Патент на изобретение №2272205

(54) КРАН ОТОПИТЕЛЯ ШАРОВОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам, предназначенным для регулирования подачи потока охлаждающей жидкости к отопителю салона автомобиля. Кран отопителя шаровой содержит корпус 1, выполненный в виде двухступенчатой втулки с двумя присоединительными фланцами. Элемент, регулирующий подачу жидкости, выполнен в виде шара 4 с внутренними каналами 5. Шар 4 установлен в колодце 6 корпуса 1 и взаимодействует с механизмом управления, который выполнен в виде валика 7, скрепленного с корпусом 1 и поводком 8. Поводок 8 выполнен в виде рычага и установлен на валике 7 с возможностью поворота. В колодце 6 установлены шайба 9 с упором в торец колодца 6, шар 4, контактирующий с седлами 10, 11, симметрично расположенными относительно вертикальной оси шара 4, заглушка 12 и упорное кольцо 13. При этом седло 10 установлено с упором в торец шайбы 9, а другое седло 11 поджимается торцом заглушки 12, на наружной поверхности которой установлено уплотнительное кольцо 14. Фиксация положения шара 4, седел 10, 11 и заглушки 12 относительно корпуса 1 выполнена упорным кольцом 13, установленным в канавку колодца 6 корпуса 1. На наружной поверхности шара 4 выполнен паз, а на торце валика 7 выполнен выступ в виде параллелепипеда, взаимодействующий с пазом. При этом валик 7 установлен в отверстии прилива корпуса 1, а на наружной поверхности валика 7 выполнены три канавки, в двух из которых размещены уплотнительные кольца 17, 18, а в третьей установлен стопорный элемент. Последний выполнен в виде фигурной шайбы незамкнутого профиля с пазом и тремя усиками, предназначенными для фиксации валика 7 относительно прилива корпуса 1. Кроме того, на торце валика 7, выступающем за поверхность прилива корпуса 1, выполнена расточка 21, а наружная поверхность валика в зоне торца занижена и на ней установлены поводок 8 и шайба 22. При этом поводок 8 и шайба 22 скреплены с валиком 7 развальцовкой расточки 21. Шар 4 и седла 10, 11 выполнены из материала с коэффициентом трения менее или равным 0,05, а шайба 9 выполнена из материала, абсолютная упругость которого равна 0,6…0,75. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей, увеличении ресурса работы и снижении трудоемкости изготовления крана отопителя шарового. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам, предназначенным для регулирования подачи потока охлаждающей жидкости к отопителю салона автомобиля семейства ВАЗ и ГАЗ.

Аналогами предложенной конструкции, по нашему мнению, являются

1. Кран шаровой распределительный по свидетельству №47016, ОБ “Промышленные образцы”, №3, 2000 г., стр.50 (аналог) (1).

2. Кран управления отопителем К02.Т01-536-0028-93 отопительной системы ВАЗ 2101…ВАЗ 2107 автомобиля ВАЗ (аналог) (2).

3. Кран отопителя шаровой по патенту №47859, ОБ “Промышленные образцы”, №9, 2000 г., стр.94-95 (ближайший аналог) (3).

1. Известен кран шаровой распределительный, содержащий корпус с двумя разводящими патрубками, размещенными на одной оси, при этом наружная поверхность каждого из патрубков выполнена в виде шестигранника; механизм управления, выполненный в виде рукоятки, размещенной на валике, установленном в корпусе с возможностью взаимодействия с элементом деления потока, выполненным в виде шара с внутренними каналами, при этом корпус выполнен в виде тройника, а третий подводящий патрубок расположен перпендикулярно двум разводящим патрубкам в одной плоскости с ними; прилив, выполненный на наружной поверхности корпуса, в котором расположен валик механизма управления с ограничителями поворота механизма управления, при этом ограничители установлены со смещением относительно прилива на величину, равную половине толщины уступа рукоятки, а рукоятка выполнена в виде плоского отогнутого рычага со скругленными концами, на поверхности которого имеется уступ для взаимодействия с ограничителями, расположенный симметрично относительно оси и перпендикулярно к опорной поверхности рукоятки, с закреплением рукоятки с помощью гайки, при этом на торце валика управляющего механизма выполнены риски указатели направления движения жидкости или газа (см., например, кран шаровой распределительный по свидетельству №47016, ОБ “Промышленные образцы”, №3, 2000 г., стр.50) (аналог) (1).

