CN100480512C - 用于压缩机的排放阀组件 - Google Patents

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Abstract

一种排放阀固定器，它是由粉末金属制成的，粉末金属采用FLC4608，FL4405，FC0205或FC0208材料。最终制成的固定器的密封约为6.8至7.6克/立方厘米。这种固定器被碳氮共渗、淬火及回火，以便获得ROCKWELL 15N 89-93的表面硬度。固定器的外部轮廓被制造成在排放阀周围能形成非湍流状态的压缩气流。

Description

用于压缩机的排放阀组件
技术领域
本发明总体上涉及制冷压缩机。更具体地说，本发明涉及这样一种往复活塞式制冷压缩机，即这种往复活塞式制冷压缩机的排放阀固定器具有独特的设计，这种独特的设计提高了制冷压缩机的可靠性，改善了性能。
背景技术
往复活塞式压缩机通常采用由吸入和排放压力所驱动的阀组件，该阀组件被安装到一阀片组件上，该阀片组件被安装在由压缩机主体所限定的缸体的端部。阀片组件通常被夹在压缩机盖和压缩机主体之间。在阀片组件和压缩机主体之间安装一阀片垫圈，用于对接触面进行密封。
通常，排放阀组件包括：一排放阀元件，该排放阀元件与一阀座接合，所说的阀座是由阀片组件限定的；一排放阀固定器，用于把排放阀元件固定到阀片组件上；一排放弹簧，该排放弹簧被设置在排放阀元件和排放阀固定器之间，用于对排放阀元件进行偏压，使排放阀元件与由阀片组件所限定的阀座相接合。
对于往复式压缩机而言，一个重要的设计目的是要减小当活塞到达上死点中心时汽缸中的再膨胀或余隙量。通过减小这种再膨胀或余隙量，就有助于增大往复式压缩机的工作容量和效率。为了减小这种再膨胀或余隙量，阀系统和汽缸上端壁所具有的形状应该与活塞的形状相互补，以便在活塞冲程中当活塞位于上死点中心时，活塞能把压缩腔的容积减小到最小值，而且不会限制气流。尽管通过设计一种复杂的活塞头形状可以实现这个目的，但是，制造这种复杂形状是相当昂贵的，而且组装变得更困难，而且当活塞到达上部死点中心时通常会发生节流损失。
现有技术中已开发出了能满足上面所规定的关于再膨胀和余隙量设计标准的吸入阀组件和排放阀组件，这些阀组件在现有压缩机中能良好地操作。
能够向往复活塞式压缩机提供另外优点的区域就是压缩气流区域。当活塞开始它的压缩冲程时，压缩腔内的气体就被压缩，并最终使排放阀组件打开，从而使得经压缩的气体可以流入排放腔内。经压缩的气体必须流经排放阀组件的所有部件，因此，这些部件的外形设计是非常关键的，以便确保经压缩的气体的流动不被限制，从而减小或消除任何的节流损失。
本发明提供了一种独特设计的排放阀固定器，它能改善气体流动，从而能减小或消除与压缩气流相关的节流损失。本发明的排放阀固定器是利用粉末金属加工过程来制造的，即所用的固定器材料和密度能限定和优化该固定器的结构、可靠性和性能。此外，排放阀固定器的几何形状被进行了优化，以便具有最好的性能。
发明内容
根据本发明，提供一种用于压缩机的排放阀组件，所说的排放阀组件包括：一阀片组件，该阀片组件限定一排放阀座；一排放阀元件，该排放阀元件在一关闭位置和一打开位置之间可移动，当在所说的关闭位置时，所说的排放阀元件与所说的排放阀座接合，当在所说的打开位置时，所说的排放阀元件与所说的排放阀座间隔开；一偏压元件，用于把所说的排放阀元件挤压到它的关闭位置内；一固定器，该固定器与所说排放阀元件上的所说阀片组件相连，以便限制所说排放阀元件的打开移动，所说的固定器包括：一圆形中间主体，该圆形中间主体具有一凹部，该凹部伸入到所说中间主体的底表面内，所说的排放阀元件和所说的偏压元件被设置在该凹部内；一对突缘，这对突缘从所说的圆形中间主体沿径向向外延伸，所说的这些突缘中的每个突缘都具有一孔，该孔用于把所说的固定器固定到所说的阀片组件上；一环形凹部，该环形凹部伸入到所说中间主体的一顶表面内，所说环形凹部为所说的固定器限定了更一致的壁厚。
