Автоматический клапан с удерживающим пружины кольцом
Изобретение относится к автоматическим клапанам, например к кольцевому клапану. Автоматический клапан содержит клапанное седло, имеющее первые проходы для потока газа, проходящие через указанное седло, и клапанный ограничитель, имеющий вторые проходы для потока газа, проходящие через указанный ограничитель. Клапан дополнительно содержит затворный элемент, расположенный, с возможностью перемещения, между указанным клапанным ограничителем и указанным клапанным седлом. Затворный элемент выполнен с возможностью поджатия набором пружинных элементов в закрытое положение с обеспечением уплотняющего взаимодействия с клапанным седлом для закрытия указанных первых проходов для потока газа. Также имеется удерживающее пружины кольцо со множеством удерживающих пружины седел. Каждый пружинный элемент частично расположен в соответствующем пружинном кармане, образованном в клапанном ограничителе, и удерживается в соответствующем удерживающем пружину седле. Таким образом, достигается более равномерное поджимающее воздействие пружинных элементов на затворные элементы для их перемещения, что способствует более плавной работе клапана и предотвращает возникновение изгибных напряжений на затворных элементах. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение относится к автоматическим клапанам, например к кольцевому клапану. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся, в частности, к автоматическим кольцевым клапанам для поршневых компрессоров. Согласно другому аспекту предложенное изобретение относится к поршневым компрессорам.
Как правило, автоматические клапаны используют, например, в поршневых компрессорах. Автоматические клапаны располагают как на стороне всасывания компрессора, так и на стороне выпуска компрессора, для автоматического открытия и закрытия впускного отверстия и выпускного отверстия компрессора под управлением давления внутри цилиндра компрессора.
Предпочтительный вариант осуществления автоматического кольцевого клапана в соответствии с существующим уровнем техники проиллюстрирован на фиг. 1. Автоматический кольцевой клапан 1 содержит клапанное седло 2 и клапанный ограничитель 3. Указанное клапанное седло выполнено с расположенными по окружности проходами 4 для потока газа, проходящими через клапанное седло 2. В свою очередь, клапанный ограничитель 3 выполнен с проходами 5 для потока газа. Центральный винт 6 соединяет клапанное седло 2 и клапанный ограничитель 3 друг с другом с образованием пространства 7 между указанными седлом и ограничителем. Между клапанным седлом 2 и клапанным ограничителем 3 обеспечено наличие множества концентрично расположенных затворных колец 8. Каждое затворное кольцо 8 расположено вдоль набора соответствующих, расположенных по кольцу проходов 4 для потока газа, выполненных в клапанном седле 2. Для каждого затворного кольца 8 обеспечено наличие множества нажимных пружин 9 для поджатия затворного кольца в закрытое положение, причем затворное кольцо 8 закрывает соответствующее множество проходов 4 для потока газа путем уплотнительного контакта с соответствующими уплотнительными поверхностями 4А проходов 4 для потока газа. Нажимные пружины 9 расположены в соответствующих пружинных карманах 10, выполненных в клапанном ограничителе 3.
Разница давления в клапане 1 вызывает автоматическое открытие и закрытие клапана. На фиг. 2 проиллюстрирована головка 11 поршневого компрессора с использованием четырех автоматических кольцевых клапанов 1, расположенных на впускном и выпускном отверстиях компрессора и обозначенных 1А, 1В, 1С, 1D.
Более подробно, головка 11 компрессора ограничивает цилиндр 13 компрессора, а поршень 14 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Шток 15 поршня 14 соединен с кулисой (не показана), выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршня 14, как показано двойной стрелкой f14. Поршень 14 делит цилиндр 13 на две отдельные компрессионные камеры 13А, 13В.
Головка 11 компрессора имеет первое впускное отверстие 17, проточно сообщающееся с первой компрессионной камерой 13А через первый автоматический кольцевой клапан 1А. Второе впускное отверстие 19 проточно сообщается со второй компрессионной камерой 13В через второй автоматический кольцевой клапан 1В. Первое выпускное отверстие 21 проточно сообщается с первой компрессионной камерой 13А через третий автоматический кольцевой клапан 1С, и второе выпускное отверстие 23 проточно сообщается со второй компрессионной камерой 13В через четвертый автоматический кольцевой клапан 1D.
