Результат интеллектуальной деятельности: КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройству органов распределения машин объемного вытеснения, обеспечивающих управление потоками рабочей среды. Предлагаемое техническое решение может найти применение при проектировании и производстве насосов, компрессоров детандеров и двигателей.

Представленная ниже конструкция клапанного узла поршневой машины может рассматриваться как дальнейшее развитие технического решения, раскрытого автором в роторно-поршневой машине Арутюняна (Патент RU 2601821, F01B 1/06, 2016 г.). Машина имеет корпус с множеством полостей, с размещенными в них цилиндрами, установленными в цилиндрах поршнями, впускными и выпускными клапанами, соединенными с впускными и выпускными каналами. Впускной и выпускной клапаны известной машины снабжены подпружиненными шариками, используемыми в качестве запорных элементов, что является причиной низкой пропускной способности клапанов. Кроме того, известная конструкция клапанов имеет значительные мертвые зоны, что снижает производительность машины, особенно при работе с газожидкостными смесями.

В качестве прототипа выбран самодействующий комбинированный клапан поршневого компрессора (Патент RU 2505706, F04B 39/10, 2012 г.). Известный комбинированный клапан содержит всасывающую и нагнетательную пластины с упруго деформируемыми лепестками. Указанные лепестки расположены по кольцу с образованием между лепестками пружинных участков с возможностью перекрытия всасывающих отверстий. Комбинированный клапан попеременно соединяет рабочую камеру с всасывающими и нагнетательными каналами. Всасывающая часть клапана открывается на этапе прямого хода поршня. Наполнение рабочей камеры происходит при срабатывании упруго деформируемых лепестков всасывающей пластины. Недостатками известной конструкции является сложность изготовления и монтажа, недостаточная надежность и долговечность, обусловленная применением в качестве запорных элементов упруго деформируемых лепестков.

Задачей настоящего изобретения является создание надежного в работе, высокоэффективного клапанного узла поршневой машины, которому не присущи вышеперечисленные недостатки.

Технический результат, обеспечиваемый при решении указанной задачи, состоит в повышении удобства монтажа и обслуживания, надежности и долговечности за счет применения технологичной модульной конструкции клапанного узла.

Названный технический результат достигнут в изобретении благодаря тому, что клапанный узел поршневой машины содержит смонтированные в корпусе гильзу с поршнем, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения и взаимодействия с торцевой поверхностью гильзы нагнетательный клапан и размещенный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри нагнетательного клапана всасывающий клапан. Нагнетательный клапан представляет собой втулку, один край которой снаружи снабжен опорным выступом для взаимодействия с торцевой поверхностью гильзы и наружной возвратной пружиной, а изнутри - седлом для взаимодействия со всасывающим клапаном. На внутренней поверхности нагнетательного клапана выполнен центрирующий выступ, для взаимодействия с наружной поверхностью всасывающего клапана и внутренней возвратной пружиной. Всасывающий клапан выполнен в виде стакана с наружным кольцевым выступом для взаимодействия с седлом нагнетательного клапана. Под указанным выступом всасывающий клапан имеет множество радиальных отверстий для пропуска рабочей среды из впускного канала в рабочую камеру, а в нижней части снабжен средствами фиксации внутренней возвратной пружины.

Кроме того, седло нагнетательного клапана имеет коническую поверхность с углом наклона 45 градусов, а кольцевой выступ на наружной поверхности всасывающего клапана выполнен в виде ответного конуса.

При этом средства фиксации внутренней возвратной пружины всасывающего клапана выполнены в виде стопорного кольца и взаимодействующего с внутренней поверхностью нагнетательного клапана центрирующего кольца.

При этом, нагнетательный клапан дополнительно снабжен кольцевой канавкой и расположенным в ней кольцевым уплотнением.

Далее изобретение, его признаки, детали и преимущества можно понять из описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие пример выполнения изобретения, на которых показано:

фиг. 1 - клапанный узел поршневой машины согласно настоящему изобретению,

фиг. 2 - клапанный узел поршневой машины согласно настоящему изобретению, заполнение рабочей камеры,

фиг. 3 - клапанный узел поршневой машины согласно настоящему изобретению, перемещение рабочей среды в выпускной канал.

Как видно из чертежей (см. фиг. 1-3), клапанный узел содержит смонтированную в корпусе 1 гильзу 2 с поршнем 3, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения и взаимодействия с торцевой поверхностью 4 гильзы 2 нагнетательный клапан 5 и размещенный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри нагнетательного клапана 5 всасывающий клапан 6. Нагнетательный клапан 5 выполнен в виде втулки, верхний край которой снабжен опорным выступом 7 для взаимодействия с торцевой поверхностью 4 гильзы 2 и наружной возвратной пружиной 8. Внутри нагнетательного клапана 5 выполнен центрирующий выступ 9 для взаимодействия с всасывающим клапаном 6 и внутренней возвратной пружиной 10. На верхней внутренней части нагнетательного клапана 5 под углом 45 град, выполнено седло 11, для взаимодействия с наружным кольцевым выступом 12 всасывающего клапана 6. Всасывающий клапан 6 имеет форму стакана, в верхней части снабжен радиальными отверстиями 13 для пропуска рабочей среды из впускного канала 14 в рабочую камеру 15.

Всасывающий клапан 6 в нижней части имеет стопорное кольцо 16 и центрирующее кольцо 17 для фиксации внутренней возвратной пружины 10, а нагнетательный клапан 5 дополнительно снабжен кольцевым уплотнением 18 для обеспечения герметичности между впускным каналом 14 и выпускным каналом 19.

Клапанный узел поршневой машины работает следующим образом. При движении поршня 3 вверх (см. фиг. 2), всасывающий клапан 6 открывается, преодолевая усилие внутренней возвратной пружины 10. Рабочая среда из впускного канала 14 сквозь радиальные отверстия 13 поступает в рабочую камеру 15. При движении поршня 3 вниз (см. фиг. 3) всасывающий клапан 6 закрывается. Под давлением рабочей среды открывается нагнетательный клапан 5, преодолевая усилие наружной возвратной пружины 8. Рабочая среда из камеры 15 перемещается в выпускной канал 19. Чтобы демонтировать клапан, достаточно снять гильзу 2. Установка клапанного узла производится в обратном порядке.

Заявителем спроектирован и изготовлен комплект клапанных узлов для новой роторно-поршневой машины. Испытания показали, что предложенный клапанный узел удобно монтировать и демонтировать. Герметичность узла предварительно проверяется на специальном приспособлении, а затем устанавливается на роторно-поршневую машину, что сокращает время монтажа и наладки. Чертежи и описание позволяют изготовить предлагаемый клапанный узел из известных материалов с использованием известных технологий, что характеризует изобретение как промышленно применимое.

Приведенный выше пример конкретного выполнения по изобретению не является единственно возможным. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной прилагаемой формулой.