TWI229718B - Compressor discharge valve retainer - Google Patents

Description

1229718 玖、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域；3 發明領域 本發明係有關一種制冷壓縮機。更詳細地說，本發明 5 係關於一種往復活塞式制冷壓縮機，其内裝有一供排氣閥 定位器用之特殊裝置，藉以改善制冷壓縮機之可靠性及性 能。 L先前技3 發明背景 10 往復活塞式制冷壓縮機通常是使用安裝在位於由一壓 縮機本體所具有的一個汽缸末端之一閥板總成上的由吸入 及排氣壓（suction and discharge pressure)所啟動之閥總成。 閥板總成通常是夾在一壓縮機蓋及該壓縮機的本體之間。 一閥板墊片位在該閥板總成及壓縮機本體間以密封此界 15 面，而一蓋墊密片則位於該閥板總成及該壓縮機蓋間以密 封此界面。 排氣閥總成通常包含一排氣閥元件，其連結一由閥板 總成所界定成之閥座、一排氣閥定位器用以將該排氣閥元 件連接至該閥板總成，及一排氣彈簧，其係位於該排氣閥 20 元件與該排氣閥定位器間以偏壓該排氣閥元件使其與閥板 總成所具有之閥座相接合。 往復式壓縮機之一重要設計目標是要在活塞達到上死 點時使再擴張(re-expansion)或間隙容積最小化。再擴張或 間隙容積之最小化有助於使往復式壓縮機的效能及效率最 1229718 大化。為了將此再擴張或間隙容積最小化，該閥門系統及 該汽缸頂端壁必需具有一與活塞形狀互補的形狀，以使該 活塞得以在該活塞位於其行程的上死點時，能夠不用限制 氣流即將壓力室的容積減至一最小值。雖然可以藉設計一 5 複雜的活塞頂形狀來達成此目標，但是製造此複雜形狀的 費用相當高，組裝變得更困難，而且通常會在活塞接近上 死點時發生節流損耗。 先前技藝的吸入閥總成及排氣閥總成業已發展至可以 符上述和再擴散或間隙容積相關的設計要求，而且該等閥 10 門總成在先前技術的壓縮機中也有令人滿意的效率。 可以為往復活塞式壓縮機帶來附加利益的一個區段是 在壓縮氣流的部分。當活塞開始其壓縮行程時，壓力室内 的氣體受到壓縮，最後，排氣閥總成打開以使受壓縮氣體 流入排氣室。受壓縮氣體必須流過排氣閥總成的所有構 15 件，因此，為了確保受壓縮氣體的流動不會受到限制，且 任何的節流損耗都可因而獲得減低或排除，該等構件的設 計就要有非常高的要求。 【發明内容】 發明概要 20 本發明提供此技術以一為排氣閥定位器所獨創的設 計，其改善氣流以將伴隨受壓縮氣流的節流損失予以最小 化及/或排除。本發明之排氣閥定位器係使用一粉末冶金製 程，利用一將定位器之構造，可信度及效能明確表現出來 且使之最適化的定位材料及密度製造而成。此外，該排氣 1229718 閥定位器之幾何形狀被最適化成可以提供最佳效率。 本發明可應用之其它領域透過后記之詳細說明而益臻 明確。在說明本發明之較佳實施態樣時所記載之詳細說明 及特定實施例的目的係為例示本發明而非限制本發明。 5 圖式簡單說明 本發明將從詳細說明及附圖而獲得更完整的瞭解，其 中： 第1圖係依據本發明之一組裝有獨特的排氣閥定位器 之壓縮機總成的側視圖； 10 第2圖為第1圖所示之壓縮機總成的上視圖； 第3圖為通過第1及第2圖所示之壓縮機總成的部分橫 斷面視圖，其中所示係各汽缸繞中央軸轉90°的位置； 第4圖係第3圖所示之排氣閥定位器取自通過該定位器 之中央本體及凸緣的一個側橫斷面視圖； 15 第5圖為第4圖所示之排氣閥定位器的頂視圖； 第6圖為第4圖所示之排氣閥定位器的底視圖； 第7圖為第3圖所示之排氣閥定位器取自通過該定位器 之中央本體的一個側橫斷面視圖； 第8圖為第4圖所示之排氣閥定位器之一上透視圖；及 20 第9圖係第4圖所示之排氣閥定位器之一底透視圖。