Возвратно-поступательное перемещение поршня 14 вызывает избирательное всасывание газа в первую компрессионную камеру 13А и выпуск сжатого газа из второй компрессионной камеры 13В, и наоборот. Автоматические кольцевые клапаны 1А, 1В, 1С и 1D выполнены с возможностью избирательного открытия при превышении давления в первых проходах 4 для потока газа над упругой силой пружин 9.
Коленчатый вал поршневых компрессоров выполнен с возможностью вращения с частотой вращения в диапазоне, например, 100-1200 об/мин и, как правило, между 200 и 1000 об/мин. Таким образом, затворные кольца 8 подвержены воздействию периодических ходов на открытие и закрытие с высокой скоростью. Как правило, данные кольца изготовлены из композитного материала, например из армированной волокнами синтетической смолы, для уменьшения массы данных колец и, соответственно, инерции. Клапанное седло 2 и клапанный ограничитель 3 изготовлены, как правило, из металла.
В заявленном изобретении предложен автоматический клапан, например автоматический клапан для поршневых компрессоров, причем нажимные пружинные элементы, выполненные с возможностью воздействия на затворный элемент клапана, соединены посредством удерживающего пружины кольца, расположенного между пружинными элементами и затворным элементом, для обеспечения направления пружинных элементов и более равномерного поджимающего воздействия на затворный элемент.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предложен автоматический клапан, содержащий в комбинации: клапанное седло, имеющее первые проходы для потока газа, проходящие через указанное клапанное седло, клапанный ограничитель, имеющий вторые проходы для потока газа, проходящие через указанное клапанный ограничитель, по меньшей мере один затворный элемент, расположенный между указанным клапанным ограничителем и указанным клапанным седлом и выполненный с возможностью перемещения, по меньшей мере один набор пружинных элементов, поджимающих указанный по меньшей мере один затворный элемент в закрытое положение с обеспечением уплотняющего взаимодействия с указанным клапанным седлом для закрытия указанных первых проходов для потока газа, по меньшей мере одно удерживающее пружины кольцо, выполненное с удерживающими пружины седлами. Удерживающее пружины кольцо расположено, преимущественно, между клапанным ограничителем и затворным элементом. При этом каждый пружинный элемент из указанного набора пружинных элементов частично расположен в соответствующем пружинном кармане, образованном в указанном клапанном ограничителе, и удерживается в соответствующем одном седле из указанных удерживающих пружины седел.
В некоторых вариантах осуществления изобретения указанный затворный элемент состоит из множества кольцевых затворов. С каждым затворным кольцом соединено соответствующее удерживающее пружины кольцо, выполненное с возможностью удержания пружинных элементов, воздействующих на тот же кольцевой затвор.
В некоторых вариантах осуществления изобретения удерживающее пружины кольцо имеет поверхность, обращенную к клапанному седлу и контактирующую с указанным по меньшей мере одним затворным элементом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения для каждого затворного элемента или для каждого затворного кольца обеспечено наличие только одного набора пружинных элементов. В других вариантах осуществления изобретения может быть дополнительно обеспечено наличие вторичных пружинных элементов, расположенных между удерживающим пружины кольцом и соответствующим затворным элементом. В подобных конструкциях затворный элемент или затворное кольцо выполнено с возможностью поджатия двумя наборами пружинных элементов, расположенных последовательно.
В одном варианте осуществления изобретения удерживающее пружины кольцо выполнено с возможностью сопряжения путем сдвига с соответствующим кольцевым пазом, выполненным в клапанном ограничителе.
Клапан может состоять из множества удерживающих пружины колец и множества наборов пружинных элементов, причем указанные пружинные элементы из каждого набора пружинных элементов частично расположены в удерживающих пружины седлах соответствующего кольца из указанного множества удерживающих пружины колец. Каждое удерживающее пружины кольцо может действовать совместно с соответствующим затворным кольцом.
Затворный элемент может состоять из затворной пластины или множества затворных пластин. В некоторых вариантах осуществления изобретения затворный элемент содержит множество концентрично расположенных затворных колец. При этом затворные кольца могут быть соединены друг с другом, например, посредством гибких соединительных элементов, или могут быть механически независимы друг от друга.
