ЗАПИРАЮЩИЙ И ДЕМПФИРУЮЩИЙ ДИСК ДЛЯ КЛАПАНА Российский патент 2010 года по МПК F16K15/08 F04B39/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к запирающим и демпфирующим дискам для клапанов газового компрессора.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны плоские запирающие и демпфирующие стальные диски для клапанов газового компрессора, имеющие проходящие по окружности дугообразные прорези для прохождения газа, с перемычками постоянной толщины, расположенными для жесткости между их концами. В центральной части они имеют одну или более спиральных прорезей, необходимых для деформации диска во время работы. Диск очень жестко закреплен в центральной части, через которую проходит стержень.

Чтобы обеспечить прохождение газа, диски упруго деформируются в зоне спиральных прорезей, а другая часть остается плоской, и диски поднимаются вместе с сегментами зоны спиральных прорезей от седла клапана, пропуская газ через прорези в сеть или из сети.

В процессе работы, чтобы ослабить ударные нагрузки, запирающие диски ударяются о демпфирующие диски, причем ударные нагрузки ослабляются также при помощи пружин, установленных на запирающих и демпфирующих дисках.

Также известны запирающие и демпфирующие диски, изготовленные из композитного материала, не имеющие спиральных дугообразных прорезей в центральной части, не заблокированные в центральной части и имеющие блокировочное отверстие, предотвращающее вращение диска, рядом с центральной частью (патентные документы RO 115289 и RO 115376).

Эти диски имеют следующие недостатки:

- сложная форма стальных дисков в центральной части и низкий предел усталости;

- частые поломки дисков в области перехода от зоны спиральных прорезей к наружной части диска с дугообразными прорезями, проходящими по окружности;

- разрушение седла клапана при поломке дисков, следовательно, повышение эксплуатационных расходов и стоимости простоя;

- высокий уровень шума при работе из-за больших инерционных сил;

- недостаточно быстрое осуществление полного закрытия из-за вибраций седла клапана и, следовательно, возвращение части сжатого газа в цилиндр и его повторное сжатие. Это приводит к излишнему расходу энергии, перегреву сжатого газа и низкой производительности компрессора;

- быстрый износ дисков в зоне контакта с седлом, разрушающий также поверхность седла клапана, как из-за больших инерционных сил, так и из-за сухого трения;

- упругая деформация при пульсирующем цикле не соответствует прочности;

- отметки, оставляемые демпфирующими пружинами дисков на запирающем диске при работе, и, таким образом, невозможность использования диска с другой стороны из-за неплотного прилегания к седлу клапана.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению запирающие и демпфирующие диски для газовых компрессоров могут осуществляться без указанных недостатков. Так, порог усталости при пульсирующем изгибе и надежность повышаются, эксплуатационные расходы снижаются, инерционные силы, уровень шума и температура сжатого газа уменьшаются, производительность компрессора повышается, и отложения хлорида натрия, графита, порошка активированного угля, образующиеся в процессе дистилляционной переработки нефти, уменьшаются. Кроме того, техническое обслуживание упрощается, вибрации и уровень шума в зоне клапана уменьшаются, обеспечивается быстрое и полное закрытие клапанов, и исключается износ и разрыв в зоне контакта с амортизирующими (демпфирующими) пружинами. Диски изготавливаются из антифрикционных композитных пластин с высоким уровнем стойкости к повторяющимся изгибам и контактному давлению, с низкой удельной массой (приблизительно в пять раз меньше по сравнению со стальными дисками). Диски изготавливаются из двух слоев: один слой, толщиной от 0,1 до 0,3 мм, для защиты от износа при контакте с амортизирующими пружинами, и другой слой изготавливается из материала, содержащего от 7 до 40 связывающих слоев стекловолокна или углеродного волокна, тканого или нетканого, с удельной массой от 50 до 120 г/м². Каждый слой пропитан приблизительно от 40 до 70% сшитого эпоксидного полимера (сшивающая смесь составляет 33% от массы полимера), представляющего собой модифицированный циклоалифатический амин с добавкой графитового порошка и дисульфида молибдена в количестве от 1 до 5% по массе полимера, причем отношение между графитовым порошком и дисульфидом молибдена составляет от 0 до 100%. Затем слои соединяются и отвердевают в процессе сжатия (под давлением).

