用于往复制冷压缩机的排出簧片阀的制作方法
用于往复制冷压缩机的排出簧片阀的制作方法
【专利说明】用于往复制冷压缩机的排出簧片阀
[0001]请求2012年12月6日提交且题为〃往复式制冷压缩机排出阀衬垫(Reciprocating Refrigerat1n Compressor Discharge Valve Backer)〃的美国专利申请序列第61/734137号的权益，其公开内容在此通过引用以其整体如同详细阐述那样并入。
技术领域
[0002]本公开内容涉及制冷压缩机。更具体而言，其涉及用于压缩气体(如低全球变暖潜力(GWP)和天然制冷剂)的容积式压缩机(例如，往复式活塞压缩机)。
【背景技术】
[0003]在往复式压缩机中，活塞头在下位置与上或"顶部"位置之间被驱动，待压缩的流体在下位置进入压缩缸，压缩流体在上或〃顶部〃位置向缸外驱动。阀板典型地置于缸的顶部处。用语〃顶部〃和〃底部〃并不要求任何相对或绝对垂直定向，而是仅表示缸中的相对位置。阀板承载入口(吸入)阀和出口(排出)阀两者，以在活塞的往复移动中允许流体在适合的点处流入缸中和流出缸。在往复活塞压缩机等等中，压力促动的阀典型地在压缩机的各个轴回转期间开启和闭合一次。
[0004]各种类型的阀是已知的，且已使用了各种类型的阀板。一种类型的压缩机阀结构使用簧片阀。簧片阀可覆盖多个沿周向间隔开的端口。当阀闭合时，其由于阀的刚度和/或压力促动而接触阀座，因此对于吸入阀而言密封离开缸的流，或对于排放阀而言密封进入缸的流。
[0005]具有用于吸入和排出目的的簧片阀的新近压缩机构造可见于2012年9月4日提交的美国序列第61/696729号中。此压缩机通过刚性衬垫保护排出簧片免于过度弯曲。此衬垫具有通常凸出(当在纵向截面上看时围绕水平轴线的凸起)的下侧，其与最大期望开启状态中的簧片的凹入的外侧/上面互补。
【发明内容】
[0006]本公开内容的一个方面涉及用于簧片阀的衬垫。衬垫具有:用于接合阀簧片的第一表面；与所述第一表面相对的第二表面；用于安装到压缩机壳体上的底座部分；用于接合所述簧片的远侧部分的远侧部分；以及将底座部分连接到远侧部分上的至少一个主干。第一表面沿主干的一部分横向地凸出。主干在底座部分附近比远侧部分附近相对更宽。
[0007]在各种实施例中，远侧部分包括多个叶，且至少一个主干包括多个主干。
[0008]在各种实施例中，多个叶为多个邻接的叶。
[0009]在各种实施例中，多个主干和多个叶在数量上相等。在各种实施例中，数目为三。
[0010]在各种实施例中，底座部分具有刚好两个螺栓孔。
[0011]在各种实施例中，在从近侧端部的跨度的35%位置处的主干的宽度比从远侧端部的跨度的35%位置处的主干宽度大至少15%。
[0012]在各种实施例中，从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%的位置处的主干的宽度比从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%位置处的主干宽度大至少15%。
[0013]在各种实施例中，主干内间隙具有从安装孔的中心到叶的中心的跨度的10%到30%的长度。
[0014]在各种实施例中，主干具有侧向凸起。
[0015]在各种实施例中，衬垫本质上由冲压钢构成。
[0016]本公开内容的另一个方面涉及一种压缩机阀组件，包括:阀板，其具有:安装表面部分；端口 ；以及包围端口的座；所述衬垫；以及簧片，其具有:安装到安装表面部分上底座，其夹在安装表面部分与衬垫的底座部分之间；以及定位成在闭合端口的闭合状态与端口畅通的开启状态之间弯曲的远侧部分。
[0017]在各种实施例中，存在多个所述端口。
[0018]在各种实施例中，簧片为安装成控制流通过多个端口的单个簧片。
[0019]在各种实施例中，底座部分附近相比于远侧部分附近，衬垫具有比簧片的平面形状成比例更宽的平面形状。
[0020]在各种实施例中，在从近侧端部的跨度的30%位置处的主干的宽度比所述位置处的簧片的对应主干的宽度大至少15%。
[0021]在各种实施例中，在从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%位置处的主干的宽度比所述位置处的簧片的主干的宽度大至少15%。
[0022]本公开内容的一个方面涉及压缩机，包括:具有至少一个缸和此阀组件的外壳；曲轴；以及对于各个所述缸:安装成在缸内至少部分地往复移动的活塞；将活塞联接到曲轴上的连接杆；以及将连接杆联接到活塞上的销，销具有:安装在活塞的第一收纳部分和第二收纳部分中的第一端部部分和第二端部部分；以及接合连接杆的中心部分。
[0023]在各种实施例中，联接到曲轴上的电动马达在外壳内。
[0024]在各种实施例中，阀为排出阀。
[0025]在各种实施例中，存在多个所述端口。
[0026]在各种实施例中，簧片为安装成控制流通过多个端口的单个簧片。
[0027]本公开内容的另一个方面涉及一种用于使用压缩机的方法，包括:运行压缩机，以便簧片在所述开启状态与闭合状态之间交替。
[0028]本公开内容的另一个方面涉及一种用于制造此压缩机的方法。该方法包括以下至少一者:以所述衬垫替换现有的衬垫，现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽；或再设计现有衬垫的构造，现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽。
[0029]在各种实施例中，相对于现有的衬垫，以下的任何组合:主干内孔缩短至少20%，更具体是30%到60% ;主干内孔长度的非对称性增大；增加了一对侧向外侧凸起；衬垫材料不变；厚度不会增加超过5%，如果有的话；簧片构造不变。
[0030]本公开内容的另一个方面涉及一种包括此压缩机的制冷系统，以及:穿过压缩机的制冷剂再循环流动通路；沿压缩机下游的流动通路的第一热交换器；沿第一热交换器下游的流动通路的膨胀装置；以及沿膨胀装置下游的流动通路的第二热交换器。
[0031]在各种实施例中，制冷剂填料为R410a。
[0032]在各种实施例中，系统为固定制冷系统，其还包括:多个制冷空间；以及多个所述第二热交换器，各个均定位成冷却相关联的所述制冷空间。本公开内容的另一个方面涉及包括此衬垫的压缩机阀组件。
[0033]一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐明。其它特征、目的和优点将根据描述和附图显而易见，且根据权利要求显而易见。
【附图说明】
[0034]图1为压缩机的侧视图。
[0035]图2为图1的压缩机的垂直纵向截面视图。
[0036]图3为图1的压缩机的缸的局部垂直纵向截面视图。
[0037]图4为阀板和吸入阀簧片组件的下侧视图。
[0038]图5为图4的阀板的下侧视图。
[0039]图6为处于中间位置的图3的缸的视图，其中阀的压缩状态以实线示出，且膨胀/吸入状态以虚线示出。
[0040]图7为示出排出阀簧片和组装到其上的衬垫的图4的板的视图。
[0041]图8为图7的板的局部分解顶视图。
[0042]图9为用于组装到板上的衬垫的视图。
[0043]图10为衬垫的平面视图。
[0044]图11为沿线11-11截取的图10的衬垫的截面视图。
[0045]图12为沿线12-12截取的图10的衬垫的截面视图。
[0046]图13为沿线13-13截取的图10的衬垫的截面视图。
[0047]图14为现有技术的衬垫的平面视图。
[0048]图15为图10 (实线)和图14 (虚线，具有一条长线和两条短线)的衬垫的重叠的平面视图。
[0049]图16为图14的衬垫的冯米塞斯应力图。
[0050]图17为图10的衬垫的冯米塞斯应力图。
[0051]图18为图14的衬垫和簧片的重叠平面视图。
[0052]图19为图10的衬垫和簧片的重叠视图。
[0053]图20为嵌入(在最终定位/装固之前较松)头部铸件框架中的备选衬垫的视图。
[0054]图21为制冷系统的示意性视图。
[0055]图22为固定商业制冷系统的示意性视图。
[0056]图23为另一个备选衬垫的平面视图。
[0057]图24为另一个备选衬垫的平面视图。
[0058]不同附图中相似的参考标号和标记指示相似的元件。
【具体实施方式】
[0059]图1和2示出了示例性压缩机20。示例性压缩机基于美国序列第61/696729号中示出的构造。然而，本教导内容可应用于备选压缩机构造。如下文进一步所述，本公开内容教导了一种可应用于此压缩机上的新的排出阀衬垫。压缩机20具有壳体(外壳)组件22。示例性压缩机包括电动马 达24(图2)。示例性外壳22具有吸入端口(入口)26和排出端口(出口)28。壳体限定多个缸30、31和32。各个缸容纳相关联的活塞34，其安装成至少部分地在缸内往复移动。示例性多缸构造包括:一列式；V形(V字形)；以及水平相对的。示例性一列式压缩机包括三个缸。各个缸均包括吸入位置和排出位置。例如，缸可并联联接，以便吸入位置为由吸入端口 26给送的共用/公共吸入室，且排出位置为给送排出端口 28的共用/公共排出室。在其它构造中，缸可共用吸入位置/状态，但具有不同的排出位置/状态。在其它构造中，缸可为串联的。示例性基于碳氟化合物的制冷剂为R-410A。示例性基于二氧化碳(CO2)(例如，按质量/重量至少50%的CO2)的制冷剂为R-744，且其它在下文中论述。