Пружинные элементы могут представлять собой винтовые нажимные пружины. При этом каждый пружинный элемент имеет первый конец и второй конец, причем первый конец размещен в соответствующем кармане из указанных пружинных карманов, и второй конец удерживается в соответствующем седле из указанных удерживающих пружины седел соответствующего удерживающего пружины кольца.
В некоторых вариантах осуществления изобретения каждое удерживающее пружины кольцо содержит множество вторичных удерживающих пружины седел. В каждом указанном вторичном удерживающем пружину седле может быть расположен вторичный пружинный элемент, выполненный с возможностью упругого контакта с указанным по меньшей мере одним затворным элементом.
Преимущественно, удерживающие пружины кольца могут быть выполнены из демпфирующего материала. Например, указанные удерживающие пружины кольца могут быть изготовлены из композитного материала. В некоторых вариантах осуществления изобретения удерживающие пружины кольца изготовлены из армированного термопластичного материала. При этом указанный термопластичный материал может быть армирован волокнами, выбираемыми из группы, состоящей из: стекловолокон, углеродных волокон, арамидных волокон или комбинаций перечисленных волокон.
Согласно другому аспекту, предложенное изобретение относится к автоматическому клапану, содержащему: клапанное седло, имеющее первые проходы для потока газа, проходящие через указанное клапанное седло, клапанный ограничитель, имеющий вторые проходы для потока газа, проходящие через указанный клапанный ограничитель, множество затворных колец, расположенных между указанным клапанным ограничителем и указанным клапанным седлом, набор пружинных элементов, для каждого затворного кольца, поджимающих соответствующее затворное кольцо в закрытое положение с обеспечением уплотняющего взаимодействия с указанным клапанным седлом для закрытия указанных первых проходов для потока газа, соответствующее удерживающее пружины кольцо, для каждого затворного кольца, выполненное с множеством удерживающих пружины седел, причем каждый пружинный элемент из указанного набора пружинных элементов частично расположен в соответствующем пружинном кармане, образованном в указанном клапанном ограничителе, и удерживается в соответствующем удерживающем седле указанного удерживающего пружины кольца.
Признаки и варианты осуществления раскрыты в настоящем документе ниже и дополнительно изложены в независимых пунктах прилагаемой формулы изобретения, составляющей неотъемлемую часть настоящего описания. В вышеприведенном кратком описании изложены признаки различных вариантов осуществления предложенного изобретения для того, чтобы следующее подробное описание было лучше понято, а также для того, чтобы настоящий вклад в существующий уровень техники был лучше оценен. Существуют, конечно, другие признаки предложенного изобретения, описанные далее в настоящем документе и изложенные в независимых пунктах формулы изобретения. В этом отношении, до того, как будут подробно раскрыты некоторые варианты осуществления изобретения, подразумевается, что различные варианты осуществления предложенного изобретения не ограничены подробностями конструкции и схемами расположения компонентов, изложенными в следующем описании или изображенными на чертежах. Возможны и другие варианты осуществления изобретения, другое практическое использование и осуществление различными путями. Также подразумевается, что фразеология и терминология используется здесь для описания и не должна рассматриваться как ограничивающая.
По существу, для специалистов очевидно, что концепция, на которой основано изобретение, может быть легко использована в качестве основы для проектирования других конструкций, способов и/или систем для реализации ряда целей изобретения. Таким образом, важно, чтобы пункты формулы изобретения рассматривались как включающие подобные эквивалентные конструкции при том условии, что эти конструкции не выходят за пределы объема правовой защиты или существа предложенного изобретения.
Более полное понимание раскрытых вариантов осуществления предложенного изобретения и многочисленные сопутствующие преимущества предложенного изобретения могут быть достигнуты, если указанные преимущества будут лучше понятны со ссылкой на следующее подробное описание, рассмотренное в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает продольный разрез в продольной плоскости известного автоматического кольцевого клапана;
фиг. 2 изображает продольный разрез головки поршневого компрессора, в котором использованы автоматические кольцевые клапаны;
фиг.3 изображает вид в аксонометрии в разрезе кольцевого клапана в соответствии с предложенным изобретением;
фиг. 3А изображает, в увеличенном масштабе, выносной элемент IIIA, показанный на фиг. 3;
фиг. 4 изображает продольный разрез в осевой плоскости кольцевого клапана, изображенного на фиг. 3;
фиг. 5 изображает в увеличенном масштабе часть фиг. 4;
фиг. 6 изображает, в разобранном виде, кольцевой клапан, показанный на фиг. 3-5;
фиг. 7 изображает в аксонометрии с разрезом удерживающее пружины кольцо клапана, показанного на фиг. 3-6;
фиг. 8 изображает продольный разрез другого варианта выполнения кольцевого клапана;
фиг. 9 изображает в увеличенном масштабе часть фиг. 8;
фиг. 10 изображает в аксонометрии с разрезом удерживающее пружины кольцо клапана, показанного на фиг. 8 и 9;
фиг. 11 изображает продольный разрез другого варианта выполнения кольцевого клапана;
фиг. 12 изображает в увеличенном масштабе часть фиг. 11;
фиг. 13 изображает в аксонометрии с разрезом удерживающее пружины кольцо клапана, показанного на фиг. 11 и 12.
