Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12335
.pdf
Этот тип поршня особенно подходит для использования в двигателях с боковыми полостями клапанов,
поскольку следует понимать, что точки крепления будут расположены под той частью головки поршня,
которая подвержена наибольшему давлению при взрыве.
6i5 Конструкция, показанная на рисунке 10l 393,584 s b; i.dii.ngeL, простирается от одного конца кольцевого
паза 6, как показано на рисунке 17, поскольку в этом месте он находится на той стороне поршня, которая
расположена таким образом, чтобы минимизировать боковое давление во время такта сжатия. Такое
расположение пазов также описано в спецификации 0;1 приложения № W3,717/31 (серийный номер).
В конструкции, показанной на рисунке 17, вся часть поршня в месте его расположения обозначена на рисунке
6, и она выполнена в виде продолжения кольцевых пазов 6. Ионитуальные пазы JiL 8 расположены так, чтобы
отходить от обоих концов кольцевой канавки и могут простираться до места, не достигающего открытого
конца юбки 92, или до открытого конца юбки, как показано на рисунке 17a.
Конструкция, показанная на рисунке 18, несколько похожа на конструкцию, показанную на рисунке 130, за
исключением того, что 2-дюймовый кольцевой паз 6 в канавке 7 расположен таким образом, что юбка поршня
2 соединена с частью поршня, несущей кольцо, в месте, расположенном между выступами поршневого
пальца.
3C A. Продольный паз 8 образован в юбке поршня таким образом, что он проходит вдоль линии, проходящей
через ось поршневого пальца и пересекающей окружные пазы 6 на некотором расстоянии от одного из
концов. Прорези 8 могут доходить до открытого конца юбки или останавливаться на открытом конце юбки, как
показано на рисунке 18а.
Следует понимать, что в детали вышеуказанных конструкций можно внести множество изменений, не выходя
за рамки данного изобретения.
Например, в любой или во всех конструкциях места соединения 7 имеют утолщенные стенки, как описано со
ссылкой на рисунки G и 17.
Риалвино теперь подробно описывает и выясняет природу нашего изобретения, а также то, каким образом
оно должно быть выполнено. Мы заявляем, что то, что мы видим...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_393585.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=393585&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB393585A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: декабрь. 3, 1931. № 33,558/31.
Завершено: 6 июня 1933 г.
Полная спецификация.
393,585 Усовершенствования, относящиеся к двигателям внутреннего сгорания, имеющим короткие гильзы
или клапаны типа «уффи».
Я, Джозеф Альфред Англада, проживающий по адресу: Вест-авеню, 207, Дженкинтаун, округ Монтгомери,
штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, гражданин Соединенных Штатов Америки, настоящим
заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с
вращающимся золотниковым клапаном, в которых короткий золотниковый или манжетный клапан расположен
внутри кольцевой камеры, образованной между стенками цилиндра и головкой цилиндра, и предназначен для
вращения посредством кольцевого зубчатого кольца, причем головка цилиндра охлаждается водой и имеет
камеру сгорания.
Ранее было предложено использовать цилиндр с равномерным диаметром по всей длине в двигателе
внутреннего сгорания с качающимся золотниковым клапаном, в котором золотниковый клапан расположен в
кольцевом пространстве между стенками цилиндра и головкой цилиндра, охлаждаемой водой и имеющей
камеру сгорания; а в двигателе внутреннего сгорания с вращающимся золотниковым клапаном, в котором
золотниковый клапан является соосным с цилиндром и образует для него облицовку, было предложено
снабдить каналы уплотнительными башмачками.
Различные попытки, предпринятые до настоящего времени для создания двигателя внутреннего сгорания с
вращающимся золотниковым клапаном, который бы обеспечивал преимущества бесшумной, надежной
работы клапана и другие преимущества, присущие конструкциям двигателей этого типа, потерпели неудачу с
коммерческой точки зрения из-за сложной конструкции двигателя, а также из-за неспособности решить
проблемы смазки и надлежащего охлаждения клапана и камеры сгорания.
Предыдущие двигатели с золотниковым клапаном также были неэффективны из-за сложности эффективной
герметизации камеры сгорания от утечки давления вследствие невозможности компенсировать изменения
температуры, происходящие в таком двигателе, и обеспечить эффективный приводной механизм, который
позволил бы осуществлять простую регулировку фаз газораспределения и обеспечил бы средства защиты
клапанов от задиров и других деталей от поломки в случае отказа подачи масла или других причин
чрезмерного трения. 60 Целью настоящего изобретения является предоставление средств для преодоления
причин коммерческих неудач предыдущих двигателей этого типа и создание двигателя, который
одновременно является коммерчески осуществимым и коммерчески выгодным благодаря полному решению
проблемы охлаждения стенок цилиндра, камеры сгорания и клапана, а также благодаря простой и надежной
конструкции, однородности деталей и низкой себестоимости производства.
