CN1057706A - 用于气密制冷压缩机的阀 - Google Patents

Abstract

用于往复式气密制冷压缩机的阀，包括气缸体， 形成于气缸体中并装有一个活塞的气缸；具有前表面 和与气缸体相连的背面的阀板，其上有至少一对轴向 气孔，通过各自的簧片阀使气缸(c)内部与阀板(30) 的前表面连通，各阀包括叶片和位于叶和阀板之间的 偏压装置，一旦阀的上游和下游之间达到压力平衡， 使叶片移动至部分打开位置，当阀下游的气压超过上 游气压时，叶片使偏压装置弹性变形，使阀关闭。

Description

本发明一般涉及气密制冷压缩机，更具体地说，是涉及通常用于家用冰箱的较小型压缩机的吸入阀和排出阀。

在往复式的具有小工作容量（小气缸容量）的气密压缩机中，吸入阀和排出阀对于压缩机的性能产生很大的影响。

使阀系统形成一个整体的阀板和阀叶组件直接影响到压缩机的动力和总体效率。

其能量损失的主要特征在于，有使阀不能快速打开的阻力，和气体进入和排出时的气流阻力。这种能量损失直接与阀叶运动至阀的打开位置的速度和准备状态有关。

主要是由于阀叶打开的延迟引起了能量损失，而使其发生的主要因素是：

-气孔和/或阀座的不适当的外形或几何形状，以致阀不具备使叶片最初打开所需的最大的有效压力区域;

-叶片的惯性，它是由于超重（质量）和/或不适当的几何形状所引起的。

-叶片对于阀板的附着粘性，它是由于有粘稠的润滑油所产生的。

当这些因素在吸入阀中出现时，它们就对压缩机的容积效率产生很大的影响，当这些因素在排出阀中出现时，其损失主要是动能损失，即，将叶片推至其初始打开位置的超压损失。

当今通常使用和推荐的阀系统的理论如美国专利US4，642，037和4，580，604所述的类型。在上述的先有技术的方案中，其发明的唯一目的是减少叶片打开的延迟，它是通过减小由润滑油的粘度引起的附着力（粘性）来实现的。

然而，另一个十分重要的问题并没有被解决，即，减少一主要是在阀打开的初始瞬间一叶片的惯性作用。

在考虑到当今可用的材料的同时，通过减少叶片厚度，可以很有效地减少其重量（质量），也就减小了其惯性。然而，这能导致叶片上的一主要是在孔上面的叶片区域上的很高的压力。结果，就必须要减小孔的直径，这就减小了有效力和流通面积，所以就降低了压缩机的性能。

也应该考虑到，虽然吸入阀和排出阀是在稍微不同的条件下工作，但是上面提到的情况对于两个阀来说都是共同的。

本发明的目的是提供一种包括吸入阀或排出阀的阀系统，它能在叶片打开的初始瞬间，通过减少叶片的附着性和惯性作用而增加压缩机的动力效率和容积效率，而不致减小所需的气孔直径和叶片厚度。

本发明的簧片阀用于往复式气密压缩机，该机包括一个有一端面的气缸体;一个形成于所述气缸体中的气缸，它具有朝所述气缸体端面开口的端部;一个装在气缸中的往复活塞;一个有前表面和与之相对的背面的阀板，该背面在气缸开口端装在气缸体端面上，阀板具有至少一对轴向气孔，通过各自的簧片阀使气缸内部与阀板的前表面相连通，每个簧片阀包括一个柔性叶片元件，它有一个基部和一个密封部分，该基部附着在阀板上开有各自气孔的出口端的表面上，该密封部分可在一个座落于气孔出口端的关闭位置和一个离开所述气孔出口端的打开位置之间运动，所述密封部分的运动是由于气缸内和阀板前表面之间的压差引起叶片弹性变形而产生的。

根据本发明，各簧片阀还包括一个偏压装置，它装在各自的叶片元件和阀板之间，以致能持续地使叶片元件的密封部分偏置到一个使阀部分打开的位置，该偏压装置的尺寸应使当气缸内和阀板前表面气孔区域之间达到压力平衡时，能立即使叶片元件的密封部分移动至阀的部分打开位置，当阀上游的气压超过其下游的气压时，叶片密封部分能移动至阀的最大打开位置，一旦当阀下游的气压超过其上游的气压时，叶片就能克服偏压装置的作用而使其密封部分移动至一个关闭位置。

上述结构的阀形成这样一种装置，其中，偏压装置在叶片元件的密封部分向阀的打开位置运动的初始瞬间，向其打开的方向推动该密封部分。

这种结构的装置不仅大大减少了由于阀座部分的润滑油作用而引起的延迟打开，并且主要是大大减少了由于叶片的惯性作用而引起的延迟打开，还是因为叶片受到了该装置的偏置作用，而其质量不是由流经阀板气孔的气流所推动的。

