устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды

Формула изобретения

1. Устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды, содержащее:

корпус, установленный между впускной частью и выпускной частью трубы для текучей среды, в которой течет проточная текучая среда;

клапанный блок, установленный в корпусе и выполненный с возможностью обеспечения втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, и выпуска части проточной текучей среды наружу в зависимости от изменения внутреннего давления; и

термочувствительное устройство, выполненное с возможностью создания перепада давлений в клапанном блоке в зависимости от изменения температуры термочувствительной текучей среды, заполняющей его, причем

термочувствительное устройство содержит термочувствительный узел, который заполнен термочувствительной текучей средой и установлен на клапанном блоке; реакционную камеру, которая образована в клапанном блоке с возможностью сообщения с термочувствительным узлом; клапанную камеру, которая образована в клапанном блоке для обеспечения возможности втекания проточной текучей среды, поступившей в корпус; выпускную трубу, которая сообщается с корпусом; первый канал для текучей среды, который обеспечивает сообщение реакционной камеры и клапанной камеры друг с другом; и второй канал для текучей среды, который обеспечивает сообщение реакционной камеры и выпускной трубы друг с другом, и

при этом, когда термочувствительная текучая среда достигает заданной температуры, проточная текучая среда, которая поступила в клапанную камеру, будет поступать в реакционную камеру за счет работы термочувствительного узла, и проточная текучая среда, находящаяся в корпусе, которая должна быть введена в клапанную камеру, выпускается по выпускной трубе за счет перепада давлений, созданного в клапанной камере.

2. Устройство по п.1, в котором термочувствительный узел содержит:

сильфон, установленный с возможностью увеличения в объеме и сжатия в

соответствии с расширением и конденсацией термочувствительной текучей среды;

поршневой элемент, установленный в сильфоне с возможностью подъема и опускания за счет увеличения в объеме и сжатия сильфона; и

пружину, намотанную на наружную поверхность поршневого элемента для смещения поршневого элемента.

3. Устройство по п.2,

в котором реакционная камера содержит корпус первого клапана, установленный с возможностью подъема и опускания в соответствии с подъемом и опусканием поршневого элемента, чтобы тем самым обеспечить открытие и закрытие первого канала для текучей среды, при этом корпус первого клапана включает в себя полый элемент, упругий резиновый элемент, вставленный в нижний конец полого элемента, и пружину и контактный элемент, последовательно вставленные в верхний конец полого элемента, и

причем контактный элемент входит в упругий контакт с нижним концом поршневого элемента, и второй канал для текучей среды открывается и закрывается в соответствии с подъемом и опусканием корпуса первого клапана.

4. Устройство по п.1, в котором клапанная камера содержит:

верхний впускной канал, в котором имеется расположенный в нем поршневой клапан и который обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе;

клапан с резиновой прокладкой, установленный с возможностью открытия и закрытия выпускной трубы; и

нижний впускной канал, образованный для обеспечения сообщения с выпускной трубой, когда клапан с резиновой прокладкой открыт.

5. Устройство по п.1, в котором термочувствительная текучая среда содержит текучую среду, которая конденсируется, когда температура падает, и расширяется, когда температура повышается.

6. Устройство по п.1, в котором выпускная труба включает в себя камеру для выпуска текучей среды, которая имеет корпус второго клапана, установленный с возможностью открытия и закрытия выпускной трубы, при этом корпус второго клапана включает в себя полый элемент, пружину, имеющую один конец, вставленный в нижний конец полого элемента, и другой конец, присоединенный к отверстию корпуса для смещения полого элемента вверх, и упругий резиновый элемент, вставленный в верхний конец полого элемента.

7. Устройство по п.1, в котором второй канал для текучей среды включает в себя регулятор количества выпускаемой текучей среды, который имеет камеру для накопления текучей среды и вторую клапанную камеру, сообщающуюся с камерой для накопления текучей среды; и причем выпускная труба имеет центральную часть, образованную подобно дроссельной трубе; верхний конец, сообщающийся со второй клапанной камерой; и нижний конец, сообщающийся с камерой для накопления текучей среды.

8. Устройство по п.7, в котором камера для накопления текучей среды имеет клапанный элемент, установленный с возможностью открытия и закрытия второго канала для текучей среды; пружину, установленную с возможностью смещения клапанного элемента вниз; и третий канал для текучей среды, сообщающийся с нижним концом выпускной трубы, и

причем при подъеме клапанного элемента, когда заданное давление создается в реакционной камере за счет проточной текучей среды, проточная текучая среда, находящаяся в реакционной камере, поступает в камеру для накопления текучей среды по второму каналу для текучей среды или выпускается через третий канал для текучей среды через нижний конец выпускной трубы.

9. Устройство по п.1, в котором вторая клапанная камера включает в себя поршневой клапан, расположенный в соединительном канале, сообщающемся с камерой для накопления текучей среды, и клапан с резиновой прокладкой, установленный с возможностью открытия и закрытия второго канала для текучей среды.

10. Устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды, содержащее:

корпус, установленный между впускной частью и выпускной частью трубы для текучей среды, в которой течет проточная текучая среда;

клапанный блок, установленный в корпусе и выполненный с возможностью обеспечения втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, и выпуска части проточной текучей среды наружу в зависимости от изменения внутреннего давления; и

термочувствительное устройство, выполненное с возможностью создания перепада давлений в клапанном блоке в зависимости от изменения температуры термочувствительной текучей среды, заполняющей его, причем

термочувствительное устройство содержит термочувствительный блок, при этом термочувствительный блок заполнен термочувствительной текучей средой и образован с сильфоном, так что температура термочувствительной текучей среды становится ниже температуры проточной текучей среды, находящейся в корпусе, что обеспечивает создание перепада давлений в клапанном блоке в зависимости от изменения температуры заполняющей термочувствительной текучей среды.

11. Устройство по п.10, в котором клапанный блок содержит:

термочувствительную камеру, имеющую установленный в ней термочувствительный узел и включающую в себя держатель, который служит опорой для термочувствительного узла и разделяет термочувствительный узел на верхнюю часть с сильфоном и нижнюю часть, и верхний и нижний соединительные каналы, которые образованы для обеспечения сообщения верхней части и нижней части термочувствительной камеры с отверстием для выпуска текучей среды;

камеру сброса давления, имеющую первый поршневой клапан, который установлен с возможностью открытия и закрытия соединительного канала, сообщающегося с термочувствительной камерой, и на который действует давление проточной текучей среды, поступившей в корпус; и

клапанную камеру, имеющую верхний впускной канал, который имеет расположенный в нем второй поршневой клапан и обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, соединительную трубу, которая соединена с камерой сброса давления, клапан с резиновой прокладкой, который установлен ниже верхнего впускного канала и соединительной трубы с возможностью закрытия отверстия для выпуска текучей среды, и нижний впускной канал, который образован для обеспечения сообщения с отверстием для выпуска текучей среды, когда клапан с резиновой прокладкой открыт.

12. Устройство по п.10, в котором размер термочувствительного узла задан таким, чтобы он был меньше трубы для текучей среды, так что температура термочувствительной текучей среды сохраняется более низкой, чем температура проточной текучей среды.

13. Устройство по п.11, дополнительно содержащее

устройство для изменения заданной температуры, выполненное с возможностью изменения заданной температуры.

14. Устройство по п.13, в котором устройство для изменения заданной температуры содержит указанный держатель, при этом указанный держатель соединен с внутренней стенкой термочувствительной камеры посредством резьбового соединения.

15. Устройство по п.10, в котором термочувствительная текучая среда содержит текучую среду, которая расширяется, когда температура падает, и конденсируется, когда температура повышается.

16. Устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды, содержащее:

корпус, установленный между впускной частью и выпускной частью трубы для текучей среды, в которой течет проточная текучая среда;

клапанный блок, установленный в корпусе и выполненный с возможностью обеспечения втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, и выпуска части проточной текучей среды наружу в зависимости от изменения внутреннего давления; и

термочувствительное устройство, выполненное с возможностью создания перепада давлений в клапанном блоке в зависимости от изменения температуры термочувствительной текучей среды, заполняющей его,

соединительный канал, образованный для выпуска проточной текучей среды наружу из корпуса;

резервуар для накопления текучей среды, сообщающийся с соединительным каналом для накопления проточной текучей среды, поступившей в корпус;

камеру сброса давления, заполненную проточной текучей средой, поступившей в корпус, и имеющую первый поршневой клапан, который установлен с возможностью открытия и закрытия соединительной части, сообщающейся с резервуаром для накопления текучей среды;

совершающий колебательное движение элемент, шарнирно присоединенный к соединительной части и имеющий один конец, связанный с увеличением в объеме и сжатием термочувствительного узла, и другой конец, связанный с открытием и закрытием первого поршневого клапана; и

клапанную камеру, имеющую верхний впускной канал, который имеет расположенный в нем второй поршневой клапан и обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, соединительную трубу, которая соединена с камерой сброса давления, клапан с резиновой прокладкой, установленный ниже верхнего впускного канала и соединительной трубы с возможностью закрытия отверстия для выпуска текучей среды, и нижний впускной канал, образованный с возможностью сообщения с отверстием для выпуска текучей среды, когда клапан с резиновой прокладкой открыт.

