壓縮機排放閥固定器的製作方法

2023-11-09 12:56:47 1

專利名稱：壓縮機排放閥固定器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及製冷壓縮機。更具體地說，本發明涉及這樣一種往復活塞式製冷壓縮機，即這種往復活塞式製冷壓縮機的排放閥固定器具有獨特的設計，這種獨特的設計提高了製冷壓縮機的可靠性，改善了性能。
發明的背景和概述往復活塞式壓縮機通常採用由吸入和排放壓力所驅動的閥組件，該閥組件被安裝到一閥片組件上，該閥片組件被安裝在由壓縮機主體所限定的缸體的端部。閥片組件通常被夾在壓縮機蓋和壓縮機主體之間。在閥片組件和壓縮機主體之間安裝一閥片墊圈，用於對接觸面進行密封。
通常，排放閥組件包括一排放閥元件，該排排放閥元件與一閥座接合，所說的閥座是由閥版組件限定的；一排放閥固定器，用於把排放閥元件固定到閥片組件上；一排放彈簧，該排放彈簧被設置在排放閥元件和排放閥固定器之間，用於對排放閥元件進行偏壓，使排放閥元件與由閥片組件所限定的閥座相接合。
對於往復式壓縮機而言，一個重要的設計目的是要減小當活塞到達上死點中心時汽缸中的再膨脹或餘隙量。通過減小這種再膨脹或餘隙量，就有助於增大往復式壓縮機的工作容量和效率。為了減小這種再膨脹或餘隙量，閥系統和汽缸上端壁所具有的形狀應該與活塞的形狀相互補，以便在活塞衝程中當活塞位於上死點中心時，活塞能把壓縮腔的容積減小到最小值，而且不會限制氣流。儘管通過設計一種複雜的活塞頭形狀可以實現這個目的，但是，製造這種複雜形狀是相當昂貴的，而且組裝變得更困難，而且當活塞到達上部死點中心時通常會發生節流損失。
現有技術中已開發出了能滿足上面所規定的關於再膨脹和餘隙量設計標準的吸入閥組件和排放閥組件，這些閥組件在現有壓縮機中能良好地操作。
能夠嚮往復活塞式壓縮機提供另外優點的區域就是壓縮氣流區域。當活塞開始它的壓縮衝程時，壓縮腔內的氣體就被壓縮，並最終使排放閥組件打開，從而使得經壓縮的氣體可以流入排放腔內。經壓縮的氣體必須流經排放閥組件的所有部件，因此，這些部件的外形設計是非常關鍵的，以便確保經壓縮的氣體的流動不被限制，從而減小或消除任何的節流損失。
本發明提供了一種獨特設計的排放閥固定器，它能改善氣體流動，從而能減小或消除與壓縮氣流相關的節流損失。本發明的排放閥固定器是利用粉末金屬加工過程來製造的，即所用的固定器材料和密度能限定和優化該固定器的結構、可靠性和性能。此外，排放閥固定器的幾何形狀了被進行了優化，以便具有最好的性能。
通過下面對本發明的詳細描述還可以清楚地理解本發明的其它應用方面。應當知道，儘管下面的詳細描述和具體的例子表示出了本發明的優選的實施例，但是，這些描述和具體的例子只是解釋性的，本發明的範圍並不局限於這些描述和具體的例子。


通過下面的詳細描述，並結合附圖，就可以更全面地更換本發明。在這些附圖中圖1是採用了根據本發明的獨特排放閥固定器的壓縮機裝置的側視圖；圖2是圖1所示壓縮機裝置的頂頂視圖；圖3是圖1和圖2所示的壓縮機裝置的局部剖面圖，其中，每個汽缸體都被繞著中心軸轉動了90度；圖4是圖3所示的排放閥固定器的沿著該固定器的中心主體和突緣的側剖圖；圖5是圖4所示的排放閥固定器的頂視圖；
圖6是圖4所示的排放閥固定器的底視圖；圖7是圖3所示的排放閥固定器的沿著該固定器的中心主體的側剖圖；圖8是圖4所示的排放閥固定器的頂視立體圖；圖9是圖4所示的排放閥固定器的底視立體示意圖。
