CN104047836B - 空气压缩机二级舌簧阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气压缩机二级舌簧阀，其进、排气阀动作敏捷，排气量大，压缩效率高，气阀流动损失小，工作噪音低。包括截面为圆形的二级阀板，其特征在于：在所述的二级阀板上沿中心线两侧分别设置有排气通道和吸气通道，所述的吸气通道包括开在二级阀板上的多条长短不一的腰形槽，所述的排气通道包括开在二级阀板上的四个圆孔；在二级阀板的一侧，设置有与吸气通道匹配的吸气阀片和弹性压片，另一侧设置有与排气通道匹配的排气阀片和排气阀升程限制器；所述的排气阀片在其中部通过两个连接螺钉固定在二级阀板上，两端自由。

Description

空气压缩机二级舌簧阀
技术领域
本发明涉及空气压缩机，具体涉及到一种较大排量的空气压缩机的二级舌簧阀。
背景技术
空气压缩机是一种应用广泛的设备，舌簧阀对于空压机的压缩性能影响明显。现有技术的空压机，舌簧阀工作状况并不理想，主要体现在：进气舌簧阀偏软，易造成延迟关闭现象，开闭动作不敏捷，排气舌簧阀出现气阀颤振现象的概率较高，这都影响到空压机的性能，导致排气量下降，功耗提高，机器整体比功率居高不下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种空气压缩机二级舌簧阀，其进、排气动作敏捷，排气量大，压缩效率高，气阀流动损失小，工作噪音低。
为解决上述技术问题，本发明的空气压缩机二级舌簧阀，包括外形为圆形的二级阀板，其特征在于：在所述的二级阀板上沿中心线两侧分别设置有排气通道和吸气通道，所述的吸气通道包括开在二级阀板上的多条长短不一的腰形槽，所述的排气通道包括开在二级阀板上的四个圆孔；在二级阀板的一侧，设置有与吸气通道匹配的吸气阀片和弹性压片，另一侧设置有与排气通道匹配的排气阀片和排气阀升程限制器；所述的排气阀片在其中部通过两个连接螺钉固定在二级阀板上，两端自由。
采用上述技术方案后，吸气阶段，吸气阀片打开，排气通道自动关闭，空气由吸气通道进入；排气阶段，弹性压片能加速吸气阀片的关闭，排气阀片打开，空气由四个圆孔排出，排气阀片升程由排气阀升程限制器限制；进、排气阀动作敏捷，排气量大，压缩效率高，气阀流动损失小，工作噪音低。
优选的，所述的四个圆孔紧贴二级阀板的内边缘设置。二级阀板的内边缘对应气缸的内腔，即四个圆孔尽量的靠近气缸的边缘设置，可以提高排气效率。
优选的，所述的腰形槽为六条。
优选的，所述的二级阀板上设置有与所述的排气阀片匹配的阀耳台阶。
排气阀处工作压力一般为吸气阀处的三倍左右，当吸气阀打开时排气阀要关闭，且要迅速准确地关闭，以免使气缸盖排气腔内气体回流到气缸，四个圆孔四周均匀分布，有利于提高对较高压力的气体的密封效果。设置阀耳台阶进一步提高了排气阀片的关闭效率。
优选的，所述的四个圆孔的进气端设置有圆孔倒角，所述的腰形槽的进气端设置有腰形槽倒角。气流进入阀板通道处均倒2×45°角，以降低尖角流动损失。
优选的，所述的吸气阀片包括一个能完全覆盖多条腰形槽的阀片封闭部分和一个阀片连接柄；所述的弹性压片形状为V型，包括两个翅尖和一个翅尖连接部；所述的阀片封闭部分与多条腰形槽匹配的设置在二级阀板一侧，所述的阀片连接柄有一个延伸到其对侧的长度；所述的两个翅尖沿阀片连接柄长度方向布置；吸气阀片、弹性压片共同通过两个连接螺钉固定在二级阀板上；所述的阀片封闭部分上与多条腰形槽错位的设置有多个辅助吸气通孔。
错位设置是指当吸气阀片关闭时，能够完全封闭多条腰形槽的气路。当吸气阀片打开时，气流优先通过辅助吸气通孔进入气缸，可以提高吸气效率。
优选的，所述的二级阀板大外径φ180mm，气缸直径φ130mm；所述的弹性压片厚度为1 mm。
吸气阀片的三个角度θ1、θ2、θ3分别为11°、57°、166°，排气阀片的三个角度θ1、θ2、θ3分别为4°、43°、80°；所述的θ1指气阀假想关闭角，所述的θ2指阀片开始脱离升程限制器，直到活塞到达止点位置所持续的时间内对应的曲柄转角；所述的θ3指阀片到达升程限制器直至活塞到达止点这一段时间所对应的曲柄转角。上述方案使得空气压缩机二级舌簧阀吸气、排气效率达到最优。