17. Устройство по п.16, в котором термочувствительное устройство содержит:

стержень, установленный в соединительном канале с возможностью подъема и опускания в соединительном канале;

пружину для компенсации давления, предназначенную для смещения стержня в одном направлении;

камеру хранения газа, предназначенную для хранения газа, который расширяется и конденсируется в соответствии с изменением температуры; и

сильфон, соединенный со стержнем так, что стержень поднимается и опускается в соответствии с расширением и конденсацией газа.

18. Устройство по п.16, в котором термочувствительное устройство содержит:

стержень, установленный в соединительном канале с возможностью подъема и опускания в соединительном канале, и

деформируемый элемент, присоединенный к стержню так, что стержень поднимается и опускается в соответствии с изменением температуры.

19. Устройство по п.18, в котором деформируемый элемент включает в себя любой один из: биметалла, сплава с памятью формы и материала со значительным коэффициентом теплового расширения.

20. Устройство по п.16, в котором термочувствительная текучая среда содержит текучую среду, которая конденсируется, когда температура падает, и расширяется, когда температура повышается.

21. Устройство по п.17, дополнительно содержащее

устройство для изменения заданной температуры, выполненное с возможностью изменения заданной температуры.

22. Устройство по п.21, в котором устройство для изменения заданной температуры содержит регулировочный винт, присоединенный к нижнему концу стержня термочувствительного узла для регулирования наклона совершающего колебательное движение элемента клапанного блока.

23. Устройство по п.16,

в котором резервуар для накопления текучей среды имеет канал для воздуха, который сообщается с наружным воздухом, и выпускной канал, который сообщается с отверстием для выпуска текучей среды, и

причем проточная текучая среда, накопленная в резервуаре для накопления текучей среды, поступает в отверстие для выпуска текучей среды по выпускному каналу за счет отрицательного давления, созданного в отверстии для выпуска текучей среды, и выпускается.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству для управления потоком термочувствительной текучей среды и, более точно, к устройству для управления потоком термочувствительной текучей среды, которое может обеспечить выпуск небольшого количества текучей среды, заполняющей трубу для текучей среды, когда температура термочувствительной текучей среды, находящейся в термочувствительном устройстве, достигнет заданной температуры, в результате чего предотвращается замерзание трубы для текучей среды.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как правило, вода в водопроводной трубе в качестве типичной трубы для текучей среды, в которой течет текучая среда, замерзает, когда температура наружного воздуха заметно падает, как в зимнее время. Если вода в водопроводной трубе замерзает подобным образом, по мере увеличения объема воды в водопроводной трубе возникает вероятность образования трещин в водопроводной трубе. Таким образом, используются различные устройства и способы предотвращения возникновения подобных трещин.

Большинство устройств и способов предотвращения разрушения трубы для текучей среды, вызванного замерзанием текучей среды, направлены на измерение температуры в трубе для текучей среды и подачу энергии извне, например к нагревателю, установленному в трубе для текучей среды, для предотвращения замерзания трубы для текучей среды. Однако подобные устройства и способы имеют сложные конструкции, и потребление энергии увеличивается, в результате чего требуются большие затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в разработке устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды, которое может обеспечить выпуск части текучей среды наружу из трубы для текучей среды без подачи энергии извне, когда температура термочувствительной текучей среды, находящейся в термочувствительном устройстве, установленном в трубе для текучей среды, достигнет заданной температуры, в результате чего предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием текучей среды.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработано устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды, которое включает в себя: корпус, установленный между впускной частью и выпускной частью трубы для текучей среды, в которой течет проточная текучая среда; клапанный блок, установленный в корпусе для обеспечения возможности втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе, и выпуска части проточной текучей среды наружу в соответствии с изменением внутреннего давления; и термочувствительное устройство, предназначенное для создания перепада давлений в клапанном блоке в соответствии с изменением температуры термочувствительной текучей среды, заполняющей его.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ

В соответствии с настоящим изобретением температура термочувствительной текучей среды, заполняющей термочувствительное устройство, достигает заданной температуры, когда температура наружного воздуха падает, небольшое количество текучей среды, находящейся в корпусе, выпускается наружу, в результате чего предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором термочувствительное устройство расширяется, когда температура термочувствительной текучей среды достигает заданной температуры в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.1;

фиг.3 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором термочувствительное устройство расширяется, когда температура термочувствительной текучей среды достигает заданной температуры в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.3;

фиг.5 представляет собой увеличенный вид, иллюстрирующий демпфирующую камеру, образованную во втором канале для текучей среды между выпускной трубой и камерой накопления текучей среды в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.3;

фиг.6 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором термочувствительное устройство расширяется, когда температура термочувствительной текучей среды достигает заданной температуры в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.6;

фиг.8 представляет собой увеличенный вид, иллюстрирующий держатель для изменения заданной температуры термочувствительной текучей среды;

фиг.9 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий модифицированный пример термочувствительного устройства в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.9;

фиг.11 представляет собой вид, иллюстрирующий клапан одностороннего действия, расположенный в верхнем впускном канале, показанном на фиг.9;

фиг.12 представляет собой вид, иллюстрирующий отверстие для выпуска текучей среды, сообщающееся с трубой для текучей среды;

фиг.13 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий конструкцию устройства для изменения заданной температуры, добавленного к устройству для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанному на фиг.9;

фиг.14 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором сильфон сжимается, когда температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе, достигает заданной температуры, в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.9;

фиг.15 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором текучая среда, находящаяся в камере сброса давления, перемещается в резервуар для накопления текучей среды после сжатия сильфона, показанного на фиг.14;

фиг.16 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором текучая среда, находящаяся в клапанной камере, перемещается в камеру сброса давления после перемещения текучей среды, находящейся в камере сброса давления, в резервуар для накопления текучей среды, показанный на фиг.15; и

фиг.17 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором проточная текучая среда, находящаяся в резервуаре для накопления текучей среды, выпускается через отверстие для выпуска текучей среды после перемещения текучей среды, находящейся в клапанной камере, в камеру сброса давления, показанную на фиг.16.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, так что они могут быть легко реализованы специалистами в данной области техники, и тем не менее следует отметить, что они являются только иллюстративными, и настоящее изобретение не ограничено ими.

Фиг.1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий конструкцию устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения; и фиг.2 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором термочувствительное устройство расширяется, когда температура термочувствительной текучей среды достигает заданной температуры в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.1.

Как показано на фиг.1, устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя корпус 200, клапанный блок 300 и термочувствительное устройство. Корпус 200 образован с отверстием 220 для обеспечения частичного сообщения с наружным пространством и установлен между впускной частью 120 и выпускной частью 140 трубы для текучей среды, по которой течет текучая среда (в дальнейшем называемая «проточной текучей средой»). Клапанный блок 300 обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе 200, и установлен в корпусе 200 для обеспечения сообщения с отверстием 220 корпуса 200 посредством камеры 240 для выпуска текучей среды, предназначенной для выпуска небольшого количества проточной текучей среды наружу в соответствии с изменением внутреннего давления. Термочувствительное устройство служит для создания перепада давлений в клапанном блоке 300 в зависимости от изменения температуры термочувствительной текучей среды 471. Если в варианте осуществления настоящего изобретения температура термочувствительной текучей среды 471 достигнет заданной температуры, при которой проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 200, может выпускаться наружу, перепад давлений создается в клапанном блоке 300, и проточная текучая среда, находящаяся в клапанном блоке 300, выпускается наружу через камеру 240 для выпуска текучей среды, которая сообщается с отверстием 220 корпуса 200. В настоящем описании термин «заданная температура» означает температуру перед замерзанием проточной текучей среды, находящейся в корпусе 200. Каждый раз, когда в устройстве по настоящему изобретению температура термочувствительной текучей среды 471 становится такой же, как заданная температура, когда температура наружного воздуха падает, небольшое количество проточной текучей среды, находящейся в трубе для текучей среды, выпускается наружу, так что предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Термочувствительное устройство включает в себя клапанный блок 300 и термочувствительный узел 420, имеющий форму колпачка. Клапанный блок 300 имеет образованную в нем клапанную камеру 340 и реакционную камеру 320, которые сообщаются друг с другом. Термочувствительный узел 420 заполнен термочувствительной текучей средой 471 и установлен на клапанном блоке 300 посредством держателя 402. Реакционная камера 320 сообщается с термочувствительным узлом 420. Сильфон 440 установлен в термочувствительном узле 420 с возможностью сжатия и увеличения объема за счет конденсации и расширения термочувствительной текучей среды 471. Предпочтительно, чтобы температура термочувствительной текучей среды 471, заполняющей термочувствительный узел 420, всегда была ниже температуры проточной текучей среды, находящейся в корпусе 200. Поршневой элемент 460 расположен в сильфоне 440 с возможностью подъема и опускания за счет сжатия и увеличения объема сильфона 440, и пружина 480 намотана вокруг наружной поверхности поршневого элемента 460 для смещения поршневого элемента 460 в направлении вниз.

