СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ВСАСЫВАЮЩЕГО КЛАПАНА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, ВСАСЫВАЮЩИЙ КЛАПАН И ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2001 года по МПК F16K31/02 F04B49/24 

Изобретение относится к способу эксплуатации всасывающего клапана пластинчатого типа, согласно признакам п. 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к устройству для осуществления способа, согласно признакам п. 6.

Из патента DE-679714 известен всасывающий клапан пластинчатого типа с электромагнитным управлением. При этом плоский затвор клапана служит якорем электромагнита, так что положение затвора регулируется управлением магнитной катушкой. Этот известный всасывающий клапан имеет тот недостаток, что плоский затвор клапана обладает склонностью к залипанию на магнитном ярме электромагнита, что не обеспечивает надежную и, в частности, быструю эксплуатацию всасывающего клапана. Кроме того, для предотвращения залипания, служащего якорем плоского затвора на седле клапана, требуется расположить в направлении седла магнитную изоляцию. Эта магнитная изоляция имеет тот недостаток, что ее размещение связано с высокими затратами и что вызванные плоским затвором удары вызывают сильный износ магнитной изоляции, а это резко укорачивает интервал между профилактическими осмотрами всасывающего клапана.

Задачей настоящего изобретения является создание более надежного в управлении и экономичного всасывающего клапана.

Эта задача решается посредством способа согласно признакам п. 1 формулы изобретения. Зависимые п. п. 2-5 относятся к другим предпочтительным вариантам способа. Задача решается далее посредством устройства, согласно п. 6 формулы изобретения. Зависимые п.п. 7-14 относятся к другим предпочтительным вариантам выполнения устройства, согласно изобретению.

Эта задача решается, в частности, посредством такого способа, при котором плоский затвор клапана удерживают с помощью расположенного в ловителе электромагнита и для отделения затвора электромагнитом управляют с помощью затухающего переменного тока с целью, по меньшей мере, частичного размагничивания затвора, за счет чего затвор надежно отделяется от ловителя клапана и не залипает на седле. Устройство согласно изобретению содержит ловитель с магнитной катушкой и управляющее устройство для управления магнитной катушкой и, в частности, ее питания затухающим переменным током.

Изобретение подробно описано с помощью примеров его выполнения. На чертежах показано:
- фиг. 1: всасывающий клапан пластинчатого типа в разобранном виде;
- фиг. 2: электронное управляющее устройство;
- фиг. 3a: сечение кольцевого тела ловителя;
- фиг. 3b: другое сечение кольцевого тела ловителя с демпфирующей пластиной и плоским затвором;
- фиг. 3c: другое сечение кольцевого тела ловителя с демпфирующей пластиной и плоским затвором;
- фиг. 3d: сечение другого примера выполнения кольцевого тела ловителя;
- фиг. 4: диаграмму управления для всасывающего клапана пластинчатого типа;
- фиг. 5: диаграмму управления для другого способа управления всасывающим клапаном пластинчатого типа;
- фиг. 6: другой пример выполнения всасывающего клапана с плоским затвором, состоящим из нескольких кольцеобразных частей.

На фиг. 1 в разобранном виде изображен всасывающий клапан 1, включающий в себя седло 2, называемое также седельной пластиной, плоский затвор 3, демпфирующую пластину 4 и ловитель 6. Эти детали при сборке удерживаются общим центральным винтом 7. В демпфирующей пластине 4 выполнены отверстия 4d для прохождения пружины 5, которая расположена между ловителем 6 и затвором 3. Всасывающий клапан 1 можно эксплуатировать с демпфирующей пластиной 4 или же без нее. Ловитель 6 состоит из нескольких соединенных между собой кольцевых тел 6a, в каждом из которых по окружности выполнена канавка 6b, причем в кольцевой канавке 6b расположены электрические провода, образующие магнитную катушку 9.

На фиг. 3a изображено сечение кольцевого тела 6a с кольцевой канавкой 6b, так что кольцевое тело 6a принимает форму магнитного ярма 6c. В кольцевой канавке расположена магнитная катушка 9, образующая электромагнит. Кольцевое тело 6a в примере выполнения на фиг. 3a имеет на обращенной к плоскому затвору 3 стороне покрывающий слой 9a, который герметично закрывает снаружи занятое магнитной катушкой 9 внутреннее пространство для ее защиты от загрязнений или вредных газов. Магнитной катушкой 9 управляет управляющее устройство 8, в результате чего создается магнитное поле, которое притягивает плоский затвор 3, образующий якорь электромагнита.

На фиг. 2 изображено управляющее устройство 8, содержащее модуляционное устройство 8a, причем управляющее устройство одними электрическими проводами 8b соединено с датчиком угла поворота, а другими электрическими проводами 8b - с магнитной катушкой или катушками 9.

