CN1364982A - 用于往复式变容压缩机的环形吸入阀和装备有这种阀的压缩机 - Google Patents

用于往复式变容压缩机的环形吸入阀和装备有这种阀的压缩机 Download PDF

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Abstract

在带有一个或者多个环形或者圆环状阀的往复式变容压缩机中,尤其是用于致冷设备的压缩机中,至少一个弹簧偏压的环形阀由这样的一张薄板(64)制成,即该薄板(64)包括有若干层由浸渍有树脂基质(66)的碳纤维形成的织物层,并且还可能包括有位于其表面边缘处的一个或者多个纤维玻璃和/或陶瓷和/或芳族聚酰胺纤维层。根据需要,可以替代性地用相同方式构造一个排放阀,或者同时以相同的方式构造一个排放阀。

Description

用于往复式变容压缩机的环形吸入阀和装备有这种阀的压缩机
本发明的技术领域
本发明涉及在致冷设备中所广泛使用的往复式变容压缩机领域。更具体地说，本发明涉及带有盘形阀或者圆环状阀(环形阀)的所谓往复式变容压缩机。
本发明的背景技术
在现有的压缩机中，第一组孔口(进口)被周向排布在动力缸头部的周围，并且将一个用于需要进行压缩的气体的吸入腔室与一个气体压缩腔室连通起来。第二组孔口(排出口)被按照第二周向进行排布，将气体压缩腔室与一个排放腔室连通起来。
一个吸入阀与所述第一组孔口协同工作；所述阀包括有一个钢制圆环或者环形套筒(annulus)，该钢制圆环或环形套筒在阀闭合的位置处被弹簧压靠在进口上；所述环被暴露在吸入腔室和压缩腔室内的气体压力下。
一个第二钢制圆环或环形阀与所述第二组孔口协同工作；该第二阀在其闭合位置处被弹簧压靠在出气或者排出口上。所述环被暴露在压缩腔室和排放腔室内的压力下。
吸入阀的自动开闭动作与活塞的运动状态有关，也就是说，其决定于流体在吸入腔室内所产生的压力和弹簧及流体在压缩腔室内所产生的力。
同样，输出阀的自动开闭动作也与活塞的运动状态有关，也就是说，其同样决定于流体在压缩腔室内产生的压力和弹簧及流体在排放腔室内所产生的力。
所述环形阀每秒针开闭二十四次或者更多。这些环形阀通常由一种非常坚硬的硬质钢制成，以确保能够在所面临的工况下正常工作。
现有的这些阀的第一个问题在于，由于必须利用所述类型的钢，因此如果由于任何原因而使得它们经受一个弯曲力矩，那么它们将非常容易断裂。另外一个问题在于它们还会发生疲劳断裂。再一个问题是由硬质材料制成的圆环将会使得与其协同工作的环座发生磨损。还有一个问题是在钢制圆环发生断裂的情况下，它们的碎片会被马达中的磁场所吸引，从而将会对其他部件造成损坏。
本发明的概述
本发明的一个目的在于解决前面所述的现有问题。再一个目的在于以较低的成本生产出一个轻质的环形阀。
利用一种在权利要求1中所描述的环形阀可以实现这些目的。更进一步的特征可以在从属权利要求中得知。本申请还涉及一种利用了一个或者多个这种阀的压缩机。
这种新颖的用于压缩机的环形阀由碳纤维与树脂材料所形成的薄片或者薄板加工而成。在一个实施例中，用于这种阀的薄板包括有若干层碳纤维织物和一层或多层玻璃纤维或陶瓷或芳族聚酰胺纤维织物形成的外层，它们均浸润在一种环氧树脂或酚醛树脂基质中。尤其是，用于内部碳纤维层的织物最好平整或者被毡合在一起，与此同时，外层则是锻纹精加工织物。
这种新颖的阀可以利用一个机床通过切割或机械加工工艺而由片材或板材制成。
这种新颖的阀实现了前述目前；尤其是，在发生断裂的情况下，它能够在不造成损坏的条件下变成粉末，不会产生谐振的危险，几乎不会造成与其协同工作的环座发生磨损，具有较小的动能并从而具有较小的反冲力，扩大了压缩机的产量，并且在开闭过程中相同的压力差所产生的运动阻力较小。另外，与传统的钢制阀相比，所需的机械加工操作较少，从而可以认为能够节省制造成本。
对附图的简要描述
下面，将参照一个在所附附图中示出的示例性但非限制性实施例、来对本发明进行更为详细的描述。
附图1是一个贯穿一往复式变容压缩机头部的纵向剖视图，其中所述往复式变容压缩机具有一个根据本发明的圆环状或者环形吸入阀和一个圆环状或环形排放阀；该剖视图的剖视面穿过所述压缩机动力缸的轴线；
附图2是前一附图所示的压缩机中的动力缸沿一轴向平面的局部剖视图，相对于附图1来说放大了比例关系；
附图3是一个压缩机动力缸的轴测视图；
附图4是一个沿一轴向平面的经放大的局部剖视图，示出了一个环形阀和一个相关的弹簧；
附图5是一个根据本发明的环形阀的俯视图，以不同于前述附图的比例关系示出；
