CN1161441A - 一种流体置换装置的阀门排放机构 - Google Patents

Abstract

一种流体置换装置具有一个把压缩机外壳分为第一室和排放室的阀板。在阀板上形成一个通道让第一室与排放室之间相通。一个装配在阀板上的弹性件弯曲以打开和关闭通道的一端。阀限位器同弹性阀一起固定在阀板上，阀限位器具有一个曲线部分。阀座具有一个从阀板的一个端面偏移的凹进部分。该凹进部分包括一个倾斜部分和一个从那里延伸出的壁部分。阀限位器的曲线部分的开始部分与紧固件之间的距离大于阀座的凹进部分的边缘部分到紧固件之间的距离。这种结构减小了排放簧片阀冲击阀座和限位器引起的噪音和振动。

Description

一种流体置换装置的阀门排放机构

本发明涉及一种流体置换装置，尤其是涉及一种汽车空调系统中使用的制冷压缩机的阀门排放机构。

制冷压缩机的阀门排放机构在现有技术中是公知的。例如，图1描绘了美国4,978,285号专利介绍的制冷压缩机阀门排放机构。如其所述的制冷压缩机包括一个限定了一个压缩室的压缩机外壳，在其中制冷气体的吸入、压缩和排放冲程依次重复进行。而且，这个压缩机又包括了分割压缩室和排放室的阀板64和安装在阀板65端面上的排放阀组件。阀板65有一个使压缩室与排放室连通的排放孔652。排放阀组件包括排放簧片阀81和阀限位器80，它们由螺栓82一起紧固在阀板65的端面65a上。用弹性材料制成的排放簧片阀81调节制冷气体的流量，并且当压缩机的工作停止时与阀板65的端面65a密封接合。

阀限位器80在制冷气体存在在于压缩室中且通过排放孔652进入排放室的方向上限制排放簧片阀81的排气运动。排放簧片阀81具有一定的弹性模量，在压缩室中的压力达到预定值之前保持排放孔652关闭。在这种结构中，排放簧片阀81打开时冲击限位器80，关闭时冲击阀板65的端面65a。采用这种排放阀结构的压缩机在工作时由于这种冲击会产生振动和噪音。由簧片阀81冲击阀板65的端面65a引起的振动是特别有害的，很容易被传递到压缩机外壳。

本发明的设计人所尝试的一个解决办法示于图2，尽管不是现有技术，这个尝试说明了该领域的进步。这里，阀板65包括了一个凹进部分650，其深度随着距点B的距离延长而增加，点B位于阀板65上，与螺栓82的距离为L。凹进部分650环绕排放孔652处具有曲面651。当排放簧片阀81在其关闭位置时，与曲面651紧密接合。曲面651具有曲率半径R1，它限定排放簧片阀81的关闭变形。

此外，限位器80具有曲率半径为R2的曲面80a，它限定排放簧片阀81打开时的变形。曲率半径R1设计为等于或小于曲率半径R2，因此当簧片阀81关闭时，其弹性恢复力不会导致冲击阀板65的端面65a。限位器80的曲面80a从阀板65点A处开始，点A到螺栓82的距离亦为L。

在这种结构中，排放簧片阀81对阀板65的曲面651的冲击力小于对限位器80的冲击力。这是因为在图2的结构中，排放簧片阀81返回其关闭位置主要是由于压缩和排放室间的压力差，而不是排放簧片81的弹性恢复力。因此，排放簧片阀81的冲击所产生的噪音和振动与图1的结构相比被减小。但是，这种结构没有考虑到排放簧片阀81冲击限位器80时排放簧片阀81产生的噪音和振动。

结果，振动和噪音仍然传播到乘客处。

本发明的一个目的是提供一种用于汽车空调系统的流体置换装置，该装置具有一个阀门排放机构，可有效地减小排放阀组件发出的振动噪音，减小传播到汽车乘客处的噪音。

本发明进一步的目的是根据一种容积效率得以改善的流体置换装置。

根据本发明，流体置换装置包括一个将流体置换装置分割为一室和二室的阀板，其中二室包括一个排放室。一个通道贯穿阀板将一室排放二室连通起来。阀板上配置了一个弹性阀，该阀用来在一室中的压力达到预定值之前堵塞该通道。一个限位器和弹性阀由一个紧固件固定在阀板上。阀限位器有一个在径向端部形成的弯曲部分，用来限制弹性阀沿流体流过通道方向的弯曲。环绕通道的开口端部有一个阀座，阀座包括一个从阀板的端面偏移的凹进部分，凹进部分有一个倾斜部分和一个从那里延伸出的壁部。这个倾斜部分保证弹性阀由于排放室和通道间的压力差柔和地关闭通道。阀限位器弯曲部分的开始处与紧固件之间的距离大于阀座凹进部分的边缘与紧固件之间的距离。

