CN1257353C - 对压缩机或类似物的大截面流量进行控制的阀 - Google Patents

Abstract

一种对高工作频率的大截面流量进行控制的阀，特别用于压缩机等，包含：流通孔(102，106)以及关闭装置(3，8)，所述流通孔包含一个或多个阻尼孔(102，106)，该阻尼孔在与所述关闭装置配合的固定主体(2，6)上形成，同时将固定主体插入流道(1)内，所述关闭装置相对于与所述固定主体所在平面垂直的轴线旋转；并装配有驱动装置(5)，所述关闭装置在其朝向所述固定主体的表面上设置了至少一个凹部(123，138)，所述固定主体内装有插入件(113，118)，所形成的插入件基本与所述固定主体的所述阻尼孔互补。

Description

对压缩机或类似物的大截面流量进行控制的阀

技术领域

本发明涉及一种阀，特别是涉及一种用于压缩机或类似物的对大截面流量进行控制的阀。

背景技术

在压缩机中，对具有40至400毫米之间的大直径的流量的控制是与例如每分钟几千转的很高的开/关频率结合实现的。这些特殊的要求促进了自动阀的发展，也就是其中利用适当设计的弹性回复装置而强迫关闭装置进入小孔的关闭位置，通过将所述孔分成多个彼此轴线平行或者同轴的阻尼孔而构成所述阀，由此运动装置可以迅速起作用。

这种方法产生的问题涉及到大量的施加到运动部分上的压力，即在以1000rpm操作的压缩机中，关闭装置除了受到施加到弹簧上的力的作用外，还受到1000下打开冲击和1000下关闭冲击。就后者而言，可以看到要想在设计中将负载均匀的分散到阀座内是很困难的。另一个需要克服的缺点是流体穿过阀通道时产生的水头损失。

而且，引起极大关注的是根据所需压缩流体的量而减小流量以便节省能量的可能性。通常，流量的减小通常与关闭吸入阀的延迟相对应，这样做的结果是降低了被压缩流体的有效容积。目前采用的所述减小流量的方法是通过将线性致动器作用在自动阀上并进行气动驱动而实现的。某些情况下，采用了复杂的电液控制器：例如EP-A-0893605中公开的这一种。

US-A-5695325公开了另一种用于在流体压缩机内实现流量减小的系统；此时，达到目的的方法是通过在阀和其阀座之间往复地旋转运动而实现的，这样可以阻止它们在一给定的时间段关闭，该时间段是在待减小的流量总量的基础上计算出来的。

为了解决自动阀的磨损和控制问题，采用了装配有驱动装置的旋转阀。EP-A-0971160公开了一种用于活塞压缩机的主动驱动阀，该主动驱动阀带有一阀板和一反向板，两个板都设有通道孔；将阀板支撑着，以使其围绕阀的纵轴并相对于反向板而转动。而且，还设置了牢固地与阀板连接的驱动装置，以使阀板相对于反向板旋转。有关阀板和反向板之间的摩擦和密封以及因磨损而需对缝隙作补偿的问题是通过阀板相对于反向板作平移转动相结合的运动而实现，所述平移是沿着所述反向板的旋转轴而被驱动的。

从这种方案中产生的问题是：阀板和反向板之间的往复密封和由朝反向板平移阀板的装置所承受的力。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种阀，该阀能够最好地符合例如流体压缩机装置的要求，减少有关经过阀通道时操作频率和水头损失的问题，还能对压缩机流量进行简单的控制，而无须使用复杂和昂贵的整体系统。

本发明所涉及的是用于对具有高操作频率的大截面流量(特别是用于压缩机或者类似物)进行控制的阀，该阀包含一流通孔以及一关闭装置，所述流通孔包含一个或者多个阻尼孔，该阻尼孔在与所述关闭装置配合操作的固定主体上形成，同时将固定主体插入流道内，所述关闭装置相对于与所述固定主体(所述流通孔位于其上)垂直的轴线旋转；并装配有驱动装置，其特征是所述关闭装置在其朝向所述固定主体的表面上设置了至少一个凹部，其内有一插入件，所形成的插入件主要是与所述固定主体的所述阻尼孔互补。

