КЛАПАН САМОДЕЙСТВУЮЩИЙ Российский патент 2014 года по МПК F16K15/02 F04B39/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству всасывающих и нагнетательных клапанов поршневых компрессоров, применяемых преимущественно в нефтяной и газовой промышленности.

Уровень техники

Известен клапан поршневого компрессора (см. патент SU 1742512, МПК: F04B 39/10, опубл. 23.06.1992), характеризующийся признаками, из которых сходными с заявляемым решением являются следующие: наличие седла и ограничителя подъема, между которыми размещен запорный орган, и средства поджатия запорного органа к седлу. В качестве последнего используют цилиндрическую пружину, размещенную в гнезде ограничителя подъема и закрепленную на выступе обоймы, обращенной днищем к запорному органу. По сути, обойма является толкателем, через который пружина воздействует на запорный орган. Основным недостатком клапана является низкая надежность, что обусловлено использованием пружин, которые слишком чувствительны к агрессивным факторам рабочей среды и подвержены водородному охрупчиванию.

Известна конструкция клапана поршневого компрессора, содержащего седло, ограничитель подъема, размещенный между ними запорный орган и пару постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, один из которых установлен на запорном органе, а другой - соосно ему, в ограничителе подъема (см. патент на изобретение SU 1032217, МПК: F04B 39/10, F16K 15/08, опубл. 30.07.1983 г.).

Существенным недостатком клапана является то, что магниты установлены в запорных кольцах. Это увеличивает массу запорного органа и снижает прочность по сечению кольца, что ограничивает возможные нагрузки, а значит и возможности использования клапана. В целом запорный орган получается нетехнологичным и сложным в изготовлении. В результате происходит удорожание конструкции клапана, возникают проблемы замены запорных органов.

Известен самодействующий клапан (патент на полезную модель RU 117554, МПК: F16K 15/08, F16K 31/08 опубл. 27.06.2012), характеризующийся признаками, из которых сходными с заявляемым решением являются: наличие седла, ограничителя подъема и размещенного между ними запорного органа, поджатого к седлу с помощью как минимум одного магнитного демпфера в виде пары постоянных магнитов, свободно установленных в гнезде ограничителя подъема и обращенных друг к другу одноименными полюсами.

Существенным недостатком клапана является сложность сборки клапана после ремонта или технического обслуживания (чистки, замены колец), проводимых обычно специалистами эксплуатационного предприятия. В процессе сборки клапана практически невозможно удержать в гнезде два свободно установленных и взаимно отталкивающих друг друга магнита без специальных приспособлений, используемых с этой целью на заводе-изготовителе, особенно если в клапане не один, а несколько таких демпферов.

Наиболее близким, по наличию сходных конструктивных признаков, аналогом для заявляемого технического решения является самодействующий клапан, раскрытый в патенте RU 108536, МПК: F16K 15/08, F04B 39/10, опубл. 20.09.2011 г. Упомянутый клапан содержит седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Один магнит пары подвижный и установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно.

Конструкция ближайшего аналога имеет те же проблемы сборки клапана после ремонта или техобслуживания, что и в предыдущем упомянутом решении. Еще одним существенным недостатком ближайшего аналога является низкая надежность работы клапана в условиях повышенной загрязненности рабочей среды, маслянистые примеси которой забивают околомагнитное пространство, приводя к нарушениям работы клапана.

Раскрытие изобретения

Заявляемое техническое решение направлено на повышение ремонтопригодности и надежности работы клапана, за счет повышения технологичности конструкции и обеспечения возможности сборки клапана без применения специальных приспособлений.

Другим техническим результатом заявляемого технического решения стало повышение надежности работы клапана в условиях большой загрязненности рабочей среды, снижение риска засорения околомагнитного пространства примесями.

Вышеупомянутые технические результаты достигнуты благодаря предложенным усовершенствованиям конструкции клапана самодействующего, содержащего седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, из которых один - подвижный, установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно.

Упомянутые усовершенствования, согласно заявляемому изобретению, заключаются в том, что ограничитель подъема выполнен составным из двух частей с плоскостью разъема, проходящей между магнитами пары так, что гнездо с подвижным магнитом расположено в ближайшей к седлу части, при этом неподвижный магнит выполнен цельным и установлен во второй части ограничителя подъема, а между упомянутыми частями в зоне расположения постоянных магнитов образована полость, сообщенная с проходными каналами ограничителя подъема.

Благодаря тому, что ограничитель подъема выполнен составным из двух частей и что плоскость разъема частей проходит между магнитами пары, обеспечена возможность раздельной установки подвижных и неподвижных магнитов. Магниты, на которые в процессе сборки исключено воздействие противоположных магнитных полей, легко и просто размещаются в соответствующих гнездах частей ограничителя подъема, где они удерживаются без посторонней помощи. В процессе сборки при сближении частей ограничителя с установленными в них магнитами, взаимодействие противоположных магнитных полей способствует удержанию магнитов в гнездах соединяемых частей.

Предлагаемое конструктивное исполнение клапана с разъемным ограничителем подъема позволило не только облегчить процессы сборки, но обеспечило возможность создания между магнитами пары достаточно просторной проходной полости, сообщенной с проходными каналами ограничителя подъема. По сравнению с известными аналогами, содержащими узкие проточки и отверстия, которые недостаточны для прохождения липких маслянистых примесей, в предложенной конструкции клапана загрязненный примесями поток рабочей среды свободно проходит между магнитами пары и выносится в проходные каналы ограничителя подъема.