本发明进一步的目的、特征和其它方面将从结合附图详细描述的本发明最佳实施例中得以理解。

图1是根据现有技术的排放阀组件的局部放大断面图。

图2是另一种排放阀组件的局部放大断面图。

图3是根据本发明的斜板型制冷压缩机的纵向断面图。

图4是根据本发明的第一实施例排放阀机构的局部放大断面图。

图5是沿图3的线5-5的排放阀机构横截面图。

图6为根据本发明的第二实施例，汽缸内部压力对时间T的关系。

图7为根据本发明的第一实施例，压缩机噪音的大小对压缩机转速的关系图。

图8是根据本发明的第二实施例的排放阀机构的局部放大断面图。

图9是根据本发明的第三实施例的排放阀机构的局部放大断面图。

图10是根据本发明的第四实施例的排放阀机构的局部放大断面图。

图3示出了根据本发明的一个流体置换装置。该流体装置按照活塞型压缩机来描述，但是本专业领域的技术人员将容易理解本发明可以适用于其它流体置换装置。

压缩机具有圆筒形外壳组件20，包括缸体21、曲轴箱22、前端板23、后端板24和阀板25。曲轴箱22形成于缸体21和前端板23之间。前端板23用一些螺栓241(未示出)安装在缸体21的一端(图1中左侧)。后端板24用一些螺栓(未示出)安装在缸体21的另一端。阀板25位于后端板24与缸体21之间。开口231在前端板23的中心成形，通过轴承30支撑驱动轴26，驱动轴26的内端由配置在缸体21中心内孔中的轴承31旋转支撑。内孔210延伸到缸体21的后端面，那里配置一个阀控制机构212。

凸轮转子40用轴销261固定于驱动轴26上，与驱动轴26一同旋转，推力针轴承32配置在前端板23的内端面与邻近的凸轮转子40的轴端面之间。凸轮转子40具有臂41，轴销42从其上延伸出来。斜板50与凸轮转子40邻接，其上有开口53，驱动轴26从中穿过。斜板50包括其上有开槽52的臂51。凸轮转子40与斜板50以销子42连接。开槽52允许调整斜板50相对于驱动轴26纵轴的角度位置。

摆动板60通过轴承61和62章动地安装在斜板50上。叉形滑块63附着在摆动板60的外端，滑动地安装在滑轨64周围，滑轨64被夹在前端板23与缸体21之间。当凸轮转子40转动时叉形滑块63阻止摆动板60转动，并且使摆动板60沿滑轨64章动。缸体21中有一些沿圆周布置的气缸室70，活塞72在气缸室中作往复运动。每一个活塞72以相应连杆73与摆动板60相连。

后端板24上沿圆周布置环状吸收室142，而中心位置是排放室152。阀板25位于缸体21和后端板24之间，其上有一些阀吸收孔242相对于缸室70与每一个吸收室142连接。阀板25上也有一些阀排放孔252将排放室152与缸室70相连。

每一个吸收室142有一个吸入口与外部冷却线路的一个蒸发器(未示出)相连。排放室152提供出口部分与冷却线路的凝结器(未示出)相连。垫片27和28密封缸体21、阀板25和后端板24的配合面。

碟形调整螺丝33装置在驱动轴26的内端部分与阀控制机构212之间的内孔210中心部位。碟形调整螺丝33旋入内孔210使其通过垫圈214与驱动轴26的内端面接触，并且可以调整驱动轴26的轴向位置。活塞组件71包括连杆73，其两端形成球形部分73a和73b，和连接到球部分73b的圆柱形活塞72。

参考图4和图5，排放阀组件包括排放簧片阀81和阀限位器180，它们用螺栓82固定在阀板25上。用弹性材料如薄弹簧钢制成的排放阀簧片阀81调节制冷气体的流量。排放簧片阀81有一个在螺栓82一侧形成的基本扁平部分81a和从81a部分延伸出的密封部分81b。