Поршневой элемент 460 термочувствительного узла 420 поднимается и опускается через реакционную камеру 320 клапанного блока 300. Реакционная камера 320 сообщается с клапанной камерой 340 через посредство первого канала 310 для текучей среды, клапанная камера 340 сообщается с камерой 240 для выпуска текучей среды через посредство выпускной трубы 360, и второй канал 314 для текучей среды проходит между реакционной камерой 320 и выпускной трубой 360 и соединен с ними.

Клапанная камера 340 имеет верхний впускной канал 322, в котором расположен поршневой клапан 328 и по которому проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 200, вводится в клапанную камеру 340, клапан 324 с резиновой прокладкой, расположенный так, что он закрывает выпускную трубу 360, и нижний впускной канал 326, образованный с возможностью сообщения с выпускной трубой 360, когда клапан 324 с резиновой прокладкой открывается. Неразъясненная ссылочная позиция 316 обозначает уплотнительное кольцо, которое расположено под клапаном 324 с резиновой прокладкой. Предпочтительно, чтобы поршневой клапан 328 всегда был поджат вниз пружиной 342. Клапан 324 с резиновой прокладкой должен быть смещен поршневым клапаном 328 с заданным давлением, например, составляющим 1-3 кгс/м² (9,807-29,42 Па). Если клапан 324 с резиновой прокладкой прижимается с давлением, которое меньше заданного давления, составляющего, например, 0,5 кгс/м² (4,903 Па), поршневой клапан 328 может подниматься, и возникает вероятность утечки проточной текучей среды. Следовательно, для предотвращения возникновения данного явления, клапан 324 с резиновой прокладкой должен быть поджат с заданным давлением.

Корпус 380 первого клапана расположен в реакционной камере 320 с возможностью подъема и опускания при подъеме и опускании поршневого элемента 460 для открытия и закрытия тем самым первого канала 310 для текучей среды. Корпус 380 первого клапана включает в себя полый элемент 382, упругий резиновый элемент 384, вставленный через нижний конец полого элемента 382, и пружину 386 и контактный элемент 388, которые последовательно вставлены через верхний конец полого элемента 382. Контактный элемент 388 упруго вводится в контакт с нижним концом поршневого элемента 460. Резиновый элемент 384 используется для повышения водонепроницаемости первого канала 310 для текучей среды.

Если термочувствительная текучая среда 471 в термочувствительном узле 420 чрезмерно расширяется, поршневой элемент 460 опускается под действием давления расширенной термочувствительной текучей среды 471, и существует вероятность возникновения явления, при котором резиновый элемент 384 под корпусом 380 первого клапана очень сильно сдавливается. Следовательно, вследствие разрушения резинового элемента 384 водонепроницаемость может ухудшиться, и момент времени выпуска проточной текучей среды может изменяться в той степени, в которой чрезмерно сдавливается резиновый элемент 384. Даже когда в устройстве по настоящему изобретению поршневой элемент 460 давит на корпус 380 первого клапана с давлением, превышающим требуемое давление, вследствие чрезмерного расширения термочувствительной текучей среды 471, пружина 386 может воспринимать избыточное давление и обеспечить предотвращение повреждения резинового элемента 384 и корпуса 380 первого клапана.

Корпус 260 второго клапана расположен в камере 240 для выпуска текучей среды для открытия и закрытия выпускной трубы 360. Корпус 260 второго клапана включает в себя полый элемент 262, пружину 264, имеющую один конец, который вставлен в нижний конец полого элемента 262, и другой конец, который прикреплен к корпусу 200 вокруг отверстия 220, для смещения полого элемента 262 вверх, и упругий резиновый элемент 266, который вставлен в верхний конец полого элемента 262. Резиновый элемент 266 также используется для повышения водонепроницаемости выпускной трубы 360.

Термочувствительный узел 420 заполнен газом в качестве термочувствительной текучей среды 471. Газ может включать газообразный хладагент на основе фреона или не на основе фреона, который обычно используется в холодильнике или тому подобном. Если газ конденсируется по мере снижения температуры наружного воздуха, в термочувствительном узле 420 создается дополнительное свободное пространство. В этом случае поршневой элемент 460 поднимается под действием пружины 480, намотанной вокруг поршневого элемента 460. В результате сильфон 440 соответственно увеличивается в объеме. Однако, напротив, если газ расширяется по мере повышения температуры наружного воздуха, поршневой элемент 460 опускается, и сильфон 440 сжимается. Термочувствительный узел 420 может быть заполнен помимо газа другими термочувствительными текучими средами, например, такими как ацетон, спирт, этанол и метанол, при условии, что другие термочувствительные текучие среды обладают способностью к расширению при повышении температуры и к конденсации при снижении температуры. Если в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды по настоящему изобретению, подобном упомянутому выше, температура термочувствительной текучей среды 471, заполняющей термочувствительный узел 420, достигает заданной температуры, и термочувствительная текучая среда 471 конденсируется, как показано на фиг.2, поршневой элемент 460 поднимается за счет упругости пружины 480, и сильфон 440 увеличивается в объеме. Корпус 380 первого клапана, который закрывал первый канал 310 для текучей среды, поднимается в реакционной камере 320, и при этом первый канал 310 для текучей среды открывается. После этого проточная текучая среда, которая была введена посредством верхнего впускного канала 322 в клапанную камеру 340 и заполнила клапанную камеру 340 и первый канал 310 для текучей среды, начинает поступать в реакционную камеру 320.

Однако, поскольку поршневой клапан 328 расположен в верхнем впускном канале 322, количество проточной текучей среды, поступившей в клапанную камеру 340 по верхнему впускному каналу 322, значительно меньше количества проточной текучей среды, поступившей в реакционную камеру 320 по первому каналу 310 для текучей среды из клапанной камеры 340. Соответственно, давление текучей среды в клапанной камере 340, то есть давление текучей среды на клапан 324 с резиновой прокладкой, снижается. Между тем, поскольку под клапаном 324 с резиновой прокладкой давление текучей среды будет приложено к клапану 324 с резиновой прокладкой за счет проточной текучей среды, которая поступила по нижнему впускному каналу 326, образованному под клапаном 324 с резиновой прокладкой, между верхней и нижней сторонами клапана 324 с резиновой прокладкой создается перепад давлений. Как следствие, клапан 324 с резиновой прокладкой поднимается, как показано на фиг.2, и нижний впускной канал 326 и выпускная труба 360 будут сообщаться друг с другом. За счет этого по мере того, как проточная текучая среда, находящая в корпусе 200, поступает в выпускную трубу 360, обеспечивает опускание корпуса 260 второго клапана, расположенного в камере 240 для выпуска текучей среды, и открытие выпускной трубы 360, проточная текучая среда выпускается через отверстие 220. В результате температура проточной текучей среды в трубе для текучей среды всегда может поддерживаться на уровне выше заданной температуры, в результате чего существует возможность предотвращения разрушения трубы для текучей среды, вызываемого замерзанием проточной текучей среды.

Между тем, когда клапан 324 с резиновой прокладкой поднимается, поршневой клапан 328, расположенный в верхнем впускном канале 322, выталкивается вверх для закрытия верхнего впускного канала 322. Кроме того, по мере того как корпус 380 первого клапана постепенно поднимается и второй канал 314 для текучей среды открывается, проточная текучая среда, поступившая в реакционную камеру 320 из клапанной камеры 340, проходит в выпускную трубу 360 по второму каналу 314 для текучей среды.

