CN103608588A - 用于密封压缩机的阀装置 - Google Patents

Abstract

该装置可以用于压缩机，该装置包括由设置有座区域（43，44）和相应的吸入孔（41）和排放孔（42）的阀板（40）封闭的压缩汽缸（11），所述吸入孔和排放孔被相应的阀叶片（50，60）的密封端部（53，63）封闭，该密封端部外围抵靠其座区域（43，44）安置。阀板（40）承载支撑构件（70），该支撑构件被限定在所述吸入孔（41）和排放孔（42）至少之一的轮廓的中央区域，并通过至少一个径向臂（80）与阀板（40）相结合。该支撑构件（70）具有止挡表面（71），相应的叶片（50，60）的密封端部（53，63）的中央区域抵靠该止挡表面安置，所述止挡表面（71）限定了相对于径向臂（80）凸出的凸出部。

Description

用于密封压缩机的阀装置

技术领域

本发明涉及用于制冷系统，例如家用制冷系统，如冰箱、冷冻机、饮水器等的密封压缩机的阀门叶片的座的结构配置。

本发明尤其应用于包含汽缸曲轴箱的密封压缩机，该曲轴箱形成了由阀板封闭一端的压缩气缸，阀板设置有容纳在压缩汽缸的轴向投影的内轮廓中的吸入孔和排放孔。至少一个吸入孔和一个排放孔均被相应的柔性簧片阀封闭，所述柔性簧片阀具有被附接到阀板的安装端部、弯曲中部和密封端部，该密封端部与阀板中的孔可操作地相关联。

背景技术

小型密封制冷压缩机的能效主要归因于所述压缩机的吸入和排放系统的良好性能，尤其是所述系统的阀控制气流的性能，该系统包括吸入孔和排放孔、吸入阀和排放阀，通常还有一个或多个噪声衰减器。这些压缩机的能量损耗一部分是由于其吸入和排放系统的负载损耗引起的。因此，旨在减小此类损耗的解决方案直接促进了压缩机的能效提高。

如图1和2所示，现有的阀装置被应用于包含曲轴箱10的一类制冷压缩机，该曲轴箱限定压缩汽缸11，当曲轴箱（未示出）被压缩机的常用电机驱动时，活塞20在汽缸内部借助于连杆30以往复运动的方式移动。连杆30具有通过活塞销21与活塞20联接的小孔眼31。

压缩汽缸11具有与安装连杆30的一端相对的端部，该端部被阀板40封闭，该阀板设置有至少一个吸入孔41和一个排放孔42，它们与由吸入叶片50和排放叶片60限定的相应的吸入阀和排放阀相关联。

由于所述叶片的下游侧和上游侧之间的压力差的作用，吸入阀和排放阀的叶片阻塞了贯穿相应的吸入孔41和排放孔42的气流通道。在这些结构中，每个叶片都以确定的方向角位移到阀板40上相应孔的开口位置，反方向上的角位移被抵靠在阀板40上的叶片的座所限制，从而封闭了相应的气体通道孔。

簧片阀被广泛应用于正排量的设备中，其中流动以间歇的方式产生。大体上，所述簧片阀被用来产生从压力较高的阀上游向压力较低的阀下游的单向流动。

在往复式压缩机的具体例子中，通常使用了一个或多个吸入阀，其形成了仅在从回路的低压到汽缸内部的方向上的吸入流。而且，还使用了一个或多个排放阀，其形成了仅在从压缩汽缸内部到回路的高压侧的方向上的排放流。一个最优化的阀门设计意味着回流以及压缩机运转时叶片的动力的最小化、负载损耗的最小化和流量的最大化。主要的设计限制在于可靠性的程度和产生噪音的限度。

每个阀的叶片都会受到高于叶片材料的特定疲劳应力限度的应力，使得阀破裂。叶片承受的应力根据孔的横截面也就是被叶片封闭的自由间隙的尺寸和形状而定。

为了便于制造，吸入孔41和排放孔42通常具有圆形的横截面并被构造在阀板40中，通常由钢材制成。然而，这样的圆孔使得阀的叶片恰好在孔的中央区域承受高应力，该区域距离阀板40上的阀位于其上的周边区域是等距的。

专利文献US7083400中的解决方案提供了一种吸入孔的构造，其具有的轮廓和尺寸被形成为使得该孔被容纳在压缩汽缸的轮廓的轴向投影的内部，并且处于同样位于压缩汽缸的轮廓的所述轴向投影的内部的排放孔的外部。

尽管专利文献US7083400中的吸入孔形状产生了较大的气流通道面积，增大了吸入效率，但所述的较大面积也意味着叶片承受了更大的弯曲力矩（负载），因为叶片承受的力是由孔的面积乘以阀叶片上游侧与下游侧的压力差的积确定的。在考虑可靠性时，较大的负载具有负面的意义。

