ПНЕВМАТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВОДОСПУСКНОЙ КЛАПАН
PNEUMATICALLY CONTROLLED WATER OUTLET VALVE

Настоящее изобретение относится к водоспускному клапану для охлаждающего устройства компрессора с камерой нагнетания, которая через соединительное отверстие может соединяться с внутренним пространством охлаждающего устройств и с выходным отверстием для отвода конденсата. Клапан имеет пневматическое переключающее устройство, а также обратный клапан, которые кинематически соединены с камерой нагнетания
В уровне техники известны пневматически управляемые водоспускные клапаны, как, например, представленный на фиг. 1 в рабочем положении. В этом клапане во время работы компрессора воздушный колокол прижимается вниз против усилия пружины, вследствие чего расположенный примерно центрально в этом водоспускном клапане впускной клапан открывается, так что сжатый воздух и конденсат может течь в камеру колокола ниже мембраны, в то время как находящийся в расположенном внизу выпускном отверстии поршень клапана закрывает клапан. Впускной клапан остается открытым, пока давление выше мембраны возрастает. Если давление потом во время установившегося режима компрессора остается постоянным, воздушный колокол благодаря выравниванию давления усилием пружины перемещается вверх и закрывает центрально расположенный впускной клапан. При этом расположенный внизу выпускной клапан благодаря более высокому давлению выше мембраны закрыт. В спящем режиме давление выше мембраны падает. Вследствие возникающей разницы давления мембрана с воздушным колоколом движется вверх, вследствие чего выпускной клапан открывается и собравшаяся под мембраной в камере колокола вода может вытекать.
Так как в этом известном уровне техники расположенный центрально впускной клапан во время работы компрессора открыт только несколько секунд, этот водоспускной клапан позволяет только выпуск незначительного количества конденсата. Благодаря переключающему механизму во время спящего режима компрессора всегда спускается, прежде всего, собравшийся в камере колокола конденсат. Таким образом, конденсат может также собираться на мембране и во время спящего режима компрессора может там оставаться. Это может иметь следствием причинение вреда мембране.
В компрессорах при сжатии воздуха в охлаждающем устройстве возникает сконденсированная вода. Известные пневматически управляемые водоспускные клапаны, как например описанный выше и показанный в качестве примера на фиг. 1 водоспускной клапан, осушают охлаждающее устройство после отключения компрессора недостаточно. Кроме того, количество отводимой воды ограничено объемом заполнения клапана. Вследствие этого в камере охлаждающего устройства собирается конденсат, который отрицательно влияет на функционирование компрессора. Надежность в работе таких клапанов из-за собирающегося на мембране конденсата ограничивается, так как агрессивный концентрат может разрушать мембрану и сокращать ее срок службы. Если мембрана из-за повреждения больше надежно не уплотняет, при закрытом впускном клапане сжатый воздух и конденсат также может попадать в камеру колокола и таким образом, в частности, также наружу, вследствие чего компрессор значительно теряет в производительности.
Отталкиваясь от недостатков известного уровня техники должен создаваться улучшенный водоспускной клапан для охлаждающего устройства компрессора, который улучшает функционирование и функциональную надежность осушения охлаждающего устройства компрессора.
Для решения этой задачи предлагается водоспускной клапан для охлаждающего устройства компрессора с камерой нагнетания, который через соединительное отверстие может соединяться с внутренним пространством охлаждающего устройства и имеет выходное отверстие для отвода конденсата. Предлагаемый клапан имеет пневматическое переключающее устройство, а также обратный клапан, которые кинематически соединены с камерой нагнетания, причем между переключающим устройством и обратным клапаном существует кинематическая связь, с помощью которой обратный клапан может переключаться переключающим устройством в открытое положение, При спящем режиме компрессора обратный клапан с помощью переключающего устройства может переключаться в открытое положение, так что конденсат из соединительного отверстия через обратный клапан может отводиться через выходное отверстие.
Предлагаемый водоспускной клапан для охлаждающего устройства через соединительное отверстие может соединяться с внутренним пространством охлаждающего устройства. В предпочтительной форме осуществления соединительное отверстие соединено с областью внутреннего пространства охлаждающего устройства, в которой при сжатии воздуха собирается сконденсированная вода, так что этот конденсат из охлаждающего устройства через соединительное отверстие может поступать в клапан. Во время применения водоспускного клапана из-за высокого давления в охлаждающем устройстве через соединительное отверстие в водоспускной клапан поступает, в частности, смесь сжатый воздух-конденсат. Так как доля сконденсированной воды и сжатого воздуха в смеси сжатый воздух-конденсат варьируется в зависимости от рабочих параметров и уже отведенного из охлаждающего устройства количества конденсата, здесь ниже применяется в общем обозначение смесь сжатый воздух-конденсат, в которое включены также смеси, которые в значительной степени состоят только из сжатого воздуха или только из конденсата, даже если водоспускной клапан предусмотрен принципиально для отвода конденсата.
