ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР, РАБОТАЮЩИЙ С НИЗКИМИ ЗАТРАТАМИ ЭНЕРГИИ Российский патент 1998 года по МПК F04B49/02 F04B39/10 F16K15/16 

Изобретение относится к поршневому компрессору, работающему с низкими затратами энергии, предназначенному, в частности, для получения сжатого воздуха в автомашинах, содержащему переключаемое в зависимости от давления устройство холостого хода для всасывающего клапана, снабженного пластинкой, причем пластинка всасывающего клапана может прямолинейно перемещаться перпендикулярно оси соответствующего цилиндра поршневого компрессора в рабочее положение, перекрывая отверстия всасывающего клапана клапанной пластины и освобождая отверстия напорного клапана в клапанной пластине, и в положение холостого хода, освобождая по меньшей мере частично отверстия всасывающего клапана и перекрывая по меньшей мере частично отверстия напорного клапана, и пневматический поршневой привод для перемещения пластинки всасывающего клапана против силы действия пружины из рабочего в холостое положение.

Известен компрессор, работающий с низкими затратами энергии, содержащий переключаемое в зависимости от давления устройство холостого хода, имеющее пневматический поршневой привод для всасывающего клапана, снабженного пластинкой, причем пластинка имеет возможность прямолинейного перемещения против действия силы пружины перпендикулярно оси соответствующего цилиндра поршневого компрессора в рабочее положение, перекрывая всасывающие отверстия всасывающего клапана клапанной пластины и освобождая отверстия напорного клапана, и в положение холостого хода против силы действия пружины, освобождая по меньшей мере частично отверстия всасывающего клапана и перекрывая по меньшей мере частично отверстия напорного клапана.

В этом известном выполнении пластинка всасывающего клапана у своего конца со стороны поршневого привода снабжена двумя зеркально расположенными относительно центральной плоскости удлиненными отверстиями, через которые проходят направляющие пальцы, за счет этого пластинка всасывающего клапана имеет недостаточно точную параллельность в направлении своего перемещения. Поршневой привод смещен в направлении оси цилиндра к пластинке всасывающего клапана, причем ось его проходит под прямым углом к оси цилиндра и к направлению перемещения пластинки всасывающего клапана. Поршень поршневого привода, к которому с одной стороны подводится давление сжатого воздуха, а с другой стороны сила действия пружины, соединен посредством штифта с поворотным рычагом, который, в свою очередь, через еще один штифт обеспечивает возможность перемещения пластинки всасывающего клапана. Соединение поворотного рычага с пластинкой всасывающего клапана осуществляется не в уже упомянутой плоскости, поэтому пластинка всасывающего клапана получает односторонний привод, который может передавать крутящий момент, воспринимаемый от направляющей пластинки всасывающего клапана на пластинку всасывающего клапана. Поэтому известный поршневой компрессор в отношении привода его пластинки всасывающего клапана требует больших конструктивных и кинематических затрат.

Задачей изобретения является создание в поршневом компрессоре вышеуказанного типа конструктивно простой и кинематически благоприятной направляющей перемещения, которая в дальнейшем развитии изобретения может комбинироваться с точно таким же простым и кинематически благоприятным поршневым приводом.

Согласно изобретению, эта задача решается за счет того, что пластинка всасывающего клапана вблизи своих концов имеет направляющие поверхности, имеющие возможность перемещения между рабочим положением и положением холостого хода по расположенным параллельно им поверхностям на клапанной пластине или на жестко закрепленных на ней элементах.

В другом возможном выполнении изобретения на обоих концах пластинки всасывающего клапана имеется по две направляющих поверхности и контактирующие с ними поверхности, зеркально расположенные друг к другу относительно центральной плоскости перемещения, между рабочим положением и положением холостого хода.

Кроме того, известная сама по себе, имеющая в основном кольцеобразную форму пластинка всасывающего клапана, взаимосвязана в зоне своего закрепления с по меньшей мере одним поршневым приводом, а в свободной зоне поворота снабжена выступающим язычком, причем язычок имеет по меньшей мере с одной стороны направляющую поверхность.

Также пластинка всасывающего клапана соединена с двумя поршневыми приводами и имеет два язычка, зеркально расположенные относительно центральной плоскости.