Согласно настоящему изобретению, двигатель внутреннего сгорания с вращающимся гильзовым клапаном,
описанный выше, включает в себя в 75 комбинациях: цилиндр с равномерным диаметром, головку цилиндра,
установленную в верхней части цилиндра и простирающуюся до отдельной крышки цилиндра,
уплотнительное средство между нижней частью указанной головки и 80 стенками цилиндра, кольцевую
камеру клапана между прилегающими стенками головки цилиндра и цилиндра, регистрирующие отверстия в
цилиндре и головке цилиндра, и короткий вращающийся 85 гильзовый или манжетный клапан внутри камеры
клапана, предназначенный для открытия и закрытия указанных отверстий.
Предпочтительно, чтобы камера сгорания формировалась в головке цилиндра, при этом верхняя часть
золотника клапана, расположенная под углом 90 градусов, может иметь участок уменьшенного диаметра для
размещения зубчатого приводного кольца, диаметр которого практически совпадает с диаметром цилиндра.
95 Предпочтительно также, чтобы головка цилиндра была снабжена уплотнительными башмаками,
окружающими отверстия в указанной головке и контактирующими с золотниковым клапаном, причем каждый
из этих башмаков может быть герметизирован относительно головки цилиндра 100 с помощью свободно
перемещающегося уплотнительного элемента, такого как диафрагма, расширительное кольцо или сильфон.
Изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют предпочтительные
варианты исполнения корпуса устройства и на которых:
На рисунке 1 представлен поперечный разрез многоцилиндрового двигателя роторно-золотникового типа.
На рисунке представлен увеличенный вертикальный поперечный разрез верхней части одного из цилиндров,
изображенных на рисунке 1, под прямым углом к нему.
Рисунок 3 представляет собой перспективный вид одной из гильз клапанов, используемых в двигателе,
показанном на рисунке 1.
На рисунках 4, 5 и 6 представлены схематические изображения, иллюстрирующие три модифицированных
варианта приводного механизма для вращения гильзы клапана двигателя.
На рисунке 7 представлен центральный вертикальный разрез, аналогичный рисунку 2, но демонстрирующий
модифицированную конструкцию головки цилиндра с уплотнительными башмаками каналов.
Рисунок S представляет собой горизонтальный разрез, выполненный в основном по линии S-3 на рисунке,
также демонстрирующий средства герметизации порта.
Рисунок 9 представляет собой горизонтальную конфигурацию, аналогичную рисунку 9, демонстрирующую
модифицированную форму сильфона POIt sai shee 'rla splphon.
Tii.,es 1i l и 11 представляют собой частичное горизонтальное встраивание s i-hvino mrthlier modified I lS oi -ort
Aea! В Soe конструкциях E. tle forIA Ol.n ohnt of inveiwi plll sb ati ii Fi-ures 1. 2 и '3, tit'e EX' iv'e efowijrli'ss 2
цилиндра bloti: 1, av.hie ma-ho3 a ti-ciallv охлаждается, как indi-ectu a-, 2,y i oi' oG свател. куртка ad lvia1 hoies
tne c.-liideus j, which iTe -o' a, iesired n re aranged in Puic o3'r separate bios or in or x other c-esired arrT'entei The
cialli: case of the engine is indicated at -L and procr id hearings a ftor the cranil sh aft 6, u eh is cfnne Betei uto t-he
pistons 7 by nieans of conineetimnf rods 8. as in convenoronl prVactice.
Диаметр цилиндра 3 по всей его внутренней поверхности предпочтительно должен быть одинаковым, чтобы
облегчить и упростить его обработку и шлифовку, и каждый цилиндр закрыт с верхнего конца съемной
цилиндрической головкой 9, которая с нижнего конца имеет приблизительно тот же диаметр, что и внутренняя
поверхность цилиндра 3, что эффективно центрирует головку цилиндра в внутренней поверхности. Головка
снабжена соответствующими дополнительными уплотнительными элементами 10 5E, как показано на рисунке
2, образующими таким образом герметичное соединение со стенкой цилиндра в нижней части головки.
Головка цилиндра 9 снабжена каналами 11 для циркуляции охлаждающей жидкости через них, а средства
сообщения каналов 12, проходящие через крышку блока цилиндров 13, соединены с охлаждающими
каналами 2 и 14, окружающими стенки цилиндра.
f5 Внешняя стенка свинцового стержня 9 ступенчато выступает над его нижней частью, образуя с внутренней
стенкой цилиндра углубление 1.5, в которое входит и предназначен для вращения поворотный золотниковый
клапан 16. Клапан 1G предпочтительно представляет собой цилиндр диаметром 7° с равномерным
диаметром и длиной от верха до низа, сравнительно небольшой длины, и предпочтительно снабжен парой
клапанных отверстий 17, расположенных на расстоянии 180° друг от друга по его поверхности, 75 и может
быть снабжен прорезью 1S перед каждым клапанным отверстием для удаления и распределения смазки
вдоль стенок клапанной цепи. В стенках втулки клапана также могут быть предусмотрены подходящие
небольшие отверстия или каналы 19 8G, позволяющие смазочному материалу перетекать с одной стенки на
другую.