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 以下較佳實施態樣之詳細說明的本質僅係例示而非意 圖用以限制本發明，其應用或使用。第1-8圖所示係裝設有 1229718 依據本發明之特殊排氣閥定位器的壓縮機總成ίο。壓縮機 總成10包含一壓縮機本體12、一壓縮機蓋14、一蓋墊密片 16、一閥板總成18及一閥板墊片20。 壓縮機本體12具有出一對壓縮汽缸22，其中可滑動地 5 設有一活塞24。各壓縮汽缸22經由閥板總成18而同時與— 排氣室及一吸入室形成連通。 閥板總成18包含一上閥板26、一下閥板28及一環形隔 板30。閥板總成18具有一對與壓縮機總成10之吸入室連通 之吸入通道32，及一對與壓縮機總成1〇相通之排氣通道 10 34。各排氣通道34係由一徑向傾斜或斜角的側壁36，在閱 板總成18之一上表面38和一下表面40間延伸而界定成者。 斜角側壁36係由上閥板26所形成。側壁36之一表面42提供 一閥座予一排氣閥構件44，其受排氣壓力而迫至與閥座开^ 成密封接合，而一彈簧46則延伸於排氣閥構件44與一橋狀 15 定位器48之間。 如圖所示，排氣閥構件44的尺寸與形狀係與排氣通道 34成比例，以將其一下表面50置放成實質上與閥板總成18 的下表面40成共平面關係。彈簧46位於定位器48内的一個 凹槽52中。排氣閥構件44基本上是由壓力所驅動，而彈菩 20 46則主要係送取以提供穩定性，同時也提供一初始閉人偏 壓或預負何以形成一初期密封。和所示不同的它型彈菁去 然亦可用以達成此目的。同時作用為一限位器以限制閥構 件44的開啟動作之定位器48，係以一對適當的緊固零件54 而鎖固於閥板總成18。 1229718 環形隔板30位於上閥板26與下閥板28之間，且環形隔 板30與上閥板26和下閥板28—起形成吸入通道32。當壓縮 機蓋14鎖緊於壓縮機本體12時，壓縮閥板總成18就被緊鎖 固壓縮機本體12。閥板總成18夾在壓縮機蓋14與壓縮機本 5體12間’閥板密片20炎在閥板總成18與壓縮機本體12間， 而蓋墊密片16則夾在閥板總成18與壓縮機蓋14間。 複數個螺栓60延伸穿過壓縮機蓋14、蓋墊密片16、閥 板總成18之上閥板26、閥板總成18之環形隔板30、閥板總 成18之下閥板28、閥板密片20，螺固至壓縮機本體12。螺 10栓6〇的扣緊會壓擠閥板密片20，在閥板總成18與壓縮機本 體12間提供一密封關係，並且壓擠蓋墊密片16以在閥板總 成18與壓縮機蓋η間提供一密封關係。 閥板總成18具有一環形閥座70，而側壁36則具有一位 於其終端之環形閥座72。吸入通道32配置在閥座70與閥座 15 72間。 側壁36之閥座72與閥板總成18之閥座7〇形成共平面的 關係。一環狀吸入簧片閥（sucti〇nreed vaive)構件％在其閉 合位置密封地接合側壁36之閥座72及閥板總成18之閥座 7〇 ’藉以防止流體從壓縮汽缸22通過而進入吸入通道32。 20吸入簧片閥構件76設有一中央開孔78，且配置成與排氣通 道34共轴’藉以容許壓縮汽缸22和排氣閥構件料之下表面 50間有直接的氣流連通。吸入簧片閥構件％亦包含一對徑 線相對徑向朝外延伸的薄片80。一薄片80利用一對傳動短 軸82將簧片_件76緊固至閥板總成18。 1229718 當壓縮汽缸22内之活塞24在-吸入行程期間移動遠離 閥板總成18時，壓縮汽缸22與吸入通道32間之壓力差會導 致吸入簧片閥構件76相對於壓縮汽紅22向内偏轉至其開啟 位置（第3圖中以長折線(dashed lines)表示），藉而使氣流可 5以在閥座7〇與72間從吸入通道32進入壓縮汽缸22。因為只 有吸入更片閥構件76的薄片80向外延伸至壓縮汽缸22的側 壁之上所以吸入氣流可以谷易地流入壓縮汽缸22，實質 地環繞吸入簧片閥構件76的整個内及外周圍。當活塞24之 -壓縮行&開始時’吸人黃#閥構件76將被至與閥座7〇和 1〇閥座72形成密封接合的狀態。