專利名稱：具有異形保持件的閥門結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥門結(jié)構(gòu)，包括具有閥孔的一壁部件、一閥元件和具有保持表面的一保持件，該保持表面通過接納閥元件的后表面而可以限制閥元件的彎曲。
日本未經(jīng)審查專利公報(bào)No.7-151264公開一種具有排放閥門組件的活塞式壓縮機(jī)。該排放閥門組件包括排放閥部件，該部件具有固定根據(jù)部分以及能夠打開和關(guān)閉排放口的自由遠(yuǎn)端；與閥部件相對(duì)使得該閥部件不能張開到超過預(yù)定的范圍的閥門止動(dòng)件(保持件)。在此先有技術(shù)中，為減小從活塞氣缸筒排放壓縮氣體時(shí)閥部件打開和碰擊保持件造成的噪聲，保持件的輪廓被作成為對(duì)應(yīng)于閥部件受到最大應(yīng)力時(shí)閥部件的彎曲形狀。即，閥部件和保持件彼此碰擊產(chǎn)生的噪聲可以得到抑制，理由如下。當(dāng)保持件的輪廓被設(shè)計(jì)成使得在各個(gè)接觸點(diǎn)作用于閥部件的應(yīng)力達(dá)到最大允許壓力時(shí)，閥部件的位置能量變成最大，另一方面，閥部件在動(dòng)能變到最小的瞬間與保持件相碰。這樣便可以抑制這些部件相互碰擊引起的噪聲。簡(jiǎn)言之，有先有技術(shù)中，保持件的輪廓被設(shè)計(jì)成與閥部件的遠(yuǎn)端部分沿垂直方向從其關(guān)閉位置被往上推時(shí)所形成的閥部件自由彎曲形狀一致。
然而在包含保持件的閥門結(jié)構(gòu)中，在解決閥部件和保持件彼此碰撞產(chǎn)生噪聲的問題之前，還有一個(gè)重要問題要解決。這個(gè)問題是增加不斷進(jìn)行開、關(guān)的閥門結(jié)構(gòu)的耐用性。具體講，增加閥門結(jié)構(gòu)的耐用性就是防止閥部件根部發(fā)生斷裂和防止因閥部件與形成排放孔(閥孔)的壁部件相碰擊而產(chǎn)生的閥部件和/或壁部件的損壞。考慮到對(duì)閥門結(jié)構(gòu)的上述重要技術(shù)要求，先有技術(shù)不具備很充分的耐用性。即按照上述先有技術(shù)，有可能因?yàn)殚y部件彎曲而產(chǎn)生疲勞斷裂(根部斷裂)，也有可能因閥部件打開和關(guān)閉時(shí)因碰擊而產(chǎn)生碰擊疲勞破裂。換言之，存在耐用性的技術(shù)問題。
本發(fā)明的目的是提供一種閥門結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在因閥部件彎曲產(chǎn)生疲勞斷裂方面以及因碰擊產(chǎn)生疲勞斷裂方面可以增加耐用性。
按照本發(fā)明，提供一種閥門結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一壁部件，具有一個(gè)表面和在上述表面敞開的閥孔，上述閥孔具有中心，一柔性的閥元件，該閥元件具有位于上述壁部件的上述表面上的第一部分以及可彎向和彎離上述壁部件從而打開和關(guān)閉上述閥孔的第二部分；和一保持元件，具有一保持表面，以在上述閥元件彎向上述保持元件時(shí)限制上述閥元件的形變。
上述保持元件的保持表面其外側(cè)輪廓在原點(diǎn)和上述閥孔的上述中心之間的橫座標(biāo)范圍內(nèi)包含座標(biāo)(x’，f(x’)-k)，使得上述輪廓相對(duì)于上述閥元件的自由彎曲形狀移向上述壁部件。
在此情況下，該輪廓用二維座標(biāo)系(x，y)表示，該系統(tǒng)的X軸平行于壁部件的該表面，并沿閥元件第一部分到第二部分的方向延伸，而Y軸沿離開壁部件的方向垂直于X軸延伸，該座標(biāo)系的原點(diǎn)靠近閥元件的第一部分，該原點(diǎn)對(duì)應(yīng)該輪廓的起點(diǎn)；用座標(biāo)(x，f(x))表示自由彎曲形狀，該彎曲形狀是在對(duì)應(yīng)于閥元件中心的橫座標(biāo)位置沿Y軸方向推壓閥元件而促使該閥元件離開壁部件時(shí)所得的形狀；L是原點(diǎn)至閥孔中心的距離；H是在自由彎曲形狀上在X＝L的橫座標(biāo)位置閥元件和壁部件之間的距離；X’是滿足在原點(diǎn)和閥孔中心之間關(guān)系式f(x’)＝H/2的橫座標(biāo)值；K值(K＞0)是Y軸方向的位移值。