Диски также могут изготавливаться из полиамида, амида, политетрафторэтилена, полиэфирэфиркетона, смешанных с от 10 до 60% стеклянного или углеродного волокна тониной (тонкостью) от 30 до 68 денье и с удельной массой от 50 до 200 г/м², с добавками от 0 до 100% графитового порошка и дисульфида молибдена или без добавок, причем пластины изготавливаются хорошо известными способами.

Запирающие и демпфирующие диски для газовых компрессоров имеют проходящие по окружности дугообразные прорези по всей поверхности диска и неравные перемычки между концами прорезей, причем перемычки действуют как перекладины с равной прочностью, что позволяет им легко и упруго деформироваться по всей поверхности диска.

Диски имеют центральное отверстие для установки в клапане компрессора и, по меньшей мере, одно отверстие, предотвращающее вращение диска, так что диски могут использоваться по очереди с обеих сторон.

Задачей настоящего изобретения является устранение известных недостатков запирающих и демпфирующих дисков для газовых компрессоров, обеспечение высокой надежности и равномерного распределения механических нагрузок, а также высокой устойчивости к ударным нагрузкам. Кроме того, диски согласно настоящему изобретению не разрушают седло клапана и повышают производительность компрессора.

Согласно настоящему изобретению запирающие и демпфирующие диски изготавливаются из двух слоев, причем слой износа имеет толщину от 0,1 до 0,3 мм, а второй слой изготавливается из антифрикционного материала. Диски содержат центральное отверстие, проходящие по окружности дугообразные прорези, по меньшей мере, одно блокировочное отверстие, предотвращающее вращение диска в клапане, так что диски могут использоваться по очереди с обеих сторон, и перемычки равной прочности.

При работе амортизирующие пружины надавливают на перемычки поверхности износа, диск скользит в продольном направлении по стержню клапана, проходящему через центральное отверстие диска, причем вращение блокируется, по меньшей мере, одним штифтом, установленным в клапане и проходящим через блокировочные отверстия.

Диски согласно настоящему изобретению имеют следующие преимущества:

- упрощенная форма дисков;

- изменение сложной формы запирающих и демпфирующих дисков за счет использования вместо спиральных прорезей прорезей, проходящих по концентрическим окружностям под определенными углами;

- снижение стоимости клапана;

- повышение предела усталости при пульсирующем изгибе;

- повышение эффективности эксплуатации компрессора;

- уменьшение сил инерции при работе;

- обеспечение быстрого и эффективного закрытия клапана;

- понижение температуры сжатого газа;

- повышение энергосбережения при одинаковых эксплуатационных характеристиках компрессора;

- снижение уровня шума при работе;

- понижение уровня вибраций седла клапана благодаря уменьшению инерционных сил;

- благодаря уменьшению инерционных сил запирающий диск не оставляет отметин на седле клапана;

- на поверхности дисков не осаждаются соли, например хлорид натрия, графит или порошок активированного угля;

- именно в диапазоне толщины слоя износа от 0,1 до 0,3 мм достигается высокая надежность и равномерное распределение механических нагрузок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Ниже описан пример осуществления настоящего изобретения, изображенный на прилагаемых чертежах 1 и 2.

На фиг.1 представлен вид сверху диска согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 представлено поперечное сечение по линии А-А по фиг.1.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению запирающие и демпфирующие диски изготавливаются из двух слоев, при этом слой износа (d) имеет толщину от 0,1 до 0,3 мм, а второй слой (е) изготовлен из антифрикционного материала. Диски имеют центральное отверстие (b), проходящие по окружности дугообразные прорези (а), по меньшей мере, одно блокировочное отверстие (с), предотвращающее вращение диска в клапане, так что диски могут использоваться по очереди с обеих сторон, и перекладины равной прочности (1).

Согласно настоящему изобретению запирающие и демпфирующие диски изготавливаются из материала, содержащего от 7 до 40 связывающих слоев стекловолокна или углеродного волокна, тканого или нетканого, с удельной массой от 50 до 120 г/м². Каждый слой пропитан приблизительно от 40 до 70% сшитого эпоксидного полимера (сшивающая смесь составляет 33% от массы полимера), представляющего собой модифицированный циклоалифатический амин с добавкой графитового порошка и дисульфида молибдена в количестве от 1 до 5% по массе полимера, причем отношение между графитовым порошком и дисульфидом молибдена составляет от 0 до 100%. Затем слои соединяются и отвердевают в процессе сжатия.

