CN1096855A - 自动控制的气门 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩机或用作通常的止回阀的自由控 制的气门，为了增大通过气门的流通截面和改善流动 条件，其外边缘被夹紧的控制环从夹紧部位经外隔片 30径向向内延伸，沿圆弧31过渡到环段32，32设有 一个向外的凸肩33，33本身沿圆弧34过渡到内隔 片35中，内隔片35与闭合部分27相连。控制环26 的径向隔片30、35、29和闭合环19沿圆周方向错 开。在气门打开方向，设有一个无终端止挡的闸板 16自由摆动空间。

Description

本发明涉及一种自动控制的气门，尤其是压缩机气门或止回阀，它有一个气门座，气门座具有控制介质流动的通道，在流动通道上面设有一个可活动的闸板，闸板上有一闭合部分，闭合部分上设有通过径向隔片彼此连接的同心环，并由柔性的控制环带动。控制环的一端与闭合部分外边缘连接，并通过在闭合部分外面的另一端，相对于气门座固定。

这种结构的气门是已知的，通常它的组成部分包括一个气门座、设在与之相隔一定距离处的收集器和在气门座与收集器之间可运动的气门，具体而言是闸板或闸片。除了带有沿导引面滑动的闩的气门外，带闸板的气门也是现有已知的，在它们作往复运动时，闸板通过柔性的控制环无摩擦地动作。柔性的控制环可以同心地设在闸环里面，并与在内部的闸板闭合部分相连，但也可以从闭合部分外缘出发。闸板上背离闭合部分的那些端，相对于气门座和收集器固定，它可以例如夹紧在气门座和收集器之间。

这种类型的气门结构由GB-PS18478A.D.1911是已知的。在那里闭合件是一块板，它的同心环通过沿圆周方向相互错开的隔片彼此连接。通过设计成柔性的最外部板环，使此板无摩擦地动作，板环朝收集器方向朝上弯曲，并以其外边缘贴靠在收集器上。这种弹性的控制环设计成不等宽的。它在设于最外部板环处的隔片所在部位变宽，离开该部位后变窄，以便增大其柔性。因此，在环截面较窄的地方，以及在隔片区曲率半径较小的地方，会引起板断裂。

在气门打开时，闸板的环靠在收集器上的一个平面内，闸板比较重地撞击在收集器上。从气门座来的被控制介质实际上将垂直于闸环，并在介质离开收集器的流通槽前，要拐两个直角弯。气门的流通截面取决于在闸板上的槽的大小。因此，根据介质主流的绕流情况，形成了涡流和回流现象，这便附加地限制了流通截面，引起比较大的通过气门流动的介质流动阻力。

由DE-A1-3507831已知另一种阀的结构，其中，闩由一个弹簧片构成。此弹性簧片控制阀座板上的流通孔。这种阀门簧片用弹性钢板制成，通常它沿整个阀座板表面延伸。在此种结构中没有收集器，也没有设另外的用于阀门簧片的终端挡块。在结构中作为进气门的阀门打开时，簧片自由伸入气缸腔内。但在气门打开时，此比较宽的密封面也处于被控制介质的流线中，并引起回流、涡流和介质的两次转弯。因此，这种已知阀门的流动阻力比较大。此外，这种阀门与圆柱形截面相比，对被控制介质开放的只是较小的流通截面，因此，只适用于较小和廉价的压缩机。

本发明的目的是，以简单的方式对本文开始所述类型的现有气门加以改进，以增大所控制介质的流通截面和改善介质流动条件，从而减小介质经气门的流通阻力。

本发明达到上述目的是通过下述措施：首先通过一个外隔片径向向内朝闸板的闭合部分外边缘延伸的控制环，它沿圆弧转变为至少一个沿圆周方向延伸的环段，环段在与闭合部分相遇前首先以一个凸肩向外，接着沿圆弧径向向内，通过内隔片通往闭合部分的外边缘，闭合部分的径向隔片相对于连接在闭合部分上的控制环内隔片，沿圆周方向彼此错开，在气门打开的方向，设有无终端止挡的闸板自由摆动空间。闸板的这种结构，由于没有终端止挡，并有用于摆动的自由空间，所以在气门打开时，可使闸板无障碍地变形，并能有弹性地适应于各种流动条件。尽管气门的结构简单，但也能使流通截面相对增大，并改善流动条件，从而减小了被控制介质的气门处流动阻力。此外，按本发明的气门特别适用于干燥空气。

