САМОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F04B39/10 

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в клапанах поршневых компрессоров и насосов, а также в обратных клапанах для перекрытия потока газообразной или жидкой среды.

В настоящее время известны различные конструкции самодействующих клапанов: кольцевые, полосовые, тарельчатые, дисковые, швеллерные, ленточные, прямоточные и ниппельные [1] которые могут считаться аналогами для предлагаемой конструкции клапана.

Наиболее перспективными из перечисленных конструкций по надежности и экономичности можно считать прямоточные клапаны, у которых газ направляется на рабочую пластину не перпендикулярно, а по касательной.

В результате уменьшается газодинамическое сопротивление клапана и динамическая нагрузка на рабочие пластины, так как уменьшается средняя скорость движения последних.

Прямоточные клапаны, содержащие собранные в пакет и расположенные в параллельных плоскостях седла прямоугольного сечения с открытыми сужающимися газовыми каналами и ребрами жесткости в газовых каналах, могут быть отнесены к категории базового объекта, так как являются наиболее распространенными и прогрессивными из известных конструкций. В качестве ближайшего прототипа целесообразно рассматривать самодействующий прямоточный клапан [2] который содержит собранные в пакет седла прямоугольного сечения, имеющие на боковой стороне открытые сужающиеся газовые каналы с ребрами, промежуточные пластины с окнами, установленные на ребрах газовых каналов, съемные полосовые рабочие пластины, перекрывающие окна промежуточных пластин, ограничители подъема рабочих пластин, расположенные под углом к промежуточным пластинам, полосовые пружины, установленные между рабочими пластинами и ограничителями подъема, и фиксаторы рабочих пластин, выполненные в виде пружинных скоб, поставленных в распор между смежными седлами над рабочими пластинами по ходу газа.

Известная конструкция позволяет выполнить клапан с минимальной высотой и с минимальным вредным пространством.

Недостатком ближайшего аналога является низкая надежность, так как полосовые рабочие пластины и полосовые пружины имеют большую длину и массу, что вызывает повышенные динамические нагрузки на клапан, а кроме того, такой клапан имеет быстроизнашивающийся узел в результате наличия повышенного трения между верхним краем рабочих пластин и краями пружинных скоб, которые являются фиксаторами и выполняют роль вспомогательных деталей.

Предлагаемая конструкция самодействующего прямоточного клапана круглого или прямоугольного сечения, также как и известный клапан содержит собранные в пакет седла прямоугольного сечения, имеющие на боковой стороне открытые сужающиеся газовые каналы с ребрами, промежуточные пластины с окнами, установленные на ребрах газовых каналов, съемные рабочие пластины, перекрывающие окна промежуточных пластин, ограничители подъема рабочих пластин, расположенные под углом к промежуточным пластинам, плоские пружины, установленные между рабочими пластинами и ограничителями подъема, и фиксаторы рабочих пластин.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции за счет отказа от использования вспомогательных деталей в виде фиксирующих скоб и повышение надежности клапана за счет уменьшения трения между фиксаторами и рабочими пластинами.

Эта задача достигается тем, что в нижней по ходу газа малоподвижной части рабочих пластин с двух боковых сторон выполнены поперечные прорези, которые образуют хвостовики с захватами, отогнутые в сторону ограничителя подъема, а плоские пружины снабжены малоподвижным основанием, имеющем нижнюю и верхнюю кромки, из которых нижняя кромка упирается в хвостовики рабочих пластин, а верхняя в уступ, выполненный на ограничителе подъема.

На фиг. 1 изображен предлагаемый прямоточный клапан круглого сечения, вид со стороны входа газа; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 то же, в нише седла установлены рабочие пластины и пружины); на фиг.4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг.5 -форма рабочей пластины; на фиг.6 8 возможные формы рабочих пластин; на фиг.9 узел 1 на фиг.3; на фиг.10 форма съемника рабочих пластин и пружин.

Клапан содержит собранные в пакет и стянутые кольцом 1 седла 2 прямоугольного сечения, который с одной стороны имеют ограничитель подъема 3 рабочих пластин 4, а с другой боковой стороны открытые сужающиеся газовые каналы 5 и ребра 6 газовых каналов. На ребрах 6 установлены промежуточные пластины 7 с окнами 8. Промежуточные пластины 7 выполняют роль перегородки для газовых каналов 5 и роль седла для рабочих пластин 4. Плоские пружины 9 установлены между рабочими пластинами 4 и ограничителями подъема 3, которые расположены под углом к промежуточным пластинам 7 (седлу). Благодаря такому расположению ограничителя подъема по отношению к седлу, при открытии окон 8, рабочая пластина 4 отклоняется под углом только своей верхней частью по ходу газа, а нижняя часть рабочей пластины остается малоподвижной.

Рабочие пластины 4 в нижней малоподвижной части с двух боковых сторон имеют поперечные прорези 10, которые образуют хвостовики 11 с захватами 12. Эти хвостовики отогнуты в сторону ограничителя подъема 3.

Плоские пружины 9 имеют малоподвижное основание 13 и соединенные с ним консольные пружины 14. Малоподвижное основание 13 имеет упор на ограничитель подъема 3, а консольные пружины упираются в рабочие пластины 4.

Малоподвижное основание 13 пружины 9 имеет также нижнюю 15 и верхнюю кромки 16 по ходу газа, из которых нижняя кромка 15 упирается в торцевую кромку хвостовиков 11 рабочих пластин 4, а верхняя кромка 16 упирается в уступ 17, выполненный на ограничителе подъема 3.

Захваты 12 служат для совмещения и удержания кромки 15 пружины над кромкой хвостовиков 11 рабочей пластины.