本發(fā)明還提供一種壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)的閥門結(jié)構(gòu)其特征與上述閥門結(jié)構(gòu)的特征相同。
在這種閥門結(jié)構(gòu)中，在二維座標(biāo)系(X，Y)的原點(diǎn)和閥孔中心之間的X座標(biāo)值(x’)滿足關(guān)系式f(x’)＝H/2，與該X座標(biāo)值(x’)對(duì)應(yīng)的保持件的保持表面的輪廓的Y座標(biāo)值比閥元件自由彎曲形狀的Y座標(biāo)值小正的位移值K。結(jié)果，從座標(biāo)原點(diǎn)到閥孔中心的橫座標(biāo)范圍內(nèi)，保持件保持表面的輪廓相對(duì)于自由彎曲形狀(閥元件的估算曲線)移向壁部件。因此當(dāng)閥打開，閥元件彎向保持件時(shí)，靠近閥元件根部的部分逐漸接觸保持件的保持表面。在這種情況下，隨著閥元件彎曲，閥元件后表面與保持件保持表面的接觸點(diǎn)(彎曲支點(diǎn))便逐漸從原點(diǎn)移到閥元件的遠(yuǎn)端部分。因而按照本閥門結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥元件打開時(shí)，便可避免減小應(yīng)力集中在閥元件的位于座標(biāo)原點(diǎn)(保持件保持表面的輪廓起始點(diǎn))的根部上的應(yīng)力。這樣便可以提高閥元件在其彎曲疲勞破裂方面和碰擊疲勞破裂方面的耐用性。另一方面，如果使保持件保持表面的輪廓與閥元件的自由彎曲形狀相一致，即如果采用先有技術(shù)，則閥元件的彎曲支點(diǎn)總位于二維座標(biāo)系(X，Y)的原點(diǎn)。而且完全不移動(dòng)。因此不能避免應(yīng)力集中在閥元件的根部。
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，保持件保持表面和壁部件之間的距離，在對(duì)應(yīng)于閥孔中心的橫座標(biāo)X＝L處為H(＝f(L))，該距離與自由彎曲形狀中的輪廓相符。位移值K的優(yōu)選范圍在距離H的3％～20％的范圍內(nèi)。下面將說明此上、下限值的重要意義。在座標(biāo)原點(diǎn)至閥孔中心的橫座標(biāo)范圍內(nèi)的保持件保持表面的輪廓平滑地過渡到超出閥孔中心的橫座標(biāo)范圍的保持件保持表面的輪廓。
下面參考


優(yōu)選實(shí)施例，由此可以更加理解本發(fā)明，這些附圖是圖1是應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的縱向截面圖；圖2是圖1所示保持板的透視圖；圖3是從排放室看去的平面圖，示出包含一個(gè)保持元件的一部分保持板；圖4是沿圖3的IV-IV線截取的橫截面圖，示出保持板附近的一部分壓縮機(jī)；圖5是曲線圖，示出在X-Y座標(biāo)系中保持板保持表面的輪廓；圖6是類似圖5的曲線圖，示出比較例排放閥的彎曲形狀；圖7是類似圖5的曲線圖，示出本發(fā)明實(shí)施例排放閥的彎曲形狀；圖8是曲線圖，示出排放閥升程和彎曲應(yīng)力之間的關(guān)系；圖9是曲線圖，示出位移值K和排放閥碰擊速度之間的關(guān)系；圖10是曲線圖，示出排放閥升程相對(duì)于時(shí)間的變化。
下面說明本發(fā)明的作為例子的實(shí)施例，該例子應(yīng)用于供車輛空調(diào)節(jié)機(jī)用的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)。圖1是一個(gè)視圖，示出具有10個(gè)氣缸的雙頭式旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)。如圖1所示，壓縮機(jī)包括機(jī)座，該機(jī)座包括在圖的中央部分彼此結(jié)合在一起的前部氣缸體1和后部氣缸體2。各個(gè)氣缸體1和2具有許多氣缸筒8(在此實(shí)施例中為5個(gè))，該氣缸筒沿軸向方向形成，以等角度間隔開，圍繞著中心軸。前部機(jī)座蓋5通過閥門結(jié)構(gòu)3固定于前部氣缸體1，而后部機(jī)座蓋6通過閥門結(jié)構(gòu)4固定于后部氣缸體2。各個(gè)氣缸筒8的一端由閥門結(jié)構(gòu)3或4密封。上述部件1、2、3、4、5和6用許多貫穿螺栓7(圖中僅示出一個(gè))緊固在一起。因此這些部件構(gòu)成壓縮機(jī)機(jī)座。
