ВПУСКНОЙ КЛАПАН КОМПРЕССОРА
COMPRESSOR INLET VALVE

Изобретение относится к впускному клапану компрессора.
Известно, что для изменения расхода компрессора впуск компрессора можно прикрывать.
С этой целью во впускном канале на впуске компрессора устанавливают клапан, который может изменять расход подаваемого газа, а также может прикрывать впуск.
С этой целью, например, обычно используют двухстворчатый клапан.
Недостаток состоит в том, что даже когда такой клапан полностью открыт, он все же частично блокирует впуск.
Это ведет к потере производительности из-за определенного ограничения газового потока.
Известен впускной клапан, раскрытый в документе DE 10.2012.011.423, в котором проход в трубе можно регулировать с помощью пластин, установленных на ползунах, которые могут перемещаться в радиальном направлении трубы для перекрывания прохода трубы в большей или меньшей степени, причем в рассматриваемом случае эти ползуны образованы треугольными направляющими, выступающими внутрь, которые постоянно загораживают проход в трубе. Кроме того пластины, которые в этом случае не показаны на чертежах в DE 10.2012.011.423, всегда создают ограничение прохода в трубе, даже при наибольшем отведении ползунов в радиальном направлении.
Другой недостаток впускного клапана из DE 10.2012.011.423 состоит в том, что он, фактически, образует в трубе крестовидный канал с острыми частями, выступающими внутрь, что создает турбулентность, ведущую к нежелательным потерям.
Известен впускной клапан, раскрытый в документе US 4.122.668, с поворотными пластинами, которые установлены во впускном канале турбины и которые, таким образом создают препятствие течению газа к турбине. Проход, который ограничен пластинами, также имеет неправильную форму с угловыми краями, которые создают турбулентность, причем неправильная форма прохода является непостоянной, что затрудняет регулирование положения пластин.
Задачей изобретения является преодоление, по меньшей мере, одного вышеуказанных и других недостатков.
Объектом изобретения является впускной клапан компрессора, предназначенный для установки во впускном канале компрессора, содержащий трубу для соединения с впускным каналом и корпус, проходящий вокруг этой трубы и образующий камеру с двумя стенками, расположенными напротив друг друга, соответственно, основанием и крышкой, которые проходят сбоку вокруг трубы, причем в этой камере впускной клапан содержит диафрагму в форме ряда пластин, которые расположены с возможностью перемещения со скольжением на основании, причем эти пластины представляют собой выступающие секции, которые примыкают вплотную друг к другу или входят друг в друга краями выступающих секций, пластины снабжены пальцами, которые способны перемещаться посредством скольжения в радиально ориентированных пазах в основании, и обеспечены средства для одновременного поворачивания пластин вокруг этих пальцев во время радиального перемещения пальцев в вышеуказанных пазах между закрытым положением, в котором выступающие секции ориентированы радиально для перекрывания прохода в трубе, и открытым положением, в котором выступающие секции отведены в сторону от трубы.
Выступающая секция пластины представляет собой секцию пластины, которую используют для перекрывания прохода в трубе. В добавление к этой выступающей секции пластина также имеет секцию, с помощью которой она установлена на основании с возможностью перемещения со скольжением.
Преимущество такого впускного клапана состоит в том, что пластины диафрагмы могут быть полностью повернуты в камеру.
Таким образом, проход трубы полностью открыт, поэтому в нем отсутствуют какие-либо ограничения для газового потока. Это ведет к улучшенной и более эффективной работе, когда требуется обеспечить полный расход компрессора.
Предпочтительно, указанные средства образованы пластинами, имеющими направляющий край, обращенный в сторону от вершины выступающей секции, который благодаря контакту с неподвижным выступом на основании вынуждает пластину поворачиваться вокруг вышеуказанного пальца во время радиального перемещения пальца в вышеуказанном радиально ориентированном пазу.
