Самодіючий клапан

1 Самодіючий клапан, який включає сідло з каналами для проходження газу, обмежувач підйому та підтиснуті ВІДПОВІДНИМИ місцевими пружинами запірні органи і демпфер, при цьому пружини для запірних органів розміщені в одних гніздах, а пружини для демпфера - в інших, і одні, і ІНШІ гнізда виконані в обмежувачі підйому, який відрізняється тим, що демпфер виконаний у вигляді циліндрів з виступом, установлених у гніздах з пружинами для демпфера з можливістю зворотно-поступального руху та виступання із гнізд у бік порожнини клапана між сідлом та обмежувачем підйому на величину Д, що не більша половини ходу запірного органа 2 Самодіючий клапан за п 1, який відрізняється тим, що гнізда з пружинами для демпфера виконані і в СІДЛІ клапана, і в них розміщені циліндри з виступом 3 Самодіючий клапан за будь-яким із пп 1 або 2, який відрізняється тим, що гнізда для демпфера виконані у каналах для проходження газу 4 Самодіючий клапан за будь-яким з пп 1, 2 або З, який відрізняється тим, що циліндр обладнаний щонайменше одним додатковим циліндром О Винахід належить до компресоробудування і може бути застосований переважно у поршневих компресорах Відомий самодіючий клапан (Патент Німеччини №951669 Нкл 47gGr10/01 Мкл F06K, 1956), який включає сідло з каналами для проходження газу, обмежувач підйому та під тиснуті ВІДПОВІДНИМИ місцевими пружинами запірний орган і демпфер, при цьому пружини для запірного органа розміщені у одних гніздах, а пружини для демпфера - у других, одні і другі виконані у обмежувачі підйому Запірний орган у описаному клапані дисковий і фактично складається із концентричних кільцевих пластин, з'єднаних між собою перемичками Демпфер також виконаний у вигляді дискової прорізної пластини Технологія виготовлення таких пластин (дискових прорізних) дуже складна і дорого коштовна Тому запірний орган часто виготовляють у вигляді окремих кілець, що значно простіші у виготовленні Це запірні органи кільцевих клапанів Відомо, ЩО механічне демпфування взагалі можливе тільки утому випадку, коли маси деталей, що співударяються, близькі за величиною У клапані, що описується, і запірний орган і демпфер - це дискові прорізні пластини, які близькі як за розмірами, так і за масою Але у кільцевих клапанах і взагалі у клапанах, де запірні органи виконані у вигляді окремих елементів (кілець, смуг тощо), не з'єднаних між собою, запірні органи значно відрізняються між собою за масою і розмірами І кожний з них (запірних органів) являє собою тільки частку за розмірами і масою в порівнянні з відомим демпфером у вигляді дискової прорізної пластини Через це і через складні газодинамічні процеси, що відбуваються під час відкриття клапана, окремі запірні органи здійснюють свій хід (рухаються) від сідла до обмежувача підйому не одночасно та з різними швидкостями Удари окремих запірних органів, наприклад кільцевих, відбуваються також неодночасно Маючи масу значно меншу ніж маса демпфера, кожний із зазначених запірних органів під час удару буде відскакувати від поверхні демпфера - дискової прорізної пластини майже так само, як під час удару об робочу поверхню обмежувача підйому кільцевого клапана без демпфера Таким чином, демпфування не відбудеться і запірний орган здійснить не повний хід, а половину (О ю 56999 розрахункового ходу через те, що демпфер - дискова прорізна пластина установлюється на половині ходу запірного органа Це призводить до недопустимого зменшення прохідного перерізу у ЩІЛИНІ клапана, тобто значно збільшиться потужність на проштовхування газу через клапан та зменшиться його продуктивність і клапан фактично буде не роботоздатним Таким чином, недоліком зазначеного клапана є те, що один демпфер дискова прорізна пластина забезпечує демпфування запірного органа тільки такого ж, тобто у вигляді такої ж приблизно дискової прорізної пластини, і не забезпечує демпфування декількох окремих запірних органів, не з'єднаних між собою, хоч вони і знаходяться в межах зазначеного демпфера До того, не забезпечуються розрахункові газодинамічні характеристики клапана Окрім того, з урахуванням умови забезпечення герметичності клапана (запірний орган повинен бути щільно притиснутий до робочої поверхні сідла, коли він "сідає" на робочу поверхню сідла) ВІДОМІ механічні демпфери не можуть бути встановлені з боку сідла