ПРЯМОТОЧНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F16K15/16 F04B39/10 

Изобретение относится к области машиностроения и касается усовершенствования прямоточных самодействующих лепестковых распределительных или обратных клапанов для машин объемного действия, таких как компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, насосы, объемные моторы, трансмиссии и др.

В настоящее время известны различные конструкции самодействующих клапанов кольцевые, полосовые, тарельчатые, дисковые, швеллерные, ленточные, прямоточные и ниппельные [1] которые могут быть приняты в качестве аналогов для предлагаемой конструкции клапана.

Наиболее перспективными из перечисленных конструкций по надежности и экономичности являются прямоточные и ниппельные клапаны, у которых масса подвижной части рабочих пластин намного меньше, чем аналогичная масса у других конструкций клапанов. При этом газ направляется на рабочую пластину не перпендикулярно, а по касательной. В результате уменьшаются сопротивление клапана и динамическая нагрузка на рабочие пластины и седла клапанов, т.к. уменьшается средняя скорость движения рабочих пластин.

Недостатками прямоточных клапанов являются их большая высота и большое вредное пространство, что ограничивает возможную область их использования. Из-за большого вредного пространства они не могут быть использованы для компрессоров небольшой производительности и для холодильных компрессоров.

В качестве ближайшего прототипа для предлагаемой конструкции клапана может рассматриваться прямоточный клапан [2] с седлами прямоугольного сечения, у которого рабочая пластина имеет свободную фиксацию в нише ограничителя подъема и консольные пружины с козырьком и поперечными хвостовиками, расположенными над запорным элементом.

Особенность конструкции клапана прототипа заключается в том, что консольные пружины заканчиваются козырьком, который опирается на вершину клиновых фиксаторов. Поэтому на поперечные хвостовики не передается сила изгиба консольных пружин, т.к. они не имеют упора на ограничитель и служат только для фиксации рабочих пластин.

Козырек имеет заданную длину (4 мм) и служит только для облегчения заводки съемника. Размещение козырька внутри контура рабочей пластины идет за счет сокращения длины консольных пружин.

Такая конструкция клапана при заданной длине консольных пружин не позволяет сделать высоту клапана менее 45 мм, то есть не позволяет уменьшить его вредное пространство.

Конструкция прямоточного клапана, как и прототип, содержит седла прямоугольного сечения с газовыми каналами и окнами для прохода газа, ограничители подъема с нишами для размещения съемных рабочих пластин переменной жесткости, каждая из которых выполнена в виде запорного элемента, соединенного с консольными пружинами, снабженными поперечными хвостовиками, взаимодействующими с выступами клиновидных фиксаторов и расположенными над верхней кромкой запорного элемента.

Задачей изобретения является повышение экономичности и надежности, для чего необходимо уменьшить высоту и вредное пространство клапана, а также уменьшить напряжение изгиба консольных пружин.

Технический результат достигается тем, что по краям клиновидных фиксаторов выполнены сквозные пазы, которые подведены к щели, образованной между основанием поперечных хвостовиков и их опорной поверхностью.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапан, вид со стороны входа газа; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1 со снятыми рабочими пластинами; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 разрез В-В на фиг.3; на фиг. 6 вид по стрелке Г на фиг.2; на фиг. 7 вариант выполнения съемника рабочих пластин.

Прямоточный клапан содержит седла 1 прямоугольного сечения с газовыми каналами 2 и окнами 3 для прохода газа, выполненными в промежуточной пластине 4, установленной на ребрах жесткости 5 газовых каналов 2, ограничители подъема 6 с нишами 7 для размещения съемных рабочих пластин 8 переменной жесткости, каждая из которых выполнена в виде запорного элемента 9, соединенного с консольными пружинами 10, снабженными поперечными хвостовиками 11, взаимодействующими с выступами 12 клиновидных фиксаторов 13, и расположенными над верхней кромкой 14 запорных элементов 9.

Поперечные хвостовики 11 имеют основание 15 (участок соединения поперечных хвостовиков с вертикальной частью консольных пружин) и концы 16, которые упираются в опорную поверхность 17.

По краям клиновидных фиксаторов 13 выполнены сквозные пазы 18 (каналы), которые подведены к щели 19, образованной между основанием 15 поперечных хвостовиков 11 и их опорной поверхностью 17.