[0060]各个活塞34均经由相关联的连接杆36联接到曲轴38上。示例性曲轴38由轴承保持在外壳内，以围绕轴线500旋转。示例性曲轴与电机24的转子40和定子42同轴。各个活塞30-32均经由相关联的肘销44联接到其相关联的连接杆36上。图3将销44示为具有中心部分46，其安装成在连接杆36的远侧端部部分50中的孔口 48中旋转。示例性孔口可在套管(未示出)中过盈配合在连接杆的主件中。销具有安装在活塞的相关联的收纳部分的孔口 54和55中(例如，经由过盈配合，如压配合，或通过轴接配合)的第一端部部分52和第二端部部分53。
[0061]不例性活塞具有远侧端部面60(图3)和侧向/周向表面62。一个或多个密封环64可承载在表面62的对应凹槽66中。缸分别具有缸壁/表面70。
[0062]图3示出了由阀板80(用于簧片阀系统)的下侧78形成的缸上端部/壁76。示例性阀板80安装到外壳的缸体84的上面82上，其中垫圈86在其间用于密封。
[0063]各个缸均具有在其上表面与下表面之间延伸穿过板80的多个入口 /吸入端口 90和出口 /排出端口 92。穿过端口的流动由阀控制。在该实例中，入口阀94和出口阀96两者为簧片阀。图3也示出了吸入阀簧片100和排出阀簧片102。各个簧片均具有刚性地安装到外壳上的近侧/底座端部部分(底座)104、106。各个簧片均具有远侧端部部分108、110，其可通过簧片的弯曲来转移，以使相关联的端口解锁，且可松弛来阻挡相关联端口。图3还示出了排出阀衬垫111，其限制排出阀簧片的弯曲范围。
[0064]阀衬垫111具有近侧/底座端部部分(底座)112。衬垫具有下侧/下表面113和顶部/上表面114，且簧片102具有下侧/下表面115和顶部/上表面116。在示例性实施方式中，紧固件(如螺栓118)将簧片底座部分106夹在/夹紧在衬垫底座部分112与阀板80的上表面/面120之间，具有簧片下侧115和板上表面120与簧片上表面116和衬垫下侧113之间的局部接触。如下文进一步所述，示例性簧片具有本质上平的且闭合排出端口的松弛状态，以及本质上与衬垫下侧全长接触的弯曲状态(图6)。
[0065]图4为阀板的下侧视图，其中仅三个吸入阀簧片100安装到其上。为了易于图示，未包括下文将看到的排出阀簧片和衬垫。图4与示例性的缸的示例性三缸体相关联。给定压缩机上存在缸的一个或多个此类缸体。其它数目的缸也明显可能。
[0066]图5为单独的板的对应视图。对于各个缸，存在三个吸入端口 90 (单独标为90A、90B和90C)，以及三个排出端口 92 (单独标为92A、92B和92C)。图4将各个簧片100示为阻挡所有三个相关联的端口。簧片的底座104具有端部/边缘130。示例性底座104包括具有使簧片与板套准的收纳定位销132的一对孔口的横向腹板。销132延伸到板中的对应孔口中，且可压配合来与簧片对齐。示例性簧片具有一对臂或分支134与136，其从底座104沿侧向延伸，且分别穿过相邻的排出端口之间，其中134穿过92A与92B之间，而136穿过92B与92C之间。这些分支134和136在远侧端部部分108处再连结，远侧端部部分108以分别与吸入端口相关联的示例性的三个叶140A、140B和140C(共同且单独地为140)形成。各个叶均还包括通常圆形的主要部分，以及向远侧突出的末梢部分或凸片142。示例性的叶主要部分与彼此合并，其中叶140A和140C的主要部分分别与分支134和136和其间的叶140B合并来连结它们。
[0067]图5进一步将各个阀端口示为具有外接相关联的端口的相关联的阀座150。阀座150具有边沿，其可形成为原板的平的下表面的完整部分(例如，板80可由板原料加工，其具有对应于最终的上表面和下表面的两个表面)。各个阀座均由环154包绕。示例性环为垂直的缓和/加工的区域。示例性环为环形，其中各个环仅与相邻吸入端口的环合并。环的深度对应于座高度。图3将端口示为圆形，具有轴线和座处的半径(沿座的内表面)。
[0068]图6为处于中间位置的图3的缸的视图，其中阀的压缩状态以实线示出，且膨胀/吸入状态以虚线示出。在膨胀状态中，末梢142处的吸入簧片100(位置100’)的下侧相对于缸壁中的止档隔间的底座触底。环限制阀与板之间的接触(且限定座)。闭合的排出阀簧片以虚线示为102’，同时以实线示出开启。
[0069]图7示出了布置成通常类似于阀板80的相对面上的吸入簧片的三个排出簧片102和相关联的衬垫111。图8的分解视图示出了簧片和衬垫的其它细节。示例性簧片102(图8)具有沿其底座部分106的一对孔200，以用于容纳螺栓118的轴或其它紧固件。衬垫111的示例性底座部分112可具有类似大小和位置的孔202。示例性阀板80还具有类似的孔204，其在示例性实施例中有螺纹，以收纳螺栓118的螺纹轴。
[0070]如下文进一步所述，示例性簧片102还包括与用于收纳销(未示出)的板中的孔208互补的一对侧向内侧较小孔206，销可类似于图4中的定位销132。在示例性实施方式中，不存在此定位销，但孔208和206为使用相同板和簧片但不同衬垫的基准系统的残留部分(vestige)。
[0071]图8进一步将各个排出簧片102示为包括从底座部分106向远侧延伸的三个臂(其可作为备选特征为分支或主干)210A、210B和210C(共同为210)。这些臂中的各个延伸到相关联的末端叶212A、212B和212C(例如，本质上形成为与相关联的臂210的远侧端部合并的平面形状中的圆形)。示例性臂210具有通常平行于彼此的一对侧缘。示例性臂210略微与彼此成角地分叉。图8也示出了排出端口的座220和周围的环222。示例性环与彼此邻接。在示例性板中，各个缸均具有以线性阵列的三个排出端口。然而，如下文所述的其它数目也是可能的。在其闭合状态中，沿各个叶的簧片下侧坐在相关联的端口的座220上。
[0072]示例性衬垫111还包括三个臂(备选表示为分支或主干)230A、230B和230C (共同为230)，其分别从底座部分112延伸出，直至相关联的末端叶232A、232B、232C(共同为232)。在该实施方式中，各个叶232均与相邻的(多个)叶邻接，以便一对孔口 234A和234B分别形成在中心分支230B的相对侧上，在中心分支与相关联的侧向/外侧分支230A或230C之间。
[0073]如下文进一步所述，图9-13示出了示例性衬垫111的其它细节。示例性衬垫由五规格(gage) (0.2092英寸(5.3mm))的冷轧钢(CRS)形成，更宽泛地说是4到7mm的CRS。图9示意性地示出了限定弯曲的大致边界的呈现的弯曲特征(示意性地示为沿表面的单条线)236和238。弯曲线236通常沿衬垫的中心部分240的边界，沿臂和底座部分212形成。类似地，弯曲线238通常沿由叶形成的中心部分240和远侧部分242之间的接合处。主干的这种弯曲允许中心和远侧部分向上且远离板上表面(例如，如图3中所示)弯曲。图9也示出了一对弯曲部244，其使侧向臂和叶从中心臂和叶(见图12和13)略微向上弯曲。在该实例中，存在沿臂的相对连续的曲率变化，其中近侧部分和远侧部分为平的，以便分别安装衬垫，且提供用于簧片叶接触的平表面(以便簧片叶不会变形，且由此具有困难的密封)。为了参照目的，该曲率将识别为横向的，因为曲率的相关联的轴线横穿主干下侧，因此沿至少一部分横向地凸出，且主干上表面对应地凹入。远侧部分关于近侧/安装部分由臂/主干的弯曲的示例性总静态/松弛角偏离为5到15°，更窄的是8到11°。
[0074]图10示出了安装孔的中心垂直轴线(中心线)580A和580B。相关联的外侧臂几乎关于这些轴线径向地定向，其中臂(例如，切割平面12-12)的直线部分的中心平面几乎沿该线。作为参考系，图10也示出了若干其它特征。叶中心582可为叶周边(例如，对于图10中的右手侧叶，从大约10:30完整延伸至大约5:00)的主弧的几何中心，或可对应于在弯曲时与簧片叶的中心接触衬 垫的下侧的情况共线的位置(簧片叶中心由簧片上的位置限定，在簧片闭合时，其与相关联的端口的中心对准)。在该实例中，可看到切割平面12-12，其沿臂/主干的直线部分纵向地定心，本质上横穿中心582B，且几乎横穿轴线/中心580B。可沿该线/平面或沿中心之间的线/平面(或如下文进一步所述沿其它线/平面)进行沿臂/主干的基准位置的测量。然而，在该实例中，与未横穿孔中心的平面12-12相关联的偏离很小，以致于不会产生影响，且位置可正交于此切割平面突出，以进行相对测量。
