ПРЯМОТОЧНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК F16K15/16 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к компрессоростроению, и касается усовершенствования газораспределительных клапанов.

Известен прямоточный клапан для поршневых компрессоров (Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Л.: Машиздат, 1960 г., с.345-347), собранный из седел с проточными каналами, примыкающих к ним упругих пластин и стяжных колец. В конструкции этого клапана седла выступают над свободной кромкой пластин, образуя прямые выходные диффузоры.

Недостатком такой конструкции клапана является высокое гидравлическое сопротивление при проходе газа.

Известен прямоточный клапан для поршневых компрессоров (авторское свидетельство СССР №954691, F 16 k 15/16, 1982 г.), содержащий седла с расположенными поочередно уплотнительными и ограничительными поверхностями, рабочие пластины с зубцами, находящиеся между седлами, и стяжные кольца.

Недостатком этой конструкции является высокое гидравлическое сопротивление при проходе газа.

Известен прямоточный клапан для поршневых машин (авторское свидетельство СССР №463829, F 16 k 15/14, 1975 г.), содержащий седла с профилем переменной кривизны, изогнутые пластины и стяжные кольца.

Недостатком этой конструкции клапана является высокое гидравлическое сопротивление при проходе газа.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция прямоточного клапана (авторское свидетельство СССР №114304, F 16 k 15/14, 1956 г.), содержащая плоские седла, у которых профиль канала выполнен с местным сужением (порогом) у выходной щели, и примыкающие к ним упругие пластины. Элементы клапана образуют диффузор, расположенный на выходе из щели клапана за пределами уплотняющей кромки вдоль свободного конца пластин клапана.

Недостатком этой конструкции клапана является высокое гидравлическое сопротивление при проходе газа.

Задачей предложенного изобретения является снижение гидравлического сопротивления при проходе газа через клапан, т. е. уменьшение потерь энергии в клапане поршневого компрессора.

Снизить гидравлическое сопротивление при проходе газа можно за счет увеличения площади щели (самого узкого места в клапане, через которое течет газ). Это достигается предложенной конструкцией клапана, которая состоит из плоских седел прямоугольного сечения с открытыми газовыми каналами и ребрами жесткости и прилегающих к ним упругих пластин с прорезями. Ребра жесткости седла не доходят до щели на 2-2,5 мм, образуя канавку, задняя стенка которой имеет скос 55-60°, а элементы клапана образуют конфузор до уплотнительной кромки. Кроме того, клапан содержит боковые плиты, стяжные кольца, стопорные планки, а взаимное расположение всех элементов клапана фиксируется штифтами.

За счет канавки в клапане, образованной между ребром жесткости и седлом клапана, увеличивается площадь щели.

На фиг.1 изображен прямоточный клапан, состоящий из боковых плит 1, седел 2 и зажатых между ними упругих пластин 3, которые стянуты кольцами на конической посадке 4, зафиксированными от самопроизвольного снятия стопорными планками 5. Боковые плиты, седла и пластины зафиксированы между собой штифтами 6.

Для увеличения жесткости клапана в плоскости, перпендикулярной плоскости седла, в средней части боковых плит и седел имеются выступы 7 и 8.

Седло, изображенное на фиг.2, имеет на рабочей поверхности газовые каналы 9, которые разделены ребрами жесткости 10, не доходящими до щели, а задняя стенка 11 образованной канавки 12 имеет скос к плоскости седла. На тыльной стороне седла имеются широкие углубления - ниши с клиновидным скосом 13, куда сгибаются пластины при открытии клапана.

Самопружинящая пластина 3, изображенная на фиг.3, зажимается по Ш-образному контуру за прорезями 14. Прорези дают возможность ее незажатой части - «языку» 15 - свободно отгибаться.

На фиг.4 изображен узел клапана с канавкой 12, образованной между ребром жесткости 10 и седлом 2, причем задняя стенка канавки 11 имеет скос 55-60°. Основание канавки 16 имеет величину 2-2,5 мм, а упор 17 ограничивает подъем пластины.

Элементы клапана в собранном виде образуют конфузор перед уплотняющей кромкой.

Клапан работает следующим образом. При давлении газа со стороны газовых каналов большем, чем давление газа с противоположной стороны клапана, пластина под действием газа отгибается и открывается щель, через которую проходит газ. Когда разность давлений на клапан становится равной нулю или меняет знак, пластина садится на седло, щель закрывается, поток газа прекращается.

Предложенная конструкция прямоточного клапана благодаря канавке в седле и скошенной стенке в направлении движения газа позволяет снизить гидравлическое сопротивление при проходе газа на 20-25% за счет увеличения эквивалентной площади на 20-32%.

Так, например, при сравнительных испытаниях клапана ПИК 155-2,5А, изготовленного в соответствии ОСТ 26-12-2005-78, и клапана предлагаемой конструкции того же посадочного размера на продувочном стенде было установлено, что гидравлическое сопротивление на 25% меньше, а эквивалентная площадь на 20% больше, чем у клапана ПИК 155-2А.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к компрессоростроению, и предназначено для использования в качестве газорасределительного клапана, например, в поршневых компрессорах. Прямоточный клапан состоит из плоских седел и прилегающих к ним упругих пластин. Ребра жесткости седла не доходят до щели на 2-2,5 мм, образуя канавку. Задняя стенка образованной канавки имеет скос 55-60° к плоскости седла. Элементы клапана образуют конфузор до уплотняющей кромки. Изобретение направлено на снижение гидравлического сопротивления при проходе газа через клапан, т.е. на уменьшение потерь энергии в клапане. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прямоточный клапан, состоящий из плоских седел и прилегающих к ним упругих пластин, отличающийся тем, что ребра жесткости седла не доходят до щели на 2-2,5 мм, образуя канавку, задняя стенка образованной канавки имеет скос 55-60° к плоскости седла, а элементы клапана образуют конфузор до уплотняющей кромки.2. Прямоточный клапан по п.1, отличающийся тем, что он содержит боковые плиты, стяжные кольца, стопорные планки, а взаимное расположение всех элементов клапана фиксируется штифтами.