專利名稱：用于小型氣密壓縮機的進氣和排氣閥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于例如冰箱、冷凍機、噴水器等小型制冷設備的氣密壓縮機的進氣和排氣閥裝置。
背景技術：
具有制冷作用的小型氣密壓縮機的能量效率高，一般認為是閥在氣流控制中具有良好性能的結果。
家用制冷壓縮機采用在工作中控制氣流的單向閥。一進氣閥控制氣流，該氣流來自與制冷系統低壓側相連的進氣管路，且該進氣閥通過壓縮缸吸氣，同時排氣閥控制已被壓縮的氣體，使該氣體直接進入制冷系統的高壓側。
進氣和排氣閥通常包括一個或者多個用于氣體通道的孔和多個其一端固定的翼，這樣，在氣體穿過閥出現壓差時使翼運動，從而使氣體沿著優(yōu)選的所需方向通過。
為了便于制造加工，所說進氣和排氣孔通常呈圓形橫斷面并且用鋼板制成閥板。在大多數情況下，主要是當氣密壓縮機是小型的時候，進氣閥、進氣口和排氣孔的幾何形狀，不僅要滿足將已壓縮氣體與進氣壓力下的氣體隔離的要求(該要求主要由缸蓋完成)，而且還需使排氣孔相對壓縮缸的中心軸線偏心定位，該排氣孔非常接近所說缸體(圖1)的壁，這樣，進氣孔也可以容納在壓縮缸內輪廓的軸向凸起內，相對排氣孔保持某一最小間隔。
但是，在排氣當中，需要用一附加動力源供應氣體，以克服氣體流到制冷系統之前在閥內和排氣消音器內的能量損失。該附加動力叫做過壓動力且降低了壓縮機的能量效率。在這種情況下，活塞非常接近機械的上死點，結果使壓縮腔具有很小的高度，因此，大大增加了被迫流到排氣孔、而后流過排氣閥的氣體的負載損失。排氣孔的位置偏心越多，損失就越大。巴西專利申請PI6,793,538號對出現上述情況的示例進行了描述，該專利主要論述傳達給閥翼的不規(guī)則負載產生的上述作用。但是，在該現有技術的方案中，因為壓縮機不是小型的，排氣孔可以位于壓縮腔的中心。在大型和中型壓縮機結構中，在缸蓋區(qū)域內具有足夠的使從進氣管流到進氣孔的氣體方向產生變化的空間，這一操作借助具有半徑和橫斷面的曲線實現，因而要求來自進氣管的氣流使進氣孔的整個橫斷面面積得到充分和均勻的使用。使從進氣管流到進氣孔(或者多個孔)的氣體產生彎曲是可以實現的，這樣，進氣孔的整個橫斷面足以用作氣流通道。
除了上述有可利用空間的情況外，還應該注意到PI6,793,538號專利中所述的方案，在缸頭內設置一直接向進氣孔打開的進氣腔，從而消除了從進氣管直接流到進氣孔或者多個孔的氣體方向的突然變化。
在壓縮過程中，進氣閥受到由(Pcil-Ps)Ao計算的負載的作用，其中，Pcil是缸內壓力，Ps是蒸汽壓力，Ao是孔的面積。在已知的進氣閥閥翼結構的方案中，閥翼在進氣孔上彎曲且受到彎曲應力的作用，在超過閥翼材料的極限疲勞應力時，會因彎曲疲勞而使閥破損。閥翼上的應力隨著孔的形狀變化。圓形孔會在閥上(正好在中心點上)產生較高的應力，這是因為該點與固定區(qū)域(閥座)等距。
技術方案因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于小型氣密壓縮機的進氣和排氣閥，它能夠以這樣的方式將排氣孔定位在閥板上，即，使存在于已有技術結構內的壓差最小，降低壓縮過程中的動力消耗和負載損失，但不會減小通過進氣孔的氣流有效面積，以及使進氣孔相對排氣孔的間距最小。
本發(fā)明上述目的和其它目的通過用于帶有壓縮缸的小型氣密壓縮機的進氣和排氣閥裝置實現，該壓縮缸有一用閥板封閉的端部，并且該壓縮缸由靠近閥板且基本上與缸軸線垂直的進氣管供氣，閥板設置有排氣孔和至少一個進氣孔，其中，排氣孔相對壓縮缸內輪廓的軸向凸起基本上集于中心，進氣孔在壓縮缸內輪廓的所說軸向凸起的內部且位于排氣孔輪廓的外部，以保持進氣孔與后者(排氣孔)的某一最小間距，同時用朝向壓縮缸(1)內側開口的一端和朝向進氣管(5)開口且與進氣管(5)連接的另一端至少限定了進氣通道(P)一部分，利用與進氣通道(P)和進氣管(5)限定部分中的一個合用的輸送部分(T)以及所形成的使氣流產生方向變化的橫斷面形狀，使整個進氣孔(12)的橫斷面面積完全用作氣體流動通道。