На фиг. 4 схематично показано прохождение измерительных сигналов, обрабатываемых управляющим устройством 8, и выработанных управляющих сигналов. На горизонтальной оси изображены временная характеристика t и угол ω поворота поршневого компрессора, на верхней диаграмме - положение клапана в обоих рабочих состояниях "открыт" и "закрыт", на средней диаграмме - сигнал угла поворота датчика угла поворота, а на нижней диаграмме - магнитный ток I, отдаваемый управляющим устройством 8 магнитной катушке. По сигналу датчика 10 угла поворота к катушке 9 подается намагничивающий ток, вызывающий притягивание затвора 3 ловителем 6, в результате чего клапан открывается. При этом управляющее устройство 8 выполняет первую фазу 11a управления, вызывающую намагничивание ловителя 9. Всасывающий клапан 1 может удерживаться открытым в течение произвольно выбираемого периода времени. Для закрывания всасывающего клапана 1 преимущественно снова используют сигнал датчика 10 угла поворота, причем по этому сигналу управляющее устройство 8 выполняет вторую фазу 11b управления электромагнитом 9, вырабатывая посредством модуляционного устройства 8a затухающий переменный ток, подаваемый к магнитной катушке 9 для размагничивания затвора 3 и/или ловителя 6. За счет размагничивания прерывается любое удерживающее усилие между затвором 3 и ловителем 6, в частности устраняется залипание обеих деталей на основе остаточных магнитных сил. При закрывании всасывающего клапана 1 затвор 3 прижимается к седлу 2. При этом затвор 3 попадает непосредственно на седло 2, так что между обоими металлическими компонентами возникает непосредственный контакт. Поскольку затвор 3 был предварительно размагничен, отсутствует опасность залипания затвора 3 на седле 2. Седло 2, затвор 3 и ловитель 6 изготовлены обычным образом из нержавеющей стали с магнитотвердыми свойствами. Между седлом 2, затвором 3 и ловителем 6 отсутствуют магнитоизолирующие материалы, так что размагничивание затвора 3 и ловителя 6 предпочтительно для обеспечения бесперебойной эксплуатации всасывающего клапана 1. Способ управления магнитной катушкой с помощью модуляционного устройства 8a для размагничивания обладает, кроме того, тем преимуществом, что размагничивание происходит в очень короткое время, что обеспечивает очень быстрое время срабатывания всасывающего клапана 1. Всасывающий клапан 1 выполнен с возможностью управления, в частности, таким образом, что при работе, например компрессора, с задаваемым числом оборотов клапан 1 может удерживаться в открытом состоянии и что при работе с другим, произвольно выбираемым числом оборотов клапан 1 может эксплуатироваться в автоматическом режиме открывания и закрывания. Таким образом, возможно плавное регулирование объемной подачи всасывающего клапана 1.

На фиг. 5 схематично показаны другая диаграмма способа управления и положение клапана 1. На горизонтальной оси изображены временная характеристика t и эквивалентный ей угол ω поворота поршневого компрессора. Сигнал угла поворота измеряется датчиком 10 угла поворота. Работа всасывающего клапана 1 в сочетании с поршневым компрессором известна. В частности, известно, что после угла Δ поворота, постоянного относительно сигнала угла поворота, клапан полностью открыт и затвор 3 прилегает к ловителю 6. Магнитная катушка 9 возбуждается с помощью управляющего устройства 8 на первой фазе 11a управления магнитным током I лишь тогда, когда клапан 1 полностью открыт и затвор 3 прилегает к ловителю 6. За счет этого затвор 3 может удерживаться очень надежно и с относительно небольшой магнитной силой. В автоматическом режиме работы компрессора затвор 3 прилегает к ловителю 6 при угле поворота, например, 120^o. По сигналу угла поворота управляющее устройство 8 подает к магнитной катушке 9 на второй фазе 11b управления затухающий переменный ток лишь тогда, когда гарантировано протекание всей второй фазы 11b управления в диапазоне углов поворота, в котором затвор 3 в автоматическом режиме прилегал бы к ловителю 6. За счет этого затвор 3 на второй фазе 11b управления не отделяется преждевременно от зоны влияния магнитной катушки 9 и может быть полностью размагничен.

Всасывающий клапан 1 на фиг. 1 может быть оснащен или не оснащен демпфирующей пластиной 4. Способ управления согласно фиг. 5 был описан для всасывающего клапана 1 без демпфирующей пластины 4. Если же всасывающий клапан 1 должен быть оснащен демпфирующей пластиной 4, то при способе управления согласно фиг. 5 она располагается между затвором 3 и ловителем 6, так что при полностью открытом клапане 1 демпфирующая пластина 4 прилегает к ловителю 6, а затвор 3 - к демпфирующей пластине 4. В остальном способ управления не содержит изменений.

