往复式压缩机的排气阀组件的制作方法

专利名称

：往复式压缩机的排气阀组件的制作方法

技术领域

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本发明涉及一种往复式压缩机的排气阀组件，更具体地说，涉及一种能够增进汽缸中被排放的压缩气体的排放效率并将产生的噪音减到最小的往复式压缩机的排气阀组件，。

背景技术

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简要地说，往复式压缩机是一种当活塞在汽缸中直线往复运动时吸入并压缩制冷气体的设备。往复式压缩机根据驱动机构大致分为两种方法。一种方法是将旋转运动转变为直线往复运动，并将直线往复运动传递给活塞。另一种方法是直接将电机的直线往复运动传递给活塞。
图1为示出往复式压缩机的一个例子的示图。如图所示，往复式压缩机包括与吸气管1和排气管2相连的外壳10；前支架20和中支架30，它们以一定间隔安装在外壳10中并由弹簧(未示出)弹性地支撑；安装在前支架20与中支架30之间的驱动电机40，产生直线往复驱动力；插在前支架20中的汽缸50；接受驱动电机40的驱动力并因此在汽缸50中直线往复运动的活塞60；遮盖活塞60的后支架70；弹性地支撑活塞60并引起活塞60的谐振运动的谐振弹簧80；与活塞60的端面相连的吸气阀90，吸气阀90根据活塞60的直线往复运动控制进入汽缸50的气流；以及安装在汽缸50一侧的排气阀组件100，排气阀组件100根据活塞60的直线往复运动控制汽缸50中压缩气体的排放。
驱动电机40包括安装在前支架20与中支架30之间的外定子41；插在外定子41中并安装在前支架20上的内定子42；与外定子41相连的线圈43；以及插在外定子41与内定子42之间能够直线移动的活动部件44。活动部件44包括汽缸固定件45以及与固定件45相连的多个磁体46，并且固定件45与活塞60相连。
排气阀组件100包括排气盖101，用于遮盖汽缸50的内部空间；位于排气盖101中并打开/关闭汽缸的内部空间的排气阀102；以及弹性地支撑排气阀102的阀弹簧103。排气管与排气盖相连。
未在以上说明的104和105，分别为连接螺栓和螺母。
以下将说明上述往复式压缩机的工作原理。
首先，当压缩机接通电源时，驱动电机40产生直线往复驱动力，并因此，驱动电机的活动部件44直线往复运动。活动部件44的直线往复运动传递给活塞60，从而活塞60在汽缸50的内部空间中直线往复运动。根据活塞60在汽缸50的内部空间中的直线往复运动，当吸气阀90和排气阀组件100通过汽缸59中产生的压力差打开/关闭气道时，气体被吸入汽缸50、压缩并排出。在汽缸50的内部空间被压缩并从其中排出的气体，经过排气盖101内部并通过排气管2排放到外壳10的外部。以上的这个过程不断重复，因此能够将气体压缩。
在该往复式压缩机中，产生噪声的程度受到排气阀组件100的工作影响，排气阀组件用于排出被活塞50的直线往复运动所压缩的气体。而且，排气阀100的工作影响排出气体的流阻，进而影响排气量。因此，对于排气阀组件100的研究是增加可靠性并提高效率的重要因素，有很多研究正在进行。