В следующем подробном описании предпочтительных вариантов изобретения ссылка сделана на прилагаемые чертежи. На разных чертежах одинаковые цифровые обозначения обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Кроме этого, чертежи необязательно выполнены в масштабе. Кроме этого, следующее подробное описание не ограничивает предложенное изобретение. Напротив, объем правовой защиты предложенного изобретения определен независимыми пунктами формулы изобретения.
Во всем описании ссылка на «один вариант осуществления», или «вариант осуществления», или на "некоторые варианты осуществления" означает, что отдельный признак, конструкция или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, содержится по меньшей мере в одном варианте осуществления предложенного изобретения.
Таким образом, фраза "в одном варианте осуществления", или "в варианте осуществления", или "в некоторых вариантах осуществления" в соответствующих местах во всем описании необязательно относится к одному и тому же варианту осуществления (вариантам). Кроме этого, отдельные признаки, конструкции или характеристики могут быть скомбинированы любым подходящим образом в одном или более вариантах выполнения.
Варианты осуществления, описанные далее более подробно и проиллюстрированные на чертежах, относятся, в частности, к автоматическим кольцевым клапанами, то есть к автоматическим клапанам, содержащим множество концентрично расположенных затворных колец. В других не изображенных вариантах осуществления вместо концентрично расположенных затворных колец может быть обеспечено наличие затворной пластины, изготовленной из одного или более компонентов, причем указанные компоненты расположены относительно друг друга с обеспечением образования единого затворного элемента.
На фиг. 3-7 проиллюстрирован примерный вариант осуществления автоматического кольцевого клапана в соответствии с раскрытым в настоящем документе изобретением. Автоматический кольцевой клапан в целом обозначен позицией 50. Клапан 50 содержит клапанное седло 52 и клапанный ограничитель 54. Клапанное седло 52 и клапанный ограничитель 54 соединены друг с другом посредством винтовой конструкции 56. Между седлом 52 и ограничителем 54 обеспечено пространство, в котором размещены подвижные затворные кольца, как описано далее более подробно.
Клапанное седло 52 выполнено с набором первых проходов 58 для потока газа. В некоторых вариантах осуществления проходы 58 для потока газа имеют форму удлиненных изогнутых каналов или отверстий. В некоторых вариантах осуществления проходы 58 для потока газа расположены вдоль концентрично расположенных окружностей. В других вариантах осуществления проходы 58 для потока газа могут иметь круговое поперечное сечение, а не изогнутое. Каждый набор расположенных по окружностям проходов 58 для потока газа выполнен с возможностью уплотняющего закрытия соответствующим кольцом из указанных подвижных затворных колец.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, между седлом 52 и ограничителем 54 расположен набор затворных колец 60. В некоторых вариантах осуществления кольца 60 выполнены независимыми друг от друга, то есть данные кольца не ограничивают друг друга. В других вариантах осуществления кольца 60 могут быть соединены друг с другом ограничительными элементами с образованием единого блока со сквозными отверстиями, выполненными в указанных элементах, обеспечивающими возможность протекания газа через них. В некоторых вариантах осуществления кольца 60 могут быть соединены друг с другом с образованием единого подвижного затворного элемента в виде клапанной пластины. Таким образом, клапанная пластина выполнена с кольцевыми выступами на одной поверхности указанной клапанной пластины, выполненной, в свою очередь, с отверстиями для обеспечения прохода для газа через клапанную пластину.