下面，將結合附圖詳細地說明本發(fā)明，其中圖1表示從壓縮缸一側看到的閥板平面示意圖，并且表示出按照現有技術構成的進氣閥和進氣口以及排氣孔；圖2表示與缸蓋和進氣消音器連接的本發(fā)明閥裝置閥板的縱向剖視圖；圖3表示當與圖2所示的進氣消音器連接時，本發(fā)明閥裝置閥板的平面示意圖；圖4表示與圖1相似的平面示意圖，但是所表示的是沒有進氣閥的圖3的閥板。
具體實施例方式
下面，說明本發(fā)明的小型氣密壓縮機，該壓縮機包括一未示出的內殼體；一馬達壓縮機組件，包括限定一壓縮缸1的缸體，壓縮缸內容納一往復活塞，該活塞在由馬達壓縮機組件的電馬達驅動時，引入和壓縮冷卻氣體。壓縮缸1有一由閥板10封閉的端部，該閥板與所說缸體固定且設置一排氣孔11和至少一個進氣孔12，一限定在壓縮缸1內部的壓縮腔2，在活塞頂部和閥板10之間。缸體還安裝了一缸蓋3，該缸蓋與閥板10固定，將高壓側與低壓側隔開，而且該缸蓋在其內部限定了進氣腔和排氣腔(未示出)，這些腔通過排氣孔11和進氣孔12分別保持在有選擇的與壓縮腔2流體連通的狀態(tài)。該有選擇的連通利用進氣閥和排氣閥的打開和關閉確定，上述閥都以閥翼形式構成，每個閥分別作用在進氣孔12和排氣孔11上。閥板10還安裝一進氣消音器4(圖2和3)。
在本申請描述的小型壓縮機結構中，穿過缸蓋3限定了一進氣管5，該進氣管靠近閥板10設置且基本上與缸軸線3垂直，且在如圖所示的結構中，由通過缸蓋向進氣孔12供氣的管子確定。按照圖中所示，進氣管與進氣消音器4連接。
根據本發(fā)明，閥板10有一排氣孔11和至少一個進氣孔12，其中，排氣孔相對于所說閥板上的壓縮缸1內輪廓的軸向凸起20(直徑為D)基本上集于中心，進氣孔置于壓縮缸1內輪廓的所說軸向凸起20的內部且在排氣孔11輪廓的外部，為了與后者(排氣孔)保持某一最小的徑向間隔“d”，該間隔至少能在朝向壓縮缸1內側的所說閥板10的面上確定，對該間隔進行計算，使所形成的壁厚足以壓緊密封墊5，以避免氣體從高壓側向低壓側不適當逸出。
確定閥板10每一側上的所說孔之間的距離，以在進氣側和排氣側之間得到一個較大的密封區(qū)域。在如圖所示的結構中，與朝向壓縮缸1內側方向相反的另一面內的排氣孔11和進氣孔12的相鄰輪廓之間的徑向距離低于某一最小間隔“d”。
根據本發(fā)明，排氣孔11是圓形的且與壓縮缸1的內輪廓同心，進氣孔12是由較小尺寸d1和較大尺寸d2形成的環(huán)形分段，該環(huán)形分段至少與壓縮缸1和排氣孔11內輪廓中的一個基本同心。
在所示的實施例中，進氣孔12整體限定了一個進氣通道P，該進氣通道有一朝著壓縮缸1內側開口的端部和一相反端部，該相反端部由輸送部分T朝著進氣管5打開且與進氣管連接，該輸送部分通常呈輸送管部分的狀態(tài)，該輸送管部分的內部形狀至少部分彎曲，并且與進氣通道P和進氣管5限定部分中的一個合并使用，該輸送管部分形成的截面形狀，能使來自進氣管5的氣流產生一個方向變化，這一方向變化對于保持進氣孔12的橫斷面面積完全用作氣流通道是充分和必要的。
在所描述的方案中，輸送部分T由本身朝著進氣管5的進氣孔12的端部限定，該輸送部分形成的橫斷面能使方向變化的彎曲半徑最大，從而在氣流通過進氣管5到進氣通道P時，使氣流順著所說輸送部分T方向流動，在如圖所示的結構中，輸送部分由貫通閥板10設置的進氣孔12整體限定。
根據本發(fā)明，由上述進氣孔12本身限定的輸送部分T的橫斷面面積可以得到較好的利用，這是因為該部分能使氣體順著彎曲部分流動，使進氣孔12的橫斷面面積得到最大的利用是必要的。
在本發(fā)明的一個變型方案中(圖中未示出)，為了給進入壓縮缸1內側的氣流提供理想的彎曲部分，輸送部分T的結構可以在進氣管5本身、進氣消音器4、甚至缸蓋2內形成。在另一種可選擇的結構中，流向壓縮缸1內側的氣體通道的彎曲部分，可以利用在進氣孔12之前設置臺階和由進氣孔12的氣體入口端12a限定輸送部分T的內部形狀得到。
