CN116480820A - 压缩机排气阀及转子活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机排气阀及一种转子活塞式压缩机，压缩机排气阀包括中心座、簧片、前挡板以及后挡板，前挡板和后挡板分别设置于中心座的前部和后部，簧片的底部与中心座及前挡板和后挡板的底部固定连接，其中中心座具有进气孔和出气孔，进气孔设置于中心座的底部，出气孔设置于中心座的相对的两个表面，出气孔设置簧片，气体从进气口进入并将簧片推开从出气孔流出，前挡板对布置在前挡板与中心座之间的簧片的开启角度进行限制，以及后挡板对布置在后挡板与中心座之间的簧片的开启角度进行限制。本发明的排气阀使用寿命长，稳定性高，能够有效避免排气阀延长关闭的问题，增加排气阀门的灵敏度，提高压缩机进气效率。

Description

压缩机排气阀及转子活塞式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种压缩机排气阀及转子活塞式压缩机。

背景技术

转子活塞式压缩机为汪克尔式转子机械的一种。德国机械工程师菲力克斯·汪克尔(FelixWankel)在1934年首次提出了举世闻名的具有外旋轮线偏心三叶转子的内燃机，这也是汪克尔式转子发动机的命名由来，而法国机械工程师勒内·普朗什·本杰明(RenePlanche Benjamin)在1918年便公开了基于此种原理的压缩机，囿于当时技术成熟度低且加工条件受限，此种压缩机并不为人所知。

二战中，各国对军事工业的需求极大促进了科技发展，二战结束后，大量新的技术发明开始应用于经济建设，历经百年发展的活塞压缩机也暴露出越来越多的不足，活塞压缩机的替代技术愈发受到各国关注。美国、苏联和德国等先进工业国均注意到了转子活塞式压缩机的技术潜力，并展开了全面攻关：苏联哈尔科夫航空学院的伊戈尔·雅科夫列维奇·苏霍姆林诺夫(ИгорьЯковлевичСухомлинов)所带领的研发团队，在1962年开发出乌克兰首台汪克尔转子发动机，团队成员鲍里斯·乔治耶维奇·涅哈拉舍夫(БорисГеоргиевичНехорошев)作为青年机械工程师，于1966年开发出了全球首台转子活塞式空气压缩机。涅哈拉舍夫1968年接替苏霍姆林诺夫成为团队带头人后，截至1991年先后开发出KhRK制冷压缩机系列，VK和RPK空压机系列等各类转子活塞式压缩机产品7台，2台产品进入量产阶段。

转子活塞式压缩机设计中的一个关键问题是减少工作时的余隙容积，这一空间又被称为压缩机死区，也就是说，这一有害区域内的压缩空气会反复膨胀压缩，平白消耗能量的同时减少压缩机输送的流量。现有的旋转式压缩机，吸气为连续的过程，排气为间歇的过程，轴承上的排气孔处设置有升程限位器和排气阀片，排气阀片可在压缩机吸气时关闭排气孔，在压缩机排气时打开排气孔。排气阀片的打开和关闭时间对压缩机性能有较大影响，为保证压缩机低频运行时排气阀片能及时打开，需要排气阀片的刚性较小以降低打开排气孔的阻力，但刚性较小的排气阀片的回弹力也较小，排气阀片关闭排气孔的速度较慢，造成排气阀片延迟关闭。

发明内容

本发明的目的是提供一种压缩机排气阀及转子活塞式压缩机，以解决上述现有技术中存在的至少一个问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种压缩机排气阀，所述压缩机排气阀包括中心座、簧片、前挡板以及后挡板，所述前挡板和后挡板分别设置于所述中心座的前部和后部，其中

所述中心座具有进气孔和出气孔，所述进气孔设置于所述中心座的底部，所述出气孔设置于所述中心座的相对的两个表面，所述出气孔设置所述簧片，气体从所述进气口进入并将所述簧片推开从所述出气孔流出，所述前挡板对布置在所述前挡板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制，以及所述后挡板对布置在所述后挡板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制。

在一个实施例中，所述排气阀包括至少两个中心座以及限位板，所述至少两个中心座并排布置，所述限位板设置于所述至少两个中心座之间，所述前挡板和所述后挡板分别设置于所述至少两个中心座的前部和后部并将所述至少两个中心座和限位板限定在所述前挡板和所述后挡板之间，所述限位板对布置在所述限位板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制。