優選實施例的詳細描述下面對優選實施例所作的描述只是示例性的，絕非是限制本發明的應用或用途。在圖1至圖8中表示出一種壓縮機裝置10，該壓縮機裝置10採用了根據本發明的獨特的排放閥固定器。壓縮機裝置10包括一壓縮機主體12；一壓縮機蓋14；一蓋墊圈16；一閥片組件18和一閥片墊圈20。
壓縮機主體12限定一對壓縮汽缸22，在所說壓縮汽缸22內可滑動地設置有活塞24。每個壓縮汽缸22都通過閥片組件18與一排放室和一吸入室相連通。
閥片組件18包括一上閥片26；一下閥片28；一環形墊片30。閥片組件18限定一對吸入通道32和一對排放通道34。所說的吸入通道32與壓縮機裝置的吸入室連通，所說的排放通道34與壓縮機裝置10的排放室連通。每條排放通道34都是由在閥片組件18的上表面38和下表面40之間延伸並沿徑向傾斜的或斜面的側壁36限定而成。所說的斜面側壁36是由上閥片26形成的。斜面側壁36的一表面42為一排放閥元件44提供了一閥座，利用排放氣體的壓力以及在排放閥元件44和一橋式固定器48之間延伸的一彈簧來擠壓所說的排放閥元件44，使排放閥元件44與所說的閥座接合。
如圖所示，排放閥元件44的大小和形狀相對於排放通道34而言是這樣子的，即，能使該排放閥元件的下表面50與閥片組件18的下表面40基本上呈共面關係。彈簧46被設置在固定器48中的一槽52內。排放閥元件44實質上是由壓力驅動的，所選擇的彈簧46主要用於提供穩定性，而且還提供初始閉合偏壓力或預荷載，以便形成初始密封。除了圖中所示類型的彈簧以外，當然也可採用其它類型的彈簧來適合這種用途。固定器48也用作一止動件，用於限制閥元件44的打開移動，該固定器48通過一對適合的連接件54被固定到閥片組件18上。
環形墊片30被設置在上閥片26和下閥片28之間，環形墊片30與上閥片26和下閥片28形成吸入通道32。當壓縮機蓋4被固定到壓縮機主體12上時，閥片組件18就被固定到壓縮機主體12上。閥片組件18被夾在壓縮機蓋14和壓縮機主體12之間，使得閥片墊圈20被夾在閥片組件18與壓縮機主體12之間，以及使蓋墊圈16被夾在閥片組件18和壓縮機蓋14之間。
許多螺栓60穿過壓縮機蓋14、蓋墊圈16、閥片組件18的上閥片26、閥片組件18的環形墊片30、閥片組件18的下閥片28、閥片墊圈20，並且被擰接到壓縮機主體12上。擰緊的螺栓60對閥片墊圈20進行壓緊，從而在閥片組件18和壓縮機主體12之間形成密封關係，以及壓緊蓋墊圈16而在閥片組件18和壓縮機蓋14之間形成一密封關係。
閥片組件18限定一環形閥座70，側壁36在其終端限定一環形閥座72。在閥座70和閥座72之間設置一吸入通道32。
側壁36的閥座72被設置成與閥片組件18的閥座70呈共面關係。呈圓環形式的一吸入簧片閥元件76在其閉合狀態中密封地與閥片組件18的閥座70及側壁36的閥座72接合，以便防止流體從壓縮汽缸22流入到吸入通道32內。在吸入簧片閥元件76中設置一中心開口78，該中心開口78被設置成與排放通道34共軸，以便允許在壓縮汽缸22和排放閥元件44的下表面50之間可以形成直接的氣體連通。吸入簧片閥元件76還包括一對沿直徑方向對置的徑向朝外延伸的突片80。一個突片80用於把簧片閥元件76固定到閥片組件18上，並且利用了一對驅動銷。