在按本发明的气门打开时，不仅控制环，而且闸板和包括闭合部分在内的各环段均变形，因此在相邻的同心环之间的流通槽，实际上叉开成菱形。槽的自由流通截面因而变大。此外，闸板的环段在它们向上弯曲时，不再保持平行于气门座的密封面。确切地说，它们变形为相对于介质流动方向的一个倾斜位置，所以，介质不再拐直角的死弯，而是顺倾斜的环面流动，并至少局部转向，不造成过大的回流和涡流。另一个优点是，在闸板同心环之间的各流通槽，在气门打开时不在一个平面内，而在一些相叠的或毗邻的平行平面内。流动介质在气门内部的一个较大的空间内分配，此时在它们通过槽离开气门前，基本上避免了介质流相互直接撞击。因此，与可比较的现有结构相比，被控制介质在通过本发明的气门时，所受到的流动阻力显著降低。

对于按本发明的气门，取决于被压缩介质和压缩机的工作条件，控制环和闸板本身可有较大的变形。因此，最好首先将控制环设计得较强。在本发明的进一步设计中，这一点可通过以下达到。即，圆弧的弯曲直径比控制环的环段平均宽度大，控制环的环段通过此圆弧，转变为外隔片和内隔片。因此避免在危险的弯曲部位发生断裂。此外，控制环的环段沿其全长，尤其是在与内隔片和外隔片相连的圆弧区中，至少可以接近于等宽。

按本发明的另一个特点，可达到一种增大承受高应力能力的控制环结构，即在控制环的每个外隔片上连接两个环段，它们沿相对的圆周方向延伸，环段中的每一个，与一个从相邻外隔片出发沿其反方向延伸的环段一起，过渡为一个公共的内隔片。设在气门座流动通道上方的闸板闭合部分，从控制环的每一个固定位置出发，保持和导引两个控制环，此时，不仅各控制环的载荷较小，而且在往复行程时改善了闸板的平行引导，并防止压力脉动。在这种结构中，所设的全部控制环的环段可连成封闭的环，它在内隔片区向外偏离圆形，而具有较大的曲率半径。控制环的环段还可以覆盖气门座的流动通道。

按本发明简单而仍可承受高负荷的气门结构通过以下达到，即，闸板的控制环由两个互相对置的内隔片为终点，内隔片相对于外隔片沿圆周方向错开90°。虽然只设有两个隔片，但当只有一个内隔片从每个外隔片出发时，闸板还是可以无可指摘地通往两个径向对置的位置。

本发明还涉及一种具有气门的压缩机，气门设计成进气门，其特点为，控制环的外隔片与一个封闭的夹紧环连接，夹紧环被紧夹在压缩机和气缸头的端面之间，此时，闸板可在压缩机气缸内自由摆动，气门座设在一个同样装在压缩机气缸和气缸头之间的气门座板上，排气门的流动通道设在夹紧环和闸板的闭合部分之间的空间内。因此，所涉及的是一种简化了的进气门结构，它的闸板与控制环和夹紧环一起，构成了一个统一的机器零件，它没有特别的附件，完全被夹紧在压缩机和气门座板或气缸头端面之间。排气门的流动通道设在槽的部位，槽位于控制环与夹紧环之间或在控制环与闭合部分之间，所以在进气门关闭时槽未被覆盖。排气门具有一个已知的适合各种使用情况的结构。