在一个实施例中，所述中心座的相对的两个表面设有沿所述中心座的高度方向延伸的多条通气槽，所述通气槽的底部形成所述进气孔，所述通气槽的侧部形成所述出气孔。

在一个实施例中，所述通气槽的深度从所述中心座的底部向顶部逐渐减小并形成弧形槽。

在一个实施例中，所述中心座的所述相对的两个表面上的所述通气槽对称设置并具有相同的形状和尺寸。

在一个实施例中，所述中心座的底部设有两个连接部，所述两个连接部设置于所述底部进气孔的两端并设有连接孔以与所述簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。

在一个实施例中，所述中心座沿高度方向包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有均匀的厚度并设置所述通气槽，所述第二部分的厚度从下向上逐渐减小并形成小于第一部分的厚度的顶部厚度。

在一个实施例中，所述限位板包括连接部和限位部，所述连接部设有连接孔以与所述中心座、簧片、前挡板和后挡板连接，所述限位部的厚度从下向上逐渐减小并形成梯形截面。

在一个实施例中，所述限位部两个相对的表面还设有凹槽，所述凹槽从所述限位部的左端一直延伸至所述限位部的右端；较佳地，所述限位部的两个相对的表面上的凹槽对称设置；较佳地，所述限位部两个相对的表面各设有至少两个所述凹槽。

在一个实施例中，所述前挡板和所述后挡板对称布置并包括连接部和止挡部，所述连接部设有连接孔以与所述至少两个中心座、簧片以及限位板连接，所述止挡部的厚度从下向上逐渐减小从而在所述止挡部与所述簧片之间形成的间隙从下向上逐渐增加。

在一个实施例中，所述止挡部的下部设有凹陷部，所述凹陷部从所述止挡部的左端延伸至所述止挡部的右端。

在一个实施例中，所述簧片的断裂强度为1130-1270MPa，延伸率为8-20％。

在一个实施例中，所述前挡板的所述连接部的表面还设有凸出块，通过所述凸出块将所述排气阀安装于所述压缩机上。

在一个实施例中，所述用于压缩机的排气阀还包括连接件，通过所述连接件与所述连接孔配合将所述至少两个中心座、簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。

根据本发明的另一方面，还提供了一种转子活塞式压缩机，所述转子活塞式压缩机包括上述的压缩机排气阀。

本发明的排气阀使用寿命长，稳定性高，能够有效避免排气阀延长关闭的问题，增加排气阀门的灵敏度，并减少压缩机工作时的余隙容积，提高压缩机进气效率。

附图说明

图1-2是本发明一个实施例的排气阀的不同视角的立体图。

图3是本发明一个实施例的排气阀的剖视图。

图4-5是图1-3中的中心座的不同视角的立体图。

图6是本发明一个实施例的限位板的立体图。

图7是本发明一个实施例的前挡板的立体图。

图8是本发明一个实施例的后挡板的立体图。

图9是本发明一个实施例的簧片的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明总体上涉及一种压缩机排气阀，特别是转子活塞式压缩机排气阀。转子活塞式压缩机具有输气密度高、上气速度快、结构简单高效、更高的转速、振动噪声极低、制造成本下降、寿命长、技能高效的优点。相比传统内燃机，转子发动机的一次旋转等于发动机四个冲程，一个工作腔工作等于三个气缸同时工作，相同的体积重量可以爆发出更大的动力。转子活塞式压缩机的一次旋转同时完成吸气和压缩，一个容积腔等于多个气缸同时工作，工作效率极高，以更小的体积重量可以产生体积为其两倍以上传统压缩机的排气量。同样，由于压缩冲程的准重叠，转子活塞式压缩机对功率增加的反应非常迅速，可在用气量上升时快速提升排气量，搭配节能高速电机这一特性将更为明显。

同时，因转子活塞式压缩机输气密度数倍于传统活塞式压缩机，为了匹配其流量，相同体积的排气阀其等效流通面积也需要显著高于传统压缩机排气阀，本设计能够充分满足匹配转子活塞式压缩机的这一特性。

本发明的排气阀安装于压缩机的排气口上，该排气阀总体上包括至少一个中心座、簧片、前挡板以及后挡板，前挡板和后挡板分别设置于中心座的前部和后部，簧片的底部与中心座及前挡板和后挡板的底部固定连接。中心座具有进气孔和出气孔，进气孔设置于中心座的底部，出气孔设置于中心座的相对的两个表面，出气孔设置簧片，气体从进气口进入并在压缩机的排气腔室内的压力大于阀门出气孔外的压力与弹簧的弹力之和时将簧片推开从出气孔流出，前挡板对布置在前挡板与中心座之间的簧片的开启角度进行限制，后挡板对布置在后挡板与中心座之间的簧片的开启角度进行限制。