附图说明
图1是本发明的空气压缩机二级舌簧阀的结构示意图；
图2是本发明的空气压缩机二级舌簧阀的装配示意图；
图3是本发明的二级阀板的左视图；
图4是图2的右视图；
图5是本发明的空气压缩机二级舌簧阀的吸气阀片的示意图；
图6是本发明的空气压缩机二级舌簧阀的弹性压片的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图6可见，本发明的空气压缩机二级舌簧阀，包括外形为圆形的二级阀板1，在所述的二级阀板1上沿中心线两侧分别设置有排气通道和吸气通道，所述的吸气通道包括开在二级阀板1上的多条长短不一的腰形槽10，所述的排气通道包括开在二级阀板1上的四个圆孔11；在二级阀板1的一侧，设置有与吸气通道匹配的吸气阀片2和弹性压片3，另一侧设置有与排气通道匹配的排气阀片4和排气阀升程限制器5；所述的排气阀片4在其中部通过两个连接螺钉6固定在二级阀板1上，两端自由。
所述的排气阀升程限制器5为一“）”型板，其中部与排气阀片4共同通过两个连接螺钉6固定在二级阀板1上，其两端上翘，为排气阀片4两端提供合适的升程。
所述的四个圆孔11紧贴二级阀板1的内边缘设置。排气阀片4在气阀盖允许的范围内靠边沿设计，能够得到较大的升程，从而获得较大的阀隙通流截面。
所述的腰形槽10为六条。
所述的二级阀板1上设置有与所述的排气阀片4匹配的阀耳台阶14。
所述的四个圆孔11的进气端设置有圆孔倒角110，所述的腰形槽10的进气端设置有腰形槽倒角100。
所述的吸气阀片2包括一个能完全覆盖多条腰形槽10的阀片封闭部分20和一个阀片连接柄21；所述的弹性压片3形状为V型，包括两个翅尖30和一个翅尖连接部31；所述的阀片封闭部分20与多条腰形槽10匹配的设置在二级阀板1一侧，所述的阀片连接柄21有一个延伸到其对侧的长度；所述的两个翅尖30沿阀片连接柄21长度方向布置；吸气阀片2、弹性压片3共同通过两个连接螺钉6固定在二级阀板1上；所述的阀片封闭部分20上与多条腰形槽10错位的设置有多个辅助吸气通孔22。
所述的阀片连接柄21上设置有刚性调节孔210，通过对孔径的调节，可实现对吸气阀片2刚性的调节。
作为本发明的一个实施例，所述的二级阀板1大外径φ180mm，气缸直径φ130mm，即二级阀板1内缘直径为φ130。进气通道由6条腰形槽10组成，排气通道由4个φ20的圆孔11及其阀耳台阶14组成，气流进入阀板通道处均倒2×45°角，即四个圆孔11的进气端设置有圆孔倒角110，所述的腰形槽10的进气端设置有腰形槽倒角100。
所述的吸气阀片2上弹性压片3的特征为：外形呈V形尖状，总长50mm，宽度40mm，其上有2只φ5.3圆孔，中心距为30 mm，它有五处圆角光滑过渡。其厚度为1 mm、净面积为1.03×10-3 m2。
所述的排气阀片4特征为：它中间固定，两端自由。阀片总长度116 mm，宽度46mm，其上有2只φ5.3圆孔。升程限制器5采用t4钢板冲压而成，其固定处有一13mm直边段，排气阀升程限制器5的作用使排气阀片4的最大升程为3.5mm。
在上述二级舌簧阀设计技术方案中，对于进气阀能够有效地利用气缸φ130空间，利用阀隙面积计算出的气流马赫数为0.17。而排气阀受气缸盖空间的约束排气马赫数一般高于进气马赫数，本例的排气马赫数为0.2，它们均优于设计技术手册中推荐值。因弹性压片3的合理设计，能够产生二倍于吸气阀片2本身的弹簧力，根据最终的计算结果，吸气阀片2评价的三个角度（θ1、θ2、θ3）为11°、57°、166°，排气阀片的三个角度为4°、43°、80°，它们均满足θ2/θ1＞2，θ2/θ3＜0.7的戴维斯判定准则。
以下以表格形式列出计算过程和结果，表格后附相关的计算公式。
①公式一
②公式二，按阀隙计算气流马赫数
③公式三
④公式四，按一端固定，另一端受集中力的柔性阀片弯曲模型计算弹簧力，它们都是将实际形状简化为当量矩形条进行计算的。
二级吸气阀片弹簧力为3.4N，弹性压片6.7N。
