CN113700632A - 排气阀座及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了排气阀座及压缩机，其中，排气阀座包括阀座本体，阀座本体设有排气孔，排气孔沿排气方向依次设有缩口部、过渡部和扩口部，沿排气方向，缩口部的横截面积递减，扩口部的横截面积递增，缩口部的内壁和扩口部的内壁分别与过渡部的内壁连接；其中，缩口部的轴向高度为H1，过渡部的轴向高度为H2，扩口部的轴向高度为H3，满足：0.2≤(H1+H2)/(H1+H2+H3)≤0.8。本发明的排气阀座能够减小排气孔的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力，减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

Description

排气阀座及压缩机

技术领域

本发明涉及电器设备技术领域，特别涉及一种排气阀座及压缩机。

背景技术

相关技术中，压缩机的排气结构主要为直通式设计，在排气过程中，气流进入排气孔时，气流在排气孔表面附面层分离，造成涡流现象，排气局部阻力增大，导致有效排气通流面积减小，压缩机功耗增加；在气流离开排气孔时，气流速度较大，压力较低，排气阻力大，同样使压缩机功耗增加，且噪音大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种排气阀座，能够减小排气孔的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力，减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

本发明还提供一种具有上述排气阀座的压缩机。

根据本发明第一方面实施例的排气阀座，包括阀座本体，设有排气孔，所述排气孔沿排气方向依次设有缩口部、过渡部和扩口部，沿所述排气方向，所述缩口部的横截面积递减，所述扩口部的横截面积递增，所述缩口部的内壁和所述扩口部的内壁分别与所述过渡部的内壁连接；其中，所述缩口部的轴向高度为H1，所述过渡部的轴向高度为H2，所述扩口部的轴向高度为H3，满足：0.2≤(H1+H2)/(H1+H2+H3)≤0.8。

根据本发明第一方面实施例的排气阀座，至少具有如下有益效果：通过在排气孔的入口处设置缩口部，能够加快入口处的气流速度，并使气体贴合排气孔的内壁流动，避免附面层分离，从而减小入口处的涡流，降低入口处的局部流动阻力，气流经过渡部进入设置于排气孔的出口处的扩口部，能够增大通流面积，使气体离开排气孔前尽可能扩散，避免气流方向突变，从而减小出口处的涡流，并且降低气流速度，降低噪音，增大气体压力，减小排气时的冲击速度，降低排气阻力，因此，能够减小排气孔的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力；同时，由于约束了缩口部、过渡部和扩口部之间的轴向高度尺寸，能够最大限度降低涡流现象，当将排气阀座应用于压缩机时，能够减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

根据本发明的一些实施例，所述缩口部、所述过渡部和所述扩口部的内壁所在的面均为回转面。

根据本发明的一些实施例，所述缩口部的最大内径为D1，所述扩口部的最大内径为D3，满足：D3＞D1。

根据本发明的一些实施例，所述过渡部的最小内径为D2，满足：0.2≤(D3-D2)/[2(H1+H2+H3)]≤0.6。

根据本发明的一些实施例，三个所述回转面的母线均为直线。

根据本发明的一些实施例，所述扩口部的内壁所在的面为第一回转面，所述第一回转面的第一母线与所述排气孔的中心线的夹角为θ，满足：15°≤θ≤60°。

根据本发明的一些实施例，所述扩口部的内壁所在的面为第一回转面，所述第一回转面的第一母线包括多段依次连接的直线段，多段所述直线段形成折线。

根据本发明的一些实施例，沿排气孔的排气方向，多段所述直线段分别与所述排气孔的中心线形成的夹角的角度依次递增。

根据本发明的一些实施例，三个所述回转面的母线均为弧线，所述弧线朝向所述排气孔的中心线凸出设置。

根据本发明的一些实施例，所述阀座本体设有凸台，所述凸台绕设于所述扩口部的外周。

根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括本发明第一方面实施例的排气阀座。

根据本发明第二方面实施例的压缩机，至少具有如下有益效果：压缩机采用上述第一方面实施例的排气阀座，能够减小排气孔的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力，进而减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明第二方面实施例中压缩机的剖视图；

