一种节能型大升程往复压缩机气阀.pdf

本发明公开了一种节能型大升程往复压缩机气阀，包括推杆和与推杆加工或装配一体的网状阀片或菌状阀头，还包括装配在所述推杆上的弹簧座、中央弹簧，并在阀盖和阀座之间设有导向柱，对网状阀片的运动进行导向，取消了传统往复式压缩机气阀的中心固定螺栓和阀盖上布置众多的小的关闭弹簧，代之以贯穿中心螺孔的阀片推杆和中央弹簧。

1.  一种节能型大升程往复压缩机气阀，包括推杆和与推杆加工或装配一体的网状阀片或菌状阀头，还包括装配在所述推杆上的弹簧座、中央弹簧，并在阀盖和阀座之间设有导向柱，对网状阀片的运动进行导向，其特征在于，取消了传统往复式压缩机气阀的中心固定螺栓和阀盖上布置众多的小的关闭弹簧，代之以贯穿中心螺孔的阀片推杆和中央弹簧。

2.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，所述推杆由内置碳纤维编织体的PEEK特种热塑性工程材料压制而成，推杆导向套由PTFE自润滑性材料制成。

3.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，所述网状阀片装配有加强筋，以提高网状阀片外缘部分运动的一致性。

4.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，所述推杆和所述网状阀片通过螺母锁紧，螺母为PEEK材料加工成的螺母；所述推杆和菌状阀头通过螺纹连接或加工为一体。

5.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，所述弹簧为中央弹簧，该中央弹簧的弹簧力根据气缸和管路产生的压差和气流推力计算而得，具有线径小，长度大且易于变曲的设计特点，从而允许阀片和阀头取得大升程，减少压降。

6.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，所述推杆与阀片或阀头相连接，卸荷时避免了传统的进气阀卸荷叉对阀片造成的局部撞击，从而避免了阀片的“窗式”损坏。

7.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，菌状阀头由内置碳纤维编织体的PEEK热塑性工程材料压制而成。

8.  根据权利要求1所述的节能型大升程往复压缩机气阀，其特征在于，菌状进气阀的阀头具有单密封面，菌状排气阀的阀头具有单密封面和双密封面两种结构；当具有双密封面，阀头上下可以替换使用。