图2为示出用于往复式压缩机的排气阀组件的传统结构的一个例子的示图。如图所示，用于传统往复式压缩机的排气阀组件包括用于遮盖汽缸50的内部空间的排气盖110；插在排气盖110中并用于打开/关闭汽缸50的内部空间的排气阀120；以及用于弹性地支撑排气阀120的阀弹簧130。排气盖110形成为具有一定厚度的帽盖形状。即，排气盖110具有在圆柱形部分111的一侧弯曲并延伸的固定部件112，圆柱形部分111具有一定长度和直径并且与前支架20相连；与圆柱形部分111一侧的排气管2相连的排气孔113；以及形成在圆柱形部分111另一侧的支撑壁部分115，该支撑壁部分遮盖着圆柱形部分111。支撑壁部分115与圆柱形部分111垂直相交。
排气阀120具有在半球121的一侧凸出的弹簧连接部分122，且圆形压缩板123将汽缸50的内部空间封闭，并位于主体部分121的另一侧。
阀弹簧130为一个具有一定长度的盘簧。
阀弹簧103的一侧与排气阀的弹簧连接部分122相连，且其另一侧由排气盖110的支撑壁部分的内表面114接触地支撑。此时，排气阀的压缩板123与接触表面S1相接触，该接触表面S1为气缸50的一个端面。与阀弹簧130相接触的排气盖101的支撑壁部分的内表面114为一个平面，其平行于与排气阀的压缩板123相接触的气缸50的接触表面S1。
以下将详细说明上述的用于传统往复式压缩机的排气阀组件的工作原理。
如图3所示，当活塞60从顶部死点移动到底部死点时，气缸50的内表面处的压力差使排气阀的压缩板123贴在气缸50的接触表面S1上。在此贴附的同时，吸气阀90打开，从而通过形成在活塞60中的通道将气体引入气缸50的内部空间。
如图4所示，当活塞60从底部死点移动到顶部死点时，吸气阀90将活塞60的气道封闭，从而将吸入汽缸50的内部空间的气体逐渐压缩。当气体处于预定的压缩状态时，阀弹簧130支撑的排气阀120打开，从而排出压缩气体。此过程不断重复，因此能够将气体压缩。
在上述排气阀组件中，将用于排气的汽缸50的内部空间以及用于打开/关闭气缸50的内部空间的排气阀90的形状构造成具有最大排气面积。因此，排气气流平稳，并且由于一次排出大量气体，所以排气效率很高。
但是，弹性支撑排气阀120的弹簧阀130的弹性刚度设计得较低，以便使排气阀120平滑地运动。所以，当排气阀120移动时，其移动宽度将变大，从而阀120与气缸50接触时产生的冲击将增强，从而产生高频的阀接触噪音。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于往复式压缩机的排气阀组件，其能够将产生的噪音减到最小，并增加在气缸中压缩并排出的气体的排气效率。
为获得本发明的这些以及其他优点并根据本发明的目的，如此处具体所示例并大致说明的，提供一种用于往复式压缩机的排气阀组件，包括与前支架相连的排气盖，以便遮盖活塞所插入其中的汽缸；插入排气盖中并用于打开/关闭汽缸的内部空间的排气阀，气体在该空间中压缩；以及非平衡且弹性的支撑装置，该装置弹性地支撑排气阀，从而使当排气阀与汽缸相接触时施加在排气阀上的接触压力是不平衡的。
从下面的结合附图对本发明进行的详细说明中，本发明的上述以及其他的目的、特点、方面和优点将变得更为清晰。

