CN103398003B - 活塞式压缩机用气垫阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀门，尤其是一种活塞式压缩机用气垫阀。本发明提供了一种可减少限制器厚度进而减少气阀余隙容积的活塞式压缩机用气垫阀，包括阀座、限制器和阀片，所述阀座和限制器相互配合安装，所述阀片安装在阀座和限制器之间，还包括波形弹簧片，所述波形弹簧片呈环形并为波浪状，所述波形弹簧片设置在限制器和阀片之间。由于采用了弹簧片来替代传统的弹簧，而弹簧片本身安装面积较大，无需使用较深的安装槽来进行安装，这样限制器就可以省去传统的弹簧安装槽，从而较大的减少厚度，降低了气阀的余隙，尤其适用于高转速活塞式压缩机用气阀。

Description

活塞式压缩机用气垫阀
技术领域
本发明涉及一种阀门，尤其是一种活塞式压缩机用气垫阀。
背景技术
活塞式压缩机通常应用于国防、机械、冶金、化工等部门，应用范围非常广泛。因此，保证活塞式压缩机可靠的运作尤其重要。气阀是活塞式压缩机的关键部件之一，其结构和性能对活塞式压缩机的排气量、功率消耗和可靠性具有很大的影响。活塞式压缩机的余隙容积主要由气阀和气阀通道形成的容积以及活塞止点与缸盖或缸体端部之间的容积组成，而余隙容积的存在直接影响了压缩机的吸气量和排气量。此外，余隙容积内的气体随着活塞的往复运动，不停的膨胀和被压缩。在这些过程中，压缩机对这些气体反复的做着无用功。总而言之，活塞式压缩机的生产能力和效率与余隙容积的大小关系密切。过大的余隙容积会压缩机的排气量和生产效率大幅降低；然而余隙容积又不能过小，因为压缩机工作时，各个部件会有不同程度的受热膨胀，当配合间隙过小时，会增大活塞和气缸盖直接的碰撞机率，而导致活塞和气缸盖损坏。为了提高活塞式压缩机的效率，通常做法是在确保安全的前提下，降低各个部位的余隙，提高气缸的利用率，确保压缩机的效率在现有条件下达到最高。
对于高转速活塞式压缩机来说，气阀本身的余隙容积在总行程容积中的比重较大，直接影响了相对余隙的大小。尤其对于高压级，气阀余隙可达到总行程容积的20%～30%。因此，要提高高转速活塞式压缩机的效率，降低气阀余隙是一种非常重要的手段。
现有压缩机用的环状气阀，往往采用的是普通螺旋弹簧，由于弹簧本身的高度所限，导致升程限制器厚度较大，进而增大了气阀的余隙容积，严重影响了压缩机的效率。而且普通螺旋弹簧旋向相同，稳定性较差，易产生残余应力，弹性较差，冲击韧性较低，承载力小等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可减少限制器厚度进而减少气阀余隙容积的活塞式压缩机用气垫阀。
本发明解决其技术问题所采用的活塞式压缩机用气垫阀，包括阀座、限制器和阀片，所述阀座和限制器相互配合安装，所述阀片安装在阀座和限制器之间，还包括波形弹簧片，所述波形弹簧片呈环形并为波浪状，所述波形弹簧片设置在限制器和阀片之间。
进一步的是，在波形弹簧片的环形方向上至少设置有两个波峰和两个波谷，所述波谷和波峰沿环形均匀布设。
进一步的是，所述波峰设置有大小两种规格，两种规格的波峰在环向方向上均匀间隔设置。
进一步的是，所述限制器上设置有环形的气垫槽和环形的弹簧片槽，所述弹簧片槽设置在气垫槽的底部，所述阀片安装在气垫槽内，所述波形弹簧片安装在弹簧片槽内。
进一步的是，所述弹簧片槽的宽度比气垫槽的宽度小0.5-1mm。
进一步的是，所述波形弹簧片的宽度小于弹簧片槽的宽度。