Преимущество вышеописанной конструкции состоит в том, что ее можно легко внедрить. Кроме того, не требуются никакие подвижные части, поэтому износ или выход из строя вышеуказанных средств является минимальным.
В предпочтительном варианте выполнения впускной клапан содержит привод для открывания и закрывания впускного клапана посредством, по меньшей мере, радиального перемещения одного из вышеуказанных пальцев в радиально ориентированном пазу.
Поскольку края выступающих секций плотно примыкают друг к другу, во время радиального перемещения одного пальца другие пальцы или пластины автоматически перемещаются вместе с ним, поскольку пластина поворачивается вокруг пальца одновременно с радиальным перемещением.
Другими словами, для перемещения всех пластин одновременно необходимо с помощью привода интенсивно перемещать только одну пластину.
Поскольку привод должен приводить в движение только один палец, привод может иметь относительно простую конструкцию.
В практически применимом варианте выполнения, по меньшей мере, один из вышеуказанных пальцев пластин проходит с одной из сторон пластины, причем его первая часть способна перемещаться со скольжением в радиально ориентированном пазу основания, а вторая часть удерживается с возможностью перемещения со скольжением на одной линии с первой частью в пазу поворотного диска, который установлен с возможностью поворачивания с помощью исполнительного механизма между пластинами и крышкой корпуса, так что поворачивание поворотного диска вызывает радиальное перемещение пластин.
Исполнительный механизм и поворотный диск могут рассматриваться в качестве привода.
Согласно предпочтительной характеристике изобретения края выступающей секции, с помощью которых пластины плотно примыкают друг к другу, имеют профиль, полученный фасонной обработкой, в результате чего эти края могут плотно входить друг в друга.
Это обеспечивает надлежащую герметичность между разными пластинами, поэтому никакие нежелательные газовые потоки не могут проходить через впускной клапан, когда он закрыт.
В предпочтительном варианте выполнения пластины являются плоскими, поэтому они предпочтительно лежат в одной плоскости.
Это означает, что они также перемещаются и поворачиваются в вышеуказанной плоскости.
Такой вариант выполнения отличается от известной диафрагмы, в которой при открывании и закрывании клапана пластины перемещаются со скольжением друг по другу.
Форма и размеры составных частей впускного клапана предпочтительно таковы, что во всех состояниях впускного клапана пластины ограничивают проход в виде кольцевой или приблизительно кольцевой периферии или в форме вписанного правильного многоугольника.
Вследствие этого впускной клапан не имеет острых частей, выступающих внутрь, что могло бы привести к нежелательной турбулентности и связанным с этим потерям потока.
Помимо открывания и закрывания впускной клапан обеспечивает пропорциональное увеличение и уменьшение проходящего через него потока, что позволяет осуществлять простое и стабильное управление.
Для лучшего понимания особенностей изобретения далее в качестве примера представлено описание нескольких предпочтительных вариантов впускного клапана компрессора согласно изобретению без каких-либо ограничений со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 схематично показан впускной клапан согласно изобретению, вид сверху;
на фиг. 2 - разрез по линии II-II на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез по линии III-III на фиг. 1;
на фиг. 4 - диафрагма впускного клапана на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 5 - диафрагма с поворотным диском впускного клапана на фиг. 1;
на фиг. 6 и 7 - диафрагма на фиг. 4 в двух других состояниях, вид в перспективе.
Впускной клапан 1, показанный на фиг. 1-3, содержит трубу 2, которая предназначена для соединения с впускным каналом компрессора.
Вокруг трубы 2 проходит корпус 3, который ограничивает камеру 4.
Камера 4 содержит две стенки 5 напротив друг друга, которые образованы основанием 6 и крышкой 7 корпуса 3.
В этом случае, но необязательно, крышка 7 и основание 6 проходят перпендикулярно оси X-X' трубы 2.
Часть трубы 2, которая соединена с основанием 6, в этом случае предназначена для соединения с впускным каналом компрессора. Крышку 7 также можно соединять с впускным каналом.
