RU2290558C1

RU2290558C1 - Valve

Info

Publication number: RU2290558C1
Application number: RU2005111483/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Юша (RU); Владимир Леонидович Юша; Андрей Владимирович Юша (RU); Андрей Владимирович Юша
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-12-27

Abstract

FIELD: power mechanical engineering.

SUBSTANCE: valve comprises seat and arrester of lifting with valves for flowing gas. At least one valving member is interposed between the seat and arrester. At least one additional valving member is mounted for permitting movement with respect to the seat and valving member. The additional valving members is provided with at least one through opening. The valving member has at least one through groove. The through opening in the additional member is shifted to the through groove in the valving member so that the flowing section of the opening and the groove are not coincident.

EFFECT: prolonged service life and enhanced efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения и предназначено для организации потоков рабочего газа в проточной части машин объемного действия, преимущественно компрессоров.The invention relates to the field of power engineering and is intended to organize the flow of working gas in the flow part of volumetric action machines, mainly compressors.

Известен клапан, содержащий седло, запорный орган в виде тонкой гибкой пластины, выполненной из упругого материала, и ограничитель подъема (А.с. СССР №1837122, МКИ⁵ F 04 В 39/10. Самодействующий клапан. Опубл. 30.08.03. Бюл. №32).A known valve containing a seat, a locking member in the form of a thin flexible plate made of elastic material, and a lift limiter (AS USSR No. 1837122, MKI ⁵ F 04 B 39/10. Self-acting valve. Publ. 30.08.03. Bull No. 32).

В таких клапанах имеют место высокие скорости соударения запорного органа с ограничителем подъема, что приводит к разрушению и деформации элементов конструкции клапана и, соответственно, к снижению ресурса клапана и ухудшению его герметичности.In such valves, there is a high collision speed of the locking element with the lift limiter, which leads to the destruction and deformation of the valve structural elements and, consequently, to a decrease in the valve life and deterioration of its tightness.

Известен клапан, содержащий седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа и расположенные между ними запорные органы (А.с. СССР №1225968, МКИ⁵ F 16 К 15/08. Кольцевой клапан. Опубл. 23.04.86. Бюл. №15).Known valve containing a seat and a lift limiter with channels for the passage of gas and the locking elements located between them (AS USSR No. 1225968, MKI ⁵ F 16 K 15/08. Ring valve. Publish. 04/23/86. Bull. No. 15 )

По сравнению с предыдущим аналогом такая конструкция более надежна и герметична за счет того, что запорный орган выполнен в виде более жесткой и прочной пластины, однако при высоких скоростях ее соударения с ограничителем клапана также происходит разрушение элементов клапана, снижается ресурс клапана и ухудшается его герметичность, кроме того, за счет инерционности пластины и большой высоты ее подъема имеет место запаздывание открытия и закрытия клапана, что приводит к увеличению потерь давления в клапане и снижает экономичность рабочего процесса машины объемного действия (Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. - М., 1987, с.157-167).Compared with the previous analogue, such a design is more reliable and tight due to the fact that the locking element is made in the form of a stiffer and stronger plate, however, at high speeds of its impact with the valve limiter, the valve elements are also destroyed, the valve life is reduced and its tightness is worsened, in addition, due to the inertia of the plate and its high lifting height, there is a delay in the opening and closing of the valve, which leads to an increase in pressure losses in the valve and reduces the operating efficiency th process machine volumetric (PLastinin PI Theory and Design of reciprocating compressors -. Moscow, 1987, s.157-167).

Наиболее близким к заявляемому является клапан, содержащий седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа, по крайней мере, один запорный орган, расположенный между ними и, по крайней мере, один дополнительный запорный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно седла и запорного органа между ними, причем в дополнительном запорном элементе выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие (Патент US 4478243 А, М. Кл. F 16 K 15/08. Опубл. 23.10.1984).Closest to the claimed is a valve containing a seat and a lift stop with channels for the passage of gas, at least one locking element located between them and at least one additional locking element installed with the possibility of movement relative to the saddle and the locking element between them, and in the additional locking element is made at least one through hole (Patent US 4478243 A, M. Cl. F 16 K 15/08. Publ. 23.10.1984).