附图6是一张以更大的比例关系示出的由碳纤维与树脂所制成的薄片或薄板的局部示意性剖视图，该薄板或薄片用于制造本发明中的环形阀。对优选实施例的描述
在附图中，一个往复式变容压缩机的头部被整体标记为10。所述压缩机头部在壳体12内部容收有一对动力缸-活塞装置1和2，其中的动力缸分别被标记为14和16。在各个动力缸内部分别具有一个可移动的活塞18和20，该活塞18和20上的活塞杆22和24以一种公知的方式由一个曲轴(未示出)进行驱动。
各个动力缸分别包括有一个缸体15和17，并且在附图的顶部示出了在缸体15和17的端部分别具有一个用于动力缸14的面向外的凸缘26和一个用于动力缸16的面向外的凸缘28。各个凸缘均具有进口，用于动力缸14的进口被标记为30和用于动力缸16的进口被标记为32。进口30用于将吸入腔室CA与压力或者压缩腔室CP1连通起来。进口32则用于将吸入腔室CA与压力或者压缩腔室CP2连通起来。
各个活塞均以公知的方式与相应的动力缸协同工作，并且分别具有一个上部凹陷或凹坑19和21。
所述动力缸以传统方式组装在壳体12中，比如像附图1中所示那样组装在壳体肩部上。
在各个动力缸的凸缘上方，所述壳体分别具有一个弹簧夹持件或夹持组件34和36，用于对弹簧进行固定。各个弹簧夹持组件的平面视图基本上呈一个圆形冠状部形式(连续的或者间断的)，并且具有一个用于吸入阀的圆周座体38和多个用于弹簧的圆周座体39。由于弹簧夹持组件36与弹簧夹持组件34相同，所以仅对在附图2中示出的弹簧夹持组件34进行描述。
一个用于动力缸14的圆环状或者环形吸入阀(也称为“盘形阀”)被标记为40。与动力缸16相关联的圆环形吸入阀被标记为42。各个环形吸入阀在多个弹簧的作用下被压靠在相应动力缸的凸缘26或28上，其中所述弹簧可以在附图2和4中看到并且被标记为44。这些弹簧被部分容收在弹簧夹持环形组件的相应座体39内。弹簧夹持组件中的座体38的高度能够允许吸入阀从压靠在动力缸凸缘进口上的闭合位置处移动至远离这些进口的开启位置处。
各个动力缸分别由相应的盖子50和52封闭。
一个用于动力缸14并且被称作动力缸冠状部或顶盖的组件被标记为54，而另外一个用于动力缸16并且被称作动力缸冠状部或顶盖的组件被标记为56，它们均被固定在所述盖子上，其形状适合于被容收在各个活塞的上部凹坑内，并且分别具有一个用于排放阀的对接面54’和56’。用于各个动力缸-活塞装置的排出口分别被标记为51和61，并且在所述动力缸冠状部的外圆周与相应弹簧夹持组件34或36的内圆周之间被限定为环形。排出口51能够使得压力腔室CP1与排放腔室CM相连通。排出口61能够使得压力腔室CP2与排放腔室CM相连通。
与各个排出口协同工作的一个圆环状或环形排放阀分别被标记为58和60，它们均被容收在盖子中的一个相应座体内，以便能够从一个闭合位置移动至一个开启位置，或者恰好相反。各个排放阀在弹簧作用下被偏压在未示出的闭合位置上，其中所述弹簧在所述排放阀与盖子之间产生作用。
在附图1中，左侧所示出的动力缸-活塞装置处于排放阶段，此时吸入阀闭合但排放阀开启；右侧所示出的动力缸-活塞装置处于吸入阶段，此时吸入阀开启但排放阀闭合。
根据本发明，至少一个环形阀由浸渍有树脂的碳纤维材料的薄片或薄板制成。
在附图6中所示出的一个优选实施例中，所利用的碳纤维薄片被标记为64，其包括有若干个碳纤维织物层65，这些碳纤维织物层65相互平行但各自独立，并且均浸渍有一种被标记为66的树脂基质。所述纤维织物可以是一个平整的或者毡合织物，该织物仅能够略微发生形变。所述基质最好是环氧树脂或者酚醛树脂。在一个优选的实施例中，所述薄片还包括有一个或多个薄层67，它们位于薄片的表面上或者位于这些表面附近，所述薄层可以由玻璃纤维或者陶瓷或者芳族聚酰胺纤维制成，并且最好是锻纹精加工织物的形式。碳纤维、玻璃纤维或者陶瓷纤维织物最好由6-10微米粗的细线构造而成，各个细线又均由4000-10000根捻结在一起而成。各个单层织物的重量单位是每平方米150-400克。
主要用于承受载荷的碳纤维用作抵抗内部运动的阻隔物并且用于阻止裂痕在基质内部发生扩散，从而给予组合件以足够的刚度，其仅能够略微发生形变，并且能够确保最大的稳定性或最优的应力分布。
所述玻璃纤维、陶瓷或芳族聚酰胺纤维提供了一个良好的表面光洁度和很高的表面硬度，尤其是适用于希望与限定所述进口和排出口的表面协同工作的表面特性。
所述基质用于分散或散布载荷，并且将这些载荷传递到纤维上，从而将纤维夹持在一起或者加大纤维之间的间距，防止它们受到外部的影响或者阻止裂隙在纤维之间进行扩散。
所述环形阀可以通过利用公知的切割工艺来由所述薄片或者薄板制成。