根据本发明，还提供一种用于压缩机的排放阀固定器，该固定器由粉末金属材料制成以优化该保持器的结构可靠性和性能，该固定器包括一外表面来减小排放气流中的湍流，该外表面具有：第一轮廓表面，第二轮廓表面，和位于所述第一轮廓表面和第二轮廓表面之间的过渡部分。
通过下面对本发明的详细描述还可以清楚地理解本发明的其它应用方面。应当知道，尽管下面的详细描述和具体的例子表示出了本发明的优选的实施例，但是，这些描述和具体的例子只是解释性的，本发明的范围并不局限于这些描述和具体的例子。
附图说明
通过下面的详细描述，并结合附图，就可以更全面地更换本发明。在这些附图中：
图1是采用了根据本发明的独特排放阀固定器的压缩机装置的侧视图；
图2是图1所示压缩机装置的顶视图；
图3是图1和图2所示的压缩机装置的局部剖面图，其中，每个汽缸体都被绕着中心轴转动了90度；
图4是图3所示的排放阀固定器的沿着该固定器的中心主体和突缘的侧剖图；
图5是图4所示的排放阀固定器的顶视图；
图6是图4所示的排放阀固定器的底视图；
图7是图3所示的排放阀固定器的沿着该固定器的中心主体的侧剖图；
图8是图4所示的排放阀固定器的顶视立体图；
图9是图4所示的排放阀固定器的底视立体示意图。
具体实施方式
下面对优选实施例所作的描述只是示例性的，绝非是限制本发明的应用或用途。在图1至图8中表示出一种压缩机装置10，该压缩机装置10采用了根据本发明的独特的排放阀固定器。压缩机装置10包括：一压缩机主体12；一压缩机盖14；一盖垫圈16；一阀片组件18和一阀片垫圈20。
压缩机主体12限定一对压缩汽缸22，在所说压缩汽缸22内可滑动地设置有活塞24。每个压缩汽缸22都通过阀片组件18与一排放室和一吸入室相连通。
阀片组件18包括：一上阀片26；一下阀片28；一环形垫片30。阀片组件18限定一对吸入通道32和一对排放通道34。所说的吸入通道32与压缩机装置的吸入室连通，所说的排放通道34与压缩机装置10的排放室连通。每条排放通道34都是由在阀片组件18的上表面38和下表面40之间延伸并沿径向倾斜的或斜面的侧壁36限定而成。所说的斜面侧壁36是由上阀片26形成的。斜面侧壁36的一表面42为一排放阀元件44提供了一阀座，利用排放气体的压力以及在排放阀元件44和一桥式固定器48之间延伸的一弹簧来挤压所说的排放阀元件44，使排放阀元件44与所说的阀座接合。
如图所示，排放阀元件44的大小和形状相对于排放通道34而言是这样子的，即，能使该排放阀元件的下表面50与阀片组件18的下表面40基本上呈共面关系。弹簧46被设置在固定器48中的一槽52内。排放阀元件44实质上是由压力驱动的，所选择的弹簧46主要用于提供稳定性，而且还提供初始闭合偏压力或预荷载，以便形成初始密封。除了图中所示类型的弹簧以外，当然也可采用其它类型的弹簧来适合这种用途。固定器48也用作一止动件，用于限制阀元件44的打开移动，该固定器48通过一对适合的连接件54被固定到阀片组件18上。