Как можно видеть на фиг. 1 и 2, основание 6 и крышка 7 являются двумя отдельными деталями, которые можно соединять друг с другом винтами 8. Вместо винтов 8 также могут быть использованы другие крепежные средства, например, болты, зажимы, байонетное соединение и т.п. без отклонения от объема изобретения.
Также возможно разъемное крепление крышки 7 и основания 6 друг с другом, например, для обеспечения возможности технического обслуживания и ремонта впускного клапана 1.
В камере 4 впускной клапан 1 содержит диафрагму 9. Как можно видеть на фиг. 4, эта диафрагма 9 содержит ряд пластин 10, в этом случае восемь пластин 10.
Понятно, что количество пластин необязательно должно быть равно восьми, поэтому количество пластин 10 также может быть больше или меньше восьми.
Точное количество пластин 10 зависит, например, от взаимосвязи между наименее возможным количеством компонентов и точно регулируемой диафрагмой 9.
В этом случае все пластины 10 являются идентичными и имеют одинаковую форму и размеры.
В показанном примере пластины 10 являются плоскими, поэтому все они лежат в одной плоскости.
Пластины 10 расположены на основании 6 в указанной плоскости с возможностью перемещения со скольжением. С этой целью основание 6 является плоским.
В основании 6 корпуса 3 установлено уплотнительное кольцо 11 X-образного сечения в канавке 12, выполненной для этого в основании 6. Указанное уплотнительное кольцо 11 X-образного сечения обеспечивает герметизацию между основанием и пластинами 10, которые вплотную к основанию 6.
Понятно, что канавка 12 также может быть выполнена в крышке 7, а не в основании 6. В таком случае уплотнительное кольцо 11 X-образного сечения обеспечивает герметизацию между крышкой 7 и пластинами 10.
Также понятно, что вместо уплотнительного кольца 11 X-образного сечения можно использовать уплотнение другого типа, например, уплотнительное кольцо круглого сечения. Уплотнение должно обеспечивать герметичность по внутренней стороне впускного клапана.
Пластины 10 представляют собой выступающие секции 13, причем пластины 10 примыкают вплотную друг к другу краями 14 этих выступающих секций 13.
Пластины 10 имеют такую форму, что они ограничивают в каждом положении проход в виде кольцевой или приблизительно кольцевой периферии или вписанного правильного многоугольника, как показано на фиг. 6, без выступающих внутрь острых частей.
В рассматриваемом случае выступающая секция 13 имеет клиновидную форму с прямыми краями 14. В дальнейшем выступающая секция 13 также именуется как клиновидная секция 13.
Понятно, что выступающая секция 13 необязательно должна быть клиновидной. Выступающая секция 13 также может иметь другую форму без отклонения от объема изобретения.
Вышеуказанные края 14 имеют профиль 15, полученный фасонной обработкой, в результате чего края плотно скользят друг в друге. В этом случае один край 14 является вогнутым краем, в то время как другой край 14 является выпуклым краем. Это можно видеть на фиг. 3.
Края также могут иметь соединение типа ласточкин хвост, причем в таком случае один из краев 14 клиновидной секции 13 содержит шип в виде ласточкина хвоста, а другой край содержит паз в виде ласточкина хвоста.
В результате можно получить надлежащее взаимное смыкание пластин 10.
Угол A, который образуют края 14 клиновидной секции 13, равен 360°, поделенным на количество пластин 10, и, таким образом, в рассматриваемом случае равен 45°.
Пластины 10 являются достаточно прочными, например, выполнены из пригодного материала, такого как алюминий или нержавеющая сталь, и/или имеют относительно большую толщину, поэтому они могут выдерживать воздействия давления в компрессоре. Таким образом, края 14 клиновидных секций 13 можно подвергать фасонной обработке для получения профиля 15.
