкателя взаимодействует со штырем. В большинстве случаев термостатический клапан имеет наполнение в виде насыщенного пара (и следовательно, работает в зависимости от давления пара, находящегося в зависимости от температуры), или в виде жидкости (и следовательно, работает в зависимости от ее температурного расширения). Важную роль для выполнения регулирующей функции играет величина так называемого "усиления", иначе говоря смещение закрывающего элемента термостатического клапана при изменении температуры на 1°C. Чем больше усиление, тем больше экономия энергии и удобство эксплуатации. Усиление главным образом зависит от используемого материала наполнения, но также зависит и от размера и типа анероидной коробки, например сильфона. Наилучшие показатели усиления имеющихся на рынке термостатических клапанов составляют около 0,38мм/°C при паровом наполнителе и от 0,2 до 0,25мм/1°C при жидкостном. Перемещение закрывающего элемента клапана может быть осуществлено с помощью пьезоэлектрического элемента при воздействии на него электричества. Между пьезоэлектрическим и закрывающим элементами находится усилитель хода, в котором между большим и малым поршнями имеется наполнение из эластомерного материала. Однако такой усилитель хода не может быть использован в термостатическом клапане из-за зависимости свойств этого эластомерного материала от температуры. Данное изобретение направлено на решение задачи создания термостатического клапана для радиатора, аналогичного клапану, описанному во вводной части, но имеющего большее усиление. В частности, оно направлено на достижение в термостатических клапанах с жидкостным наполнителем такого же усиления, которое уже в настоящее время может быть обеспечено при использовании анероидных коробок, наполненных паром. Согласно изобретению, эта задача решается тем, что термостатический клапан для радиатора, содержащий корпус, верхнюю термостатную часть и толкатель, который выполнен с возможностью осевого перемещения термостатическим элементом и перемещения закрывающего элемента посредством штыря, выполненного в осевом удлиненном конце, выполнен так, что между толкателем и штырем расположен усилитель хода, включающий в себя усилительный элемент, установленный с возможностью поперечного перемещения или поворота при осевом перемещении толкателя, приводящих к изменению расстояния между толкателем и штырем. В этой конструкции осевое перемещение толкателя используется для перемещения усилительного элемента в направлении, в котором он обнаруживает податливость. Это влечет за собой перемещение толкателя и штыря друг относительно друга, в результате чего полное перемещение закрывающего элемента больше перемещения толкателя. В термостатическом клапане усилительный элемент может быть снабжен несамотормозящейся резьбой первого вида, которая взаимодействует с ответной резьбой первого вида, зафиксированной против поворота, и резьбой второго вида, которая взаимодействует с ответной резьбой второго вида, удерживаемой так, что ее поворот невозможен, при этом использование резьбы двух видов благодаря различному шагу обеспечивает дополнительную осевую составляющую, способствующую росту усиления. Виду того, что это происходит при вращении, все составные части сохраняют концентрическую ориентацию по отношению к осям толкателя и штыря. Усилительный, элемент может быть выполнен в виде кольца, на наружной стороне которого выполнена резьба первого вида, а на внутренней стороне - резьба второго вида, и промежуточного элемента, на котором выполнена ответная резьба второго вида и который установлен с возможностью осевого смещения без поворота в направляющей, выполненной в головке толкателя, которая удерживается так, что ее поворот невозможен, и торец которой расположен напротив торца кольца. Этот вариант выполнения устройства имеет преимущество, обусловленное тем, что составные части в нем компактно размещены в зоне, которая уже имеется в термостатическом клапане или без затруднений может быть освобождена. Промежуточный элемент может содержать нецилиндрический штифт, взаимодействующий с направляющей соответствующей формы поперечного сечения, выполненной в головке толкателя, с образованием очень простой направляющей системы для промежуточного элемента. В термостатическом клапане при закреплении верхней термостатной части на корпусе клапана посредством основания ответная резьба первого вида может быть выполнена на основании, то есть основание верхней термостатной части может выполнять дополнительную функцию. В качестве усилительного элемента может быть использован ползун, установленный с возможностью перемещения вокруг оси толкателя и снабженный первой наклонной поверхностью, взаимодействующей с первой ответной наклонной поверхностью примыкающего элемента кинематической цепи, и второй наклонной поверхностью, взаимодействующей со второй ответной поверхностью, прикрепленной к корпусу, при этом дополнительное осевое перемещение обеспечивается посредством поперечного движения ползуна, имеющего две наклонные поверхности с различными углами наклона. Примыкающий элемент может быть образован головкой толкателя, на которой выполнена первая ответная наклонная поверхность, на которой выполнена первая ответная наклонная поверхность, при этом усилитель хода содержит небольшое количество составных частей. На стороне, на которой расположена наиболее низкая точка первой наклонной поверхности, для