本发明的排气阀通过进气孔和出气孔的巧妙布置，并通过中心座的侧面设置的簧片来实现阀门的启闭，能够有效避免排气阀延长关闭的问题，增加排气阀门的灵敏度，并减少压缩机工作时的余隙容积。

根据本发明的不同实施例，本发明的排气阀可以包括一个中心座、两个中心座以及多个中心座，下面以两个中心座的排气阀为例进行说明。需要注意的是，该实施例只是为了示例性说明本发明的排气阀，本领域的技术人员可以根据实际情况选择中心座的数量。

图1-2是本发明一个实施例的排气阀的不同视角的立体图，图3是本发明一个实施例的排气阀的剖视图。如图1-3所示，排气阀100包括两个中心座10、一个限位板20、四个簧片30、一块前挡板40以及一块后挡板50，两个中心座10并排布置，限位板20设置于两个中心座10之间，前挡板40和后挡板50分别设置于两个中心座10的前部和后部并将两个中心座10和限位板20限定在前挡板40和后挡板50之间，限位板20对布置在限位板与中心座之间的簧片的开启角度进行限制。每一个中心座10都具有进气孔11和出气孔12，进气孔11设置于中心座10的底部，出气孔12设置于中心座的相对的两个表面并沿中心座的高度方向延伸形成长条状的出气孔，即气体从中心座的底部进入后，沿出气孔12从中心座的侧面流出，出气孔12的外侧设置簧片30，通过簧片30控制出气孔12的启闭，当气体的压力不足以克服簧片的弹力时，簧片压紧在出气孔12上并关闭出气孔，当气体从进气口进入并在压缩机的排气腔室内的气压到达一定程度时，即气缸内的压力大于气缸外的压力与弹簧的弹力之和时，气体将簧片推开以打开出气孔并从出气孔流出。

前挡板40、后挡板50以及限位板30分别用于对与其相邻布置的簧片的开启角度进行限制。例如，将图中从左至右的四块簧片定位为第一簧片、第二簧片、第三簧片以及第四簧片，则前挡板对第一簧片的开启角度进行限制，限位板对第二簧片和第三簧片的开启角度进行限制，后挡板对第四簧片的开启角度进行限制。也就是说，当气体压力推开簧片开启出气孔时，簧片由于限位板以及前挡板后后挡板的限制，其开启角度限制在一定范围，从而方便簧片快速回弹关闭出气孔，在压缩机的转子转动的过程中，出气孔在一秒之内需要进行多次启闭，本发明通过簧片和限位板、前挡板和后挡板等的巧妙设置，保证了阀门的快速启闭，避免排气阀片延迟关闭，并减少压缩机工作时的余隙容积。

需要注意的是，用于制造本发明的阀门的钢材要求很高，不允许有非金属夹杂物、发丝裂纹、折叠和分层。为了提高金属纯度，在轧制之前，工件经过机械加工和超声波检测，以确保其中不存在内部缺陷。

图4-5是图1-3中的中心座的立体图，如图4-5所示，中心座10的相对的两个表面设有沿中心座的高度方向延伸的多条通气槽13，每一条通气槽13的底部形成一个进气孔11，每一条通气槽13的侧部形成一个出气孔12。多条通气槽13均匀分布于中心座10的表面，每相邻两条通气槽之间形成隔板，隔板的厚度远小于通气槽的宽度，从而保证出气孔的排气量。

可选地，通气槽13的深度从中心座的底部向中心座的顶部逐渐减小并形成弧形槽，即通气槽13从中心座的底部向中心座的顶部整体上形成弧形截面，通气槽的孔径均匀减小，气体在通气槽内经过时，气体沿弧形面流动，减小气体的流动阻力，使得气体流速更为均匀，减缓簧片受到的压力变化量，增加簧片的使用寿命。

可选地，中心座10的相对的两个表面上的通气槽对称设置并具有相同的形状和尺寸，即中心座10的正反两个表面上的通气槽一一对应设置并具有相同的深度和宽度，以及通气槽的槽底表面的弧度变化相等，以保证从每一个出气孔流出的气流量和流速大致相同。

