КЛАПАН САМОДЕЙСТВУЮЩИЙ
AUTOMATIC VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству всасывающих и нагнетательных клапанов поршневых компрессоров, применяемых преимущественно в нефтяной и газовой промышленности.
Уровень техники
Известен клапан поршневого компрессора (см. патент SU 1742512, МПК: F04B 39/10, опубл. 23.06.1992), характеризующийся признаками, из которых сходными с заявляемым решением являются следующие: наличие седла и ограничителя подъема, между которыми размещен запорный орган, и средства поджатия запорного органа к седлу. В качестве последнего используют цилиндрическую пружину, размещенную в гнезде ограничителя подъема и закрепленную на выступе обоймы, обращенной днищем к запорному органу. По сути, обойма является толкателем, через который пружина воздействует на запорный орган. Основным недостатком клапана является низкая надежность, что обусловлено использованием пружин, которые слишком чувствительны к агрессивным факторам рабочей среды и подвержены водородному охрупчиванию.
Известна конструкция клапана поршневого компрессора, содержащего седло, ограничитель подъема, размещенный между ними запорный орган и пару постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, один из которых установлен на запорном органе, а другой - соосно ему, в ограничителе подъема (см. патент на изобретение SU 1032217, МПК: F04B 39/10, F16K 15/08, опубл. 30.07.1983 г.).
Существенным недостатком клапана является то, что магниты установлены в запорных кольцах. Это увеличивает массу запорного органа и снижает прочность по сечению кольца, что ограничивает возможные нагрузки, а значит и возможности использования клапана. В целом запорный орган получается нетехнологичным и сложным в изготовлении. В результате происходит удорожание конструкции клапана, возникают проблемы замены запорных органов.
Известен самодействующий клапан (патент на полезную модель RU 117554, МПК: F16K 15/08, F16K 31/08 опубл. 27.06.2012), характеризующийся признаками, из которых сходными с заявляемым решением являются: наличие седла, ограничителя подъема и размещенного между ними запорного органа, поджатого к седлу с помощью как минимум одного магнитного демпфера в виде пары постоянных магнитов, свободно установленных в гнезде ограничителя подъема и обращенных друг к другу одноименными полюсами.
Существенным недостатком клапана является сложность сборки клапана после ремонта или технического обслуживания (чистки, замены колец), проводимых обычно специалистами эксплуатационного предприятия. В процессе сборки клапана практически невозможно удержать в гнезде два свободно установленных и взаимно отталкивающих друг друга магнита без специальных приспособлений, используемых с этой целью на заводе-изготовителе, особенно если в клапане не один, а несколько таких демпферов.
Наиболее близким, по наличию сходных конструктивных признаков, аналогом для заявляемого технического решения является самодействующий клапан, раскрытый в патенте RU 108536, МПК: F16K 15/08, F04B 39/10, опубл. 20.09.2011 г. Упомянутый клапан содержит седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Один магнит пары подвижный и установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно.
Конструкция ближайшего аналога имеет те же проблемы сборки клапана после ремонта или техобслуживания, что и в предыдущем упомянутом решении. Еще одним существенным недостатком ближайшего аналога является низкая надежность работы клапана в условиях повышенной загрязненности рабочей среды, маслянистые примеси которой забивают околомагнитное пространство, приводя к нарушениям работы клапана.
Раскрытие изобретения
Заявляемое техническое решение направлено на повышение ремонтопригодности и надежности работы клапана, за счет повышения технологичности конструкции и обеспечения возможности сборки клапана без применения специальных приспособлений.
Другим техническим результатом заявляемого технического решения стало повышение надежности работы клапана в условиях большой загрязненности рабочей среды, снижение риска засорения околомагнитного пространства примесями.
Вышеупомянутые технические результаты достигнуты благодаря предложенным усовершенствованиям конструкции клапана самодействующего, содержащего седло, ограничитель подъема и размещенный между ними запорный орган, поджатый к седлу посредством, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, из которых один - подвижный, установлен с возможностью перемещения в гнезде ограничителя подъема напротив второго магнита, установленного неподвижно.
Упомянутые усовершенствования, согласно заявляемому изобретению, заключаются в том, что ограничитель подъема выполнен составным из двух частей с плоскостью разъема, проходящей между магнитами пары так, что гнездо с подвижным магнитом расположено в ближайшей к седлу части, при этом неподвижный магнит выполнен цельным и установлен во второй части ограничителя подъема, а между упомянутыми частями в зоне расположения постоянных магнитов образована полость, сообщенная с проходными каналами ограничителя подъема.
Благодаря тому, что ограничитель подъема выполнен составным из двух частей и что плоскость разъема частей проходит между магнитами пары, обеспечена возможность раздельной установки подвижных и неподвижных магнитов. Магниты, на которые в процессе сборки исключено воздействие противоположных магнитных полей, легко и просто размещаются в соответствующих гнездах частей ограничителя подъема, где они удерживаются без посторонней помощи. В процессе сборки при сближении частей ограничителя с установленными в них магнитами, взаимодействие противоположных магнитных полей способствует удержанию магнитов в гнездах соединяемых частей.