На фиг. 3b изображено другое сечение кольцевого тела 6a, выполненного в виде магнитного ярма 6c. В этом примере выполнения всасывающий клапан содержит демпфирующую пластину 4, причем, как это изображено на фиг. 1, она состоит из нескольких соединенных между собой кольцевых тел 4a. Кольцевое тело 4a выполнено согласно примеру на фиг. 3b таким образом, что обращенная к магнитному ярму 6c сторона имеет U-образную форму. Это выполнение обеспечивает то, что через затвор 3 протекает больший магнитный поток, благодаря чему затвор 3 может быть лучше притянут магнитной катушкой 9.

На фиг. 3c изображен другой пример выполнения всасывающего клапана 1 с демпфирующей пластиной 4. Для повышения магнитного потока между магнитным ярмом 6c и затвором 3 кольцевое тело 4a демпфирующей пластины 4 имеет щель 4c, разделяющую его на две части 4b, как это изображено на фиг. 1. Щель 4c проходит предпочтительно концентрично центральному винту 7.

На фиг. 3d изображено другое сечение кольцевого тела 6a, причем магнитное ярмо 6c имеет V-образную форму. Так что вся магнитная катушка 9 уложена в изолирующем покрывающем слое 9a.

Для эксплуатации всасывающего клапана 1 требуется, по меньшей мере, одна расположенная в ловителе 6 магнитная катушка 9. Для обеспечения большего усилия на затвор 3 предпочтительно используется несколько магнитных катушек 9, расположенных в концентричных кольцевых телах 6a. Эти магнитные катушки 9 могут управляться управляющим устройством 8 таким образом, чтобы "все они создавали равнополярное движущееся магнитное поле или чтобы соседние магнитные катушки создавали противополярное магнитное поле. Устройство согласно изобретению для приведения в действие плоского затвора 3 всасывающего клапана 1 пластинчатого типа включает в себя, по меньшей мере, один ловитель 6 и электронное управляющее устройство 8 и может быть объединено во всасывающий клапан 1 вместе с седлом 2, затвором 3 и пружинящими элементами 5. При этом устройство, согласно изобретению, пригодно также для уже имеющихся всасывающих клапанов с целью их переоборудования в управляемый всасывающий клапан 1. При этом имеющийся ловитель 6 заменяется изображенным на фиг. 1 ловителем 6 с магнитными катушками 9, соединяемыми с управляющим устройством 8. Таким образом, имеющийся всасывающий клапан 1 может быть переоборудован простым и экономичным образом, Устройство согласно изобретению и всасывающие клапаны 1 находят применение, в частности, в поршневых компрессорах. Устройство согласно изобретению позволяет плавно изменять и регулировать объемную подачу каждой отдельной камеры сжатия поршневого компрессора независимо от других камер сжатия.

На фиг. 6 изображен другой пример выполнения всасывающего клапана 1, включающего в себя седло 2, затвор 3, состоящий из нескольких отдельных, концентрично расположенных, выполненных кольцеобразно частей 3a, 3b, и ловитель 6 с расположенными в его кольцевых телах 6a магнитными катушками 9. Пружины 5, прижимающие части 3a, 3b в исходном положении к седлу 2, не показаны. При приведении магнитных катушек 9 в действие каждая расположенная под своей катушкой 9 часть 3a, 3b, 3c плоского затвора клапана притягивается вышележащим U-образным кольцевым телом 6a. Магнитные катушки 9 выполнены с возможностью совместного управления, так что все части 3a, 3b, 3c затвора 3 приводятся в действие одинаково. Магнитные катушки 9 выполнены с возможностью управления таким образом, что одни части 3a, 3b, 3c, например части 3a, 3b, за счет приведения в действие магнитной катушки 9 удерживаются на ловителе 6, тогда как часть 3c, нормально перемещаясь, открывается и закрывается, поскольку расположенная над частью 3c магнитная катушка 9 не активизирована.

Части 3a, 3b, 3c плоского затвора 3 клапана изготовлены из ферромагнитного металла, например железа, или ферромагнитной пластмассы или из пластмассы, содержащей ферромагнитный металл.