本发明的其他详细情况和优点，由下面对附图所示的实施例所作说明中给出。其中，图1用透视表示压缩机的一部分，压缩机被沿轴向局部剖切，压缩机中装有一个由进气门和排气门组成的气门组和一个按本发明的进气门。图2是气门组顶视图;图3是按Ⅲ-Ⅲ线通过图2所示的气门组的剖面图;以及，图4表示进气门的闸板顶视图;图5表示按图4中Ⅴ-Ⅴ线的闸板横截面图;图6表示按图4中Ⅵ-Ⅵ线的横截面图;在图5和图6中表示在气门打开时，闸板的环和控制环的弯曲情况，但图中作了夸大表示，以便使闸板的变形表达得更为清楚。

图1表示的压缩机由气缸1、活塞2和气缸头3组成。在气缸1和气缸头3之间，装有气门组和气门座板4，座板用螺钉5固定在气缸头3上。螺钉6穿过座板4，将气缸头3固定在气缸1上。

座板4上有一个中央进气门7和一个同心地围绕着进气门7并由若干单个气门组成的排气门8。在进气门7上面的气缸头3中有一个进气室9，它与图中未表示的进气口连通，在排气门8上方设有压力室10，压力室有一个向外输气的螺纹压力接头11。气缸头3和座板4还设有水冷装置。气缸头3中制有螺纹的冷却水连接管12，通往气缸头3中的冷却水腔13，此腔与座板4中的冷却水腔14连通。排气门8由冷却水通道15所包围。没有剖切的进气门闸板用16表示。

图2和3中，表示了气门组和气门座板4。在轴线上有一个螺纹孔17，用于安装螺钉5。座落在中央的进气门7的气门座，设有由一些局部圆形构成的两个同心圆通道18，如图3所示，它们用闸板16的闸环19覆盖。三个排气门8各有一个通道20，通道20受排气闸板21控制，在此闸板上方有压力收集器22。用螺钉23将压力收集器22和排气闸板21固定在座板4上。由图3还可见套管24，它穿过座板4，并用于闸板16的定心。如图2所示，径向对置的两个套管24中还穿过气缸头螺钉6。

图4中俯视表示的闸板16包括一个夹紧环25，向内延伸的控制环26与夹紧环25相连。控制环通向闸板中央的闭合部分27。闭合部分27由两个同心闸环19组成，这两个同心闸环通过径向隔片29互相连接。控制环26的走向是，首先通过外隔片30径向向内，在本实施例中外隔片分叉，并各经过一个圆弧31转变成两个环段32，这两个环段32沿互相相反的圆周方向延伸。环段32在其继续延伸过程中，首先通过凸肩33向外，然后通过向内的圆弧34，以比较大的曲率半径转变为内隔片35，内隔片35与闭合部分27相连。在闭合部分27的闸环19之间设通槽36，在控制环26和闭合部分27之间留出通槽37的位置，在此实施例中，通槽37比通槽36宽。另外的通槽38，在闸板16的夹紧环25和控制环26之间。

由图4可见，圆弧31和34的弯曲直径大于控制环26环段32的平均宽度。控制环26的环段32通过圆弧31和34，过渡到外隔片30和内隔片35。由图还可看出，控制环26的环段32在其全长，尤其是还在与内外隔片35、30相连的圆弧34、31的部分，至少接近于等宽。采用了这两个措施，即使闸板16的平面发生较大的弯曲，也能在很大程度上排除控制环断裂的危险。

从每个外隔片30出发，沿相反的圆周方向的两个环段32，各通向另一个内隔片35，沿圆周方向内隔片35相对于外隔片30错开90°。两个沿圆周方向相对延伸的环段32，汇合在每个内隔片35中。因此，全部控制环26的环段32连接成一个封闭的环，此环在内隔片35所在部位，通过凸肩33向外偏离圆形。在此实施例中，闸板16的控制环26，从两个互相径向对置的外隔片出发，终止于两个两隔片35中，而这两个内隔片35同样也是互相径向对置的，并相对于外隔片沿圆周方向错开90°。夹紧环25与这两个外隔片30互相连接。