На чертежах каждый набор проходов 58 для газа, расположенных вдоль одной и той же окружности, выполнен с возможностью закрытия соответствующим кольцом из указанных концентрично расположенных колец 60 посредством уплотнительных поверхностей, выполненных с возможностью взаимодействия друг с другом, как описано более подробно далее в настоящем документе.
Ограничитель 54 выполнен с набором вторых проходов 61 для потока газа. Аналогично первым проходам 58 для потока газа вторые проходы 61 для потока газа также могут быть расположены вдоль концентрично проходящих окружностей и могут быть выполнены в виде удлиненных изогнутых отверстий или каналов. В других вариантах осуществления вторые проходы 61 для газа могут иметь круговое поперечное сечение, а не изогнутое. Первые проходы 58 для потока газа и вторые проходы 61 для потока газа смещены в радиальном направлении таким образом, что, когда затворные кольца 60 находятся в открытом положении, газ может протекать через клапан 50.
В некоторых вариантах осуществления каждое кольцо 60 выполнено с возможностью упругого поджатия к седлу 52 посредством набора пружинных элементов. Указанные пружинные элементы могут представлять собой винтовые нажимные пружины 62. Каждая нажимная пружина 62 частично расположена в соответствующем пружинном кармане 64, выполненном в клапанном ограничителе 54.
Каждая пружина 62 имеет первый конец 62А и второй конец 62В. Первый конец 62А полностью расположен в соответствующем пружинном кармане 64, а второй конец 62В расположен в соответствующем удерживающем седле 66, выполненном в удерживающем пружины кольце 68. В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 3-6, кольцевой клапан 50 состоит из пяти затворных колец 60, причем каждое из указанных колец выполнено с поджатия соответствующим набором нажимных пружин 62, и при этом каждая из указанных пружин расположена в соответствующем пружинном кармане 64. Каждое затворное кольцо 60 скомбинировано с соответствующим удерживающим пружины кольцом 68, удерживающим нажимные пружины 62 путем расположения концов 62В указанных пружин в соответствующем удерживающем пружину седле 66.
Каждое удерживающее пружины кольцо 68 выполнено с возможностью расположения путем сдвига в соответствующем кольцевом пазе 70, выполненном машинной обработкой в клапанном ограничителе 54. Пружинные карманы 64, вмещающие пружины 62, воздействующие на то же затворное кольцо 60, раскрываются в соответствующем кольцевом пазе 70, в котором расположено, с возможностью сдвига, удерживающее пружины кольцо 68.
В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 3-6, каждое удерживающее пружины кольцо 68 дополнительно выполнено с вторичными удерживающими пружины седлами 72, образованными на плоской поверхности удерживающих пружины колец 68, напротив поверхности, на которой расположены удерживающие пружины седла 70. Каждое вторичное удерживающее пружину седло 72 каждого удерживающего пружины кольца 68 вмещает соответствующий вторичный пружинный элемент 74. В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1-6, вторичные пружинные элементы 74 образованы нажимными пружинами, в частности винтовыми нажимными пружинами, аналогичными нажимными пружинами 62, но с меньшими размерами.
Вторичные пружинные элементы 74, расположенные во вторичных удерживающих пружины седлах 72 одного удерживающего пружины кольца 68, выполнены с возможностью воздействия на соответствующее затворное кольцо 60. Таким образом, каждое затворное кольцо 60 выполнено с возможностью поджатия в сторону к закрытому положению (см., например, фиг. 4 и 5) под совместным воздействием набора винтовых нажимных пружин 62 и набора винтовых нажимных пружин 74. Если сила, приложенная к каждому затворному кольцу 60 в результате разницы давления между первыми проходами 58 для потока газа и вторыми проходами 61 для потока газа, превосходит силу, создаваемую нажимными пружинами 62, 74, то затворное кольцо 60 открывается, обеспечивая возможность протекания газа через клапан. В некоторых вариантах осуществления изобретения нажимные пружины 74 выполнены менее жесткими, чем нажимные пружины 62, и соответственно начало открытия затворных колец 60 происходит тогда, когда указанная разница давления достаточна для преодоления поджимающей силы нажимных пружин 74.
Во время открывающего и закрывающего перемещения затворных колец 60 нажимные пружины 62 направляются и удерживаются посредством удерживающего пружины кольца 60 и посредством пружинных карманов 64. Вторичные пружины 74 направляются посредством вторичных удерживающих пружины седел 72. Направление пружин 62 и 74 увеличивает плавность работы клапана и предотвращает напряжения изгиба, прилагаемые к затворным кольцам 60 отдельными пружинами 62. Поскольку направление всех пружин 62, воздействующих на одно и то же затворное кольцо 60, производится одним и тем же удерживающим пружины кольцом 68, то достигается более равномерный поджимающий эффект на затворные кольца.
Использование двух наборов нажимных пружин 62 и 74 приводит к более плавному открытию и закрытию затворных колец 60. Когда давление в первом проходе 58 для потока газа увеличивается выше значения, вызывающего автоматическое открытие клапана, то сначала происходит сжатие меньших вторичных пружин 74 и затворное кольцо 60 взаимодействует с передней поверхностью 68А соответствующего удерживающего пружины кольца 68, обращенного к клапанному седлу 52. Дальнейшее увеличение давления в первых проходах 58 для потока газа вызывает сжимание нажимных пружин 62 и, как следствие, перемещение путем сдвига удерживающего пружины кольца 68 вдоль кольцевого паза 70 до полного открытия клапана, достигаемого при завершении удерживающим пружины кольцом 68 направленного внутрь хода в соответствующем кольцевом пазе 70.
В некоторых вариантах осуществления изобретения удерживающие пружины кольца 68 выполнены из демпфирующего материала, например пластмассы. Подходящим материалом может быть термопластичная смола, предпочтительно армированная термопластичная смола. В подходящие армированные термопластичные смолы могут быть встроены армирующие волокна, например арамидные волокна (Kevlar®), углеродные волокна, стекловолокна, и другие подобные материалы. Использование демпфирующего материала имеет преимущество, заключающееся в том, что снижаются механические динамические напряжения в клапане, вызванные открывающим перемещением затворных колец 60, так как происходит по меньшей мере частичное поглощение или рассеивание кинетической энергии поглощающим материалом удерживающих пружинных колец 68.
Использование конструкции с двойными нажимными пружинами 62, 74 улучшает эксплуатационные характеристики клапанов также во время закрывающего перемещения затворных колец 60. Использование демпфирующего материала для изготовления удерживающих пружины колец 68 уменьшает ударные напряжения в клапане также во время закрывающего перемещения затворных колец 60.
На фиг. 8, 9 и 10 проиллюстрирован другой вариант осуществления кольцевого клапана в соответствии с предложенным изобретением. Одинаковые цифровые обозначения обозначают одинаковые или аналогичные компоненты, как и на фиг. 1-7.
Кольцевой клапан обозначается позицией 60 в целом и содержит клапанное седло 52 и клапанный ограничитель 54, соединенные друг с другом посредством болтового соединения 56. В клапанном седле 52 выполнены первые проходы 58 для потока газа, и в клапанном ограничителе 54 выполнены вторые проходы 61 для потока газа. В пространстве между клапанным седлом 52 и клапанным ограничителем 54 расположены затворные кольца 60, выполненные с возможностью перемещения, как показано двойной стрелкой f60 для избирательного открытия и закрытия проходов 58 для потока газа.
Затворные кольца 60 удерживаются в закрытом положении, изображенном на фиг. 8-10, соответствующими пружинными элементами, выполненными, в этом варианте осуществления, в виде винтовых нажимных пружин 62. Каждое затворное кольцо 60 выполнено с возможностью поджатия соответствующим набором нажимных пружин 62, равномерно распределенных вдоль кольцевого расположения соответствующего затворного кольца 60. Каждая нажимная пружина 62 по меньшей мере частично расположена в соответствующем пружинном кармане 64, выполненном в клапанном ограничителе 54. Первый конец 62А каждой нажимной пружины 62 опирается на дно пружинного кармана 64. Противоположный конец 62В каждой нажимной пружины 62 расположен в соответствующем удерживающем пружину седле 66, образованном в удерживающем пружины кольце 68. Для каждого затворного кольца 60 обеспечено наличие одного удерживающего пружины кольца 68. Таким образом все нажимные пружины 62, воздействующие на одно и то же затворное кольцо 60, удерживаются тем же удерживающим пружины кольцом 68. При этом удерживающее пружины кольцо 68 выполнено с возможностью расположения путем сдвига в кольцевом пазе 70, образованном в клапанном ограничителе 54. Пружинные карманы 64, вмещающие пружины 62, воздействующие на одно и то же затворное кольцо 60, раскрываются в кольцевом пазе 70, в котором расположено, с возможностью сдвига, соответствующее удерживающее пружины кольцо 60.
В этом варианте осуществления каждое затворное кольцо 60 взаимодействует непосредственно с поверхностью соответствующего удерживающего пружины кольца 68 без размещения какой-либо вторичной пружины.
В этом варианте осуществления удерживающее пружины кольцо 68 также может быть изготовлено из демпфирующего материала, например из смолы, армированной смолы, например армированной волокнами смолы, в частности армированной волокнами термопластичной смолы.
В этом варианте осуществления работа клапана 50 по существу совпадает с вышеприведенным описанием относительно фиг. 3-7. Однако в этом случае открытием и закрытием клапана управляют с помощью только одного набора пружин 62 для каждого затворного кольца 60, а не конструкцией из двух последовательных наборов пружин, как описано выше относительно фиг. 3-7.
Как можно видеть, в частности, на фиг. 8 и 10, наружный размер удерживающего пружины кольца 68 является постоянным вдоль всей кольцевой линии удерживающего пружины кольца 68.
На фиг. 11-13 показан другой вариант осуществления кольцевого клапана в соответствии с раскрытым в настоящем документе изобретением. Одинаковые цифровые обозначения, как на фиг. 8-10, обозначают одинаковые или эквивалентные элементы клапана, и не описаны снова подробно.
Основное отличие между кольцевым клапаном, показанным на фиг. 8-10, и кольцевым клапаном, показанным на фиг. 11-13, заключается в том, что в кольцевом клапане, показанном на фиг. 11-13, удерживающие пружины кольца 68 имеют переменное поперечное сечение. Каждое удерживающее пружины кольцо 68 имеет увеличенное поперечное сечение в области, где расположены удерживающие пружины седла 66, причем часть, проходящая между каждой парой следующих друг за другом удерживающих седл 66 и обозначенная 68А на фиг. 13, имеет уменьшенное поперечное сечение. Это позволяет уменьшить радиальный размер удерживающих пружины колец 68 без необходимости уменьшения диаметра нажимных пружин. В действительности, как может быть понятно при сравнении левосторонней части поперечного сечения, показанного, например, на фиг. 8 и 11, что в варианте осуществления, показанном на фиг. 11, 12 и 13, кольцевой паз 70, в котором направляется каждое удерживающее пружины кольцо 68 во время открывающего и закрывающего перемещения затворного кольца 60, является по существу непрерывным пазом, проходящим вдоль всей кольцевой линии удерживающего пружины кольца 68.
Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 11, 12 и 13, в результате может привести к улучшенному эффекту направления удерживающих пружины колец 68 в соответствующих кольцевых щелях 70.
Очевидно, что удерживающие пружины кольца 68 с переменным поперечным сечением, как изображено на фиг. 11-13, могут быть также использованы в варианте осуществления, показанном на фиг. 3-7, в котором двойной набор последовательных нажимных пружин 62, 74 использован для каждого затворного кольца 60.
Раскрытые варианты осуществления изобретения изображены на чертежах и полностью описаны выше, со спецификой и подробностями, в связи с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Тем не менее, для специалистов в данной области техники очевидно, что возможны многочисленные модификации, изменения и опущения без существенного отклонения от идей новизны, принципов и замыслов, изложенных в настоящем документе, а также от преимуществ существа изобретения, указанного в независимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, полный объем раскрытых инноваций должен быть определен только путем самого широкого толкования независимых пунктов прилагаемой формулы изобретения с охватом всех подобных модификаций, изменений и опущений.
1. Автоматический клапан, содержащий:
клапанное седло, имеющее первые проходы для потока газа, проходящие через указанное клапанное седло,
клапанный ограничитель, имеющий вторые проходы для потока газа, проходящие через указанный клапанный ограничитель,
по меньшей мере один затворный элемент, выполненный с возможностью перемещения и расположенный между клапанным ограничителем и клапанным седлом,
по меньшей мере один набор пружинных элементов, поджимающих указанный по меньшей мере один затворный элемент к закрытому положению с обеспечением уплотняющего взаимодействия с клапанным седлом для закрытия первых проходов для потока газа,
по меньшей мере одно удерживающее пружины кольцо, выполненное с удерживающими пружины седлами, причем каждый пружинный элемент из указанного набора пружинных элементов частично расположен в соответствующем пружинном кармане, образованном в указанном клапанном ограничителе, и удерживается в соответствующем одном седле из указанных удерживающих пружины седел.
2. Клапан по п. 1, в котором поверхность указанного по меньшей мере одного удерживающего пружины кольца, обращенная к клапанному седлу, контактирует с указанным по меньшей мере одним затворным элементом.
3. Клапан по п. 1, в котором между указанным по меньшей мере одним удерживающим пружины кольцом и указанным по меньшей мере одним затворным элементом расположены вторичные пружинные элементы.
4. Клапан по п. 1, в котором каждое удерживающее пружины кольцо выполнено с возможностью взаимодействия путем сдвига с соответствующим кольцевым пазом, выполненным в клапанном ограничителе.
5. Клапан по п. 1, содержащий множество указанных удерживающих пружины колец и множество наборов пружинных элементов, причем указанные пружинные элементы из каждого набора пружинных элементов частично расположены в удерживающих пружины седлах соответствующего кольца из указанного множества удерживающих пружины колец.
6. Клапан по п. 1, в котором указанный по меньшей мере один затворный элемент состоит из затворной пластины.
7. Клапан по п. 5, содержащий группу затворных элементов, каждый из которых содержит затворное кольцо, и каждое затворное кольцо соединено с соответствующим кольцом из указанного множества удерживающих пружины колец.
8. Клапан по п. 1, в котором указанные пружинные элементы представляют собой винтовые нажимные пружины.
9. Клапан по п. 1, в котором каждый пружинный элемент имеет первый конец и второй конец, причем первый конец расположен в соответствующем одном кармане из указанных пружинных карманов, а второй конец удерживается в соответствующем одном седле из указанных удерживающих пружины седел соответствующего удерживающего пружины кольца.
10. Клапан по п. 1, в котором каждое удерживающее пружины кольцо имеет множество вторичных удерживающих пружины седел, и в каждом седле из указанных вторичных удерживающих пружины седел расположен вторичный пружинный элемент, выполненный с возможностью упругого взаимодействия с указанным по меньшей мере одним затворным элементом.
11. Клапан по одному из пп. 1-10, в котором каждое указанное удерживающее пружины кольцо выполнено из демпфирующего материала.
12. Клапан по одному из пп. 1-10, в котором каждое указанное удерживающее пружины кольцо выполнено из композитного материала.
13. Клапан по одному из пп. 1-10, в котором указанное удерживающее пружины кольцо выполнено из армированного термопластичного материала.
14. Клапан по п. 13, в котором указанный термопластичный материал армирован волокнами, выбранными из группы, состоящей из стекловолокон, углеродных волокон, арамидных волокон или комбинаций перечисленных волокон.
15. Автоматический клапан, содержащий:
клапанное седло, имеющее первые проходы для потока газа, проходящие через указанное клапанное седло,
клапанный ограничитель, имеющий вторые проходы для потока газа, проходящие через указанный клапанный ограничитель,
множество затворных колец, расположенных между клапанным ограничителем и клапанным седлом,
набор пружинных элементов для каждого затворного кольца, поджимающих соответствующее затворное кольцо к закрытому положению с обеспечением уплотняющего взаимодействия с клапанным седлом для закрытия указанных первых проходов для потока газа,
соответствующее удерживающее пружины кольцо для каждого затворного кольца, выполненное с множеством удерживающих пружины седел, причем каждый пружинный элемент из указанного набора пружинных элементов частично расположен в соответствующем пружинном кармане, образованном в клапанном ограничителе, и удерживается в соответствующем удерживающем седле указанного удерживающего пружины кольца.
16. Клапан по п. 15, в котором каждое удерживающее пружины кольцо имеет множество вторичных удерживающих пружины седел, и в каждом указанном вторичном удерживающем пружину седле расположен вторичный пружинный элемент, выполненный с возможностью упругого контакта с соответствующим затворным элементом.
17. Клапан по п. 15 или 16, в котором указанные удерживающие пружины кольца выполнены с возможностью перемещения независимо друг от друга.
18. Поршневой компрессор, содержащий по меньшей мере один клапан, выполненный по одному из предыдущих пунктов.