По сравнению с аналогом такая конструкция позволяет увеличить проходное сечение в проточной части клапана, что приводит к снижению скорости газа в клапане. Однако большая высота подъема запорного органа и запорного элемента также приводит к высоким скоростям соударения этих деталей с ограничителем подъема и седлом и к их разрушению; при этом возникает инерционность запорного органа и дополнительного запорного элемента, что приводит к запаздыванию и несвоевременному открытию и закрытию клапана, снижающим экономичность рабочего процесса машины объемного действия.In comparison with the analogue, this design allows to increase the flow area in the flow part of the valve, which leads to a decrease in the gas velocity in the valve. However, the high lifting height of the locking element and the locking element also leads to high impact speeds of these parts with the lift limiter and the saddle and to their destruction; in this case, the inertia of the locking element and the additional locking element occurs, which leads to delay and untimely opening and closing of the valve, reducing the efficiency of the working process of the volumetric machine.

Задача изобретения - увеличение ресурса работы клапана и повышение экономичности за счет уменьшения времени его срабатывания и снижения потерь давления в нем.The objective of the invention is to increase the service life of the valve and increase efficiency by reducing its response time and reducing pressure losses in it.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапане, содержащем седло и ограничитель подъема с каналами для прохода газа, по крайней мере, один запорный орган, расположенный между ними и, по крайней мере, один дополнительный запорный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно седла и запорного органа между ними, причем в дополнительном запорном элементе выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие, а в замыкающем органе выполнена, по крайней мере, одна сквозная проточка, причем сквозное отверстие дополнительного запорного элемента выполнено со смещением относительно сквозной проточки запорного органа таким образом, что проходные сечения отверстия и проточки не совпадают друг с другом.The specified technical result is achieved by the fact that in the known valve containing a seat and a lift stop with channels for gas passage, at least one locking member located between them and at least one additional locking element mounted to move relative to the seat and a locking member between them, moreover, at least one through hole is made in the additional locking member, and at least one through hole is made in the closing organ, and the through opening TIFA additional locking element configured to be offset from the bore through the blocking member such that the communicating section and the bore holes do not coincide with each other.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1, 2 схематично показан заявляемый клапан с одним дополнительным запорными элементом и несколькими сквозными отверстиями в нем и несколькими сквозными проточками в запорном органе. На Фиг.1 клапан показан в закрытом положении, на Фиг.2 - в открытом.The invention is illustrated by drawings, where Fig.1, 2 schematically shows the inventive valve with one additional locking element and several through holes in it and several through grooves in the locking body. In Fig.1, the valve is shown in the closed position, in Fig.2 - in the open.

Клапан (Фиг.1, 2) содержит седло 1 и ограничитель подъема 2 с каналами 3 для прохода газа диаметром d₃ и каналами 4; запорный орган 5 толщиной δ₅. Между запорным органом 5 и седлом 1 установлен с возможностью перемещения относительно запорного органа 5 и седла 1 дополнительный запорный элемент 6 толщиной δ₆, в котором выполнены сквозные отверстия 7 диаметром d₇. В запорном органе 5 выполнены сквозные проточки 8 диаметром d₈, не совмещенные даже частично с отверстиями 7: минимальное расстояние Δ между центральной осью проточки 8 и центральной осью отверстия 7 меньше чем величина (d₈+d₇)/2. Между ограничителем подъема 2 и запорным органом 5 может быть установлена пружина 9.The valve (Fig.1, 2) contains a seat 1 and a lift limiter 2 with channels 3 for the passage of gas with a diameter of d ₃ and channels 4; locking member 5 with a thickness of δ ₅ . Between the locking body 5 and the saddle 1 is installed with the possibility of movement relative to the locking body 5 and the saddle 1, an additional locking element 6 of thickness δ ₆ , in which through holes 7 are made with a diameter of d ₇ . In the locking body 5, through grooves 8 with a diameter of d _{8 are made} , not even partially combined with holes 7: the minimum distance Δ between the central axis of the groove 8 and the central axis of the hole 7 is less than the value (d ₈ + d ₇ ) / 2. Between the limiter of the lift 2 and the locking element 5 can be installed spring 9.