[0075]图10示出了标记在从中心580B到中心582B的跨度的30%位置处的基准主干宽度W1A。图10类似地示出了标记在相反方向上(从中心582B朝中心580B)的跨度的30%位置处的宽度W2A。这些相对位置可用作基准点，以测量衬垫的底座部分附近比衬垫的远侧部分附近(下文以数字论述)相对更大的宽度。如果接近远侧部分的宽度相对于衬垫根据其再设计的基准不变，则该相对差异将与近侧部分附近的相对增大相同。此测量的另一个基准位置将为从任一中心的跨度的35%。
[0076]作为另一个参考系，图10也示出了衬垫的近侧端部260和远侧端部262。在该实例中，这些沿平面12-12标记。如果作为备选标记为附图中看到的最高和最低末端，则这些将仅略微转移(对于260略微反时针方向，且对于262略微反时针方向)，且将不会使用这些作为代替中心的基准点来较大地影响相对测量。以相似的方式，图10也包括分别从近侧端部到远侧端部的这两个基准位置260和262之间的跨度的35%处分别测得的近侧宽度W2a和远侧宽度W2B。另外，W2A与W2b之间的差异可提供再设计中的相对较大的近侧宽度和/或宽度增大的指示。该测量的另一个备选位置为从任一端部的跨度的40%。
[0077]图14示出了基准衬垫800，其具有底座部分802、邻接的叶远侧部分804，以及将底座部分连结到远侧部分上且以类似于上文所述的方式限定一对孔808A和808B的臂806A、806B和806C。除臂和臂内孔的性质之外，该示例性基准否则可类似于衬垫111。因此，可保留厚度和材料。在备选结构中，可存在对这些的变化。示例性小变化将为达到5%的厚度变化。图15示出了在平面形状中重叠和突出区别的两个衬垫。基准的示例性臂在比衬垫111的臂更长的跨度上具有通常一致的宽度。在该实例中，衬垫111的臂沿本质上其近侧的一半较大地加宽，且足以合并和将臂内孔口长度减小较大的量。这本质上在位置246A和246B处添加了材料，以减小臂内孔口的孔(使其近侧端部向远侧转移)。臂近侧部分的示例性加宽还在外侧臂的近侧部分处的外侧位置248A和248B处添加材料，以产生翼状结构。如图15中所示，这些翼状结构通过本质上最大地减小沿臂的侧向侧的近侧部分与臂之间的接合点830的曲率(增大曲率半径)而具有较大凸起(甚至超过由加厚基准臂的近侧部分形成的假想边界820)。图15将翼248B中的该添加材料的宽度示为超过仅与曲率减小820相关联的宽度(例如，超过与820处的曲率减小相关联的宽度的两倍)。
[0078]图10以虚线也示出了底座/安装部分的圆形区264的圆周的投影。可看到的是，加宽增加了沿侧向超过该部分的半径的较多材料。例如，远离切割平面12-12(或轴线580B与582B之间的平面/线)的沿图15的增加部分248A或248B的最大距离可比部分264的半径大至少20% (更具体是大至少30%或大至少50%)。
[0079]在结合关于基准衬垫800的某些高压制冷剂使用时，修改的衬垫111可具有有利性能。例如，高压R410a制冷剂比R22制冷剂与衬垫上更大的应力相关联。衬垫上的负载的来源为出自(多个)排出端口的制冷剂的(多个)高速射流；制冷剂的密度在淹没开始情形中特别高，其中制冷剂的射流包含较高百分比的液体。高密度制冷剂射流冲击衬垫头部/ (多个)叶，使衬垫转移且使主干根部区域840(图14弯曲线236附近)中的衬垫过应力。由于杠杆臂从叶中心到该位置的长度，弯曲应力在弯曲线236处的主干根部附近特别显著。这在高压制冷剂如R410a中比R22中更显著，因为此制冷剂将在排出处具有更大的密度，且因此将施加更大的力到衬垫上。用于该目的的高压制冷剂可处理为其"汽相压力"超过以下中的一者的一种:对于-40F(-40C)的饱和温度是17镑/平方英寸(117kPa);对于-15F(-26C)的饱和温度是30镑/平方英寸(207kPa);对于20F(_7C)的饱和温度是60磅/平方英寸(414kPa);对于50F (1C)的饱和温度是105磅/平方英寸(724kPa);对于100F (38C)的饱和温度是220镑/平方英寸(1.52MPa);且/或对于150F (66C)的饱和温度是 410 镑 / 平方英寸(2.83MPa)。其它高压制冷剂为 R23、R32、R125、R143a、R404a、R407C、R744 和 R170。
[0080]为了更好地处理此应力，主干截面增大(对于由板原料形成相关联的通常恒定的厚度/高度加宽)。具体而言，它们在底座/安装部分112附近比在更靠近叶/远侧部分242处更宽。在主干之间，这与叶内孔的缩短相关联(特别是通过向外转移近侧端部)。在主干的外侧(三主干实例中的两个外主干的)，该与加宽相关联，加宽可仅产生锥形(例如，虚线820)，或在所示实例中，形成侧向翼或凸起248A、248B。
[0081]这作为备选可特征为形成至少一半(对于侧向侧臂)球根状或筒状平面形状，其具有从图10的部分264的凸面转移的凸面。
[0082]这样加宽减小了主干的根部部分处的衬垫机械应力。
[0083]示例性加宽将截面面积(即使在给定厚度下)增大了至少150%的示例性量，更具体是至少20%或至少30%，或至少50%和示例性的20%到150%(更窄的是，30%到120%，或50%到80%)。由于应力与截面面积成比例，故示例性的应力减小为至少15%，更特别的是至少20%，或至少30%或至少50%。在基准衬垫800和修改衬垫上执行的有限元分析在图16和17的冯米塞斯应力图中反映。这些确认了峰值应力(图17)关于基准(图16)的至少20%的减小，且指出了应力现在相对相等地分布在衬垫的整个较低的高应力部分中。图17的示例性图为略微不同于111的衬垫，其固持基准的销安装孔，且具有相等长度的臂内孔。图20示出了位于阀板的顶部上的相邻外壳部件中的用手定位的此衬垫。图20也示出了翼248A、248B的极限可如何由可用外壳侧向空间影响。
[0084]在示例性实施方式中，消除了排出簧片销，且簧片仅由安装螺栓定位。因此，衬垫底座部分的相邻中心部分可减少以形成凹口 250(图15)且节省材料重量。示例性实施方式还特征为不相等长度的臂内孔234A和234B。在示例性实施方式中，示例性孔234A比孔234B长至少大约10% (例如，10%到20%)。这是非对称的一个实例，这提供了视觉指示，其快速告知观察者(无论人或机器视觉)衬垫的哪个面是观察者正看到的。这允许衬垫以正确定向安装的快速证实。无数其它非对称可作为备选提供此功能，只要其可为字母数字或绘图印记(例如，压印或雕刻的说明)。
[0085]图18和19还示出了基准簧片(虚线)至基准衬垫800和修改的衬垫111的平面形状的关系。簧片和基准衬垫的平面形状可几乎相同(例如，最显著的差别在于簧片没有邻接叶)。臂内孔可具有通常相同的平面形状和长度(如果一个暗示到臂的远侧端部附近的簧片臂内孔的端部，其中臂连结叶)。因此，衬垫111的平面形状与基准簧片之间的几何关系可类似于衬垫111的平面形状与基准衬垫800之间的几何关系。因此，假定簧片保持在平面形状中(例如，加宽与衬垫主干的加宽平面形状互补的簧片平面形状将通过使簧片柔性降低来潜在地影响簧片性能)，簧片的平面形状与衬垫之间的关系在此实施例中根本地变化，该实施例可继续使用此基准簧片。平面形状的此类差异可接近翼部分248A和248B的前述凸起与臂内孔的凹入。
[0086]图21示出了包括压缩机20的示例性制冷系统320。系统320包括吸入端口 26处的系统吸入位置/状态350。制冷剂主流动通路352从吸入位置/状态350向下游前进穿过并联的压缩机缸，以从排出端口 28处的排出位置/状态354排出。主流动通路352向下游前进穿过第一热交换器(气体冷却器/冷凝器)356的入口，以流出气体冷却器/冷凝器的出口。主流动通路352然后向下游前进穿过膨胀装置362。主流动通路352然后向下游前进穿过第二热交换器(蒸发器)364，以返回至吸入状态/位置350。
[0087]在正常操作状态中，制冷剂的在再循环流沿主流动通路352穿过，在缸中压缩。压缩的制冷剂在气体冷却器/冷凝器356中冷却，在膨胀装置362中膨胀，且然后在蒸发器364中加热。在示例性实施方式中，气体冷却器/冷凝器356和蒸发器364 为制冷剂空气热交换器，其具有相关联的风扇(370; 372)强制空气流(374; 376)。蒸发器364可在制冷空间中，或其空气流可穿过制冷空间。类似地，气体冷却器/冷凝器356或其空气流可在制冷空间外。
[0088]附加的系统部件和其它系统变型也是可能的(例如，多区/蒸发器构造、经济器构造等)。示例性系统包括制冷输送单元和固定商业制冷系统。