Тому запірний орган на зворотному ході як правило не демпфується Таким чином, ДОВГОВІЧНІСТЬ запірних органів недостатня, через що недостатній і ресурс клапана в цілому Відомий також кільцевий клапан (патент СРСР №1760994 Мкл F16K15/08, 1992), що включає сідло з каналами для проходження газу, обмежувач підйому та підтиснуті ВІДПОВІДНИМИ місцевими пружинами запірні органи і демпфер, при цьому пружини для запірних органів розміщені в одних гніздах, а пружини для демпфера - в других, і одні і другі гнізда виконані у обмежувачі підйому Цей клапан, як більш близький за сукупністю ознак і технічним результатом, що отримується, взятий мною за прототип Запірні органи у описаному клапані кільцеві, а демпфер - дискова прорізна пластина Для забезпечення демпфування на кільцеві запірні органи накладений так званий "опорний елемент", виконаний у вигляді концентричних пластин, з'єднаних між собою перемичками Тобто це та сама дискова прорізна пластина, за допомогою якої під час роботи клапана кільцеві запірні органи і підтискуються, і демпфуються Таким чином, щоб забезпечити демпфування окремих запірних органів, їх об'єднують і перетворюють фактично кільцевий клапан на дисковий із ускладненим запірним органом Описаний клапан також не має демпфера з боку сідла Тобто недоліками описаного самодіючого кільцевого клапана є ті ж самі недоліки, що притаманні самодіючим дисковим клапанам, а саме неможливість демпфування безпосередньо кожного з окремих запірних органів" без" їх "об'єднання, неможливість одержання при цьому розрахункових газодинамічних характеристик клапана, неможливість демпфування запірних органів (як одного дискового так і декількох окремих) на зворотному ході, тобто з боку сідла В основу винаходу поставлено задачу створити такий клапан переважно для поршневих компресорів, в якому б демпфер для запірного органа шляхом розробки його універсальної конструкції та ВІДПОВІДНОГО розміщення у клапані, забезпечив би демпфування як дискового запірного органа у ви гляді однієї прорізної пластини, так і окремих декількох запірних органів (кільцевих, смугових тощо) з боку обмежувача підйому і/або з боку сідла із забезпеченням при цьому газодинамічних характеристик (потужність на проштовхування газу, продуктивність клапана) не гірших розрахункових, а також збільшення ресурсу клапана через збільшення ДОВГОВІЧНОСТІ запірних органів Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому самодіючому клапані демпфер виконаний у вигляді циліндрів з виступом, установлених у гніздах з пружинами для демпфера з можливістю зворотньопоступального руху та виступання із гнізд на величину Д у бік порожнини клапана між сідлом та обмежувачем підйому До того, гнізда з пружинами для демпфера можуть бути виконані і у СІДЛІ клапана і в них установлені циліндри з виступом До того, гнізда з пружинами для демпфера можуть бути виконані в каналах для проходження газу як у обмежувачі підйому, так і в СІДЛІ До того, циліндр у ГНІЗДІ з пружиною для демпфера може бути обладнаний щонайменше одним додатковим циліндром Виконання демпфера у вигляді циліндрів з виступом» що розміщені у гніздах з пружинами для демпфера забезпечує їх зворотно-поступальний рух, що обумовлює можливість виступання на величину Д у бік порожнини між сідлом і обмежувачем підйому та можливість "утоплення" циліндрів з виступом у ГНІЗДІ під дією запірного органа під час його демпфування, забезпечуючи щільний контакт запірного органа безпосередньо з робочою поверхнею, що забезпечує розрахункову герметичність клапана До того, зазначене виконання демпфера забезпечує можливість установки циліндрів уздовж запірних органів В кільцевому та дисковому - це розташування за концентричними колами навпроти ущільнювальних поверхонь При цьому відбувається повний хід запірних органів Демпфування окремих запірних органів відбувається окремо кожного, під час контакту з виступом циліндрів, незалежно один від одного Тобто під час роботи запропонованого самодіючого клапана, яким може бути дисковий, кільцевий, навіть смуговий, забезпечено демпфування запірних органів із забезпеченням розрахункового прохідного перерізу у ЩІЛИНІ клапана, що обумовлює забезпечення розрахункових газодинамічних характеристик До того, зазначене виконання демпфера у вигляді циліндрів з виступом, розміщених у гніздах для