一种节能型大升程往复压缩机气阀
技术领域
本发明涉及压缩机气阀技术领域，尤其涉及一种节能型大升程往复压缩机 气阀。
背景技术
活塞压缩机是一种在工业领域广泛使用的通用机械，气阀被称为活塞压缩 机的“心脏膜瓣“，气阀本质是一种用于控制气体吸入和排出压缩机气缸的高 频次启闭的单向阀，其工作原理和特性决定了它是压缩机更换频率最高的易损 件，每年工业部门要花费大量的维修与采购资金；另据有关资料统计，活塞压 缩机35％以上的非计划停车是由于气阀的损坏所造成，给工业部门造成相当的 安全危害和经济损失。
目前广泛使用的气阀其历史可以追溯到1897年，当时发明的一种钢制阀片 的气阀其基本结构和工作原理一直沿用至今，这种气阀是依赖气缸和进气或排 气管路气体压力之差来控制阀片的启闭的，弹簧的应用是为了试图保证阀片在 压缩机活塞运动到止点位置前及时关闭，避免气体回流造成流量损失，但是准 确的开启和关闭时刻往往由于气缸内工作环境的变化而无法保证，造成密封元 件的颤振和对阀座和升程限制器(阀盖)的冲击，特别是在阀片延迟关闭、压 缩机负荷变化、气体带液、气柱振动等复杂情况下，气阀达不到理想的设计效 果，造成提前损坏。
上述传统结构的气阀普遍采用中心螺栓连接固定阀座和阀盖，阀盖上加工 弹簧坑，布置数量众多的小弹簧作为阀片的关闭弹簧，对于进气阀普遍采用压 叉顶开阀片的方式进行卸荷。这种气阀结构复杂，加工成本高，压降大，功耗 高，如果需要压降小，这就需要气阀的流通面积大，即升程也要大，但是基于 传统气阀的结构特点，升程越大造成了阀片的冲击速度越大，如果从气阀的寿 命考虑，则升程越小越好(某国外著名气阀厂家生产的气阀升程只有 1mm～1.2mm)。这是传统气阀结构固有的设计矛盾。
故现有技术有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性好和经济性强的节能型大升程 往复压缩机气阀，并且这种气阀能够适用于电子-液压智能启闭控制系统。
本发明的技术解决方案之一：取消了传统往复式压缩机网状阀片气阀的中心 固定螺栓和阀盖上布置众多的小的关闭弹簧，代之以一根贯穿原中心螺孔的阀 片推杆，推杆下端和阀片装配一体，并用螺母锁紧。推杆上装配有弹簧座和中 央弹簧，中央弹簧的弹簧力根据压缩机气缸和管道内外压差和气流推力进行匹 配设计，其作用为阀片的落座关闭弹簧，保证阀片在止点位置的可靠关闭，并 对落座速度进行缓冲。阀片外圆对侧开半圆孔槽，孔槽对应于阀盖内圆的导向 柱，导向柱同时也是阀座和阀盖的定位销，使得阀片沿导向柱上下运动，这种 定位办法同时避免了阀片的周向转动和减少了阀片的倾侧运动，保证了密封效 果，提高了阀片的使用寿命。
所述推杆由内置碳纤维编织体的PEEK特种热塑性工程材料压制而成，推杆 导向套由PTFE自润滑性材料制成。
所述网状阀片装配有加强筋，以提高网状阀片外缘部分运动的一致性。所述 推杆和所述阀片通过螺母锁紧，螺母为PEEK热塑性工程塑料，以防止极端情 况下螺母松动后落入气缸造成事故。
所述推杆上端设有蝶形弹簧座，该蝶形弹簧座通过内置双瓣式弹簧锁紧块与 所述推杆固定连接。
所述推杆与阀片相连接，卸荷时避免了传统的进气阀卸荷叉对阀片造成的 局部撞击，从而避免了阀片的“窗式”损坏。
中央弹簧的弹簧力根据气缸和管路产生的压差和气流推力计算而得，具有 线径小，长度大且易于变曲的设计特点，从而允许阀片或阀头取得大升程，减 少压降，克服了传统网状气阀结构所导致的运行可靠性与经济性的矛盾。
本发明的技术解决方案之二：对于高速、小型压缩机气阀，以及存在液击、 油粘滞、颗粒杂质较多的压缩机气阀，可以在前述技术解决方案之一的基础上， 使用菌状阀头替代网状阀片，进一步提高气阀升程和流通面积，以减少液击、 油粘滞和颗粒杂质的影响，并为高速、小型压缩机提出一种新的气阀设计方案。 在此方案中，技术解决方案之一所述推杆和菌状阀头通过螺纹连接或加工为一 体。菌状阀头由内置碳纤维编织体的PEEK热塑性工程材料压制而成，保证阀头 在大升程、高速的工况下的运行可靠性。菌状进气阀的阀头具有单密封面，菌 状排气阀的阀头具有单密封面和双密封面两种结构。当具有双密封面，阀头上 下可以替换使用。阀座圈密封面采用流线型设计，提高了气体流通效率。中央 弹簧的结构与设计原理与前述技术解决方案之一相同。
本发明的有益效果：
简化气阀结构，减少气阀零件数量和加工难度，提高易损件使用寿命，加 大气阀流通面积，提高气阀运行可靠性和经济性。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例2结构示意图；
图3为本发明实施例3结构示意图；
图4为本发明实施例4结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
参阅图1，一种节能型大升程往复压缩机进气阀，包括推杆1、中央弹簧4、 阀座7、网状阀片8以及阀盖9，推杆1上端设有蝶形弹簧座2，中央弹簧4位 于弹簧座2与阀座7之间，装配后受到一个预先设定的压预紧力。弹簧4下端设 有弹簧预紧力调整垫片6，通过增加或减少弹力调整垫片的数量从而实现预紧力 的大小改变以适应不同工况。阀片8外圆对侧开半圆孔槽，孔槽对应于阀盖9 内圆设有导向柱11。导向柱11同时也是阀座7和阀盖9之间的定位销。推杆1 由内置碳纤维编织体的特种PEEK材料制成。网状阀片8边缘通过加强筋提高 刚性，以保持与中心部分的同步运动。推杆1和阀片8通过螺母10锁紧，螺母 10为PEEK材料制成的螺母。弹簧4为中央弹簧，替代传统气阀安装于阀盖弹 簧坑中的分布式小弹簧。中央弹簧的弹簧力根据气缸和管路产生的压差和气流 推力计算而得，具有线径小，长度大且易于变曲的设计特点，从而允许阀片取 得大升程。推杆1上端设有蝶形弹簧座2，蝶形弹簧座2通过内置双瓣式弹簧锁 紧块3与推杆1固定连接。
推杆1上端采用一个线径小，长度大且易于发生弹力变化的中央弹簧，替代 传统气阀安装于阀盖弹簧坑中的分布式弹簧。推杆中央弹簧的弹簧力设计有两 种方案，一是作传统气阀使用时，采用传统气阀的弹簧力设计方法，以保证阀 片在压差和气流推力作用下的正常启闭；二是作智能启闭控制气阀使用时，推 杆中央弹簧的弹簧预紧力通过设计大于气缸和进气管路产生的最大静压差和气 流推力产生的同向动压差之和，保证在活塞任何位置气阀仅仅依赖气缸和管路 的压差无法打开阀片进气或排气，而只能在智能启闭气阀控制系统的执行机构 作用下进行启闭动作，完成进气或排气，且任何时刻一旦作用于推杆上的卸荷 力撤除，气阀能够立即可靠关闭。本发明的材料和结构特性、弹簧的设计特性 允许气阀采用大升程，大升程减少了功率损失，提高了气阀效率，同时有助于 气体中大颗粒杂质的通过。
实施例2：
参阅图2，一种节能型大升程往复压缩机排气阀，排气阀基本结构和设计原 理同上，但是推杆弹簧3内置于排气阀阀盖7上端的圆形弹簧套筒内，以使弹簧 产生向下的推力，使得阀片6贴紧阀座5。
实施例3：
参阅图3，一种节能型大升程往复压缩机进气阀，实施办法同例1，但使用 菌状阀头替代实施例1中的网状阀片，进一步提高气阀升程和流通面积，以减少 液击、油粘滞和颗粒杂质的影响，并为高速、小型压缩机提出一种新的气阀设 计方案。
实施例4：
参阅图4，一种节能型大升程往复压缩机排气阀，实施办法同例2，但使用 菌状阀头替代实施例2中的网状阀片，进一步提高气阀升程和流通面积，以减少 液击、油粘滞和颗粒杂质的影响，并为高速、小型压缩机提出一种新的气阀设 计方案。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本 发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的 专利范围中。