阀板25包括凹进部分250，其深度随着从点C的径向距离加大而增加，点C距离螺栓82的长度为L1。凹进部分250具有环绕排放孔252的曲面251。当排放簧片阀81在其关闭位置时，密封接合倾斜面或曲面251，曲面251从点C开始具有曲线横断面和曲率半径R3。当排放簧片阀81如剖视图所示以固定点C作为支点振动时，曲线横断面限定固有振动的最大振幅。换言之，排放簧片阀81的固有振动形状近似为曲率半径为R3的曲线。

凹进部分250具有从斜面251延伸出来的端壁254。当排放簧片阀81密封斜面251时，侧壁254最好与簧片阀81的外缘81c平行。在阀板25的端壁254与排放簧片阀81的边缘81c之间产生一个间隙。阀门25上在排放孔252。凹进部分250和那里的其它部分，如，斜面251、端面25a和斜面251的前端253共同构成阀的密封。

而且，阀限位器180包括两个表面部分，平面部分180a和曲面部分180b，以距离螺栓82的长度为L2处的点D为界。从点D处开始，曲面180b具有曲率半径为R4的曲线横截面。当排放簧片阀以点D为支点振动时，曲线横截面限定固有振动的最大振幅。换言之，排放簧片阀81的固有振动形状近似于曲率半径为R4的曲线。此外，阀限位器180最好用树脂或工程塑料制成，如聚二乙醇树脂。

阀限位器180在制冷气体通过排放孔252的方向上限制排放簧片阀81的弯曲运动，排放簧片81随着其打开和关闭排放孔252而弯曲，且具有一定的弹性常数以使簧片阀81在压缩室70中的压力达到预定值之前堵塞排放孔252。L、L1和L2之间的关系为L1＜L＜L2

在流体置换装置工作期间，驱动轴26由车辆发动机通过电磁离合器300带动旋转。凸轮转子40由驱动轴26驱动，驱动轴26也转动斜板50，斜板50依次使摆动板60章动。摆动板60的章动运动使活塞在它们各自的汽缸70内作往复运动。随着活塞72的往复运动，制冷气体通过入口部分被吸入吸收室142，然后被压缩。被压缩的制冷气体从每个汽缸70经排放孔252排放到排放室152，从那里通过出口部分进入冷却线路。

排放簧片阀81对限位器180的冲击力小于在图1和图2的结构中对限位器80的冲击力。这是因为在图4的情形中实现了更容易阻止排放簧片阀81向限位器180的弯曲，而在图1和图2的结构中排放簧片阀81更易向限位器80弯曲。制成叶片弹簧形状的排放簧片阀81的抗弯刚度的大小，一般与到支点的距离成反比。图4中的距离L2大于图2中的距离L。当排放簧片阀81以固定点D为支点向限位器180弯曲时其抗弯刚度小于图2(或图1)中以点A为支点时抗弯刚度。结果，排放簧片阀81冲击限位器180产生的噪音和振动，在吸收阶段的开始迅速回到其斜面251。这个改进使排放簧片阀在吸气阶段可靠地关闭排放孔。

图8示出本发明的第二最佳实施例。图8中与图4中相似的元件赋予相同的标号。阀板25具有凹进部分250，其深度随着以点C的距离拉长而增加，点C位于阀板25上，与固定螺栓82间的距离为L1。凹进部分250具有环绕排放孔252的曲面351，当排放簧片阀81在其关闭位置时，其与曲面351密封接触。

斜面351具有一个由四个曲线段组成的曲线横截面，四个曲线段的曲率半径分别为R3、R5、R6的R7。第一个曲线段从点C开始到点E为止。直线M与阀板25的端面25a平行且通过点C。第一个曲线段与直线N相交，直线N与直线M平行且过点E。第二个曲线段从点E开始止于点F。第二个曲线段也与直线p相交，直线P与直线M平行且过点F。第三个曲线段从点F开始止于点G。第三个曲线段也与直线Q相交，直线Q与直线M平行且过点G。第四个曲线段从点G开始止于点H。第四个曲线段也与直线S相交，直线S与直线M平行且过点H。直线N、P和Q把直线M与各直线间的距离分为四等份。曲率半径R3近似于排放簧片阀81的固有振动形状。R3、R5、R6和R7之间的关系为R7＜R6＜R5＜R3