由於在吸入衝程期間，壓縮汽缸22內的活塞24從閥片組件18移開，因此，壓縮汽缸22和吸入通道32之間的壓差會使吸入簧片閥元件76相對於壓縮汽缸22向內偏斜到它的打開位置(如圖3中的虛線所示)，從而使得氣流可以從吸入通道32在閥座70和72之間流入壓縮汽缸22內。由於只有吸入簧片閥元件76的突片80向外突出超過壓縮汽缸22的側壁，因此，吸入氣流很容易從吸入簧片閥元件76的整個內周邊和外周邊流入到壓縮汽缸22內。當活塞24的壓縮衝程開始時，吸入簧片閥元件76就與閥座70及閥座72密封接合。由於在壓縮汽缸22內的壓力超過排放通道34內的壓力，並且由彈簧46施加了作用力，因此，排放閥元件44開始打開。經壓縮的氣體將通過中心開口78、經過排放閥元件48、進入到排放通道34內。閥片組件18和簧片閥元件76的這種同心布置使得覆蓋在壓縮汽缸22上的整個可獲得的表面可被用於吸入和排放的進出口，從而可以允許最大的氣流流入和流出壓縮汽缸22。
活塞24在壓縮汽缸22內的連續衝程連續地使吸入簧片閥元件76和排放閥元件44在它們的打開位置和關閉位置之間移動。壓縮機主體12包括一傾斜的或彎曲的部分84，該傾斜的或彎曲的部分位於吸入簧片閥元件76的自由端附近的壓縮汽缸22外邊緣，以便為吸入簧片閥元件76提供一友好的表面，以便吸入簧片閥元件76彎曲地抵靠著該表面彎曲，從而可顯著地減小在自由端突片80內所產生的彎曲應力。
參照圖4-9，本發明是針對排放閥固定器48的獨特設計的。排放閥固定器48包括一圓形中間主體100和一對沿徑向向外延伸的突緣102。
每個突緣102都設有一孔104，該孔104用於通過一對應的連接器54把排放閥固定器48固定到閥片組件18上。
圓形中間主體100設有凹部52，彈簧46就被安裝在該凹部內。該凹部52內的許多孔106都貫穿圓形中間主體100。這些孔106允許經壓縮的排放氣體流過，從而有利於排放閥元件44的移動，並且允許彈簧46把經壓縮的氣體引到排放閥元件44的後側，以對排放閥元件44進行偏壓，使排放閥元件44抵靠著由側壁36的表面42所限定的閥座。
一環形凹部110伸入到圓形中間主體內，並且位於具有凹部52的一側相反的一側。凹部110為排放閥固定器提供了更加一致的壁厚，這就有助於獲得均勻的局部密度，尤其是在頂部邊緣中，這這對固定器的功能來說是到關重要的。
參照圖7，圖中表示出了圓形中間主體100的外部結構。圓形中間主體100的外部結構被設計成能更好地排放氣流，使得氣流湍流程度小，從而改善壓縮機的性能。從凹部52的頂部開始，中間主體100的外部結構包括一第一輪廓表面，呈第一截頭圓錐壁112的形式；一均勻過渡部分114；一第二輪廓表面，籲第二截頭圓錐壁116的形式。在這個優選實施例中，第一截頭圓錐壁112與排放閥固定器48的軸向形成45度角，第二截頭圓錐壁116與該軸向形成15度角。優選的均勻過渡部分114的半徑為0.250英寸。排放閥固定器48的軸向就是孔106的軸向方向。
由粉末金屬來製造排放閥固定器48的優選材料是低合金鋼粉末，這種低合金鋼粉末在基質(通過預先合成或混合石墨來獲得)中預先與1.5重量百分比的鉬以及0.2重量百分比的碳合成。這種材料可從Hoeganaes公司獲得，其註冊商標為Ancorsteel，150HP，也可從Hgans AB獲得，其註冊商標為Astaloy Mo.這種材料能提供良好的結構特性，優選的部分密度約為6.8至7.6克/立方釐米，更優選的是，部分密度約為7.6克/立方釐米。儘管上述材料是優選的材料，但是，排放閥固定器48也可以採用其它的一些材料，這些材料包括FLC4608，FL4405，FC0205，FC0208，但並不局限於這些材料。
由於對於排放閥固定器48的可靠性和性能來說，表面硬度和機能強度是至關重要的，因此，優選地是，通過對排放閥固定器進行碳氮共滲、淬火、回火來向Rockwell 15N 89-93提供表面硬度。
