Обратный клапан Советский патент 1993 года по МПК F16K15/14 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям обратных клапанов в пневматических и гидравлических системах.

Известен обратный клапан переносного автомобильного компрессора (ТЕМП-1, выпускаемого на Ленинградском ПО 3-д им. М.И.Калинина 1, содержащий полый корпус, имеющий впускной и выпускной каналы, с размещенным между ними подпружиненным клапаном, выполненным в виде полусферы, опирающейся на кромки клапанного седла, являющегося внутренним конусом, переходящим в цилиндрическое отверстие - впускной канал.

Известен обратный клапан, содержащий корпуЬ с расширенной полостью и выходящими на ее торцевые поверхности входным и выходным отверстиями, причем образующие выходных отверстий сопряжены с образующей расширенной полости и запорный орган в виде шарика между торцовыми поверхностями расширенной полости корпуса.

Недостатком такого обратного клапана является то, что в процессе работы при ударах шарика с большой частотой о клапанное седло происходит повреждение его поверхности и в результате снижается герметичность запирания впускного канала и, как следствие, снижается производительность при нагнетании газа через обратный клапан..

Целью изобретения является повышение надежности работы обратного клапана.

Указанная цель достигнута тем, что запорный орган выполнен в виде эластичной пластины, на стенке расширенной полости образованы выступы в виде зубьев храпового колеса, а во входном отверстии выполнен параллельно его оси трапециевидный паз, одна из боковых стенок которого касательна к цилиндрической образующей входного отверстия, а другая, выходящая на торцевую поверхность расширенной полости, наклонена к ней под острым углом, при этом размеры пластины должны удовлетворять выражению:

Nj С

О 00

ся

ctf & -

A

d3

4

di + d2

did

+.1L з

из эластичного материала, например из резины. Размеры пластины, входного и выходного отверстий зазора между пластиной и корпусом, определяются соотношением:

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: на торцовые поверхности расширенной полости корпуса выходят входные и выходные отверстия, Образующие выходных отверстий сопряжены с образующей расширенной полости. Запорный орган выполнен в виде эластичной пластины. На стенке расширенной полости образованы выступы в виде зубьев храпового колеса. Во входном отверстии выполнен параллельно его оси трапециевидный паз, одна из боковых стенок которого касательна к цилиндрической образующей входного отверстия, другая, выходящая на торцовую по- верхность расширенной полости, наклонена к ней под острым углом. 4 ил.

где di - диаметр впускного канала;

d2 диаметр расширенной части корпуса;

da - диаметр пластины;

д - величина зазрра межу пластиной и торцом впускного канала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что существенными отличиями заявляемого технического решения от прототипа является то, что размеры пластины выбраны так, что на такте всасывания она полностью перекрывает впускной канал, а на такте нагнетания часть площади выпускного канала остается открытой, на стенках расширенной части корпуса выполнены выступы в виде зубьев храпового колеса, а во входном отверстии выполнен параллельно его оси трапециевидный паз, одна из боковых стенок которого касательна к цилиндрической образующей входного отверстия, а другая, выходящая на торцовую поверхность расширенной полости, наклонена к ней под острым углом.

Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию новизна.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т.е. пневматических и гидравлических системах позволяет сделать вывод об отсутствии в них совокупности признаков, схожих с существенными отличительными признаками в заявляемом обратном клапане и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг, 1 показан обратный клапан в разрезе; на фиг. 2 - разрез пластины на такте всасывания; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2.

Обратный клапан состоит из разъемного корпуса 1 с входным отверстием. 2 и выходным отверстием 3. В выходном отверстии выполнен П его оси трапециевидный паз 6, одна из боковых стенок .которого касательна к цилиндрической образующей входного отверстия, а другая, выходящая на торцовую поверхность расширенной полости, наклона к ней под острым углом.

На стенках расширенной полости корпуса выполнены выступы 9 в виде зубьев храпового колеса. В полости 4 корпуса 1 свободно лежит пластина 5, изготовленная

Г (tf d2 - d§

10

d4 di +d2 ... di 32-3

где di - диаметр входного отверстия;

d2 диаметр-расширенной части корпуса;

da - диаметр пластины;

д - величина зазора между пластиной и торцом входного отверстия.

Приведенное выше выражение выведено из условия равенства площадей всех проходных сечений.

Si

я (ft

(1)

25

где Si - площадь сечения входного отверстия.

(3,

(2)

30

где 6 - величина зазора между пластиной и торцом входного отверстия.

ri,.di+d2 ... di d3 - 2 + -у ,

где da - диаметр пластины.

sA -J-(d2-d3),

О)

(4)

где S Д- площадь зазора между диаметром пластины и стенками расширенной полости корпуса.

Из условия равенства всех сечений, по которым проходит поток воздуха, записываем

5Д.

Представляя выражение этих площадей записываем:

55

(5)

Упростив выражение (5), можно записать систему математических выражений в окончательном вид

A-AzA d.A

A - 4 -OK

d3

di +d2 , di

+

Задавшись необходимой проходной площадью входного отверстия предложенного обратного клапана подставляем эту величину последовательно в выражения Si: , 5д. Из выражения 1-4 получаем геометрические параметры клапана. Площадь сечения выходных отверстий рассчитывается так, что их часть, не перекрываемая пластиной на такте всасывания, нагнетается, равна сечению входного отверстия.

Обратный клапан работает следующим образом.

При подаче газа с избыточным давлением во входном отверстии (такт нагнетания) пластина 5 приподнимается и завихрением по торцу 8 в пазу 6 потоком отбрасывается на стенку полости 4, на которой выполнены выступы в виде зубьев храпового колеса и получают при этом поворот вокруг вертикальной оси на некоторый угол. Суммирование таких микроповоротов обеспечивает планетарное перемещение пластины по торцу входного отверстия. Так обеспечивается, что одна и таже часть поверхности

Формула изобретения

Обратный клапан, содержащий корпус с расширенной полостью и выходящими на ее торцевые поверхности входным и выходными отверстиями, причем образующие выходных отверстий сопряжены с образующей расширенной полости, и запорный орган, отличающийся тем, что запорный орган выполнен в виде эла0

5

0

5

0

пластины не попадает подряд несколько раз на кромку входного отверстия и исключается концентрация напряжения в одной точке поверхности. В то же время поток газа обтекает пластину и через часть сечения входного отверстия 3, оставшуюся не перекрытой пластиной, протекает в выходное отверстие. При этом газ не испытывает сопротивления со стороны пластины и беспрепятственно протекает через обратный клапан. При подаче газа с избыточным давлением в выходное отверстие 3 (такт всасывания) пластина 5 смещается в полости 4 и прижимается к торцевой плоскости входного отверстия 2 (клапанному седлу), перекрывая его. Избыточное давление частично изгибает пластину 5 и обеспечивает плотный контакт пластины 5 по торцу входного отверстия 2 (см.фиг.2). Это обеспечивает герметичность перекрытия впускного клапана.

Использование обратного клапана с обеспечением планетарного движения пластины относительно торца впускного канала исключает повреждение пластины от концентрации напряжений среза в одном и том жз месте, попадающим на кромку впускного канала и результате чередования длительное время тактов нагнетания и всасывания.

стичной пластины, на стенке расширенной полости образованы выступы в виде зубьев

храпового колеса, а во входном отверстии выполнен параллельно его оси трапециевидный паз, одна из боковых стенок которого касательна к цилиндрической образующей входного отверстия, а

другая, выходящая на торцовую поверхность расширенной полости, наклонена к ней под острым углом.