[0089]示例性固定商业制冷系统450 (图22)包括一个或多个中心压缩机20，以及排热热交换器356 (例如，安装在架上在建筑物455外侧或上)，其通常用于多个制冷空间456 (例如，建筑物中的零售展示柜458的)。各个此类制冷空间均可具有其自身的热吸收热交换器364’和膨胀装置362’(或可存在公共的膨胀装置)。其它架安装情形包括建筑物加热、通风和空气调节(HVAC)。
[0090]图23和24分别示出了还具有相对较宽的近侧主干部分的备选衬垫900和902。示例性衬垫900示为具有单个主干和单个叶。其还具有示例性单个安装孔。然而，单叶衬垫的多个安装孔实施例是可能的，且可存在附加的安装特征(例如，除螺栓孔之外的一个或多个销孔)。类似地，图24的衬垫902为双叶双主干实施例。这还具有两个安装孔，但其它实施例同样可能。其它变型涉及簧片构造，如共用公共衬垫的缸中的各个端口的单独的費片O
[0091]压缩机可通过其它常规制造技术制成。活塞和缸体可如其它部件那样铸造和加工。阀板可由板原料加工。費片可从片原料切割。衬塾可从金属板原料(例如，钢，如冷乳钢)冲压和/或切割。冲压过程可给予弯曲，且可选切割平面形状(但这些可作为备选锯开或以其它方式加工/切割)。类似地，安装孔可冲压或加工，如，通过钻孔。
[0092]尽管上文详细描述了实施例，但此描述并不旨在限制本公开内容的范围。将理解的是，可做出各种改型，而不脱离本公开内容的精神和范围。例如，当在现有压缩机构造的再设计中实施时，现有构造的细节可影响或指出任何特定实施方式的细节。因此，其它实施例在以下权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于簧片阀(96)的衬垫(111)，所述衬垫具有: 用于接合所述阀簧片(102)的第一表面(113); 与所述第一表面相对的第二表面(114); 用于安装到所述阀板(80)上的底座部分(112); 用于接合所述簧片的远侧部分(212)的远侧部分(242);以及将所述底座部分连接到所述远侧部分上的至少一个主干(230)，所述第一表面沿所述主干的一部分横向地凸出， 其中: 所述主干在所述底座部分附近比在所述远侧部分附近相对更宽。
2.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述远侧部分包括多个叶(232A、232B、232C);以及 所述至少一个主干包括多个主干(230A、230B、230C)。
3.根据权利要求2所述的衬垫，其特征在于: 所述多个叶为多个邻接的叶。
4.根据权利要求2所述的衬垫，其特征在于: 所述多个主干和所述多个叶在数目上相等。
5.根据权利要求4所述的衬垫，其特征在于: 所述数目为三。
6.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述底座部分具有刚好两个螺栓孔。
7.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 从近侧端部的跨度的35%的位置处的所述主干的宽度比从远侧端部的所述跨度的35%的位置处的所述主干的宽度大至少15%。
8.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 从安装孔(202)的中心(580A、580B)到叶(232A、232C)的中心的跨度的30%的位置处的所述主干的宽度比从所述安装孔的中心到所述叶的中心的跨度的30%的位置处的所述主干的宽度大至少15%。
9.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 主干内间隙具有从安装孔的中心到叶的中心的跨度的10%到30%的长度。
10.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述主干具有侧向凸起。
11.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述衬垫本质上由冲压钢构成。
12.—种压缩机阀组件(96)，包括: 阀板(80)，其具有: 安装表面(120)部分； 端口 (92);以及 包围所述端口的座(220)； 权利要求1所述的衬垫；以及 簧片(102)，其具有: 安装到所述安装表面部分上的底座(106)，其夹在所述安装表面部分与所述衬垫的底座部分之间；以及 定位成在闭合所述端口的闭合状态与使所述端口畅通的开启状态之间弯曲的远侧部分(110)。
13.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 存在多个所述端口。
14.根据权利要求13所述的压缩机阀组件，其特征在于: 所述簧片为安装成控制流通过多个所述端口的单个簧片。
15.根据权利要求12所述的压缩机簧片组件，其特征在于: 所述底座部分附近相比于所述远侧部分附近，所述衬垫具有比所述簧片的平面形状成比例更宽的平面形状。
16.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 从所述近侧端部的所述跨距的30%的位置处的所述主干的宽度比所述位置处的所述簧片的对应主干的宽度大至少15%。
17.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 在从安装孔的中心到叶的中心的所述跨度的30%的位置处的所述主干的宽度比所述位置处的所述簧片的主干的宽度大至少15%。
18.—种压缩机(20)，包括: 具有至少一个缸(30-32)和权利要求12所述的阀组件的外壳(22)； 曲轴(38);以及 对于各个所述缸: 安装成用于在所述缸内至少部分地往复移动的活塞(34); 将所述活塞联接到所述曲轴上的连接杆(36);以及 将所述连接杆联接到所述活塞上的销(44)，所述销具有:安装在所述活塞的第一收纳部分(56)和第二收纳部分(57)中的第一端部部分(52)和第二端部部分(53);以及接合所述连接杆的中心部分(48)。
19.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于，还包括: 联接到所述曲轴上的所述外壳内的电动马达(24)。
20.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于: 所述阀为排出阀。
21.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于: 存在多个所述端口。
22.根据权利要求21所述的压缩机，其特征在于: 所述簧片为安装成控制流通过多个所述端口的单个簧片。
23.一种用于使用权利要求18所述的压缩机的方法，包括: 运行所述压缩机，以便所述簧片在所述开启状态与闭合状态之间交替。
24.一种制造权利要求18所述的压缩机的方法，其特征在于，所述方法包括以下至少一者: 以所述衬垫替换现有的衬垫，所述现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽；或者 再设计现有衬垫的构造，所述现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，相对于所述现有衬垫，以下的任何组合: 主干内孔缩短至少20%，更具体是30%到60% ； 主干内孔长度非对称性增大； 增加了一对侧向外侧凸起； 衬垫材料不变； 厚度不会增加超过5%，如果有的话； 簧片构造不变。
26.一种系统(320、450)，包括: 权利要求18所述的压缩机(20); 穿过所述压缩机的制冷剂再循环流动通路(352); 沿所述压缩机下游的流动通路的第一热交换器(356); 沿所述第一热交换器下游的所述流动通路的膨胀装置(362、362’)；以及 沿所述膨胀装置下游的流动通路的第二热交换器(364、364’)。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于: 制冷剂填料包括R410a。
28.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统为固定制冷系统，其还包括: 多个制冷空间(456);以及 多个所述第二热交换器(364’)，各个均定位成冷却相关联的所述制冷空间。
【专利摘要】本发明公开了一种用于簧片阀的衬垫，具有：用于接合阀簧片的第一表面；与第一表面相对的第二表面；用于安装到压缩机壳体上的底座部分；用于接合簧片的远侧部分的远侧部分；以及将底座部分连接到远侧部分上的至少一个主干。第一表面沿主干的一部分横向地凸出。主干在底座部分附近比在远侧部分附近相对更宽。
【IPC分类】F04B39-10, F04B27-10
【公开号】CN104813024
【申请号】CN201380063728
【发明人】A.利夫森
【申请人】开利公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月4日