Если предположить, что труба для текучей среды рассматривается в качестве водопроводной трубы, то поскольку давление воды в водопроводной трубе, как правило, имеет величину, составляющую приблизительно 2-3 кгс/см ² (19,6134·10^-4 - 29,4201·10^-4 Па), скорость потока при выпуске проточной текучей среды, то есть воды, наружу становится очень высокой. Следовательно, поскольку вся проточная текучая среда, поступающая в выпускную трубу 360 по второму каналу 314 для текучей среды, также выпускается, при выпуске в соответствии с теоремой Бернулли внутренние стороны клапанной камеры 340 с закрытым верхним впускным каналом 322, реакционной камеры 320 и второго канала 314 для текучей среды всегда будут сохраняться свободными от проточной текучей среды.

Однако, если температура термочувствительной текучей среды 471, находящейся в термочувствительном узле 420, равна заданной температуре или ниже ее, небольшое количество проточной текучей среды, находящейся в трубе для текучей среды, выпускается через отверстие 220 корпуса 200 за короткое время. Если 100% заданного выпускаемого количества не будет выпущено на начальной стадии выпуска, проточная текучая среда может замерзнуть во время ее выпуска, что вызывает закрытие отверстия 220. Таким образом, для минимизации количества проточной текучей среды, подлежащего выпуску, предпочтительно предотвратить замерзание проточной текучей среды и сократить промежуток между моментом начала выпуска и моментом прекращения выпуска, то есть плавно начинать и прекращать выпуск проточной текучей среды. Это может быть обеспечено в первом варианте осуществления настоящего изобретения посредством взаимодействия корпуса 380 первого клапана, который был поджат поршневым элементом 460 в реакционной камере 320, и корпуса 260 второго клапана камеры 240 для выпуска текучей среды. То есть, поскольку контактный элемент 388 корпуса 380 первого клапана поджат поршневым элементом 460 и при этом упруго опирается на пружину 386, поршневой элемент 460 может быть быстро поднят, и выпуск проточной текучей среды может начаться плавно. Кроме того, поскольку корпус 260 второго клапана также поджимается вверх пружиной 264, выпускная труба 360 может быть быстро закрыта, и выпуск проточной текучей среды может быть плавно прекращен.

Фиг.3 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, и фиг.4 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором термочувствительное устройство расширяется, когда температура термочувствительной текучей среды достигает заданной температуры в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.3.

В устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на фиг.3 и 4, вместо камеры для выпуска текучей среды по первому варианту осуществления, показанному на фиг.1 и 2, для регулирования количества выпускаемой текучей среды при исходном выпуске проточной текучей среды добавлен регулятор количества выпускаемой текучей среды. Следовательно, те же ссылочные позиции будут использованы для обозначения таких же компонентов, как те, которые показаны на фиг.1 и 2, их подробные описания будут здесь опущены.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения регулятор количества выпускаемой текучей среды установлен во втором канале 314 для текучей среды, подобном каналу на фиг.1 и 2. Регулятор количества выпускаемой текучей среды включает в себя камеру 520 накопления текучей среды и вторую клапанную камеру 540, которая сообщается с камерой 520 накопления текучей среды. В данном варианте осуществления выпускная труба 360 имеет центральную часть, которая образована подобно дроссельной трубе. Верхний конец выпускной трубы 360 сообщается со второй клапанной камерой 540, и нижний конец выпускной трубы 360 сообщается с камерой 520 накопления текучей среды.

Камера 520 накопления текучей среды включает в себя клапанный элемент 522, установленный с возможностью открытия и закрытия второго канала 314 для текучей среды, и пружину 524, расположенную с возможностью смещения клапанного элемента 522 вниз. Когда клапанный элемент 522 поднимается, проточная текучая среда, имеющаяся в реакционной камере 520, поступает в камеру 520 накопления текучей среды по второму каналу 314 для текучей среды.

Третий канал 362 для текучей среды сообщается с выпускной трубой 360, расположенной ниже, и соединен с камерой 520 накопления текучей среды на заданной высоте. Когда клапанный элемент 522 поднимается на заданную высоту или выше, проточная текучая среда, поступившая в камеру 520 накопления текучей среды, выпускается по третьему каналу 362 для текучей среды посредством выпускной трубы 360, расположенной ниже.

Вторая клапанная камера 540 выполнена с конструкцией, аналогичной конструкции клапанной камеры 340. Поршневой клапан 544 расположен в соединительном канале 542, который сообщается с камерой 520 накопления текучей среды для обеспечения возможности ввода проточной текучей среды, поступившей в камеру 520 накопления текучей среды. Вторая клапанная камера 540 включает в себя клапан 346 с резиновой прокладкой, установленный с возможностью закрытия второго канала 314 для текучей среды. Однако, когда клапан 346 с резиновой прокладкой открывается, отрицательное давление создается во второй клапанной камере 540 вследствие скорости потока проточной текучей среды, которая выпускается посредством выпускной трубы 360, и часть проточной текучей среды всасывается во вторую клапанную камеру 540 по второму каналу 314 для текучей среды. После этого, когда пружина 524 обеспечит опускание поршневого клапана 544, клапан 346 с резиновой прокладкой закрывается.

Если в данном процессе скорость потока проточной текучей среды является высокой, то поскольку количество проточной текучей среды, поступившей в выпускную трубу 360 по нижнему впускному каналу 326, является недостаточным, существует вероятность постепенного снижения температуры проточной текучей среды, находящейся в корпусе 200, что приводит к замерзанию. Для предотвращения возникновения данного явления, как показано на фиг.5, предпочтительно, чтобы демпфирующая камера 600, имеющая противодействующий стержень 620, была расположена во втором канале 314 для текучей среды между выпускной трубой 360, расположенной выше, и второй клапанной камерой 540 для противодействия выпуску проточной текучей среды.

В устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, за счет повторения вышеуказанных операций проточная текучая среда всегда может течь по трубе для текучей среды. Следовательно, даже когда температура наружного воздуха падает, существует возможность предотвращения замерзания проточной текучей среды в трубе для текучей среды без подачи энергии извне, в результате чего предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Фиг.6 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.6, устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя корпус 720, блок 730 и термочувствительное устройство, которое служит для создания перепада давлений в клапанном блоке 730 в зависимости от изменения температуры термочувствительной текучей среды 771. Корпус 720 образован с отверстием 722 для частичного сообщения с наружным пространством и установлен между впускной частью 712 и выпускной частью 714 трубы для текучей среды, по которой течет проточная текучая среда. Клапанный блок 730 обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе 720, и установлен в корпусе 720 с возможностью обеспечения сообщения с отверстием 722 корпуса 720 через посредство отверстия 724 для выпуска текучей среды для выпуска небольшого количества проточной текучей среды наружу в соответствии с изменением внутреннего давления.

Устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения выполнено с такой конструкцией, что в том случае, когда температура термочувствительной текучей среды 771 достигает заданной температуры, перепад давлений создается в клапанном блоке 730 посредством термочувствительного узла 774, и после этого проточная текучая среда, находящаяся в клапанном блоке 730, выпускается наружу через отверстие 724 для выпуска текучей среды, которое сообщается с отверстием 722 корпуса 700. В данном случае термин «заданная температура» означает температуру перед замерзанием проточной текучей среды, находящейся в корпусе 720. Каждый раз, когда в устройстве по настоящему изобретению температура термочувствительной текучей среды 771 становится такой же, как заданная температура, когда температура наружного воздуха падает, небольшое количество проточной текучей среды выпускается наружу для поддержания температуры проточной текучей среды в трубе 712, 714 для текучей среды такой, чтобы она была равной заданной температуре или выше ее, так что предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Клапанный блок 730 предусмотрен с термочувствительной камерой 740, камерой 750 сброса давления и клапанной камерой 760. Термочувствительная камера 740 включает в себя термочувствительный узел 774, который установлен в отверстии 722 корпуса 720 и образован с сильфоном 772 на его верхней части, держатель 776, который разделяет термочувствительный узел 774 на верхнюю часть с сильфоном 772 и нижнюю часть, и верхний и нижний соединительные каналы 777 и 779, которые образованы для обеспечения сообщения верхней части и нижней части термочувствительной камеры 740 с отверстием 724 для выпуска текучей среды, при этом все указанные элементы служат в качестве термочувствительного устройства. Термочувствительный узел 774 заполнен термочувствительной текучей средой 771. Предпочтительно, чтобы температура термочувствительной текучей среды 771 всегда была ниже температуры проточной текучей среды, находящейся в корпусе 720.