如圖所示，進氣孔12有氣體入口端12a和一氣體出口端12b，其中，氣體入口端朝著閥板10的表面開口且直接與進氣管5連接，該閥板10的表面與向著壓縮缸1內側的方向相反，氣體出口端朝著閥板10的表面開口，該表面朝向壓縮缸1內側。
在本發(fā)明的方案中，設置在閥板10內的進氣孔12，不再呈圓柱形輪廓以及不再有沿著閥板10的厚度上為恒定尺寸的壁。
如圖所示，進氣孔12帶有限定了輸送部分T的氣體入口端12a，該氣體入口端的橫斷面大于氣體出口端12b，而且形成輸送部分壁的一部分，該壁由貫通閥板10的厚度限定，在其輪廓部分形成拱形并匯集形成一氣體接收漏斗形物，以減少在這一區(qū)域到達閥板10的氣流方向的突然變化，因而，將從進氣管5到閥板10內的進氣孔內側的氣流方向的突然變化引起的負載損失減到最小。
進氣孔12呈現的形狀和尺寸可稱為壓縮缸1輪廓的軸向凸起的一個作用，是為了使通過閥板10的氣流最優(yōu)化，不會引起高的負載損失，同時該形狀和尺寸能夠在排氣孔和靠近排氣孔11輪廓的進氣孔輪廓之間設置最小距離“d”。
本發(fā)明中的進氣孔12具有如下主要優(yōu)點對于氣體通道的相同幾何面積而言，具有較高的氣流有效面積；即使從進氣管供應的氣體處于垂直且接近進氣孔12的位置時，進氣孔12的幾何面積也能得到有價值的利用；以及使進氣孔12的面積和閥翼厚度之間的關系最優(yōu)化，減少進氣閥的動力消耗。
根據本發(fā)明，閥板10在朝向壓縮缸1內側的表面上固定一進氣閥翼30，該進氣閥翼利用其端部31固定，所說進氣閥翼30還有另一端部32，該端部利用彈性變形在阻斷進氣孔12的關閉閥的位置和釋放所說進氣孔12的打開閥的位置之間運動，所說進氣閥翼30位于壓縮缸1內輪廓的軸向凸起20的內部、排氣孔11輪廓的軸向凸起的外側。
如圖所示，進氣閥翼30基本呈“U”形輪廓，其中，所說“U”底板限定了另一端部32，所說端部31和32彼此相對且位于相對排氣孔11輪廓直徑方向相反的閥板10的區(qū)域內。本發(fā)明提出的方案，為進氣孔提供了一種新的幾何形狀，這樣，可以盡可能地將排氣孔11定位在靠近壓縮缸1中心區(qū)域的位置。
將排氣孔11定位在中心位置的重要性在于由于在活塞非?？拷鼨C械的上死點時，被壓縮氣體開始排出。在這種情況下，排氣孔11置于中心，可以降低被壓縮氣體通過排氣閥開始排氣的時間段中沿壓縮缸1產生的壓差。這些壓差的下降量可以直接達到在壓縮過程中消耗較少動力的目的，由此使壓縮機獲得較高的能量效率。
如圖3和4所示，“U”形進氣閥有很小的入口半徑，從而可以改進進氣孔12的幾何形狀，該進氣孔最佳形式(該進氣孔的幾何形狀順著氣流)帶有一橫斷面，該橫斷面對來自進氣消音器4的氣流產生作用，在氣流通過進氣孔之前，使氣流順著大約90°的彎曲面流動。
作為本發(fā)明進氣孔幾何形狀的一個作用，進氣閥翼相對于已知的現有技術中的閥翼可以具有減小的厚度，該厚度能保持同樣的可靠性且能降低進氣過程中的損失。因為本發(fā)明的方案能將排氣時進氣孔區(qū)域內的進氣閥翼上的彎曲應力減到最小，因此，能夠實現上述優(yōu)點。
在本發(fā)明提供的結構中，進氣閥翼基本上安置在限定進氣孔12的邊緣上，且這些邊緣利用距離d1彼此沿半徑變動距離。因此，即使在例如d2＞D的情況下，與圓柱形進氣孔相比，閥上的最終應力也會較低。
在本發(fā)明的進氣孔結構中，相對于預知的圓柱形孔最大應力而言，孔區(qū)域內的進氣閥翼的最大彎曲應力得以降低，從而可以使用較小厚度的閥翼，該閥翼能夠減小該元件在進氣過程中的動力損耗且提高能量效率。
權利要求