雙頭活塞9的一個(gè)頭部可擺動(dòng)地裝在各個(gè)氣缸筒8內(nèi)。在各個(gè)氣缸筒8中，在活塞9的各個(gè)端部和各個(gè)閥門結(jié)構(gòu)3或4之間形成壓縮室，使得壓縮室的體積隨活塞9的擺動(dòng)而變化。另一方面，在前、后氣缸體1、2彼此結(jié)合的區(qū)域內(nèi)形成曲軸箱10。驅(qū)動(dòng)軸11可轉(zhuǎn)動(dòng)地配置在此曲軸箱10內(nèi)。驅(qū)動(dòng)軸11的前端部分從壓縮機(jī)機(jī)座內(nèi)伸到外邊，并在操作上連接于外部驅(qū)動(dòng)源，例如通過動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(未示出)如電磁離合器連接于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)斜盤12配置在曲軸箱10內(nèi)并連接驅(qū)動(dòng)軸11，以便隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)斜盤12的外部環(huán)形部分經(jīng)一對(duì)前、后鞋形件13嚙合各個(gè)活塞。按照這種配置，可將驅(qū)動(dòng)軸11的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)旋轉(zhuǎn)斜盤12和鞋形件13轉(zhuǎn)換成活塞9的線性擺動(dòng)。
各個(gè)前、后機(jī)座蓋5和6具有在其中形成的環(huán)形隔壁14。由各個(gè)機(jī)座蓋5或6和相對(duì)閥門結(jié)構(gòu)3或4包圍的空間可由此隔壁14分成為排放室15和抽吸室16，前者位于隔壁14的內(nèi)側(cè)，而后者位于隔壁14的外側(cè)。抽吸室16和排放室15由外部冷卻劑管路(圖中未示出)彼此連接，這種冷卻劑管路在這種壓縮中包括車用空調(diào)機(jī)的致冷管路。從外部制冷管路流入抽吸室16的致冷氣體隨著各個(gè)活塞9在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)可經(jīng)下面要說明的閥門結(jié)構(gòu)3或4的抽吸口和抽吸閥被抽吸到氣缸筒8內(nèi)。致冷氣體進(jìn)入氣缸筒8以后，通過活塞的返回運(yùn)動(dòng)使該氣體被壓縮，并經(jīng)各個(gè)閥門結(jié)構(gòu)3或4的排放口和排放閥排入排放室15。然后使高壓致冷氣體再輸送到外部致冷管路。
安裝兩個(gè)具有同樣結(jié)構(gòu)和功能的閥門結(jié)構(gòu)3和4。如圖1和4所示，每個(gè)閥門結(jié)構(gòu)3或4包括內(nèi)容封墊21、抽吸閥形成板22、作為壁部件的中心閥板23、排放閥構(gòu)成板24和也起外密封墊作用的保持板25。這些部件從氣缸體開始以此順序彼此緊裝在一起。
中心閥板23具有抽吸口17和對(duì)應(yīng)于氣缸筒8的排放口(同孔)18。抽吸口17使抽吸室16連接于各個(gè)氣缸筒8中的壓縮室。排放口18使各個(gè)氣缸筒8中的壓縮室連接于排放室15。內(nèi)密封墊21具有通孔，該通孔對(duì)應(yīng)于氣缸筒8及中心閥板23的抽吸口17和排放口18。抽吸閥形成板22具有抽吸閥，該閥能夠打開和關(guān)閉中心閥板23的相應(yīng)抽吸口17。另外，排放閥形成板24具有排放閥24a，該閥能夠打開和關(guān)閉中心閥板23的相應(yīng)排放口(閥孔)18。抽吸閥22a和排放閥24a二者均為可形變的舌形閥元件，它們能夠打開和關(guān)閉相應(yīng)的口。抽吸閥22a和排放閥24a最好均為舌形簧片閥。
作為外密封墊的保持板25其總體形狀示于圖2，它在各個(gè)閥門結(jié)構(gòu)3或4中貼著排放閥形成板24的外側(cè)配置。保持板25具有許多保持元件26(此實(shí)施例為5個(gè))，該保持元件26基本上對(duì)應(yīng)于排放閥形成板24上配置的排放閥24a徑向延伸。該保持元件26是這樣的部分或元件，即它們確定相應(yīng)排放閥24a的最大彎曲值，控制排放閥的最大開度，以保護(hù)排放閥24a。因此，各個(gè)保持元件26具有保持表面27，該表面對(duì)著排放閥24a的后表面并能夠支承(緊靠)朝保持元件彎曲的排放閥24a的后表面，如圖2和4所示。對(duì)此，在加工金屬材料時(shí)確定保持板25的外部形狀，而且在加工保持板25的外部形狀以后再涂上一層橡膠(圖上未示出)，該橡膠層的厚度約為幾十至幾百微米，使保持板也起到密封墊的作用。