图2是图1所示的上轴承的结构示意图；

图3是图2所示的上轴承的剖视图；

图4是图3中A处放大图；

图5是本发明第一方面实施例中排气阀座的局部剖视图；

图6是图5中的B处放大图；

图7是本发明第一方面的一些实施例中排气阀座的局部剖视图；

图8是图7中的C处放大图；

图9是本发明第一方面的另一些实施例中排气阀座的局部剖视图。

附图标记：

壳体100；吸气口110；

上盖200；排气口210；

下盖300；

驱动组件400；定子410；转子420；曲轴430；

压缩组件500；气缸510；腔室511；活塞520；滑片530；上轴承540；下轴承550；压缩弹簧560；

阀座本体600；排气孔610；缩口部611；第三母线6111；过渡部612；第二母线6121；扩口部613；第一母线6131；第一直线段6132；第二直线段6133；入口端614；出口端615；凸台620；阀体630；阀片631；升程限位器632；退刀槽640。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面将根据附图描述根据本发明实施例的排气阀座和具有该排气阀座的压缩机。

本发明实施例的压缩机可以是旋转式压缩机、涡流式压缩机或往复活塞520式压缩机等，当然，压缩机的类型不限于上述描述。

参照图1，下面以压缩机为旋转式压缩机的实施例详细描述根据本发明实施例压缩机。

参照图1，具体地，压缩机包括壳体100、驱动组件400和压缩组件500，其中，壳体100的上端设置于上盖200，壳体100的下端设置有下盖300，上盖200、壳体100和下盖300之间限定出密闭空间，并且上盖200设置有连通密闭空间的排气口210，壳体100设置有连通密闭空间的吸气口110，驱动组件400和压缩组件500均设置有密闭空间内，通过驱动组件400驱动压缩组件500工作，以对冷媒(如气态冷媒，以下描述的冷媒均为气态冷媒)进行压缩。

参照图1，可以理解的是，驱动组件400可以是电机等部件，可给压缩组件500提供动力。具体地，驱动组件400包括定子410、转子420和曲轴430，定子410固定安装于壳体100，一般而言，定子410上具有漆包线绕组，漆包线绕组与外电源连接时能够产生磁场，转子420安装于定子410并与定子410同轴，转子420与定子410转动配合，曲轴430的一端固定安装于定子410，并且曲轴430的中心线与转子420的转动轴重合，通过定子410和转子420之间的磁场作用，能够产生电磁扭矩，使转子420相对定子410转动，即带动曲轴430转动。

参照图1，可以理解的是，压缩组件500包括气缸510、活塞520、滑片530、上轴承540和下轴承550，其中，气缸510具有腔室511，上轴承540设置于气缸510的上侧，下轴承550设置于气缸510的下侧，上轴承540和下轴承550均与曲轴430转动配合并支撑曲轴430，同时，上轴承540和下轴承550密封气缸510的腔室511，曲轴430的另一端与活塞520连接并驱动活塞520在气缸510的腔室511内作偏心旋转运动，滑片530的一侧与活塞520的外侧相接，滑片530的另一侧连接有压缩弹簧560。

可以理解的是，排气阀座可以设置在上轴承540的端板或下轴承550的端板，或者上轴承540的端板和下轴承550的端板均设有排气阀座，排气阀座设置有连通腔室511的排气孔610。

因此，在曲轴430驱动活塞520在腔室511内作偏心运动及压缩弹簧560的作用下，能够推动滑片530往复移动，从而活塞520与滑片530配合能够将冷媒吸入气缸510的腔室511内，并对冷媒压缩，完成压缩后将冷媒从排气孔610排出到腔室511外。

当然，可以理解的是，压缩组件500还可以包括多个气缸510，相邻两个气缸510之间通过隔板(图中未示出)实现分隔，排气阀座还可以设置于隔板，排气孔610则连通相邻两个气缸510的腔室511。

相关技术中，排气孔610的结构通常为直通式设计，即排气孔610各处的横截面相同，在排气过程中，流体进入排气孔610时，由于气流转角曲率过大，容易造成气流在排气孔610入口处表面附面层分离，产生涡流现象，排气局部阻力增大，有效排气通流面积减小，在流体离开排气孔610时，气流速度较大，噪音大，压力较低，排气阻力大，容易造成压缩机的功耗增加。

为解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种排气阀座，可应用于压缩机。

参照图2至图4，下面以排气阀座设置于上轴承540的端板为例进行详细说明，可以理解的是，排气阀座设置于下轴承550、排气阀座设置于隔板的情况可参照排气阀座设置于上轴承540的实施例，此处不在赘述。

