CN208416954U - 用于压缩机中排气阀的阻尼装置、排气阀组件和压缩机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于压缩机中排气阀的阻尼装置，所述阻尼装置包括固定本体(10)，所述固定本体(10)包括将压缩腔(C)和排气腔(D)流体连通的排气孔，所述排气孔包括入口(13)、出口(12)以及设置在所述入口(13)和所述出口(12)之间将所述入口(13)和所述出口(12)流体连通的中间腔体(11)，所述中间腔体(11)构造成使来自所述排气腔(D)的气体回流在所述中间腔体(11)内产生涡流(V)。本实用新型还涉及一种包括该阻尼装置的排气阀组件和采用该排气阀组件的压缩机。
Description
技术领域
本实用新型涉及压缩机领域，特别地，涉及一种用于压缩机中排气阀的阻尼装置。本实用新型还涉及一种包括该阻尼装置的排气阀组件和采用该排气阀组件的压缩机。
背景技术
本部分提供与本公开相关的背景技术信息，这些信息并不一定构成本实用新型的现有技术。
通常市场需要压缩机在较大温度范围内保持高效率运行，为了应对压缩机压比多样性的需求，动态的排气阀(HVE)就得到了很大的应用，其中，该动态排气阀是一种包括阀片(运动件)和阀板(止推件)的单向流通阀，处于正向时，流体介质冲击力的大小决定阀的开度，处于反向时，阀关闭以禁止流通。例如，以相关技术的包括排气阀的涡旋压缩机进行说明，参照图1，图1是设置有排气阀的涡旋压缩机的纵向剖视图。涡旋压缩机(下文中简称为“压缩机”)100可以包括壳体110。壳体110可以包括呈大致筒状的壳体本体112、安装至壳体本体112的顶部的顶盖114以及安装至壳体本体112的底部的底盖116。壳体110限定涡旋压缩机100的内部容积。另外，在壳体110内还可以设置有隔板119，使得隔板119与顶盖114限定高压区HR(高压区HR适于临时储存待排出至压缩机外部的高压工作流体)，而隔板119与壳体本体112和底盖116限定低压区LR。
涡旋压缩机100还包括设置在壳体110内且适于压缩工作流体(比如制冷剂)的压缩机构CM。压缩机构CM可以包括动涡旋部件150和定涡旋部件160。
动涡旋部件150可以包括：基板152；从基板152的上表面向上延伸的螺旋状动涡卷154；以及从基板152的下表面向下延伸的毂部156。
定涡旋部件160可以包括：基板162；从基板162的下表面向下延伸的螺旋状定涡卷164；形成于基板162的大致中心处的适于与压缩机构CM的排出室连通的排气孔166；以及形成于基板162的大致中心处的凹部168，凹部168位于排气孔166上方并且适于与排气孔166连通以及适于与高压区HR连通。
定涡卷164可以与动涡卷154接合，从而限定出一系列月牙形工作流体腔。这些腔体可以包括：已封闭的正在进行压缩的压力增大的压缩腔。
其中，在定涡旋部件160的凹部168中可以设置有排出阀(比如HVE阀)190，以便控制压缩机构CM的排气。具体地，参见图2至图3，其中，图2是示出了相关技术的压缩机的压缩机构的排气孔处设置有排气阀的部分分解立体图，其中，排气阀190包括阀板191、阀片192和限位器193。图3是示出了图2的压缩机的排气孔处安装排气阀后的部分立体剖视图。在压缩机的压缩机构运行初期，动涡旋部件150与定涡旋部件160之间限定的压缩腔中的压力低于排气腔(即，高压区HR)的压力，腔之间的压差使得排气阀处于关闭状态(即，阀片192覆盖封闭阀板的阀孔)，接着，压缩腔内的气体将继续压缩，直至压缩腔压力达到排气腔压力与压力损失之和时，才能够使阀片192打开排气。随着压缩机构继续排气，压缩腔压力小于排气腔压力与压力损失之和时，这时会产生气体回流，回流气体拍击排气阀的阀片192，致使排气阀关闭(即，阀片192再次覆盖封闭阀板191的阀孔)。然而，在气体回流期间，由于没有任何的缓冲区，在气体回流拍击阀片以及阀片192本身的回弹力的作用下，阀片192撞击阀板191的速度很大，这将会产生很大的撞击噪声，同时也会降低排气阀的寿命。经过实验证明，安装有排气阀的压缩机与没有安装排气阀的压缩机相比，噪声提高了至少5至10分贝。并且由于压缩机的排气、回流、排气是不断循环的，导致持续不断地产生噪声。
为了抑制这种噪声，相关技术在排气孔处设置消音器M(如图4所示，其中图4是示出根据相关技术的消音器M的立体图)。然而，在采用消音器M的情况下，一般仅仅能够抑制整个频率带中的部分频率范围内的噪声(例如高频率噪声)。而且，由于消音器的设置，还会引起压力降从而不利地影响压缩机和整个制冷系统的性能。另外，额外地设置消音器会由于增加部件数量而使制造工艺复杂、制造成本增大并且需要用于消音器的额外安装空间，同时也会相应地劣化压缩机的工作可靠性。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题