Клапан (Фиг.1, 2) работает следующим образом. Давление газа, заполняющего всю проточную часть клапана, периодически изменяется (за счет работы машины объемного действия, в которой установлен клапан), причем давление газа в канале 3 седла 1 изменяется по одному закону, а давление газа в каналах 4 ограничителя подъема 2 - по другому закону (например, так, как это имеет место в поршневых компрессорах; см. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. - М., 1987). При этом давление газа действует на запорный орган 5 и на дополнительный запорный элемент 6 как со стороны седла 1, так и со стороны ограничителя подъема 2.The valve (Fig.1, 2) works as follows. The pressure of the gas filling the entire flow part of the valve periodically changes (due to the operation of the volumetric machine in which the valve is installed), the gas pressure in the channel 3 of the seat 1 changing according to one law, and the gas pressure in the channels 4 of the lift limiter 2 according to another the law (for example, as it takes place in reciprocating compressors; see Plastinin PI Theory and design of reciprocating compressors. - M., 1987). In this case, the gas pressure acts on the locking member 5 and on the additional locking element 6 both from the side of the seat 1 and from the side of the lift limiter 2.

Когда величина давления газа в канале 3 седла 1 превысит величину давления газа в каналах 4 ограничителя 2 и суммарная сила от действия давления газа на запорный орган 5 превысит силу упругости пружины 9, запорный орган 5 начнет подниматься над дополнительным запорным элементом 6, освобождая сечение отверстия 7 для прохода газа. Так как толщина δ₅ и масса запорного органа 5 малы (по сравнению с прототипом диаметры отверстий 7 и проточек 8 существенно меньше диаметра одного отверстия в дополнительном запорном органе, при той же суммарной площади проходного сечения, что позволяет обеспечить такую же прочность запорного органа 5, как в прототипе, но при его меньшей толщине), для преодоления его инерционности потребуется небольшой перепад давления и, соответственно, небольшой интервал времени для создания требуемого перепада давления. То есть при малых потерях давления в клапане будет обеспечено частичное открытие клапана при минимальном запаздывании, что также ведет к снижению потерь давления в клапане и уменьшению обратного потока через клапан (Юша В.Л., Танкин В.В. «Оценка эффективности применения прямоточных систем газораспределения с самодействующими клапанами в быстроходных компрессорах»/ Компрессорная техника и пневматика, 2004 г., №6, с.30-33).When the gas pressure in the channel 3 of the seat 1 exceeds the gas pressure in the channels 4 of the limiter 2 and the total force from the gas pressure on the shut-off element 5 exceeds the elastic force of the spring 9, the shut-off element 5 will begin to rise above the additional shut-off element 6, freeing up the section of the hole 7 for the passage of gas. Since the thickness δ ₅ and the mass of the locking member 5 are small (in comparison with the prototype, the diameters of the holes 7 and the grooves 8 are significantly smaller than the diameter of one hole in the additional locking member, with the same total passage area, which ensures the same strength of the locking member 5, as in the prototype, but with its smaller thickness), to overcome its inertia will require a small pressure drop and, accordingly, a small time interval to create the required pressure drop. That is, with small pressure losses in the valve, a partial opening of the valve will be ensured with a minimum delay, which will also lead to a decrease in pressure losses in the valve and a decrease in the return flow through the valve (Yusha V.L., Tankin V.V. “Evaluation of the efficiency of direct-flow systems gas distribution with self-acting valves in high-speed compressors ”/ Compressor technology and pneumatics, 2004, No. 6, p.30-33).