Каждый поршневой привод может быть выполнен с направляющим элементом, соединенным с поршнем, который имеет возможность перемещения в клапанной пластине, связанной с пластинкой всасывающего клапана, причем направляющий элемент нагружен пружиной в направлении перемещения в рабочее положение пластинки всасывающего клапана, а в противоположном направлении перемещения, положение холостого хода пластинки всасывающего клапана, ограничен упором.

Кроме того, каждый из поршней может быть расположен равноосно относительно направляющего элемента и перемещается в цилиндре, размещенном в клапанной пластине.

Направляющий элемент соединен с пластинкой всасывающего клапана с помощью штифта, расположенного параллельно оси цилиндра.

На фиг. 1 изображен вид со стороны цилиндра на клапанную пластину с расположенной на ней пластинкой всасывающего клапана; на фиг. 2 вид сбоку на клапанную пластину со стороны поршневого привода.

Клапанная пластина 1, которая с помощью уплотнительного диска 2, контуры 3 которого показаны штрихпунктирной линией на фиг. 1, закреплена на цилиндрическом конце поршневого компрессора с помощью болтов, проходящих через отверстия 4. Отверстие цилиндра соответствует линии 5, ось 6 цилиндра проходит перпендикулярно к плоскости чертежа. Клапанная пластина 1 снабжена плоской выемкой 7, контур которой обозначен и линией 8. В выемке 7 находится пластинка 9 всасывающего клапана, которая обычно имеет почти кольцевую форму. В рабочем положении, показанном на правой части фиг. 1 пластинка 9 всасывающего клапана в зоне поворота 10, которая имеет возможность поворота перпендикулярно к плоскости чертежа на фиг. 1, перекрывает отверстия 11 всасывающего клапана, в своем нерабочем положении она примыкает с подпружинением к отверстиям 11 всасывающего клапана. С другой стороны, вблизи от зоны зажима 12 пластинки всасывающего клапана 9 заканчиваются отверстиями 13 напорного клапана, в рабочем положении клапанной пластины 1, входя в свободную, приблизительно круговую полость 14 пластинки 9 всасывающего клапана непосредственно на стороне полости 14 со стороны зажима. В зоне 12 зажима пластинка 9 всасывающего клапана имеет возможность перемещения перпендикулярно к оси 6 цилиндра, но она не может подниматься от клапанной пластины 1, в этой зоне она может взаимодействовать в плоской полости, образованной выемкой 7, между клапанной пластиной 1 и верхней границей цилиндра или уплотнительного диска 2.

Пластинка 9 всасывающего клапана может перемещаться в выемке 7 в направлении линии, соединяющей зону 12 зажима и зону 10 поворота, таким образом направление перемещения является перпендикулярным к плоскости чертежа, располагаясь в центральной плоскости 15, через которую проходит ось 6 цилиндра. В зоне 10 поворота пластинка 9 всасывающего клапана снабжена двумя зеркально расположенными относительно центральной плоскости 15, смещенными относительно ее в сторону и располагающимися параллельно в направлении перемещения язычками 16. Противоположные боковые стороны язычков 16 образуют направляющие поверхности 17, проходящие параллельно центральной плоскости 15 и значит параллельно направлению перемещения и оси 6 цилиндра. Направляющие поверхности 17 взаимодействуют при перемещении с соответствующими поверхностями 18, являющимися частью контура и в соответствии с линией 8 выемки 7. Пластинка 9 всасывающего клапана, расположенная напротив, в зоне зажима 12 снабжена широкими выступающими язычками, боковые поверхности которых образуют направляющие поверхности 17, параллельные направляющим поверхностям 17, и также находящиеся при перемещении в контакте с расположенными напротив них поверхностями 18, на боковой стенке выемки 7. За счет направляющих поверхностей 17, 17' и лежащих напротив них поверхностей 18, 18' пластинка 9 всасывающего клапана получает точное и кинематически стабильное перемещение на большой длине параллельно центральной плоскости 15, благодаря этому предотвращается опасность поворота и значит заклинивания пластинки 9.