Первый поршневой клапан 754 расположен в камере 750 сброса давления, в которой давление создается проточной текучей средой, поступившей в корпус 720, и служит для открытия и закрытия соединительного канала 752, обеспечивающего сообщение с термочувствительной камерой 740. Клапанная камера 760 имеет верхний впускной канал 764, который обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе 720, со вторым поршневым клапаном 762, расположенным в нем, соединительную трубу 766, соединенную с камерой 750 сброса давления, клапан 768 с резиновой прокладкой, установленный ниже верхнего впускного канала 764 и соединительной трубы 766 с возможностью закрытия отверстия 724 для выпуска текучей среды, и нижний впускной канал 769, который образован для обеспечения сообщения с отверстием 724 для выпуска текучей среды, когда клапан 768 с резиновой прокладкой открыт.

Заданное свободное пространство образовано между верхним концом сильфона 772 термочувствительного узла 774 и первым поршневым клапаном 754, и термочувствительный узел 774 заполнен термочувствительной текучей средой 771, например, водой. Термочувствительная текучая среда 771 по данному варианту осуществления обладает способностями к расширению, когда температура падает, и к конденсации, когда температура повышается. Соответственно, если термочувствительная текучая среда 771 расширяется по мере падения температуры наружного воздуха, сильфон 772 увеличивается в объеме, что вызывает подъем первого поршневого клапана 754, а если термочувствительная текучая среда 771 конденсируется по мере повышения температуры наружного воздуха, сильфон 772 сжимается, что вызывает опускание первого поршневого клапана 754. По существу термочувствительный узел 774 может быть заполнен другими термочувствительными текучими средами, отличными от вышеописанной текучей среды, при условии, что другие термочувствительные текучие среды обладают способностями к расширению, когда температура падает, и к конденсации, когда температура повышается. Кроме того, теплоемкость термочувствительной текучей среды 771 должна быть меньше теплоемкости проточной текучей среды в трубе для текучей среды. Это обусловлено тем, что температура термочувствительной текучей среды 771 в термочувствительном узле 774 остается более низкой, чем температура проточной текучей среды в трубе для текучей среды, в том случае, когда выделяется одна и та же тепловая энергия. Следовательно, предпочтительно, чтобы термочувствительный узел 774 был меньше по размеру, чем труба для текучей среды.

Между тем, когда первый поршневой клапан 754 поднимается и при этом давление в камере 750 сброса давления сбрасывается, проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 720, поступает по верхнему впускному каналу 764 в клапанную камеру 760, которая соединена с камерой 750 сброса давления посредством соединительной трубы 766. Однако, поскольку второй поршневой клапан 762 расположен в верхнем впускном канале 764 с очень малым зазором, образованным между ним и данным каналом, количество проточной текучей среды, поступающей в клапанную камеру 760 по верхнему впускному каналу 764, будет не таким значительным. В результате количество проточной текучей среды, значительно меньшее, чем количество проточной текучей среды, перемещенное в камеру 750 сброса давления по соединительной трубе 766, будет поступать в клапанную камеру 760. Следовательно, давление текучей среды в клапанной камере 760, то есть давление текучей среды на клапан 768 с резиновой прокладкой, снижается. Между тем, поскольку под клапаном 768 с резиновой прокладкой давление текучей среды будет действовать на клапан 768 с резиновой прокладкой со стороны проточной текучей среды, которая была введена по нижнему впускному каналу 769, образованному под клапаном 768 с резиновой прокладкой, между верхней и нижней сторонами клапана 768 с резиновой прокладкой создается перепад давлений. Когда перепад давлений создается таким образом, клапан 768 с резиновой прокладкой поднимается вверх, как показано на фиг.7, и после этого устанавливается сообщение между нижним впускным каналом 769 и отверстием 724 для выпуска текучей среды. За счет этого проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 720, вводится в отверстие 724 для выпуска текучей среды и затем выпускается через нижнюю часть термочувствительной камеры 740, которая образована с возможностью сообщения с отверстием 722 корпуса 720.

Подъем и опускание второго поршневого клапана 762 вдоль верхнего впускного канала 764 функционально связаны с подобными открытием и закрытием клапана 768 с резиновой прокладкой. Соответственно, существует возможность дополнительного удаления посторонних веществ, вероятность скапливания которых между стенкой верхнего впускного канала 764 и вторым поршневым клапаном 762 имеется, и следовательно, срок службы устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды по настоящему изобретению может быть увеличен, и эксплуатационная надежность устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды по настоящему изобретению может быть повышена. На чертежах неразъясненные ссылочные позиции 751 и 761 соответственно обозначают резиновые кольца, которые установлены для обеспечения водонепроницаемости в тех местах, где первый поршневой клапан 754 камеры 750 сброса давления и второй поршневой клапан 762 клапанной камеры 760 открываются и закрываются.

Несмотря на то, что это не показано на чертеже, в третьем варианте осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрено то, что клапан одностороннего действия будет установлен в верхнем впускном канале 764 клапанной камеры 760 для предотвращения вытекания проточной текучей среды, поступившей по верхнему впускному каналу 764, назад в наружное пространство, так что надежность устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды может быть повышена.

Кроме того, устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно включает в себя устройство 780 для изменения заданной температуры, предназначенное для регулирования моментов времени открытия и закрытия первого поршневого клапана 754. Как показано на фиг.8, устройство 780 для изменения заданной температуры включает в себя держатель 776, который посредством резьбового соединения соединен с внутренней стенкой термочувствительной камеры 740, при этом витки резьбы, образованные на окружной наружной поверхности держателя 776, «соединены» с витками резьбы, образованными на внутренней стенке термочувствительной камеры 740. Таким образом, момент времени, в который проточная текучая среда, находящаяся в камере 750 сброса давления, вводится в термочувствительную камеру 740, может быть отрегулирован посредством резьбового соединения. То есть, если расстояние между верхним концом сильфона 772 и первым поршневым клапаном 754 будет уменьшено посредством завинчивания, как показано сплошной линией на фиг.8, то даже в том случае, когда термочувствительная текучая среда 771, заполняющая термочувствительный блок 774, расширяется незначительно, первый поршневой клапан 754, который закрыл соединительный канал 752 за счет давления проточной текучей среды, будет подниматься. В результате момент времени, в который проточная текучая среда, поступившая в камеру 750 сброса давления, будет поступать в термочувствительную камеру 740, может наступить раньше. Напротив, если расстояние между верхним концом сильфона 772 и первым поршневым клапаном 754 будет увеличено посредством отвинчивания, как показано пунктирной линией на фиг.8, первый поршневой клапан 754, который закрыл соединительный канал 752 за счет давления проточной текучей среды, будет подниматься только тогда, когда термочувствительная текучая среда 771, заполняющая термочувствительный узел 774, расширится в большей степени. Следовательно, момент времени, в который проточная текучая среда, находящаяся в камере 750 сброса давления, будет поступать в термочувствительную камеру 740, будет наступать позднее.

Если предположить, что труба для текучей среды представляет собой водопроводную трубу, то поскольку давление воды в водопроводной трубе, как правило, имеет величину, составляющую приблизительно 2-3 кгс/см ² (19,6134·10^-4 - 29,4201·10^-4 Па), скорость потока при выпуске текучей среды наружу становится очень высокой. Следовательно, поскольку после выпуска текучей среды, исходя из теоремы Бернулли, отрицательное давление создается в отверстии 724 для выпуска текучей среды и отверстие 724 для выпуска текучей среды и верхняя часть термочувствительной камеры 740 сообщаются друг с другом посредством верхнего соединительного канала 777, проточная текучая среда, находящаяся в термочувствительной камере 740, будет проходить в отверстие 724 для выпуска текучей среды по верхнему соединительному каналу 777 за счет перепада давлений между отверстием 724 для выпуска текучей среды и верхней частью термочувствительной камеры 740 и будет выпускаться через отверстие 724 для выпуска текучей среды. Поскольку вся текучая среда, находящаяся в термочувствительной камере 740, выпускается через отверстие 724 для выпуска текучей среды, верхний соединительный канал 777 всегда сохраняется чистым.

В дальнейшем будет описана работа устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, подобного упомянутому выше.