在优选实施例中，所安装的关闭装置围绕着一端与驱动装置连接的轴旋转，并且可旋转和密封地装入所述固定主体内。更具优势的是，将所述关闭装置安装在与阀内的流向对应的固定主体侧面上。

附图说明

本发明进一步的特点和优点可从参照附图对本发明的一些优选实施例的详细描述中更明显的表现出来，该实施例仅是非限定性的示例，其中：

图1是本发明第一实施例的剖视图；

图2是沿图1中II-II线的剖视图；

图3是与图2相似的视图，其中，关闭装置相对于阀座旋转；

图4是本发明中阀的第二实施例的剖视图；

图5是沿图4中V-V线的剖视图；

图6是与图5中相似的视图，其中，关闭装置相对于阀座旋转；

图7表示安装有本发明中阀的压缩机的示意图。

具体实施方式

图1表示本发明中阀的第一实施例；附图标记1表示被控制的本发明中阀的流道。一固定主体2插入流道1内，所述固定主体由带有一阻尼孔102的板构成。在固定主体2上安装一罩体4，该罩体的侧壁有窗形的开口204。罩体4上与安装在固定主体2上的一端相对的端部是一个平板104。一轴105穿过所述平板104、相对于罩体4沿轴向插入，并用密封件124密封并靠滑动装置114而可转动；所述轴105的一端与马达5连接，另一端配装在固定主体2内。而且，在主体2内，所述轴与滑动装置202和密封件302配合操作。一轴套115配装在轴105上，所述轴套设有一个径向凹部125，关闭装置3的齿形突部103配装在该凹部内，所述突部借助于放置在关闭装置3中所形成的凹部123内的插入件113而与固定主体2的表面接触；在该图中，关闭装置3处于将阻尼孔102关闭的位置。一弹簧205作用在关闭装置3上，所述弹簧的相对端通过适用的蠕变(creeping)装置215顶靠在罩体4的平板104上。图2清楚地表示出关闭装置3相对于主体2的阻尼孔102的位置，此时表示的是整个阀打开的状态；相反，图3表示关闭装置处于不影响阻尼孔102的位置。

图4表示本发明中阀的第二实施例；图中相同的部件用相同的附图标记表示。此时，将固定主体6插入流道1内，所述固定主体设置有与关闭装置8的插入件118配合操作的阻尼孔106。所述插入件装在关闭装置8内所形成的凹部138内并装配有弹簧128。关闭装置8借助从所述轴7径向伸出的键107而与马达5的轴7连接，该键装入轴向通孔208壁上所形成的凹部218内。与图1所示的实施例相似，轴上装设了滑动装置和密封装置，该滑动装置和密封装置装在罩体4的平板104上和固定主体6上。点划线部分表示阀的变型，其中关闭装置8’安装在相对于固定主体6的相对侧；此时，轴7上安装了一个头部207’。

图5更清楚地表示出关闭装置8的形状，该关闭装置设有多个径向悬臂108，这些臂内装有与固定主体6的阻尼孔106配合操作的插入件118；此时图中表示的是阀开口完全由关闭装置8阻挡住的情况，图6表示的是将所述关闭装置旋转而使所有阻尼孔106打开的情况。

最后，图7表示将本发明中的阀应用在往复式压缩机内的示意性示例。压缩机包含一马达30，该马达的轴31通过传动装置32、33与在缸体40内滑动的活塞41的活塞杆连接。在实施本发明时，阀10对沿着管路60的缸体40的吸入和输送的行程进行控制；所述阀10安装有用于驱动装置的控制连接装置11，所述连接装置与中心处理单元20连接，该中心处理单元设置有数据输入和显示装置21，同时，该中心处理单元与和缸体40的内腔连通的传感器22连接，并与放在马达30轴上的传感器23连接。在箱体50内的管路60端部容纳有压缩流体，同时在管路上安装一单向阀51。