Как указано выше, пластины 10 расположены с возможностью перемещения со скольжением на основании 6 корпуса 3. С этой целью пластины 10 снабжены пальцами 16, которые могут перемещаться со скольжением в радиально ориентированном пазу 17 в основании 6. Это показано на фиг. 4.
Таким образом, радиальное перемещение пальца 16 в пазу 17 вызывает радиальное перемещение пластины 10.
Также обеспечены средства 18 для обеспечения одновременного поворачивания пластин 10 вокруг пальцев 16 во время радиального перемещения шпинделей в пазах 17.
Эти средства 18 образованы пластинами 10, имеющими направляющий край 19, обращенный в сторону от вершины клиновидной секции 13, который может контактировать с неподвижным выступом 20 на основании 6 корпуса 3, как показано на фиг. 4.
Этот выступ 20 обеспечивает, что пластина 10 принудительно поворачивается вокруг пальца 16, когда палец движется по пазу 17, поскольку выступ 20 приходит в контакт направляющим краем 19.
Направляющий край 19 содержит прямую часть 21, которая проходит под углом B к краю 14 клиновидной секции 13. В рассматриваемом случае этот угол является тупым.
Неподвижный выступ 20 действует на эту прямую секцию 21, вызывая поворачивание пластин 10.
Эта прямая секций 21 соединена посредством закругленной части 22 с другим краем 14 клиновидной секции 13.
В рассматриваемом случае закругленная часть 22 является дуговой, в соответствии с чем центр дуговой части расположен на радиальном расстоянии от вершины клиновидной секции 13.
Для обеспечения радиального перемещения пальцев 16 и, таким образом, также и перемещения пластин 10, по меньшей мере, один из вышеуказанных пальцев 16 пластин 10 проходит с одной из сторон пластины 10. В рассматриваемом случае все пальцы 16 проходят через пластины 10, но это не является обязательным.
Первая часть 16a может перемещаться со скольжением в радиально ориентированном пазу 17 основания 6, в то время как вторая часть 16b удерживается с возможностью перемещения со скольжением в пазу 23 поворотного диска 24.
Как показано на фиг. 4, а также на фиг. 2, этот поворотный диск 24 расположен на пластинах 10, точнее, между диафрагмой 9 и крышкой 7 корпуса 3.
На стороне, которая обращена к пластинам 10, поворотный диск 24 содержит вышеуказанные пазы 23, в которых удерживаются вторые части 16b пальцев 16.
На фиг. 5 пунктиром показана ориентация указанных пазов 23.
Благодаря относительной ориентации пазов 17 в основании 6 по отношению к пазам 23 в поворотном диске 24, поворачивание поворотного диска 24 относительно основания 6 обеспечивает радиальное перемещение пальцев 16 и, таким образом, пластин 10.
Поворотный диск 24 имеет кольцеобразный вертикальный край 25, который удерживается с возможностью поворачивания в соответствующем кольцевом пазу 26 в крышке 7, в результате чего этот кольцеобразный вертикальный край 25 действует в качестве опоры для поворачивания поворотного диска 24 вокруг оси X-X' трубы 2. Таким образом, относительное положение поворотного диска 24 остается неподвижным по отношению к крышке 7.
Для поворачивания поворотного диска 24 обеспечен исполнительный механизм 27, в рассматриваемом случае линейный исполнительный механизм.
Как показано на фиг. 3, поворотный диск 24 снабжен рабочей собачкой 28, которая проходит через паз 29, продолжающийся в боковом или поперечном направлении в крышке 7, в результате чего эта рабочая собачка 28 может перемещаться со скольжением в указанном пазу 29 с помощью вышеуказанного исполнительного механизма 27 для открывания и закрывания впускного клапана посредством поворачивания поворотного диска 24.
Рабочая собачка 28 расположена в отверстии 30 для скользящего соединения в поворотном диске 24, как показано на фиг. 5, для обеспечения поворачивания поворотного диска 24 посредством прямолинейного перемещения рабочей собачки 28.