демпфера, відкрило можливість установки демпфера в СІДЛІ із забезпеченням розрахункової герметичності клапана, тобто можливість демпфування запірного органа з боку сідла на зворотному ході Для цього у СІДЛІ виконані гнізда з пружинами, в яких розміщені циліндри з можливістю зворотнопоступального руху та виступання на величину Д у бік порожнини між сідлом і обмежувачем підйому Це збільшує ресурс роботи клапана через зростання ДОВГОВІЧНОСТІ запірних органів (як дискових, так і кільцевих, смугових і т і), що демпфуються і з боку обмежувача підйому, і з боку сідла Від величини Д залежить величина прохідного 56999 перерізу у ЩІЛИНІ клапана, що обумовлює величину витрат потужності і продуктивність клапана У відомих клапанах демпфер установлений на 1/2 ходу запірного органа Величина виступання Д циліндра з виступом у запропонованому клапані також може дорівнювати 1/2 ходу запірного органа, але в зазначеному клапані можливе зменшення цієї величини із забезпеченням збільшення прохідного перерізу у ЩІЛИНІ клапана, що забезпечує в свою чергу покращання газодинамічних характеристик Конструкція демпфера з одним або декількома додатковими циліндрами забезпечує покращання демпфуючих властивостей та забезпечує збільшення надійності клапана Можливість виконання гнізд з пружинами для демпфера у каналах для проходження газу забезпечує можливість розміщення демпфера у обмежувачі підйому і/або у СІДЛІ, коли відсутнє місце для виконання гнізд між каналами для проходження газу Таким чином, ВІДМІТНІ ознаки запропонованого самодіючого клапана при взаємодії з відомими ознаками забезпечують вирішення поставленої задачі Суть винаходу пояснюється кресленнями На фіг 1 зображено розріз самодіючого клапана з демпфером, установленим в обмежувачі підйому і виконаним у вигляді циліндрів з виступом, установлених у гніздах з пружинами для демпфера, на фіг 2 зображено розріз А-А фіг 1 (вид на робочу поверхню обмежувача підйому), на фіг 3 зображено місце І фіг 1 (демпфер, установлений у гніздах з пружинами для демпфера), на фіг 4 зображено місце II фіг 7 (демпфер з одним додатковим циліндром), на фіг 5 зображено розріз самодіючого клапана, в СІДЛІ якого додатково виконані гнізда з пружинами для демпфера і в них установлені циліндри з виступом (демпфер), на фіг 6 зображено розріз Б-Б фіг 5 (вид на робочу поверхню сідла, в якому гнізда з пружинами виконані між каналами для проходження газу), на фіг 7 зображено розріз самодіючого клапана, демпфер якого споряджений одним додатковим циліндром), на фіг 8 зображено розріз самодіючого клапана з демпфером і з боку сідла, установленим в гніздах з пружинами для демпфера, виконаних у каналах для проходження газу, на фіг 9 зображено розріз В-В фіг 8 (вид на робочу поверхню сідла, в якому гнізда з пружинами виконані в каналах для проходження газу) Запропонований самодіючий клапан (фіг 1, фіг 2, фіг 3, фіг 4) включає сідло 1, яке має канали 2 для проходження газу, обмежувач підйому 3 та підтиснуті ВІДПОВІДНИМИ місцевими пружинами 4 і 5 ВІДПОВІДНО запірний орган 6 і демпфер 7 При цьому запірний орган б виконаний у вигляді кільцевих пластини, а демпфер 7 у вигляді циліндрів 8 з виступом 9 Пружини 4 для підтиснення пластини 6 (запірного органа) розташовані у гніздах 10, а пружини 5 для демпфера 7 розташовані у гніздах 11 Циліндри 8 встановлені з можливістю зворотно поступального руху та виходу виступу 9 із гнізд на величину Д у бік порожнини між сідлом 1 і обмежувачем підйому 3 Обмежувач підйому 3 для забезпечення установки демпфера 7 у гніздах 11 виконано з двох частин При цьому демпфер 7 може бути споряджений щонайменше одним додатковим циліндром 12 До того, самодіючий клапан на фіг 5, фіг 6, фіг 7, фіг 8 та фіг 9 відрізняється тим, що гнізда 11 з пружинами 5 для демпфера 7 виконані і у СІДЛІ 1 і в них установлені циліндри 8 з виступом 9 Тобто демпфер 7 установлений і з боку сідла 1 При цьому гнізда 11 у останньому можуть бути виконані як між каналами 2 для проходження газу, так і в каналах 2 для проходження газу Сідло 1 для забезпечення установки в ньому демпфера 7 виконано з двох частин Сідло 1 має робочу поверхню 14 Клапан зібраний за допомогою шпильки 15 і гайки 16 Робота самодіючого клапана Приклад 1 (фіг1, фіг 2, фіг 3, фіг 4) Демпфер 7 установлений тільки в обмежувачі підйому З У початковому