Предлагаемое конструктивное исполнение клапана с разъемным ограничителем подъема позволило не только облегчить процессы сборки, но обеспечило возможность создания между магнитами пары достаточно просторной проходной полости, сообщенной с проходными каналами ограничителя подъема. По сравнению с известными аналогами, содержащими узкие проточки и отверстия, которые недостаточны для прохождения липких маслянистых примесей, в предложенной конструкции клапана загрязненный примесями поток рабочей среды свободно проходит между магнитами пары и выносится в проходные каналы ограничителя подъема.
Как и в ближайшем аналоге, подвижный магнит свободно перемещается в гнезде ограничителя подъема и взаимодействует с запорным органом, предохраняя его от удара об ограничитель подъема, способствуя скорейшему закрытию клапана, и обеспечивает поджатие запорного органа к седлу, т.е. выполняет функции толкателя. Т.к. магнит - деталь достаточно хрупкая, целесообразно, чтобы подвижный магнит со всех сторон, за исключением рабочего торца, обращенного в направлении неподвижного магнита, был закрыт оболочкой из немагнитного материала. В этом случае магнит будет защищен от истирающего и ударно-силового воздействия со стороны стенок гнезда ограничителя подъема и со стороны запорного органа.
Для защиты от возможного соударения с неподвижным магнитом подвижный магнит может быть слегка утоплен относительно открытого края оболочки со стороны рабочего торца. Неподвижный магнит также может быть несколько утоплен вглубь относительно края выемки-отверстия, в котором он установлен.
Для соблюдения соосности расположения подвижных и неподвижных магнитов, а также каналов ограничителя подъема его части зафиксированы между собой посредством штифта.
Заявляемое решение может быть использовано для кольцевых и дисковых клапанов, а также клапанов с запорными органами типа гриба, в которых подвижный магнит-толкатель не только установлен в гнезде ограничителя подъема, но и еще жестко связан с запорным органом.
Предлагаемый клапан прост в изготовлении и надежен в эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлен в разрезе кольцевой клапан, выполненный согласно заявляемому изобретению.
Осуществление изобретения
Клапан самодействующий содержит (см. фиг.1, 2) седло 1 с концентрично расположенными отверстиями и кольцевыми проточками для прохода газа, ограничитель подъема, состоящий из двух частей 2 и 3, запорный орган 4, выполненный с возможностью герметичного перекрытия проходных каналов 5 седла 1, и средство поджатия запорного органа 4 к седлу 1, выполненное в виде, по меньшей мере, одной пары постоянных магнитов 6 и 7, обращенных друг к другу одноименными полюсами.
Магнит 6 со всех сторон, за исключением рабочего торца, закрыт оболочкой 8 из немагнитного материала и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в гнезде 9 части 2 ограничителя подъема, ближайшей к седлу 1.
Магнит 7 неподвижно закреплен, например, посредством адгезионного слоя, в глухом отверстии 10 в части 3 ограничителя подъема, расположенном напротив гнезда 9 части 2 ограничителя.
Между частями 2 и 3, в зоне расположения постоянных магнитов, образована полость 11, сообщенная с каналами 12 ограничителя подъема, предназначенными для прохода газа. Части 2 и 3 ограничителя подъема зафиксированы от проворота посредством штифта 13 и стянуты вместе с седлом 1 с помощью шпильки 14 и гайки 15.
Клапан собирают следующим образом.
В гнезда 10 части 3 ограничителя подъема вклеивают магниты 7.
В седло 1 вставляют шпильку 14. На проходные каналы 5 седла 1 укладывают запорные кольца 4. Сверху на кольца устанавливают часть 2 ограничителя подъема с установленным в ней штифтом 13. В гнездах 9 части 2 ограничителя подъема размещают постоянные магниты 6. В завершении сборки устанавливают часть 3 ограничителя подъема с закрепленными в ней магнитами 7, одевая ее на шпильку 14 и совмещая штифт 13 с соответствующим отверстием. Это позволяет зафиксировать части 2 и 3 от возможного поворота и обеспечить соосность проходных отверстий и расположения магнитов 6 и 7.
Собранные части клапана стягиваются посредством гайки 15.
Самодействующий клапан (это может быть и всасывающий и нагнетательный) устанавливается в цилиндре компрессора. Запорный элемент 4 под воздействием разницы давлений открывает проходной канал 5 седла 1, воздействуя при этом на магнит 6, перемещая его в гнезде 9 ограничителя подъема.
Поток рабочей среды поступает из каналов 5 седла 1 и выходит через каналы 12 ограничителя подъема.
По мере сближения магнитов 6 и 7, обращенных друг другу одноименными полюсами, сила отталкивания увеличивается, происходит демпфирование запорного органа, предотвращается его соударение с ограничителем подъема. По мере открытия клапана давление выравнивается. Начинается закрытие клапана, при этом силы магнитного взаимодействия способствуют ускорению обратного движения запорного органа 4 и обеспечивают создание усилия, необходимого для закрытия клапана. В процессе работы клапана часть прокачиваемой среды попадает в полость 11 между магнитами, откуда ее выбрасывает в каналы 12 ограничителя подъема. Благодаря тому, что полость достаточно просторна, практически не происходит налипания грязи на поверхности магнитов, что способствует увеличению ресурса их безотказной работы.