Когда температура наружного воздуха равна заданной температуре или выше ее, как показано на фиг.6, проточная текучая среда, поступившая в корпус 720 через впускную часть 712 трубы для текучей среды, заполняет клапанную камеру 760 и камеру 750 сброса давления за счет давления проточной текучей среды, термочувствительная текучая среда 771, заполняющая термочувствительный узел 774, имеет определенный объем, и первый поршневой клапан 754 обеспечивает поддержание заданного расстояния до сильфона 772 верхней части термочувствительного узла 774 и вводится в плотный контакт с резиновым кольцом 751 за счет проточной текучей среды, заполняющей камеру 750 сброса давления, для закрытия соединительного канала 752. Если в данном состоянии температура наружного воздуха падает и температура термочувствительной текучей среды 771, заполняющей термочувствительный узел 774, достигает заданной температуры, что создает возможность выпуска проточной текучей среды, то есть воды, находящейся в корпусе 720, до замерзания, то эта ситуация распознается термочувствительным компонентом 774. Другими словами, поскольку размер термочувствительного компонента 774 меньше диаметра трубы для текучей среды, если в состоянии, в котором температура термочувствительной текучей среды 771, находящейся в термочувствительном компоненте 774, ниже температуры проточной текучей среды, находящейся в трубе для текучей среды, температура наружного воздуха падает и становится равной температуре, составляющей 0°С, при которой проточная текучая среда замерзает, термочувствительная текучая среда 771, находящаяся в термочувствительном компоненте 774, начинает замерзать раньше, чем проточная текучая среда. В этой связи, поскольку плотность замерзшей термочувствительной текучей среды 771 приблизительно на 10% меньше плотности проточной текучей среды (объем льда приблизительно на 10% больше объема воды, если предположить, что их масса одинакова), объем термочувствительной текучей среды 771 увеличивается по мере образования льда, что приводит к увеличению сильфона 772 в объеме. По мере того как сильфон 772 увеличивается в объеме подобным образом с увеличением его высоты на заданную высоту, сильфон 772 будет толкать первый поршневой клапан 754, и при этом первый поршневой клапан 754 поднимается, что вызывает открытие соединительного канала 752. Следовательно, проточная текучая среда, находящаяся в камере 750 сброса давления, поступает в термочувствительную камеру 740 по соединительному каналу 752 и выпускается через отверстие 724 для выпуска текучей среды через посредство верхнего соединительного канала 777. Поскольку камера 750 сброса давления сообщается с клапанной камерой 760 посредством соединительной трубы 766, проточная текучая среда, заполнившая клапанную камеру 760, поступает в камеру 750 сброса давления по соединительной трубе 766.

Поскольку второй поршневой клапан 762 расположен в верхнем впускном канале 764, проточная текучая среда, которая должна поступить в клапанную камеру 760, проходит через зазор между верхним впускным каналом 764 и вторым поршневым клапаном 762. Следовательно, значительно меньшее количество проточной текучей среды по сравнению с количеством проточной текучей среды, поступившим в камеру 750 сброса давления по соединительной трубе 766, поступит в клапанную камеру 760. Следовательно, давление текучей среды в клапанной камере 760, то есть давление текучей среды, действующее на верхнюю сторону клапана 768 с резиновой прокладкой, становится низким. Однако поскольку к нижней стороне клапана 768 с резиновой прокладкой будет приложено давление текучей среды, создаваемое текучей средой, поступившей в нижний впускной канал 769, образованный ниже клапана 768 с резиновой прокладкой, перепад давлений создается между верхней и нижней сторонами клапана 768 с резиновой прокладкой. Соответственно, как показано на фиг.7, клапан 768 с резиновой прокладкой выталкивается вверх, и устанавливается сообщение между нижним впускным каналом 769 и отверстием 724 для выпуска текучей среды. Следовательно, текучая среда, находящаяся в корпусе 720, поступает в нижний впускной канал 769, проходит к отверстию 724 для выпуска текучей среды и выпускается под термочувствительной камерой 740 по нижнему соединительному каналу 779.

Давление текучей среды в трубе для текучей среды, которая может представлять собой водопроводную трубу, как правило, имеет величину, составляющую приблизительно 2-3 кгс/см² (19,6134·10 ^-4 - 29,4201·10^-4 Па), при этом скорость потока при выпуске текучей среды наружу становится очень высокой. Следовательно, после выпуска текучей среды, исходя из теоремы Бернулли, отрицательное давление создается в отверстии 724 для выпуска текучей среды. Поскольку отверстие 724 для выпуска текучей среды и верхняя часть термочувствительной камеры 740 сообщаются друг с другом посредством верхнего соединительного канала 777, проточная текучая среда, находящаяся в верхней части термочувствительной камере 740, будет проходить в отверстие 724 для выпуска текучей среды по верхнему соединительному каналу 777 за счет перепада давлений между отверстием 724 для выпуска текучей среды и верхней частью термочувствительной камеры 740 и будет выпускаться по нижнему соединительному каналу 779 и под термочувствительной камерой 740.

Когда проточная текучая среда, находящаяся в верхней части термочувствительной камеры 740 и в корпусе 720, выпускается через отверстие 724 для выпуска текучей среды подобным образом, проточная текучая среда, выпускаемая по нижнему соединительному каналу 779 и под термочувствительной камерой 740, входит в контакт с нижней частью термочувствительного узла 774. Температура выпускаемой проточной текучей среды выше температуры термочувствительной текучей среды 771, находящейся в термочувствительном узле 774. За счет подобного контакта между выпускаемой проточной текучей средой и нижней частью термочувствительного узла 774, лед, замерзший в термочувствительном узле 774, начинает таять. Соответственно, объем проточной текучей среды в термочувствительном узле 774 уменьшается, что вызывает сжатие сильфона 772. В результате, первый поршневой клапан 754 больше не будет поднятым. Таким образом, первый поршневой клапан 754 снова закрывает соединительный канал 752. Кроме того, если перепад давлений между верхней и нижней сторонами клапана 768 с резиновой прокладкой исчезает по мере постепенного увеличения давления текучей среды в клапанной камере 760, клапан 768 с резиновой прокладкой возвращается в исходное состояние и закрывает отверстие 724 для выпуска текучей среды, вследствие чего выпуск проточной текучей среды прерывается.

В устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды по настоящему изобретению за счет повторения вышеуказанных операций проточная текучая среда всегда может течь по трубе для текучей среды. Следовательно, даже когда температура наружного воздуха падает, существует возможность предотвращения замерзания проточной текучей среды в трубе для текучей среды без подачи энергии извне, в результате чего предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Фиг.9 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения; фиг.10 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий модифицированный пример термочувствительного устройства в устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанном на фиг.9, в котором деформируемый элемент соединен со стержнем так, что стержень может подниматься и опускаться в соответствии с изменением температуры; фиг.11 представляет собой вид, иллюстрирующий клапан одностороннего действия, расположенный в верхнем впускном канале, показанном на фиг.9; фиг.12 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором отверстие для выпуска текучей среды сообщается с краном; и фиг.13 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий устройство для изменения заданной температуры, добавленное к устройству для управления потоком термочувствительной текучей среды, показанному на фиг.9.

Как показано на фиг.9, устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя корпус 820, блок 880 и термочувствительное устройство 890. Корпус 820 установлен между впускной частью 812 и выпускной частью 814 трубы для текучей среды, по которой течет текучая среда. Клапанный блок 880 обеспечивает возможность втекания проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, и установлен в корпусе 820 и образован с соединительным каналом 882 для выпуска небольшого количества проточной текучей среды через отверстие 822 для выпуска текучей среды наружу из корпуса 820 в зависимости от изменения внутреннего давления. Термочувствительное устройство 890 установлено в соединительном канале 882 и над соединительным каналом 882 клапанного блока 880 для увеличения и уменьшения давления в клапанном блоке 880 в соответствии с изменением температуры проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820.

Устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения выполнено с такой конструкцией, что в том случае, если температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, достигает заданной температуры, давление в клапанном блоке 880 увеличивается вследствие сжатия термочувствительного устройства 890, и проточная текучая среда, находящаяся в клапанном блоке 880, выпускается наружу из корпуса 820 через отверстие 822 для выпуска текучей среды. В данном случае заданная температура означает температуру перед замерзанием проточной текучей среды в корпусе 820. В устройстве по настоящему изобретению всякий раз, когда температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, становится равной заданной температуре, когда температура падает, небольшое количество проточной текучей среды выпускается наружу для поддержания температуры проточной текучей среды в трубе 812, 814 для текучей среды такой, чтобы она была равна заданной температуре или выше заданной температуры, так что предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Клапанный блок 880 включает в себя резервуар 830 для накопления текучей среды, который сообщается с соединительным каналом 882; камеру 840 сброса давления, которая сообщается с резервуаром 830 для накопления текучей среды посредством соединительной части 832; совершающий колебательное движение элемент 850, шарнирно присоединенный к соединительной части 832; и клапанную камеру 870, соединенную с камерой 840 сброса давления посредством соединительной трубы 836. Проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 820, поступает в клапанный блок 880 по верхнему впускному каналу 872, образованному над клапанной камерой 870, и заполняет клапанную камеру 870, соединительную трубу 836 и камеру 840 сброса давления.