2. Известен кран управления отопителем К02.Т01-536-0028-93 отопительной системы ВАЗ 2101…ВАЗ 2107 автомобиля ВАЗ, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра с тремя фланцами, крышку мембраны, выполненную в виде колпака с фланцем и скрепленную с корпусом с помощью четырех винтов с гайками; поводок, выполненный в виде рычага, скрепленного с валиком управления мембраны с помощью шайбы и винта, при этом фланец присоединения к системе охлаждения двигателя выполнен в виде ромба с привалочной поверхностью, расположенной перпендикулярно оси цилиндра, и содержит центральное отверстие с фаской и двумя монтажными отверстиями, расположенными симметрично в направлении большой диагонали ромба, а фланец присоединения к отопителю выполнен в виде ромба с привалочной плоскостью и центральным отверстием с буртиком, выступающим по периметру отверстия, при этом на одной оси вдоль большей диагонали ромба симметрично расположены два монтажных резьбовых отверстия, а привалочная плоскость выполнена под углом 16° к плоскости, проходящей через большую диагональ ромба привалочной плоскости фланца присоединения к системе охлаждения, при этом фланец крышки мембраны выполнен в виде окружности с четырьмя выступами, расположенными симметрично по периферии, а по центру выступов выполнены резьбовые отверстия, кроме того, три выступа крышки выполнены в виде полуокружностей, а четвертый выступ выполнен в виде прямоугольника, на периферии которого расположена бобышка с присоединительными поверхностями, расположенными параллельно привалочной плоскости крышки, кроме того, половина присоединительной поверхности бобышки выполнена рифленой, а на гладкой половине выполнено резьбовое монтажное отверстие (см., например, К02.Т01-536-0028-93 отопительной системы ВАЗ 2101…ВАЗ 2107 автомобиля ВАЗ) (аналог) (2).

Известен кран отопителя шаровой, содержащий корпус, выполненный в виде двухступенчатой втулки с двумя присоединительными фланцами, фланцем присоединения к системе охлаждения двигателя и фланцем присоединения к отопителю салона, при этом на наружной поверхности корпуса большего диаметра выполнены два прилива, прилив для механизма управления и прилив для фланца присоединения к отопителю; механизм управления, выполненный в виде валика, установленного в приливе и на котором закреплен с помощью шайбы и гайки поводок; фланец присоединения к системе охлаждения двигателя, выполненный перпендикулярно оси корпуса и размещенный со стороны корпуса меньшего диаметра и содержащий привалочную плоскость с центральным отверстием, а также два монтажных отверстия, расположенных симметрично оси корпуса; фланец присоединения к отопителю, выполненный в виде ромба, расположенного под углом 16° к плоскости, проходящей через ось корпуса и ось механизма управления, содержащий привалочную поверхность с центральным отверстием, образующим канал, по периметру которого выполнен буртик, а также два резьбовых монтажных отверстия, расположенных симметрично оси ромба; поводок механизма управления, выполненный в виде рычага, установленного с возможностью поворота, при этом со стороны корпуса меньшего диаметра в отверстии корпуса установлена резьбовая заглушка с двумя монтажными отверстиями (см., например, кран отопителя шаровой по патенту №47859, ОБ “Промышленные образцы”, №9, 2000 г., стр.94-95) (ближайший аналог) (3).

Известные конструкции кранов отопителя шаровых имеют ограниченные эксплуатационные возможности и недостаточно большой ресурс работы в результате интенсивного износа шара и седел и возникновения зазора в зоне контакта, кроме того, они трудоемкие в изготовлении вследствие

– действия в зоне контакта больших усилий переменной величины, которые приводят к интенсивному износу поверхностей шара и седел и возникновению между ними зазора,

– возникновения внутренних перетечек при закрытом положении крана в результате отсутствия элемента, выполняющего функции уплотнения и поджима, обеспечивающего непрерывный контакт поверхности шара и седел с постоянным усилием прижима в зоне контакта,

– наличия разъемного соединения при скреплении валика управления с поводком и корпусом, которое позволяет выполнять регулировку силы прижима шара, седел и корпуса между собой посторонним лицам, не имеющих права на такие действия и не обладающих необходимой квалификацией,

– большого коэффициента трения материалов шара и седел более 0,05,

– наличия резьбового соединения заглушки с корпусом, так как износ резьбы в корпусе приводит к замене самой трудоемкой детали конструкции.