对本发明提供进一步理解的附图包含在说明书中并构成本说明书的一部分、示出本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。
在图中图1为示出一般往复式压缩机的剖视图；图2为示出用于传统往复式压缩机的排气阀组件的剖视图；图3和图4分别为示出用于传统往复式压缩机的排气阀组件的工作状态的剖视图；图5为示出根据本发明的用于往复式压缩机的排气阀组件的一个

具体实施例方式

将具体参照本发明的优选实施例进行说明，优选实施例在附图中作为例子示出。
图5为示出根据本发明的用于往复式压缩机的排气阀组件的一个实施例的剖视图，且图6为沿图5中A-B线截开的剖视图。
如图所示，往复式压缩机的排气阀组件包括与前支架相连从而遮盖汽缸200的排气盖210；插入排气盖210中用于打开/关闭汽缸200的内部空间的排气阀220，气体在该空间中被压缩；以及非平衡且弹性的支撑装置，该装置弹性地支撑着排气阀220，从而使当排气阀220与汽缸200的接触面S1相接触时施加在排气阀220上的接触压力是不平衡的。
在汽缸200中，活塞230所插入的插入孔202在圆柱形的主体部分201中形成，与排气阀220相接触的接触面S1形成在主体部分201的一个侧面上。汽缸200与支架240相连，且活塞230插在汽缸的插入孔202中，以便直线往复运动。
活塞230具有形成在其中以便穿过活塞230的气道231，以及安装在其一侧端用于打开/关闭气道231的吸气阀232。
排气盖210包括具有一定厚度和预定长度的圆柱形部分211；遮盖圆柱形部分211的一侧的支撑壁部分212；以及在圆柱形部分211的另一侧弯曲并延伸的固定部分213。支撑壁部分212的内表面以预定角度形成倾斜面214。排气盖210的固定部件213与支架240相连，以便遮盖汽缸的接触面S1一侧。
排气阀220呈半球形，且半球221的平面为与汽缸的接触面S1相接触的压缩板222。在压缩板222的相对一侧，形成从半球221凸出的连接部分223。排气阀220与汽缸的接触面S1相接触，从而其压缩板222能够封闭汽缸200的内部空间。
非平衡弹性支撑装置包括阀弹簧250，其一侧与排气阀220的连接部分223相连，且其另一侧由排气盖210的支撑壁部分212的内表面接触地支撑，该阀弹簧在离开中心的两侧分别具有不同的匝数；以及排气盖的支撑壁部分212的内表面，即斜面214，阀弹簧250被支撑在该处。
排气盖210的内表面，即斜面214以汽缸的接触面S 1为基础倾斜，该接触面与排气阀220相接触，且倾斜角大于4度。形成排气阀210的支撑壁部分212的厚度为常数，支撑壁部分212以汽缸的接触面S1为基础倾斜。在此时，支撑壁部分212的外表面215也是以汽缸的接触面S1为基础的斜面。
阀弹簧250为一盘簧，且该盘簧呈圆锥形。当制造该盘簧时，将圆锥形盘簧卷曲，从而其开始部分和末尾部分彼此重叠。因此，该盘簧的末尾部分和起始部分所在的盘簧一侧的匝数不同于其另一侧的匝数。在阀弹簧250中，匝数较多一侧的弹性刚度小于匝数较少一侧的弹性刚度。
当阀弹簧250的一侧与排气阀的连接部分223相连，且其另一侧由排气盖的斜面214接触地支撑时，阀弹簧250具有较多匝数的一侧，即，具有较小弹性刚度的一侧，位于斜面214距离汽缸接触面S1最远的一侧，且阀弹簧250具有较少匝数的一侧，即具有较大弹性刚度的一侧，则位于斜面214距离汽缸接触面S1最近的一侧。此时，在由阀弹簧250弹性支撑并压在汽缸接触面S1上的排气阀220中，在排气阀220的由阀弹簧250的较小弹性刚度一侧支撑的部分上施加有较低的压力，而在排气阀220的由阀弹簧250的较大弹性刚度的另一侧支撑的相对的部分上施加有较高的压力。
用于防止阀弹簧250转动的防转凸起216形成在排气盖的斜面214上，阀弹簧250由该斜面支撑。阀弹簧250的盘簧末端位于该防转凸起216处。
作为改进方案的例子，可以使用圆柱形盘簧作为阀弹簧。圆柱形盘簧的弹性刚度在其以中心为基础的两侧有所不同。即，圆柱形盘簧的起始部分及其末尾部分彼此重叠，所以盘簧的起始部分和末尾部分重叠的一侧匝数多于其相对一侧。此时，弹簧具有较多匝数的一侧具有较小的弹性刚度，而弹簧具有较少匝数的另一侧具有较大的弹性刚度。
气体通过排气孔217排放到外壳之外，该排气孔217位于排气盖的圆柱形部分211处。在圆柱形部分211形成有排气孔217的一侧，汽缸的接触面S1与排气盖的斜面214之间的距离最近。因此，从排气孔217排出的气流很流畅。
图7为示出根据本发明的用于往复式压缩机的排气阀组件的另一实施例的剖视图。在此图中，与以上实施例相同的部分由相同的标号示出。
以下将参考图7说明用于往复式压缩机的排气阀组件的另一实施例。