Конденсат собирается, в частности, в нижней области камеры нагнетания, откуда происходит отвод конденсата из водоспускного клапана. Для этого водоспускной клапан имеет выходное отверстие для отвода конденсата из охлаждающего устройства, в частности, наружу.
Предложенный в соответствии с изобретением водоспускной клапан имеет пневматическое переключающее устройство, на которое воздействует давление поступившей через соединительное отверстие в водоспускной клапан смеси сжатый воздух-конденсат. Переключающее устройство переключает в зависимости от действующего на него давления в камере нагнетания, точно также как и расположенный также в камере нагнетания обратный клапан. Прилагаемое в камере давление действует, следовательно, как на переключающее устройство, так и на обратный клапан, так что переключающее устройство и обратный клапан кинематически соединены с камерой нагнетания.
Между переключающим устройством и обратным клапаном существует кинематическая связь, так что переключающее устройство воздействует на обратный клапан и при этом обратный клапан может переключаться переключающим устройством в открытое положение. При этом переключающее устройство образовано так, что оно при спящем режиме компрессора, то есть когда в камере нагнетания не приложено никакого или только небольшое избыточное давление, переключает обратный клапан в открытое положение. В этом открытом положении конденсат из соединительного отверстия водоспускного клапана может отводиться через обратный клапан сквозь выходное отверстие водоспускного клапана. Вследствие этого собравшийся в охлаждающем устройстве компрессора во время спящего режима компрессора конденсат может отводиться через соединительное отверстие и через открытый обратный клапан через выходное отверстие. Так как обратный клапан, в частности, во время всего спящего режима компрессора остается в открытом положении, то имеющийся в соединительном отверстии конденсат может, в частности, благодаря наличию остаточного давления охлаждающегося устройства отводиться из него через водоспускной клапан, когда снижается давление в промежуточном контуре охлаждения. Таким образом, конденсат отводится, в частности, при спящем режиме конденсатора, так что при этом не нарушается функционирование компрессора. Вследствие того, что обратный клапан, соединяющий пространство охлаждающего устройства с выходным отверстием, остается открытым, количество конденсата, который может отводиться из охлаждающего устройства, не ограничено. Таким образом, в водоспускном клапане не может собираться никакого конденсата, что могло бы привести к повреждению в водоспускном клапане. Следовательно, предложенный в соответствии с изобретением водоспускной клапан в безнапорном режиме работы охлаждающего устройства открыт и закрыт во время рабочего режима компрессора.
В усовершенствованной разработке спускного клапана во время рабочего режима компрессором благодаря воздействию господствующего в камере нагнетания давления кинематическая связь между переключающим устройством и обратным клапаном разомкнута. Таким образом функционирование обратного клапана не зависит от переключающего устройства. В камере нагнетания во время рабочего режима компрессором приложено избыточное давление компрессора, вследствие чего переключающее устройство включается так, что кинематическая связь между ним и обратным клапаном разомкнута. Вследствие этого на функционирование обратного клапана переключающее устройство больше не влияет.
В усовершенствованной разработке водоспускного клапана обратный клапан может переключаться в открытее положение с помощью прилагаемого к обратному клапану давления в камере нагнетания, если давление в камере нагнетания, в частности, во время рабочего режима компрессора превышает предопределенное значение. Вследствие того, что при приложении достаточно высокого давления кинематическая связь между переключающим устройством и обратным клапаном разомкнута, в результате прилагаемого к обратному клапану давления в камере нагнетания обратный клапан переключается. Если давление в камере нагнетания превышает предопределенное значение, что, в частности, может иметь место в случае большого количества конденсата во время рабочего режима компрессора, давление в камере нагнетания на обратный клапан превышает предопределенное значение, вследствие чего он переключается в открытое положение и остается в нем, в частности, так долго, пока давление в камере нагнетания не упадет снова ниже этого предопределенного значения. Благодаря этому конденсат через соединительное отверстие и открытый обратный клапан может вытекать через выходное отверстие, соответственно также может снижаться возникающее возможно при нарушении в работе избыточное давление в охлаждающем устройстве.