На клапанной пластине 1 находятся смещенные в направлении оси 6 цилиндра к центральной плоскости 15 два цилиндра 19, проходящие параллельно этой центральной плоскости 15, в которых с уплотнением перемещаются поршни 20. Поршни 20, нагружаемые со стороны, не обращенной к оси цилиндра 6, давлением сжатого воздуха в подводах 21 сжатой среды соединены со стороны оси цилиндра 6 с направляющими элементами 22, имеющими в основном цилиндрическую форму и также направляемыми в цилиндрах 19, которые со стороны, противоположной поршню, под действием упора 23 для ограничения их подъема в положение, соответствующее представленному на фиг. 1 слева положению холостого хода пластинки 9 всасывающего клапана, могут прилегать к дну цилиндров 19. Направляющие элементы 22 снабжены по одному проходящему параллельно оси 6 цилиндра штифту 24, проходящему через удлиненное отверстие 25 в стенке цилиндра 19 и соединенному на своем конце с пластинкой 9 всасывающего клапана. Между концом направляющих элементов 22 со стороны упора и дном цилиндра 19 расположена пружина 26. Подводы 21 среды, находящейся под давлением, обычными средствами (не показаны) подключены к регулирующей магистрали подведения давления, который, в свою очередь, включается от давления, создаваемого поршневым компрессором в воздушной емкости таким образом, что при превышении нижнего порогового значения давления в воздушной емкости выпускается сжатый воздух из подводов 21 сжатой среды, а при превышении верхнего порогового значения наоборот подводится сжатый воздух.

При отсутствии давления в подводах 21 сжатой среды поршни 20, а также направляющие элементы 22 находятся под действием пружин 26 в своем крайнем положении от оси 6 цилиндра, как показано на фиг. 1 в правой половине. Пластинка 9 всасывающего клапана находится при этом в крайнем положении со стороны поршневого привода, которое является рабочим положением: при подъеме зоны поворота 10 пластинки всасывающего клапана от краев отверстий 11 всасывающего клапана в полость цилиндра поршневого компрессора во время хода всасывания засасывается воздух и затем во время процесса сжатия снова выводится в сжатом состоянии через открытые отверстия 13 напорного клапана. При этом поршневой компрессор работает как обычно.

Если к подводам 21 сжатой среды подводится сжатый воздух, то поршни 20 перемещаются против силы действия пружин 26 в направлении к оси 6 цилиндра до прилегания упоров 23 к дну соответствующего цилиндра 19, как это показано на фиг. 1 слева. При этом пластинка 9 всасывающего клапана захватывается штифтами 24, таким образом она линейно перемещается в свое холостое положение, в котором она по меньшей мере частично освобождает отверстия 11 всасывающего клапана и по меньшей мере частично закрывает отверстия 13 напорного клапана в представленном варианте выполнения. В этом холостом положении от поршневого компрессора практически больше не подается сжатый воздух, при подъеме и опускании его поршня воздух подается в полость цилиндра лишь из его камеры всасывания.

При последующем отводе воздуха из подводов 21 сжатой среды пластинка 9 всасывающего клапана под действием пружины 26 снова возвращается в свое рабочее положение. Как уже упоминалось, пластинка 9 всасывающего клапана имеет хорошее направление благодаря своим направляющим поверхностям 17, 17', взаимодействующим с поверхностями 18, 18', предотвращающим перекосы и сдвиги в процессе перемещения.

Даже при выходе из строя одного из поршневых приводов 27, состоящих из поршней 20 направляющих элементов 22 и штифтов 24 и тем самым создающихо крутящий момент одностороннего привода пластинки всасывающего клапана, эта направляющая обеспечивает линейное перемещение пластинки 9 всасывающего клапана без заклинивания.

Наряду с показанным на чертеже вариантом выполнения направляющие элементы 22 могут быть выполнены за одно целое с соответствующими поршнями 20, кроме того обе рабочие камеры для обоих поршней 20 могут быть подключены посредством воздухопроводящего канала, проходящего в клапанной пластине 1, к общему подводу 21 сжатой среды, при этом второй подвод сжатой среды может отсутствовать. Кроме того, в целях удешевления может быть целесообразным выполнять выемку 7 не в клапанной пластине 1, а в виде проема на параллельной клапанной пластинке 9 и наложенной на нее пластине из металла или уплотняющего материала. При этом увеличенная высота выемки 7 в зоне 10 поворота может достигаться толщиной упомянутой пластины, соответствующей с повышением толщине пластинки 9 всасывающего клапана, при этом в зоне 12 зажима эта высота может быть уменьшена с помощью вкладыша на значение, равное толщине пластинки 9 всасывающего клапана. Является также возможным, вместо обоих язычков 16 предусмотрен только один симметричный относительно центральной плоскости 15 язычок, имеющий по обе стороны направляющие поверхности. Кроме того, является возможным использовать только один поршневой привод для пластинки 9 всасывающего клапана, ось которого предпочтительно должна проходить в центральной плоскости 15. Клапанная пластина 1 может также быть частью головки цилиндра, причем последняя, как известно, должна иметь возможность монтажа на ней напорного клапана.

