一种往复压缩机全程控制式A网型进气阀

一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀
技术领域
1.本发明属于往复活塞式压缩机技术领域，特别是涉及一种往复活塞压缩机进气阀结构。


背景技术：

2.现有往复式压缩机进气阀均属于自动阀，阀片的运动完全依靠流过气阀的气体力和气阀自身部件的弹性力，进气阀有效流通面积小、阻力损失大，阀片的运动规律呈现出延迟打开、超前闭合、全开时间短、阀片在中间位置浮动时间长、容易颤振等缺陷。
3.为此，将现有往复式压缩机进气阀的阀片升程限制在2mm左右，用于以减小阀片高频撞击的强度，但是气阀的有效通流面积因而受到了极大限制。
4.另外，还可以将现有往复式压缩机进气阀的自身部件弹性力加大，以减轻阀片与升程限制器的撞击，但是会导致气阀全开占有时间缩短、开启滞后和关闭超前的时间加大等不利现象；反之，则会导致阀片与升程限制器的撞击加剧、工作寿命缩短等问题。
5.因此，为了让现有往复式压缩机进气阀的阀片能够达到设计的最大升程，就必须保证阀隙马赫数足够大，但后果则是增大了气阀的阻力损失。
6.由于现有往复式压缩机进气阀存的上述缺陷，导致气阀存在平均流量系数小、通流面积不足阀片总面积的四分之一、气阀故障率高等问题。此外，由于自力式气阀与定容式气缸的结合，使得压缩气量不可人为调节，当所需压缩气量小于额定值时，部分压缩后的气体排空或返回进气口，无法实现气量无级调节，造成了能量的浪费。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，具有通流面积大、压力损失小、开关阀芯无撞击、开启和关闭人为全程控制、可以实现压缩气量无级调节的特点。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，包括阀座、阀芯、阀杆及直线运动驱动装置，其特点是：所述阀芯和阀座均采用a型中空圆台式结构，阀芯与阀杆采用一体式结构，所述直线运动驱动装置与阀杆相连，由直线运动驱动装置在气阀外部驱动阀杆及阀芯动作，按照预设定程序控制阀芯与阀座做周期性开阀和关阀运动。
9.所述阀座与阀芯嵌套在一起，阀芯位于阀座内部，所述阀杆从阀座顶部中心穿过，在阀座和阀芯的周壁上均开设有多道气流通道，在关阀时，阀座与阀芯的环壁紧贴在一起，通过气流通道交错实现密封。
10.所述阀杆及阀芯通过气阀外部的直线运动驱动装置进行驱动，用以执行加速、减速、等待和制动指令，根据需要由外部控制器人为设定直线运动驱动装置的运动周期、频率及阀芯的升程、开启时间、关闭时间和停留时间。
11.所述阀芯和阀座的a型锥角相同，且a型中空圆台母线与底面夹角的范围为45
°
～
85
°
,阀芯和阀座的材质为耐磨金属或非金属。
12.所述阀座通过支撑托架固定压紧在气阀安装孔座上，支撑托架与气阀安装孔座的压紧面之间安装有支撑托架密封垫片，在支撑托架中心处固设有中央支座，中央支座四周的支撑托架底部壁板上开设有多个透气孔，在关阀时，由闭合的阀芯和阀座将进气空间与气缸空间隔离开。
13.所述外部控制器采用plc、dcs或其它控制设备。
14.所述直线运动驱动装置采用直线伺服电机、音圈伺服电机或具有高加速度、高减速度和位置环控制功能的执行器。
15.本发明的有益效果：
16.本发明的阀芯和阀座均采用创新的a型中空圆台式结构，与常规平面形的网状进气阀相比，阀芯流道孔槽的总面积可达气阀安装孔面积的40％左右，流通面积为常规平面形网状进气阀的1.5倍以上，具有流量系数大、阻力系数小的特点。
17.本发明的阀芯开和关动作的执行，直接由外部直线运动驱动装置进行驱动，不受流体推力和弹簧力的制约，升程可以根据需求和外部直线运动驱动装置加速性能而增大，因此流量系数大，有效通流面积可以达到常规平面形网状进气阀的2倍，阻力损失小，本发明的1个v网型进气阀便可取代2个常规平面形网状进气阀。
18.本发明的阀芯和阀座由于采用了创新的a型中空圆台式结构，在开阀时，阀芯的升程越大，阀芯与阀座的流道中线越趋近，气流流型越接近直通，流量系数进一步增大，有效通流面积进一步提高，阀隙气体流速降低，因而压力损失将进一步减小。
19.本发明的阀芯开和关动作的执行由于直接由外部直线运动驱动装置进行驱动，可实现加速、减速、等待、制动等运动，增加了在最大升程位置的停留时间，阀芯相对于阀座可实现“零速着陆”，保证开关阀芯无撞击，有利于进一步降低进气压力损失，提高气阀使用寿命。
20.本发明的阀芯开和关动作的执行由于直接由外部直线运动驱动装置进行驱动，可以根据理想的运动规律开阀、关阀，克服了现有网状进气阀开启滞后、关闭不适时等不可克服的弊病，使p-v示功图趋于理想化，具有良好的节能效果。
21.本发明与现有网状进气阀相比，取消了传统网状气阀中的升程限制器和弹簧等弹性部件，进一步降低了气阀的压力损失，有利于故障率的降低。
22.本发明可直接用于现有往复压缩机网状气阀的改造，无需改变气阀原有安装条件，也可以用做新制往复压缩机的配套气阀。
23.本发明可以用于实现0～100％压缩负荷的无级调节，无需附加任何辅助设备，与现有的采用部分行程顶开阀芯技术的气阀相比，结构更加简单且无附加阻力损失。
附图说明