В форме осуществления водоспускного клапана камера нагнетания по отношению к переключающему устройству уплотнена с помощью мембраны, которая расположена выше потока конденсата. Благодаря расположению мембраны главным образом вне пути смеси сжатый воздух-конденсат уменьшается опасность того, что текущий через камеру нагнетания водоспускного клапана и/или собирающийся в ней конденсат может причинить вред расположенной в камере нагнетания мембране.
В усовершенствованной разработке водоспускного клапана выходное отверстие для отвода конденсата имеет меньшее по сравнению с соединительным отверстием поперечное сечение, которое, в частности, работает как форсунка. С помощью меньшего поперечного сечения ограничивается количество вытекающего конденсата, соответственно выходящего сжатого воздуха. При этом поперечное сечение может быть образовано таким небольшим, что оно работает как форсунка. Таким образом, например, при заклинивании обратного клапана в открытом положении во время рабочего режима компрессора через водоспускной клапан может выходить только определенный поперечным сечением объемный поток. С помощью соответствующего выбора размера поперечного сечения таким образом может поддерживаться вспомогательное давление в компрессоре, которое хотя и меньше рабочего давления компрессора, однако, производительность компрессора остается сохраненной, по меньшей мере, на более низком уровне.
В другой форме осуществления водоспускного клапана в выходном отверстии расположена форсунка. При этом независимо от выбора размера выходного отверстия в клапане форсунка может располагаться в выходном отверстии, которая по отношению к выходному отверстию имеет измененный диаметр, соответственно измененную геометрию форсунки. Таким образом, может ограничиваться и варьироваться количество и скорость вытекающей смеси сжатый воздух-конденсат.
В форме осуществления водоспускного клапана размер поперечного сечения выходного отверстия выбран таким, что при отказе функции закрывания обратного клапана при рабочем режиме компрессора потеря производительности ограничена максимум 10%. Таким образом, может обеспечиваться снабжение сжатым воздухом потребителя, соединенного с компрессором.
В другой разработке водоспускного клапана в соединительном отверстии для охлаждающего устройства расположено фильтровальное сито или подобное соответствующее устройство. Это фильтровальное сито во впускном отверстии клапана служит защите водоспускного клапана от попадания частичек грязи из охлаждающего устройства через соединительное отверстие. Таким образом, уменьшается опасность негерметичности водоспускного клапана, в частности, из-за собирающихся на уплотнительной поверхности обратного клапана частичек грязи, которые отрицательно влияют на корректное закрытие клапана. С помощью применения фильтровального сита уменьшается опасность повреждения расположенной в водоспускном клапане мембраны.
В форме осуществления водоспускного клапана переключающее устройство и обратный клапан расположены в камере нагнетания лежащими друг против друга. Благодаря этому расположению переключающего устройства по отношению к обратному клапану на оба элемента действует прилагаемое в камере нагнетания давление. Далее становится возможным соответствующее расположение кинематической связи между переключающим устройством и обратным клапаном.
В усовершенствованной разработке водоспускного клапана в камере нагнетания расположен толкатель, который создает кинематическую связь между переключающим устройством и обратным клапаном. Такой толкатель установлен с возможностью перемещения в камере нагнетания между переключающим устройством и обратным клапаном и создает, в частности, механическую нагрузку на обратный клапан благодаря включенному положению переключающего устройства.
В усовершенствованной разработке водоспускного клапана переключающее устройство предварительно напряжено с помощью пружинного элемента. При этом усилие пружины пружинного элемента приложено, например, к распложенному позади мембраны средству переключения переключающего устройства, на которое передается прилагаемое в камере нагнетания давление. Благодаря взаимодействию между предварительным натяжением пружинного элемента и прилагаемым в камере нагнетании давлением переключающее устройство может переключаться, в частности, в различные положения включения.
Другие преимущества, признаки и применение настоящего изобретения вытекают из следующего описания с использованием фигур.
Фиг. 1 показывает известный из уровня техники водоспускной клапан
фиг. 2 показывает в качестве примера блок-схему предложенного в соответствии с изобретением водоспускного клапана во время спящего режима компрессора;
фиг. 3 показывает в качестве примера блок-схему показательного предложного в соответствии с изобретением водоспускного клапана из фиг. 2 во время рабочего режима компрессора; и
фиг. 4 показывает в качестве примера разрез формы осуществления предложенного в соответствии с изобретением водоспускного клапана.