本發明的描述只是示例性的，因此，本發明的範圍包括那些不脫離本發明要旨的各種變型。這些各種變型不應被視為脫離了本發明的構思和範圍。
權利要求
1.一種用於壓縮機的排放閥組件，所說的排放閥組件包括一閥片組件，該閥片組件限定一排放閥座；一排放閥元件，該排放閥元件在一關閉位置和一打開位置之間可移動，當在所說的關閉位置時，所說的排放閥元件與所說的排放閥座接合，當在所說的打開位置時，所說的排放閥元件與所說的排放閥座間隔開。一偏壓元件，用於把所說的排放閥元件擠壓到它的關閉位置內；一固定器，該固定器與所說排放閥元件上的所說閥片組件相連，以便限制所說排放閥元件的打開移動，所說的固定器包括一圓形中間主體，該圓形中間主體具有一凹部，該凹部伸入到所說中間主體的底表面內，所說的排放閥元件和所說的偏壓元件被設置在該凹部內；一對突緣，這對突緣從所說的圓形中間主體沿徑向向外延伸，所說的這些突緣中的每個突緣都具有一孔，該孔用於把所說的固定器固定到所說的閥片組件上；一環形凹部，該環形凹部伸入到所說中間主體的一頂表面內，所說環形凹部為所說的固定器限定了更一致的壁厚。
2.根據權利要求1所述的排放閥組件，其中，所說的固定器是由粉末金屬材料製成的，所說的粉末金屬材料選自下面這組材料Ancorsteel150HP、AstaloyMo、FLC4608、FL4405、FC0205、FC0208。
3.根據權利要求2所述的排放閥組件，其中，所說的固定器的密度大約為6.8至7.6克/立方釐米。
4.根據權利要求3所述的排放閥組件，其中，所說固定器具有Rockwell 15N 89-93的表面硬度。
5.根據權利要求1所述的排放閥組件，其中，所說固定器是由粉末金屬材料製成的，所說固定器的密度約為6.8至7.6克/立方釐米。
6.根據權利要求1所述的排放閥組件，其中，所說的中間主體限定一外表面，該外表面具有一第一輪廓表面；一第二輪廓表面；位於所說第一輪廓表面和第二輪廓表面之間的一過渡部分。
7.根據權利要求6所述的排放閥組件，其中，所說的第一輪廓表面是一截頭圓錐表面。
8.根據權利要求7所述的排放閥組件，其中，所說的第二輪廓表面是一截頭圓錐表面。
9.根據權利要求6所述的排放閥組件，其中，所說固定器是由粉末金屬材料製成的，所說的粉末金屬材料選自下面這組材料Ancorsteel150HP、AstaloyMo、FLC4608、FL4405、FC0205、FC0208。
10.根據權利要求9所述的排放閥組件，其中，所說固定器的密度為6.8至7.6克/立方釐米。
11.根據權利要求10所述的排放閥組件，其中，所說固定器具有Rockwell 15N 89-93的表面硬度。
12.根據權利要求6所述的排放閥組件，其中，所說固定器是由粉末金屬材料製成的，所說固定器的密度約為6.8至7.6克/立方釐米。
全文摘要
一種排放閥固定器，它是由粉末金屬製成的，粉末金屬採用FLC 4608，FL4405，FC0205或FC0208材料。最終製成的固定器的密封約為6.8至7.6克/立方釐米。這種固定器被碳氮共滲、淬火及回火，以便獲得ROCKWELL 15N 89－93的表面硬度。固定器的外部輪廓被製造成在排放閥周圍能形成非湍流狀態的壓縮氣流。
文檔編號F04B39/00GK1525068SQ200310123210
公開日2004年9月1日 申請日期2003年12月19日 優先權日2003年2月25日
發明者理察·A·奧巴拉, 塞克裡施南·S·馬坦舍裡爾, 凱文·J·格雷特, 麥可·J·莫南, J 莫南, J 格雷特, 施南 S 馬坦舍裡爾, 理察 A 奧巴拉 申請人:科普蘭公司