如圖1、3和4所示，保持元件26的根部(基端部分)夾在機(jī)座蓋5或6(排放室15中的隔壁)的一部分和從排放閥形成板24開始的閥門結(jié)構(gòu)及氣缸體1或2的一部分之間，并由這些部分固定。保持元件26的遠(yuǎn)端部分夾在分隔壁14和一部分從中心閥板23開始的閥門結(jié)構(gòu)之間并由這些部分固定。各個(gè)保持元件26成形為大體曲面，使得當(dāng)位置從基端部分變到遠(yuǎn)端部分(即從圖4的左側(cè)到右側(cè))時(shí)該保持元件逐漸與中心閥板23分開。保持表面27輪廓基本上對(duì)應(yīng)于保持元件26的彎曲的輪廓。各個(gè)保持元件26的保持表面27在縱向中心區(qū)域的部分通過排放閥24a對(duì)著排放口18。
本實(shí)施例的特征在于選擇對(duì)著排放閥24a后表面的保持元件26的保持表面27的輪廓。下面參考圖4和5說明保持表面27輪廓的選擇。在圖5中用數(shù)學(xué)方法通過具有X軸和Y軸的二維座標(biāo)系(X，Y)來描述保持表面的輪廓。座標(biāo)系的X軸在排放口(閥孔)18關(guān)閉時(shí)與排放閥(閥元件)24a和中心閥板23(壁部件)的延伸方向一致。即X軸平行于中心閥板23的表面延伸，并在從排放24a的根部(第一部分)到其中心部分(第二部分)的方向延伸。座標(biāo)系的Y軸垂直于X軸并朝著排放閥24a的彎曲方向(離開中心閥板23的方向)。在兩維座標(biāo)系中，為簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)上的描述，將保持表面27的輪廓的起始點(diǎn)定為座標(biāo)系(X，Y)的原點(diǎn)(0，0)，該起點(diǎn)起于接近排放閥24a根部分的位置。另外，原點(diǎn)至排放口18中心的距離用L表示。
在圖5的曲線上，自由彎曲形狀或先有技術(shù)中保持件輪廓(虛線)B被示作比較例，另外還示出本實(shí)施例的保持表面17的輪廓(實(shí)線)A。應(yīng)當(dāng)注意到，比較例相當(dāng)于先有技術(shù)(日本未審查專利公報(bào)No.7-151264)中公開的閥止動(dòng)件。示于圖5的比較例的自由彎曲形狀B被定義如下。在保持件26從圖4所示的配置中除去的條件下，在相當(dāng)于閥孔中心C(排放口18的中心)的橫座標(biāo)位置向Y軸方向推壓排放閥24a(即在從氣缸筒8到排放室15的方向推壓排放閥24a)，使排放閥24a與中心閥板23分開。排放閥24a的自由彎曲形狀用座標(biāo)(x，f(x))表示，方法是將測(cè)量點(diǎn)畫在圖上。在這種情況下，代表排放閥24a自由彎曲輪廓Y座標(biāo)的函數(shù)f(x)，在原點(diǎn)至閥孔中心C的橫座標(biāo)范圍內(nèi)，基本上可以用下面方程(1)表示f(x)＝H{1-3(L-x)/2L+(L-x)3/2L3} …(1)然而在超過閥孔中心C的橫座標(biāo)范圍內(nèi)顯示Y坐標(biāo)的函數(shù)f(x)不需要與上述方程(1)相符合。對(duì)此，如圖5所示，當(dāng)自由彎曲條件下的排放閥24a的推壓位置(X＝L)和中心閥板23之間的距離用H表示時(shí)，議程f(L)＝H成立。
關(guān)于上述自由彎曲形狀，選擇本實(shí)施例保持元件26的保持表面27的輪廓，使得在原點(diǎn)到閥中心的橫座標(biāo)范圍內(nèi)，該輪廓相對(duì)于在自由彎曲狀態(tài)下的排放閥的自由彎曲形狀估算線(圖5中虛線)更向中心閥板23移近。具體是，將排放閥24的推壓點(diǎn)和中心閥板23之間的距離定為分開距離H，以對(duì)應(yīng)于該分開距離一半的位于自由彎曲形狀B的函數(shù)f(x)曲線上的位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，即以座標(biāo)(x’，f(x’))為基準(zhǔn)點(diǎn)，使保持表面27的位置更移近中心閥板23一段位移值K(0＜K)。