1 导言

气阀是装置在紧缩机气缸上操控气体进出的部件，气阀对紧缩机经济性与可靠性有着重要影 响，常被比作紧缩机的“心脏”。大型紧缩机排 气量大，功率大，一般气阀装置直径大。在各种 结构型式紧缩机气阀中，因为网状阀与环状阀气 流通道呈圆环状，气阀通流面积与装置面积之比 较大，因而大型紧缩机广泛选用网状阀与环状阀， 以便气阀有杰出的经济性。无油紧缩机气缸内无 光滑油，气阀内也不存在光滑油，因而紧缩机气 阀作业过程中应无冲突或许气阀运动元件选用自 光滑资料。气阀依照阀片资料分类，可分为带金 属阀片气阀与带塑料阀片气阀。金属阀片资料通 常选用2Cr13、3Cr13、30CrMnSiA 等，金属阀片 具有强度高、硬度高、耐高温、线膨胀系数小、 成本低、厚度小等长处。塑料阀片资料一般选用 尼龙、聚醚醚酮等[!]，塑料阀片具有杰出的抗疲惫 及抗冲击功能，自光滑性，一起带塑料阀片气 阀密封功能较，作业时噪声小。紧缩机气阀设 计首先是气阀的结构规划，下面别离评论用于大 型无油紧缩机的带金属阀片气阀与带塑料阀片气 阀的结构规划。

2 带金属阀片气阀的结构规划

环状阀可分为一般环状阀与气垫阀，网状阀分为有冲突网状阀与无冲突网状阀。因为一般环 状阀作业过程中阀片与升程限制器导向凸台有摩 擦，气垫阀作业过程中阀片与升程限制器气垫腔 壁有冲突，有冲突网状阀作业过程中阀片与导向 块有冲突，因而选用金属阀片的一般环状阀、气 垫阀、有冲突网状阀都不能很适用于大型无油 紧缩机。现在，在大型无油紧缩机中运用最为广 泛的选用金属阀片的气阀为图1 所示无冲突网状 阀。

图1 中，从下至上依次为阀座、阀片、升程垫片、缓冲片及升程限制器。一般，阀片在靠中 心固定部位与外侧运动部位之间规划1 个弹性臂。 阀片上压有绷簧，称之为阀片绷簧。升程垫片可 以置于阀片与缓冲片之间，也能够置于阀片两边。 缓冲片一般选用2片，缓冲片在靠中心固定部位 与外侧运动部位之间规划2个弹性臂。缓冲片开 有径向槽或是圆孔，以便阀片绷簧穿过缓冲片压 在阀片上。缓冲片上压有绷簧，称之为缓冲片弹 簧。停止状态下，缓冲片弹性臂在缓冲片绷簧力 效果下最大挠度为升程的40%左右。

从理论上讲，无冲突网状阀能够不需要缓冲片与缓冲片绷簧，这样，气阀结构就简略多了。 但实践标明，用于大型无油紧缩机中的无冲突网 状阀，假如不选用缓冲片与缓冲片绷簧，气阀的 寿数极低。缓冲片与缓冲片绷簧能大幅下降阀片 与升程限制器的磕碰速度以及阀片倾侧运动的幅 度，大幅进步气阀寿数，一起还有利于气阀及时 封闭。图1 无冲突网状阀规划的要点与难点是缓 冲片弹性臂的规划。当缓冲片弹性臂刚度较小时， 压在缓冲片上的绷簧力较小，缓冲效果较小，阀 片简略损坏；当缓冲片弹性臂刚度较大时，压在 缓冲片上的绷簧力较大，缓冲片弹性臂两头部因 应力较大而简略发生疲惫开裂。事实上，国内许

多紧缩机气阀规划人员为防止缓冲片弹性臂两头部应力过大，而把缓冲片弹性臂刚度规划得较小， 缓冲片上不再设置缓冲片绷簧，一起把升程垫片 置于缓冲片两边，但这样一来，缓冲效果显着下 降。为处理这一难题，需要对图1 中缓冲片结构 进行改善。

图2 所示气阀与图1所示气阀结构相似，不同之处在于缓冲片结构不同。图2所示气阀中缓 冲片中心固定部位没有弹性臂，缓冲片本身规划 成为一弹性体，因而这种缓冲片称之为自弹缓冲 片。自弹缓冲片最外环与中心固定部位之间由多

条弹性筋衔接，其在缓冲片绷簧力效果下的弹性变形主要是指各弹性筋的变形。自弹缓冲片除最 外环外，里边各环由直槽断开。这样，一方面阀 片绷簧能够从这些槽中穿过压在阀片上，另一方 面最主要的是能够下降缓冲片本身的刚度。一般 用于大型无油紧缩机无冲突网状阀中的自弹缓冲 片弹性筋较多，为4-8条；弹性筋较长，其变形 长度为最外环到中心固定部位之间间隔；弹性筋 较宽，与对应阀片筋宽共同；因而自弹缓冲片刚 性系数较大，而一起作业过程应力较小，本身有 杰出的可靠性。自弹缓冲片单条弹性筋上一般可 设置1-2 个缓冲片绷簧。

