压缩机气阀发展

气阀的研究发展现状

1楼

压缩机气阀的历史起源于1897年，当时奥地利工程师汉斯•贺尔碧格(Hanns Hoerbi ger)设计出了一种钢阀片气阀，并申请了专利，用于炼钢厂的低压鼓风机上。

气阀的结构型式，可按以下几种型式进行分类：

(1)按启闭元件形状进行分类：气阀通常都按启、闭元件称呼并按此分类。基本类型有

环状阀、网状阀、条状阀、碟状阀、菌状阀、舌簧阀等。

(2)按气阀职能分类：按气阀职能分类分为进气阀和排气阀。在许多场合中进气阀和排

气阀的结构基本相同，区别的方法是看阀座还是升程限制器在工作腔。进气阀的升程限制器在工作腔侧，排气阀则反之。

(3)按气阀内气体流动方向分类：按气阀内气体流动方向分为直流阀和回流阀。直流阀

阀片与气流方向几乎平行，气流通过气阀时折流小，通流能力高、阻力损失小，其流量系数可达0.8。回流阀阀片放置在垂直于气流方向的平面内，气流通过气阀时有两次90o的转折，致使流量系数较低，通常为0.4~0.6。

(4)按进、排气阀整体结构分类：

1)组合阀，进排气阀共用一阀座，并在结构上组成一体。当低压或高压气缸的直径比

较小时，采用组合结构气阀布置比较方便。在低压时，组合结构可以减少余隙容积，而在高压及超高压时，可改善气缸或气缸盖的受力状况。

2)阀组，将同名的气阀装在一公共的阀座或阀板上，构成一个组件，目的是为了安装

方便。

3)开式与闭式气阀，对于开式气阀其升程限制器外径小于气阀外径，两者在边缘处不

接触。开式气阀的优点是升程限制器的结构简单，气体流过升程限制器外缘阻力损失小。缺点是阀片开启时阀片两侧所承受的压力差，全部作用在气阀中心处的紧固螺栓上，使气阀螺栓在压缩机工作时易受变载荷而疲劳破坏；对于闭式气阀，升程限制器外径与阀座外径相等并且外缘相互压紧，它虽然结构复杂些，但作用于升程限制器上的压力差，全部直接传递给压阀罩，气阀紧固螺栓不受此力，因此螺栓直径可较开式小，且安全。

4)气垫阀，环状阀的升程限制器上设有环形槽，槽宽与阀片成动配合，构成气垫室。

阀片比一般环状阀片要厚，有环形槽直接导向，并受到气垫阻尼作用。阀片对升程限制器无撞击，由此减少了气阀的噪声，提高了气阀寿命。

国内外学者以及企业与高等院校结合，除了研究气阀材质、加工等方面外，还成功地进行了气阀运动规律的理论研究和实验测试，为寻找气阀损坏的原因及改进气阀的途径提供了实测依据，也为进一步了解气阀的运动特性和从气阀运动的内在联系上研究气阀打下了基础。气阀动力学研究是从1950年开始的，即由英国的Costagliola建立的第一个气阀数学模型开始的[42]。从现今的角度来看，这是一个简单的数学模型，但

是却是一个评价极高的气阀数学模型。当时在没有计算机的情况下，用图解法解得的曲线与实验曲线相比已经被认为是“基本正确”的。以后由于计算机的发展，数学模型更有所发展，但是一定程度上均以Costagliola最初提出的分析为基础。例如，1965年苏联的АИБорнсоглевский和РВКузьннн在Costagliola的基础上综合成一个简单的非线性微分方程，把几何尺寸和运转时的参数组合成少数的无量纲参数群，并作成图解曲线。1967年意大利的Traversari和Lacitignola以Costagliola的数学模型为基础，建立了气阀的数学模型，并考虑了由于油的粘滞作用使阀片开启延迟的现象。

以上这些数学模型都是把气阀阀片视作单自由度的单质点运动，因此都是简单模型。目前压缩机气阀设计过程中，普遍采用的数学模型是在Castagliola建立的数学模型的基础上发展起来的。根据具体情况，数学模型中考虑的因素有所增多，如热交换、气流脉动、阻尼、油的粘性等。陈文勇等利用压缩机数学模型分析了不同转速下气阀运动规律的变化。李云等人根据阀片运动微分方程组研究了不同阀片质量对气阀性能的影响。在传统的压缩机环状阀工作过程数学模型中，阀片往往简化为仅有一维平动的单质点，而实际上由于流过气阀的气流不均匀、气阀弹簧力不对称、阀座平面与升程限制器平面由于加工和装配误差存在夹角等原因，气阀工作过程中，阀片不仅作平动，而且存在转动，也就是说，阀片作倾侧运动。为此，吴业正等分析了由于气流偏吹引起的环状阀倾侧运动，潘树林等建立了压缩机网状阀倾侧运动数学模型，分析了倾侧运动对压缩机网状阀可靠性的影响。这些对深入分析气阀的运动规律，指导气阀设计有重要意义。实验研究方面，孙杰等用变距离电容位移测定法对往复式压缩机气阀运动规律进行了测试，该方法能够为气阀的设计和改造工作提供较为准确和可靠的实验资料。张勤等尝试了用电阻应变片对往复式压缩机环状阀片瞬态应力进行实测，这对阀片的强度分析及机器的故障诊断有一定的帮助