进一步的是，所述阀片和波形弹簧片均设置有两块；两片阀片分别称为外圈阀片和内圈阀片，所述外圈阀片的尺寸大于内圈阀片，外圈阀片和内圈阀片同心设置；两片波形弹簧片分别称为外圈波形弹簧片和内圈波形弹簧片，所述外圈波形弹簧片与外圈阀片相对应，所述内圈波形弹簧片与内圈阀片相对应。
进一步的是，所述限制器的厚度为4.5-5.5mm。
本发明的有益效果是：由于采用了弹簧片来替代传统的弹簧，而弹簧片本身安装面积较大，无需使用较深的安装槽来进行安装，这样限制器就可以省去传统的弹簧安装槽，从而较大的减少厚度，降低了气阀的余隙，尤其适用于高转速活塞式压缩机用气阀。同时，波形弹簧片具有多个波峰用以支撑阀片，在气体推力的作用下，阀片准备开启后，波形弹簧片的波峰开始下降，同时波谷逐渐上升，弹簧力逐渐上升，波形弹簧片具有变刚性的作用。非常符合气阀阀片运动中要求弹簧力逐渐变强的规律，提高的气阀运行的寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是内圈波形弹簧片的示意图；
图3是图2的左视图；
图4是外圈波形弹簧片的示意图；
图5是图4的左视图；
图6是限制器的示意图；
图7是图6的A处放大图；
图中零部件、部位及编号：限制器1、外圈波形弹簧片2、内圈波形弹簧片3、阀座4、外圈阀片5、内圈阀片6、垫圈7、螺栓8、波峰9、波谷10、气垫槽11、弹簧片槽12。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括阀座4、限制器1和阀片，所述阀座4和限制器1相互配合安装，所述阀片安装在阀座4和限制器1之间，还包括波形弹簧片，所述波形弹簧片呈环形并为波浪状，所述波形弹簧片设置在限制器1和阀片之间，阀座6上还安装有螺栓8和垫圈7。阀座4采用传统的结构即可，限制器1与传统的类似，但不需要设置弹簧安装槽。波形弹簧片一般安装在限制器1上，可以通过销钉或螺钉固定，最好是通过槽来进行安装，这样便于波形弹簧片变形。波形弹簧片的结构参见图2至图5，外圈波形弹簧片2和内圈波形弹簧片3仅仅是尺寸规格不同，其结构完全相同，图中的A端即表示波谷，B端表示波峰。在将本气垫阀装配完成后，波形弹簧的波峰9支撑阀片，波谷10支撑在限制器1上。工作时，在气体推力的作用下，阀片准备开启后，波形弹簧片的波峰9开始下降，同时波谷10逐渐上升，波形弹簧片的弹力逐渐上升，体现了波形弹簧片变刚性的特性，满足了气阀开启过程中要求弹簧力逐渐增大的规律，提高了气阀的寿命；当气体作用力消失时，阀片在波形弹簧片的回弹作用下恢复原位；同时，与通常的弹簧支撑阀片不同，波形弹簧片与阀片是通过多个波峰9接触的，因此在受到作用力时较为平稳。而波形弹簧片本身具有较大的面积，也就是其安装后更加稳固，因此无需较深的槽来安装，这样限制器1就省去传统的弹簧安装槽，，限制器1的厚度可以很薄，限制器1的厚度可以仅为4.5-5.5mm，通常5mm左右即可。大大降低了气阀的余隙容积。寿命和余隙容积的双重优势，非常适合高转速活塞式压缩机的使用。
具体的，为使阀片受力更加均匀，如图2至图5所示，在波形弹簧片的环形方向上至少设置有两个波峰9和两个波谷10，所述波谷10和波峰9沿环形均匀布设，波峰9和波谷10成对设置。采用多个均匀布置的波峰9和波谷10，可以使波形弹簧片对阀片的支撑更加均匀和稳固。波形弹簧片的形状应该与阀片的形状相匹配，通常为圆环形。
