Самодействующий клапан

Полезная модель относится к компрессоростроению и может быть использована в клапанах поршневых компрессоров.
Известен самодействующий сферический тарельчатый клапан, ограничитель подъема которого имеет вставку ввиде кольца из упругого материала [BY 9239 от 30.06.2013].
Основным недостатком аналога является наличие демпфирующего кольца из упругого материала только на ограничителе подъема клапана, что позволяет снизить ударные силы только при посадке тарелки на ограничитель подъема, в то время как при моменте посадки тарелки на седло, происходит удар металлической пластины о металлическое седло, следовательно возникновение отскоков пластины и негерметичность клапана.
Наиболее близкое к заявленному техничскому решению является «Клапан бурового насоса» [RU №117553 U1, опубл. 27.06.2012 г.], который может быть использован в системе газораспределения поршневых компрессоров. Клапан бурового насоса, содержащий седло, тарель с направляющим штоком, уплотнение и пружину, отличающийся тем, что тарель с направляющим штоком, выполненная разъемной, состоит из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством резьбы, при этом верхняя часть тарели с направляющим штоком выполнена в виде шток-гайки, состоящая из тарельчатой головки с цилиндрическим выступом, выполненной заодно со штоком, на котором установлена пружина, а концы направляющего штока обработаны под ключ, уплотнение размещено между верхней поверхностью нижней части разъемной тарели и нижней поверхностью тарельчатой головкой шток-гайки, причем форма нижней поверхности тарельчатой головкой шток-гайки ответна к форме верхней поверхности нижней части разъемной тарели.
Недостатком прототипа является недостаточная герметичность клапана в закрытом состоянии из-за того, что запорныый орган и седло выполнены из металла.
Задачей полезной модели является повышение герметичности клапана за счёт уменьшения площади утечек в закрытом состоянии.
Данный технический результат достигается тем, что предложенная конструкция клапана позволяет уменьшить периметр примыкания пластины к седлу клапана.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема разработанного клапана.
Клапан состоит из седла 1, расположенного в нем упругого элемента 2, служащего для уменьшения периметра примыкания запорного органа 3 при закрытом клапане, пружины 4 обеспечивающей возврат запорного органа 3 на седло 1, ограничителя подъема, совмещенного с корпусом 5, и кольца из упругого материала 6 для уменьшения силы удара запорного органа 3 об ограничитель подъёма 5. Причем в открытом клапане (фиг.1) диаметр проходного сечения в упругом элементе 2 не меньше диаметра проходного сечения в седле 1 d1 (через данное отверстие проходит газ). В закрытом состоянии (фиг.2) периметр примыкания d2<d1 за счёт сжатия упругого элемента 2 запорным органом 3 Данный клапан может быть как и нагнетательным, так и всасывающим.
Клапан работает следующим образом.
При движении запорного органа 3 вверх клапан открывается, при достижении запорного органа 3 ограничителя подъёма 5 запорный орган ударяется о кольцо из упругого материала 6 и останавливается. При движении вниз за счёт пружины 4 запорного органа 3 достигает упругого элемента 2, причём в первоначальный момент времени запорного органа 3 контактирует с упругим элементом 2 по диаметру d1. При дальнейшем движении запорного органа 3 вниз происходит полное закрытие клапана. Когда запорный орган 3 лежит на седле 2 (клапан закрыт) в данном положении уплотняющий диаметр уменьшается до значения d2. Соответственно в закрытом состоянии уплотняющий диаметр меньше исходного диаметра проходного сечения клапана d1. Известно, что утечки газа через закрытый клапан пропорциональны площади неплотностей [Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт / П.И. Пластинин - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосC, 2006. - 456 с., стр. 114, стр.162]. Площадь можно вычислить по формуле:
S1=δ⋅d1 - площадь зазора в клапане - прототипе;
S2=δ⋅d2 - площадь зазора в предлагаемом клапане,
где δ - условный зазор, зависящий от качества поверхностей, одинаков для обоих клапанов, м.
Таким образом, за счёт уменьшения периметра соприкосновения упругого элемента 2 и запорного органа 3 достигается уменьшение площади утечек и соответственно повышение герметичности клапана в закрытом состоянии.