Как и в ближайшем аналоге, подвижный магнит свободно перемещается в гнезде ограничителя подъема и взаимодействует с запорным органом, предохраняя его от удара об ограничитель подъема, способствуя скорейшему закрытию клапана, и обеспечивает поджатие запорного органа к седлу, т.е. выполняет функции толкателя. Т.к. магнит - деталь достаточно хрупкая, целесообразно, чтобы подвижный магнит со всех сторон, за исключением рабочего торца, обращенного в направлении неподвижного магнита, был закрыт оболочкой из немагнитного материала. В этом случае магнит будет защищен от истирающего и ударно-силового воздействия со стороны стенок гнезда ограничителя подъема и со стороны запорного органа.

Для защиты от возможного соударения с неподвижным магнитом подвижный магнит может быть слегка утоплен относительно открытого края оболочки со стороны рабочего торца. Неподвижный магнит также может быть несколько утоплен вглубь относительно края выемки-отверстия, в котором он установлен.

Для соблюдения соосности расположения подвижных и неподвижных магнитов, а также каналов ограничителя подъема его части зафиксированы между собой посредством штифта.

Заявляемое решение может быть использовано для кольцевых и дисковых клапанов, а также клапанов с запорными органами типа гриба, в которых подвижный магнит-толкатель не только установлен в гнезде ограничителя подъема, но и еще жестко связан с запорным органом.

Предлагаемый клапан прост в изготовлении и надежен в эксплуатации.

Краткое описание чертежей

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлен в разрезе кольцевой клапан, выполненный согласно заявляемому изобретению.

Осуществление изобретения

Клапан самодействующий содержит (см. фиг.1, 2) седло 1 с концентрично расположенными отверстиями и кольцевыми проточками для прохода газа, ограничитель подъема, состоящий из двух частей 2 и 3, запорный орган 4, выполненный с возможностью герметичного перекрытия проходных каналов 5 седла 1, и средство поджатия запорного органа 4 к седлу 1, выполненное в виде, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов 6 и 7, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

Магнит 6 со всех сторон, за исключением рабочего торца, закрыт оболочкой 8 из немагнитного материала и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в гнезде 9 части 2 ограничителя подъема, ближайшей к седлу 1.

Магнит 7 неподвижно закреплен, например, посредством адгезионного слоя, в глухом отверстии 10 в части 3 ограничителя подъема, расположенном напротив гнезда 9 части 2 ограничителя.

Между частями 2 и 3, в зоне расположения постоянных магнитов, образована полость 11, сообщенная с каналами 12 ограничителя подъема, предназначенными для прохода газа. Части 2 и 3 ограничителя подъема зафиксированы от проворота посредством штифта 13 и стянуты вместе с седлом 1 с помощью шпильки 14 и гайки 15.

Клапан собирают следующим образом.

В гнезда 10 части 3 ограничителя подъема вклеивают магниты 7.

В седло 1 вставляют шпильку 14. На проходные каналы 5 седла 1 укладывают запорные кольца 4. Сверху на кольца устанавливают часть 2 ограничителя подъема с установленным в ней штифтом 13. В гнездах 9 части 2 ограничителя подъема размещают постоянные магниты 6. В завершении сборки устанавливают часть 3 ограничителя подъема с закрепленными в ней магнитами 7, одевая ее на шпильку 14 и совмещая штифт 13 с соответствующим отверстием. Это позволяет зафиксировать части 2 и 3 от возможного поворота и обеспечить соосность проходных отверстий и расположения магнитов 6 и 7.

Собранные части клапана стягиваются посредством гайки 15.

Самодействующий клапан (это может быть и всасывающий и нагнетательный) устанавливается в цилиндре компрессора. Запорный элемент 4 под воздействием разницы давлений открывает проходной канал 5 седла 1, воздействуя при этом на магнит 6, перемещая его в гнезде 9 ограничителя подъема.

Поток рабочей среды поступает из каналов 5 седла 1 и выходит через каналы 12 ограничителя подъема.

По мере сближения магнитов 6 и 7, обращенных друг другу одноименными полюсами, сила отталкивания увеличивается, происходит демпфирование запорного органа, предотвращается его соударение с ограничителем подъема. По мере открытия клапана давление выравнивается. Начинается закрытие клапана, при этом силы магнитного взаимодействия способствуют ускорению обратного движения запорного органа 4 и обеспечивают создание усилия, необходимого для закрытия клапана. В процессе работы клапана часть прокачиваемой среды попадает в полость 11 между магнитами, откуда ее выбрасывает в каналы 12 ограничителя подъема. Благодаря тому, что полость достаточно просторна, практически не происходит налипания грязи на поверхности магнитов, что способствует увеличению ресурса их безотказной работы.

Изобретение относится к конструкциям всасывающих и нагнетательных клапанов поршневых компрессоров. Клапан самодействующий содержит седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Один магнит пары подвижный и установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно. Ограничитель подъема выполнен составным из двух частей с плоскостью разъема, проходящей между магнитами пары. Гнездо с подвижным магнитом расположено в ближайшей к седлу части. Неподвижный магнит выполнен цельным и установлен во второй части ограничителя подъема. Между частями ограничителя подъема в зоне расположения постоянных магнитов образована полость, сообщенная с его проходными каналами. Изобретение направлено на повышение ремонтопригодности и надежности работы клапана в условиях загрязненности рабочей среды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан самодействующий, содержащий седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, из которых один - подвижный, установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно, отличающийся тем, что ограничитель подъема выполнен составным из двух частей с плоскостью разъема, проходящей между магнитами пары так, что гнездо с подвижным магнитом расположено в ближайшей к седлу части, при этом неподвижный магнит выполнен цельным и установлен во второй части ограничителя подъема, а между упомянутыми частями в зоне расположения постоянных магнитов образована полость, сообщенная с проходными каналами ограничителя подъема.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что подвижный магнит со всех сторон, за исключением рабочего торца, закрыт оболочкой из немагнитного материала.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что части ограничителя подъема зафиксированы между собой посредством штифта.