Принцип работы впускного клапана 1 является очень простым и состоит в следующем.
Во время эксплуатации труба 2 впускного клапана 1 соединена с впускным каналом компрессора.
Когда впускной клапан 1 закрыт, как показано на фиг. 1 и 4, никакой газ не может проходить ни в одном направлении, ни в другом направлении. Это означает, что никакой сжатый газ не может выделяться из компрессора в окружающую среду через впускной клапан 1.
Это связано с тем, что края 15 клиновидных секций 13 герметично сомкнуты друг с другом, и уплотнительный элемент, в рассматриваемом случае уплотнительное кольцо X-образного сечения, в основании 6 обеспечивает необходимое уплотнение между пластинами 10 и основанием 6 корпуса 3.
При необходимости подачи газа впускной клапан 1 открывается.
Это обеспечивается с помощью исполнительного механизма 27, который перемещает рабочую собачку 28 в пазу 29 крышки 7.
Когда рабочая собачка 28 контактирует с отверстием 30 для скользящего соединения в поворотном диске 24, рабочая собачка 28 поворачивает поворотный диск 24 благодаря этому перемещению.
Благодаря этому поворачиванию пазы 23 в поворотном диске 24 перемещаются относительно пазов 17 в основании 6, и поворотный диск 24 вызывает радиальное перемещение пальцев 16, которые проходят одним концом 16b в пазы 23 поворотного диска 24 и проходят другим концом 16a в пазы 17 основания 16. В рассматриваемом случае пальцы 16 перемещаются радиально наружу.
Понятно, что поворотный диск 24 совместно с исполнительным механизмом 27 можно рассматривать как привод для открывания и закрывания впускного клапана 1 посредством перемещения, по меньшей мере, одного из пальцев 16 в радиально ориентированных пазах 17 в основании 6.
В результате пластины 10 перемещаются в радиальном направлении. Благодаря воздействию выступов 20 на направляющие края 19 это будет связано с одновременным поворачиванием пластин 10 вокруг пальцев 16.
Указанное состояние показано на фиг. 6, где впускной клапан 1 частично открыт. Как можно видеть на этом чертеже, пластины 10 повернуты по часовой стрелке вокруг пальцев 16.
Поскольку пластины 10 поворачиваются под действием выступов 20 во время радиального перемещения пальцев в радиально ориентированных пазах 17 в основании 6, при открывании впускного клапана 1 пластины 10, фактически, поворачиваются в сторону от трубы 2 и полностью или, по меньшей мере, частично убираются в камеру 4 корпуса 3 таким образом, что в месте расположения впускного клапана 1 канал в трубе 2 не блокируется пластинами 10.
При дальнейшем перемещении поворотного диска 24 пластины, в конечном итоге, полностью оказываются в камере 4, как показано на фиг. 7.
Таким образом, все сечение трубы 2 оказывается свободным, поэтому в полностью открытом состоянии впускного клапана 1 поток газа не имеет никаких ограничений.
Важно отметить, что при указанном перемещении пластин 10 края 14 клиновидных секций 13, фактически, образуют направляющую для клиновидных секций 13.
Таким образом, открывание и закрывание диафрагмы 9 впускного клапана 1 можно выполнять посредством непрерывного плавного перемещения.
Для закрывания диафрагмы 9 впускного клапана 1 поворотный диск поворачивается в другом направлении посредством перемещения рабочей собачки 28 исполнительным механизмом 27 в другом направлении.
В результате пластины 10 поворачиваются назад из камеры 4 в направлении трубы 2, и пальцы 16 одновременно перемещаются в радиальном направлении в пазах 17 в основании 6, так что пластины 10 снова, по меньшей мере, частично блокируют сечение трубы 2.
Изобретение никоим образом не ограничено до вариантов выполнения, описанных в качестве примера и показанных на чертежах, и такой впускной клапан компрессора можно внедрять во всех видах форм и размеров без отклонения от объема изобретения.