继续参照图4-5，中心座10的底部设有两个中心座连接部14，两个中心座连接部14设置于底部进气孔的两端并设有中心座连接孔141以与簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。

可选地，中心座10沿高度方向包括第一部分15和第二部分16，第一部分15具有均匀的厚度并设置通气槽13，第二部分16的厚度从下向上逐渐减小并形成小于第一部分的厚度的顶部厚度。通过中心座的倾斜的顶部设置，增加两个中心座之间的顶部的间隙，从而形成渐扩扩压流道，使气流减速增压，增大等效流通面积，降低压力损失。。

图6是本发明一个实施例的限位板的立体图，如图6所示，限位板20包括限位板连接部21和限位部22，限位板连接部21的两端设有连接孔211以与中心座、簧片、前挡板和后挡板连接，限位部22的厚度从下向上逐渐减小并形成梯形截面。与中心座的梯形顶部类似，通过限位部的厚度逐渐减小的梯形截面设置，可以增加中心座与限位部之间的顶部的间隙，从而形成渐扩扩压流道，使气流减速增压，增大等效流通面积，降低压力损失。。

可选地，限位部22的两个相对的表面还设有凹槽23，凹槽23从限位部的左端一直延伸至限位部的右端，可选地，限位部的两个相对的表面上的凹槽对称设置，可选地，限位部两个相对的表面各设有至少两个凹槽23。当气流推动簧片开启时，簧片被阻挡后贴压于限位部的表面，通过凹槽23的设置将一部分气体保留于凹槽内，有助于簧片的快速回弹运动，保证了阀门的快速启闭，避免排气阀片延迟关闭。

图7是本发明一个实施例的前挡板的立体图，图8是本发明一个实施例的后挡板的立体图，如图7-8所示，前挡板40和后挡板50对称布置并分别包括前挡板连接部41和前挡板止挡部42以及后挡板连接部51和后挡板止挡部52，前挡板连接部41的两端设有前挡板连接孔411，后挡板连接部51的两端设有后挡板连接孔511，通过前挡板连接孔和后挡板连接孔与两个中心座10、簧片30以及限位板20连接。

可选地，止挡部的厚度从下向上逐渐减小从而在止挡部与簧片之间形成的间隙从下向上逐渐增加，从而使得簧片开启时以底部为转轴旋转打开，使得气体流速变化比较均匀，气体流速不会出现剧变。

可选地，与限位板类似，前档板止挡部42的下部设有前挡板凹陷部421，后挡板止挡部52的下部设有后挡板凹陷部521，前挡板凹陷部421和后挡板凹陷部521从止挡部的左端延伸至止挡部的右端，当气流推动簧片运动时，第一簧片和第四簧片旋转一定角度并分别被前挡板40和后挡板50阻挡并贴压于前挡板及后挡板的表面，通过凹陷部的设置将一部分气体保留于凹陷部内，有助于簧片的回弹运动。

如图7所示，前挡板40的连接部的表面还设有凸出块43，凸出块43与压缩机的排气口上的对应凹槽配合以将排气阀安装于压缩机上。

图9是本发明一个实施例的簧片的立体图。如图9所示，簧片9从下向上包括簧片连接部31和工作部32，簧片连接部31的两端各设有一个簧片连接孔311，通过簧片连接孔311与中心座、前挡板、后挡板以及限位板固定连接，工作部32在出气孔流出的排气压力的作用下发生弹性变形以开启或关闭出气孔。

可选地，簧片的断裂强度为1130-1270MPa，延伸率为8-20％。簧片可以从带有加工余量的钢板上冲压而成，每侧的加工余量相当于板厚的一半。在磨削过程中，簧片的表面会产生高达200MPa的拉应力。这些应力以及在磨削过程中形成应力集中区，如果它们沿板的半径方向指向，将导致板的使用寿命显著降低。因此，在最后磨削后，要进行重复回火以缓解应力，重复回火需要在夹紧装置中进行，但温度不超过第一次回火的温度。然后，板经过振动抛光，去除毛刺、锐边，提高工作表面粗糙度，强化板材。由于重复回火，磨削表面的应力减少了三倍，振动抛光完全消除了应力。振动抛光后板的表面清洁度等级为▽8-▽9。