【公告号】EP2847463A1, WO2014088695A1
【专利说明】用于往复制冷压缩机的排出簧片阀
[0001]请求2012年12月6日提交且题为〃往复式制冷压缩机排出阀衬垫(Reciprocating Refrigerat1n Compressor Discharge Valve Backer)〃的美国专利申请序列第61/734137号的权益，其公开内容在此通过引用以其整体如同详细阐述那样并入。
技术领域
[0002]本公开内容涉及制冷压缩机。更具体而言，其涉及用于压缩气体(如低全球变暖潜力(GWP)和天然制冷剂)的容积式压缩机(例如，往复式活塞压缩机)。
【背景技术】
[0003]在往复式压缩机中，活塞头在下位置与上或"顶部"位置之间被驱动，待压缩的流体在下位置进入压缩缸，压缩流体在上或〃顶部〃位置向缸外驱动。阀板典型地置于缸的顶部处。用语〃顶部〃和〃底部〃并不要求任何相对或绝对垂直定向，而是仅表示缸中的相对位置。阀板承载入口(吸入)阀和出口(排出)阀两者，以在活塞的往复移动中允许流体在适合的点处流入缸中和流出缸。在往复活塞压缩机等等中，压力促动的阀典型地在压缩机的各个轴回转期间开启和闭合一次。
[0004]各种类型的阀是已知的，且已使用了各种类型的阀板。一种类型的压缩机阀结构使用簧片阀。簧片阀可覆盖多个沿周向间隔开的端口。当阀闭合时，其由于阀的刚度和/或压力促动而接触阀座，因此对于吸入阀而言密封离开缸的流，或对于排放阀而言密封进入缸的流。
[0005]具有用于吸入和排出目的的簧片阀的新近压缩机构造可见于2012年9月4日提交的美国序列第61/696729号中。此压缩机通过刚性衬垫保护排出簧片免于过度弯曲。此衬垫具有通常凸出(当在纵向截面上看时围绕水平轴线的凸起)的下侧，其与最大期望开启状态中的簧片的凹入的外侧/上面互补。
【发明内容】
[0006]本公开内容的一个方面涉及用于簧片阀的衬垫。衬垫具有:用于接合阀簧片的第一表面；与所述第一表面相对的第二表面；用于安装到压缩机壳体上的底座部分；用于接合所述簧片的远侧部分的远侧部分；以及将底座部分连接到远侧部分上的至少一个主干。第一表面沿主干的一部分横向地凸出。主干在底座部分附近比远侧部分附近相对更宽。
[0007]在各种实施例中，远侧部分包括多个叶，且至少一个主干包括多个主干。
[0008]在各种实施例中，多个叶为多个邻接的叶。
[0009]在各种实施例中，多个主干和多个叶在数量上相等。在各种实施例中，数目为三。
[0010]在各种实施例中，底座部分具有刚好两个螺栓孔。
[0011]在各种实施例中，在从近侧端部的跨度的35%位置处的主干的宽度比从远侧端部的跨度的35%位置处的主干宽度大至少15%。
[0012]在各种实施例中，从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%的位置处的主干的宽度比从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%位置处的主干宽度大至少15%。
[0013]在各种实施例中，主干内间隙具有从安装孔的中心到叶的中心的跨度的10%到30%的长度。
[0014]在各种实施例中，主干具有侧向凸起。
[0015]在各种实施例中，衬垫本质上由冲压钢构成。
[0016]本公开内容的另一个方面涉及一种压缩机阀组件，包括:阀板，其具有:安装表面部分；端口 ；以及包围端口的座；所述衬垫；以及簧片，其具有:安装到安装表面部分上底座，其夹在安装表面部分与衬垫的底座部分之间；以及定位成在闭合端口的闭合状态与端口畅通的开启状态之间弯曲的远侧部分。
[0017]在各种实施例中，存在多个所述端口。
[0018]在各种实施例中，簧片为安装成控制流通过多个端口的单个簧片。
[0019]在各种实施例中，底座部分附近相比于远侧部分附近，衬垫具有比簧片的平面形状成比例更宽的平面形状。
[0020]在各种实施例中，在从近侧端部的跨度的30%位置处的主干的宽度比所述位置处的簧片的对应主干的宽度大至少15%。
[0021]在各种实施例中，在从安装孔的中心到叶的中心的跨度的30%位置处的主干的宽度比所述位置处的簧片的主干的宽度大至少15%。
[0022]本公开内容的一个方面涉及压缩机，包括:具有至少一个缸和此阀组件的外壳；曲轴；以及对于各个所述缸:安装成在缸内至少部分地往复移动的活塞；将活塞联接到曲轴上的连接杆；以及将连接杆联接到活塞上的销，销具有:安装在活塞的第一收纳部分和第二收纳部分中的第一端部部分和第二端部部分；以及接合连接杆的中心部分。
[0023]在各种实施例中，联接到曲轴上的电动马达在外壳内。
[0024]在各种实施例中，阀为排出阀。
[0025]在各种实施例中，存在多个所述端口。
[0026]在各种实施例中，簧片为安装成控制流通过多个端口的单个簧片。
[0027]本公开内容的另一个方面涉及一种用于使用压缩机的方法，包括:运行压缩机，以便簧片在所述开启状态与闭合状态之间交替。
[0028]本公开内容的另一个方面涉及一种用于制造此压缩机的方法。该方法包括以下至少一者:以所述衬垫替换现有的衬垫，现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽；或再设计现有衬垫的构造，现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽。
[0029]在各种实施例中，相对于现有的衬垫，以下的任何组合:主干内孔缩短至少20%，更具体是30%到60% ;主干内孔长度的非对称性增大；增加了一对侧向外侧凸起；衬垫材料不变；厚度不会增加超过5%，如果有的话；簧片构造不变。
[0030]本公开内容的另一个方面涉及一种包括此压缩机的制冷系统，以及:穿过压缩机的制冷剂再循环流动通路；沿压缩机下游的流动通路的第一热交换器；沿第一热交换器下游的流动通路的膨胀装置；以及沿膨胀装置下游的流动通路的第二热交换器。
[0031]在各种实施例中，制冷剂填料为R410a。
[0032]在各种实施例中，系统为固定制冷系统，其还包括:多个制冷空间；以及多个所述第二热交换器，各个均定位成冷却相关联的所述制冷空间。本公开内容的另一个方面涉及包括此衬垫的压缩机阀组件。
[0033]一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐明。其它特征、目的和优点将根据描述和附图显而易见，且根据权利要求显而易见。
【附图说明】
[0034]图1为压缩机的侧视图。
[0035]图2为图1的压缩机的垂直纵向截面视图。
[0036]图3为图1的压缩机的缸的局部垂直纵向截面视图。
[0037]图4为阀板和吸入阀簧片组件的下侧视图。
[0038]图5为图4的阀板的下侧视图。
[0039]图6为处于中间位置的图3的缸的视图，其中阀的压缩状态以实线示出，且膨胀/吸入状态以虚线示出。
[0040]图7为示出排出阀簧片和组装到其上的衬垫的图4的板的视图。
[0041]图8为图7的板的局部分解顶视图。
[0042]图9为用于组装到板上的衬垫的视图。
[0043]图10为衬垫的平面视图。
[0044]图11为沿线11-11截取的图10的衬垫的截面视图。
[0045]图12为沿线12-12截取的图10的衬垫的截面视图。
[0046]图13为沿线13-13截取的图10的衬垫的截面视图。
[0047]图14为现有技术的衬垫的平面视图。
[0048]图15为图10 (实线)和图14 (虚线，具有一条长线和两条短线)的衬垫的重叠的平面视图。
[0049]图16为图14的衬垫的冯米塞斯应力图。
[0050]图17为图10的衬垫的冯米塞斯应力图。
[0051]图18为图14的衬垫和簧片的重叠平面视图。
[0052]图19为图10的衬垫和簧片的重叠视图。
[0053]图20为嵌入(在最终定位/装固之前较松)头部铸件框架中的备选衬垫的视图。
[0054]图21为制冷系统的示意性视图。
[0055]图22为固定商业制冷系统的示意性视图。
[0056]图23为另一个备选衬垫的平面视图。
[0057]图24为另一个备选衬垫的平面视图。
[0058]不同附图中相似的参考标号和标记指示相似的元件。
【具体实施方式】
[0059]图1和2示出了示例性压缩机20。示例性压缩机基于美国序列第61/696729号中示出的构造。然而，本教导内容可应用于备选压缩机构造。如下文进一步所述，本公开内容教导了一种可应用于此压缩机上的新的排出阀衬垫。压缩机20具有壳体(外壳)组件22。示例性压缩机包括电动马 达24(图2)。示例性外壳22具有吸入端口(入口)26和排出端口(出口)28。壳体限定多个缸30、31和32。各个缸容纳相关联的活塞34，其安装成至少部分地在缸内往复移动。示例性多缸构造包括:一列式；V形(V字形)；以及水平相对的。示例性一列式压缩机包括三个缸。各个缸均包括吸入位置和排出位置。例如，缸可并联联接，以便吸入位置为由吸入端口 26给送的共用/公共吸入室，且排出位置为给送排出端口 28的共用/公共排出室。在其它构造中，缸可共用吸入位置/状态，但具有不同的排出位置/状态。在其它构造中，缸可为串联的。示例性基于碳氟化合物的制冷剂为R-410A。示例性基于二氧化碳(CO2)(例如，按质量/重量至少50%的CO2)的制冷剂为R-744，且其它在下文中论述。