Шестерня 20, которая может быть выполнена как неотъемлемой частью верхней части клапана 85, так и
отдельно от нее, позволяет приводить его в движение способом, который будет описан позже. При желании
верхний конец золотникового клапана может иметь часть уменьшенного диаметра для приема зубчатого
(1rivilo 0 rinr eon- 9C stitutino tihe ---ear 20, s a lhat the otitsi(le dianieter of said 2ear mta he b startiallv equal to the
daineioi oT the -lindler.
Утопленная искра plu- (jo'2lli2 21.
адаптирован для приема щебня розового цвета 0, iS pro- 9o vided llt tlte top oi ei-licn(leei head 9, and in the 1otto
of 'no cC-Ender head, a recess is proiside 2J3 is proiside, folini the combustion space, ltii l honiimnic ates through
pass-saoes '24 and 2)4.a 5-iPh the inlet and e:;:haust openillns 2. 0 and 26 through the wroughph the ti e c-Iiinder 3.
Цилиндр Leav 9 подвешен и центрирован в верхней части с помощью болтов или подобных приспособлений 2,
от цилиндра i05 bloe! co ei 1]3 Головки цилиндров 9 являются индивидуальными для каждого цилиндра.
При необходимости форму камеры сгорания можно изменять в зависимости от условий, при этом никаких
изменений в других элементах не требуется. Крышка блока цилиндров 1]3 может быть выполнена в виде
коллектора, охватывающего весь блок цилиндров, или, при желании, может быть выполнена в виде
отдельных крышек ij5 для каждого цилиндра.
Втулки клапанов могут приводиться в движение синхронно от коленчатого вала 6 через шестерни Ga-2Sa
посредством вала 28, проходящего вверх вдоль блока цилиндров 120 и снабженного шестерней 29, которая
зацепляется с соответствующим приводным механизмом, соединяющимся с шестерней 20 каждой втулки
клапана 16.
В виде приводного механизма 125, показанного на рисунке 4, шестерня 29 зацепляется с шестерней 20
клапанной гильзы ближайшего цилиндра, которая, в свою очередь, соединена через промежуточную
шестерню 30 с шестерней 20 клапанной гильзы следующего цилиндра, которая, в свою очередь, соединена с
шестерней клапанной гильзы третьего цилиндра и т. д., посредством промежуточных шестерен 31, 32 и т. д.,
или, как показано на модифицированном рисунке 5, шестерни 20 всех клапанных гильз могут зацепляться друг
с другом.
На рисунке 6 показана другая форма приводного механизма, в которой шестерня 29 приводит в движение
цепь 33, которая зацепляется с шестернями каждой из втулок клапанов и может быть снабжена
соответствующими направляющими шестернями 34 и 35 для поддержания натяжения приводной цепи и
обеспечения большего контакта приводной цепи с шестернями клапанов.
Для обеспечения правильной синхронизации работы клапанных гильз в собранном виде и для обеспечения
возможности их легкой повторной сборки в случае снятия по какой-либо причине, на верхних частях
различных клапанных гильз 16 могут быть нанесены соответствующие метки 49, включая номер цилиндра, в
котором должен работать клапан, так что при сборке в соответствии с метками клапаны будут находиться в
правильном положении по синхронизации и порядку работы. Втулки клапанов можно снять, не нарушая
соединения ведущей шестерни с коленчатым валом, поэтому повторная регулировка фаз газораспределения
в этом соединении не требуется, а поскольку головки цилиндров центрированы как сверху, так и снизу,
исключается заедание клапанов из-за крутящего момента цепи или шестерен.
Каждый из клапанных механизмов 20 входит в камеру 36, образованную между верхней частью основного
отверстия цилиндров 3 и крышкой блока цилиндров 13, и которая снабжается смазкой из картера или
аналогичного источника под соответствующим контролируемым давлением посредством соединений 45 и 46
для смазки механизма привода втулок клапанов, а также стенок клапанов в клапанных камерах. Таким
образом, смазочный материал циркулирует через камеру с водяной рубашкой, образованную наружными
стенками цилиндра с водяной рубашкой, внутренней головкой цилиндра с водяным охлаждением и крышкой
блока цилиндров, и его температура поддерживается на низком уровне для сохранения его смазывающих
свойств. Канавки и кольца 48 на стенках гильзы клапана и головки цилиндра предотвращают чрезмерную
смазку вблизи каналов клапана.