考虑到阀板孔的通道面积是确定的，已知有两种方式可获得足够的可靠性：一种方式是使用昂贵的材料，另一种方式是增大叶片的厚度。第一个选择在使用经济适用的材料方面受到很大限制，并且总是意味着更高的成本。第二个选择要求叶片具有这样的特性，例如更大的质量和更高的刚性，它们都不利于提高效率。

已知有各种不同的解决方案，为了在阀叶片承受较高应力的区域附近提供支撑，其在阀板中设置了位于气流通道孔区域中的支撑构件，或者减小其上的来自于阀板两侧压力差的应力（JP09-126133，JP2008-038694）。

这些已知的解决方案提供了吸入孔内部的径向凸出部形式的支撑构件，从而获得了在减小叶片应力与气流通道面积最大化之间平衡效率的最大益处。

然而，此类解决方案仍然不能避免叶片在其与阀板孔的轮廓相对应的部分的更加中心的区域上的变形，且牺牲了叶片的密封效率并易于产生噪音。

另一已知的解决方案记载于专利文献JP2005-105868A中，其提出了一种吸入阀构造，其中阀叶片仅有一个密封部分来封闭两个邻近的吸入孔，两个吸入孔彼此之间由同一普通壁分隔开。在所述的构造中，吸入阀的叶片的密封部分的中央区域被安置在两孔之间的普通分隔壁上，该壁限定了相对于吸入叶片集中的支撑构件。

虽然上述现有技术中的解决方案改善了阀叶片的与吸入孔的轮廓相符合的密封部分的支撑条件，它还存在一些缺点，例如由于叶片与支撑构件之间油的存在增大了叶片对支撑构件的附着力的作用，从而由于产生了阀开启时间的延迟而导致了高损耗。

所述现有技术的解决方案的另一不利之处来自于两个独立吸入孔的构造，这倾向于使得设置有气流通道孔的阀板的制造工序产生固有的不对称性。小的几何形状上的不对称意味着通过所述孔的气流的相当大的不对称，从而使得阀叶片不对称地运转。如果不对称现象发生在阀叶片关闭时，叶片的一部分就可能先于叶片密封部分的其余部分到达阀板座，急剧地增大了撞击力并降低了阀的可靠性。

发明内容

鉴于上文中提及的已知构造的局限，本发明的目的在于提供一种用于密封制冷压缩机的阀装置，该阀装置增大了通过阀板孔特别是通过吸入孔的气流通道效率，同时不会削弱阀的可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种上述类型的阀装置，该阀装置降低了负载和阀叶片上的应力，不需要使用昂贵的更高成本的材料，也不需要为了保证压缩机在有效运转寿命期内的运转可靠性而增加叶片的厚度。

这些目的是通过一种用于密封压缩机的阀装置而获得的，该类型的压缩机包括以下部件：限定压缩汽缸的汽缸曲轴箱；封闭压缩汽缸一端并设置有吸入孔和排放孔以及相应的座区域的阀板，每个所述吸入孔和排放孔都被相应的阀叶片封闭，该叶片包括与相应的孔可操作地相关联的密封端部，并且所述密封端部的外围在封闭状态下抵靠阀板中的相应的阀叶片的座区域安置。

按照本发明，该装置的阀板承载有支撑构件，所述支撑构件被限定在所述吸入孔与排放孔至少之一的轮廓的中央区域中，并通过在相应的孔内部的至少一个径向臂与阀板相配合，所述支撑构件具有止挡表面，相应叶片的密封部分的中央区域抵靠该止挡表面安置，所述止挡表面限定相对于径向臂凸出的凸出部。

在本发明的一个具体形式中，该装置包括单独的径向臂，该径向臂具有与支撑构件相结合的自由端。

在本发明的另一实施方式中，支撑构件的止挡表面相对于相应的阀叶片的座区域可以是共面的或高于该座区域。

本发明提出的上述构造和上述限定允许阀叶片具有中央区域，并且仅该区域在阀的封闭位置中安置在支撑构件上。因此，获得了被叶片密封部分封闭的自由间隙的减小，以及叶片对支撑构件粘附面积的减小，从而导致了在阀开启的起始时刻作用在叶片上的应力减小，以及叶片对阀板粘附力的减小。除了上述优点，中央支撑构件的构造能够仅由一个径向臂保持，允许以较少的负载损耗使得通过孔的气流通道面积最大化。此处考虑的构造能够减小孔及其相应的支撑构件的制造不对称性，避免了现有技术中的前述缺陷。