Кроме того, S - площадь проходного сечения проточки 8 меньше, чем S' - площадь проходного сечения канала 3 седла 1, благодаря чему давление газа в канале 3 седла 1 будет оставаться выше, чем давление газа в каналах 4 ограничителя подъема 2 над дополнительным запорным элементом 6, при этом пружина 9, поджатая запорным органом 5, не оказывает сопротивления движению дополнительного запорного элемента 6, и тот начинает подниматься над поверхностью седла 1 так, что газ проходит через канал 3 седла 1, а далее - частично через щель высотой hc между седлом 1 и дополнительным запорным элементом 6 в каналы 4 ограничителя подъема 2, и частично - через отверстие 7 в проточки 8 и через щель высотой h' между запорным органом 5 и дополнительным запорным элементом 6 в каналы 4 ограничителя подъема 2. Движение запорного органа 5 и дополнительного запорного элемента 6 вверх продолжается до тех пор, пока они не коснутся соответствующих поверхностей ограничителя подъема 2 (Фиг.2).In addition, S is the passage area of the groove 8 is less than S 'is the area of the passage section of the channel 3 of the seat 1, so that the gas pressure in the channel 3 of the saddle 1 will remain higher than the gas pressure in the channels 4 of the lift limiter 2 above the additional locking element 6, while the spring 9, pressed by the locking member 5, does not resist the movement of the additional locking element 6, and it begins to rise above the surface of the seat 1 so that the gas passes through the channel 3 of the seat 1, and then partially through a gap hc between the seat 1 and additional with an additional locking element 6 into the channels 4 of the lift limiter 2, and partially through the hole 7 in the grooves 8 and through a slot with a height h 'between the locking element 5 and an additional locking element 6 into the channels 4 of the lift limiter 2. Movement of the locking element 5 and the additional locking element 6 upwards continues until they touch the corresponding surfaces of the lift stop 2 (FIG. 2).

В дальнейшем, когда давление газа в каналах 3 седла 1 и каналах 4 ограничителя подъема 2 выравнивается, запорный орган 5 и запорный элемент 6 под действием пружины 9 вернутся в исходное положение, герметично перекрыв проточную часть клапана (Фиг.1).In the future, when the gas pressure in the channels 3 of the seat 1 and channels 4 of the lift stop 2 is equalized, the shut-off element 5 and the shut-off element 6 will return to their original position by the action of the spring 9, hermetically closing the flow part of the valve (Figure 1).

Суммарная площадь проходного сечения клапана определяется суммой площадей проходных сечений двух кольцевых щелей: между седлом 1 и дополнительным запорным элементом 7 и между запорным органом 5 и дополнительным запорным элементом 6, а также площадей проточек 8 в запорном органе 5. Естественно, что при неизменных высотах подъема запорного органа 5 и дополнительного запорного элемента 6 такая суммарная площадь больше, по сравнению с прототипом, у которого суммарная площадь состоит лишь из двух кольцевых щелей. Поэтому перепад давления в проточной части заявляемого клапана будет меньше, чем в прототипе (то есть меньше станут потери давления в клапане при том же расходе газа). При этом газовая сила от действия этого перепада давления на запорный орган 5 и дополнительный запорный элемент 6 также будет меньше, и, соответственно, будут меньше скорости их движения и скорости соударения с поверхностями ограничителя подъема 2.The total passage area of the valve is determined by the sum of the areas of the passage sections of two annular slots: between the seat 1 and the additional locking element 7 and between the locking body 5 and the additional locking element 6, as well as the areas of the grooves 8 in the locking body 5. Naturally, at constant lifting heights the locking body 5 and the additional locking element 6, such a total area is larger compared to the prototype, in which the total area consists of only two annular slots. Therefore, the pressure drop in the flow part of the inventive valve will be less than in the prototype (that is, there will be less pressure loss in the valve at the same gas flow rate). In this case, the gas force from the action of this differential pressure on the locking element 5 and the additional locking element 6 will also be less, and, accordingly, will be less than the speed of their movement and the speed of impact with the surfaces of the lift limiter 2.

Таким образом, предлагаемый клапан позволяет, по сравнению с ранее известными, увеличить ресурс работы клапана и повысить экономичность за счет уменьшения времени его срабатывания и снижения потерь давления в нем.Thus, the proposed valve allows, in comparison with previously known, to increase the service life of the valve and increase efficiency by reducing its response time and reducing pressure losses in it.

Claims

A valve comprising a seat and a lift stop with channels for gas passage, at least one locking element located between them and at least one additional locking element mounted to move relative to the seat and the locking element between them, and in an additional the locking element has at least one through hole, characterized in that at least one through groove is made in the locking body, the through hole of the additional element being made with relative to the through groove of the locking member so that the passage sections of the hole and the grooves do not coincide with each other.