Фиг. 1 показывает уже описанный известный из уровня техники водоспускной клапан 50 в рабочем положении, в котором соединительное отверстие 51 соединено с охлаждающим устройством компрессора (не представлен). Водоспускной клапан 50 имеет воздушный колокол 55, который давлением поступающей через соединительное отверстие 51 смеси воздух конденсат при рабочем режиме компрессора против усилия пружины 57 прижимается вниз. Вследствие этого расположенный центрально в водоспускном клапане 50 впускной клапан 58 открывается, чтобы дать возможность сжатому воздуху и конденсату поступить в камеру колокола под мембраной 54. При этом расположенный в нижней области поршень 56 клапана уплотняет выпуск водоспускного клапана 50. Как только давление в расположенных над- и под воздушным колоколом 55 камерах выравнивается, воздушный колокол 55 благодаря направленному вверх усилию пружины 57 перемещается вверх и закрывает впускной клапан 58. Только в спящем режиме компрессора снижается наконец давление в камере выше мембраны 54, вследствие чего она поднимается вместе с воздушным колоколом 55 и поршнем клапана 56, таким образом собравшийся в камере колокола конденсат может вытекать.
Так как этот водоспускной клапан в рабочем режиме компрессора открыт только несколько секунд, может удалиться только незначительное количество конденсата.
Фиг. 2 показывает в качестве примера блок-схему предложенного в соответствии с изобретением водоспускного клапана 20 во время спящего режима компрессора, который может располагаться через соединительное отверстие 15 в не показанном охлаждающем устройстве компрессора. В соединительном отверстии 15 расположена фильтровальная сетка 11, с помощью которой могут отфильтровываться загрязнения из поступающей через соединительное отверстие 15 в водоспускной клапан 20 смеси сжатый воздух-конденсат. В этом случае смесь сжатый воздух-конденсат воздействует внутри водоспускного клапана 20 как на пневматическое переключающее устройство 12, так и на обратный клапан 13, который на фиг. 2 изображен в открытом положении. В представленном спящем режиме компрессора переключающее устройство 12 находится во включенном положении, в котором обратный клапан 13 с помощью переключающего устройства 12 переключается в открытое положение. Как показано в блок-схеме на фиг. 2, смесь сжатый воздух-конденсат может вытекать благодаря открытому обратному клапану 13 и через расположенную позади обратного клапана 13 в выходном отверстии 14 форсунку 16.
Фиг. 3 точно также показывает в качестве примера блок-схему предложенного в соответствии с изобретением водоспускного клапана 20 из фиг. 2 во время рабочего режима компрессора. При рабочем режиме компрессора находящаяся под давлением смесь сжатый воздух-конденсат через соединительное отверстие 15 и фильтровальную сетку 11 поступает в водоспускной клапан 20. Господствующее в смеси сжатый воздух-конденсат давление действует на переключающее устройство 12, которое при достаточно высоком давлении переключает обратный клапан 13 в представленное на фиг. 3 положение функционирования. В этом состоянии переключения водоспускного клапана 20 обратный клапан 13 открывает соединение между соединительным отверстием 15 и выпускным отверстием 14 в зависимости от давления смеси сжатый воздух-конденсат, которая через соединительное отверстие 15 поступает в водоспускной клапан. Если давление смеси сжатый воздух-конденсат превышает предопределенное значение, то обратный клапан 13 открывается, так что смесь сжатый воздух-конденсат и, в частности, конденсат, отводится через форсунку 16 и выходное отверстие 14.
Фиг. 4 показывает в качестве примера разрез формы осуществления предложенного в соответствии с изобретением водоспускного клапана в рабочем положении. Водоспускной клапан 20 с помощью резьбового соединения на соединительном отверстии 15 может соединяться с внутренним пространством охлаждающего устройства компрессора (не представлен). В соединительном отверстии 15 расположена фильтровальная сетка 11, через которую протекает выходящая из охлаждающего устройства смесь сжатый воздух- конденсат и при этом освобождается от загрязнений. Смесь сжатый воздух-конденсат при этом поступает в камеру 18 нагнетания водоспускного клапана 20 и воздействует там с одной стороны на клапанный элемент 9 обратного клапана 13 и с другой стороны на мембрану 4 переключающего устройства 12.