可选地，返回参照图1-3，排气阀还包括连接件60，通过连接件60与各个连接孔配合将两个中心座、簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。例如，连接件60可以是螺栓和螺母，通过将螺栓依次穿入后挡板连接孔511、第四簧片的簧片连接孔311、第二中心座的中心座连接孔141、第三簧片的簧片连接孔311、限位板的限位板连接孔211、第二簧片的簧片连接孔311、第一中心座的中心座连接孔141、第一簧片的簧片连接孔311以及前挡板连接孔411并在前挡板的前部利用螺母锁紧，从而将中心座、簧片、前挡板、后挡板以及限位板的底部固定连接。压缩机运行过程中，簧片的连接部固定，簧片的工作部快速开启闭合。

需要注意的是，本发明的排气阀优选用于转子活塞式压缩机中，但是，本领域的技术人员可以理解，该排气阀也可以用于其他类型的压缩机中。此外，虽然上文的实施例主要以两个中心座的方案进行说明，然而，在其他实施例中，排气阀可以包括一个中心座或两个以上中心座，也就是说，本发明并不旨在对中心座的数量进行限制。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种压缩机排气阀，其特征在于，所述排气阀包括中心座、簧片、前挡板以及后挡板，所述前挡板和后挡板分别设置于所述中心座的前部和后部，所述簧片的底部与所述中心座及所述前挡板和后挡板的底部固定连接，其中

所述中心座具有进气孔和出气孔，所述进气孔设置于所述中心座的底部，所述出气孔设置于所述中心座的相对的两个表面，所述出气孔设置所述簧片，气体从所述进气口进入并将所述簧片推开从所述出气孔流出，所述前挡板对布置在所述前挡板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制，以及所述后挡板对布置在所述后挡板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制。

2.根据权利要求1所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述排气阀包括至少两个中心座以及限位板，所述至少两个中心座并排布置，所述限位板设置于所述至少两个中心座之间，所述前挡板和所述后挡板分别设置于所述至少两个中心座的前部和后部并将所述至少两个中心座和限位板限定在所述前挡板和所述后挡板之间，所述限位板对布置在所述限位板与所述中心座之间的簧片的开启角度进行限制。

3.根据权利要求1所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述中心座的相对的两个表面设有沿所述中心座的高度方向延伸的多条通气槽，所述通气槽的底部形成所述进气孔，所述通气槽的侧部形成所述出气孔，所述通气槽的深度从所述中心座的底部向顶部逐渐减小并形成弧形槽；较佳地，所述中心座的所述相对的两个表面上的所述通气槽对称设置并具有相同的形状和尺寸。

4.根据权利要求2所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述中心座的底部设有两个连接部，所述两个连接部设置于所述底部进气孔的两端并设有连接孔以与所述簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。

5.根据权利要求3所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述中心座沿高度方向包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有均匀的厚度并设置所述通气槽，所述第二部分的厚度从下向上逐渐减小并形成小于第一部分的厚度的顶部厚度。

6.根据权利要求2所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述限位板包括连接部和限位部，所述连接部设有连接孔以与所述中心座、簧片、前挡板和后挡板连接，所述限位部的厚度从下向上逐渐减小并形成梯形截面，较佳地，所述限位部两个相对的表面还设有凹槽，所述凹槽从所述限位部的左端一直延伸至所述限位部的右端；较佳地，所述限位部的两个相对的表面上的凹槽对称设置；较佳地，所述限位部两个相对的表面各设有至少两个所述凹槽。

7.根据权利要求2所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述前挡板和所述后挡板对称布置并包括连接部和止挡部，所述连接部设有连接孔以与所述至少两个中心座、簧片以及限位板连接，所述止挡部的厚度从下向上逐渐减小从而在所述止挡部与所述簧片之间形成的间隙从下向上逐渐增加；较佳地，所述止挡部的下部设有凹陷部，所述凹陷部从所述止挡部的左端延伸至所述止挡部的右端；较佳地，所述前挡板的所述连接部的表面还设有凸出块，通过所述凸出块将所述排气阀安装于所述压缩机上。

8.根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述簧片的断裂强度为1130-1270MPa，延伸率为8-20％。

9.根据权利要求2所述的压缩机排气阀，其特征在于，所述压缩机排气阀还包括连接件，通过所述连接件将所述至少两个中心座、簧片、前挡板、后挡板以及限位板固定连接。

10.一种转子活塞式压缩机，其特征在于，所述转子活塞式压缩机包括上述权利要求1-9任一项所述的压缩机排气阀。