ВСАСЫВАЮЩИЙ КЛАПАН Советский патент 1968 года по МПК F04B27/02 

Изобретение относится к области компрессоростроения, в особенности к всасывающим клапанам поршневых прямоточных компрессоров.

Настоящее изобретение усовершенствует известный всасывающий клапан прямоточного поршневого компрессора, имеющий седло, закрепленное в днище поршня, и тарельчатый клапан, состоящий из тарелки и перпендикулярного к ее плоскости штока, проходящего через отверстие в седле. На штоке, между его упором и седлом клапана, установлена в сжатом состоянии пружина. Недостатком такого всасывающего клапана поршневого компрессора является ограниченная возможность увеличения проходного сечения, так как это требует увеличения массы, а следовательно, и сил инерции, действующих при посадке клапана на седло (при закрытии), т.е. значительного снижения моторесурса.

Целью данного изобретения является значительное увеличение проходного сечения клапана при условии сохранения моторесурса благодаря плавной посадке клапана на газовую подушку. Это достигается тем, что на тарелке соосно со штоком укреплен кольцевой стакан, а седло снабжено цилиндрическим выступом, входящим в кольцевой стакан тарельчатого клапана. Кроме того, в тарелке предусмотрена цилиндрическая проточка, в которой расположена поворотная шайба, снабженная по окружности отверстиями, соответствующими отверстиям в тарелке клапана.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществить принудительное открытие клапана при минимальных потерях на дросселирование; на быстроходных машинах в связи с тем, что силы инерции возрастают пропорционально квадрату скорости, обеспечивает коэффициент подачи значительно выше его предела для обычных пластинчатых клапанов; позволяет увеличить производительность прямоточных компрессоров в 2-3 раза благодаря увеличению скорости вращения при сохранении коэффициента подачи и соответственно снизить удельную металлоемкость машины. Кроме того, плавная посадка клапана на газовую подушку обеспечивает высокую износоустойчивость (моторесурс) клапана, проходное сечение по сравнению с проходным сечением пластинчатых клапанов при тех же размерах поршня увеличивается в 2-3 раза, мертвый объем уменьшается в 3-7 раз.

На фиг. 1 и 2 изображен всасывающий клапан; на фиг. 3 - схема его работы.

На стакане 1 поршня закреплено седло 2 клапана. На седле размещена тарелка 3, снабженная кольцевым стаканом 4. На седле клапана сделан цилиндрический выступ, входящий в этот стакан. Между цилиндрическим выступом седла и кольцевым стаканом тарелки предусмотрена полость 5 (газовая подушка), которая сообщается с верхней полостью цилиндра через отверстия 6 с регулирующей шайбой 7.

Клапан поджат пружиной 8. В седле предусмотрены всасывающие окна 9. В цилиндре 10 поступательно-возвратно движется поршень 11 с подпружиненной тарелкой 12.

На верхней кривой приведена индикаторная диаграмма, а ниже - кривая сил инерции, действующих на клапан. Как следует из кривой сил инерции, тарелка 12 под действием силы f₁, открывается несколько раньше того момента, когда давление над колпаком становится равным давлению под клапаном.

Обычные клапаны открываются под действием обратного перепада давления в точке p₁. Клапан рассматриваемой конструкции открывается с некоторым малым опережением в точке p₁ ^′′. Закрывается клапан под действием сил инерции и пружины. При этом, как видно из кривой, направление силы меняется, и в нижней мертвой точке она достигает максимума.

При открытом клапане газ поступает в цилиндр через окна 9 и зазор.

Уплотнение клапана производится при посадке на притертую конусную выточку седла.

Газовая подушка, образовавшаяся в полости 5, соединенной дросселирующими отверстиями 6 с верхней полостью цилиндра, позволяет осуществить плавное открытие и закрытие клапана. Силы инерции при этом гасятся газовой подушкой, и клапан не ударяется о седло.

Поступающий в полость 5 газ при давлении нагнетания своевременно открывает клапан, и он остается открытым до конца хода всасывания, пока силы инерции и пружины не вытолкнут газ обратно через отверстия 6. Регулирующая шайба 7 позволяет установить их оптимальное сечение.

Пружина 8 в основном предназначена для фиксации клапана при пуске и остановке компрессора (до появления основных сил инерции).

Всасывающий клапан, например поршневого компрессора, с газовой подушкой для плавной посадки на седло и тарелкой с подпружиненным штоком, отличающийся тем, что, с целью увеличения проходного сечения клапана и повышения надежности, на тарелке соосно со штоком укреплен кольцевой стакан, а в седле выполнен направляющий цилиндрический выступ.