24.图1为本发明的往复压缩机全程控制式a网型进气阀的结构示意图(关阀状态)；
25.图2为本发明的往复压缩机全程控制式a网型进气阀的结构示意图(开阀状态)；
26.图3为本发明的往复压缩机全程控制式a网型进气阀的结构示意图(气阀安装孔座、阀盖、压阀罩、支撑托架、中央支座及丝堵未示出)；
27.图4为本发明的往复压缩机全程控制式v网型进气阀的阀芯侧视图；
28.图5为本发明的往复压缩机全程控制式v网型进气阀的阀座侧视图；
29.图6为本发明的往复压缩机全程控制式v网型进气阀的支撑托架及中央支座组合体俯视图；
30.图中，1—气阀安装孔座，2—阀盖，3—阀芯，4—阀座，5—阀杆，6—压阀罩，7—丝堵，8—直线运动驱动装置，9—滑套，10—支撑托架密封垫片，11—螺栓，12—阀盖密封垫片，13—密封圈，14—密封环，15—支撑托架，16—阀座密封垫片，17—中央支座，18—上加强片，19—下加强片，20—紧固螺钉，21—透气孔，22—阀芯气流通道，23—阀座气流通道。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
32.如图1～6所示，一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，包括阀盖2、阀芯3、阀座4、阀杆5、压阀罩6、丝堵7及直线运动驱动装置8；所述阀芯3和阀座4均采用a型中空圆台式结构；所述阀芯3位于阀座4的下部；所述阀杆5底端与阀芯3中心固定连接，阀杆5顶端延伸至阀盖2外部；所述直线运动驱动装置8的动力输出端与阀杆5顶端固定连接，阀杆5底端套装有滑套9；所述阀座4位于阀芯3上方，阀座4通过支撑托架15固定压紧在气阀安装孔座1上，支撑托架15与气阀安装孔座1的压紧面之间安装有支撑托架密封垫片10，阀座4与支撑托架15的压紧面之间安装有阀座密封垫片16；在所述支撑托架15中心固设有中央支座17，所述滑套9固定安装在中央支座17顶部中心处；所述压阀罩6套装在阀杆5上，压阀罩6位于阀座4上方，压阀罩6固定压紧在阀座4上；所述丝堵7丝扣旋接在阀杆5上，丝堵7位于压阀罩6上方，丝堵7固定安装在阀盖2中心，阀盖2通过螺栓11固定安装在气阀安装孔座1上，在阀盖2与气阀安装孔座1之间安装有阀盖密封垫片12；在所述丝堵7与阀盖2之间安装有密封圈13，在丝堵7与阀杆5之间安装有密封环14。
33.所述阀芯3和阀座4的a型锥角相同，且a型中空圆台母线与底面夹角的范围为45
°
～85
°
。
34.具体实施过程中，阀杆5与阀芯3可以采用分体制造并组合连接形成组合件，二者的连接方式可以是焊接或粘结，阀杆5与阀芯3还可以采用一体式制造方式获得组合件。
35.在所述阀芯3顶部壁板上表面设有上加强片18，在阀芯3顶部壁板下表面设有下加强片19，阀芯3顶部壁板夹在上加强片18与下加强片19之间，上加强片18与下加强片19之间通过紧固螺钉20连接固定。
36.具体实施过程中，滑套9可以选用石墨铜套轴承、耐磨金属套或非金属套。
37.具体实施过程中，压阀罩6采用盘式结构，在压阀罩6的外周设有限位边沿，压阀罩6通过限位边沿直接罩住阀座4顶部壁板并压紧在阀座4上。
38.具体实施过程中，支撑托架15采用筒状结构，支撑托架15的筒壁不透气，支撑托架15的底部设有多个透气孔21，多个透气孔21位于中央支座17的四周。
39.在所述阀芯3的芯体上设置有若干阀芯气流通道22，若干阀芯气流通道22均为圆弧形且沿阀芯3芯体的圆周方向分布，所有阀芯气流通道22的圆弧中心均与阀芯3芯体的圆心同心分布。
40.具体实施过程中，阀芯气流通道22的截面形状为梯形，阀芯气流通道22的圆弧两端进行倒圆角处理。
41.在所述阀座4的座体上设置有若干阀座气流通道23，若干阀座气流通道23均为圆弧形且沿阀座4座体的圆周方向分布，所有阀座气流通道23的圆弧中心均与阀座4座体的圆心同心分布，所述阀芯3芯体上的所有阀芯气流通道22与阀座4座体上的阀座气流通道23正对。
42.具体实施过程中，阀座气流通道23的截面形状为梯形，阀座气流通道23的圆弧两端进行倒圆角处理。
43.所述直线运动驱动装置8采用具有高加速度、高减速度和位置环控制功能的执行器。
44.在具体实施过程中，直线运动驱动装置8可以选用直线伺服电机、音圈伺服电机等，通过对直线伺服电机、音圈伺服电机等执行器的运动周期、频率、升程、开启时间、关闭时间、停留时间等参数进行设定，在利用直线运动驱动装置8对阀杆5进行动作控制时，可以驱动阀芯3执行加速、减速、等待、制动等动作。
45.当阀芯3与阀座4完全贴合时，气阀处于关闭状态；当阀芯3与阀座4脱离接触时，气阀处于打开状态，外部气体能够进入压缩机的气缸，此时压缩机进入吸气过程。
46.当压缩机达到所需负荷后，直线运动驱动装置8会接到关阀指令，并驱动阀杆5动作，进而带动阀芯3向上抬升并与阀座4实现环壁完全贴合，阀芯气流通道22与阀座气流通道23彼此完全错开，气阀恢复到关闭状态，气体停止返回进气口，压缩机开始对气缸内留存的气体进行压缩，随后压缩机转入排气过程，从而实现压缩机气量的无级调节。
47.实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