Предлагаемое техническое решение направлено на расширение эксплуатационных возможностей, увеличение ресурса работы и снижение трудоемкости изготовления крана отопителя шарового.

Поставленные задачи решаются выполнением в корпусе крана колодца, в который установлены шайба с упором в торец расточки, шар, контактирующий с седлами, симметрично расположенными относительно оси шара, при этом одно из седел установлено с упором в торец шайбы, а другое седло поджимается заглушкой, установленной в колодец корпуса, на наружной поверхности которой установлено уплотняющее кольцо, при этом фиксация положения шара, седел и заглушки относительно корпуса выполнена упорным кольцом, установленным в канавку колодца корпуса, кроме того, шар скреплен с элементом управления, выполненным в виде валика, размещенным в приливе корпуса, при этом на наружной поверхности шара выполнен паз, а на торце валика управления – выступ в виде параллелепипеда с габаритами паза, взаимодействующие друг с другом, кроме того, на наружной поверхности валика управления выполнены три канавки, в двух из которых размещены уплотняющие элементы, а в третьей установлен стопорный элемент, выполненный в виде фигурной шайбы незамкнутого профиля с пазом и тремя усиками, предназначенными для фиксации валика относительно прилива корпуса, при этом на торце валика управления, выступающим за поверхность прилива корпуса, выполнена расточка, а наружная поверхность валика в зоне торца занижена и на ней установлен поводок в виде рычага и шайба, которые скреплены с валиком управления развальцовкой поверхности расточки валика, кроме того, шар и седла выполнены из материала с коэффициентом трения <0,05, а шайба, установленная с упором в торец колодца, выполнена из материала, абсолютная упругость которого равна 0,6…0,75.

В результате проведенных патентных исследований не выявлено технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что заявляемый кран отопителя шаровой соответствует критерию “новизна”. Использование совокупности отличительных признаков не выявлено из изученного уровня техники. Заявляемый кран отопителя шаровой может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии, что соответствует критерию “промышленная применимость”.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен кран отопителя шаровой, на фиг.2 показан вид А на фиг.1, на фиг.3 приведен разрез Б-Б фиг.1, где:

1 – корпус,

2 – фланец присоединения к системе охлаждения двигателя,

3 – фланец присоединения к отопителю салона,

4 – шар,

5 – внутренние каналы шара 4,

6 – колодец корпуса 1,

7 – валик управления,

8 – поводок,

9 – шайба,

10, 11 – седла,

12 – заглушка,

13 – упорное кольцо,

14 – уплотнительное кольцо,

15 – паз,

16 – выступ,

17, 18 – уплотнительные кольца,

19 – фигурная шайба,

20 – усики,

21 – расточка,

22 – шайба.

Предлагаемый кран отопителя шаровой, предназначенный для закрытия-открытия потока охлаждающей жидкости к отопителю салона автомобилей семейства ВАЗ, ГАЗ, содержит корпус 1, выполненный в виде двухступенчатой втулки с двумя присоединительными фланцами, фланцем 2 присоединения к системе охлаждения двигателя и фланцем 3 присоединения к отопителю салона; элемент, регулирующий подачу жидкости, выполненный в виде шара 4 с внутренними каналами 5, установленного в колодце 6 корпуса 1 и взаимодействующего с механизмом управления, который выполнен в виде валика 7, скрепленного с корпусом 1 и поводком 8, выполненным в виде рычага и установленного на валике 7 с возможностью поворота, при этом в колодце 6 установлены шайбы 9 с упором в торец колодца 6, шар 4, контактирующий с седлами 10, 11, симметрично расположенными относительно вертикальной оси шара 4, заглушка 12 и упорное кольцо 13, при этом седло 10 установлено с упором в торец шайбы 9, а другое седло 11 поджимается торцом заглушки 12, на наружной поверхности которой установлено уплотнительное кольцо 14, при этом фиксация положения шара 4, седел 10, 11 и заглушки 12 относительно корпуса 1 выполнена упорным кольцом 13, установленным в канавку колодца 6 корпуса 1, при этом на наружной поверхности шара 4 выполнен паз 15, а на торце валика управления 7 выполнен выступ 16 в виде параллелепипеда с габаритами паза 15, взаимодействующие друг с другом, при этом валик управления 7 установлен в отверстии прилива корпуса 1, а на наружной поверхности валика управления 7 выполнены три канавки, в двух из которых размещены уплотнительные кольца 17, 18, а в третьей установлен стопорный элемент, выполненный в виде фигурной шайбы 19 незамкнутого профиля с пазом и тремя усиками 20, предназначенными для фиксации валика управления 7 относительно прилива корпуса 1, кроме того, на торце валика управления 7, выступающим за поверхность прилива корпуса 1, выполнена расточка 21, а наружная поверхность валика управления 7 в зоне торца занижена и на ней установлен поводок 8, выполненный в виде рычага, и шайба 22, при этом поводок 8 и шайба 22 скреплены с валиком управления 7 развальцовкой расточки 21 валика управления 7, при этом шар 4 и седла 10, 11 выполнены из материала с коэффициентом трения менее или равным 0,05, а шайба 9, установленная с упором в торец колодца 6, выполнена из материала, абсолютная упругость которого равна 0,6…0,75.