本发明的另一优点在于由于阀板制造工艺固有的不对称性而具有较高的强度。两个截然不同的孔的生产倾向于引起尺寸和气流的不对称，有损于压缩机的充分运转。

本发明的另一优点特别与专利文献JP2005-105868A中的解决方案相关，其由于阀的支撑截面在孔的内部，不具有密封性能，会由于阀板的制造工艺而产生更大的尺寸偏差。

本发明的中央支撑构件减小了阀承受的应力，不会导致相关的流量限制，因为孔的中央区域实际上对有效流动面积没有影响，也就是说，位于该中央区域的任何元件都几乎不会干扰到制冷气流通过阀板中的孔。

附图说明

下文中将结合附图描述本发明：

图1示出了现有技术的结构配置中的制冷压缩机的局部纵向截面视图，该制冷压缩机包括曲轴箱，该曲轴箱设置有由阀板封闭并且容纳与连接杆联接的往复活塞的压缩汽缸；

图2示意性示出了按照现有技术结构配置的阀板的从压缩汽缸一侧看的局部平面图，其以连续实线绘出了吸入孔与排出孔，并以虚线绘出了柔性吸入叶片；

图3示出了图2中的阀板沿图2中的线III-III截取的截面视图，并示意性绘出了处于封闭条件下、并且由于其两侧压力差而变形的吸入阀叶片的定位；

图4示出了与图2中类似的视图，但示出了根据本发明构造的阀板；

图5示出了图4中的阀板沿图4的线V-V截取的截面视图，并示意性示出了处于封闭条件下、居中地安置在设置于吸入孔中的中央支撑构件上的吸入阀叶片的定位；以及

图6示出了与图5中类似的视图，但绘出了限定中央叶片座表面的中央支撑构件，其位于稍微高于阀板上的叶片边缘区域的安置平面的平面中。

具体实施方式

本发明将描述用于制冷系统例如前述类型的家用或商用制冷系统的密封压缩机。

该密封压缩机包括：限定压缩汽缸11的汽缸曲轴箱10；封闭压缩汽缸11的一端并设置有吸入孔41和排放孔42以及它们相应的座区域43、44的阀板40，每个所述吸入孔41和排放孔42都被相应的阀吸入叶片50与阀排放叶片60封闭。

每个吸入叶片50与每个排放叶片60都具有：用以附接到阀板40的安装端部51、61；弯曲的中央部分52、62；和与吸入孔41或排放孔42可操作地相关联的密封端部53、63，并且其通过弹性变形在阻塞气体通过相应的吸入孔41和排放孔42的阀关闭位置与允许所述气体通过的阀打开位置之间发生移位。

每个吸入叶片50和每个排放叶片都包括与相应的吸入孔41或排放孔42可操作地相关联的密封端部53、63，并且密封端部的外围在封闭状态下围绕相应的吸入孔41和排放孔42抵靠被限定在阀板40中的相应的座区域43、44安置。

按照本发明，该装置的阀板40承载有支撑构件70，该支撑构件被限定在所述吸入孔41和排放孔42至少之一的轮廓的中央区域中并通过在相应的孔的内部的至少一个径向臂80与阀板40相结合，所述支撑构件70具有止挡表面71，相应的吸入叶片50或排放叶片60的密封端部53、63的中央区域抵靠该止挡表面，所述止挡表面71限定了相对于径向臂80的凸出部。

当所述叶片处于封闭位置时，该支撑构件70的中央定位在与由其上游侧与下游侧之间的压力差引起的叶片上的较高应力的区域一致或基本一致的区域中提供了对叶片的支撑。

该径向臂80可以具有不同的构造形式，只要这些构造形式不在通过吸入孔41和排放孔42的气流通道形成明显的损耗，也不在所述气流中产生紊流和噪音。

按照图示的结构形式，该装置包括具有与支撑构件70结合的自由端81的单个径向臂80。所述径向臂80具有厚重的结构，具有略微呈三角形的外形，但具有与邻近的相应孔的内壁部分相匹配的端部。

在本发明的一个实施方式中，与径向臂80的结构形式无关，支撑构件70的止挡表面71被成形为与相应的阀叶片50、60的座区域43、44共面。

在本发明的另一个实施方式中，与径向臂80的结构形式无关，支撑构件的止挡表面71被成形为高于相应的阀叶片50、60的座区域43、44。

在任一种上述结构中，止挡表面71都应当被设置为相对于径向臂80的表面凸出的凸出部的形式，所述径向臂的该表面面对抵靠所述止挡表面71安置的相应的吸入叶片50或排放叶片60，从而将叶片50、60的密封端部53、63的中央安置区域限制到止挡表面71的区域。仅有叶片50、60的密封端部53、63的中央区域（该中央区域会受到油膜粘附到径向臂80－支撑构件70组件的影响）是被限制到止挡表面71的面积的区域。

