ПОРШНЕВАЯ РАСШИРИТЕЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2002 года по МПК F04B39/10 F04B53/10 

Изобретение относится к области машиностроения - машинам объемного действия, в частности поршневым расширительным машинам, и может быть использовано как в качестве детандера, например, в холодильной технике, так и в качестве пневмодвигателя, например, в горной промышленности.

Известна расширительная машина [1], содержащая цилиндр с поршнем, систему газораспределения с впускным нормально открытым и выпускным нормально закрытым самодействующими клапанами, крышку цилиндра. Существенным недостатком такой конструкции является достаточно сложная система газораспределения, высокая металлоемкость.

Известна конструкция поршневой расширительной машины - поршневого детандера [2], содержащего цилиндр с выпускными окнами, поршень, крышку цилиндра, в которой размещен нормально открытый клапан с запорным элементом в виде подпружиненного кольца.

Недостатком таких машин является большая инерционность запорного элемента, низкая частота вращения вала, увеличенный мертвый объем, высокая удельная металлоемкость, невысокая эффективность работы.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение инерционности запорного элемента, повышение частоты вращения вала, уменьшение мертвого объема, уменьшение удельной металлоемкости, повышение эффективности в работе.

Указанная задача решена за счет того, что в известной поршневой расширительной машине, содержащей цилиндр с поршнем и выхлопными окнами, впускной штуцер, крышку цилиндра, самодействующий нормально открытый клапан, ограничитель, запорный элемент в самодействующем нормально открытом клапане выполнен в виде упругой пластины, консольно закрепленной между ограничителем и клапанной доской.

Запорный элемент может быть выполнен с регулируемой высотой подъема. Для обеспечения возможности регулирования клапан дополнительно содержит регулировочный винт, установленный в нижней части крышки цилиндра, втулку и пружину, установленные на направляющем винте и расположенные в отверстии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез поршневой расширительной машины с запорным элементом, выполненным в виде упругой пластины.

На фиг.2 показан нормально открытый самодействующий клапан, выполненный с регулируемой высотой подъема запорного элемента.

Поршневая расширительная машина содержит цилиндр 1, соосно которому размещен поршень 2, связанный с кривошипно-шатунным механизмом (на чертеже не показан). Цилиндр 1 имеет выпускные окна 3, размещенные равномерно по окружности цилиндра, выполненные в виде круглых отверстий. В крышке 4, состоящей из верхней и нижней частей, располагается нормально открытый клапан с запорным элементом 5 в виде упругой пластины, консольно закрепленной между ограничителем 6 и нижней частью крышки. Нижняя часть крышки, находящаяся под запорным элементом 5 со специально обработанной поверхностью 7, служит седлом для запорного элемента. В нижней части крышки 4 выполнено отверстие 8 для прохода газа.

Для обеспечения возможности регулирования клапан дополнительно содержит направляющий винт 9, регулировочный винт 10, вкрученный в нижнюю часть крышки 4, втулку 11 и пружину 12, установленную в отверстии 13.

Поршневая расширительная машина работает следующим образом. Сжатый газ поступает в цилиндр 1 через нормально открытый клапан. Поршень 2 при этом находится в верхней мертвой точке и выпускные окна перекрыты. При истечении воздуха в зазоре между седлом 7 и запорным элементом 5 происходит нарастание перепада давлений над запорным элементом 5 и под ним. Запорный элемент 5, преодолевая упругие силы, возникающие в нем, закрывается, перекрывая истечение сжатого газа в цилиндр 1. Попавшая в цилиндр порция сжатого воздуха оказывает давление на поршень 2 и при его перемещении расширяется с понижением температуры и совершением внешней работы. При открытии поршнем 2 в нижней мертвой точке выпускных окон 3 расширившийся и охлажденный газ выталкивается в магистраль низкого давления и направляется потребителю. По мере приближения поршня к верхней мертвой точке давление в цилиндре растет за счет сжатия остаточного газа. При достижении величины давления в цилиндре, равной давлению на входе в поршневую расширительную машину, запорный элемент 5 под действием упругих сил открывается, цикл повторяется.

Механизм регулирования высоты подъема работает следующим образом. Пружина 12 удерживает запорный элемент 5, упираясь во втулку 11, над нижней частью крышки 4. Высота подъема запорного элемента 5 относительно нижней части крышки 4 регулируется винтом 10.

Предложенное техническое решение позволяет повысить частоту вращения вала, уменьшить инерционность запорного элемента, мертвый объем, удельную металлоемкость, повысить эффективность в работе.

Источники информации:
1. Поршневая расширительная машина: Свидетельство на полезную модель 13060, м. кл. F 01 L 9/02, F 01 В 25/02 / Ваняшов А.Д., Калекин B.C., Коваленко С.В.

2. Поршневой детандер: Свидетельство на полезную модель 11312, м. кл. F 25 В 1/02 /Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C.

Изобретение относится к области машиностроения, к поршневым расширительным машинам и может быть использовано как в качестве детандера, например, в холодильной технике, так и в качестве пневмодвигателя, например, в горной промышленности. В поршневом детандере, содержащем цилиндр с поршнем и выхлопными окнами, впускной штуцер, крышку цилиндра, самодействующий нормально открытый клапан с запорным элементом и ограничитель, запорный элемент выполнен в виде упругой пластины, консольно закрепленной между ограничителем и клапанной доской. Регулировочный винт установлен в нижней части крышки цилиндра. Втулка и пружина установлены на направляющем винте и расположены в отверстии для обеспечения возможности регулирования высоты подъема запорного элемента. Изобретение позволяет обеспечить повышение частоты вращения вала, уменьшение инерционности запорного элемента, мертвого объема, удельной металлоемкости, повышение эффективности в работе и регулирование энергетических параметров машины. 2 ил.

Поршневая расширительная машина, содержащая цилиндр с поршнем и выхлопными окнами, впускной штуцер, крышку цилиндра, самодействующий нормально открытый клапан с запорным элементом, ограничитель, отличающаяся тем, что запорный элемент в самодействующем нормально открытом клапане выполнен в виде упругой пластины, консольно закрепленной между ограничителем и клапанной доской, кроме того, самодействующий нормально открытый клапан дополнительно содержит регулировочный и направляющий винты, установленные в нижней части крышки цилиндра, причем направляющий винт подпружинен.