由图1可见，按图4的闸板16通过其夹紧环25被固定在气缸1和气门组的座板4端面之间。闸板16的闭合部分27控制在该处的进气门7。在没有终端行程限制器的情况下，闸板16在气缸1自由腔内摆动到极限。图5和6通过轴向的中央剖面，表示闸板16在打进气门7时是如何变形的。

由图5可以看出，在摆动到极限的状态下，不仅控制环26，而且闭合部分27的环19发生翘曲。由图5还可看出，通槽37叉开成菱形，所以，它的自由流通截面大于如图4所示在闭合部分处于平面状态时。由图还可见，闭合部分27的环19不再平行于闸板16的夹紧平面，而是朝介质的流动方向变形并倾斜。由图6可见同样的情况。在图6中还可看出，在闭合部分27的两个同心环19之间的贯通槽36也被叉开，并具有较大的流通截面。总之，按照本发明的气门，有较大的流通截面用于流过介质，提供了更好的流动条件，并因此与可比较的已知结构相比，其特点是显著降低了流动阻力。

Claims (7)

1、自动控制的气门，尤其是压缩机气门或止回阀，它有一个气门座，气门座具有控制介质流动的通道，在流动通道上面设有可活动的闸板，闸板上有一个闭合部分，闭合部分上设有通过径向隔片彼此连接的同心环，并由柔性的控制环带动，控制环的一端与闭合部分外边缘连接，并通过在闭合部分外面的另一端相对于气门座固定，其特征为：首先通过一个外隔片(30)径向向内朝闸板(16)的闭合部分(27)外边缘延伸的控制环(26)，它沿圆弧(31)转变为至少一个沿圆周方向延伸的环段(32)，环段在与闭合部分(27)相遇前首先以一个凸肩(33)向外，接着沿圆弧(34)径向向内，通过内隔片(35)通往闭合部分(27)的外边缘，闭合部分的径向隔片(29)，相对于连接在闭合部分(27)上的控制环(26)内隔片(35)，沿圆周方向彼此错开，在气门打开的方向，设有无终端止挡的闸板(16)自由摆动的空间。

2、按照权利要求1所述之板式气门，其特征为：圆弧（31、34）的弯曲半径比控制环（26）的环段（32）的平均宽度大，控制环（26）的环段（32）通过此圆弧转变为外隔片（30）和内隔片（35）。

3、按照权利要求1或2所述之板式气门，其特征为：控制环（26）的环段（32）沿其全长，尤其是在与内隔片（35）和外隔片（30）相连的的圆弧（34、31）区域中，至少可以接近于等宽。

4、按照权利要求1、2或3之一所述之板式气门，其特征为：在控制环（26）的每个外隔片（30）上连接两个环段（32），它们沿相对的圆周方向延伸，环段中的每一个，与一个从相邻外隔片（30）出发，沿其反方向延伸的环段（32）一起，过渡为一个公共的内隔片（35）。

5、按照权利要求4所述之板式气门，其特征为：所设的全部控制环（26）的环段（32）可连成封闭的环，它在内隔片（35）区向外偏离圆形。

6、按照权利要求1至5之一所述之板式气门，其特征为：闸板（16）的控制环（26）由两个互相径向对置的外隔片（30）出发，并以两个互相径向对置的内隔片（35）为终点，内隔片（35）相对于外隔片（30）沿圆周方向错开90°。

7、具有一个按照权利要求1至6所述作为进气门的板式气门的压缩机，其特征为：控制环（26）的外隔片（30）与一个封闭的夹紧环（25）连接，夹紧环被紧夹在压缩机气缸（1）和气缸头（3）的端面之间，此时，闸板（16）可在压缩机气缸（1）内自由摆动，气门座设在一个同样装在压缩机气缸（1）和气缸头（3）之间的气门座板（4）上，排气门（8）的流动通道（20）设在夹紧环（25）和闸板（16）的闭合部分（27）之间的空间内。

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