換言之，在x’值是在原點(diǎn)和閥孔中心之間的滿足關(guān)系式f(x’)＝H/2的橫座標(biāo)值的情況下，保持表面27的輪廓由通過座標(biāo)(x’，f(x’)-k)的曲線確定。此輪廓不僅通過原點(diǎn)、座標(biāo)(x’，f(x’)-k)，而且還通過座標(biāo)(L，f(L))＝(L，H)。對(duì)此，在Y軸方向的位移值K被選定為約分開距離H的3％～20％(最好為5％～8％)。當(dāng)位移值K小于分開距離H的3％時(shí)，保持表面的輪廓和自由彎曲形狀之間的差別很小，從而減小了特意研究位移值K的要求效果。另一方面，當(dāng)位移值K超過分開距離H的20％時(shí)，則在打開閥門時(shí)有可能造成過分大的力作用在排放閥24a上。
在閥孔中心C到排放閥遠(yuǎn)端部分的橫座標(biāo)范圍內(nèi)，無須限制保持表面27的輪廓。然而，為確保該輪廓平滑地過渡到在原點(diǎn)至閥孔中心C的橫座標(biāo)范圍內(nèi)的更移近中心閥板23的輪廓，如圖5所示，最好這樣選定該輪廓，使得該輪廓相對(duì)于排放閥24a的估算線(圖5的虛線B)位移到更遠(yuǎn)離中心閥板(壁部件)23的一側(cè)。對(duì)此，可以容易地選擇在超過閥孔中心C的橫座標(biāo)范圍內(nèi)的本實(shí)施例的輪廓(圖5中的實(shí)線)，方法是利用原點(diǎn)到閥孔中心C的橫座標(biāo)的范圍內(nèi)的輪廓作基準(zhǔn)，并在基準(zhǔn)座標(biāo)(L，H)處畫一條切線。
本實(shí)施例的和比較例的輪廓之間的差別表現(xiàn)為保持件功能上的差別，即在打開和關(guān)閉排放閥24的過程中是否使排放閥的彎曲支點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)。圖6是理論圖，示出在比較例中在排放閥于閥孔中心點(diǎn)C的升程選定在5/8和7/8分開距離H(對(duì)應(yīng)于曲線D和E)的條件下排放閥的彎曲形狀。同樣，圖7也是理論圖，示出在本實(shí)施例中在排放閥于閥孔中心點(diǎn)C的升程選定在5/8和7/8分開距離H(曲線F和G)的條件下排放閥的彎曲形狀。在圖6所示比較例的情況下，排放閥的彎曲支點(diǎn)P總位X-Y座標(biāo)系的原點(diǎn)，并不移動(dòng)。但在圖7所示本實(shí)施例的情況下，隨排放閥升程的增加，排放閥的彎曲主支點(diǎn)卻逐漸移近閥孔中心C，如P0→P1→P2。從排放閥24a彎曲應(yīng)力的差別以及當(dāng)排放閥重新關(guān)閉時(shí)該排放閥24a與中心閥板23碰擊速度的差別可以引伸出在應(yīng)用特性上的差別。
圖8是曲線圖，示出排放閥24a在閥孔中心C的升程和在上升過程中排放閥上產(chǎn)生的實(shí)測(cè)彎曲應(yīng)力值之間的關(guān)系。彎曲應(yīng)力由傳感器測(cè)量，該傳感器裝在靠近保持元件26根部的部分，如圖3中的點(diǎn)畫線所示。從圖8可以看出，在比較例的情況下(曲線K)，彎曲應(yīng)力基本上正比于升程的增加而增加。另一方面，在本實(shí)施例的情況下(曲線J)，當(dāng)升程增加時(shí)，彎曲應(yīng)力增加，但當(dāng)升程超過0.3H時(shí)彎曲應(yīng)力的增加趨勢(shì)變得很平緩。因此，假定由于選擇的制作排放閥的材料原因或其它原因，排放閥的疲勞極限是1000Mpa，當(dāng)最大升程不超過0.7H時(shí)，則比較例的閥則常常會(huì)破裂，但在本實(shí)施例中，閥的彎曲應(yīng)力并未達(dá)到閥破裂的水平。如上所述，按照本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)、即使在閥的升程增加時(shí)也可以抑制排放閥的彎曲應(yīng)力。結(jié)果，閥部件不會(huì)因彎曲疲勞而破裂。
圖9示出，在本實(shí)施保持件的橫截曲線的位移值K設(shè)定在0，0.05H和0.10H時(shí)，在重新關(guān)閉閥孔的情況下，排放閥24a碰擊中心閥板23的碰擊速度。圖9所示的黑圓點(diǎn)代表從氣缸筒8排放到排放室1 5的氣體壓力(排放壓力Pd)是1.9Mpa的數(shù)據(jù)，黑三角代表排放壓力Pd是2.5Mpa的數(shù)據(jù)，而白圓點(diǎn)代表排放壓力Pd是3.1Mpa的數(shù)據(jù)。對(duì)此，K＝0的情況與比較例相同。從圖9可以看出，在任何排放壓力Pd的情況下，在本實(shí)施例構(gòu)件中的碰擊速度均低于比較例中的速度。一般講，有這樣的傾向，即位移值K增加越大，碰擊速度減小越小。如上所述，按照本實(shí)施例結(jié)構(gòu)，排放閥24a碰擊中心閥板23的碰擊速度被降低，所以閥元件因碰擊疲勞而受損的情況減小。