[0060]各个活塞34均经由相关联的连接杆36联接到曲轴38上。示例性曲轴38由轴承保持在外壳内，以围绕轴线500旋转。示例性曲轴与电机24的转子40和定子42同轴。各个活塞30-32均经由相关联的肘销44联接到其相关联的连接杆36上。图3将销44示为具有中心部分46，其安装成在连接杆36的远侧端部部分50中的孔口 48中旋转。示例性孔口可在套管(未示出)中过盈配合在连接杆的主件中。销具有安装在活塞的相关联的收纳部分的孔口 54和55中(例如，经由过盈配合，如压配合，或通过轴接配合)的第一端部部分52和第二端部部分53。
[0061]不例性活塞具有远侧端部面60(图3)和侧向/周向表面62。一个或多个密封环64可承载在表面62的对应凹槽66中。缸分别具有缸壁/表面70。
[0062]图3示出了由阀板80(用于簧片阀系统)的下侧78形成的缸上端部/壁76。示例性阀板80安装到外壳的缸体84的上面82上，其中垫圈86在其间用于密封。
[0063]各个缸均具有在其上表面与下表面之间延伸穿过板80的多个入口 /吸入端口 90和出口 /排出端口 92。穿过端口的流动由阀控制。在该实例中，入口阀94和出口阀96两者为簧片阀。图3也示出了吸入阀簧片100和排出阀簧片102。各个簧片均具有刚性地安装到外壳上的近侧/底座端部部分(底座)104、106。各个簧片均具有远侧端部部分108、110，其可通过簧片的弯曲来转移，以使相关联的端口解锁，且可松弛来阻挡相关联端口。图3还示出了排出阀衬垫111，其限制排出阀簧片的弯曲范围。
[0064]阀衬垫111具有近侧/底座端部部分(底座)112。衬垫具有下侧/下表面113和顶部/上表面114，且簧片102具有下侧/下表面115和顶部/上表面116。在示例性实施方式中，紧固件(如螺栓118)将簧片底座部分106夹在/夹紧在衬垫底座部分112与阀板80的上表面/面120之间，具有簧片下侧115和板上表面120与簧片上表面116和衬垫下侧113之间的局部接触。如下文进一步所述，示例性簧片具有本质上平的且闭合排出端口的松弛状态，以及本质上与衬垫下侧全长接触的弯曲状态(图6)。
[0065]图4为阀板的下侧视图，其中仅三个吸入阀簧片100安装到其上。为了易于图示，未包括下文将看到的排出阀簧片和衬垫。图4与示例性的缸的示例性三缸体相关联。给定压缩机上存在缸的一个或多个此类缸体。其它数目的缸也明显可能。
[0066]图5为单独的板的对应视图。对于各个缸，存在三个吸入端口 90 (单独标为90A、90B和90C)，以及三个排出端口 92 (单独标为92A、92B和92C)。图4将各个簧片100示为阻挡所有三个相关联的端口。簧片的底座104具有端部/边缘130。示例性底座104包括具有使簧片与板套准的收纳定位销132的一对孔口的横向腹板。销132延伸到板中的对应孔口中，且可压配合来与簧片对齐。示例性簧片具有一对臂或分支134与136，其从底座104沿侧向延伸，且分别穿过相邻的排出端口之间，其中134穿过92A与92B之间，而136穿过92B与92C之间。这些分支134和136在远侧端部部分108处再连结，远侧端部部分108以分别与吸入端口相关联的示例性的三个叶140A、140B和140C(共同且单独地为140)形成。各个叶均还包括通常圆形的主要部分，以及向远侧突出的末梢部分或凸片142。示例性的叶主要部分与彼此合并，其中叶140A和140C的主要部分分别与分支134和136和其间的叶140B合并来连结它们。
[0067]图5进一步将各个阀端口示为具有外接相关联的端口的相关联的阀座150。阀座150具有边沿，其可形成为原板的平的下表面的完整部分(例如，板80可由板原料加工，其具有对应于最终的上表面和下表面的两个表面)。各个阀座均由环154包绕。示例性环为垂直的缓和/加工的区域。示例性环为环形，其中各个环仅与相邻吸入端口的环合并。环的深度对应于座高度。图3将端口示为圆形，具有轴线和座处的半径(沿座的内表面)。
[0068]图6为处于中间位置的图3的缸的视图，其中阀的压缩状态以实线示出，且膨胀/吸入状态以虚线示出。在膨胀状态中，末梢142处的吸入簧片100(位置100’)的下侧相对于缸壁中的止档隔间的底座触底。环限制阀与板之间的接触(且限定座)。闭合的排出阀簧片以虚线示为102’，同时以实线示出开启。
[0069]图7示出了布置成通常类似于阀板80的相对面上的吸入簧片的三个排出簧片102和相关联的衬垫111。图8的分解视图示出了簧片和衬垫的其它细节。示例性簧片102(图8)具有沿其底座部分106的一对孔200，以用于容纳螺栓118的轴或其它紧固件。衬垫111的示例性底座部分112可具有类似大小和位置的孔202。示例性阀板80还具有类似的孔204，其在示例性实施例中有螺纹，以收纳螺栓118的螺纹轴。
[0070]如下文进一步所述，示例性簧片102还包括与用于收纳销(未示出)的板中的孔208互补的一对侧向内侧较小孔206，销可类似于图4中的定位销132。在示例性实施方式中，不存在此定位销，但孔208和206为使用相同板和簧片但不同衬垫的基准系统的残留部分(vestige)。
[0071]图8进一步将各个排出簧片102示为包括从底座部分106向远侧延伸的三个臂(其可作为备选特征为分支或主干)210A、210B和210C(共同为210)。这些臂中的各个延伸到相关联的末端叶212A、212B和212C(例如，本质上形成为与相关联的臂210的远侧端部合并的平面形状中的圆形)。示例性臂210具有通常平行于彼此的一对侧缘。示例性臂210略微与彼此成角地分叉。图8也示出了排出端口的座220和周围的环222。示例性环与彼此邻接。在示例性板中，各个缸均具有以线性阵列的三个排出端口。然而，如下文所述的其它数目也是可能的。在其闭合状态中，沿各个叶的簧片下侧坐在相关联的端口的座220上。
[0072]示例性衬垫111还包括三个臂(备选表示为分支或主干)230A、230B和230C (共同为230)，其分别从底座部分112延伸出，直至相关联的末端叶232A、232B、232C(共同为232)。在该实施方式中，各个叶232均与相邻的(多个)叶邻接，以便一对孔口 234A和234B分别形成在中心分支230B的相对侧上，在中心分支与相关联的侧向/外侧分支230A或230C之间。
[0073]如下文进一步所述，图9-13示出了示例性衬垫111的其它细节。示例性衬垫由五规格(gage) (0.2092英寸(5.3mm))的冷轧钢(CRS)形成，更宽泛地说是4到7mm的CRS。图9示意性地示出了限定弯曲的大致边界的呈现的弯曲特征(示意性地示为沿表面的单条线)236和238。弯曲线236通常沿衬垫的中心部分240的边界，沿臂和底座部分212形成。类似地，弯曲线238通常沿由叶形成的中心部分240和远侧部分242之间的接合处。主干的这种弯曲允许中心和远侧部分向上且远离板上表面(例如，如图3中所示)弯曲。图9也示出了一对弯曲部244，其使侧向臂和叶从中心臂和叶(见图12和13)略微向上弯曲。在该实例中，存在沿臂的相对连续的曲率变化，其中近侧部分和远侧部分为平的，以便分别安装衬垫，且提供用于簧片叶接触的平表面(以便簧片叶不会变形，且由此具有困难的密封)。为了参照目的，该曲率将识别为横向的，因为曲率的相关联的轴线横穿主干下侧，因此沿至少一部分横向地凸出，且主干上表面对应地凹入。远侧部分关于近侧/安装部分由臂/主干的弯曲的示例性总静态/松弛角偏离为5到15°，更窄的是8到11°。
[0074]图10示出了安装孔的中心垂直轴线(中心线)580A和580B。相关联的外侧臂几乎关于这些轴线径向地定向，其中臂(例如，切割平面12-12)的直线部分的中心平面几乎沿该线。作为参考系，图10也示出了若干其它特征。叶中心582可为叶周边(例如，对于图10中的右手侧叶，从大约10:30完整延伸至大约5:00)的主弧的几何中心，或可对应于在弯曲时与簧片叶的中心接触衬 垫的下侧的情况共线的位置(簧片叶中心由簧片上的位置限定，在簧片闭合时，其与相关联的端口的中心对准)。在该实例中，可看到切割平面12-12，其沿臂/主干的直线部分纵向地定心，本质上横穿中心582B，且几乎横穿轴线/中心580B。可沿该线/平面或沿中心之间的线/平面(或如下文进一步所述沿其它线/平面)进行沿臂/主干的基准位置的测量。然而，在该实例中，与未横穿孔中心的平面12-12相关联的偏离很小，以致于不会产生影响，且位置可正交于此切割平面突出，以进行相对测量。