Переключающее устройство 12 имеет расположенный внутри съемного блока 1 корпуса 5 водоспускного клапана 20 элемент 2 переключения, который с помощью пружинного элемента 3 с предварительной затяжкой прижат к съемному блоку 1 в направлении к камере 18 нагнетания и к обратному клапану 13. Элемент 2 переключения уплотнен по отношению к камере нагнетания с помощью мембраны 4. В съемном блоке 1 корпуса расположен вытяжной канал 1а для воздуха, который служит для отвода возможно просочившегося из-за негерметичности из камеры 18 нагнетания сжатого воздуха, чтобы предотвратить возникновение противодавления в элементе 2 переключения.
При спящем режиме компрессора, то есть когда в камере 18 нагнетания через соединительное отверстие 15 не создается никакого значимого избыточного давления, которое, например составляет ниже 1,5 бар, элемент 2 переключения переключающего устройства 12 с мембраной 4 благодаря предварительной затяжке пружинного элемента 3 приближается к обратному клапану 13. В корпусе 5 между переключающим устройством 12 и обратным клапаном 13 с возможностью свободного перемещения по траектории движения расположен толкатель 10. Толкатель 10 передает движение переключения переключающего устройства 12 вниз и при этом создает кинематическую связь между переключающим устройством 12 и обратным клапаном 13. Во включенном положении переключающего устройства 12, в котором мембрана 4 прилегает к внутреннему буртику корпуса 5 водоспускного клапана 20 (небольшое давление в камере нагнетания, пружинный элемент 3 движет элемент 2 переключения в направлении к обратному клапану 13 – в частности, при спящем режиме компрессора) обратный клапан открывается против усилия обратной пружины 8, вследствие чего смесь сжатый воздух конденсат может выходить вниз через выходное отверстие 14. Клапанный элемент 9 образован так, что он с помощью нескольких направленных наружу выступов 9а движется внутри корпуса 5 водоспускного клапана 20. Два выступа 9а представлены на фиг. 4. В направлении периметра между выступами 9а находятся отверстия, через которые может протекать смесь сжатый воздух-конденсат.
Если компрессор работает и повышает давление поступающей через соединительное отверстие 15 в камеру 18 нагнетания водоспускного клапана 20 смеси сжатый воздух-конденсат, то вследствие этого давления мембрана 4 с элементом 2 переключения против усилия пружинного элемента 3 движется вверх. Вследствие этого созданная при помощи толкателя 10 кинематическая связь между переключающим устройством 12 и обратным клапаном 13 размыкается. В результате обратный клапан 13 закрывается. В водоспускном клапане 20 давление закрытия составляет около 1,5 бар.
Это включенное положение водоспускного клапана 20 представлено на фиг. 4. При повышающемся дальше давлении мембрана 4 с элементом 2 переключения против усилия пружинного элемента 3 движется вверх. При этом толкатель 10, после того как кинематическая связь между переключающим устройством 12 и обратным клапаном уже разомкнута, остается неподвижно на своей траектории движения. Обратный клапан 13 теперь остается закрытым так долго, пока давление смеси сжатый воздух-конденсат в камере 18 нагнетания не превысит предопределенного значения. Если давление смеси сжатый воздух-конденсат превысит это предопределенное значение, то вследствие этого клапанный элемент 9 обратного клапана 13 движется вниз против действия обратной пружины 8. Таким образом обратный клапан 13 открывается, так что смесь сжатый воздух конденсат может отводиться из соединительного отверстия 15 через обратный клапан 13 и через выходное отверстие 14.
Представленный на фиг. 4 водоспускной клапан 20 располагается в охлаждающем устройстве. В этом положении поступающий в камеру нагнетания 18 водоспускного клапана 20 конденсат не может оставаться на выше расположенной в водоспускном клапане 20 мембране 4 и причинить ей вред. Затем конденсат, который уже прошел обратный клапан 13, может покидать водоспускной клапан 20 через находящееся в расположенной внизу в корпусе 5 части 7 корпуса выходное отверстие 14, даже если обратный клапан 13 снова закрыт.
Перечень ссылочных обозначений
1. Съемный блок корпуса
1а Вытяжной вентиляционный канал
2. Элемент переключения
3. Пружинный элемент
4. Мембрана
5. Корпус
7. Часть корпуса
8. Обратная пружина
9. Клапанный элемент
9а Выступ
10. Толкатель
11. Фильтровальная сетка
12. Переключающее устройство
13. Обратный клапан
14. Выходное отверстие
15. Соединительное отверстие
16. Форсунка
18 Камера нагнетания
20 Водоспускной клапан
50 Водоспускной клапан
51 Соединительное отверстие
54 Мембрана
55 Воздушный колокол
56 Поршень клапана
57 Пружина
58 Впускной клапан