Claims (14)

1.用于往复式变容压缩机的环形阀，其特征在于：该环形阀由这样一种薄片或者薄板材料(64)制成，即在该薄片或者薄板材料(64)中包括有若干层在树脂基质(66)中的碳纤维(65)。
2.如权利要求1中所述的环形阀，其特征在于：所述碳纤维呈织物形式。
3.如权利要求2中所述的环形阀，其特征在于：所述织物中包括有粗细为6-10微米的细线，这些细线均由400-10000根捻结在一起的纤维组合而成。
4.如权利要求1中所述的环形阀，其特征在于：所述基质是环氧树脂或者酚醛树脂。
5.如权利要求1中所述的环形阀，其特征在于：其还包括有至少一层由玻璃纤维或者陶瓷或者芳族聚酰胺纤维制成的织物层。
6.如权利要求5中所述的环形阀，其特征在于：所述玻璃纤维或者陶瓷纤维层位于所述薄片或者薄板材料的一个表面上或者表面近处，用于与限定所述阀能够关闭的开口的硬质表面协同工作。
7.如前述权利要求中任一项所述的阀，被用作一个压缩机中的吸入阀。
8.如权利要求1至6中任一项所述的阀，被用作一个压缩机中的排放阀。
9.一种在树脂基质中带有多层碳纤维织物的薄片或者薄板材料的应用，其用于制成往复式变容压缩机中的环形阀。
10.如权利要求9中所述材料的应用，还包括有至少一层位于其表面附近的玻璃纤维或者陶瓷或者芳族聚酰胺纤维。
11.如权利要求9或10中所述材料的应用，其中所述织物由细线构造而成，各个细线均由4000-10000根捻结在一起的纤维组合而成。
12.带有一个或者多个环形阀的往复式变容压缩机，包括有一个壳体(12)和至少一个动力缸-活塞装置(1，2)，在它们之间限定而成一个吸入腔室(CA)、一个压缩腔室(CP1，CP2)、一个排放腔室(CM)，还包括有位于所述吸入腔室与压缩腔室之间的进口(30，32)，位于所述压缩腔室与排放腔室之间的排出口(51，61)，和至少一个与所述进口和/或排出口协同工作的环形阀(40，42，58，60)，其特征在于：至少一个所述环形阀由这样一种薄片或者薄板材料制成，即在该薄片或者薄板材料中包括有若干层在树脂基质中的碳纤维织物层。
13.如权利要求12中所述的压缩机，其特征在于：所述织物由细线制成，其粗细为6-10微米并且其重量单位为每平方米150至400克，其中所述细线由4000-10000根纤维组合而成。
14.如权利要求12中所述的压缩机，其特征在于：所述材料包括有至少一个位于其表面上或者表面附近的玻璃纤维或者陶瓷或者芳族聚酰胺纤维织物层。
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