1.一種用于帶有一壓縮缸(1)的小型氣密壓縮機的進氣和排氣閥裝置，其中，壓縮缸有一由閥板(10)封閉的端部，該壓縮缸通過靠近閥板設置且基本上與缸軸線垂直的進氣管(5)供氣，其特征是閥板(10)設置一排氣孔(11)和至少一個進氣孔(12)，其中，排氣孔相對于壓縮缸(1)內輪廓的軸向凸起(20)基本集于中心，進氣孔在壓縮缸(1)內輪廓的所說軸向凸起(20)內部且在排氣孔(11)輪廓的外部，以便與后者保持某一最小間隔，并且用朝向壓縮缸(1)內側開口的一端和朝向進氣管(5)開口且與進氣管(5)連接的另一端限定進氣通道(P)的至少一部分，利用與進氣通道(P)和進氣管(5)限定部分中的一個合用的輸送部分(T)以及所形成的使氣流產生方向變化的橫斷面形狀，使整個進氣孔(12)的橫斷面面積完全用作氣體流動通道。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是輸送部分(T)是一輸送管，該輸送管將進氣管(5)與進氣通道(P)連接起來，并且該輸送管的內部形狀至少部分彎曲。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征是輸送部分(T)與進氣通道(P)合并使用。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征是進氣部分(P)由進氣孔(12)本身確定，該進氣部分有一與進氣管(5)連接的氣體入口端(12a)和一朝壓縮缸(1)內側開口的氣體出口端(12b)。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征是輸送部分(T)由進氣孔(12)的氣體入口端(12a)確定，該進氣孔在其一部分輪廓上彎曲，以確定氣體輸入的輪廓。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特征是閥板(10)在其朝向壓縮缸內側的表面上固定進氣閥翼(30)的一個端部(31)，進氣閥翼的另一個端部(32)利用閥翼的彈性變形、在阻斷進氣孔(12)的關閉閥的位置和釋放所說進氣孔(12)的打開閥的位置之間運動，所說進氣閥翼(30)位于壓縮缸(1)內輪廓的軸向凸起的內側且位于排氣閥(11)輪廓的軸向凸起的外側。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征是進氣閥翼(30)的端部(31，32)彼此相對設置，且它們位于相對排氣孔(11)輪廓直徑方向相反的閥板(10)區(qū)域內。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征是進氣閥翼(30)基本呈“U”形輪廓。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特征是進氣孔(12)呈環(huán)形分段，該環(huán)形分段基本上與至少壓縮缸(1)和排氣孔(11)的內輪廓中的一個同心。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特征是排氣孔(11)是圓形的且與壓縮缸(1)的內輪廓同軸心。
全文摘要
一種用于帶有一壓縮缸(1)的小型氣密壓縮機的進氣和排氣閥裝置，其中，壓縮缸有一由閥板(10)封閉的端部和一靠近閥板設置且基本上與缸軸線垂直的進氣管(5)，閥板(10)設置一排氣孔(11)和至少一個進氣孔(12)，其中，排氣孔相對于壓縮缸(1)內輪廓的軸向凸起(20)基本上集于中心，進氣孔在所說壓縮缸(1)內輪廓的軸向凸起(20)的內部，并且用朝向壓縮缸(1)內側開口的一端和朝向進氣管(5)開口且與進氣管(5)連接的相反端、借助于輸送部分(T)限定了進氣通道(P)延伸段的至少一部分，該輸送部分的形狀使負載損失減到最小。
文檔編號F04B39/00GK1443281SQ0181288
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月2日 優(yōu)先權日2000年7月17日
發(fā)明者法夫里西奧·C·波薩邁, 迭特馬爾·E·B·利列 申請人:巴西船用壓縮機有限公司