环形垫片30被设置在上阀片26和下阀片28之间，环形垫片30与上阀片26和下阀片28形成吸入通道32。当压缩机盖14被固定到压缩机主体12上时，阀片组件18就被固定到压缩机主体12上。阀片组件18被夹在压缩机盖14和压缩机主体12之间，使得阀片垫圈20被夹在阀片组件18与压缩机主体12之间，以及使盖垫圈16被夹在阀片组件18和压缩机盖14之间。
许多螺栓60穿过压缩机盖14、盖垫圈16、阀片组件18的上阀片26、阀片组件18的环形垫片30、阀片组件18的下阀片28、阀片垫圈20，并且被拧接到压缩机主体12上。拧紧的螺栓60对阀片垫圈20进行压紧，从而在阀片组件18和压缩机主体12之间形成密封关系，以及压紧盖垫圈16而在阀片组件18和压缩机盖14之间形成一密封关系。
阀片组件18限定一环形阀座70，侧壁36在其终端限定一环形阀座72。在阀座70和阀座72之间设置一吸入通道32。
侧壁36的阀座72被设置成与阀片组件18的阀座70呈共面关系。呈圆环形式的一吸入簧片阀元件76在其闭合状态中密封地与阀片组件18的阀座70及侧壁36的阀座72接合，以便防止流体从压缩汽缸22流入到吸入通道32内。在吸入簧片阀元件76中设置一中心开口78，该中心开口78被设置成与排放通道34共轴，以便允许在压缩汽缸22和排放阀元件44的下表面50之间可以形成直接的气体连通。吸入簧片阀元件76还包括一对沿直径方向对置的径向朝外延伸的突片80。一个突片80用于把簧片阀元件76固定到阀片组件18上，并且利用了一对驱动销。
由于在吸入冲程期间，压缩汽缸22内的活塞24从阀片组件18移开，因此，压缩汽缸22和吸入通道32之间的压差会使吸入簧片阀元件76相对于压缩汽缸22向内偏斜到它的打开位置(如图3中的虚线所示)，从而使得气流可以从吸入通道32在阀座70和72之间流入压缩汽缸22内。由于只有吸入簧片阀元件76的突片80向外突出超过压缩汽缸22的侧壁，因此，吸入气流很容易从吸入簧片阀元件76的整个内周边和外周边流入到压缩汽缸22内。当活塞24的压缩冲程开始时，吸入簧片阀元件76就与阀座70及阀座72密封接合。由于在压缩汽缸22内的压力超过排放通道34内的压力，并且由弹簧46施加了作用力，因此，排放阀元件44开始打开。经压缩的气体将通过中心开口78、经过排放阀元件48、进入到排放通道34内。阀片组件18和簧片阀元件76的这种同心布置使得覆盖在压缩汽缸22上的整个可获得的表面可被用于吸入和排放的进出口，从而可以允许最大的气流流入和流出压缩汽缸22。
活塞24在压缩汽缸22内的连续冲程连续地使吸入簧片阀元件76和排放阀元件44在它们的打开位置和关闭位置之间移动。压缩机主体12包括一倾斜的或弯曲的部分84，该倾斜的或弯曲的部分位于吸入簧片阀元件76的自由端附近的压缩汽缸22外边缘，以便为吸入簧片阀元件76提供一友好的表面，以便吸入簧片阀元件76弯曲地抵靠着该表面弯曲，从而可显著地减小在自由端突片80内所产生的弯曲应力。
参照图4-9，本发明是针对排放阀固定器48的独特设计的。排放阀固定器48包括一圆形中间主体100和一对沿径向向外延伸的突缘102。
每个突缘102都设有一孔104，该孔104用于通过一对应的连接器54把排放阀固定器48固定到阀片组件18上。
圆形中间主体100设有凹部52，弹簧46就被安装在该凹部内。该凹部52内的许多孔106都贯穿圆形中间主体100。这些孔106允许经压缩的排放气体流过，从而有利于排放阀元件44的移动，并且允许弹簧46把经压缩的气体引到排放阀元件44的后侧，以对排放阀元件44进行偏压，使排放阀元件44抵靠着由侧壁36的表面42所限定的阀座。
