УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Область техники
Заявляемое техническое решение относится к поршневым компрессорам и может быть использовано в компрессоростроении.
Уровень техники
Известно устройство для регулирования производительности поршневого компрессора, содержащее камеру дополнительного объема, сообщаемую при помощи установленного в ней запорного органа, имеющего полость регулирования, с рабочей полостью цилиндра, и трубопроводы подачи и сброса управляющей среды, подсоединенные соответственно к рабочей полости цилиндра и всасывающему патрубку цилиндра и снабженные регуляторами (авт. св-во СССР №1160109 А1, МПК F04B 49/02, 1985, [1]). В известном устройстве трубопровод подачи управляющей среды оснащен входным и выходным нагнетательными клапанами, что приводит к усложнению устройства.
Наиболее близким к предложенному является известное устройство для регулирования производительности поршневого компрессора, содержащее дополнительную полость постоянного объема, сообщаемую при помощи установленного в ней запорного клапана с рабочей полостью цилиндра, при этом запорный клапан оснащен направляющей и пневматическим мембранно-пружинным приводом, соединенным штоком с подвижным запорным элементом клапана, выполненным с возможностью сопряжения с седлом клапана, а привод содержит мембранный механизм и возвратную пружину (Поршневые компрессоры. Теория, конструкция и основы проектирования. Френкель М.И. - 3-е изд., перераб. и доп. - П.: Машиностроение, 1969, с. 587-592, [2]). В известном устройстве направляющая выполнена с возможностью взаимодействия со штоком и размещена между мембранно-пружинным приводом и подвижным запорным элементом клапана, а возвратная пружина указанного привода размещена между направляющей и опорным диском мембраны.
В известном устройстве подвижный запорный элемент закреплен на штоке консольно, и для обеспечения точности сопряжения этого подвижного элемента с седлом клапана предъявляются повышенные требования к жесткости конструкции привода и к точности сборки, что приводит к усложнению устройства. При этом деформации, возникающие в процессе эксплуатации, например, в креплении мембранно-пружинного привода, приводят к отклонению подвижного запорного элемента от заданного положения, соосного с седлом клапана, вследствие чего известное устройство обладает недостаточной надежностью.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении технического решения, является необходимость упрощения конструкции и повышения надежности устройства для регулирования производительности поршневого компрессора, а также необходимость расширения арсенала технических средств указанного назначения.
Раскрытие сущности технического решения.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности устройства.
Указанный результат достигается тем, что в известном устройстве для регулирования производительности поршневого компрессора, содержащем дополнительную полость постоянного объема, сообщаемую при помощи установленного в ней запорного клапана с рабочей полостью цилиндра, при этом запорный клапан оснащен направляющей и пневматическим мембранно-пружинным приводом, соединенным штоком с подвижным запорным элементом клапана, выполненным с возможностью сопряжения с седлом клапана, а привод содержит мембранный механизм и возвратную пружину, по предлагаемому изобретению направляющая размещена со стороны седла клапана соосно с ним и выполнена в виде цилиндрического стакана, внутренняя полость которого открыта со стороны подвижного запорного элемента клапана, при этом в подвижном запорном элементе по его оси выполнено ответное указанному стакану гнездо с возможностью взаимодействия подвижного запорного элемента с указанным стаканом по наружной цилиндрической поверхности последнего, а возвратная пружина размещена во внутренней полости указанного стакана с возможностью взаимодействия с подвижным запорным элементом.
Новые признаки, характеризующие форму и размещение направляющей и форму подвижного запорного элемента клапана, обеспечивают центровку подвижного запорного элемента относительно седла клапана, независимо от возможных неточностей сборки и деформаций в других узлах устройства, например, в креплении мембранного механизма. При этом шток, соединяющий мембрану мембранного механизма с подвижным запорным элементом клапана, не сопрягается ни с какими другими элементами устройства. Кроме того, в совокупности с размещением возвратной пружины во внутренней полости направляющей, эти новые признаки также обеспечивают функционирование возвратной пружины без необходимости применения каких-либо дополнительных деталей.
В результате, новые признаки обеспечивают упрощение конструкции и повышение надежности устройства.
В частном случае реализации полезной модели седло клапана и цилиндрический стакан выполнены в виде одной детали.