本发明的方案使叶片元件的密封部分能产生一个附加的加速作用，所以，也就减小了曲轴达到一个使阀全部打开所需的转动角度。

该偏压装置可采取一个弹簧的方式，该弹簧装在位于固定阀的阀板表面上的一个凹座中。

下面参照附图对本发明进行描述。

图1显示了往复式气密压缩机的气缸体，气缸体和活塞组件的部分纵剖图，它是沿图2中Ⅰ-Ⅰ线剖视的;

图2显示了阀板的后平面图，它去掉了吸入和排出阀，该视图是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线剖视的;

图3是图2中阀板的剖视图，它的沿图2中Ⅲ-Ⅲ线剖视的;

图4是用作偏压装置的弹簧的平面图;

图5显示了图4中弹簧的侧视图;

图6是与图1相似的气缸体和阀板组件纵剖图，它是沿图2中Ⅵ-Ⅵ线剖视的，该阀板装有吸入阀，在其部分打开位置是用实线表示的，在其最大打开位置是用虚线表示的;

图7显示了图6中吸入阀的平面图;

图8显示了阀板的横剖面图，它是沿图9中Ⅷ-Ⅷ线剖视时，其中用实线表示排出阀的部分打开位置，用虚线表示其最大打开位置;

图9显示了图8中组件的前平面图;

如图1所示，作为本发明的一个推荐实施例的压缩机是一个往复式压缩机，它包括一个装在一个气密外壳（未显示）中的气缸体10，它有一个园柱形腔，下面称为气缸C，在气缸中一个活塞20可往复运动。

气缸体10有一个端面，气缸C的口开在该端面上，一个阀板30和一个气缸头50通过一个垫片11固定在该端面上，气缸头50与阀板30一起形成两个内腔，一个是吸入腔50a，一个是排出腔50b，阀板30具有一个前表面30a，该表面与气缸头50一起分别限定了所述吸入腔50a和排出腔50b，阀板还有一个朝向气缸体10的相反的表面30b，它与活塞20一起在气缸C内限定了一个压缩腔。通过位于阀板30上的各自的轴向气孔，使气缸C与所述吸入腔50a和排出腔50b的每一个保持流体的连通。在附图所示的实施例中，与气缸C相反的阀板的前表面30a上分别形成了一个吸气孔31的入口端31a和一个排气孔32的出口端32b、阀板的背面30b上形成了吸气孔31的出口端31b和排出孔32的入口端32a。出口端31b和32b分别形成了吸入阀和排出阀的阀座。

按照压缩机的工作要求设计的簧片阀分别装在各轴向气孔31和32的出口端。

图2和图3显示了本发明的阀板30，其背面30b有一个T形轮廓的凹部33，其中间纵向部与吸入孔31对齐并稍微隔开，以致能精确地定位于吸入叶片元件60下面，如图1，图6和图7所示，它限定了压缩机的吸入阀。

柔性吸入叶片元件60有一个基部61和一个密封部分62，通过任何已知的方法，例如一对铆钉或镙钉65，将基部61固定在阀板30的背面30b，铆钉或镙钉穿过吸入叶片元件60的基部61上的对应的孔（未显示），并固定在阀板30背面30b上的一对孔35中。

在吸入孔31，阀板背面30b的凹部33和用于容纳将吸入叶片元件60固定在阀板30上的固定装置65的孔35之间的相对位置，应使所述吸入叶片元件60在凹部33上面延伸，其密封端部62直接地位于吸入孔31的出口端31b的正面，以便在气钢C内的气体压缩周期期间能密封所述吸入孔。

根据本发明，一个由适当材料，例如弹簧钢制造的片状弹簧元件70装在凹部33中，它具有与所述凹部相同的外形，并具有适当的厚度使其能与凹部33相配合，所述片状弹簧元件70的纵向中央茎部具有一个端部71，该端部71向上弯曲成一倾斜平面，或采取任何其它的相似的布置，以致它能在吸入叶片元件60的密封部件62的下面从由阀板30背面30b所限定的平面稍微向外突出。弹簧元件70的其余部分嵌入在凹部之中，并通过吸入叶片元件60自身的基部61将其保持在该处。

片状弹簧元件70的端部71变形的尺寸应使其能恒定地和弹性地将吸入叶片元件60的密封部分62推到一个离开吸入孔31的出口端31b一定距离的位置。另一方面，片状弹簧元件70的结构应使：只有当气缸C和吸入腔50a内的压力相等时，叶片元件60的密封部分62才能相对于对应的阀座离开一个距离或部分打开。

