САМОДЕЙСТВУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК F16K15/08 

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в компрессорных машинах объемного действия.

Известен самодействующий клапан компрессора, состоящий из седла, ограничителя подъема, запорного элемента и пружины [1].

Недостатками известного клапана является: большой мертвый объем, обусловленный наличием каналов в элементах клапана (седле и ограничителе подъема), которые служат для прохода газа от полости цилиндра до запорного элемента клапана, большое гидравлическое сопротивление потоку газа, проходящему через клапан и расположение клапана в цилиндре, в котором имеется канал, для подвода газа к клапану, составляющий дополнительный мертвый объем рабочей камеры компрессора, это особенно значимо для микрокомпрессоров высокого давления, толщина стенки которых - большая, а компоновка элементов клапана обуславливает большую протяженность канала в цилиндре и, соответственно, большую величину относительного мертвого объема.

Также известен самодействующий клапан компрессора, состоящий из седла, ограничителя подъема, запорного элемента и пружины, причем запорный элемент имеет криволинейную боковую поверхность с радиусом [2], что позволяет уменьшить мертвый объем, но в очень незначительной степени. Величина производительности компрессора зависит от величины дополнительного мертвого объема, при увеличении последнего производительность компрессора падает [1, 2].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является самодействующий клапан, содержащий цилиндр, седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа, размещенный между ними, с возможностью перемещения, подпружиненный пружиной запорный элемент с криволинейной боковой поверхностью, частично размещенный в сквозном канале седла клапана [3].

По сравнению с аналогами такая конструкция улучшает газодинамические характеристики клапана и снижает мертвый объем в канале седла клапана.

Недостатком данного самодействующего клапана является то, что запорный элемент с криволинейной боковой поверхностью, обладая повышенной экономичностью, не полностью выбирает мертвый объем в канале седла и оставляет неизменным дополнительный мертвый объем в канале цилиндра, что приводит к снижению производительности компрессора.

Задачей изобретения является снижение дополнительного мертвого объема рабочей камеры компрессора и увеличение производительности компрессора.

Поставленная задача достигается тем, что в известном самодействующем клапане, содержащем седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа, размещенный между ними с возможностью перемещения подпружиненный пружиной запорный элемент с криволинейной боковой поверхностью от плоскости посадочного диаметра D запорного элемента до его сферического окончания, центр сферического окончания запорного элемента расположен в точке пересечения вертикальной оси клапана с плоскостью, расположенной на расстоянии l=0.105D от образующей поверхности цилиндра, радиус r запорного элемента равен 0.1D, а профиль боковой поверхности запорного элемента образован цилиндрической поверхностью с радиусом R₁=0.1D и дугами двух сопряженных окружностей с радиусами R₂=1.179D и R₃=0.763D, причем центр цилиндрической поверхности с радиусом R₁, и центр окружности с радиусом R₃ расположен на вертикальной оси клапана, а центр окружности и радиусом R₂ отстоит от плоскости посадочного диаметра в сторону седла на расстоянии l₁=0.886D параллельно вертикальной оси клапана.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен самодействующий клапан, общий вид.

Самодействующий клапан состоит из седла 1 с каналом 2 диаметром D_кc=0.841D, подпружиненного пружиной 3 запорного элемента 4 и ограничителя подъема 5 с каналами 6 для прохода газа. Запорный элемент 4 проходит через весь канал седла 2 и выходит за пределы седла 1, входя в канал цилиндра 7 с диаметром D_кц=0.841D, причем запорный элемент 4 имеет посадочный диаметр D и криволинейную боковую поверхность 8 от плоскости посадочного диаметра D до сферического окончания 9 запорного элемента 4 с радиусом r=0.1D.

При номинальном подъеме запорного элемента, соответствующем h=0.132D, центр сферического окончания 9 с радиусом r расположен в точке пересечения вертикальной оси клапана с плоскостью, расположенной на расстоянии l=0.105D от образующей поверхности цилиндра.

Профиль боковой поверхности 8 запорного элемента 4 образован цилиндрической поверхностью с радиусом R₁=0.1D и дугами двух сопряженных окружностей с радиусами R₂=1.179D и R₃=0.763D, причем центр цилиндрической поверхности с радиусом R₁, и центр окружности с радиусом R₃ расположен на вертикальной оси клапана, а центр окружности и радиусом R₂ отстоит от плоскости посадочного диаметра в сторону седла на расстоянии l₁=0.886.D параллельно вертикальной оси клапана.