Согласно настоящему изобретению запирающие и демпфирующие диски изготовлены из полиамида, амида, политетрафторэтилена, полиэфирэфиркетона, смешанных с от 10 до 60% стеклянного или углеродного волокна с тониной от 30 до 68 денье и с удельной массой от 50 до 200 г/м², с добавками от 0 до 100% графитового порошка и дисульфида молибдена или без указанных добавок, причем пластины изготавливаются хорошо известными способами.

Результаты испытаний дисков согласно изобретению

Авторами изобретения были изготовлены диски согласно изобретению и измерены их основные характеристики. Полученные результаты приведены ниже.

Прочность на растяжение 230 МПа (при температуре -40°С ) Прочность на растяжение 60 МПа (при температуре +150°С) Прочность на растяжение 30 МПа (при температуре +250°С) Модуль упругости при изгибе 3,2 мм 16000 МПа (при температуре -40°С) Модуль упругости при изгибе 3,2 мм 3500 МПа (при температуре +250°С) Разрушающее напряжение 150МПа   Прочность на изгиб 3,2 мм 270 МПа (при температуре -40°С) Прочность на изгиб 3,2 мм 30 МПа (при температуре + 250°С ) Прочность на сжатие 89 МПа   Модуль упругости при сжатии 5300 МПа   Теплостойкость при изгибе 310°С   Температура плавления при 10°С/мин 352°С   Коэффициент трения 0,001   Плотность 1,62 г/см³  

Полученные результаты существенно превышают прочностные характеристики известных аналогов, что свидетельствует о положительном эффекте заявленного изобретения.

Изобретение относится к запирающим и демпфирующим дискам для клапанов газовых компрессоров. Согласно настоящему изобретению диск содержит слой износа (d) толщиной от 0,1 до 0,3 мм и слой, изготовленный из антифрикционного материала (е), являющийся основным слоем. Он имеет центральное отверстие (b), прорези (а), ограниченные дугообразными стенками, по меньшей мере, одно блокировочное отверстие (с), предотвращающее вращение диска в клапане, так что диск может использоваться по очереди с обеих сторон, и перекладины (1) равной прочности, образованные материалом, остающимся между концами прорезей (а). Основной слой (е) содержит от 7 до 40 связывающих слоев стекловолокна или углеродного волокна, тканого или нетканого, с удельной массой от 50 до 120 г/м², пропитанных приблизительно от 40 до 70% эпоксидного полимера с добавкой графитового порошка и дисульфида молибдена в количестве от 1 до 5% по массе полимера, при отношении между графитовым порошком и дисульфидом молибдена, составляющем от 0 до 100%. Повышается надежность. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Запирающий и демпфирующий диск для клапана, содержащий слой износа (d) толщиной в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм и изготовленный из антифрикционного материала основной слой (е), причем основной слой имеет центральное отверстие (b), проходящие по окружности дугообразные прорези (а), по меньшей мере, одно блокировочное отверстие (с), предотвращающее вращение диска в клапане, и перекладины равной прочности (1), расположенные между прорезями (а), при этом основной слой (е) содержит от 7 до 40 связывающих слоев стекловолокна или углеродного волокна, тканого или нетканого, с удельной массой от 50 г до 120 г/м², пропитанных приблизительно от 40 до 70% эпоксидного полимера с добавкой графитового порошка и дисульфида молибдена в количестве от 1 до 5% по массе полимера, при отношении между графитовым порошком и дисульфидом молибдена, составляющем от 0 до 100%.

2. Запирающий и демпфирующий диск для клапана, содержащий слой износа (d) толщиной в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм и изготовленный из антифрикционного материала основной слой (е), причем основной слой имеет центральное отверстие (b), проходящие по окружности дугообразные прорези (а), по меньшей мере, одно блокировочное отверстие (с), предотвращающее вращение диска в клапане, и перекладины равной прочности (1), расположенные между прорезями (а), при этом основной слой изготовлен из полиамида, амида, политетрафторэтилена или полиэфирэфиркетона, содержащего от 10 до 60% стекловолокна или углеродного волокна тониной от 30 до 68 денье и с удельной массой от 50 до 200 г/м², с добавкой графитового порошка и дисульфида молибдена в количестве от 1 до 5% по массе полимера, при отношении между графитовым порошком и дисульфидом молибдена, составляющем от 0 до 100%.