参照图3和图4，可以理解的是，排气阀座包括阀座本体600，上轴承540的端板背离气缸510的一侧设置有凹部，凹部呈长条形，凹部的底壁即形成阀座本体600，阀座本体600设置有连通气缸510的腔室511的排气孔610，排气孔610用于排出腔室511内的冷媒。排气阀座还安装有阀体630，阀体630位于排气阀座背离气缸510的一侧，阀体630用于打开或关闭排气孔610，阀体630为单向阀，即阀体630仅允许冷媒从腔室511经排气孔610排出至腔室511的外部，而不允许腔室511外部的气体经排气孔610进入腔室511。具体地，当气缸510的腔室511内的冷媒压力达到排气压力时，冷媒顶开阀体630并通过排气孔610排出至腔室511外，实现自动排气；当气缸510的腔室511内的冷媒压力未达到排气压力，此时冷媒压力不足以顶开阀体630，阀体630关闭排气孔610，避免腔室511内的冷媒泄露，使得能够正常压缩冷媒，保证压缩机能够正常工作。

参照图4和图5，可以理解的是，沿冷媒的排出方向，即沿背离腔室511的方向，排气孔610的内壁依次设置有缩口部611、过渡部612和扩口部613，缩口部611、过渡部612和扩口部613均沿排气孔610的周向设置。定义横截面为垂直于排气孔610的中心线的截面，横截面的面积即为横截面积；纵截面为平行于排气孔610的中心线的截面。沿冷媒的排出方向，缩口部611的横截面积逐渐减小，扩口部613的横截面积逐渐增大，缩口部611的大端即为排气孔610的入口端614，扩口部613的大端即为排气孔610的出口端615，一般而言，缩口部611的小端的横截面积与扩口部613的小端的横截面积相等或接近，缩口部611的小端与扩口部613的小端之间通过过渡部612连接，即过渡部612的内壁分别与缩口部611的内壁和扩口部613的内壁过渡连接，使缩口部611与扩口部613之间平滑过渡，避免存在棱角，从而减小气流的局部阻力，减小涡流。此时，排气孔610中过中心线的纵截面的形状为翼型，类似于飞行器翼型上表面的设计，有效减小气流阻力。当然，可以理解的是，当缩口部611的小端恰好与扩口部613的小端平滑过渡，则缩口部611和扩口部613的连接处即为过渡部612。

参照图5，可以理解的是，定义沿排气孔610的中心线方向的距离为轴向高度，其中，缩口部611的轴向高度定义为H1，过渡部612的轴向高度定义为H2，扩口部613的轴向高度定义为H3，H1、H2和H3之间的大小关系为0.2≤(H1+H2)/(H1+H2+H3)≤0.8，其中，(H1+H2)即为缩口部611和过渡部612的轴向高度和，(H1+H2+H3)即为缩口部611、过渡部612和扩口部613的轴向高度和，也就是排气孔610的整体轴向高度，因此，约束了缩口部611和过渡部612的轴向高度和占排气孔610整体轴向高度的比例，此比例值为0.2～0.8中的任一值，例如缩口部611和过渡部612的轴向高度和与排气孔610整体轴向高度的比例为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8等等，因此，既能保证尽可能减小排气孔610入口处的涡流，又能保证减小排气孔610出口处的涡流。

当然，可以理解的是，当0.2≤(H1+H2)/(H1+H2+H3)≤0.5时，存在(H1+H2)≤H3，从而能够保证排气口210的扩口部613的轴向高度足够大，能够增大通流面积，使气流在离开排气孔610前尽可能扩散，降低气流速度，减小出口处的涡流，减低排气阻力，进而提高压缩机的能效。

当冷媒通过排气孔610时，排气孔610入口处的缩口部611能够加快入口处的气流速度，并使气体贴合排气孔610的内壁流动，避免附面层分离，从而减小入口处的涡流，降低入口处的局部流动阻力，气流经过渡部612进入设置于排气孔610的出口处的扩口部613，能够增大通流面积，使气体离开排气孔610前尽可能扩散，避免气流方向突变，从而减小出口处的涡流，并且降低气流速度，降低噪音，增大气体压力，减小排气时的冲击速度，降低排气阻力，因此，能够减小排气孔610的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力；同时，由于约束了缩口部611、过渡部612和扩口部613之间的轴向高度尺寸，能够最大限度降低涡流现象，进而减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