Поверхность входного участка седла 1 образована радиусом R_c=0.833D.

Для построения профиля на линии посадочного диаметра D откладываем от вертикальной оси клапана величину 0,56D и через полученную точку проводим окружность радиусом R₃=0.763D, расположив ее центр на вертикальной оси клапана. Далее откладываем от линии посадочного диаметра D вниз величину l₁=0.886D в направлении, параллельном вертикальной оси клапана и, проводя через полученную точку линию, параллельную линии посадочного диаметра D, наносим окружность радиусом R₂=1.179D, располагая ее центр на указанной линии таким образом, чтобы имело место сопряжение окружностей с радиусами R₂ и R₃.

На вертикальной оси клапана на расстоянии h=0.132D от линии посадочного диаметра D проводим окружность с радиусом r=0.1D, затем соединяем по цилиндрической поверхности R₁=0.1D, параллельной оси клапана окружности с радиусами R₂ и r.

Устройство работает следующим образом.

Самодействующий клапан устанавливается в цилиндре компрессора (на чертеже не показан) для пропуска газа из цилиндра в нагнетательный трубопровод (на чертеже не показан) в период нагнетания. В периоды сжатия газа и расширения его из мертвого объема клапан отсоединяет цилиндр от нагнетательного трубопровода. Запорный элемент 4 открывается под действием небольшой разности давлений, действующих на него, и закрывается усилием пружины 3 при равенстве этих давлений. При подъеме запорного элемента 4 поток рабочей среды проходит через канал цилиндра 7, канал 2 седла 1, каналы 6 ограничителя подъема 5, и выходит в нагнетательный трубопровод. Конструкция запорного элемента 4 при номинальном его подъеме над седлом 1 позволяет газу проходить без срыва потока. При закрытом положении запорного элемента 4 канал 2 диаметром D_КС седла 1 клапана и канал цилиндра 7 диаметром О_КЦ являются дополнительным мертвым объемом.

Предложенная конструкция позволяет снизить дополнительный мертвый объем рабочей камеры компрессора и тем самым увеличить производительность компрессора.

Источники информации

1. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. - М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 271 с.

2. Кондратьева Т.Ф., Исаков В.П. Клапаны поршневых компрессоров. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 158 с.

3. Патент ГДР №62975, класс 47g, 9/02, 1968.

Изобретение относится к области компрессоростроения и предназначено для использования в качестве самодействующего клапана при конструировании компрессорных машин объемного действия. Самодействующий клапан содержит седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа. Между ними с возможностью перемещения подпружиненный пружиной размещен запорный элемент с криволинейной боковой поверхностью от плоскости посадочного диаметра запорного элемента до его сферического окончания. Центр сферического окончания запорного элемента расположен в точке пересечения вертикальной оси клапана с плоскостью. Эта плоскость расположена на расстоянии, равном 0,105D от образующей поверхности цилиндра. Радиус запорного элемента равен 0,1D. Профиль боковой поверхности запорного элемента образован цилиндрической поверхностью с радиусом R₁, равным 0,1D и дугами двух сопряженных окружностей с радиусами R₂=1,179D и R₃=0,763D. Центр цилиндрической поверхности с радиусом R₁ и центр окружности с радиусом R₃ расположены на вертикальной оси клапана. Центр окружности с радиусом R₂ отстоит от плоскости посадочного диаметра в сторону седла на расстоянии, равном 0,886D параллельно вертикальной оси клапана. Изобретение направлено на снижение дополнительного мертвого объема рабочей камеры компрессора и увеличение производительности компрессора. 1 ил.

Самодействующий клапан, содержащий седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа, размещенный между ними с возможностью перемещения подпружиненный пружиной запорный элемент с криволинейной боковой поверхностью от плоскости посадочного диаметра D запорного элемента до его сферического окончания, отличающийся тем, что центр сферического окончания запорного элемента расположен в точке пересечения вертикальной оси клапана с плоскостью, расположенной на расстоянии l=0,105D от образующей поверхности цилиндра, радиус r запорного элемента равен 0,1D, а профиль боковой поверхности запорного элемента образован цилиндрической поверхностью с радиусом R₁=0,1D и дугами двух сопряженных окружностей с радиусами R₂=1,179D и R₃=0,763D, причем центр цилиндрической поверхности с радиусом R₁ и центр окружности с радиусом R₃ расположен на вертикальной оси клапана, а центр окружности с радиусом R₂ отстоит от плоскости посадочного диаметра в сторону седла на расстоянии l₁=0,886D параллельно вертикальной оси клапана.