поддержки головки толкателя может быть выполнен стопор, встроенный а корпус, что позволяет предотвратить воздействие чрезмерной поперечной нагрузки на головку толкателя. Штырь может воздействовать на контактную поверхность толкателя, и может быть нагружен по большей мере в поперечном направлении в результате фрикционного сцепления. Примыкающий элемент может быть образован промежуточным элементом, имеющим первую ответную наклонную поверхность и расположенным между ползуном и штырем. Благодаря наличию промежуточного элемента, выполненного с возможностью направляемого осевого перемещения, поперечная нагрузка может быть устранена. Головка толкателя своим торцом, расположенным перпендикулярно оси толкателя, может воздействовать на параллельную этому торцу поверхность ползуна, что в значительной степени предохраняет ее от воздействия поперечных нагрузок. Для поддержки головки толкателя с обеих сторон по направлению перемещения ползуна могут быть выполнены два встроенных в корпус стопора, что при необходимости обеспечивает направление головки. При закреплении верхней термостатной части на корпусе клапана посредством основания вторая ответная поверхность и/или по меньшей мере из встроенных в корпус стопоров могут быть выполнены на основании, которое может быть использовано для выполнения дополнительных функций даже при использовании такого ползуна. Усилитель хода может быть снабжен регулируемой контактной поверхностью взаимодействия со штырем, которая может быть сформирована или с использованием винтового элемента, установленного на промежуточном элементе, или с использованием укорачиваемого выступа на промежуточном элементе. При этом образуется регулировочное приспособление для установки усилителя хода в соответствии с конкретными конструктивными особенностями. Усилительный элемент может состоять из двух частей, соединенных защелкивающимся соединителем, при этом одна из указанных частей снабжена резьбой первого вида, а другая резьбой второго вида, что является альтернативой использованию усилительного элемента с двумя видами резьбы. На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого термостатического клапана для радиатора в первом варианте выполнения; на фиг.2 - частичный разрез клапана, показанного на фиг.1, в модифицированном варианте выполнения; на фиг.3 - частичный разрез клапана, показанного на фиг.1, в еще одном варианте выполнения; на фиг.4 - частичный разрез клапана, показанного на фиг.1, в еще одном варианте выполнения; на фиг.5 - продольный разрез предлагаемого термостатического клапана для радиатора альтернативной конструкции; на фиг.6 частичный разрез клапана, показанного на фиг.5, в модифицированном варианте выполнения. Термостатический клапан, показанный на фиг.1, имеет корпус 1с седлом 2 и закрывающий элемент 3, прикрепленный к штоку 4, на который воздействует возвратная пружина 5 и который находится в функциональном соединении со штырем 6. Штырь выступает наружу через сальник 7, установленный во втулке 8, закрывающей корпус сверху. Верхняя термостатная часть 9 имеет основание 10, разъемно прикрепленное к кольцевому выступу 11 корпуса 1. Кроме того, часть 9 содержит заполненную жидкостью анероидную коробку 12, которая удерживается в месте установки посредством опорных элементов 13 и торцевой крышки 14. Ее осевое положение может быть изменено посредством поворотной головки 15, установленной на основании 10 на резьбе 16, для установки заданной величины температуры. Толкатель 17 окружен сильфоном 18 и имеет внутри предохранительную пружину 19. С изменением температуры толкатель перемещается в осевом направлении под действием подвижной пластины 20 и посредством перемещения соединительного элемента 21 перемещает вместе с ним головку 22. Соединительный элемент имеет ножки 23, нанизанные на опорные элементы 13 как на зубцы вилки и предотвращающие поворот головки 22. В предлагаемом устройстве предусмотрен усилитель хода 24. Он содержит усилительный элемент 25, снабженный несамотормозящейся резьбой 26 первого вида, которая взаимодействует с соответствующей резьбой 27 в основании 10, и более мелкой несамотормозящейся резьбой 28 второго вида, которая взаимодействует с соответствующей резьбой 29 на промежуточном элементе 30. Промежуточный элемент 30 имеет штифт 31 нецилиндрической формы, вставленный в направляющую 32 соответствующей формы, выполненную в головке 22 толкателя 17. Поскольку головка закреплена без возможности поворота, промежуточный элемент 30 также зафиксирован против поворота. На нижней стороне промежуточного элемента 30 под прямым углом к оси толкателя выполнена контактная поверхность 33, напротив которой расположен штырь 6. Торцевая поверхность 34 головки 22 воздействует сверху на торцевую поверхность 35 усилительного элемента 25. Устройство работает следующим образом. Когда толкатель 17 в результате падения температуры перемещается вверх, за ним под действием возвратной пружины 5 следует усилительный элемент 25, одновременно поворачиваясь на некоторый угол, предопределенный резьбой 28. Поворот усилительного элемента 25 обеспечивает осевое перемещение промежуточного элемента 30, величина которого предопределена резьбой 28. Расстояние между торцевой поверхностью 34 головки 22 и контактной поверхностью 33 промежуточного элемента 30 изменяется соответственно. Поэтому ход закрывающего элемента 3 не равен ходу толкателя 17, и несколько