Использование: для получения сжатого воздуха в автомашинах. Сущность изобретения: поршневой компрессор оснащен имеющей возможность линейного перемещения пластинкой 9 всасывающего клапана, которая при линейном перемещении устанавливается в рабочее положение, перекрывающее отверстия 11 всасывающего клапана и открывающее отверстия 13 напорного клапана, или в холостое положение, при котором по меньшей мере частично освобождаются отверстия 11 всасывающего клапана и по меньшей мере частично перекрываются отверстия 13 напорного клапана. Для надежности направления пластинок 9 всасывающего клапана при их перемещении на их обоих концах, расположенных в направлении перемещения, выполнены направляющие поверхности 17, 17', проходящие параллельно направлению перемещения, которые взаимодействуют при перемещении с соответствующими поверхностями на клапанной пластине 1 или на связанных с нею элементах. Для перемещения пластинки 9 всасывающего клапана имеются поршневые приводы 27, ось которых направлена параллельно с направлением перемещения, которые соединены с помощью штифтов 24 с пластинкой 9 всасывающего клапана. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поршневой компрессор, работающий с низкими затратами энергии, предназначенный, в частности, для получения сжатого воздуха в автомашинах, содержащий переключаемое в зависимости от давления устройство холостого хода, имеющее пневматический поршневой привод для всасывающего клапана, снабженного пластинкой, причем пластинка имеет возможность прямолинейного перемещения за счет действия силы пружины перпендикулярно оси соответствующего цилиндра поршневого компрессора в рабочее положение, перекрывая всасывающие отверстия всасывающего клапана клапанной пластины и освобождая отверстия напорного клапана, и за счет действия пневматического поршневого привода в положение холостого хода против действия силы пружины, освобождая по меньшей мере частично отверстия всасывающего клапана и перекрывая по меньшей мере частично отверстия напорного клапана, отличающийся тем, что пластинка всасывающего клапана вблизи своих концов имеет направляющие поверхности, имеющие возможность перемещения между рабочим положением и положением холостого хода по расположенным параллельно им поверхностям на клапанной пластине или на жестко закрепленных на ней элементах. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что на обоих концах пластинки всасывающего клапана имеется по две направляющих поверхности и на клапанной пластине контактирующие с ними поверхности, зеркально расположенные друг к другу относительно центральной плоскости перемещения, между рабочим положением и положением холостого хода. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что имеющая в основном кольцеобразную форму пластинка всасывающего клапана взаимосвязана в зоне своего закрепления с по меньшей мере одним поршневым приводом, а в свободной зоне поворота снабжена по меньшей мере одним выступающим язычком, причем язычок имеет по меньшей мере с одной стороны направляющую поверхность. 4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что пластинка всасывающего клапана соединена с двумя поршневыми приводами и имеет два язычка, зеркально расположенные относительно центральной плоскости. 5. Компрессор по п.3 или 4, отличающийся тем, что каждый поршневой привод имеет соединенный с поршнем направляющий элемент, который имеет возможность перемещения в клапанной пластике и связан с пластинкой всасывающего клапана, причем направляющий элемент нагружен пружиной в направлении перемещения в рабочее положение пластинки всасывающего клапана, а в противоположном направлении перемещения в положение холостого хода пластинки всасывающего клапана ограничен упором. 6. Компрессор по п.5, отличающийся тем, что каждый из поршней расположен равноосно относительно направляющего элемента и перемещается в цилиндре, размещенном в клапанной пластине. 7. Компрессор по п.5 или 6, отличающийся тем, что направляющий элемент соединен с пластинкой всасывающего клапана с помощью штифта, расположенного параллельно оси цилиндра.