为了更好的实现波形弹簧片的变刚性，所述波峰9设置有大小两种规格，两种规格的波峰9在环向方向上均匀间隔设置。在装配完成后，较高的波峰9与阀片接触，较小的波峰9不与阀片接触。在阀片将开启时，气体的推力作用于阀片，使得阀片压缩波形弹簧片的较高波峰9，较高波峰9开始变形下降，在降到一定程度后，阀片与较小的波峰9接触，这时候阀片受到的弹性阻力增大，这就实现了更好变刚性特性，进一步的提高了气阀的寿命。
为了便于安装阀片和波形弹簧片，如图6和图7所示，所述限制器1上设置有环形的气垫槽11和环形的弹簧片槽12，所述弹簧片槽12设置在气垫槽11的底部，所述阀片安装在气垫槽11内，所述波形弹簧片安装在弹簧片槽12内。所述弹簧片槽12的宽度比气垫槽11的宽度小0.5-1mm。在装配时，波形弹簧片首先安装在弹簧片槽12内，阀片安装在气垫槽11内并受到波形弹簧片的支撑。由于波形弹簧片在受压时直径会变大，因此波形弹簧片的宽度应小于弹簧片槽12的宽度，这样在波形弹簧片受压时能够自由的收缩运动。
具体的，如图1所示，所述阀片和波形弹簧片均设置有两块；两片阀片分别称为外圈阀片5和内圈阀片6，所述外圈阀片5的尺寸大于内圈阀片6，外圈阀片5和内圈阀片6同心设置；两片波形弹簧片分别称为外圈波形弹簧片2和内圈波形弹簧片3，所述外圈波形弹簧片2与外圈阀片5相对应，所述内圈波形弹簧片3与内圈阀片6相对应。这样，阀门就具有两个阀片功能圈用于排气。当然，也可以设置多个阀片功能圈，这需要依据具体阀门的尺寸而定，即较大的阀门采用较多的阀片和波形弹簧片，较小的阀门采用较少的阀片和波形弹簧片。

Claims (6)

1.活塞式压缩机用气垫阀，包括阀座(4)、限制器(1)和阀片，所述阀座(4)和限制器(1)相互配合安装，所述阀片安装在阀座(4)和限制器(1)之间，其特征在于：还包括波形弹簧片，所述波形弹簧片呈环形并为波浪状，所述波形弹簧片设置在限制器(1)和阀片之间；在波形弹簧片的环形方向上至少设置有两个波峰(9)和两个波谷(10)，所述波谷(10)和波峰(9)沿环形均匀布设；所述波峰(9)设置有大小两种规格，两种规格的波峰(9)在环向方向上均匀间隔设置。
2.如权利要求1所述的活塞式压缩机用气垫阀，其特征在于：所述限制器(1)上设置有环形的气垫槽(11)和环形的弹簧片槽(12)，所述弹簧片槽(12)设置在气垫槽(11)的底部，所述阀片安装在气垫槽(11)内，所述波形弹簧片安装在弹簧片槽(12)内。
3.如权利要求2所述的活塞式压缩机用气垫阀，其特征在于：所述弹簧片槽(12)的宽度比气垫槽(11)的宽度小0.5-1mm。
4.如权利要求2所述的活塞式压缩机用气垫阀，其特征在于：所述波形弹簧片的宽度小于弹簧片槽(12)的宽度。
5.如权利要求1所述的活塞式压缩机用气垫阀，其特征在于：所述阀片和波形弹簧片均设置有两块；两片阀片分别称为外圈阀片(5)和内圈阀片(6)，所述外圈阀片(5)的尺寸大于内圈阀片(6)，外圈阀片(5)和内圈阀片(6)同心设置；两片波形弹簧片分别称为外圈波形弹簧片(2)和内圈波形弹簧片(3)，所述外圈波形弹簧片(2)与外圈阀片(5)相对应，所述内圈波形弹簧片(3)与内圈阀片(6)相对应。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的活塞式压缩机用气垫阀，其特征在于：所述限制器(1)的厚度为4.5-5.5mm。
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