于是，在活塞20的吸气行程开始之前，气缸C内的压力仍然与吸气腔50a内的压力相等，弹簧元件70将立即将叶片元件60推至一个吸入阀的部分打开位置，如图6所示，即使是在气体压差或通过吸入孔31的气流压力引起的任何力作用在所述叶片元件60的密封部分62之前，也是这样。弹簧元件70在叶片元件60上的偏压仅仅作用于阀打开的最初阶段，以使叶片元件60立即呈现一个部分打开的位置，它对应于弹簧元件70处于一个静止位置。随着弹簧元件70弹性变形的端部移动至其静止位置，由于通过吸入孔31的气流本身的作用，叶片元件60将继续作弹性变形直至达到其最大打开位置，如图6中虚线所示。

当活塞20的抽出行程结束之后不久，就使通过吸入孔31的气流停止，这时，气缸C内的压力逐渐上升，并当叶片元件60返回至其部分打开位置-在该位置，处于静止状态的弹簧元件70仍使叶片元件作弹性变形-时，气缸C内的压力与吸入腔50a中的压力达到瞬间的平衡。

当气缸C内的压力稍微超过吸入腔50a中的压力时，叶片元件60将被移动至一个阀的关闭位置，在该处，叶片元件的密封部分62压靠在吸入阀的阀座31b上，并使吸入弹簧元件70的突出端部71弹性变形。

可以看到，吸入弹簧元件的结构应使：一旦下游压力（相对于气流方向）超过上游压力，它能使阀容易地关闭，由此而避免不希望出现的气体经该阀的回流，因为这种回流能引起压缩机的容积效率的损失。

本发明的排出阀的结构与吸入阀的原理相同，如图2，3，8和9所示，排出孔32的出口端32b位于阀板30前表面30a上的一个长园形凹部36的底部，该凹部36的尺寸应能容纳由一个柔性叶片元件80所限定的一个排出阀，叶片元件80的结构与吸入阀的叶片元件60相同。

排出阀的叶片元件80具有一个基部81，该基部81通过任何适当的方法（例如用于吸入阀的方法）或通过一个止动元件37而附着于凹部36的底部，叶片元件80还有一个密封部分82，它位于排出孔32的出口端32b，并能在该阀的打开位置和关闭位置之间移动。

位于排出叶片元件80基部下面的凹部36的底部区域，还具有另一个凹部38，它可以具有和吸入阀的凹部33相同的形状，以便在其中容纳并保持（在排出叶片元件80的其部81的协助下）一个排出偏压装置90，在本发明中，该偏压装置90的结构为一个与吸入偏压装置70相同的弹簧钢片的形式、排出弹簧或偏压装置90也有一个处于排出叶片元件80的密封部分82下面的部分91，它从阀板30前表面30a的平面向外突出。排出弹簧元件90的其余部分被容纳在对应的凹部38中，并通过排出叶片元件80的基部81将其固定在那里。

在图示的实施例中，用于固定排出叶片元件80的止动件37具有一个有中间主延伸部分的金属茎部，该主延伸部分沿排出叶片元件80的纵向设置，并与叶片元件80相互间隔开，止动件37还具有两个向凹部36的底部弯曲的端部，并具有能与凹部36相对的端壁相配合的相对的纵向延伸部分。

排出弹簧元件90的端部91变形的尺寸应能在排出叶片元件80上产生如同对于吸入阀所述的同样的作用。

在吸入和压缩周期时，在排出腔50b中的压力保持高于气缸C中的压力，这就使排出叶片元件80的密封部分82完全地靠在排出孔32的出口端32b，所述出口端32b形成了排出阀的阀座，于是它可以保持完全地封闭。

当压缩循环结束，气缸C和排出腔50b之间达到压力平衡时，由于叶片元件80处于关闭位置而使之弹性变形的排出弹簧元件90的端91立即将密封部分82推至一个部分打开位置，如图8实线所示，这就最大程度地减少了由于打开阀的超压所引起的能量损失，随着弹簧元件90的弹性变形的结束而到达一个静止位置，叶片元件80继续弹性变形，直至到达阀的最大打开位置，如图8的虚线所示。

在活塞20的压缩行程结束之后不久，通过排出孔32的气流停止，这时，气缸C中的压力下降，并当叶片元件80返回其部分打开位置而弹簧元件90处于其静止位置时，气缸中的压力与排出腔50b中的压力达到瞬间的平衡。