Прокладки 37 предпочтительно предназначены для герметизации соединений между верхней частью
цилиндра, крышкой блока цилиндров и головками цилиндров.
Как видно, в данной конструкции предусмотрен двигатель с вращающимся золотниковым клапаном, имеющий
минимальное количество деталей простой конструкции, обеспечивающий одновременно искусственно
охлаждаемую камеру сгорания, камеру сгорания с искусственным охлаждением со всех сторон и клапан,
работающий при низкой температуре, поскольку он хорошо охлаждается со своих внутренних и внешних
поверхностей.
Помимо эксплуатационных преимуществ, тот факт, что все цилиндры имеют одинаковый диаметр, все гильзы
клапанов — короткие цилиндры, а головки цилиндров имеют простую цилиндрическую форму, полученную
только с помощью простых операций литья и механической обработки, является большим преимуществом
при изготовлении и сборке моего двигателя.:75 Слегка модифицированная конструкция головки цилиндров
показана на рисунках 7 и 8. В связи с изменением температуры в камере сгорания желательно предусмотреть
адекватное расширение и сжатие золотникового клапана, работающего в данном участке. Если зазор
уменьшить для обеспечения плотной посадки, трение увеличится и вызовет заедание элемента клапана. 85
Однако увеличение зазора приводит к соответствующему увеличению потерь давления, что также крайне
нежелательно. Как показано на рисунке 7, внутренняя головка цилиндра 50 вставляется в 9 цилиндров 51,
образуя камеру сгорания 52. Головка цилиндра 50 имеет соответствующие отверстия 52а и снабжена
кольцевым углублением или выемкой 54, в которой предназначен вращаться золотниковый клапан 55.
Втулочный клапан gE 55 располагается между головкой цилиндра 50 и стенками цилиндра 51 и
предпочтительно приводится в движение сверху либо цепью, либо шестернями, в зависимости от
необходимости.
Приводной механизм клапанного механизма 56 закрыт крышкой блока цилиндров 57 аналогично конструкции
ficSt, а головка цилиндра 50 подвешена и центрирована в цилиндре 51 относительно крышки блока цилиндров
57. Крышка блока цилиндров 105 также снабжена сопутствующими водяными каналами 58, которые
соединяют водяные рубашки 59 блока цилиндров с каналами 59а, окружающими камеру сгорания 52 и клапан
55, тем самым охлаждая камеру сгорания и охлаждая клапан со всех сторон. На рисунке показаны клапанные
гильзы 55, снабженные цепным приводом 60, хотя могут быть предусмотрены и другие средства, и такой
привод открывает и закрывает камеру сгорания 52 через отверстия 53 в клапане 55.
Для обеспечения достаточного зазора между клапаном и его гнездом для легкого вращения и одновременно
для герметизации цилиндров 120a от утечек вокруг отверстий 52a предусмотрены уплотнительные башмачки
62, предпочтительно сегментной формы (рис. 8), которые изогнуты по внешнему периферийному краю и
предназначены для прижима 1,25 к втулке клапана 55 с помощью гофрированного или волнистого пружинного
кольца 65 и предпочтительно устанавливаются головкой цилиндра 50 рядом с отверстиями и вокруг них.
Торцевые башмаки имеют преимущественно прямоугольную форму в вертикальной плоскости (130) 4 393,585
и снабжены прямоугольными или другими отверстиями 52a, соответствующими отверстиям 53 в гильзе
клапана и цилиндре. В горизонтальной плоскости S5 колодки 62 соответствуют сегменту окружности,
имеющей кривизну клапанной втулки на своей внешней поверхности и заднюю стенку, соответствующую
головке цилиндра.50. На рисунках 7 и 8 показана прямая стенка, хотя между башмаками и головкой цилиндра
может быть предусмотрена блокирующая стенка для предотвращения вращательного движения башмака
вместе с втулкой клапана.
Из-за уменьшенной площади контакта с головкой цилиндра50 трение уплотнительных башмаков 62,
прижимающихся к втулке клапана, невелико, и потери мощности будут незначительными. При необходимости
в гильзе клапана 555 могут быть установлены кольца 63 выше и ниже портов 153, а аналогичные кольца 63a
могут быть установлены в головке для лучшего контроля смазки клапана. Уплотнительные башмаки 62
эффективно герметизируют вокруг портов 25.52a и предотвращают образование зазоров между втулкой
клапана и уплотнительными башмаками, поскольку их давление не влияет на втулку клапана. Зазор между
втулкой и уплотнительными башмаками предотвращается. На стр. 30 показано, что уплотнительное кольцо,
как описано здесь.