Для каждой одномодульной рабочей пластины и пружины на седле со стороны ограничителя подъема 3 выполнены П-образные ниши, которые ограничены боковыми стенками 18 и потолочной стенкой 19. Стенки 18 и 19, а также уступ 17 обеспечивают надежную фиксацию рабочих пластин и пружин в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Выполнение отдельных П-образных ниш для каждой рабочей пластины и пружины в прямоточном клапане возможно только в конструкции клапана, состоящего из собранных в пакет промежуточных пластин с окнами и отдельных седел прямоугольного сечения, которые технологичны в изготовлении как фрезерованием на станках с ЧПУ, так и литьем под давлением.

Такая конструкция седла, а также сочленения пружины и рабочей пластины позволяет свести к минимуму трение в узле фиксации рабочих пластин и пружин по отношению к ограничителю подъема.

Для удобства замены рабочих пластин и пружин без разборки клапана на ограничителе подъема 3 выполнен паз 20 для заводки специального съемника. Примерная форма съемника показана на фиг.10. Съемник имеет язычок 21 для подъема верхней кромки 16 основания пружины 13 и зацепы 22 для захвата пружины 9.

Преимуществом новой конструкции прямоточного клапана также является наличие одномодульных рабочих пластин и пружин, имеющих малые размеры и массу, что снижает динамические нагрузки на рабочие детали. Клапан может иметь минимальную высоту (до 20 мм) и вредное пространство, что значительно расширяет область использования высокоэкономичных и надежных прямоточных клапанов. Появляется также возможность повысить обороты поршневых компрессоров и снизить их общую массу и стоимость.

Прямоточный клапан работает следующим образом.

При открытии клапана возникающая разность давления до и после клапана имеет положительный знак на входе в клапан. В момент, когда суммарное давление газа на рабочую пластину 4 со стороны газовых каналов будет больше, чем сила пружины 9, рабочие пластины 4 отжимаются до упора в ограничитель подъема 3 и клапан открывается.

При закрытии клапана, когда сила давления газа на рабочую пластину 4 со стороны газовых каналов оказывается меньшей, чем сила пружины 9, рабочие пластины 4 опускаются и перекрывают окна 8 промежуточных пластин 7.

При установке рабочих пластин 4 в клапан сначала в нише ограничителя подъема 3 заводится рабочая пластина 4 хвостовиками 11 вперед до упора в стенку 19. Затем в щель между рабочей пластиной 4 и ограничителем подъема 3 заводится пружина 9 нижней кромкой 15 вперед, которая перемещается до упора в торцевую кромку хвостовиков 11. При этом контакт нижней кромки 15 пружин с торцевой кромкой хвостовиков 11 дополнительно фиксируется захватами 12, которые удерживают торцевую кромку хвостовика 11 и кромку 15 пружины 9 от смещения. После заводки пружины 9 до упора в хвостовики 11 верхняя кромка 16 основания 13 пружины 9 заходит за уступ 17 ограничителя подъема 3. В результате и рабочая пластина 4 и пружина 9 оказываются зафиксированными в нише от выпадания.

Для снятия рабочих пластин достаточно язычок 21 съемника завести под верхнюю кромку 16 основания пружины и приподнять эту кромку над уступом 17 ограничителя подъема 3. При дальнейшей заводке съемника в нишу ограничителя подъема его зацепы 22 захватывают верхнюю кромку 16 пружины и позволяют вытащить из клапана пружины вместе с рабочей пластиной.

Использование: преимущественно для машин объемного действия. Сущность изобретения: клапан содержит собранные в пакет седла прямоугольного сечения, имеющие на боковой стороне сужающиеся газовые каналы с ребрами, промежуточные пластины с окнами, установленные на ребрах газовых каналов, съемные рабочие пластины, прерывающие окна промежуточных пластин, ограничители подъема рабочих пластин, расположенные под углом к промежуточным пластинам, плоские пружины, установленные между рабочими пластинами и ограничителями подъема, и фиксаторы рабочих пластин. Новым является то, что в нижней по ходу газа малоподвижной части рабочих пластин 4 с двух боковых сторон выполнены поперечные прорези 10, которые образуют хвостовики 11 с захватами 12, отогнутые в сторону ограничителя подъема 3, а плоские пружины 9 снабжены малоподвижным основанием 13, имеющим нижнюю 15 и верхнюю 16 кромки, из которых нижняя кромка 15 упирается в хвостовики 11 рабочих пластин 4, а верхняя 16 упирается в уступ 17, выполненный на ограничителе подъема 3. 2 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Самодействующий прямоточный клапан круглого или прямоугольного сечения, преимущественно для машин объемного действия, содержащий собранные в пакет седла прямоугольного сечения, имеющие на боковой стороне открытые сужающиеся газовые каналы с ребрами, промежуточные пластины с окнами, установленные на ребрах газовых каналов, съемные рабочие пластины, перекрывающие окна промежуточных пластин, ограничители подъема рабочих пластин, расположенные под углом к промежуточным пластинам, плоские пружины, установленные между рабочими пластинами и ограничителями подъема и фиксаторы рабочих пластин, отличающийся тем, что в нижней по ходу газа малоподвижной части рабочих пластин с двух сторон выполнены поперечные прорези, которые образуют хвостовики, отогнутые в сторону ограничителя подъема, а плоские пружины снабжены малоподвижным основанием, имеющим нижнюю и верхнюю кромки, из которых нижняя кромка упирается в хвостовики рабочих пластин, а верхняя упирается в фиксаторы для плоских пружин. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что хвостовики рабочих пластин снабжены захватами. 3. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что фиксаторы для плоских пружин выполнены на ограничителе подъема.