Сборка предлагаемой конструкции крана отопителя шарового может быть выполнена, например, следующим образом. В колодец корпуса устанавливают шайбу до упора в торец колодца, седло до упора в торец шайбы и шар, затем на валик управления одевают уплотнительные кольца и вставляют его в отверстие, выполненное в приливе, при этом выступ валика вводят в сопряжение с пазом шара. На шар устанавливают второе седло и поджимают со стороны торца седла заглушкой, на наружной поверхности которой размещают уплотнительное кольцо и скрепляют с корпусом с помощью упорного кольца, которое устанавливают в канавку колодца корпуса. На выступающую часть валика управления в канавку устанавливают фигурную шайбу и отгибом 3-х усиков выполняют скрепление ее с приливом корпуса, а затем на валик управления устанавливают поводок, выполненный в виде рычага, и шайбу и скрепляют их с валиком развальцовкой поверхности расточки, выполненной на торце валика управления. Кран отопителя шаровой готов к монтажу на автомобиль.

При работе кран отопителя шаровой монтируется в систему охлаждения двигателя машины и систему отопителя, при этом производят скрепление фланца крана присоединения к системе охлаждения двигателя и фланца крана присоединения к отопителю салона с соответствующими присоединительными поверхностями.

К приливу корпуса со стороны размещения поводка крепится рубашка троса управления, при этом один конец троса управления крепится к плечу поводка, а другой конец скрепляется с рукояткой управления, которая находится на панели управления машиной.

При повороте рукоятки управления влево происходит взаимодействие троса с поводком крана отопителя шарового, при этом поводок поворачивается по часовой стрелке и поворачивает валик управления, который выступом взаимодействует с пазом шара, и шар занимает при этом определенное положение частичного или полного соединения каналов системы охлаждения двигателя и трубопровода отопителя через каналы обоих фланцев крана и каналов, выполненных в шаре под углом 90°, при этом полное сообщение каналов достигается в случае, когда плечо поводка дойдет до касания с поверхностью прилива. При таком положении поводка кран открыт полностью. При повороте рукоятки управления вправо поводок под действием троса поворачивается против часовой стрелки и поворачивает валик управления, который выступом взаимодействует с пазом шара и поворачивает шар, при этом положении шара возможность сообщения каналов трубопровода отопителя и системы охлаждения двигателя будет невозможна полностью или возможна лишь частично в зависимости от положения поводка относительно поверхности прилива. При контакте плеча поводка с поверхностью прилива кран полностью перекрывает возможность сообщения каналов трубопровода отопителя и системы охлаждения. Все промежуточные положения поводка соответствуют различным значениям величин размеров сечения сообщения системы охлаждения двигателя и трубопровода отопителя, что позволяет таким образом изменять температуру воздуха в салоне автомобиля.