В т1е П1фли ОТ'ео-лорай.ней 5 силины лино' 51Ов;и в 1'и &ое s8,, У- горе фдж есть ск1оу ади-нтеа канун <
ветчина' и 3 инлео. Por houn' a-s hoe couldlebe used or ootnl i- desiied. Головка зажима 5i pio.rd -,-с кольцевым
отверстием Or5oe 6- 9 Srtramn' каждого порта, в который предназначена для размещения уплотнительной
ленты. Поршневое кольцо 6 представляет собой разъемное расширяющееся поршневое кольцо,
предназначенное для прижима к боковым сторонам канавки 6-а. Изогнутое или волнообразное кольцо 63
также размещается в кольце 64a, контактируя с головкой цилиндра 50 и расширительным кольцом 641 таким
образом, что оно стремится прижать расширительное кольцо 64 к уплотнительным башмакам 62 и прижать
башмаки 62 к внутренней стенке втулки клапана.
Из-за расстояния между уплотнительным башмаком и головкой цилиндра, давление сжатия и взрыва внутри
камеры сгорания будет передаваться в пространство между башмаком и головкой, увеличивая давление
уплотнительного башмака на клапан при повышении давления в камере сгорания.
На рисунке 9 показана несколько иная конструкция устройства герметизации клапанных отверстий, в которой
внутренняя головка цилиндра 50 аналогично окружена вращающимся клапаном 55, а головка цилиндра
снабжена соответствующими уплотнительными башмачками 66, расположенными рядом с отверстиями, для
предотвращения утечек давления. Между головкой цилиндра 50 и каждым из уплотнительных башмаков 66
располагается сильфонная диафрагма 67, которая может быть выкручена из опорного кольца (iS) или
закреплена к нему любым желаемым способом. Опорный воротник плотно прилегает к уплотнительному
башмаку 66 и головке цилиндра 50, а сильфон прижимает башмак 65 к гильзе клапана и позволяет давлению
взрыва и сжатия проникать в сильфон за башмаком, временно увеличивая давление башмака на стенку
клапана, так что башмак предотвращает потерю давления между клапаном 55 и головкой 50, а сильфон 67
предотвращает потерю давления между головкой 50 и башмаком 66.
На рисунках 10 и 11 показана еще более модифицированная форма уплотнительного башмака порта. На
рисунке 10 конструкция показана в закрытом или собранном положении, а на рисунке 11 она схематически
показана в развернутом или несобранном положении. В данном варианте исполнения уплотнительного
устройства головка цилиндра 50 снабжена пазом 90, в который установлен заточенный уплотнительный
башмак 71, поддерживаемый внутри конуса 7 (с помощью пружинного механизма). Tne (12 t ni ' islelera;Il- of
spri:m' iretal 'uY is w eldecl to 95 te c-inii; lheaol ii) at the point 7'3 and to thi szlin shoe at the point 74. Если der an ci
aaiciioRl b 7oO,-3 n be r.-elded t3 th ld of- the Qiarl Iaom and to the cinder hea(l to pre-ent ally to tendCeny of rlie 'ln
lhoe 7 1 to rotate -vit'lle rk-v e s7.eeve 5i and to stre xctllen ihe uehd as '-e ll as redune the opening size. T' blo 17. не
образует листового материала на пластиковом рукаве... но для потока воды предусмотрено небольшое
отверстие шириной 5 мм.
Поток воздуха направляет газы за уплотнительный башмак 71, что, таким образом, приводит к увеличению
давления уплотнительного башмака на втулку клапана. Как показано на рисунке 11, уплотнительный башмак
71 обычно стремится отойти от головки цилиндра 50 из-за колебаний диафрагм 72 и обычно находится под
таким давлением, чтобы предотвратить заедание между головкой цилиндра и золотниковым клапаном. В
данном варианте исполнения диафрагмы 72 прижимают колодки 71 наружу к клапану 55, предотвращая
утечку газов вокруг отверстий клапана, а также действуют как уплотнение, предотвращая утечку газов за
колодками 71.
Также может быть целесообразно герметизировать отверстие клапана между золотниковым клапаном и
стенками цилиндра:3. В таком случае гильза клапана j2 5.5 может также быть снабжена пазами 76, в которых
уплотнительные башмачки 77 удерживаются диафрагмами 78, которые соответствующим образом приварены
к гильзе клапана способом, аналогичным конструкции 130 393n-585. Гильза клапана имеет часть
уменьшенного диаметра для размещения зубчатого приводного кольца или подобного элемента, имеющего
практически тот же диаметр, что и цилиндр.
3. Двигатель с вращающимся золотниковым клапаном, как указано в любом из предшествующих пунктов, в
котором головка цилиндра снабжена 45 уплотнительными башмачками, окружающими отверстия в указанной
головке и контактирующими с золотниковым клапаном для обеспечения герметичности камеры сгорания.