被设置为高于径向臂80的止挡表面71具有以下优点：

一个优点在于，承受阀封闭时的第一次撞击的叶片区域位于距离叶片边缘相对较远的地方。因此，由于孔被阀叶片的座封闭撞击而产生的应力波在抵达叶片边缘（已经发现在该区域容易产生更多的叶片相关表面缺陷，这使得叶片碎裂）时被衰减。在叶片的这个区域，经常产生裂纹，这可能使阀由于撞击应力而断裂。

使用本发明的构造，作用在叶片边缘上的撞击应力发生了衰减，避免了该区域裂纹的形成及其导致的叶片断裂，改善了其可靠性。

该特殊构造的另一优点来自叶片中的正预应力的形成，当阀封闭时，其预期阀的打开，该预应力在效率和噪音方面带来了好处。

按照本发明，止挡表面71具有与阀板40中相应的孔41、42同心并关于其纵向轴线对称的轮廓，该装置避免了吸入叶片50或排放叶片60的应力不对称。

在一个特定形式中，止挡表面71是圆形的并且基本上沿着支撑构件的高度保持不变，为支撑构件提供强度。

所述支撑构件70具有容纳在止挡表面71的轮廓的轴向投影内的轮廓，由此整个支撑构件70保持容纳在孔的中央区域中，在中央区域中实际上没有气流，避免了由于支撑构件70的存在而产生不利于制冷气流通过孔的负载损耗。

支撑构件70在中央位置的存在允许在不增加叶片承受的应力的条件下增加气流通道的面积，并且在确定的结构中减小所述应力。正如已知的那样，流动面积随着孔的横截面积的增大而增大，由于阀叶片由于悬臂部分的增加而受到的弯曲力矩的增大，因此该横截面积的增大则增大了阀叶片上的应力。任何最初在悬臂中对阀叶片区域提供中央支撑的构造都将减小所述弯曲力矩，并由此减小阀叶片承受的应力。因此在可靠性方面存在对增大孔的横截面积的物理限制，该限制可以随着中央支撑构件的配备而被克服。

本发明的构造允许使用厚度大幅度减小的叶片，这对于提高效率带来了极大的好处，同时不需要牺牲可靠性。而且，所述支撑构件70的配备使得叶片在压力作用下的变形最小化，改善了叶片的密封性能，有利于提高效率和减小噪音。

尽管本文仅说明了本发明的一个示例性的具体实施方式，可以理解到：在不脱离现有公开内容和权利要求主张的建设性构思的条件下，该部件的形式和布置方式可有各种替代方式。

Claims (7)

1.一种用于密封压缩机的阀装置，所述阀装置包括：限定压缩汽缸（11）的汽缸曲轴箱（10）；阀板（40），所述阀板封闭所述压缩汽缸（11）的一端并设置有吸入孔（41）和排放孔（42）以及相应的座区域（43，44），每个所述吸入孔和排放孔（41，42）都被相应的阀叶片（50，60）封闭，该阀叶片包括与相应的吸入孔和排放孔（41，42）可操作地相关联的密封端部（53，63），所述密封端部的外围在封闭状态下抵靠所述阀板（40）中相应的阀叶片（50，60）的座区域（43，44）安置，所述阀装置的特征在于：所述阀板（40）承载有支撑构件（70），所述支撑构件被限定在所述吸入孔（41）和排放孔（42）至少之一的轮廓的中央区域中，该支撑构件通过在相应的吸入孔和排放孔（41，42）的内部的至少一个径向臂（80）与阀板（40）相结合，所述支撑构件（70）具有止挡表面（71），相应的阀叶片（50，60）的密封端部（53，63）的中央区域抵靠所述止挡表面安置，所述止挡表面（71）限定了相对于径向臂（80）凸出的凸出部。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，所述阀装置包括单个径向臂（80），所述单个径向臂具有与所述支撑构件（70）相结合的自由端（81）。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于，所述支撑构件（70）的止挡表面（71）与相应的阀叶片（50，60）的座区域（43，44）共面。

4.根据权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于，所述支撑构件（70）的止挡表面（71）高于相应的阀叶片（50，60）的座区域（43，44）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的阀装置，其特征在于，所述止挡表面（71）具有与所述阀板（40）中的相应的孔（41，42）同心并关于所述阀板中的相应的孔的纵向轴线对称的轮廓。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其特征在于，所述止挡表面（71）是圆形的。

7.根据权利要求5所述的阀装置，其特征在于，所述支撑构件（70）的轮廓容纳在所述止挡表面（71）的轮廓的轴向投影内。

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