本實(shí)施例的碰擊速度比比較例減小的傾向可以參考圖10的曲線進(jìn)行大致說明。圖10示出在本實(shí)施例和比較例兩種情況下排放閥24a升程相對(duì)于時(shí)間的變化。
在壓縮沖程的末端造成排放閥24a的打開和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)(即升程的變化)，在沖程的末端，活塞9從下死點(diǎn)返回到上死點(diǎn)(在此上死點(diǎn)活塞9進(jìn)到最靠近結(jié)構(gòu)的位置)。具體情況說明如下。當(dāng)活塞9從下死點(diǎn)移到上死點(diǎn)時(shí)，氣缸筒中的壓力增加。在氣缸筒中的壓力超過排放室中的壓力的時(shí)間t1，排放閥開始打開。當(dāng)排放閥的升程增加時(shí)，排放閥的彈性排斥力(返回原來位置的彈簧彈力)逐漸增加。然而，只要?dú)飧淄才懦隽黧w的力超過排放閥的彈性排斥力，排放閥的升程仍舊增加。另一方面，當(dāng)從氣缸筒排出流體的壓力逐漸降低，而在排放閥上累積的彈性排斥力相對(duì)地超過排放流體的力時(shí)，排放閥便開始向關(guān)閉方向移動(dòng)，并且升程逐漸減小。在氣缸筒中壓力的排放室中壓力彼此達(dá)到平衡的時(shí)間t5，排放閥完全關(guān)閉，并且彈性排斥力變?yōu)榱?，如上所述，關(guān)于排放閥開始打開和結(jié)束打開的情況，本實(shí)施例與比較例是相同的。然而對(duì)于在排放閥完全打開之前和之后的升程行為，本實(shí)施和比較例則彼此稍有不同。因此，當(dāng)排放閥完全關(guān)閉時(shí)，本實(shí)施例排放閥的碰擊速度不同于比較例的速度。
即在本實(shí)施例情況下，如圖10的實(shí)施M所示，升程在時(shí)間t3達(dá)到峰值，并且升程本身的曲線具有像正態(tài)分布曲線的規(guī)則形狀。具體在本實(shí)施例情況下，因?yàn)楸３旨妮喞鄬?duì)于自由彎曲的估算線(自由彎曲形狀)更移近中心閥板23，并以更大程度被彎曲，所以隨著升程的增加，排放閥很快地集聚力。因此一當(dāng)彈性排斥力超過排放流體的力時(shí)，排放閥在彈性排斥力的作用下便立刻開始向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)。按照實(shí)施測(cè)量，完全關(guān)閉在時(shí)間t3達(dá)到峰值升程(實(shí)際值0.93mm)的閥所需的時(shí)間長(zhǎng)度T1(＝t5-t3)約為0.0003s，并且閥的平均關(guān)閉速度約為3.1m/s。
另一方面，在比較例中，如圖10的單點(diǎn)畫線所示，雖然在時(shí)間t2升程達(dá)到峰值，但升程從時(shí)間t2到時(shí)間t4卻緩慢地減小，而升程從時(shí)間t4到時(shí)間t5卻急劇下降。升程分兩階段下降的原因是，如果升程的絕對(duì)值相同，聚集的彈性排斥力的量小于本實(shí)施例的量，因?yàn)楸３旨臋M切曲線與排放閥的自由彎曲輪廓是一致的。即排放閥不具有充分大的足以在升程達(dá)到峰值后緊接著的預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度(t4-t2)內(nèi)有力地克服氣缸筒中排放流體力的彈性排斥力。因?yàn)樯鲜鲈颍谂欧帕黧w力降低很小的時(shí)期t4-t2內(nèi)升程緩慢地減小。在排放閥的彈性排斥力超過排放流體力的時(shí)間t4以后，排放閥在閥的彈性排斥力和閥的內(nèi)外側(cè)之間的壓差作用下便急劇關(guān)閉。因此應(yīng)當(dāng)明白，在比較例中，排放閥進(jìn)行主要關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的時(shí)期不是(t5-t2)的時(shí)期，而是T2時(shí)期(＝t5-t4)。在時(shí)間t4的升程實(shí)測(cè)值是0.80mm，而要求時(shí)期T2的實(shí)測(cè)值約為0.00023s，因此閥的平均關(guān)閉速度約為3.5m/s。此平均速度高于本實(shí)施例的平均關(guān)閉速度約3.1m/s。