4. Двигатель с вращающимся золотниковым клапаном, как 50
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_393586.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=393586&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB393586A
[]
ПРОЕКТНЫЕ СПЕЦИФИКАЦИИ. Усовершенствования клапанов для адсорбции и других устройств для
осушения воздуха, а также для других целей.
Мы, компания SILICA GEL LIMITED, британская компания, и Сёрен Киркегард Андерсен, гражданин
Соединенных Штатов Америки, оба проживающие по адресу: Буш Хаус, Олдвич, Лондон, W.C. 2, настоящим
заявляем, что данное изобретение представляет собой следующие усовершенствования клапанов для
адсорбции и других устройств.
Целью изобретения является создание клапана для управления работой аппарата, в котором воздух или газы
под небольшим давлением используются циклически, и, в частности, для управления адсорбционными
аппаратами, такими как, например, известные типы адсорбционных аппаратов, в которых силикагель
используется в качестве адсорбирующего материала для удаления различных компонентов из газов.
Дополнительной целью изобретения является создание клапана для указанных целей, пригодного для
использования на крупных установках, где необходимо обрабатывать большие объемы газообразных
компонентов. Изобретение также включает адсорбционное устройство, в которое встроен указанный клапан, и
относится к общему устройству такого устройства.
Согласно настоящему изобретению, клапан включает в себя полый корпус с круглой внутренней
поверхностью клапана, расположенный внутри него приводной элемент клапана, вращающийся вокруг оси,
концентричной поверхности клапана, отверстия на поверхности клапана, и клапан для управления
указанными отверстиями, состоящий из тонкого упругого листового элемента, установленного на поверхности
клапана и функционально соединенного своим передним краем с приводным элементом клапана таким
образом, чтобы он перемещался по поверхности клапана.
Предпочтительно предусмотрены средства для непрерывного вращения клапанного элемента, при этом
клапанный элемент спроектирован таким образом, чтобы занимать такую часть внутренней периферии
корпуса, которая позволяла бы удерживать отверстие или отверстия закрытыми в течение желаемой части
периода вращения и оставлять их открытыми в течение оставшейся части оборотов.
В одном из вариантов устройства согласно настоящему изобретению предусмотрено множество таких
клапанов, каждый из которых предназначен для выполнения одной из функций устройства, в связи с которым
он должен использоваться, при этом все управляющие элементы клапанов установлены вместе на общем для
них рабочем валу, а элементы клапанов расположены относительно друг друга и портов таким образом, что
желаемые операции выполняются автоматически в правильной последовательности при вращении вала.
В некоторых случаях корпуса клапанов могут быть соединены друг с другом встык, образуя коллектор, через
который газы могут подаваться ко всем клапанам на указанном валу одновременно.
Таким образом, например, множество адсорбционных камер может быть расположено рядом друг с другом,
каждая с отверстием для подачи воздуха, из которого должна адсорбироваться влага, и ряд клапанов подачи
воздуха, сконструированных, как описано выше, могут быть установлены последовательно друг с другом так,
чтобы все они подавали различные p! Благодаря подаче воздуха в систему tzS и правильному расположению
клапанов на валу относительно друг друга, порядок и время подачи воздуха в различные адсорберы могут
быть определены автоматически. Аналогичные выпускные клапаны и клапаны для подачи и отвода нагретых
осушающих газов могут быть предусмотрены, и путем оперативного соединения нескольких валов этих
различных клапанов с единым источником питания можно обеспечить правильное выполнение всех операций
адсорберов по очереди.
Благодаря непрерывному вращению рабочего вала с низкой скоростью, работа адсорберов становится
полностью автоматической и требует минимального внимания. Более того, как.
Клапаны, сконструированные описанным выше способом, могут быть изготовлены в очень больших размерах
без необходимости чрезмерной мощности привода, что позволяет создавать очень большие автоматические
адсорбционные установки.
Согласно еще одной особенности изобретения, один клапан может быть снабжен множеством отверстий,
расположенных по периметру корпуса таким образом, что один клапанный элемент поочередно открывает и
закрывает каждое из отверстий. Таким образом, благодаря группировке множества адсорберов или других
устройств вокруг клапана, количество клапанов, необходимых для управления установкой заданного размера,
значительно сокращается.
Таким образом, например, входного и выходного клапанов для воздуха, а также входного и выходного
клапанов для нагретых осушающих газов, что в сумме составляет четыре клапана, если они расположены в
центре группы таких адсорбционных камер, этого будет достаточно для управления всей работой всех этих
камер при использовании для осушения воздуха. Аналогичная конструкция также подойдет в случае
использования адсорбера для других операций, помимо адсорбции воды из воздуха. В этой связи
изобретение не ограничивается использованием клапанов конкретной конструкции, описанной для
применения в связи с только что описанной группой клапанов и адсорберов. Фактически изобретение
включает в себя комбинацию множества вращающихся регулирующих клапанов, расположенных осями,
совпадающими по направлению друг к другу, причем каждый клапан управляет множеством портов,
предназначенных для открытия в разных точках хода клапанов, и множества адсорбционных камер,
расположенных вокруг клапанов, каждая из которых функционально соединена с одним из портов каждого
клапана.
