專利名稱：壓縮機吸入簧片閥的制作方法
〔技術領域〕本發明涉及一種壓力感應閥組件。更具體地說，本發明涉及一種包括吸入簧片閥的壓力感應閥組件。該閥組件適合用于往復活塞式壓縮機例如制冷壓縮機中。
〔背景技術〕往復活塞式壓縮機通常使用固定在缸殼端部的吸入和排泄壓力驅動閥。在設計這些閥組件時，對于整個系統的工作來說，至關重要的是提供足夠大的孔口面積，以便于在給定的時間內以可接受的較小壓力降流過最大流量的氣體。這對于用于空調系統的制冷壓縮機尤為如此，因為在這樣的系統中通常需要較大的質量流量。
與給定缸尺寸的孔口面積最大化這樣的客觀需求相關聯和抵觸的是需要減小活動閥元件的重量。減小活動閥元件的重量將導致閥的慣性效應減小且開啟和關閉閥所產生的噪聲減小。
另一個重要的目的是使缸的再膨脹或間隙容積最小。閥系統和缸的頂端壁應當具有與活塞形狀互補的形狀，從而在不對氣流進行限制的情況下，當活塞處于其行程頂部死點時將壓縮腔的容積減到最小。雖然通過設計一個復雜的活塞頭形狀就可達到這一目的，但是，制造這種復雜形狀的活塞成本較高，裝配困難，且在活塞接近頂部死點時，通常會發生節流損失。這就使閥系統的設計變成為要設計一個使再膨脹容積最小的高流量閥系統這樣一種唯一的方式。
典型的吸入簧片包括一個用于覆蓋閥板的圓形吸入口的圓形本體。一對凸片從圓形部分沿徑向向外延伸而形成用于將吸入簧片固定到閥板上的裝置。當活塞在缸孔中下降時，缸的容積增大，從而在孔中形成真空。這種真空向下拉吸入簧片使吸入簧片彎曲或偏轉，從而使吸入口開啟。當吸入簧片處于該彎曲或偏轉位置時，氣體流入到缸中。通常，其中一個凸片鉚接或固定在閥板上，從而形成一個固定側，而另一個凸片在壓縮機工作時可自由運動，從而形成一個自由端側。
簧片的形狀或結構會影響簧片的偏轉量。可將簧片設計成使其具有最大的柔性，由于它可開啟得更大，從而允許最大的氣流通過，因此就可獲得最佳的性能。這種最大柔性結構所帶來的問題是會產生最惡劣的應力狀態，因為通?；善\動得越大，簧片所承受的應力就越大。相反，可將簧片設計成具有最佳的抗應力性，但這將會使壓縮機的性能降低。
〔發明內容〕本發明提供一種簧片結構，使簧片結構得到了優化而具有最佳的流動特性，且同時仍具有良好的抗彎曲和沖擊應力性能。對簧片的外徑(OD)、內徑(ID)、厚度、頸縮形狀、頸縮半徑和壓緊線位置尺寸進行了設計而形成一個獨特的簧片，該簧片具有較低的應力，且同時具有足夠的柔性，從而使壓縮機具有良好的性能。
本發明除了考慮了簧片的柔性和彎曲應力以外，還考慮了沖擊應力對本發明獨特的簧片結構進行了設計。如果簧片的OD/ID比太大(也就是，簧片的環形部分太寬)，簧片就太硬，且不會形成足夠的彎曲來提供足夠的氣流。如果簧片的OD/ID比太小(也就是，簧片的環形部分太窄)，簧片上的沖擊應力就太大，且簧片會發生折斷。本發明的獨特簧片設計成具有最佳的OD/ID比，從而使簧片具有卓越的性能。
本發明的其它應用可從下面的詳細描述中清楚地得出。應當理解，下面的詳細描述以及特定的實施例雖然說明了本發明的優選實施方式，但也應當認為僅僅是示例性的，而不是為了限定本發明的范圍。
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〕從下面的詳細描述和附圖中可更全面地理解本發明，其中圖1是裝有本發明獨特形狀的簧片的閥組件的局部截面圖，其中，圖示的每個缸繞中心線旋轉了90°；圖2是圖1所示閥組件的閥板和簧片的底部平面圖(缸腔內部)，其中一個缸的吸入簧片由虛線表示；圖3是圖1和2所示簧片的平面圖。
〔具體實施方式
〕下面對本發明優選實施例所進行的描述本質上僅僅是示范性的，而不是為了限定本發明及其應用或用途。
如圖所示，其中，在這幾幅圖中，相同的標號表示相同或相應的部件，圖1和2示出了本發明的閥組件10。閥組件10包括閥板組件12，閥板組件12具有較大的呈不規則形狀的大致環形的凹形部分或吸入腔14，其延伸到其下表面16。還設有截錐形的排泄腔18，其由沿徑向向內傾斜或斜切并在閥板組件12的上表面22和下表面16之間延伸的側壁20進行限定。側壁20的表面24形成用于排泄閥元件26的閥座，氣壓和盤彈簧28可促使閥元件26與閥座密封接觸，盤彈簧28在閥元件26和橋形止擋件30之間延伸。