活塞230插入与支架240相连的汽缸200中，且排气盖260与支架240相连，从而覆盖汽缸200的一侧。
排气盖260包括具有一定厚度和预定长度的圆柱形部分261；遮盖圆柱形部分261的一侧的支撑壁部分262；以及在圆柱形部分261的另一侧弯曲并延伸的固定部分263。支撑壁部分262具有一定厚度并且与圆柱形部分261垂直相交。排气孔264位于圆柱形部分261的一侧，气体通过该排气孔排出。排气盖260的固定部分263与支架240相连，从而覆盖接触面S1，接触面S1为汽缸200的一个侧表面。此时，排气盖的支撑壁部分的内表面265与汽缸的接触面S1彼此平行。
而且，用于打开/关闭汽缸200的内部空间的排气阀270插在排气盖260中。排气阀270呈半球形，且半球的平面为与汽缸的接触面S1相接触的压缩板272。具有预定面积的斜面273形成在半球271的压缩板272的相对侧，并形成从斜面273中心处凸出的凸出部分274。排气阀的斜面273以排气阀与汽缸的接触面S1相接触的压缩板272为基础倾斜，且倾角大于4度。排气阀270的插入方式使得压缩板272与汽缸的接触面S1相接触。
用于弹性地支撑排气阀270的阀弹簧280与排气盖260的内侧相连。阀弹簧280的一侧由排气盖的内侧面265支撑，且其另一侧与凸出部分274相连，同时，由斜面273接触地支撑。
阀弹簧280为一盘簧，在其以中心为基础的两侧具有不同的弹性刚度。如上所述，阀弹簧280为圆锥形盘簧或圆柱形盘簧。
阀弹簧280的一侧由排气盖的内侧面265支撑，而其另一侧则与排气阀270相连，阀弹簧280的弹性刚度较小的一侧位于距离排气阀270的压缩板272最近的斜面273一侧，而阀弹簧280的弹性刚度较大的一侧位于其相对侧。此时，在由阀弹簧250弹性支撑并压在汽缸接触面S1上的排气阀270中，在排气阀270的由阀弹簧250的较小弹性刚度一侧支撑的部分上施加有较低的压力，而在其由阀弹簧250的较大弹性刚度的另一侧支撑的相对部分上施加有较高的压力。
用于防止阀弹簧转动的防转凸起形成在排气盖的内侧面的一侧，或形成在排气阀的斜面的一侧。
排气孔264形成在排气盖210一侧，在该侧排气阀的斜面与排气阀的压缩板之间的距离最近。
以下，将说明用于往复式压缩机的排气阀组件的工作效果。
驱动电机的驱动力传递给活塞230，因此活塞230在汽缸200内直线往复运动。此时，当活塞230从上部死点向底部死点移动时，如图8所示，汽缸200的内部空间的压力差将排气阀的压缩板222贴附在汽缸的接触面S1上。同时，吸气阀232打开并因此通过活塞230的气道将气体引入汽缸200的内部空间。
如图9所示，当活塞230从底部死点向上部死点移动时，吸气阀232关闭活塞230的气道，从而将吸入汽缸200内部空间的气体逐渐压缩。此时，当气体处于预定压缩状态时，由阀弹簧250支撑的排气阀220打开，因此将压缩气体排出。此时，由于阀弹簧250对排气阀220施加不平衡的压力且排气阀的压缩板222上受到的是恒定的气体压力，所以在排气阀上施加较低弹力的部分处，打开阀门的时间点变快。通过这些操作，可以迅速排放大量气体。
之后，当活塞230从上部死点再次向底部死点移动时，阀弹簧250的弹力将曾被汽缸200的内部空间的压力差打开的排气阀220贴附在汽缸的接触面S1上，并因此封闭汽缸200的内部空间。此时，由于阀弹簧250产生的不平衡弹力排气阀220上受到较大弹力的部分，首先与汽缸的接触面S1接触。以此方式，排气阀的压缩板222贴附在汽缸的接触面S1上。因此，当排气阀220封闭汽缸的内部空间时，减轻了排气阀220与汽缸200之间的冲击。
不断重复上述过程，气体能够被吸入、压缩并排出。
图10为根据排气盖的斜面的倾斜角和排气阀斜面的斜角绘成的噪音和排气效率的曲线图。如图所示，排气效率在倾斜角为5度时最高，且当倾斜角变大时噪音变小。图11为示出传统往复式压缩机排气阀组件与本发明的往复式压缩机排气阀组件所产生噪音的曲线图。
如上所述，在往复式压缩机的排气阀组件中，弹性地并且非平衡地支撑排气阀的弹力施加在排气阀220上。因此，当排气阀220通过活塞230往复运动产生的压力差打开/封闭汽缸200的内部空间时，减弱了排气阀220与汽缸200之间的冲击。因此，减小了排气阀220与汽缸接触时产生的噪音，从而提高了可靠性。而且，压缩后的气体快速而流畅地排放，从而能够根据排气量的增长而提高排气效率。
由于在不背离本发明的精神和要旨的前提下，本发明可以以多种形式实施，因而还应理解，除非特别说明，上述实施例并不限于前述说明的任何具体内容，而是应将其宽泛地视为处于所附权利要求中所确定的宗旨和范围内，并因此处于该权利要求的范围内或其等同物内的所有的变更和修改都意图由所附权利要求所涵盖。