本实用新型的阻尼装置避免了消音器的使用，特别地，在使用的排气阀的欠压缩的压缩机中，在维持或改进压缩机的排气性能的同时能够显著地降低排气阀的噪音，提高了排气阀的使用寿命，改善压缩机运行的可靠性。
技术方案
本实用新型提供一种用于压缩机中排气阀的阻尼装置，所述阻尼装置包括固定本体，所述固定本体包括将压缩腔和排气腔流体连通的排气孔，所述排气孔包括入口、出口以及设置在所述入口和所述出口之间将所述入口和所述出口流体连通的中间腔体，所述中间腔体构造成使来自所述排气腔的气体回流在所述中间腔体内产生涡流。
优选地，所述中间腔体的垂直于气体流动方向的截面积大于所述出口的垂直于气体流动方向的截面积并且大于所述入口的垂直于气体流动方向的截面积。
更优选地，所述出口的垂直于气流流动方向的所述截面积大于所述入口的垂直于气流流动方向的所述截面积。
优选地，所述中间腔体与所述出口之间的连接部设置为允许所述中间腔体至所述出口的渐进过渡。
优选地，所述中间腔体的大致沿气体流动方向的截面上的最大尺寸大于等于所述入口的当量直径。
优选地，所述固定本体包括分离的第一半本体和第二半本体，所述第一半本体包括所述出口和第一中间腔体，所述第二半本体包括所述入口和第二中间腔体，其中，在第一半本体与第二半本体连接时，所述第一中间腔体和所述第二中间腔体配合形成所述中间腔体。
优选地，从所述固定本体的沿气体流动方向的截面看，所述中间腔体的轮廓构造为由曲线、由线段或者由曲线和线段连接形成的轮廓。
优选地，所述中间腔体是以所述排气孔的纵向中心轴线作为回转轴线的回转腔体。
优选地，所述中间腔体的沿所述排气孔的纵向中心轴线从所述排气腔朝向所述压缩腔的方向的最低点延伸超出下述平面或者与下述平面齐平：所述平面为所述中间腔体的轮廓与所述入口的轮廓相交处的垂直于气流流动方向的平面。
本实用新型还提供一种排气阀组件，所述排气阀组件包括排气阀和上述的阻尼装置，所述排气阀还包括设置在所述阻尼装置的排气孔的出口处的阀板、阀片和限位器。
本实用新型还提供一种压缩机，所述压缩机包括上述排气阀组件。
优选地，所述压缩机为涡旋压缩机，所述涡旋压缩机的压缩机构包括定涡旋部件和动涡旋部件，所述定涡旋部件与所述动涡旋部件之间限定压缩腔，所述定涡旋部件的基板形成为所述排气阀组件的所述阻尼装置的所述固定本体，其中，所述阻尼装置的排气孔设置在所述定涡旋部件的所述基板的大致径向中心处。
技术效果
根据本实用新型提供的用于排气阀的阻尼装置，其有益效果在于：使得气体回流在排气孔内形成涡流，进而产生阻力，降低排气腔压力与压缩腔压力之间的压差、延长阀关闭时间、减弱排气阀的阀片与阀板的撞击，从而达到降噪的目的；减小阀片的撞击力和频率可以显著提高阀片的寿命，进一步改善压缩机的可靠性；避免了现有技术消音器M的使用，减少铸件的重量并且减少了成本
附图说明
通过以下参照附图提供的具体实施方式部分，将更加容易地理解本实用新型的特征和优点，在附图中：
图1是示出了相关技术的设置有排气阀的压缩机的纵向剖视图。
图2是示出了图1的在压缩机的定涡旋部件的排气孔处设置排气阀的部分分解立体图，其中，排气阀包括阀片、阀板和限位器。
图3是示出了相关技术的在压缩机的定涡旋部件的排气孔处安装排气阀后的部分立体剖视图。
图4是示出了相关技术的用于排气阀的消音器的立体图。
图5是示出了根据本实用新型的一个实施方式的用于排气阀的阻尼装置的剖面图，其中，该阻尼装置包括具有入口、出口和中间腔体的排气孔。
图6是示出根据本实用新型的一个实施方式的用于排气阀的阻尼装置的立体剖视图，其中，该阻尼装置包括具有入口、出口和中间腔体的排气孔。
图7是示出了从来自于排气腔的气体回流方向看图5中的排气孔的入口、出口和中间腔体的各自轮廓的截面积的示意图，其中中间腔体的截面积轮廓以虚线表示。
图8是示出了包括根据本实用新型的图5的阻尼装置的排气阀组件的立体剖视图。
图9是示出了根据本实用新型的根据本实用新型的另一个实施方式的用于排气阀的阻尼装置的剖面图，其中，该阻尼装置为分体式结构。
图10是示出了使用了根据本实用新型的阻尼装置在排气孔中形成涡流的流线图。
图11是示出了现有技术的排气孔中气流的流线图。
具体实施方式
下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。
接下来结合图5至图9对本实用新型的一种实施方式的用于排气阀的阻尼装置进行描述。