一环形凹部110伸入到圆形中间主体内，并且位于具有凹部52的一侧相反的一侧。凹部110为排放阀固定器提供了更加一致的壁厚，这就有助于获得均匀的局部密度，尤其是在顶部边缘中，这对固定器的功能来说是至关重要的。
参照图7，图中表示出了圆形中间主体100的外部结构。圆形中间主体100的外部结构被设计成能更好地排放气流，使得气流湍流程度小，从而改善压缩机的性能。从凹部52的顶部开始，中间主体100的外部结构包括：一第一轮廓表面，呈第一截头圆锥壁112的形式；一均匀过渡部分114；一第二轮廓表面，呈第二截头圆锥壁116的形式。在这个优选实施例中，第一截头圆锥壁112与排放阀固定器48的轴向形成45度角，第二截头圆锥壁116与该轴向形成15度角。优选的均匀过渡部分114的半径为0.250英寸。排放阀固定器48的轴向就是孔106的轴向方向。
由粉末金属来制造排放阀固定器48的优选材料是低合金钢粉末，这种低合金钢粉末在基质(通过预先合成或混合石墨来获得)中预先与1.5重量百分比的钼以及0.2重量百分比的碳合成。这种材料可从Hoeganaes公司获得，其注册商标为Ancorsteel，150HP，也可从
Figure C200310123210D0011183453QIETU
 AB获得，其注册商标为Astaloy Mo.这种材料能提供良好的结构特性，优选的部分密度约为6.8至7.6克/立方厘米，更优选的是，部分密度约为7.6克/立方厘米。尽管上述材料是优选的材料，但是，排放阀固定器48也可以采用其它的一些材料，这些材料包括FLC4608，FL4405，FC0205，FC0208，但并不局限于这些材料。
由于对于排放阀固定器48的可靠性和性能来说，表面硬度和机能强度是至关重要的，因此，优选地是，通过对排放阀固定器进行碳氮共渗、淬火、回火来向Rockwell 15N 89-93提供表面硬度。
本发明的描述只是示例性的，因此，本发明的范围包括那些不脱离本发明要旨的各种变型。这些各种变型不应被视为脱离了本发明的构思和范围。

Claims (19)

1、一种用于压缩机的排放阀组件，所说的排放阀组件包括：
一阀片组件，该阀片组件限定一排放阀座；
一排放阀元件，该排放阀元件在一关闭位置和一打开位置之间可移动，当在所说的关闭位置时，所说的排放阀元件与所说的排放阀座接合，当在所说的打开位置时，所说的排放阀元件与所说的排放阀座间隔开；
一偏压元件，用于把所说的排放阀元件挤压到它的关闭位置内；
一固定器，该固定器与所说排放阀元件上的所说阀片组件相连，以便限制所说排放阀元件的打开移动，所说的固定器包括：
一圆形中间主体，该圆形中间主体具有一凹部，该凹部伸入到所说中间主体的底表面内，所说的排放阀元件和所说的偏压元件被设置在该凹部内；
一对突缘，这对突缘从所说的圆形中间主体沿径向向外延伸，所说的这些突缘中的每个突缘都具有一孔，该孔用于把所说的固定器固定到所说的阀片组件上；
一环形凹部，该环形凹部伸入到所说中间主体的一顶表面内，所说环形凹部为所说的固定器限定了更一致的壁厚。
2、根据权利要求1所述的排放阀组件，其中，所说的固定器是由粉末金属材料制成的，所说的粉末金属材料选自下面这组材料：
Figure C200310123210C00021
 150HP、
Figure C200310123210C00022
 Mo、FLC4608、FL4405、FC0205、FC0208。
3、根据权利要求2所述的排放阀组件，其中，所说的固定器的密度为6.8至7.6克/立方厘米。
4、根据权利要求3所述的排放阀组件，其中，所说固定器具有Rockwell 15N 89-93的表面硬度。