如圖所示，排泄閥元件26相對于排泄腔18所具有的尺寸和形狀可使其下表面32基本上與閥板組件12的下表面16位于同一平面內。彈簧28設置在形成于止擋件30內的凹部36中。排泄閥的排泄元件26基本上是一個壓力致動的閥元件，彈簧28主要是用于提供穩定性，并且還提供用于形成初始密封的初始閉合偏壓力或預負荷。當然，除了盤彈簧以外，還可使用其它類型的彈簧。止擋件30用作止動元件來限制閥元件26的開啟，其通過一對適當的緊固件38固定到閥板組件12上。
閥板組件12通過多個螺栓44固定到壓縮機本體42上，螺栓44穿過壓縮機罩46、閥板組件12并通過螺紋擰入到壓縮機本體42內。閥板密封墊48設置在閥板組件12和壓縮機本體42之間，罩密封墊設置在閥板組件12和壓縮機罩46之間。
閥板組件12具有環形閥座52，側壁20在其端部形成一個環形閥座54。吸入通道56設置在閥座52和閥座54之間。
側壁20的閥座54與閥板組件12的閥座52處于同一平面內。呈環形的吸入簧片閥元件60在其閉合位置處與側壁20的閥座54和閥板組件12的閥座52密封接觸，以避免氣體從壓縮腔62經吸入通道56進入吸入腔14。吸入簧片閥元件60上設有中心孔64，其與排泄腔18同心，以便于引導氣體在壓縮腔62和排泄閥元件26的下表面32之間流通。吸入簧片閥元件60還包括一對在直徑方向相對并沿徑向向外延伸的凸片66和68。凸片66通過一對后面將詳細進行描述的驅動銷釘、螺栓或鉚釘70將簧片閥元件60固定到閥板組件12上。
當設置在壓縮腔62內的往復活塞72在吸入行程中離開閥組件10運動時，壓縮腔62和吸入腔14之間的壓力差將使吸入簧片閥元件60相對于壓縮腔62向內撓曲到其圖1中虛線所示的開啟位置，從而使氣體從吸入腔14經位于閥座52和54之間的吸入通道56流入到壓縮腔62中。由于吸入簧片閥元件60只有凸片66和68向外延伸到壓縮腔62的側壁以外，因此，吸入的氣流將方便地從吸入簧片閥元件60的大致整個內和外周邊周圍流入到壓縮腔62中。當活塞72的壓縮行程開始時，吸入簧片閥元件60將被迫與閥座54和閥座52密封接觸。由于壓縮腔62中的壓力超過排泄腔18中的壓力和彈簧28所作用的力，因此，排泄閥元件26將開始進行開啟。壓縮氣體經過中心孔64，掠過排泄閥元件26并進入排泄腔18。閥板組件12和簧片閥元件60同心布置使得位于壓縮腔62上的大致整個的有效表面區域都用于吸入和排泄，從而使進入和流出壓縮腔62的氣流最大。
活塞72在壓縮腔62中連續運動將連續地使吸入簧片閥元件60在其開啟和閉合位置之間運動。因此，凸片66和68經常地彎曲或撓曲。壓縮機本體42在壓縮腔62的外邊緣處包括傾斜或彎曲的部分74，以便于形成吸入簧片閥元件60的凸片68進行彎曲貼靠用的友好表面，從而大大地降低產生于凸片內的彎曲應力。閥板組件12還包括一個成型凹部76，以便于在簧片閥元件60的撓曲過程中允許凸片68向上運動。
本發明涉及一種具有獨特形狀的簧片閥元件60，其使簧片閥元件60的性能和壽命都得到優化。
簧片閥元件60包括中間環形本體82，本體82確定了一個簧片內徑64和一個簧片外徑86。中間環形本體82的中點構成簧片閥元件60的中點60A。固定凸片66從環形本體82沿徑向向外延伸，固定凸片66具有一對孔90，用于通過一對驅動銷釘、螺栓或鉚釘70或公知的其它緊固件將簧片閥元件60固定到閥板組件12上。固定凸片66和環形本體82之間的區域形成一個頸縮區域94，其尺寸是最優化的，以便在壓縮機工作過程中，在不損害簧片閥元件60的位移的情況下使簧片閥元件60的應力得到平衡。如圖3所示，相對于簧片閥元件60的中心特別地設置有壓緊線96。壓緊線是一條貼靠在閥板密封墊48的邊緣的直線，并因此而形成壓縮機工作過程中當簧片閥元件彎曲時簧片閥元件進行彎曲所壓靠的邊緣。
活動凸片68與固定凸片66相對布置?；顒油蛊?8大致呈矩形，從環形本體82沿徑向向外延伸。當吸入簧片閥元件60在開啟和閉合位置之間運動時，活動凸片68在壓縮腔62的外邊緣處沿彎曲部分74滑動并進行撓曲，從而開啟簧片閥元件60。由于固定凸片66通過驅動銷釘、螺栓或鉚釘70固定到閥板組件12上，因此，固定凸片66不會沿壓縮腔62的邊緣滑動或彎曲，但它可繞密封墊壓緊線96進行彎曲。因此，在壓縮機工作過程中，固定凸片66沿密封墊壓緊線96彎曲或偏轉，頸縮區域94的尺寸設定成在不損害簧片閥元件60的位移的情況下使簧片閥元件60的應力得到平衡。