排氣閥構件料會因壓縮汽缸 22内的壓力超過排氣通道34_壓力，以及由彈簧46所施 加的外力而開始開啟。受壓縮氣體將被迫通過中央開孔 78，經過排氣閥構件44而進入排氣通道^。㈤板總成贈 1黃片閥構件76之同心配置，實質地使得覆於壓縮汽缸Μ之 上的i個可用表面區域都可以在吸入及排氣分瓣和節流上 破應用到，從而容許最大氣流既可流進亦可流出壓縮汽缸 22 〇 壓縮汽缸22内之活塞的連續行程持續地引導吸入箬片 20 _件76與排氣閥構件44在其等之開啟與閉合位置間移 動。壓縮機本體12包含-位於壓縮汽紅22的外緣，鄰接著 °及入育片閥構件16之自由端的斜角或彎曲部％，藉以提供 〜有利的表面以供吸入簧片閥構件76彎曲抵靠，從而顯著 地降低自由端薄片80内所產生的彎曲應力。 接著參見第4-9圖；本發明係針對排氣闊定位器⑽之特 1229718 殊設計。排氣閥定位器48包含一圓形中央本體100及一對沿 徑向朝外延伸的凸緣102。 各凸緣102設有一孔104，用以將排氣閥定位器48藉一 個別的螺栓54緊固於閥板總成18。 5 圓形中央本體1〇〇具有凹槽52，其内容設彈簧46。位於 凹槽52内之複數個孔1〇6延伸穿過圓形中央本體1〇〇。孔1〇6 容許被壓縮的排氣流通，以協助排氣閥構件44和彈簧46的 移動，同時引導加壓氣體至排氣閥構件44的背側，以將排 氣閥構件44偏壓抵靠在側壁36的表面42所形成之閥座。 10 一環形凹槽110延伸進入圓形中央本體之與形成凹槽 52相反的一側。凹槽11〇提供排氣閥定位器一較一致的壁 厚’有助於獲得均勻的部分密度，尤其在頂緣，對於定位 器之功能性而言，需有嚴格的要求。 接著參見第7圖，所示為圓形中央本體1〇〇之外部結 15 構。圓形中央本體1〇〇之外部結構係設計以提供較佳的排氣 流’也就是較少擾動，而有較佳的壓縮機效能。從凹槽52 的頂部起，中央本體1〇〇的外部結構包含一形狀為一第一錐 堂形壁（6*_〇_(：〇11&1\^11)112之第一成形表面，一混合部 114 ’及一形成為一第二錐臺形壁116的第二成形表面。在 2〇較佳實施態樣中，第一錐臺形壁112與排氣閥定位器48之軸 向形成一45。的角度，第二錐臺形壁116則與該軸向形成一 15°的角度。較佳的混合部114在〇25〇吋的範圍。排氣閥定 位器48的軸向為為孔106的軸向。 從粉末金屬製造排氣閥定位器48之較佳原料為，一低 1229718 合金鋼粉與基質中之1.5重量百分比的鉬和0.2重量百分比 的碳(藉預製合金或摻和石墨而得）預製成合金者。此原料可 以採用 Hoeganaes Corporation以 Ancorsteel⑧ 150 HP的商品 名，或由HdganSs AB以Astaloy Μο·的商品名所販售的原 5 料，其以一約為6·8至7.6 gm/cc的較佳部分密度，更佳為約 7.6 gm/cc的部分密度提供最佳結構特性。上述原料為較佳 原料，而可用以製作排氣閥定位器48之替代性原料包含但 不限於FLC4608, FL4405, FC0205及FC0208。 由於表面硬度及工作強度對於排氣閥定位器48之可靠 10性及性能具有決定性，因此宜採排氣閥定位器48之碳氮共 滲（carbonitriding)、淬硬（quenching)及回火（tempering)處 理，以提供一Rockwell 15N 89_93的表面硬度。 本發明之詳細說明僅為本質上的例示，因此，不偏離 本發明精鏞之變更都應屬本發明範_。像那樣的變更都不 15 應視為違反本發明精神與範疇。 【圖式簡單說明3 第1圖係依據本發明之-組褒有獨特的排氣間定位器 之壓縮機總成的側視圖； 第2圖為第1圖所示之壓縮機總成的上視圖； 20 第3圖為通過第1及第2圖所示之壓縮機總成的部分橫 斷面視圖，其中所示係各汽缸繞中央轴轉9〇。