Предложенная конструкция крана отопителя шарового позволяет расширить эксплуатационные возможности и увеличить ресурс работы в результате

– снижения величины усилий, действующих в зоне контакта поверхностей седел и шара вследствие применения для их изготовления материалов с коэффициентом трения <0,05,

– обеспечения оптимальных постоянных усилий, действующих в зоне контакта поверхности седел и шара за счет исключения доступа посторонних лиц для выполнения регулировки силы прижима шара, седел и корпуса между собой, вследствие выполнения соединения валика управления с поводком и корпусом неразъемным,

– обеспечения оптимальных постоянных усилий, действующих в зоне контакта поверхностей седел и шара за счет наличия в конструкции крана шайбы, выполненной из материала, абсолютная упругость которого равна 0,6…0,75, установленной с упором в торец колодца корпуса,

– обеспечения оптимальных постоянных усилий, действующих в зоне контакта поверхностей седел и шара за счет выполнения скрепления шара, седел и упругой шайбы с корпусом с помощью заглушки и упорного кольца, установленного в канавку колодца,

– исключения возникновения перетечек при закрытом положении крана вследствие отсутствия зазора в зоне контакта по мере износа поверхностей шара и седел в результате упора торца седла в шайбу, выполняющую две функции – поджима и уплотнения,

а также снизить трудоемкость изготовления за счет упрощения конструкций отдельных деталей.

В настоящее время на предприятии разработана техническая документация и изготовлена опытная партия “Кранов отопителя шаровых”, подтверждающих наличие вышеприведенного технического результата.

Документация разработана под заводским индексом КОШ02.00.

Источники информации

1. Кран шаровой распределительный по свидетельству №47016, ОБ “Промышленные образцы”, №3, 2000 г., стр.50 (аналог).

2. Кран управления отопителем К02.Т01-536-0028-93 отопительной системы ВАЗ 2101…ВАЗ 2107 автомобиля ВАЗ (аналог).

3. Кран отопителя шаровой по патенту №47859, ОБ “Промышленные образцы”, №9, 2000 г., стр.94-95 (ближайший аналог).

Формула изобретения

1. Кран отопителя шаровой, содержащий корпус, выполненный в виде двухступенчатой втулки с двумя присоединительными фланцами, фланцем присоединения к системе охлаждения двигателя и фланцем присоединения к отопителю салона, при этом на наружной поверхности корпуса большего диаметра выполнены два прилива, прилив для установки механизма управления и прилив для фланца присоединения к отопителю, элемент, регулирующий подачу жидкости, выполненный в виде шара с внутренними каналами, установленного в отверстии корпуса и взаимодействующего с механизмом управления, механизм управления, выполненный в виде валика, скрепленного с корпусом и поводком, выполненным в виде рычага и установленным с возможностью поворота, отличающийся тем, что в отверстии корпуса выполнен колодец, в котором установлены шайба с упором в торец колодца, шар, контактирующий с седлами, симметрично расположенными относительно вертикальной оси шара, заглушка и упорное кольцо.

2. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что одно из седел установлено с упором в торец шайбы, а другое седло поджимается торцом заглушки, на наружной поверхности которой установлен уплотняющий элемент.

3. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что фиксация положения шара, седел и заглушки относительно корпуса выполнена упорным кольцом, установленным в канавке колодца корпуса.

4. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности шара выполнен паз, а на торце валика – выступ в виде параллелепипеда для взаимодействия с пазом.

5. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что в отверстии прилива корпуса установлен валик, на наружной поверхности которого выполнены три канавки, в двух из которых размещены уплотняющие элементы, а в третьей установлен стопорный элемент.

6. Кран отопителя шаровой по п.5, отличающийся тем, что стопорный элемент выполнен в виде фигурной шайбы незамкнутого профиля с пазом и тремя усиками, предназначенными для фиксации валика относительно прилива корпуса.

7. Кран отопителя шаровой по п.5, отличающийся тем, что на торце валика, выступающем за поверхность прилива корпуса, выполнена расточка, а наружная поверхность валика в зоне торца занижена и на ней установлен поводок в виде рычага и шайба.

8. Кран отопителя шаровой по п.7, отличающийся тем, что поводок и шайба скреплены с валиком развальцовкой поверхности расточки валика.

9. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что шар и седла выполнены из материала с коэффициентом трения, меньшим или равным 0,05.

10. Кран отопителя шаровой по п.1, отличающийся тем, что шайба, установленная с упором в торец колодца, выполнена из материала, абсолютная упругость которого равна 0,6÷0,75.

РИСУНКИ