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, трансмиссия 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 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 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 переменной жесткости, расположенные в направлении потока газа. 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 м не нашли широкого распространения (см. [1] с. 22).

В качестве ближайшего прототипа для предлагаемой конструкции клапана целесообразно рассматривать прямоточный клапан [2] с седлами прямоугольного сечения, у которого рабочая пластина имеет свободную фиксацию в нише ограничителя подъема и консольные пружины с поперечными хвостовиками. Конструкция клапана имеет развитую длину консольных пружин и по условиям надежности рабочих пластин позволяет снизить высоту клапана до 45 мм.

Особенностью конструкции клапана [2] является наличие промежуточной пластины с окнами, которая устанавливается на ребрах жесткости газовых каналов.

Недостатком прототипа [2] также является наличие перемычек на седлах между группами газовых каналов, что не позволяет в полной мере развить проходное сечение газовых каналов на входе в клапан.

Предлагаемая конструкция прямоточного самодействующего распределительного или обратного клапана для машин объемного действия (компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, насосы, объемные моторы, трансмиссии и др.), также как и прототип [2] содержит седла прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами и ребрами жесткости в газовых каналах, промежуточные пластины с окнами и перемычками между окон, установленные на ребрах газовых каналов, а также рабочие платины переменной жесткости с консольными пружинами и запорными элементами, перекрывающими окна промежуточных пластин.

Задачей изобретения является уменьшение сопротивления клапана и повышение экономичности, для чего необходимо увеличить суммарное проходное сечение газовых каналов на входе в клапан и коэффициент использования площади клапана.

Это достигается тем, что на седлах между окон промежуточных пластин выполнены дополнительные газовые каналы, сообщающиеся с окнами со стороны их (окон) боковым кромок.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапан, вид со стороны входа газа; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Прямоточный клапан содержит седла 1 прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами 2 и 3 и окнами 4 для прохода газа, выполненными в промежуточной пластине 5, установленной на ребрах 6 газовых каналов 2 и 3, рабочие пластины 7 переменной жесткости, расположенные в П-образных нишах 8, ограничители подъема 9 рабочих пластин 7 и фиксаторы 10 рабочих пластин, которые выполнены на седле 1 или на ограничителе подъема 9.

Рабочие пластины 7 имеют запорный элемент 11, соединенный с консольными пружинами 12, снабженными поперечными хвостовиками 13.

Поперечные хвостовики 13 отогнуты за выступы фиксаторов 10. Газовые каналы подразделяются на основные 2, которые имеют выход газа в окна 4 промежуточных пластин 5 со стороны из верхних кромок 14 по ходу газа, и на дополнительные 3, которые выполнены на седлах 1 между окон 4, а их выходные отверстия 15 подведены к боковым кромкам 16 этих окон.

Ширина перемычки 17 между окнами 4 зависит от конструкции клапана и геометрической формы рабочих пластин 7.

В рассматриваемой конструкции клапана под каждой перемычкой 17 между окнами 4 удается разместить по одному дополнительному газовому каналу 3. Из расчета, что группа основных газовых каналов 2 состоит из 4-х каналов, выполнение дополнительного газового канала позволяет увеличить проходное сечение клапана на входе на 20%
Особенностью конструкции клапана является наличие рабочих пластин, у которых консольные пружины 12 проходят по бокам запорного элемента 11 и опущены вниз. Благодаря этому имеется возможность увеличить длину консольных пружин 12. В результате высота клапана по условиям надежности рабочих пластин может быть доведена до 35 мм. Соответственно снижается вредное пространство и металлоемкость клапана. Но в этом варианте из-за увеличения ширины рабочих пластин увеличивается ширина глухой перемычки 17 седел 1 (без каналов), что резко снижает проходное сечение клапана. Предлагаемый по настоящей заявке вариант клапана позволяет устранить сокращение проходного сечения, т.к. под перемычкой 17 промежуточной пластины 5 в этом случае можно разместить не один, а два дополнительных газовых канала. В результате на каждую группу основных газовых каналов 2, состоящую из 4-х каналов, добавляется два дополнительных, а это дает возможность увеличить проходное сечение клапана на входе на 50% Или другими словами появляется возможность за счет использования широких рабочих пластин с развитой длиной консольных пружин снизить высоту прямоточного клапана до 35 мм и в то же время сделать это без сокращения проходного сечения клапана.

Прямоточный клапан работает следующим образом.

При открытии клапана запорный элемент 11 рабочей пластины 7 под действием разности давления газа с двух сторон клапана открывает окна 4 промежуточной пластины 5 и упирается в ограничитель подъема 9. При этом из основных газовых каналов 2 газ поступает со стороны верхних кромок 14 окон 5, а из дополнительных газовых каналов 3 газ поступает через выходное отверстие 15 со стороны боковых кромок 16 окон 5. Это позволяет обеспечить расчетные проходные сечения на входе в клапан и на выходе из клапана, т.к. проходное сечение в окнах не лимитируется конструкцией клапана и делается на 20-40% большим, чем проходное сечение на выходе.

Предлагаемая конструкция прямоточного клапана позволяет довести коэффициент использования площади клапана до величины 0,23-0,24, что равносильно увеличению проходного сечения клапана по сравнению с серийно выпускаемым на 40 50% Это позволит повысить экономичность и производительность компрессоров на 5%

Использование: в области машиностроения, в частности в прямоточных самодействующих распределительных или обратных клапанах, для машин объемного действия. Сущность изобретения: прямоточный клапан содержит седла прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами и ребрами жесткости в газовых каналах, промежуточные пластины с окнами и перемычками между окон, установленные на ребрах газовых каналов, рабочие пластины переменной жесткости с консольными пружинами и запорными элементами, перекрывающими окна промежуточных пластин. На седлах между окон промежуточных пластин выполнены дополнительные газовые каналы, сообщающиеся с окнами со стороны их боковых кромок. 3 ил.

Прямоточный клапан для машин объемного действия, содержащий седла прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами и ребрами жесткости в газовых каналах, промежуточные пластины с окнами и перемычками между окнами, установленные на ребрах газовых каналов, а также рабочие пластины переменной жесткости с консольными пружинами и запорными элементами, перекрывающими окна промежуточных пластин, отличающийся тем, что на седлах между окнами промежуточных пластин выполнены дополнительные газовые каналы, сообщающиеся с окнами со стороны их (окон) боковых кромок.