[0075]图10示出了标记在从中心580B到中心582B的跨度的30%位置处的基准主干宽度W1A。图10类似地示出了标记在相反方向上(从中心582B朝中心580B)的跨度的30%位置处的宽度W2A。这些相对位置可用作基准点，以测量衬垫的底座部分附近比衬垫的远侧部分附近(下文以数字论述)相对更大的宽度。如果接近远侧部分的宽度相对于衬垫根据其再设计的基准不变，则该相对差异将与近侧部分附近的相对增大相同。此测量的另一个基准位置将为从任一中心的跨度的35%。
[0076]作为另一个参考系，图10也示出了衬垫的近侧端部260和远侧端部262。在该实例中，这些沿平面12-12标记。如果作为备选标记为附图中看到的最高和最低末端，则这些将仅略微转移(对于260略微反时针方向，且对于262略微反时针方向)，且将不会使用这些作为代替中心的基准点来较大地影响相对测量。以相似的方式，图10也包括分别从近侧端部到远侧端部的这两个基准位置260和262之间的跨度的35%处分别测得的近侧宽度W2a和远侧宽度W2B。另外，W2A与W2b之间的差异可提供再设计中的相对较大的近侧宽度和/或宽度增大的指示。该测量的另一个备选位置为从任一端部的跨度的40%。
[0077]图14示出了基准衬垫800，其具有底座部分802、邻接的叶远侧部分804，以及将底座部分连结到远侧部分上且以类似于上文所述的方式限定一对孔808A和808B的臂806A、806B和806C。除臂和臂内孔的性质之外，该示例性基准否则可类似于衬垫111。因此，可保留厚度和材料。在备选结构中，可存在对这些的变化。示例性小变化将为达到5%的厚度变化。图15示出了在平面形状中重叠和突出区别的两个衬垫。基准的示例性臂在比衬垫111的臂更长的跨度上具有通常一致的宽度。在该实例中，衬垫111的臂沿本质上其近侧的一半较大地加宽，且足以合并和将臂内孔口长度减小较大的量。这本质上在位置246A和246B处添加了材料，以减小臂内孔口的孔(使其近侧端部向远侧转移)。臂近侧部分的示例性加宽还在外侧臂的近侧部分处的外侧位置248A和248B处添加材料，以产生翼状结构。如图15中所示，这些翼状结构通过本质上最大地减小沿臂的侧向侧的近侧部分与臂之间的接合点830的曲率(增大曲率半径)而具有较大凸起(甚至超过由加厚基准臂的近侧部分形成的假想边界820)。图15将翼248B中的该添加材料的宽度示为超过仅与曲率减小820相关联的宽度(例如，超过与820处的曲率减小相关联的宽度的两倍)。
[0078]图10以虚线也示出了底座/安装部分的圆形区264的圆周的投影。可看到的是，加宽增加了沿侧向超过该部分的半径的较多材料。例如，远离切割平面12-12(或轴线580B与582B之间的平面/线)的沿图15的增加部分248A或248B的最大距离可比部分264的半径大至少20% (更具体是大至少30%或大至少50%)。
[0079]在结合关于基准衬垫800的某些高压制冷剂使用时，修改的衬垫111可具有有利性能。例如，高压R410a制冷剂比R22制冷剂与衬垫上更大的应力相关联。衬垫上的负载的来源为出自(多个)排出端口的制冷剂的(多个)高速射流；制冷剂的密度在淹没开始情形中特别高，其中制冷剂的射流包含较高百分比的液体。高密度制冷剂射流冲击衬垫头部/ (多个)叶，使衬垫转移且使主干根部区域840(图14弯曲线236附近)中的衬垫过应力。由于杠杆臂从叶中心到该位置的长度，弯曲应力在弯曲线236处的主干根部附近特别显著。这在高压制冷剂如R410a中比R22中更显著，因为此制冷剂将在排出处具有更大的密度，且因此将施加更大的力到衬垫上。用于该目的的高压制冷剂可处理为其"汽相压力"超过以下中的一者的一种:对于-40F(-40C)的饱和温度是17镑/平方英寸(117kPa);对于-15F(-26C)的饱和温度是30镑/平方英寸(207kPa);对于20F(_7C)的饱和温度是60磅/平方英寸(414kPa);对于50F (1C)的饱和温度是105磅/平方英寸(724kPa);对于100F (38C)的饱和温度是220镑/平方英寸(1.52MPa);且/或对于150F (66C)的饱和温度是 410 镑 / 平方英寸(2.83MPa)。其它高压制冷剂为 R23、R32、R125、R143a、R404a、R407C、R744 和 R170。
[0080]为了更好地处理此应力，主干截面增大(对于由板原料形成相关联的通常恒定的厚度/高度加宽)。具体而言，它们在底座/安装部分112附近比在更靠近叶/远侧部分242处更宽。在主干之间，这与叶内孔的缩短相关联(特别是通过向外转移近侧端部)。在主干的外侧(三主干实例中的两个外主干的)，该与加宽相关联，加宽可仅产生锥形(例如，虚线820)，或在所示实例中，形成侧向翼或凸起248A、248B。
[0081]这作为备选可特征为形成至少一半(对于侧向侧臂)球根状或筒状平面形状，其具有从图10的部分264的凸面转移的凸面。
[0082]这样加宽减小了主干的根部部分处的衬垫机械应力。
[0083]示例性加宽将截面面积(即使在给定厚度下)增大了至少150%的示例性量，更具体是至少20%或至少30%，或至少50%和示例性的20%到150%(更窄的是，30%到120%，或50%到80%)。由于应力与截面面积成比例，故示例性的应力减小为至少15%，更特别的是至少20%，或至少30%或至少50%。在基准衬垫800和修改衬垫上执行的有限元分析在图16和17的冯米塞斯应力图中反映。这些确认了峰值应力(图17)关于基准(图16)的至少20%的减小，且指出了应力现在相对相等地分布在衬垫的整个较低的高应力部分中。图17的示例性图为略微不同于111的衬垫，其固持基准的销安装孔，且具有相等长度的臂内孔。图20示出了位于阀板的顶部上的相邻外壳部件中的用手定位的此衬垫。图20也示出了翼248A、248B的极限可如何由可用外壳侧向空间影响。
[0084]在示例性实施方式中，消除了排出簧片销，且簧片仅由安装螺栓定位。因此，衬垫底座部分的相邻中心部分可减少以形成凹口 250(图15)且节省材料重量。示例性实施方式还特征为不相等长度的臂内孔234A和234B。在示例性实施方式中，示例性孔234A比孔234B长至少大约10% (例如，10%到20%)。这是非对称的一个实例，这提供了视觉指示，其快速告知观察者(无论人或机器视觉)衬垫的哪个面是观察者正看到的。这允许衬垫以正确定向安装的快速证实。无数其它非对称可作为备选提供此功能，只要其可为字母数字或绘图印记(例如，压印或雕刻的说明)。
[0085]图18和19还示出了基准簧片(虚线)至基准衬垫800和修改的衬垫111的平面形状的关系。簧片和基准衬垫的平面形状可几乎相同(例如，最显著的差别在于簧片没有邻接叶)。臂内孔可具有通常相同的平面形状和长度(如果一个暗示到臂的远侧端部附近的簧片臂内孔的端部，其中臂连结叶)。因此，衬垫111的平面形状与基准簧片之间的几何关系可类似于衬垫111的平面形状与基准衬垫800之间的几何关系。因此，假定簧片保持在平面形状中(例如，加宽与衬垫主干的加宽平面形状互补的簧片平面形状将通过使簧片柔性降低来潜在地影响簧片性能)，簧片的平面形状与衬垫之间的关系在此实施例中根本地变化，该实施例可继续使用此基准簧片。平面形状的此类差异可接近翼部分248A和248B的前述凸起与臂内孔的凹入。
[0086]图21示出了包括压缩机20的示例性制冷系统320。系统320包括吸入端口 26处的系统吸入位置/状态350。制冷剂主流动通路352从吸入位置/状态350向下游前进穿过并联的压缩机缸，以从排出端口 28处的排出位置/状态354排出。主流动通路352向下游前进穿过第一热交换器(气体冷却器/冷凝器)356的入口，以流出气体冷却器/冷凝器的出口。主流动通路352然后向下游前进穿过膨胀装置362。主流动通路352然后向下游前进穿过第二热交换器(蒸发器)364，以返回至吸入状态/位置350。
[0087]在正常操作状态中，制冷剂的在再循环流沿主流动通路352穿过，在缸中压缩。压缩的制冷剂在气体冷却器/冷凝器356中冷却，在膨胀装置362中膨胀，且然后在蒸发器364中加热。在示例性实施方式中，气体冷却器/冷凝器356和蒸发器364 为制冷剂空气热交换器，其具有相关联的风扇(370; 372)强制空气流(374; 376)。蒸发器364可在制冷空间中，或其空气流可穿过制冷空间。类似地，气体冷却器/冷凝器356或其空气流可在制冷空间外。
[0088]附加的系统部件和其它系统变型也是可能的(例如，多区/蒸发器构造、经济器构造等)。示例性系统包括制冷输送单元和固定商业制冷系统。
[0089]示例性固定商业制冷系统450 (图22)包括一个或多个中心压缩机20，以及排热热交换器356 (例如，安装在架上在建筑物455外侧或上)，其通常用于多个制冷空间456 (例如，建筑物中的零售展示柜458的)。各个此类制冷空间均可具有其自身的热吸收热交换器364’和膨胀装置362’(或可存在公共的膨胀装置)。其它架安装情形包括建筑物加热、通风和空气调节(HVAC)。