 

因为存在倾侧运动，网状阀阀片并非整体与阀座及升程限制器磕碰，磕碰仅发生在部分，主 要是最外环，因而网状阀片最外环最简略损坏。 为进步网状阀片使用寿数，阀片最外环比较其它 环宽1-3。为防止无油紧缩机气阀绷簧与升程

限制器绷簧孔壁冲突磨损过大然后影响气阀可靠性，气阀绷簧一般选用截锥螺旋紧缩绷簧。当气阀 绷簧选用圆柱螺旋紧缩绷簧时，升程限制器绷簧孔 应为阶梯孔。为减小倾侧运动的起伏，阀片绷簧与 缓冲片绷簧一般散布于阀片与缓冲片外侧。

 

3 带塑料阀片气阀的结构规划

因为塑料与金属线膨胀系数相差较大，为防止阀片在升程限制器气垫腔中卡死，因而气垫阀一般 不选用塑料阀片。塑料阀片中心部位一般不设置弹 性臂，因而无冲突网状阀也不能选用塑料阀片。用 于大型无油紧缩机的带塑料阀片气阀的结构主要有 图3、图4 两种型式。图3 带塑料阀片环状阀阀片 各环独立，形状简略，加工制作方便，与其它结构 型式气阀比较，还有较的气密功能与抗阻塞、抗 液击功能。图" 带塑料阀片网状阀阀片各环连成 一体，整个阀片起落较为共同；气阀装置直径相同 时，网状阀往往流道数较多，功率较高。

图3 带塑料阀片环状阀与传统带金属阀片环状阀结构规划有许多相似之处，但也有许多不同 之处。因为塑料相对金属强度、硬度较低，因而 塑料阀片比较金属阀片厚许多，阀座密封边也较 宽。因为塑料具有杰出的抗疲惫及抗冲击功能， 带塑料阀片气阀升程较大，气阀流道较宽，流道 数较少。塑料线膨胀系数比金属大许多，塑料阀 片一般不通过外圆导向，因而升程限制器上一圈 导向凸台仅为一片阀片导向。关于作业气体含较 多杂质的紧缩机，带塑料阀片环状阀升程限制器 结构规划时，在与环状阀片触摸的环形外表开设环形抗阻塞凹槽。

图4 带塑料阀片网状阀与传统带金属阀片网状阀结构规划相似，但也有一些当地不同。当塑 料阀片承受较大会集载荷时，阀片变形也较大， 因而带塑料阀片网状阀绷簧数较多，单个绷簧刚 度较小，各绷簧均布于阀片上。塑料网状阀片通 常比金属网状阀片衔接筋略多，阀片最外环比较 其它环宽。图4 结构气阀塑料网状阀片直接与阀 座及升程限制器磕碰，磕碰速度大，一起因为存 在倾侧运动，阀片应力杂乱，阀片最外环简略疲 劳开裂。为进步气阀使用寿数，一些紧缩机气阀 出产企业在图4 中塑料网状阀片与升程限制器间 选用图1中结构型式的金属缓冲片，当然也能够 选用图2中结构型式的金属自弹缓冲片，这样效 果更。部分紧缩机气阀出产企业则在图4中塑 料网状阀片与升程限制器间添加一片与阀片彻底 相同的缓冲片。图4 结构气阀增设缓冲片后，气 阀总厚度增大。

大型无油紧缩机带塑料阀片气阀规划时，一定要清晰阀片资料的力学功能、物理功能与化学 功能，特别是资料的曲折强度、拉伸强度、冲击 强度、弹性模量、热变形温度、硬度、线膨胀系 数、密度等。塑料的功能不只与基本成分有关， 还与填充剂成分与含量、加工质量等有关。

 

 

 

4 结语

当大型无油紧缩机气阀选用金属阀片时，能够选用图& 结构无冲突网状阀，也能够选用图2 结构带自弹缓冲片无冲突网状阀，但明显图2 结 构气阀可靠性更。图1 结构气阀规划时，需计 算阀片、缓冲片弹性臂的刚度、应力及等效运动 质量。图2结构气阀规划时，需核算阀片弹性臂 与缓冲片的刚度、应力及等效运动质量。当大型 无油紧缩机气阀选用塑料阀片时，能够选用图3 结构环状阀，也能够选用图4 结构网状阀。图3 结构环状阀有杰出的抗阻塞、抗液击功能；图4 结构网状阀功率较高，为进步图4 结构气阀的可 靠性，可在阀片与升程限制器间设置缓冲片。带 塑料阀片气阀结构规划时，有必要考虑塑料的各种 功能。随着特种工程塑料归纳功能的不断提高， 制作成本不断下降，带塑料阀片气阀在大型无油 紧缩机中使用会越来越广泛。