的位置； 第4圖係第3圖所示之排氣閥定位器取自通過該定位器 之中央本體及凸緣的一個側橫斷面視圖； 第5圖為第4圖所示之排氣閥定位器的頂視圖· 12 1229718 第6圖為第4圖所示之排氣閥定位器的底視圖； 第7圖為第3圖所示之排氣閥定位器取自通過該定位器 之中央本體的一個側橫斷面視圖； 第8圖為第4圖所示之排氣閥定位器之一上透視圖；及 5 第9圖係第4圖所示之排氣閥定位器之一底透視圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10…壓縮機總成 50…下表面 12…壓縮機本體 52···凹槽 14…壓縮機蓋 54···緊固零件 16…蓋墊密片 60…螺检 18…閥板總成 70…閥座 20…閥板塾片 72…閥座 22…壓縮汽缸 76…吸入簧片閥構件 24…活塞 78···中央開孔 26…上閥板 80…薄片 28…下閥板 82…傳動短軸 30…環形隔板 84…彎曲部 32…吸入通道 100…中央本體 34…排氣通道 102···凸緣 36…斜角側壁 104…孔 38···上表面 106".孔 40···下表面 110···凹槽 42…側壁36之表面 112…第一成形表面 44…排氣閥構件 114…混合部 46…彈簧 116…第二成形表面 48···定位器

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Claims (1)

1229718 拾、申請專利範圍·· ^ 一種壓縮機用之排«總成，該排氣閥總成包含， 一闊板總成，其具有-排氣閥座； 一^氣_件，可在該純_件接合該排氣閱座 之一閉^置1及該排氣閥構件與該排氣閥座間 來之一開啟位置間移動； 扁豎構件，其壓擠該排氣閥構件進入其閉合位 置； -口 -定位器’係安裝在覆於該排氣_件之上的該閥 板總成’用以限制該排氣閥構件之開啟動作，該定位器 包含： 一圓形中央本體具有一延伸進入該中央本體之一 底表面的凹槽，其内配設該排氣閥構件及該偏壓構件； 一對自該圓形中央本體沿徑向朝外延伸之凸緣，該 對凸緣各具有一孔供將該定位器固定至該閥板總成； 一延伸進入該中央本體之一頂表面的環形凹槽，該 環形凹槽為該定位器界定出一較一致的壁厚。 2·如申請專利範圍第丨項之排氣閥總成，其中該定位器係 以選自包含Ancorsteel® 150 HP，Astaloy® MO. FLC 4608, FL4405; FC02〇5及FC0208的族群之粉末金屬原料 所製成。 3·如申請專利範圍第2項之排氣閥總成，其中該定位器之 禮、度約為6.8至7.6 gm/cc。 4·如申請專利範圍第3項之排氣閥總成，其中該定位器具 14 1229718 有Rockwell 15N 89-93的表面硬度。 5. 如申請專利範圍第1項之排氣閥總成，其中該定位器係 以粉末金屬製成並具有約6.8至7.6 gm/cc的密度。 6. 如申請專利範圍第1項之排氣閥總成，其中該中央本體 5 界定出一具有一第一彎曲表面、一第二彎曲表面，及位 於該第一及第二彎曲表面間之一混合部的外表面。 7. 如申請專利範圍第6項之排氣閥總成，其中該第一彎曲 表面為一錐臺形表面。 8. 如申請專利範圍第7項之排氣閥總成，其中該第二彎曲 10 表面為一錐臺形表面。 9. 如申請專利範圍第6項之排氣閥總成，其中該定位器係 以選自包含Ancorsteel® 150 HP，Astaloy® MO. FLC 4608, FL4405; FC0205及FC0208的族群之粉末金屬原料 所製成。 15 10.如申請專利範圍第9項之排氣閥總成，其中該定位器具 有一約為6.8至7.6 gm/cc之密度。 11. 如申請專利範圍第10項之排氣閥總成，其中該定位器具 有一Rockwell 15N 89-93之表面硬度。 12. 如申請專利範圍第11項之排氣閥總成，其中該定位器係 20 以粉末金屬製成並具有約6.8至7.6 gm/cc的密度。 15