在優選實施例中，簧片閥元件60具有如下的尺寸簧片閥元件60的中心到壓緊線96的距離＝1.771英寸頸縮區域94的寬度＝0.610英寸頸縮區域94到簧片閥元件60的中心60A的距離＝1.279英寸簧片的外徑＝2.449英寸簧片的內徑＝1.628英寸簧片材料的厚度＝0.022英寸邊緣半徑＝0.0075英寸頸縮半徑＝0.125英寸壓緊線到頸縮半徑的距離＝0.084簧片閥元件60的上述優選實施例是為具有外徑為2.342英寸且內徑為1.746英寸的吸入通道56的閥板而設計的。這使得外徑重疊0.0535英寸且內徑重疊0.059英寸。
閥板組件12的上述簧片閥元件60至少具有4個優點。其一，在壓緊線96、頸縮區域94和中間位置處具有較低的彎曲應力。其二，具有較低的沖擊應力。其三，具有足夠的柔性使氣體流動良好，從而改善了性能。最后，簧片閥元件60的結構得到優化使其具有所有這些優良特性，其具有良好的柔性，同時還具有良好的抗應力性。
上面對本發明所進行的描述本質上僅僅是示范性的，未脫離本發明宗旨的各種變型方式也應當認為是位于本發明的范圍之內。這種變型方式不應當被認為脫離了本發明的宗旨和范圍。
權利要求
1.一種用于由缸殼所限定的壓縮腔的壓力感應閥組件，所述閥組件包括一個形成排泄腔和吸入腔的閥板；一個設置在所述排泄腔和所述壓縮腔之間的壓力感應排泄閥元件；一個設置在所述吸入腔和所述壓縮腔之間的壓力感應吸入閥元件；所述壓力感應吸入閥元件包括一個中間環形本體；一個從所述中間環形本體逐漸向外延伸的固定凸片，所述固定凸片固定在所述閥板上；一個位于所述固定凸片和所述中間環形本體之間的頸縮區域，所述頸縮區域的寬度小于所述固定凸片的相應寬度。
2.根據權利要求1所述的壓力感應閥組件，其還包括一個從所述中間環形本體沿徑向向外延伸的活動凸片。
3.根據權利要求2所述的壓力感應閥組件，其中，所述活動凸片大致為矩形。
4.根據權利要求2所述的壓力感應閥組件，其中，所述活動凸片基本上與所述固定凸片相對布置。
5.根據權利要求1所述的壓力感應閥組件，其中，所述頸縮區域靠近所述中間環形本體。
6.根據權利要求5所述的壓力感應閥組件，其還包括一個從所述中間環形本體沿徑向向外延伸的活動凸片。
7.根據權利要求6所述的壓力感應閥組件，其中，所述活動凸片大致為矩形。
8.根據權利要求7所述的壓力感應閥組件，其中，所述活動凸片基本上與所述固定凸片相對布置。
9.根據權利要求8所述的壓力感應閥組件，其中，所述固定凸片具有朝向所述頸縮區域設置的壓緊線。
10.根據權利要求1所述的壓力感應閥組件，其中，所述固定凸片具有朝向所述頸縮區域設置的壓緊線。
11.一種用于由缸殼所限定的壓縮腔的壓力感應閥組件，所述閥組件包括一個形成排泄腔和吸入腔的閥板；一個設置在所述排泄腔和所述壓縮腔之間的壓力感應排泄閥元件；一個設置在所述吸入腔和所述壓縮腔之間的壓力感應吸入閥元件；所述壓力感應吸入閥元件包括一個中間環形本體；一個從所述中間環形本體逐漸向外延伸的固定凸片，所述固定凸片固定在所述閥板上；一個位于所述固定凸片和所述中間環形本體之間的頸縮區域，所述頸縮區域的寬度小于所述固定凸片的相應寬度；一個從所述中間環形本體沿徑向向外延伸的活動凸片，所述活動凸片基本上初始與所述固定凸片相對布置。
全文摘要
吸入簧片閥包括一個中間環形本體，中間環形本體具有一對沿徑向向外延伸的凸片。這對凸片中的一個固定在閥板上，另一個凸片可自由運動。頸縮區域位于固定凸片和中間環形本體之間，以便于吸入簧片閥進行彎曲/偏轉。
文檔編號F16K15/14GK1525069SQ20041000153
公開日2004年9月1日 申請日期2004年1月13日 優先權日2003年2月25日
發明者斯科特·D·舒爾策, 布拉德·A·舒爾策, 唐納德·C·德雷珀, 凱文·J·格雷特, A 舒爾策, C 德雷珀, J 格雷特, 斯科特 D 舒爾策 申請人:科普蘭公司