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к способам и устройствам для эксплуатации всасывающих клапанов пластинчатого типа, а также к поршневым компрессорам. Плоский затвор 3 всасывающего клапана 1 пластинчатого типа приводят в действие электромагнитом 9, расположенным в ловителе 6. При этом электромагнитом 9 управляют таким образом, что на первой фазе 11a управления плоский затвор 3 прочно прилегает к ловителю 6 или к расположенной между ним и затвором 3 демпфирующей пластине 4 и блокируется. На второй фазе 11b управления электромагнитом 9 управляют с помощью затухающего переменного тока. При этом затвор 3, по меньшей мере, частично размагничивается и в результате этого отделяется. Всасывающий клапан 1 содержит седло 2, плоский затвор 3 с пружинами 5. Затвор 3 и седло 2 установлены с возможностью непосредственного прилегания друг к другу. Всасывающий клапан 1 также содержит устройство для приведения в действие плоского затвора 3. Это устройство содержит ловитель 6 и электронное управляющее устройство 8, причем ловитель 6 образован кольцевым телом 6а. В последнем выполнена проходящая в направлении окружности кольцевая канавка 6b, в которой расположена магнитная катушка 9. Кольцевое тело 6а образует магнитное ярмо 6с электромагнита. При этом магнитная катушка 9 соединена с управляющим устройством 8 для притягивания затвора 3, являющегося якорем электромагнита. Поршневой компрессор может содержать одно из упомянутых устройств или эксплуатироваться описанным способом. Изобретение позволяет повысить надежность управления, экономичность использования, безопасность работы заявленных устройств и способа. 4 с. и 11 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Способ плавного регулирования объемной подачи всасывающего клапана (1) пластинчатого типа, содержащего плоский затвор (3), приводимый в действие расположенным в ловителе (6) электромагнитом (9), причем электромагнитом (9) управляют таким образом, что на первой фазе (11a) управления затвор (3) прочно прилегает к ловителю (6) или к расположенной между ловителем (6) и затвором (3) демпфирующей пластине (4) и блокируется, при этом на второй фазе (11b) управления электромагнитом (9) управляют с помощью затухающего переменного тока с целью, по меньшей мере, частичного размагничивания затвора (3), в результате чего затвор (3) отделяется. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электромагнит (9) активируют при открытом затворе (3). 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что электромагнит (9) включают или выключают только тогда, когда затвор (3) прилегает к ловителю (6) один или вместе с демпфирующей пластиной (4). 4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что электромагнитом (9) управляют таким образом, что затвор (3) оставляют открытым в течение задаваемого числа циклов компрессора и в течение задаваемого числа циклов он приводится в свободное движение без воздействия электромагнита (9). 5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что затвор (3) выполняют из нескольких концентрично расположенных частей (3а, 3b), которыми управляют электромагниты (9) по отдельности или вместе. 6. Устройство для приведения в действие плоского затвора (3) всасывающего клапана (1) пластинчатого типа способом по одному из пп.1 - 5, состоящее из ловителя (6) и электронного управляющего устройства (8), причем ловитель (6) образован кольцевым телом (6а), содержащим проходящую в направлении окружности кольцевую канавку (6b) и расположенную в кольцевой канавке (6b) магнитную катушку (9), так что кольцевое тело (6а) образует магнитное ярмо (6с) электромагнита, причем магнитная катушка (9) соединена с управляющим устройством (8) для притягивания затвора (3), образующего якорь электромагнита. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что электронное управляющее устройство (8) содержит, по меньшей мере, одно модуляционное устройство (8а), вырабатывающее затухающий переменный ток, подаваемый на магнитную катушку (9) для размагничивания магнитного ярма (6с) и/или служащего якорем затвора (3). 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что ловитель (6) содержит несколько концентрично расположенных кольцевых тел (6а) с магнитными катушками (9), при этом магнитные катушки (9) выполнены с возможностью равнополярного или противополярного управления управляющим устройством (8). 9. Всасывающий клапан (1) пластинчатого типа, включающий в себя седло (2), плоский затвор (3) с пружинами (5) и устройство по одному из пп.6 - 8, причем затвор (3) и седло (2) установлены с возможностью непосредственного прилегания друг к другу. 10. Клапан по п.9, отличающийся тем, что между затвором (3) и ловителем (6) расположена демпфирующая пластина (4). 11. Клапан по п.9 или 10, отличающийся тем, что демпфирующая пластина (4) содержит несколько концентрично расположенных кольцевых тел (4а), которые соединены между собой и на обращенной к ловителю (6) стороне выполнены U-образно. 12. Клапан по п.9 или 10, отличающийся тем, что демпфирующая пластина (4) содержит несколько концентрично расположенных, соединенных между собой кольцевых тел (4а), причем, по меньшей мере, одно кольцевое тело (4а) состоит из двух частей (4b), отделенных преимущественно концентрично проходящей щелью (4с). 13. Клапан по одному из пп.9 - 12, отличающийся тем, что седло (2), плоский затвор (3) и ловитель (6) изготовлены из нержавеющей стали, в частности, стали с магнитотвердыми свойствами. 14. Клапан по одному из пп.9 - 12, отличающийся тем, что затвор (3) состоит из нескольких отдельных кольцеобразно выполненных, концентрично расположенных частей (3а, 3b). 15. Поршневой компрессор, содержащий устройство по одному из пп.6 - 14 или эксплуатируемый способом по одному из пп.1 - 5.