В этом частном случае обеспечивается дополнительный технический результат: повышение точности сопряжения подвижного запорного элемента с седлом клапана, а также уменьшение числа деталей и упрощение сборочных операций.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показано устройство для регулирования производительности поршневого компрессора, продольный разрез;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, при выполнении цилиндрического стакана и седла клапана в виде одной детали.
Осуществление технического решения.
Устройство для регулирования производительности поршневого компрессора представляет собой корпус 1 и дополнительную полость постоянного объема 2, в которой размещен запорный клапан.
Корпус 1 дополнительной полости 2 закреплен на крышке 3 цилиндра компрессора. Дополнительная полость 2 и рабочая полость 4 цилиндра сообщаются через отверстие 5 в крышке 3 и установленные в корпусе 1 седло 6 клапана и подвижный запорный элемент 7 клапана. На свободном торце корпуса 1 по оси седла 6 установлен пневматический мембранный механизм 8 клапана, содержащий эластичную мембрану 9, защемленную крышкой 10 с образованием между ними надмембранной полости, и опорный диск 11. В крышке 10 предусмотрен штуцер 12 для соединения надмембранной полости с пневматической системой управления (на чертеже условно не показана).
Седло 6 клапана закреплено в корпусе 1 запрессовкой, и для предотвращения осевого смещения седла 6 предусмотрена канавка 13 для пружинного упорного (стопорного) кольца. С седлом 6 клапана соединен радиальными ребрами 14 цилиндрический стакан 15 клапана, у которого внутренняя полость 16 открыта со стороны подвижного запорного элемента 7, а в подвижном запорном элементе 7 по его оси выполнено ответное стакану 15 цилиндрическое гнездо 17. Во внутренней полости 16 стакана 15 установлена винтовая пружина сжатия 18.
Подвижный запорный элемент 7 штоком 19 клапана соединен с опорным диском 11 мембранного механизма 8.
Мембранный механизм 8 клапана и винтовая пружина сжатия 18 совместно являются пневматическим мембранно-пружинным приводом, где пружина 18 выполняет функцию возвратной пружины.
В примере на чертеже фиг. 2 седло 6 клапана, цилиндрический стакан 15 и соединяющие их радиальные ребра 14 выполнены в виде одной детали.
Описание работы.
В собранном устройстве цилиндрический стакан 15 находится частично в гнезде 17 подвижного запорного элемента 7, образуя с последним поступательную пару, т.е. стакан 15 выполняет функцию направляющей для запорного элемента 7 и обеспечивает его центровку относительно седла 6 клапана, независимо от возможных неточностей сборки и деформаций в других узлах устройства, например, в креплении мембранного механизма 8. Пружина сжатия 18 находится в предварительно нагруженном состоянии, воздействуя на подвижный запорный элемент 7 по направлению от седла 6 к мембранному механизму 8.
При отсутствии давления в надмембранной полости мембранного механизма 8, подвижный запорный элемент 7 под воздействием пружины 18 находится на максимальном удалении от седла 6, вследствие чего рабочая полость 4 цилиндра сообщается с дополнительной полостью 2, и ступень компрессора работает в режиме пониженной производительности.
Для переключения ступени компрессора в режим работы с номинальной производительностью, подают в надмембранную полость мембранного механизма 8 через штуцер 12 управляющий газ (например, воздух) под давлением, в результате чего подвижный запорный элемент 7 садится на седло 6, и дополнительная полость 2 оказывается изолированной от рабочей полости 4 цилиндра. Необходимое давление управляющего газа определяется по известным методикам расчета, из условия обеспечения на штоке достаточного усилия для переключения клапана и удерживания его в закрытом положении при работе компрессора.
Изложенные примеры не исчерпывают возможные варианты реализации полезной модели. Например, могут быть использованы другие средства для закрепления седла клапана в корпусе, для соединения цилиндрического стакана с седлом, и т.д.
Промышленная применимость.
Примеры выполнения подтверждают возможность достижения заявленного технического результата. Обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности устройства, а также повышение точности сопряжения подвижного запорного элемента с седлом клапана.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. А. с. 1160109, МКИ F04B 49/02. Устройство для регулирования производительности поршневого компрессора [Текст] / Просторов И.С., Турин В.Ф., Сердаков М.А. (СССР). - №3625028; заявл. 21.07.1983; опубл. 07.06.1985, Бюл. №21.
2. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкция и основы проектирования [Текст] / М.И. Френкель; - 3-е изд., перераб. и доп. - П.: Машиностроение, 1969.