[0090]图23和24分别示出了还具有相对较宽的近侧主干部分的备选衬垫900和902。示例性衬垫900示为具有单个主干和单个叶。其还具有示例性单个安装孔。然而，单叶衬垫的多个安装孔实施例是可能的，且可存在附加的安装特征(例如，除螺栓孔之外的一个或多个销孔)。类似地，图24的衬垫902为双叶双主干实施例。这还具有两个安装孔，但其它实施例同样可能。其它变型涉及簧片构造，如共用公共衬垫的缸中的各个端口的单独的費片O
[0091]压缩机可通过其它常规制造技术制成。活塞和缸体可如其它部件那样铸造和加工。阀板可由板原料加工。費片可从片原料切割。衬塾可从金属板原料(例如，钢，如冷乳钢)冲压和/或切割。冲压过程可给予弯曲，且可选切割平面形状(但这些可作为备选锯开或以其它方式加工/切割)。类似地，安装孔可冲压或加工，如，通过钻孔。
[0092]尽管上文详细描述了实施例，但此描述并不旨在限制本公开内容的范围。将理解的是，可做出各种改型，而不脱离本公开内容的精神和范围。例如，当在现有压缩机构造的再设计中实施时，现有构造的细节可影响或指出任何特定实施方式的细节。因此，其它实施例在以下权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于簧片阀(96)的衬垫(111)，所述衬垫具有: 用于接合所述阀簧片(102)的第一表面(113); 与所述第一表面相对的第二表面(114); 用于安装到所述阀板(80)上的底座部分(112); 用于接合所述簧片的远侧部分(212)的远侧部分(242);以及将所述底座部分连接到所述远侧部分上的至少一个主干(230)，所述第一表面沿所述主干的一部分横向地凸出， 其中: 所述主干在所述底座部分附近比在所述远侧部分附近相对更宽。
2.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述远侧部分包括多个叶(232A、232B、232C);以及 所述至少一个主干包括多个主干(230A、230B、230C)。
3.根据权利要求2所述的衬垫，其特征在于: 所述多个叶为多个邻接的叶。
4.根据权利要求2所述的衬垫，其特征在于: 所述多个主干和所述多个叶在数目上相等。
5.根据权利要求4所述的衬垫，其特征在于: 所述数目为三。
6.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述底座部分具有刚好两个螺栓孔。
7.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 从近侧端部的跨度的35%的位置处的所述主干的宽度比从远侧端部的所述跨度的35%的位置处的所述主干的宽度大至少15%。
8.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 从安装孔(202)的中心(580A、580B)到叶(232A、232C)的中心的跨度的30%的位置处的所述主干的宽度比从所述安装孔的中心到所述叶的中心的跨度的30%的位置处的所述主干的宽度大至少15%。
9.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 主干内间隙具有从安装孔的中心到叶的中心的跨度的10%到30%的长度。
10.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述主干具有侧向凸起。
11.根据权利要求1所述的衬垫，其特征在于: 所述衬垫本质上由冲压钢构成。
12.—种压缩机阀组件(96)，包括: 阀板(80)，其具有: 安装表面(120)部分； 端口 (92);以及 包围所述端口的座(220)； 权利要求1所述的衬垫；以及 簧片(102)，其具有: 安装到所述安装表面部分上的底座(106)，其夹在所述安装表面部分与所述衬垫的底座部分之间；以及 定位成在闭合所述端口的闭合状态与使所述端口畅通的开启状态之间弯曲的远侧部分(110)。
13.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 存在多个所述端口。
14.根据权利要求13所述的压缩机阀组件，其特征在于: 所述簧片为安装成控制流通过多个所述端口的单个簧片。
15.根据权利要求12所述的压缩机簧片组件，其特征在于: 所述底座部分附近相比于所述远侧部分附近，所述衬垫具有比所述簧片的平面形状成比例更宽的平面形状。
16.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 从所述近侧端部的所述跨距的30%的位置处的所述主干的宽度比所述位置处的所述簧片的对应主干的宽度大至少15%。
17.根据权利要求12所述的压缩机阀组件，其特征在于: 在从安装孔的中心到叶的中心的所述跨度的30%的位置处的所述主干的宽度比所述位置处的所述簧片的主干的宽度大至少15%。
18.—种压缩机(20)，包括: 具有至少一个缸(30-32)和权利要求12所述的阀组件的外壳(22)； 曲轴(38);以及 对于各个所述缸: 安装成用于在所述缸内至少部分地往复移动的活塞(34); 将所述活塞联接到所述曲轴上的连接杆(36);以及 将所述连接杆联接到所述活塞上的销(44)，所述销具有:安装在所述活塞的第一收纳部分(56)和第二收纳部分(57)中的第一端部部分(52)和第二端部部分(53);以及接合所述连接杆的中心部分(48)。
19.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于，还包括: 联接到所述曲轴上的所述外壳内的电动马达(24)。
20.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于: 所述阀为排出阀。
21.根据权利要求18所述的压缩机，其特征在于: 存在多个所述端口。
22.根据权利要求21所述的压缩机，其特征在于: 所述簧片为安装成控制流通过多个所述端口的单个簧片。
23.一种用于使用权利要求18所述的压缩机的方法，包括: 运行所述压缩机，以便所述簧片在所述开启状态与闭合状态之间交替。
24.一种制造权利要求18所述的压缩机的方法，其特征在于，所述方法包括以下至少一者: 以所述衬垫替换现有的衬垫，所述现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽；或者 再设计现有衬垫的构造，所述现有衬垫在底座部分附近并不比远侧部分附近相对更宽。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，相对于所述现有衬垫，以下的任何组合: 主干内孔缩短至少20%，更具体是30%到60% ； 主干内孔长度非对称性增大； 增加了一对侧向外侧凸起； 衬垫材料不变； 厚度不会增加超过5%，如果有的话； 簧片构造不变。
26.一种系统(320、450)，包括: 权利要求18所述的压缩机(20); 穿过所述压缩机的制冷剂再循环流动通路(352); 沿所述压缩机下游的流动通路的第一热交换器(356); 沿所述第一热交换器下游的所述流动通路的膨胀装置(362、362’)；以及 沿所述膨胀装置下游的流动通路的第二热交换器(364、364’)。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于: 制冷剂填料包括R410a。
28.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统为固定制冷系统，其还包括: 多个制冷空间(456);以及 多个所述第二热交换器(364’)，各个均定位成冷却相关联的所述制冷空间。
【专利摘要】本发明公开了一种用于簧片阀的衬垫，具有：用于接合阀簧片的第一表面；与第一表面相对的第二表面；用于安装到压缩机壳体上的底座部分；用于接合簧片的远侧部分的远侧部分；以及将底座部分连接到远侧部分上的至少一个主干。第一表面沿主干的一部分横向地凸出。主干在底座部分附近比在远侧部分附近相对更宽。
【IPC分类】F04B39-10, F04B27-10
【公开号】CN104813024
【申请号】CN201380063728
【发明人】A.利夫森
【申请人】开利公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月4日
【公告号】EP2847463A1, WO2014088695A1
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