превышает его. Например, если резьба 26 имеет шаг 2мм, а резьба 28 имеет шаг 1мм, достигается увеличение хода на 50%, иначе говоря, при перемещении толкателя 17 на 2мм перемещение штока 4 составляет 3мм. В устройстве, изображенном на фиг.2, использован модифицированный промежуточный элемент 30. На его выступе 36, выполненном из материала, поддающегося абразивной обработке, имеется контактная поверхность 33. Для приспособления к конкретному применению может быть выполнена требуемая подгонка выступа 36 путем его укорачивания. Эта подгонка служит для обеспечения заданного расстояния между торцевой крышкой 14 и контактной поверхностью 33 при данной температуре. Устройство, показанное на фиг.3, содержит промежуточный элемент 30, в другой модификации, включающий винтовой элемент 39, на котором сформирована контактная поверхность 33. Используя этот винтовой элемент, можно осуществлять аналогичную подгонку. В конструкции, показанной на фиг, 4, промежуточный элемент 30 в другой модификации, включающий винтовой элемент 39, на котором сформирована контактная поверхность 33. Используя этот винтовой элемент, можно осуществлять аналогичную подгонку. В конструкции, показанной на фиг.4, промежуточный элемент оставлен неизбежным, но изменен усилительный элемент 25, который включает наружную часть 38 с резьбой 26 и внутреннюю часть 39 с резьбой 28. Эти две части соединены друг с другом защелкивающимся соединителем 40 и зафиксированы против поворота посредством дополнительных штырей 41. Таким образом упрощается сборка, а регулировка осуществляется путем установки промежуточного элемента 30 в соответствующем положении во внутренней части 39. Детали устройства, показанного на фиг.5, в значительной степени соответствуют деталям устройства на фиг.1, и потому обозначены теми же номерами. Изменены только детали усилителя хода. Усилитель хода 24 имеет усилительный элемент 42, выполненный в форме ползуна и снабженный наклонной поверхностью 43 с относительно пологим углом наклона, которая взаимодействует с соответствующей наклонной поверхностью 44 на головке 22 толкателя 17, и двумя наклонными поверхностями 45 и 46 с крутым углом наклона, которые взаимодействуют с соответствующими поверхностями 47 и 48 основания 10. Контактная поверхность 33 взаимодействия со штырем 6, выполнена на пластине 49 из материала с низкими фрикционными характеристиками. На стороне, на которой расположена наиболее низкая точка поверхности 43; соединительный элемент 21 имеет утолщение 50, взаимодействующее со стопором 51, встроенным в корпус и также смонтированным на основании 10, и предотвращающее поперечное перемещение толкателя 17. Устройство работает следующим образом. Когда температура опускается и толкатель перемещается вверх, за ним следует штырь 6 под действием возвратной пружины 5. Усилительный элемент 42 благодаря второй наклонной поверхности 45 соответственно перемещается направо. Расстояние между толкателем и штырем уменьшается. Величина перемещения закрывающего элемента 3 превышает величину перемещения толкателя 17. В устройстве на фиг.6 показан модифицированный вариант выполнения усилителя хода, изображенного на фиг.5. Усилитель хода 24 имеет усилительный элемент 42, также выполненный в виде ползуна. Головка 22 толкателя 17 взаимодействует с торцом 52, расположенным на верхней стороне 53 ползуна перпендикулярно оси толкателя. Усилительный элемент 42 имеет первую наклонную поверхность 54, взаимодействующую с ответной поверхностью 55 промежуточного элемента 56, и две вторых наклонных поверхности 45 и 46, взаимодействующие со вторыми ответными поверхностями 47 и 48 основания 10. Устройство работает следующим образом. При перемещении толкателя 17 вверх усилительный элемент 42 перемещается вправо, и промежуточный элемент 56 также перемещается вверх. Ход промежуточного элемента 56 в данном случае больше хода толкателя 17. Устройство, изображенное на фиг.6, обеспечивает следующие параметры: осевое усилие между толкателем 17 и усилительным элементом 42 находится в пределах от 20 до 50Н. При хорошей смазке коэффициент трения может быть уменьшен до 0,02. В результате возникает сила трения в пределах от 0,4 до 1,0Н, что обычно вполне приемлемо. Если наклонная поверхность 54 образует с плоскостью, перпендикулярной к оси толкателя, угол 30°, а наклонная поверхность 45 образует с этой же поверхностью угол 60°, то обеспечивается коэффициент усиления хода, равный 1,33. Если углы наклона этих наклонных поверхностей равны 35 и 70°, то обеспечивается коэффициент усиления хода около 1,5. Таким образом усиление анероидной коробки 12 может быть повышено до исходного значения 0,23мм/°C до 0,35мм/°C. Резьбы, показанные на фиг.1 - 4, не должны иметь какой-либо специальной формы, напротив, во многих случаях вполне приемлемо использование частичной нарезки резьбы. Фиксация элемента 30 против поворота может быть обеспечена посредством выполнения соответствующей направляющей на основании 10. Возможно такое конструктивное решение, согласно которому толкатель 17 воздействует на усилительный элемент 25 через промежуточный элемент, а штырь 6 присоединен к усилительному элементу. Следует стремиться уменьшить до минимума величину силы трения между скользящими друг относительно друга деталями, что может быть обеспечено посредством подбора соответствующих материалов или использования смазки, например, уменьшающей трение консистентной смазки.