如图8所示的剖视中，曲线横截面与簧片阀81的曲线形状间以点C为支点作固有振动时，最大振幅处产生微小的气隙。在这种结构中，实质上实现了第一最佳实施相同的优点。此外，排放簧片81对斜面351的冲击力小于图4结构的冲击力。这是因为图8中的斜面351具有变化的曲率半径，其小于图4中斜面251的曲率半径。

图9示出本发明的第三最佳实施例。图9中与图4中相似的元件赋予相同的标号。

平面451具有从点C开始止于点H的直线横截面，而不是曲线横截面。如剖视图所示，直线横截面与簧片阀81的曲线形状之间以点C为支点以固有频率振动时，假设的在其最大振幅处产生微小的气隙。实质上实现了与第一最佳实施例相同的优点。

图10示出本发明的第四最佳实施例。图10中与图8中相似的元件赋予相同的标号。凹进部分250具有环绕排放孔252的曲面551，当排放簧片阀81在其关闭位置时，与曲面551密封接触。

斜面551具有一个由四个曲线段组成的曲线横截面，四个曲线段的曲率半径分别为R3、R8、R9和R10。R3、R8、R9和R10之间的关系为R3＜R8＜R9＜R10。

在图10所示的剖视中曲线横截面与簧片阀81的曲线形状之间以点C为支点作固有振动时，在最大振幅处产生微小的气隙。在这种结构中，实质上实现了与第二最佳实施例相同的优点。

图6和7示出最佳实施例的装置与图2的装置间的关系。图6描绘出汽缸内压力对时间T的关系。显示出最佳实施例减少了排放簧片81关闭的延时，另外，图7示出压缩机引起的噪音的大小对压缩机转速的关系。与图2的压缩机产生的噪音相比，最佳实施例减小了压缩机的噪音水平。

尽管本发明是结合最佳实施例进行描述的，但并不限于此。本专业领域内的普通技术人员会容易理解在权利要求所限定的本发明范围内易于进行变动和修改。这样，通过最佳实施例以特定类型的流体置换装置，例如斜板型压缩机，表示的本发明，可以应用到任何其它类型的流体置换装置中，如蜗壳型置换装置。

Claims (10)

1、一种流体置换装置，由以下部分构成：

一个包括前端板和后端板的外壳；

一个装配在所述外壳内的阀板把所述外壳分为第一室和第二室，所述第二室包括一个排放室。

一个在所述第一室和所述排放室之间在所述阀板上形成的通道，所述通道有一个开口端，排放的流体通过其流动；

一个装配在所述阀板上的弹性阀，所述阀具有一个弹性常数使得所述通道在所述第一室中的压力达到预定值之前保持关闭；

一个被紧固件固定在的所述阀板上的阀限位器，所述阀限位器向离开所述阀板的方向弯曲，所述阀限位器限制所述阀的弯曲运动；和

一个在所述阀板上环绕所述通道的开口端形成的阀座，所述阀座包括一个在所述阀板上形成的凹口，所述凹口包括一个沿所述阀板径向深度逐渐增加的斜面，所述斜面从所述紧固件径向向外的一点开始，所述阀限位器从该径向向外弯曲。

2、一权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述凹口的所述斜面包括一个曲线截面，所述曲线横截面至少具有一个曲率半径。

3、权利要求2所述的流体装置换装置，其中所述曲线横截面的所述至少一个曲率半径近似为所述弹性固有振动的最大振幅。

4、权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述凹口的所述斜面包括一个具有变化的曲率半径的一些曲线构成的曲线横截面，所述曲率半径随着与所述紧固件的径向距离增加而逐渐减小。

5、权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述凹口的所述斜面包括一个具有变化的曲率半径的一些曲线构成的曲线横截面，所述曲率半径随着与所述紧固件的径向距离增加而逐渐增大。

6、权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述凹口的所述斜面具有一个直线横截面。

7、权利要求1所述的流体装置换装置，在所述凹口的所述斜面与所述弹性阀之间当所述弹性阀达到其固有振动的最大振幅时产生一个气隙。

8、权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述限位器的所述曲面具有一个至少有一个曲率半径的曲线横截面。

9、权利要求8所述的流体装置换装置，其中所述至少一个曲率半径近似为所述弹性阀固有振动的最大振幅。

10、权利要求1所述的流体装置换装置，其中所述限位器由工程塑料制成。

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