Конструкция клапана имеет следующие преимущества:
консольные пружины не имеют козырьков для заводки съемника как у прототипа, в результате появилась возможность максимально сблизить поперечные хвостовики 11 с верхней кромкой 14 запорного элемента 9, т.е. стало возможным при заданной длине консольных пружин снизить высоту клапана;
в отличие от прототипа консольные пружины имеют точку опоры не на козырек, а на конец 16 поперечного хвостовика, в результате поперечный хвостовик включается в работу вместе с консольной пружиной, т.е. увеличивается суммарная длина консольной пружины, что в свою очередь при заданной длине консольной пружины позволяет снизить высоту клапана или при сохранении высоты клапана снижается напряжение изгиба консольных пружин, т.е. повышается надежность работы рабочих пластин;
перечисленные преимущества позволяют снизить высоту клапана с 45 мм, как у прототипа, до 25 мм, в результате расширяется область использования прямоточных клапанов на поршневые компрессоры малой производительности, а также на холодильные компрессоры, на которых прямоточные с пластинами переменной жесткости до сих пор не использовались из-за их большой высоты и большого вредного пространства.

В новой конструкции клапана отказ от использования козырька вызвал необходимость изменения конструкции узла фиксации рабочих пластин, т.е. без козырька весь поперечный хвостовик оказывается утопленным за выступ клиновидного фиксатора, а в этом случае нельзя завести под поперечные хвостовики съемник для замены рабочих пластин. Чтобы избежать этой трудности по краям клиновидных фиксаторов 13 выполнены сквозные пазы 18, которые подведены к щели 19, образованной между основанием 15 поперечных хвостовиков 11 и их опорной поверхностью 17. Т.е. эта щель открывается и становится доступной для съемника. Возможная конструкция съемника изображена на фиг.7. Рабочая часть съемника имеет в середине клиновидный вырез 20 и загнутые концы 21. В основании выреза 20 выполнены точечные выступы 22 на уровне расположения концов 16 поперечных хвостовиков 11.

Прямоточный клапан работает следующим образом.

При открытии клапана запорный элемент 9 рабочей пластины 8 под действием разности давления с двух сторон клапана преодолевает действие консольных пружин 10 и открывает окна 3 седел 1. Поднятие запорного элемента 9 происходит до тех пор, пока он не упрется в ограничитель подъема 6.

При закрытии клапана запорный элемент 9 под действием консольных пружин 10 и разности давления до и после клапана опускается и перекрывает окна 3.

Для замены рабочей пластины 6 достаточно в щель 19, образованную между основанием 15 поперечных хвостовиков 11 и их опорной поверхностью 17, завести описанный съемник так, чтобы отогнутые концы 21 были прижаты и направлены в сторону клиновидных фиксаторов 13. При этом концы 21 съемника заходят под основание 15 поперечных хвостовиков 11, а затем по мере дальнейшего продвижения съемника благодаря клиновидной форме фиксатора 13 и клиновидного выреза 20 съемника происходит подъем концов 21 съемника и соответственно поперечных хвостовиков 11, которые набегают на клиновидный вырез 20 съемника и выводятся из зацепления с выступами 12 клиновидного фиксатора 13. При заводке съемника до упора в верхнюю кромку ниши 7 точечные выступы 22 съемника заходят за концы 16 поперечных хвостовиков 11. При обратном движении съемника эти выступы взаимодействуют с концами 16 поперечных хвостовиков 11 и помогают извлечь рабочую пластину из клапана. Установка новой рабочей пластины 8 в клапан может производиться без использования съемника. При заводке рабочих пластин 8 в нишу 7 консольными пружинами 10 вперед концы 16 поперечных хвостовиков 11 набегают на клиновидные фиксаторы 13, а затем со щелчком заходят за выступы 12 клиновидных фиксаторов 13. В результате рабочая пластина оказывается зафиксированной в нише 7 в вертикальном и горизонтальном направлении.

Изобретение относится к прямоточным клапанам для машин объемного действия. Сущность изобретения: прямоточный клапан содержит седла прямоугольного сечения с газовыми каналами и окнами для прохода газа, ограничители подъема с нишами для размещения съемных рабочих пластин переменной жесткости, каждая из которых выполнена в виде запорного элемента, соединенного с консольными пружинами, снабженными поперечными хвостовиками, взаимодействующими с выступами клиновидных фиксаторов и расположенными над верхней кромкой запорного элемента. По краям клиновидных фиксаторов выполнены сквозные пазы, выходящие к щели, образованной между основанием поперечных хвостовиков и их опорной поверхностью. 7 ил.

Прямоточный клапан для машин объемного действия, содержащий седла прямоугольного сечения с газовыми каналами и окнами для прохода газа, ограничители подъема с нишами для размещения съемных рабочих пластин переменной жесткости, каждая из которых выполнена в виде запорного элемента, соединенного с консольными пружинами, снабженными поперечными хвостовиками, взаимодействующими с выступами клиновидных фиксаторов и расположенными над верхней кромкой запорного элемента, отличающийся тем, что по краям клиновидных фиксаторов выполнены сквозные пазы, а между основанием поперечных хвостовиков и их опорной поверхностью образована щель, сообщенная с упомянутым сквозными пазами.