стані виступ 9 циліндрів 8 виходить із гнізд 11 на величину Д, наприклад 1/2 величини ходу пластини 6, у бік порожнини між обмежувачем підйому 3 і сідлом 1 Під час роботи клапана газ проходить через прохідні канали 2 сідла 1 Під дією різниці тисків пластина 6 підіймається з поверхні 14 сідла 1 і рухається у бік робочої поверхні 13 обмежувача підйому 3, переборюючи опір пружини 4 Після піднімання на 1/2 величини ходу пластина 6 взаємодіє з виступами 9 циліндрів 8, які частково гальмують швидкість її руху та забезпечують "м'яку посадку" на робочу поверхню 13 обмежувача підйому 3 Далі тиск падає з боку сідла 1, і пластина 6 під дією пружин 4, а також різниці тисків, повертається (робить зворотний хід) на робочу поверхню 14 сідла 1 та на повній швидкості ударяється об неї тому, що демпфер з боку сідла 1 відсутній Під час роботи клапана цикл повторюється Приклад 2 (фиг 1, фіг 2, фіг 3, фіг 4) Демпфер 7 розташований тільки в обмежувачі підйому З У початковому стані виступи 9 виходять із гнізд 11 на величину Д, яка, наприклад, менше 1/2 величини ходу пластини 6 Під час роботи клапана газ проходить через прохідні канали 2 сідла 1 Під дією різниці тисків пластина 6 підіймається з поверхні 14 сідла 1 і рухається у бік робочої поверхні 13 обмежувача підйому 3, переборюючи опір пружин 4, як і у прикладі 1, але в даному прикладі пластина 6 до контакту з виступами 9 проходить більшу путь Тобто величина прохідного перерізу у ЩІЛИНІ клапана збільшується, внаслідок чого покращуються газодинамічні характеристики у порівнянні з розрахунковими Далі швидкість пластини 6 частково гальмується під час взаємодії и з виступами 9, що забезпечує "м'яку посадку" на робочу поверхню 13 обмежувача підйому 3 Далі тиск падає з боку сідла 1 і пластина б під дією пружин 4, а також різниці тисків робить зворотний хід на робочу поверхню 14 сідла 1 та із силою ударяється об неї тому, що демпфер з боку сідла відсутній Під час роботи клапана цикл повторюється Приклад 3 (фіг 5 фіг 6, фіг 7, фіг 8, фіг 9) Де 56999 мпфер 7 розташований також і в СІДЛІ 1 і також виконаний у вигляді циліндрів 8 з виступом 9, установлених в СІДЛІ 1 в гніздах 11 У початковому стані виступи 9 виходять із гнізд 11 робочої поверхні 13 обмежувача підйому 3 на величину Д При цьому пластина 6 лежить на робочій поверхні 14 сідла 1 Під ДІЄЮ пружин 4 і пластини 6 виступи 9 циліндрів 8 потоплені в гніздах 11 сідла 1, що забезпечує герметичність клапана Під час проходження газу через прохідні канали 2 під дією різниці тисків пластина 6 підіймається і рухається у бік робочої поверхні 13 обмежувача підйому 3 до контакту з виступами 9 та "м'яко лягає" на робочу поверхню 13 У цей час, як тільки пластина 6 піднялася з робочої поверхні 14 сідла 1, виступи 9 циліндрів 8, що встановлені в СІДЛІ, під дією пружин 5 виходять із гнізд 11 над робочою поверхнею 14 (див креслення) сідла 1 на величину Д Під час зворотного ходу пластина 6 рухається до контакту з виступами 9 з боку сідла 1 Під час взаємодії з виступами 9 м швидкість гальмується і вона "м'яко лягає" на робочу поверхню 14 сідла 1 ЩІЛЬНІСТЬ ІІ прилягання до робочої поверхні 14 забезпечується пружинами 4 і різницею тисків газу У цей час ви 8 ступи 9 демпфера 7, установленого у обмежувачі підйому 3, під дією пружин 5 на циліндри 8 виходять із гнізд 11 під поверхнею 13 (див креслення) на величину Д Під час роботи клапана цикл повторюється Приклад 4 (фіг 7) Демпфер 7 споряджений одним додатковим циліндром 12 Робота клапана відбувається як і у прикладах, описаних вище, але забезпечується більша надійність демпфера 7 Приклад 5 (фіг 6) Гнізда 11 з пружинами для демпфери виконані між каналами 2 для проходження газу і в них установлений демпфер 7 у вигляді циліндрів 5 з виступами 9, Робота клапана відбувається, як і у вище описаних прикладах Приклад б (фіг 7, 9) Гнізда 11 з пружинами для демпфера виконані в каналах 2 для проходження газу і в них установлені циліндри 8 з виступом 9 Робота клапана відбувається як і у вищеописаних прикладах Таким чином забезпечується розташування демпфера 7 в тих клапанах, де місце між каналами 2 для проходження газу відсутнє або недостатнє за величиною Фиг і А-А Фиг 2 56999 ii Фиг. 3 Фиг. 5 10 11 56999 Б'Б Фиг 8 Фиг 8 12 14 Комп'ютерна верстка О Кураєв Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна