Новая технология изготовления клапана поршневого компрессора

 

Волегов С.А., Вотчал В.И., Хазин М.Л. (УГГУ, г. Екатеринбург, РФ)

 

The new design of the valve of the piston compressor with a becoming closing body of a floating type is offered and the technology till its manufacturing is developed.

 

Многие технологические процессы проводятся с использованием энергии сжатого воздуха, которая применяется при бурении, погрузке и транспортировании полезного ископаемого, а также при проветривании горных выработок. Машины, работающие на этой  энергии, надежны в работе, конструктивно просты, сравнительно не дорогие и обеспечивают высокую безопасность труда.

Для производства сжатого воздуха используются компрессоры различных конструкций, которые также применятся как в горном деле, так и химической промышленности. Особенно широкое применение в технологических процессах химической промышленности находят поршневые компрессора. Для снижения вредного влияния на экологию необходимо совершенствовать поршневые компрессора, одним из «слабых звеньев» которых являются воздухораспределительные органы (клапаны).

Клапаны поршневых компрессоров – это узлы, сообщающие или разобщающие полость цилиндра с полостями всасывания и нагнетания. В современных поршневых компрессорах в подавляющем большинстве случаев применяют самодействующие клапаны, т. е. клапаны, закон движе­ния запорного органа которых определяется изменяющейся раз­ностью давления.

При проходе газа через клапан из-за гидравлического сопро­тивления теряется энергия сжатого газа. Потери энергии в клапа­нах могут достигать 35 % всей полезной, что свидетельству­ет о важности правильного конструирования и выбора клапанов поршневых компрессоров.

Надежность  поршневых компрессоров, в значительной мере, связана с большими нагрузками, возникающими, прежде всего в запорном органе – пластине. Фаза открытия клапана заканчивается ударом пластины об ограничитель подъема, а фаза закрытия – ударом пластины о седло. когда клапан закрыт, на пластину действует изгибающее давление. Энергия удара, а значит, и напряжения в пластине зависят от массы пластины и скорости ее движения в момент удара. Напряжения в пластине в моменты ударов будут тем меньше, чем меньше масса пластины и скорости посадки пластины на седло или ограничитель.

В существующих конструкциях клапанов с запорными органами в виде пластин упругий элемент консольно закреплен. Это приводит к быстрому выходу элемента из строя, вследствие накопления усталостных повреждений.

В разработанном клапане (рис.1) запорный орган  выполнен в виде ленточного разрезного упругого элемента, который представляет собой отрезок стальной ленты переменного радиуса кривизны. В нашем случае упругий элемент выполнен не закрепленным, т. е. является «плавающим», что устраняет напряжения изгиба (перегиба) и отказы упругого элемента (поломки).

Рисунок 1- Прямоточный клапан СГИК:

1 – седло, 2 – замыкающие органы, 3 – ограничитель -, 4 – стяжной болт  , 5 – гайка

 

Для разработанных прямоточных клапанов ленту необходимо подвергать изгибу в соответствии с их конструктивными особенностями. Для создания нужного радиуса кривизны ленты, из которой состоит запорный орган, авторами было разработано специальное приспособление. приспособление монтируется на горизонтально-фрезерном  станке марки 6Н81Г (рис. 2).

Рисунок 2- Приспособление для гибки ленты

 

Приспособление, которое состоит из двух установленных параллельно металлических пластин 1, соединенных между собой штоками 2. жесткий валок 3, изгибающий ленту 6, представляет собой шарикоподшипник, посаженный на ось 7. Изгиб ленты 6 осуществляется внедрением валка 3 и заготовки (ленты) в эластичное покрытие 5 стола 4 приспособления  при перемещении последнего относительно валка 3.

На выходе из зоны контакта, с учетом упругости материала, лента получает остаточную кривизну, зависящую по величине от параметра настройки расстояния между столом станка и жестким валиком. При изменении положения стола фрезерного станка до определенного значения кривизна заготовки становится равной кривизне жесткого валка, и дальнейшее его изменение не приводит к нарастанию кривизны. Кривизна получаемой детали зависит только от соответствующей настройки положения стола. Контроль кривизны осуществляется только после завершения процесса прокатки.

Таким образом, предложена новая конструкция клапана поршневого компрессора, который является более технологичным и соответствует экологическим стандартам предприятий.