可以理解的是，缩口部611、过渡部612和扩口部613的内壁所在的面均为回转面，即排气孔610的内壁可以看作一根母线绕排气孔610的中心线转动360°而得到的曲面，也就是说，缩口部611、过渡部612和扩口部613的横截面的形状均为圆形，因此，排气孔610的周壁没有棱角，排气孔610的内壁更加光滑，可进一步降低排气阻力，减小涡流，进而提高压缩机的能效，同时，方便加工排气孔610。

参照图5，可以理解的是，缩口部611的大端的内径为D1，即D1为缩口部611的最大内径，扩口部613的大端的内径为D3，即D3为扩口部613的最大内径，D1和D3之间的大小关系满足：D3＞D1。也就是说，排气孔610的出口端615的横截面积大于排气孔610入口端614的横截面积，从而保证排气口210的出口处的横截面积足够大，能够增大通流面积，使气流在离开排气孔610前尽可能扩散，降低气流速度，降低噪音，减小排气时的冲击速度，减小出口处的涡流，降低排气阻力，进而提高压缩机的能效。

参照图5，可以理解的是，过渡部612的最小内径为D2，D2的尺寸满足：0.2≤(D3-D2)/[2(H1+H2+H3)]≤0.6，亦即约束了过渡部612的最小横截面积，(D3-D2)/[2(H1+H2+H3)]可以是0.2～0.6中的任一值，例如0.2、0.3、0.4、0.5、0.6等等，从而能够保证过渡部612的最小横截面积足够大，有效增大通流面积，降低排气阻力，进而提高压缩机的能效。

当然，可以理解的是，当0.2≤(D3-D2)/[2(H1+H2+H3)]≤0.5时，存在D2≥D3-(H1+H2+H3)，即约束了过渡部612的最小内径为D2不小于扩口部613的最大内径与排气孔610整体轴向高度的差，保证过渡部612的最小横截面积足够大，有效增大通流面积，降低排气阻力，进而提高压缩机的能效。

参照图6，可以理解的是，定义扩口部613的内壁所在的面为第一回转面，第一回转面对应的母线为第一母线6131，过渡部612的内壁所在的面为第二回转面，第二回转面对应的母线为第二母线6121，缩口部611的内壁所在的面为第三回转面，第三回转面对应的母线为第三母线6111，第一母线6131、第二母线6121和第三母线6111均设置为直线，从而扩口部613的内壁、过渡部612的内部和缩口部611的内壁均为直壁，即扩口部613的内壁和缩口部611的内壁均为圆锥面，过渡部612可以是圆锥面或圆柱面，从而可方便加工，且可以降低排气阻力，减小涡流。

参照图5，可以理解的是，在扩口部613中过中心线的纵截面上，第一母线6131与排气孔610的中心线的夹角定义为θ，θ的大小满足：15°≤θ≤60°，例如，θ的值为15°、20°、30°、40°、45°、50°、60°等等，也就是约束了扩口部613的扩张角度，保证了扩口部613的最大横截面积足够大，能够增大通流面积，使气流在离开排气孔610前尽可能扩散，降低气流速度，减小出口处的涡流，减低排气阻力，进而提高压缩机的能效。

参照图7和图8，可以理解的是，第一母线6131包括多段依次连接的直线段，具体地，包括沿排气孔610的排气方向依次连接的第一直线段6132和第二直线段6133，第一直线段6132和第二直线段6133形成折线，其中，第一直线段6132与排气孔610的中心线的夹角定义为θ1，第二直线段6133与排气孔610的中心线的夹角定义为θ2，满足θ2＞θ1，即扩口部613为渐变式扩大，从而同样可满足增大通流面积、降低排气阻力的效果，并且在加工扩口部613时，可先加工第一直线段6132所处的内壁，再加工第二直线段6133所处的内壁，即分小段逐步加工扩口部613，方便加工。当然，第一母线6131还可以包括依次连接的三段直线段、四段直线段或更多段直线段，此时，多段直线段分别与排气孔610的中心线形成的夹角的角度沿排气孔610的排气方向依次递增。

参照图9，可以理解的是，第一母线6131、第二母线6121和第三母线6111均为弧线，并且三段弧线朝向排气孔610的中心线凸出设置，从而排气孔610的内壁均为曲壁，并且沿排气方向，缩口部611的横截面积的递减幅度逐渐减小，扩口部613的横截面积的递增幅度逐渐增大，因此，可进一步降低排气阻力，减小涡流，进而提高压缩机的能效。