下面，对本发明中阀的操作过程进行详细的说明。利用关闭装置相对于阀孔的蠕变，用于这种用途例如用于具有高工作频率的大截面流量的已知阀中，出现了大量的问题，由于采用了具有高机械性能、特别是具有低摩擦和低磨损系数的现代材料例如用聚醚酮(PEEK)碳纤维增强的材料，而使上述问题得到简便和有效地解决。事实上，固定主体的作用是抵抗由压缩机缸体内侧和包含阀孔的所述压缩机的导管之间的压差产生的压力，该阀孔可以是图1中所示的仅一个阻尼孔102或者是图4所示的多个阻尼孔106，该固定主体与一个插入件或者多个插入件接触，如图1所示，插入件依次与关闭装置3整体形成，或如图4所示围绕关闭装置8的轴线旋转，其轴线与固定主体的轴线同轴。如图1所示，固定主体2的表面和一个插入件113之间的间隙是由压缩弹簧205进行补偿的。如图2所示，此处的关闭装置是多样的，将压缩弹簧128插入朝着固定主体6、在移动主体8的表面上形成的凹部138内。因此，用在本发明中的压缩弹簧205、128没有受到动负载的作用，而是仅受到静负载的作用。

控制这种阀的马达5是一种步进马达，最好是一种无刷马达，或者是一种能够围绕轴线按一给定角度旋转的类似的驱动装置。从图中可以明显地看出，阀孔分成的等角度间隔的阻尼孔越多，用于阀打开/关闭循环所需的轴旋转的角度就越小。事实上，如果图1所示的实施例中所述的循环是轴105进行整圈的旋转，则轴7只旋转45°角。这样就更有利于减少接触表面的磨损。

在本发明的阀中，关闭装置不会受到动态冲击，与现有技术中的自动阀不同，因此，无需对关闭装置中的回复弹簧进行复杂的设计；而且，也无需考虑阀系统克服流体流动的惯性。因为阀内的流体流动路线本身被大大简化，从而更好地降低了水头损失。

而且，在压缩机特定领域内的应用都受到上述优点和其它方面的影响。例如作为现有技术所引用的专利描述了通过控制吸入阀的关闭延迟而使流量变化的装置。在图7所表示压缩机中，对这类压缩机的控制无需任何附加的装置，这是因为阀的打开和关闭是由中心处理单元20进行驱动和控制的。通过传感器23对曲柄33的角度位置的检测，就能够确定这种吸入阀的关闭延迟时间，从而减小压缩机的流量。更可取的是，在此说明的单向阀51也可以是由本发明中单元20适当控制的阀。

Claims (9)

1.一种用于对高工作频率的大截面流量进行控制的阀，特别是用于压缩机，其包含：一流通孔(102，106)以及一关闭装置(3，8)，所述流通孔包含一个或者多个阻尼孔(102，106)，该阻尼孔在与所述关闭装置(3，8)配合操作的固定主体(2，6)上形成，同时将固定主体插入流道(1)内，所述关闭装置(3，8)相对于与所述固定主体(2，6)所在平面垂直的轴线而旋转；并装配有驱动装置(5)，其特征在于：所述关闭装置(3，8)在其朝向所述固定主体(2，6)的表面上设置了至少一个凹部(123，138)，所述凹部内装有插入件(113，118)，所形成的插入件与所述固定主体(2，6)的所述阻尼孔(102，106)相配合。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征是：所述关闭装置(3，8)可旋转地安装在轴(105，7)上，该轴在一端与驱动装置(5)连接，同时该轴可旋转且密封地插入所述固定主体(2，6)内。

3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征是：所述关闭装置(3，8)安装在与阀内的流动方向一致的固定主体(2，6)的一侧上。

4.根据权利要求3所述的阀，其特征是：用所述关闭装置(3)的弹性负载装置(205)顶靠着所述固定主体(2)。

5.根据权利要求4所述的阀，其特征是：将所述弹性负载装置(128)插入相同的装有所述插入件(118)的凹部内。

6.根据权利要求5所述的阀，其特征是：弹性负载装置(205)与所述轴(105)同轴安装。

7.根据权利要求6所述的阀，其特征是：所述插入件(113，118)由高机械性能的材料制成。

8.根据权利要求7所述的阀，其特征是：所述高机械性能的材料是用聚醚酮(PEEK)碳纤维增强的材料。

9.根据权利要求7所述的阀，其特征是：所述驱动装置(5)包含一无刷马达，一步进马达。

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