⑤公式五
⑥θ1—气阀假想关闭角，它与θ2、θ3一样，都是从行程止点倒回度量的角度。θ1是假定无气流推力，阀片在弹簧力作用下，从全开位置降落到阀座上所需对应的曲柄转角。θ1的计算可取其1/4自由振动周期所对应曲柄转角。理论分析表明：其值与阀片计算长度、转速、阀片材料密度、弹性模量、阀片厚度有关。
⑦θ2—阀片开始脱离升程限制器5，直到活塞到达止点位置所持续的时间所对应的曲柄转角。它与μ值得平方根、曲柄连杆比、曲柄运行时转角有关。
⑧θ3—阀片到达升程限制器5直至活塞到达止点这一段时间所对应的曲柄转角。它与相对余隙容积、名义压力比、膨胀或压缩过程指数有关。
本实施例例计算结果表明θ2/θ1＞2，如果不能满足此条件，必将使进、排气阀产生延迟关闭，导致排气量急剧下降，θ2/θ3＜0.7，如果不能满足此条件，必将使进、排气阀产生颤振，导致气阀流动损失大大增加，气阀噪音成倍增加等不良现象。

Claims (8)

1.一种空气压缩机二级舌簧阀，包括外形为圆形的二级阀板（1），其特征在于：在所述的二级阀板（1）上沿中心线两侧分别设置有排气通道和吸气通道，所述的吸气通道包括开在二级阀板（1）上的多条长短不一的腰形槽（10），所述的排气通道包括开在二级阀板（1）上的四个圆孔（11）；在二级阀板（1）的一侧，设置有与吸气通道匹配的吸气阀片（2）和弹性压片（3），另一侧设置有与排气通道匹配的排气阀片（4）和排气阀升程限制器（5）；所述的排气阀片（4）在其中部通过两个连接螺钉（6）固定在二级阀板（1）上，两端自由；所述的吸气阀片（2）包括一个能完全覆盖多条腰形槽（10）的阀片封闭部分（20）和一个阀片连接柄（21）；所述的弹性压片（3）形状为V型，包括两个翅尖（30）和一个翅尖连接部（31）；所述的阀片封闭部分（20）与多条腰形槽（10）匹配的设置在二级阀板（1）一侧，所述的阀片连接柄（21）有一个延伸到其对侧的长度；所述的两个翅尖（30）沿阀片连接柄（21）长度方向布置；吸气阀片（2）、弹性压片（3）共同通过两个连接螺钉（6）固定在二级阀板（1）上；所述的阀片封闭部分（20）上与多条腰形槽（10）错位的设置有多个辅助吸气通孔（22）。
2.如权利要求1所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的四个圆孔（11）紧贴二级阀板（1）的内边缘设置。
3.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的腰形槽（10）为六条。
4.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的二级阀板（1）上设置有与所述的排气阀片（4）匹配的阀耳台阶（14）。
5.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的四个圆孔（11）的进气端设置有圆孔倒角（110），所述的腰形槽（10）的进气端设置有腰形槽倒角（100）。
6.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的阀片连接柄（21）上设置有刚性调节孔（210）。
7.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的二级阀板（1）大外径φ18mm，气缸直径φ130mm；所述的弹性压片（3）厚度为1 mm。
8.如权利要求1或2所述的空气压缩机二级舌簧阀，其特征在于：所述的吸气阀片（2）的三个角度θ1、θ2、θ3分别为11°、57°、166°，排气阀片（4）的三个角度θ1、θ2、θ3分别为4°、43°、80°；所述的θ1指气阀假想关闭角，所述的θ2指阀片开始脱离升程限制器，直到活塞到达止点位置所持续的时间内对应的曲柄转角；所述的θ3指阀片到达升程限制器直至活塞到达止点这一段时间所对应的曲柄转角。
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