Первый поршневой клапан 842 расположен в камере 840 сброса давления с возможностью открытия и закрытия соединительной части 832. Для открытия и закрытия соединительной части 832 совершающий колебательное движение элемент 850 имеет один конец 852, «связанный» со сжатием и увеличением в объеме термочувствительного устройства 890, и другой конец 854, «связанный» с открытием и закрытием первого поршневого клапана 842 в камере 840 сброса давления.

Термочувствительное устройство 890 включает в себя стержень 892, установленный с возможностью подъема и опускания в соединительном канале 882 в клапанном блоке 880; пружину 894 для компенсации давления, поджимающую стержень 892 в одном направлении; камеру 896 для хранения газа, в которой хранится газ в качестве термочувствительной текучей среды 871, способной конденсироваться и расширяться в соответствии с изменением температуры; и сильфон 898, присоединенный к стержню 892 для обеспечения возможности подъема и опускания стержня 892 в соответствии с конденсацией и расширением термочувствительной текучей среды 871. Предпочтительно, чтобы сильфон 898 был установлен с обеспечением воздухонепроницаемости, так что газ, хранящийся в камере 896 хранения газа, не просачивается в соединительный канал 882.

Несмотря на то, что устройство по настоящему изобретению описано как реагирующее на температуру проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, существует возможность управления потоком текучей среды в зависимости от температуры удаленного места, находящегося снаружи. В этом случае газ 871, хранящийся в камере 896 хранения газа, подается по соединительной трубе 895 для газа из источника 910 термочувствительной текучей среды, расположенного в удаленном месте. В определенном варианте осуществления настоящего изобретения все газы, давление которых изменяется в зависимости от температуры, теоретически могут быть использованы в качестве газа, хранящегося в камере 896 хранения газа. Предпочтительно, чтобы газ находился в насыщенном состоянии в пределах интервала действительных температур (состоянии сосуществования текучей среды и газа). Подобный газ может включать в себя охлаждающий газ на основе фреона или не на основе фреона, который обычно используется в холодильнике или тому подобном.

Если температура снаружи трубы 812, 814 для текучей среды падает, и температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, достигает заданной температуры, термочувствительная текучая среда 871, заполняющая камеру 896 хранения газа, конденсируется. Соответственно, по мере разжатия пружины 894 для компенсации давления и увеличения сифона 898 в объеме одни концы стержня 892 и совершающего колебательное движение элемента 850 поднимаются вокруг оси 851 шарнира. Напротив, другой конец 854 совершающего колебательное движение элемента опускается относительно оси 851 шарнира, что вызывает надавливание на первый поршневой клапан 842, который закрыл соединительную часть 832 за счет давления проточной текучей среды. В соответствии с этим по мере открытия соединительной части 832 проточная текучая среда, заполняющая камеру 840 сброса давления, поступает в резервуар 830 для накопления текучей среды через соединительную часть 832 и накапливается в резервуаре 830 для накопления текучей среды.

Напротив, если температура снаружи трубы для текучей среды повышается, и температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, становится выше заданной температуры, термочувствительная текучая среда 871, заполняющая камеру 896 хранения газа, расширяется. Соответственно, по мере сжатия пружины 894 для компенсации давления и сжатия сильфона 898 одни концы стержня 892 и совершающего колебательное движение элемента 850 опускаются относительно оси 851 шарнира, а другой конец 854 совершающего колебательное движение элемента поднимается относительно оси 851 шарнира. В соответствии с этим первый поршневой клапан 842, находящийся в открытом положении, поднимается под действием давления проточной текучей среды и закрывает соединительную часть 832. Таким образом, предотвращается поступление проточной текучей среды, заполняющей камеру 840 сброса давления, в резервуар 830 для накопления текучей среды через соединительную часть 832.

Фиг.10 иллюстрирует модифицированный пример термочувствительного устройства, в котором газ используется в качестве термочувствительной текучей среды. Как показано на фиг.10, термочувствительное устройство 890 включает в себя деформируемый элемент 900, который может деформироваться в зависимости от изменения температуры, и присоединен к стержню 892 и опорным элементам 902 так, что стержень 892 может подниматься и опускаться. Термочувствительное устройство 890 в соответствии с данным примером функционирует аналогично термочувствительному устройству 890, показанному на фиг.9, и поэтому его подробное описание будет в настоящем описании опущено. Деформируемый элемент 900 может включать в себя, например, биметалл, сплав с памятью формы или материал со значительным коэффициентом теплового расширения.

Кроме того, на фиг.10 стержень 892 и первый поршневой клапан 842 показаны как соединенные друг с другом посредством элемента 850, совершающего колебательное движение. Однако, несмотря на то, что это не показано на чертеже, в альтернативном варианте может быть предусмотрено в данном варианте, что стержень 892 и первый поршневой клапан 842 будут соединены друг с другом без использования совершающего колебательное движение элемента 850, поскольку сжатие и увеличение в объеме деформируемого элемента 900 могут быть преобразованы непосредственно в перемещения вверх и вниз.

Если снова вернуться к фиг.9, можно видеть, что верхний впускной канал 872, в котором расположен второй поршневой клапан 876, сообщается с клапанной камерой 870. Клапанная камера 870 соединена с камерой 840 сброса давления посредством соединительной трубы 836. В клапанной камере 870 клапан 860 с резиновой прокладкой установлен с возможностью открытия и закрытия отверстия 822 для выпуска текучей среды. Нижний впускной канал 858 образован с возможностью сообщения с отверстием 822 для выпуска текучей среды, когда клапан 860 с резиновой прокладкой открыт. Когда проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 820, поступает в клапанную камеру 870 по верхнему впускному каналу 872, второй поршневой клапан 876 расположен в верхнем впускном канале 872 с небольшим зазором, образованным между вторым поршневым клапаном 876 и стенками верхнего впускного канала 872. Следовательно, количество проточной текучей среды, поступающей в клапанную камеру 870 по верхнему впускному каналу 872, не является столь существенным. В этой связи предпочтительно, чтобы подъем и опускание второго поршневого клапана 876 осуществлялись за счет того, что они будут связаны с открытием и закрытием клапана 860 с резиновой прокладкой. Поскольку подъем и опускание второго поршневого клапана 876 осуществляются таким образом за счет того, что они связаны с открытием и закрытием клапана 860 с резиновой прокладкой, посторонние вещества, которые могут скапливаться между стенкой верхнего впускного канала 872 и вторым поршневым клапаном 876, могут быть удалены, в результате чего срок службы устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения может быть увеличен и его надежность может быть повышена. На чертежах неразъясненные ссылочные позиции 844 и 878 соответственно обозначают резиновые кольца, которые расположены для обеспечения водонепроницаемости в тех местах, где первый поршневой клапан 842 камеры 840 сброса давления и второй поршневой клапан 876 клапанной камеры 870 открываются и закрываются.

Как показано на фиг.11, клапан 862 одностороннего действия предусмотрен в верхнем впускном канале 872 клапанной камеры 870 для предотвращения вытекания проточной текучей среды, введенной по верхнему впускному каналу 872, назад и выпуска ее наружу. Подобный клапан 862 одностороннего действия включает в себя клапанный элемент и пружину для обеспечения опоры для клапанного элемента. Пружина имеет низкий узел упругости, так что проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 820, поступает в клапанную камеру 870 по верхнему впускному каналу 872, и предотвращается протекание проточной текучей среды, находящейся в клапанной камере 870, в обратном направлении, что обеспечивает повышение надежности устройства.

Как показано на фиг.12, может быть предусмотрено, что отверстие 822 для выпуска текучей среды не будет сообщается с пространством снаружи корпуса 820 и будет соединено с краном 810, который предусмотрен в впускной части 812 или выпускной части 814 трубы для текучей среды.

Между тем устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может обеспечить изменение заданной температуры, при которой проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 820, выпускается. Самый простой способ состоит в использовании пружин 894 для компенсации давления с разными узлами упругости. Однако в том случае, когда пружина 894 для компенсации давления с заданным узлом упругости уже установлена, устройство для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может дополнительно включать в себя устройство 920 для изменения заданной температуры.