本發(fā)明可以獲得以下效果。
按照本實(shí)施例的保持件輪廓，當(dāng)打開閥時(shí)，閥部件24a的彎曲應(yīng)力的增加傾向于受到抑制。因此，在相對(duì)于彎曲疲勞破裂的耐用性方面本實(shí)施例顯著優(yōu)于比較例。
按照本發(fā)明例的保持件的輪廓，在閥部件24a關(guān)閉閥孔18時(shí)，該閥部件24a與中心閥板23相碰擊的碰擊速度傾向于減小。因此，在相對(duì)于碰擊疲勞破損的耐用性方面顯著優(yōu)于比較例。
在連續(xù)操作壓縮機(jī)時(shí)，可能發(fā)生一個(gè)問題，即由于受到高溫排放氣體的作用，涂在保持表面上的橡膠可能受到損害和變質(zhì)，并可能從位于機(jī)座蓋5或6的隔壁部分和中心閥板23之間邊界線上的基準(zhǔn)位置伸出，結(jié)果是，本實(shí)施例的構(gòu)件是有利的，因?yàn)殚y的彎曲支點(diǎn)隨排放閥的升程而移動(dòng)，即使由于橡膠的變質(zhì)而引起不希望的起始點(diǎn)偏移，這種偏移也能夠被吸收。因此閥門結(jié)構(gòu)可以按預(yù)定操作性能工作而不會(huì)發(fā)生任何問題。
在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，可使本發(fā)明變型為各種形式。例如可以省去涂在保持板25表面上的橡膠。
本發(fā)明不限于旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)，而可以應(yīng)用于所有其閥門構(gòu)件具有形變閥元件例如簧片閥和保持件的裝置。
如上面詳細(xì)說明的，按照本發(fā)明的閥門構(gòu)件，與常規(guī)例子的閥元件相比，閥元件在彎曲疲勞破裂和碰擊疲勞破裂方面的耐用性均得到顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種閥門結(jié)構(gòu)，包括壁部件，具有一表面和在上述表面敞開的閥孔，上述閥孔具有一中心；柔性的閥元件，具有位于上述壁部件的上述表面上的第一部分以及可彎向和彎離上述壁部件從而關(guān)閉和打開上述閥孔的第二部分；保持元件，具有一保持表面，以在上述閥元件彎向上述保持元件時(shí)限制上述閥元件的形變；上述保持元件的上述保持表面具有一輪廓；在此，用兩維座標(biāo)系(X，Y)描述上述輪廓，該座標(biāo)系具有X軸、Y軸和原點(diǎn)，該X軸平行于上述壁部件的上述表面，沿上述閥元件的第一部分到上述第二部分的方向延伸，該Y軸垂直于上述X軸，沿離開上述壁部件的方向延伸，而上述原點(diǎn)靠近上述閥元件的上述第一部分，上述原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上述輪廓的起始點(diǎn)；用座標(biāo)(x，f(x))描述上述自由彎曲形狀，該自由彎曲形狀是在對(duì)應(yīng)于上述閥元件的上述中心的橫座標(biāo)位置沿Y軸方向推壓上述閥元件而迫使該閥元件離開壁部件時(shí)所得的形狀；L是原點(diǎn)至閥孔中心的距離；H是自由彎曲形狀上在X＝L的橫座標(biāo)位置閥元件和壁部件之間的距離；X’是滿足在原點(diǎn)和閥孔中心之間關(guān)系式f(x’)＝H/2的橫座標(biāo)值；K(0＜K)是在Y軸方向的位移值；其中，上述保持表面的上述輪廓在原點(diǎn)和上述閥孔的上述中心之間的橫座標(biāo)范圍內(nèi)包含一座標(biāo)(x’，f(x’)-K)，使得上述輪廓相對(duì)于上述閥元件的自由彎曲形狀移向上述壁部件。
2.如權(quán)利要求1所述的閥門結(jié)構(gòu)，其特征在于，保持件保持表面的輪廓被選定為不僅包括座標(biāo)(x’，f(x’)-k)，而且還包括座標(biāo)(L，f(L))。
3.如權(quán)利要求1所述的閥門結(jié)構(gòu)，其特征在于，位移值K被設(shè)定在距離H的3％～20％范圍內(nèi)，該距離是在X＝L時(shí)閥元件和壁部件之間的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的閥門結(jié)構(gòu)，其特征在于，函數(shù)f(x)表示在原點(diǎn)到閥孔中心的橫座標(biāo)范圍內(nèi)閥元件自由彎曲形狀的輪廓的縱座標(biāo)，該函數(shù)可由以下方程表示f(x)＝H{1-3(L-x)/2L+(L-x)3/2L3} …(1)