Еще одной особенностью изобретения является использование адсорбера, сконструированного описанным
образом, для очистки или обезвоживания воздуха, подаваемого в металлургическую печь (например,
доменную печь), благодаря чему улучшается и становится более стабильной работа печи, а также снижается
зависимость от количества влаги, естественным образом содержащейся в атмосфере.
В следующем описании в качестве примера представлены одна или две конкретные конструктивные формы
устройств в соответствии с изобретением: Ряд адсорбционных камер, скажем, шесть, расположены рядом
друг с другом, каждая из которых содержит горизонтальную сетку, на которой расположен слой
адсорбирующего материала.
Длина слоя значительно превышает его ширину, и эта длина расположена поперечно линии адсорберов,
рассматриваемой в целом. Над кроватью в центральной части расположен прямоугольный выступ,
направленный вверх, представляющий собой распределительную коробку, в которую открыты отверстия для
подачи воздуха или нагревательных газов. Под кроватью находится аналогичное нисходящее продолжение с
отверстиями для выхода воздуха и газов.
Адсорбционная камера и распределительные коробки соответствующим образом утеплены и изготовлены из
листового металла по хорошо известному методу.
Пространства над и под торцами адсорбционных камер, расположенные непосредственно по бокам
распределительных коробок, используются для размещения клапанов, а патрубки, соединяющие
распределительные коробки с клапанами, расположены в боковых стенках коробок, обращенных к этим
пространствам.
Конструкция четырех клапанов, двух для впуска сверху и двух для выпуска снизу, очень похожа друг на друга.
Они представляют собой цилиндрический корпус для каждого адсорбера, имеющий боковой патрубок, на
котором расположен фланец для соединения с патрубком в распределительной коробке, находящейся рядом
с клапаном. Корпуса клапанов расположены вдоль оси друг друга и соединены между собой, образуя общий
патрубок или коллектор для всех отверстий, посредством коротких фланцевых секций с внутренним
диаметром, аналогичным диаметру самих корпусов клапанов. Поперёк каждого из корпусов клапанов в одной
части проходит вертикальный диаметральный рычаг, который в центре имеет отверстие, обеспечивающее
подшипник для рабочего вала, проходящего по всей длине коллектора. Рабочий вал содержит внутри каждого
корпуса клапана приводной рычаг, наружный конец которого расположен близко к внутренней цилиндрической
стенке или поверхности клапана корпуса и закреплен в этом месте на переднем конце упругой металлической
втулки. Втулка, представляющая собой собственно клапан, имеет диаметр, немного превышающий
внутренний диаметр корпуса клапана, поэтому она должна быть подпружинена для установки внутри корпуса,
подобно тому как поршневое кольцо устанавливается внутри цилиндра.
Толщина втулки такова, что она обеспечивает прочное пружинящее действие, и по сути втулка представляет
собой кусок согнутого листового металла, хотя следует понимать, что она может быть изготовлена из чугуна
или подобного материала, и выражение «листовой металл», используемое здесь, не ограничивается
прокатанным листом.
Ширина втулки сделана достаточной для того, чтобы покрывать всю ширину отверстия в боковой стенке
корпуса клапана, плюс соответствующий перекрытие для предотвращения утечек, а ее эффективная
окружная длина сделана такой, которая необходима для удержания отверстия закрытым в течение
соответствующей доли оборота рабочего вала.
Однако, поскольку втулка действует эффективнее, если она прижимается к большей части внутренней
окружности корпуса клапана, так что она равномерно выталкивается по всему периметру за счет собственного
пружинного действия в случаях, когда эффективная длина втулки должна быть меньше, скажем, трех
четвертей окружности, втулка изготавливается достаточной общей длины для обеспечения вышеупомянутого
пружинного действия, а ее часть, расположенная напротив отверстия, укорачивается с заднего конца, так что
ее эффективная длина у отверстия уменьшается до желаемой величины, хотя боковые части, сохраняя свою
полную длину, обеспечивают ее надлежащую пружинную фиксацию.
Описанная выше конструкция, состоящая из нескольких адсорбционных блоков, позволяет радикально
изменить управление адсорбционной установкой. В многоблочных адсорбционных установках, подобных тем,
что строились ранее, где требуется удалить значительную долю, скажем, влаги из атмосферы, обычно
применялось адсорбционное оборудование в как можно большем количестве блоков, поочередно отключая
каждый блок для его повторной активации и удаления адсорбированной влаги путем пропускания через него
горячих сухих газов.