权利要求

1.一种用于往复式压缩机的排气阀组件，包括排气盖，该排气盖与前支架相连从而遮盖活塞插入其内的汽缸；排气阀，该排气阀插在排气盖中，并打开/关闭汽缸的内部空间，气体在该内部空间被压缩；以及非平衡弹性支撑装置，该装置弹性地支撑排气阀，从而使得当阀与汽缸的接触表面接触时施加在排气阀上的接触压力是不平衡的。
2.根据权利要求1的排气阀组件，其特征在于，非平衡弹性支撑装置包括阀弹簧，其一侧与排气阀固定连接，且其另一侧由排气盖的内侧面接触地支撑；以及支撑阀弹簧的排气盖的倾斜表面。
3.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，排气盖的倾斜表面的倾斜角大于4度。
4.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧在离开中心的两侧具有不同的弹性刚度。
5.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，排气盖的倾斜表面以与排气阀相接触的汽缸接触表面为基础而倾斜；且阀弹簧具有较大弹性刚度的一侧位于倾斜表面上距离汽缸的接触面最近的一侧。
6.根据权利要求4的排气阀组件，其特征在于，排气盖的倾斜表面以与排气阀相接触的汽缸接触面为基础而倾斜；且阀弹簧具有较小弹性刚度的一侧位于倾斜表面214上距离汽缸的接触面S1最远的一侧。
7.根据权利要求4的排气阀组件，其特征在于，在排气阀的倾斜表面上形成用于防止阀弹簧转动的防转凸起。
8.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，排气盖的倾斜表面的外表面随着倾斜表面倾斜，且排气盖的倾斜表面与其外表面形成的壁的厚度是恒定的。
9.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，用于排气的排气孔形成在排气盖的一侧，在该侧，汽缸接触面与排气盖的倾斜表面之间的距离最近。
10.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧为圆柱形盘簧。
11.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧为圆锥形盘簧。
12.根据权利要求2的排气阀组件，其特征在于，非平衡弹性支撑装置包括阀弹簧，其一侧与排气阀固定连接，且其另一侧由排气盖的内侧面接触地支撑；以及支撑阀弹簧的排气阀的倾斜表面。
13.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，排气阀的倾斜表面的倾斜角大于4度。
14.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧在离开中心的两侧具有不同的弹性刚度。
15.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，排气阀的倾斜表面以排气阀的压缩板为基础而倾斜，该压缩板与汽缸的接触面相接触；且阀弹簧具有较小弹性刚度的一侧位于倾斜表面上距离排气阀的压缩板最近的一侧。
16.根据权利要求14的排气阀组件，其特征在于，排气阀的倾斜表面以排气阀的压缩面为基础而倾斜，该压缩面与汽缸的接触面相接触；且阀弹簧具有较小弹性刚度的一侧位于倾斜表面上距离排气阀的压缩板最近的一侧。
17.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，在排气盖的内部侧面的一侧或者在排气阀的倾斜表面的一侧形成用于防止阀弹簧转动的防转凸起。
18.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，用于排气的排气孔形成在排气盖的一侧，在该侧，排气阀的倾斜表面与排气阀的压缩板之间的距离最近。
19.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧为圆柱形盘簧。
20.根据权利要求12的排气阀组件，其特征在于，阀弹簧为圆锥形盘簧。

全文摘要

一种用于往复式压缩机的排气阀组件包括排气盖，该排气盖与前支架相连从而遮盖插入活塞的汽缸；排气阀，该排气阀插在排气盖中，并打开/关闭汽缸的内部空间，气体在该内部空间中压缩；以及非平衡弹性支撑装置，该装置弹性地支撑排气阀，从而使得阀接触汽缸表面时施加在排气阀上的接触压力是不平衡的。因此，排气阀组件能够改善在汽缸中压缩和排出的气体的排气效率，并能够将排气阀在运动中与汽缸接触时产生的噪音减至最小。