附图中的实施方式中所涉及的压缩机为涡旋压缩机，然而，应理解的是，本实用新型不局限于涡旋压缩机，而是可以应用于任何合适类型的压缩机。涡旋压缩机的压缩机构包括定涡旋部件和动涡旋部件(未示出)，定涡旋部件与动涡旋部件之间限定压缩腔C，压缩腔C通过排气孔与排气腔D流体连通，其中，气体在压缩腔C中进行压缩并且然后通过排气孔排出到排气腔D中。
如图5和图6所示，涡旋压缩机的压缩机构的定涡旋部件包括：形成固定本体10的基板，以及从基板的下表面向下延伸的螺旋状定涡卷。其中，基板的固定本体10大致呈盘状，在固定本体10的大致中心处设置有适于与压缩机构的排出室连通的排气孔。该排气孔包括入口13、出口12以及设置在入口13与出口12之间将入口13和出口12流体连通的中间腔体11。在定涡旋部件的基板的排气孔处安装排气阀以控制压缩机构排气的情况下，并且随着压缩机构排气使得压缩腔C压力小于排气腔D压力与压力损失之和而产生气体回流时，来自排气腔D的气体回流在中间腔体11内产生大致涡流V(如图10所示)。由于气体回流在排气孔的中间腔体内形成强烈涡流，额外消耗了大量能量，降低排气腔压力与压缩腔压力之间的压差、延长阀关闭时间、减弱排气阀的阀片与阀板的撞击，从而达到降噪的目的；减小阀片的撞击力和频率可以显著提高阀片的寿命，进一步改善压缩机的可靠性；同时避免了现有技术消音器M(如图3所示)的使用，减少铸件的重量并且减少了成本。
也就是说，定涡旋部件可以作为用于涡旋压缩机的排气阀的阻尼装置，其中定涡旋部件的基板形成阻尼装置的固定本体。本领域的技术人员应当理解的是，该阻尼装置(定涡旋部件)的固定本体的排气孔构造可以应用于设置有排气阀的任何类型的压缩机的压缩结构的固定压缩部件。
具体地，如图7所示，中间腔体11的垂直于气体流动方向F(附图中示出为大致沿排气孔的纵向方向)的截面积A1大于出口12的垂直于气体流动方向F的截面积A2并且大于入口13的垂直于气体流动方向F的截面积A3，并且其中，从固定本体10的沿气体流动方向F的截面看，中间腔体11的轮廓可以构造为由曲线、线段或曲线与线段连接形成的轮廓。本领域的技术人员可以理解的是，在实施方式的其他方面中，中间腔体11的截面积A1也可以小于出口12的截面积A2。此外，中间腔体11的轮廓可以是适于使气体回流产生涡流的任意形状，例如，漏斗状、锥形槽等。
参见图10和图11，P区域表示排气孔中的中压区，根据本实用新型的阻尼装置(即，定涡旋部件的基板)的排气孔(特别地，中间腔室)的构造可以显著增大中压区的面积以改善气体流动分布，从而减小阀片上下压差进而减少由于拍击阀片引起的噪声。并且，如图10所示，在中间腔体(径向外部)产生涡流V。此外，根据相关实验证明，在压缩机的气体回流过程中，根据本实用新型的实施方式可以使得排气腔与压缩腔的压降与相关技术相比减少大约35％。同时，在压缩机的正常排气过程中，根据本实用新型的实施方式的新设计的压降较传统设计仅仅增加了5％的压降。也就是说，使用本实用新型的阻尼装置在维持排气阀的排气性能的同时能够显著地降低排气腔压力与压缩腔压力之间的压差进而减少由于阀片撞击导致的噪声。
仍然参见图5，有利地，中间腔体11可以是相对于排气孔的大致纵向中心轴线L的回转腔体(假想回转成形腔体)以便于加工。
此外，在本申请中，为了方便描述，涉及术语“高”、“低”或“高度”的表述，沿排气孔的纵向轴线的方向定义为高度方向，其中，从排气腔沿该纵向轴线朝向压缩腔的方向为从高到低的方向。如图5所示，该中间腔体11的沿排气孔的纵向中心轴线L从排气腔D朝向压缩腔C的方向的最低点延伸超出下述平面或者与下述平面齐平：该平面为中间腔体11的轮廓与入口13的轮廓相交处的垂直于气流流动方向F的平面Y。这样使得在中间腔体的最低点处更加容易形成涡流阻力以减弱阀片的撞击而进一步减少噪音。同时这样可以避免由于中央腔体的轮廓沿排气方向上翘存在的使得在排气时排气阻力变大而导致降低排气性能的现象，从而确保排气性能不受影响。
并且，中间腔体11的沿气体流动方向F的截面上的最大尺寸T可以大于入口13的当量直径d，以确保中间腔体11具有足够的空间产生涡流。
根据本实用新型的一个实施方式的一个方面，参见图7，排气孔的出口12的垂直于气流流动方向F的截面积A2大于入口13的垂直于气流流动方向F的截面积A3，这样使得有利于从入口13通过中央腔体11至出口12的排气，从而改善排气性能。有利地，中间腔体11与出口12之间的连接部14可以设置为允许中间腔体11至出口12的渐进过渡，例如，连接部的沿气体流动方向F的截面的轮廓不存在锐角过渡，该渐进过渡可以是弧形过渡或者阶梯式过渡，以进一步改善排气性能。