Как показано на фиг.13, устройство 920 для изменения заданной температуры может включать в себя регулировочный винт 922, ввинченный в резьбовое отверстие 886, которое образовано в нижнем конце стержня 892. Регулировочный винт 922 служит для регулирования наклона совершающего колебательное движение элемента 850 в клапанном блоке 880, который соединен с нижним концом стержня 892 термочувствительного устройства 890, при этом один конец 852 совершающего колебательное движение элемента 850 вставлен через направляющее отверстие 884, которое образовано в нижнем конце стержня 892.

За счет ввинчивания и вывинчивания регулировочного винта 922 один конец совершающего колебательное движение элемента 850, вставленного через направляющее отверстие 884 стержня 892, поднимается и опускается, будучи направляемым в направляющем отверстии 884. Следовательно, наклон совершающего колебательное движение элемента 850 относительно оси шарнира 851 может быть отрегулирован. В соответствии с данной конструкцией в том случае, если регулировочный винт 922 будет ввинчен так, что один конец 852 совершающего колебательное движение элемента 850 будет иметь больший наклон для подъема, другой конец 854 совершающего колебательное движение элемента 850 опускается дальше. Соответственно, даже в том случае, когда пространство снаружи трубы для текучей среды незначительно охлаждается и температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, снижается лишь незначительно, момент подъема стержня 892 наступает раньше. Следовательно, момент открытия поршневого клапана 842, который закрывал соединительную часть 832 за счет давления проточной текучей среды, наступает раньше. Напротив, если регулировочные винты 922 будут ввинчены так, что наклон совершающего колебательное движение элемента 850 уменьшается, момент открытия первого поршневого клапана 842 наступает позже.

Резервуар 830 для накопления текучей среды сообщается с наружным пространством посредством канала 834 для прохода воздуха, который сообщается с наружным пространством и сообщается с отверстием 822 для выпуска текучей среды посредством выпускного канала 838. Если отрицательное давление создается со стороны отверстия 822 для выпуска текучей среды, проточная текучая среда, находящаяся в резервуаре 830 для накопления текучей среды, поступает в отверстие 822 для выпуска текучей среды по выпускному каналу 838 и выпускается. Когда проточная текучая среда будет полностью выпушена из резервуара 830 для накопления текучей среды, наружный воздух поступает внутрь по каналу 834 для прохода воздуха и затем проходит в отверстие 822 для выпуска текучей среды по выпускному каналу 838. Следовательно, поскольку даже проточная текучая среда, остающаяся в выпускном канале 838, выпускается вся, выпускной канал 838 всегда остается чистым.

В дальнейшем работа устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, подобного упомянутому выше, будет описана со ссылкой на фиг.14-17.

Текучая среда, находящаяся в корпусе 820, заполняет клапанную камеру 870 и камеру 840 сброса давления за счет давления текучей среды. Если в том случае, когда устройство по фиг.9 находится в данном состоянии, температура наружного воздуха падает и температура проточной текучей среды, находящейся в корпусе 820, достигает заданной температуры, данная ситуация распознается термочувствительным устройством 890. То есть, по мере конденсации газа 871 в камере 896 хранения газа пружина 894 для компенсации давления разжимается, и сильфон 898 увеличивается в объеме, как показано на фиг.14, и одновременно одни концы стержня 892 и совершающего колебательное движение элемента 850 поднимаются, как показано на фиг.15. Напротив, другой конец совершающего колебательное движение элемента 850 опускается относительно оси 851 шарнира и прижимает первый поршневой клапан 842, который закрыл соединительную часть 832 за счет давления проточной текучей среды, подлежащей втеканию в камеру 840 сброса давления. Как следствие, первый поршневой клапан 842 опускается, как показано на фиг.16, и открывает соединительную часть 832. Затем, поскольку при опускании первого поршневого клапана 842 камера 840 сброса давления сообщается с резервуаром 830 для накопления текучей среды через посредство соединительной части 832, текучая среда, находящаяся в камере 840 сброса давления, перемещается в резервуар 830 для накопления текучей среды. В то же время текучая среда, находящаяся в клапанной камере 870, перемещается в камеру 840 сброса давления по соединительной трубе 836.

Поскольку второй поршневой клапан 876 расположен в верхнем выпускном канале 872, проточная текучая среда, подлежащая вводу в клапанную камеру 870, проходит через зазор между стенками верхнего впускного канала 872 и вторым поршневым клапаном 876. Следовательно, значительно меньшее количество проточной текучей среды по сравнению с количеством проточной текучей среды, поступившей в камеру 870 сброса давления по соединительной трубе 836, втекает в клапанную камеру 870. В соответствии с этим давление текучей среды в клапанной камере 870, то есть давление текучей среды на верхнюю сторону клапана 860 с резиновой прокладкой, становится низким. Однако, поскольку на нижнюю сторону клапана 860 с резиновой прокладкой будет действовать давление текучей среды, создаваемое текучей средой, поступившей в нижний впускной канал 874, образованный ниже клапана 860 с резиновой прокладкой, между верхней и нижней сторонами клапана 860 с резиновой прокладкой создается перепад давлений. Соответственно, как показано на фиг.17, клапан 860 с резиновой прокладкой выталкивается вверх, и нижний впускной канал 874 и отверстие 822 для выпуска текучей среды сообщаются друг с другом. Вследствие этого проточная текучая среда, находящаяся в корпусе 820, поступает в нижний впускной канал 874 и выпускается в наружное пространство через отверстие 822 для выпуска текучей среды.

Если предположить, что труба для текучей среды представляет собой водопроводную трубу, то поскольку давление воды в водопроводной трубе, как правило, имеет величину, составляющую приблизительно 2-3 кгс/см² (19,6134·10^-4 - 29,4201·10 ^-4 Па), скорость потока при выпуске проточной текучей среды наружу становится очень высокой. Следовательно, отрицательное давление создается в отверстии 822 для выпуска текучей среды в соответствии с теоремой Бернулли после выпуска текучей среды. Поскольку отверстие 822 для выпуска текучей среды и резервуар 830 для накопления текучей среды сообщаются друг с другом посредством выпускного канала 838, проточная текучая среда, находящаяся в резервуаре 830 для накопления текучей среды, будет проходить в отверстие 822 для выпуска текучей среды за счет перепада давлений между отверстием 822 для выпуска текучей среды и резервуаром 830 для накопления текучей среды и будет выпускаться наружу через отверстие 822 для выпуска текучей среды. Если вся текучая среда, находящаяся в резервуаре 830 для накопления текучей среды, выпускается через отверстие 822 для выпуска текучей среды, то поскольку резервуар 830 для накопления текучей среды сообщается с наружным воздухом посредством соединительного канала 838, наружный воздух будет проходить в отверстие 822 для выпуска текучей среды по каналу 834 для прохода воздуха. Поскольку даже проточная текучая среда, остающаяся в выпускном канале 838, вся выпускается благодаря воздушному потоку, выпускной канал 838 всегда сохраняется чистым.

Если температура наружного воздуха повышается, проточная текучая среда в достаточной мере поступает в камеру 840 сброса давления или увеличенный в объеме сильфон 898 сжимается за счет упругости пружины 894 для компенсации давления в сильфоне 898, первый поршневой клапан 842 постепенно закрывает соединительную часть 832. Соответственно давление текучей среды в клапанной камере 870 постепенно повышается и становится равным давлению под клапаном 860 с резиновой прокладкой, так что перепад давлений будет отсутствовать. За счет этого клапан 860 с резиновой прокладкой возвращается в исходное состояние и предотвращает сообщение между нижним впускным каналом 874 и отверстием 822 для выпуска текучей среды, и за счет этого выпуск проточной текучей среды прерывается.

В устройстве для управления потоком термочувствительной текучей среды в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения, за счет повторения вышеуказанных операций проточная текучая среда всегда может течь по трубе для текучей среды. Следовательно, даже когда температура наружного воздуха падает, существует возможность предотвращения замерзания проточной текучей среды в трубе для текучей среды без подачи энергии извне, в результате чего предотвращается разрушение трубы для текучей среды, вызываемое замерзанием проточной текучей среды.

Несмотря на то, что изобретение было показано и описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления устройства для управления потоком термочувствительной текучей среды, данное описание является только разъясняющим, и изобретение не ограничено данными вариантами и должно рассматриваться широко в соответствии с заявленными аспектами. Конструкция и расположение компонентов могут быть модифицированы по-разному без отхода от объема изобретения. Специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящее изобретение может быть модифицировано по-разному. Данные модификации также включены в объем изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.