На такой установке часть адсорбирующего материала используется с низкой скоростью адсорбции, и
поскольку одновременно активируется только один адсорбционный блок, требуется значительное время для
повторной активации всех блоков. Настоящее изобретение позволяет переключаться с адсорбции на
активацию и наоборот быстрее и чаще, чем это возможно при использовании ручного управления. Кроме того,
это становится возможным благодаря автоматическому действию клапанов, которые включают один блок в
работу, в то время как другой блок выводится из эксплуатации, что позволяет одновременно осуществлять
активацию более чем одного адсорбционного блока. Таким образом, цикл операций ускоряется, и! Поскольку
количество адсорбирующего материала, необходимого на предприятии, прямо пропорционально количеству
влаги или подобных веществ, которые должны быть адсорбированы за один полный цикл работы, сокращение
периода цикла приводит к прямой экономии количества необходимого адсорбента.
На описанной выше установке каждый из адсорберов поочередно приводится в действие соответствующими
клапанами: один открывает клапан для подачи осушаемого воздуха в верхние распределительные коробки, а
другой – для отвода этого воздуха из нижних распределительных коробок. В моменты, когда адсорбция не
происходит, адсорберы активируются путем подачи в них нагретых газов. В доменной печи нагретые газы
могут поступать непосредственно из самой печи, а осушенный адсорберами воздух может подаваться в
доменную печь, что повышает эффективность печи без каких-либо затрат на электроэнергию или топливо для
сушки, за исключением тех, которые необходимы для прокачки воздуха через оборудование.
Предпочтительно, на описанном предприятии, имеющем шесть адсорберов, два будут активирующими, а
четыре — адсорбирующими. Каждый адсорбер работает в режиме адсорбции в течение сорока минут, а затем
активируется в течение двадцати минут. Весь цикл завершается за один час, что обеспечивает значительную
экономию по сравнению с существующими установками, где обычно используется трехчасовой цикл.
В другом варианте устройства каждый клапан снабжен несколькими отверстиями по периметру, например,
шестью. Множество клапанов расположены в линию друг с другом, но для каждого аппарата предусмотрен
только один клапан, то есть имеется клапан подачи влажного воздуха, клапан выпуска осушенного воздуха,
клапан подачи горячего активирующего воздуха и клапан выпуска горячего воздуха. Корпуса этих клапанов
разделены, но рабочие элементы установлены на едином центральном вертикальном рабочем валу, при этом
сами клапаны расположены на вертикальной оси.
Шесть отверстий в каждом клапане соединены прямыми радиальными каналами с шестью адсорбционными
камерами, расположенными по кругу вокруг них, при этом два впускных клапана находятся сверху, а два
выпускных клапана — снизу.
Адсорбционный материал располагается в адсорбционных камерах на нескольких адсорбционных сетках,
находящихся внутри них, а верхняя и нижняя части камер, в которые открываются соединительные трубы,
образуют распределительные коробки.
Адсорбционные камеры расположены на вертикальных стойках на некотором расстоянии от земли, и вся
установка может быть приспособлена для работы в любых погодных условиях: адсорбционные камеры
спроектированы таким образом, чтобы стоять непосредственно на открытом воздухе, а центральное круглое
пространство внутри них, содержащее клапаны, может быть перекрыто крышей, например, куполообразной
конструкцией из листового металла.
Труба подачи влажного воздуха входит в центральное пространство через пространство под адсорберами
между стойками и проходит вверх к внутренней части куполообразной крыши двумя ответвлениями,
расположенными в двух пространствах между радиальными соединениями от клапанов к адсорберам. Над
самым верхним клапаном эти две трубы соединяются в коллектор, который подает воздух непосредственно к
самому верхнему клапану.
Осушенный воздух отводится между стойками через трубу, которая подсоединена к нижней части самого
нижнего клапана.
Третий трубопровод для подогретого активирующего воздуха входит между стойками и разветвляется на две
ветви, которые проходят через противоположные промежутки между радиальными трубными соединениями,
указанными выше, и соединяются коллектором, который соединяет их с нижней стороной второго клапана
сверху. Выходной патрубок для отработанного активационного воздуха соединен с третьим клапаном сверху
посредством двух других ответвлений, идущих вверх через оставшуюся пару промежутков между
радиальными трубами к коллектору, который расположен над этим третьим клапаном. Таким образом, четыре
клапана, подключенные к одной вертикальной рабочей шахте, служат для управления всем аппаратом,
который может быть выполнен в любых желаемых размерах. Благодаря вращательному действию клапанов
адсорберы автоматически переводятся в режим вращения и выводятся из строя при условии, что
вертикальный вал медленно вращается с помощью постоянно работающего электродвигателя с такой
скоростью, чтобы он совершил один оборот за время, отведенное на полный цикл адсорбции и активации.
Соседние файлы в папке патенты