根据本实用新型的一个实施方式的另一方面，参见图9，定涡旋部件的固定本体10包括分离的第一半本体10a和第二半本体10b，第一半本体10a和第二半本体10b可以以例如螺纹连接的方式联接。第一半本体10a包括出口12和第一中间腔体11a，第二半本体10b包括入口13和第二中间腔体11b，其中，在第一半本体10a与第二半本体10b连接时，第一中间腔体11a和第二中间腔体11b配合形成中间腔体11。与整体式设计对铸件分模和机加工等工艺要求高相比，定涡旋部件的分体式设计方便分模和加工例如采用数控机床等对中间腔体加工。
根据本实用新型的另一个实施方式提供了一种排气阀阀组件，参见图8，该排气阀组件包括上述的阻尼装置，即，定涡旋部件，以及排气阀。其中，该排气阀还包括设置在阻尼装置的排气孔的出口12处的阀板15、阀片16和限位器17。
尽管在此已详细描述本实用新型的实施方式的各个方面，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
Claims (12)
1.一种用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其特征在于，所述阻尼装置包括固定本体，所述固定本体包括将压缩腔和排气腔流体连通的排气孔，所述排气孔包括入口、出口以及设置在所述入口和所述出口之间将所述入口和所述出口流体连通的中间腔体，所述中间腔体构造成使来自所述排气腔的气体回流在所述中间腔体内产生涡流。
2.根据权利要求1所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述中间腔体的垂直于气体流动方向的截面积大于所述出口的垂直于气体流动方向的截面积并且大于所述入口的垂直于气体流动方向的截面积。
3.根据权利要求2所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述出口的所述截面积大于所述入口的所述截面积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述中间腔体与所述出口之间的连接部设置为允许所述中间腔体至所述出口的渐进过渡。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述中间腔体的大致沿气体流动方向的截面上的最大尺寸大于等于所述入口的当量直径。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述固定本体包括分离的第一半本体和第二半本体，所述第一半本体包括所述出口和第一中间腔体，所述第二半本体包括所述入口和第二中间腔体，其中，在所述第一半本体与所述第二半本体连接时，所述第一中间腔体和所述第二中间腔体配合形成所述中间腔体。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，从所述固定本体的沿气体流动方向的截面看，所述中间腔体的轮廓构造为由曲线、由线段或者由曲线和线段连接形成的轮廓。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述中间腔体是以所述排气孔的纵向中心轴线作为回转轴线的回转腔体。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于压缩机中排气阀的阻尼装置，其中，所述中间腔体的沿所述排气孔的纵向中心轴线从所述排气腔朝向所述压缩腔的方向的最低点延伸超出下述平面或者与下述平面齐平：所述平面为所述中间腔体的轮廓与所述入口的轮廓相交处的垂直于气流流动方向的平面。
10.一种排气阀组件，其特征在于，所述排气阀组件包括排气阀和根据权利要求1至9中的任一项所述的阻尼装置，所述排气阀包括设置在所述阻尼装置的排气孔的出口处的阀板、阀片和限位器。
11.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括根据权利要求10所述的排气阀组件。
12.根据权利要求11所述的压缩机，所述压缩机为涡旋压缩机，所述涡旋压缩机的压缩机构包括定涡旋部件和动涡旋部件，所述定涡旋部件与所述动涡旋部件之间限定所述压缩腔，所述定涡旋部件的基板形成为所述排气阀组件的所述阻尼装置的所述固定本体，其中，所述阻尼装置的排气孔设置在所述定涡旋部件的所述基板的大致径向中心处。
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