5.如權(quán)利要求1所述的閥門結(jié)構(gòu)，其特征在于，使保持件的保持表面的輪廓相對(duì)于閥元件的自由彎曲形狀移離壁部件，使得保持件的保持表面可以離開壁部件；
6.一種壓縮機(jī)，包括-具有許多氣缸筒的機(jī)座；-抽吸室；-排放室；可活動(dòng)地配置在上述氣缸筒內(nèi)的活塞，使得可以在上述機(jī)座的上述氣缸筒內(nèi)抽吸和壓縮該氣體；-閥門結(jié)構(gòu)，該閥門結(jié)構(gòu)允許在上述抽吸室和上述氣缸筒之間選擇性地流體連通；-第一閥板，配置在上述機(jī)座的一端，上述第一閥板具有一表面和通向上述表面的對(duì)應(yīng)于上述氣缸筒的許多閥孔，各個(gè)上述閥孔具有一中心；-排放閥板，配置在第一閥板的外側(cè)并具有許多對(duì)應(yīng)于上述閥孔的柔性排放閥元件，各個(gè)上述排放閥元件具有位于上述第一閥板的上述表面上的第一部分以及可彎向和彎離上述第一閥板從而關(guān)閉和打開上述閥孔的第二部分，當(dāng)上述排放閥元件打開時(shí)，上述排放室與上述氣缸筒流體相通；-保持件，配置在上述排放閥板的外側(cè)并具有許多對(duì)應(yīng)于上述排放閥元件的保持元件，各個(gè)上述保持元件具有一保持表面，以在上述排放閥元件彎向上述保持元件時(shí)限制上述排放閥元件的形變；上述保持元件的上述保持表面具有一輪廓；在此，用兩維座標(biāo)系(X，Y)描述上述輪廓，該座標(biāo)系具有X軸、Y軸和原點(diǎn)，該X軸平行于上述第一閥板的所述表面，沿上述排放閥元件的上述第一部分到上述第二部分的方向延伸，而Y軸垂直于上述X軸，沿離開上述第一閥板的方向延伸，該原點(diǎn)靠近上述排放閥元件的上述第一部分，上述原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上述輪廓的起始點(diǎn)；用座標(biāo)(x，f(x))代表上述自由彎曲形狀，該自由彎曲形狀是在對(duì)應(yīng)上述排放閥元件的上述中心的橫座標(biāo)位置沿Y軸方向推壓上述閥元件而迫使該排放閥元件離開第一閥板得到的曲線；L是原點(diǎn)至閥孔中心的距離；H是自由彎曲形狀上X＝L的橫座標(biāo)位置處排放閥元件和第一閥板之間的距離；X是滿足在原點(diǎn)和閥孔中心之間關(guān)系式f(x’)＝H/2的橫座標(biāo)值；K(0＜K)是在Y方向的位移值；其中，上述保持表面的上述輪廓在原點(diǎn)和上述閥孔的上述中心之間的橫座標(biāo)范圍內(nèi)包含一座標(biāo)(x’，f(x’)-k)，使得上述輪廓線相對(duì)于上述排放閥元件的自由彎曲形狀移向上述第一閥板。
7.如權(quán)利要求6所述的壓縮機(jī)，其特征在于，上述閥門結(jié)構(gòu)包括上述第一閥板和一抽吸閥板，該第一閥板除上述閥孔外還包括許多另外的閥孔，該抽吸閥板配置在上述機(jī)座和上述第一閥板之間，上述抽吸閥板具有許多對(duì)應(yīng)于上述氣缸筒和上述另外閥孔的柔性的抽吸閥元件。
全文摘要
閥門結(jié)構(gòu)包括中心閥板和柔性的閥元件,前者具有閥孔,后者具有置于中心閥板上的根部分以及用于打開和關(guān)閉閥孔的可彎曲部分。保持元件具有保持表面,在閥部件向保持元件彎曲而打開閥孔時(shí)該保持表面可以限制閥元件的形變。用兩維坐標(biāo)系(X,Y)描述該輪廓,而用坐標(biāo)(x,f(x))表示自由彎曲形狀,該彎曲形狀是在對(duì)應(yīng)于閥元件中心的橫坐標(biāo)位置推壓閥元件時(shí)所形成的彎曲形狀。保持表面的輪廓包含坐標(biāo)(x,f(x’)－k),使得輪廓相對(duì)于閥元件的自由彎曲形狀更移近中心閥板。
文檔編號(hào)F16K15/16GK1271065SQ0010678
公開日2000年10月25日 申請(qǐng)日期2000年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者神德哲行, 脅田朋広, 佐藤裕史, 石川光世 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所