5、根据权利要求1所述的排放阀组件，其中，所说固定器是由粉末金属材料制成的，所说固定器的密度为6.8至7.6克/立方厘米。
6、根据权利要求1所述的排放阀组件，其中，所说的中间主体限定一外表面，该外表面具有：一第一轮廓表面；一第二轮廓表面；位于所说第一轮廓表面和第二轮廓表面之间的一过渡部分。
7、根据权利要求6所述的排放阀组件，其中，所说的第一轮廓表面是一截头圆锥表面。
8、根据权利要求7所述的排放阀组件，其中，所说的第二轮廓表面是一截头圆锥表面。
9、根据权利要求6所述的排放阀组件，其中，所说固定器是由粉末金属材料制成的，所说的粉末金属材料选自下面这组材料： 150HP、 Mo、FLC4608、FL4405、FC0205、FC0208。
10、根据权利要求9所述的排放阀组件，其中，所说固定器的密度为6.8至7.6克/立方厘米。
11、根据权利要求10所述的排放阀组件，其中，所说固定器具有Rockwell 15N 89-93的表面硬度。
12、根据权利要求6所述的排放阀组件，其中，所说固定器是由粉末金属材料制成的，所说固定器的密度为6.8至7.6克/立方厘米。
13、一种用于压缩机的排放阀组件，所述排放阀组件包括：
排放阀固定器，该固定器由粉末金属材料制成以优化该固定器的结构可靠性和性能，该固定器包括中间主体，所述中间主体限定一外表面来减小排放气流中的湍流，该外表面具有：第一截头圆锥表面(112)，第二截头圆锥表面(116)，和位于所述第一截头圆锥表面和第二截头圆锥表面之间的过渡部分(114)；
一阀片(18)组件，该阀片组件限定一排放阀座；
一排放阀元件(44)，该排放阀元件在一关闭位置和一打开位置之间可移动，当在所述的关闭位置时，所说的排放阀元件(44)与所说的排放阀座(42)接合，当在所说的打开位置时，所说的排放阀元件(44)与所说的排放阀座(42)间隔开；
一偏压元件(46)，该偏压元件将所述的排放阀元件偏压到它的关闭位置中；
所述排放阀固定器(48)与所说排放阀元件(44)上的所说阀片组件(18)相连以便限制所说排放阀元件(44)的打开移动，
所述中间主体(100)为圆形，该圆形的中间主体具有一凹部(52)，该凹部伸入到所说中间主体的底表面内，所说的偏压元件(46)被设置在该凹部内；
一对突缘(102)，这对突缘从所说的圆形中间主体沿径向向外延伸，所说的这些突缘中的每个突缘都限定有一孔(104)，该孔用于把所说的排放阀固定器(48)固定到所述阀片组件(18)。
14、根据权利要求13所述的排放阀组件，其中，所述的排放阀固定器(48)由选自下面这组材料的粉末金属材料制成：150HP、
Figure C200310123210C00042
Mo、FLC4608、FL4405、FC0205、FC0208。
15、根据权利要求13所述的排放阀组件，其中，所说的固定器(48)的密度为6.8至7.6克/立方厘米。
16、根据权利要求13所述的排放阀组件，其中，所说固定器(48)具有Rockwell 15 N89-93的表面硬度。
17、如权利要求13所述的排放阀组件，其中，所述的排放阀元件(44)设置在所述凹部(32)内。
18、如权利要求17所述的排放阀组件，其中，一环形凹部(110)伸入到所述中间主体(100)的一顶表面内。
19、如权利要求18所述的排放阀组件，其中，所述的环形凹部(110)为所述的排放阀固定器(48)限定了更一致的壁厚。
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