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

Изобретение относится к области машиностроения и касается усовершенствования прямоточных самодействующих распределительных или обратных клапанов для машин объемного действия. (компрессоры, двигатели внутреннего сгорания и др.)
В настоящее время известны различные конструкции самодействующих клапанов кольцевые, полосовые, тарельчатые, дисковые, швеллерные, ленточные, прямоточные и ниппельные клапаны [1] которые могут быть приняты в качестве аналогов для предлагаемой конструкции клапанов.

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 рабочих пластин у других конструкций клапанов.

При этом у них газ направляется на рабочую пластину не перпендикулярно, а по касательной. В результате уменьшается сопротивление клапана и динамическая нагрузка на рабочие пластины и седла клапанов, т.к. уменьшается средняя скорость движения рабочих пластин.

Прямоточные ниппельные клапаны содержат седла, выполненные в виде многогранного стакана с окнами (ниппель) и рабочие пластины перемененной жесткости, содержащие запорный элемент, соединенный с консольными пружинами. Седла индивидуально крепятся в отверстиях клапанной доски с помощью резьбы или прессовой посадки.

Недостатком ниппельных клапанов является сложная форма ниппеля и клапанной доски и соответственно сложная технология их изготовления. Поэтому ниппельные клапаны изготавливаются только опытными партиями и не нашли широкого распространения [1, с. 22]
В качестве ближайшего прототипа для предлагаемой конструкции клапана целесообразно рассматривать прямоточный клапан по [2] с седлами прямоугольного сечения и открытыми газовыми каналами, у которых рабочая пластина переменной жесткости имеет запорный элемент, соединенный с консольными пружинами, снабженными поперечными хвостовиками, отогнутыми за фиксатор, выполненный на ограничителе подъема рабочих пластин. Рабочие пластины имеют свободную фиксацию в нишах ограничителя подъема, а на ребрах жесткости газовых каналов установлена промежуточная пластина с окнами, которые перекрываются запорными элементами. У прототипа [2] в отличие от клапанов ПИК-А газ из окон может выходить со стороны всех кромок запорного язычка (сбоку, снизу и сверху).

Недостатком клапана прототипа является то, что для проходного сечения клапана на входе используется только сечение щели под нижней кромкой запорного элемента, т. е. не используются дополнительные возможности увеличения проходного сечения на выходе из клапана. При этом увеличение проходного сечения на выходе из клапана достигается только за счет увеличения хода рабочей пластины, что ограничивается по условиям ее надежности (чем больше ход рабочей пластины, тем больше усталостные напряжения изгиба в консольных пружинах и динамические удары запорного элемента о седло клапана).

Предлагаемая конструкция прямоточного самодействующего распределительного или обратного клапана для машин объемного действия (компрессором, двигателя внутреннего сгорания, насосы и др.), также как и прототип [2] содержит рабочие пластины переменной жесткости с запорными элементами и консольными пружинами и ограничитель подъема запорных элементов.

Задачей изобретения является повышение экономичности и надежности клапана, для чего необходимо увеличить проходное сечение на выходе из клапана и уменьшить высоту подъема рабочих пластин.

Это достигается тем, что на ограничителе подъема на уровне запорных элементов выполнены продольные по ходу газа сквозные открытые газовые каналы, разделенные ребрами.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапан, вид со стороны входа газа; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке B со стороны выхода газа.

Прямоточный клапан содержит седла 1 прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами 2 и окнами 3, выполненными в промежуточной пластине 4, установленной на ребрах жесткости 5 газовых каналов 2; рабочие пластины переменной жесткости 6, имеющие запорные элементы 7 и консольные пружины 8 с поперечными хвостовиками 9, а также ограничитель подъема 10 с фиксаторами 11, выполненными в виде уступа на ограничителе подъема 10. При этом поперечные хвостовики 9 отогнуты за фиксаторы 11. Для фиксации рабочих пластин 6 на седле 1 с обратной стороны газовых каналов 2 выполнены П-образные ниши 12, разделенные ребрами 13. Запорный элемент 7 имеет верхнюю 14 и нижнюю кромку 15 по ходу газа.

Новыми элементами является то, что на ограничителе подъема 10 на уровне запорных элементов 7 выполнены продольные по ходу газа сквозные открытые газовые канавки 16, разделенные ребрами 17.

Прямоточный клапан работает следующим образом.

При открытии клапана запорный элемент 7 рабочей пластины 4 под действием разности давления с двух сторон клапана открывает окна 3 седел 1 и упирается на вершины ребер 17. За счет разности давления до и после клапана и наличия сужающейся щели на выходе газа из каналов 2 газ растекается во все стороны от кромок запорного элемента 7. При этом часть газа входит в основную щель между седлом и нижней кромкой 15 запорного элемента 7, а часть газа проходит между седлом и верхней кромкой 14 запорного элемента 7. Эта последняя часть газа затем поступает в открытые канавки 16 и проходит над запорным элементом 7. В результате раздвоения потока газа, который будет проходить снизу и сверху запорного элемента, появляется возможность при заданном суммарном проходном сечении на выходе из клапана за счет увеличения проходного сечения над запорным элементом уменьшить щель и проходное сечение между седлом и нижней кромкой 15 запорного элемента, а следовательно, уменьшить высоту подъема запорного элемента 7.

Расчеты показывают, что высота подъема запорного элемента в этом случае может быть снижена на 30-40% Соответственно снизятся напряжения изгиба консольных пружин и повыситься надежность рабочих пластин.

Использование: в области машиностроения, в частности, в прямоточных самодействующих распределительных или обратных клапанов для машин объемного действия. Сущность изобретения: прямоточный клапан содержит рабочие пластины переменной жесткости с запорными элементами и консольными пружинами и ограничитель подъема запорных пластин. На ограничителе подъема на уровне запорных элементов выполнены продольные по ходу газа сквозные канавки, разделенные ребрами. 4 ил.

Прямоточный клапан для машин объемного действия, содержащий рабочие пластины переменной жесткости с запорными элементами и консольными пружинами и ограничитель подъема запорных элементов, отличающийся тем, что на ограничителе на уровне запорных элементов выполнены продольные по ходу газа сквозные канавки, разделенные ребрами.