当然，可以理解的是，第一母线6131、第二母线6121和第三母线6111可以是一段连续的、朝向排气孔610的中心线凸出设置的弧线，可避免出现棱角，进一步降低排气阻力，减小涡流，进而提高压缩机的能效。另外，第一母线6131和第三母线6111为弧线时，可以向背离排气孔610的中心线的方向凸出设置，此时，缩口部611的横截面积的递减幅度逐渐增大，扩口部613的横截面积的递增幅度逐渐减小，同样可降低排气阻力，减小涡流，进而提高压缩机的能效。

参照图3和图4，可以理解的是，阀座本体600设有凸台620，凸台620位于排气孔610的出口侧，凸台620设置为环形，并且凸台620绕设于扩口部613的外周，凸台620的壁体与扩口部613的内壁过渡连接，定义凸台620的顶点到排气孔610的中心线的距离为R，此时必定满足：2R＞D3，从而可防止应力集中，增强凸台620的结构强度。

参照图3，可以理解的是，阀座本体600还设置有退刀槽640，退刀槽640绕设于凸台620的外周，退刀槽640可方便在加工排气孔610后退到，方便加工。

参照图3和图4，可以理解的是，阀体630包括阀片631和升程限位器632，阀片631夹设于升程限位器632和阀座本体600之间，并且阀片631与升程限位器632重合，阀片631与升程限位器632组合体的一端固定于阀座本体600，另一端可选择性地抵压于凸台620，密封性好。由于阀片631与升程限位器632具有弹性，当气缸510的腔室511内的冷媒压力达到排气压力时，冷媒顶开阀片631与升程限位器632并通过排气孔610排出至腔室511外，实现自动排气；当气缸510的腔室511内的冷媒压力未达到排气压力，此时阀片631与升程限位器632依靠自身弹性抵压于凸台620，以密封排气孔610，且冷媒压力不足以顶开阀片631与升程限位器632，从而避免腔室511内的冷媒泄露，使得能够正常压缩冷媒，保证压缩机能够正常工作。

本发明第二方面实施例的压缩机，包括本发明第一方面实施例的排气阀座，排气阀座可以设置于上轴承540、下轴承550和隔板中的至少其一。压缩机采用上述第一方面实施例的排气阀座，能够减小排气孔610的入口处和出口处的气体涡流现象，降低排气阻力，进而减小压缩机的功耗，有效提高压缩机的能效。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (11)

1.排气阀座，其特征在于，包括：

阀座本体，设有排气孔，所述排气孔沿排气方向依次设有缩口部、过渡部和扩口部，沿所述排气方向，所述缩口部的横截面积递减，所述扩口部的横截面积递增，所述缩口部的内壁和所述扩口部的内壁分别与所述过渡部的内壁连接；

其中，所述缩口部的轴向高度为H1，所述过渡部的轴向高度为H2，所述扩口部的轴向高度为H3，满足：0.2≤(H1+H2)/(H1+H2+H3)≤0.8。

2.根据权利要求1所述的排气阀座，其特征在于：所述缩口部、所述过渡部和所述扩口部的内壁所在的面均为回转面。

3.根据权利要求2所述的排气阀座，其特征在于：所述缩口部的最大内径为D1，所述扩口部的最大内径为D3，满足：D3＞D1。

4.根据权利要求3所述的排气阀座，其特征在于：所述过渡部的最小内径为D2，满足：0.2≤(D3-D2)/[2(H1+H2+H3)]≤0.6。

5.根据权利要求2所述的排气阀座，其特征在于：三个所述回转面的母线均为直线。

6.根据权利要求5所述的排气阀座，其特征在于：所述扩口部的内壁所在的面为第一回转面，所述第一回转面的第一母线与所述排气孔的中心线的夹角为θ，满足：15°≤θ≤60°。

7.根据权利要求2所述的排气阀座，其特征在于：所述扩口部的内壁所在的面为第一回转面，所述第一回转面的第一母线包括多段依次连接的直线段，多段所述直线段形成折线。

8.根据权利要求7所述的排气阀座，其特征在于：沿排气孔的排气方向，多段所述直线段分别与所述排气孔的中心线形成的夹角的角度依次递增。

9.根据权利要求2所述的排气阀座，其特征在于：三个所述回转面的母线均为弧线，所述弧线朝向所述排气孔的中心线凸出设置。

10.根据权利要求1所述的排气阀座，其特征在于：所述阀座本体设有凸台，所述凸台绕设于所述扩口部的外周。

11.压缩机，其特征在于：包括如权利要求1至10中任一项所述的排气阀座。

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