技术特征：
1.一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，包括阀座、阀芯、阀杆及直线运动驱动装置，其特征在于：所述阀芯和阀座均采用a型中空圆台式结构，阀芯与阀杆采用一体式结构，所述直线运动驱动装置与阀杆相连，由直线运动驱动装置在气阀外部驱动阀杆及阀芯动作，按照预设定程序控制阀芯与阀座做周期性开阀和关阀运动。2.根据权利要求1所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述阀座与阀芯嵌套在一起，阀芯位于阀座内部，所述阀杆从阀座顶部中心穿过，在阀座和阀芯的周壁上均开设有多道气流通道，在关阀时，阀座与阀芯的环壁紧贴在一起，通过气流通道交错实现密封。3.根据权利要求1所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述阀杆及阀芯通过气阀外部的直线运动驱动装置进行驱动，用以执行加速、减速、等待和制动指令，根据需要由外部控制器人为设定直线运动驱动装置的运动周期、频率及阀芯的升程、开启时间、关闭时间和停留时间。4.根据权利要求1所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述阀芯和阀座的a型锥角相同，且a型圆台母线与底面夹角的范围为45
°
～85
°
,阀芯和阀座的材质为耐磨金属或非金属。5.根据权利要求1所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述阀座通过支撑托架固定压紧在气阀安装孔座上，支撑托架与气阀安装孔座的压紧面之间安装有支撑托架密封垫片，在支撑托架中心处固设有中央支座，中央支座四周的支撑托架底部壁板上开设有多个透气孔，在关阀时，由闭合的阀芯和阀座将进气空间与气缸空间隔离开。6.根据权利要求3所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述外部控制器采用plc、dcs或其它控制设备。7.根据权利要求1所述的一种往复压缩机全程控制式a网型进气阀，其特征在于：所述直线运动驱动装置采用直线伺服电机、音圈伺服电机或具有高加速度、高减速度和位置环控制功能的执行器。

技术总结
一种往复压缩机全程控制式A网型进气阀，包括阀座、阀芯、阀杆等部件，阀芯和阀座均采用A型中空圆台式结构，阀芯与阀杆采用一体式结构，由直线运动驱动装置全程控制，不受气体力和弹簧力的制约，按设定程序执行加速、减速、等待和制动等运动指令，实现理想的运动规律，流量系数大，阻力系数小，有效通流面积是常规平面形网状进气阀的2倍以上，1个V网型进气阀可取代2个常规平面形网状进气阀；本发明具有无撞击、全开停留时间长的特点，克服了现有网状进气阀阻力损失大、阀片撞击严重等本质性缺陷；本发明可直接实现气量无级调节；本发明可用于现有网状进气阀改造，也可作为全新往复压缩机的配套进气阀。缩机的配套进气阀。缩机的配套进气阀。


技术研发人员：王德喜 洪晓 崔玮琳 范丽华 刘波 高倩楠
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/13