当气缸C中的压力低于排出阀50b中的压力时，排出叶片元件80将又被移动至阀的关闭位置，在该位置，其密封部分82将压靠着排出阀的阀座32b，并使排出弹簧元件90的突出端部91作弹性变形。在其上游和下游的压力出现不平衡之后，阀在相对于正常气流的相反方向立即关闭，这就避免了由于通过阀的回流引起的容量损失。

从图6和图8可清楚地看出，吸入弹簧70和排出弹簧90的尺寸和布置应能作用于对应的叶片元件60和80上偏离于各自的阀座31b和32b的一个区域下面，或作用于叶片中部，所以，弹簧元件70和90不受任何气流或压差的直接作用，而位于阀座31b和32b上的叶片元件的密封部分62和82，当受到阀的上游和下游的压力变化时，能作为阀的密封装置而自由动作，所述两个视图也显示了凹部33和38的边缘，叶片元件60和80的基部61和81和阀座31b和32b对于所述吸入阀和排出阀的每一个最好位于同一平面，当阀关闭时，偏压装置整个容纳在凹部33，38中。

Claims (8)

1、一种用于气密制冷压缩机的阀，包括一个具有一个端面的气缸体(10)；一个形成于所述气缸体(10)中的气缸(C)，它有一个开在所述气缸体端面的端部；一个装在气缸内的往复活塞(20)；一个具有前表面(30a)和一个背面(30b)的阀板(30)，该背面(30b)在气缸开口端连接于气缸体(10)的端面，阀板(30)具有至少一对轴向气孔(31，32)，气孔通过对应的簧片阀将气缸(c)内部与阀板(30)的前表面连通，每个簧片阀包括一个柔性叶片元件(60，80)，叶片元件有一个基部(61，81)，所述基部附着于阀板(30)上开有各自气孔(31，32)出口端的表面上，叶片元件还有一个密封部分(62，82)，所述密封部分可在一个座落于气孔(31，32)出口端(31b，32b)的封闭位置和一个离开所述气孔出口端的打开位置之间运动，所述密封部分(62，82)的运动是由于气缸(c)内和阀板前表面(30b)之间的压差引起的叶片元件(60，80)的弹性变形而产生的，所述阀的特征在于：它还包括装在各自的叶片元件(60，80)和阀板(30)之间的偏压装置(70，90)，以致能持续地使叶片元件(60，80)的密封部分(62，82)偏置到各自孔(31，32)的打开位置，该位置对应于阀的部分打开状态，所述偏压装置(70，90)的尺寸应使当气缸(c)内和阀板前表面(30a)对应的气孔(31，32)区域之间达到压力平衡时，能立即使叶片元件(60，80)的密封部分(62，82)移动至所述阀的部分打开位置，当阀上游的气体压力超过其下游的气体压力时，叶片元件(60，80)的密封部分(62，82)被移动至阀的最大打开位置，一旦当阀下游的气体压力超过其上游的气体压力时，叶片元件的密封部分(62，82)就能克服偏压装置(70，90)的作用而移动至一个关闭位置。

2、如权利要求1所述的阀，其特征在于：所述偏压装置（70，90）作用于叶片元件（60，80）上的偏离于阀板（30）上对应气孔（31，32）的区域。

3、如权利要求2所述的阀，其特征在于：偏压装置（70，90）作用于叶片元件（60，80）的中部。

4、如权利要求1所述的阀，其特征在于：偏压装置（70，90）固定在阀板（30）的凹部（33，38）中，它还有一个端部（71，91），当所述阀的上游和下游部分达到压力平衡时，它从所述凹部（33，38）向外突出，以致将各自的叶片元件（60，80）移动至阀的部分打开位置，当阀关闭时，所述端部被容纳在凹部（33，38）中。

5、如权利要求4所述的阀，其特征在于：所述凹部（33，38）的边缘与叶片元件基部（61，81）的附着表面是共平面的，并与各自气孔（31，32）的出口端（31b，32b）是共平面的，当阀关闭时，偏压装置（70，90）整个容纳在凹部（33，38）中。

6、如权利要求1所述的阀，其特征在于：偏压装置（70，90）采用装在叶片元件（60，80）和阀板（30）之间的弹簧元件的形式。

7、如权利要求6所述的阀，其特征在于：弹簧元件是一个弹簧钢片（70，90），它具有弯曲的端部（71，91），当在阀的上游和下游区域之间达到所述压力平衡时，该端部（71，91）保持突出于各自的凹部（33，38）。

8、如权利要求1所述的阀，其特征在于：当所述叶片元件（60，80）的密封部分（62，82）在阀的所述部分打开位置和最大打开位置之间移动时，该密封部分不受偏压装置（70，90）的作用。

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