關(guān)于紐曼蒂克NUMATICS氣閥的閥片對(duì)升程限制器或閥座的沖擊力的大小

美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥是壓縮機(jī)氣缸上的重要組件，它負(fù)責(zé)氣體的吸入和排出。傳統(tǒng)的氣閥是由閥座、閥片、彈簧、升程限制器、螺栓等組成。氣閥的好壞將直接影響壓縮機(jī)的排氣量、功率消耗及運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性等。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的結(jié)構(gòu)：
氣閥是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中的重要部件，也是易損壞的部件之一。它的好壞直接影響壓縮機(jī)的排氣量、功率消耗及運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。在壓縮機(jī)向高速方向發(fā)展的階段，限制轉(zhuǎn)速提高的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是氣閥。
活塞式壓縮機(jī)一般都采用“自動(dòng)閥”，就是美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的開(kāi)啟與關(guān)閉是依靠閥片兩邊的壓力差實(shí)現(xiàn)的，沒(méi)有其它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
如圖所示為環(huán)狀進(jìn)美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥示意圖。氣閥主要由閥座1、閥片2、彈簧3、升程限制器4和將它們組為一體的螺栓，螺母等組成。排氣閥的結(jié)構(gòu)與吸氣閥基本相同，兩者僅是閥座與升程限制器的位置互換，吸氣閥升程限制器靠近氣缸里側(cè)，排氣閥則是閥座靠近氣缸里側(cè)。環(huán)狀閥因其閥片為薄圓環(huán)而得名閥座與升程限制器上都有環(huán)形或孔形通道，供氣體通過(guò)。閥片與閥座上的密封口貼合形成密封。升程限制器上有導(dǎo)向凸臺(tái)，對(duì)閥片升降起導(dǎo)向作用。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的工作原理：
空壓機(jī)的低壓級(jí)吸氣閥和排氣閥裝在氣缸蓋上，升程為3mm。而高壓級(jí)的吸氣閥和排氣閥裝在氣缸中部的閥室內(nèi)。氣缸及活塞均分成直徑上大下小的兩段?；钊敳恳陨蠟闅飧椎牡蛪杭?jí)工作空間，空氣經(jīng)濾清器吸入氣缸?；钊胁康沫h(huán)形空間為高壓級(jí)工作空間，由低壓級(jí)排出的氣體經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻送入高壓級(jí)進(jìn)一步被壓縮。為了保證安全，低壓級(jí)和高壓級(jí)分別裝有安全閥，它們的安全開(kāi)啟壓力分別比額定排出壓力約高15%和10%。電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性連軸器帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)連桿，活塞銷帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，空壓機(jī)處于吸氣過(guò)程，此時(shí)進(jìn)美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥彈簧被壓縮，閥片向下運(yùn)動(dòng)，于是進(jìn)氣閥打開(kāi)，吸入氣體。活塞回行時(shí)，即從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸氣閥開(kāi)始關(guān)閉，即閥片受其彈簧彈力作用向上運(yùn)動(dòng)至與閥座密合位置。當(dāng)吸、排氣閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體在缸內(nèi)被壓縮，壓力升高到排出壓力時(shí)，排氣閥閥片向上運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧而開(kāi)啟，壓縮過(guò)程結(jié)束。排氣閥開(kāi)啟后，缸內(nèi)壓力即將保持排出壓力大小不變直到活塞行至上止點(diǎn)，全部氣體被排出，排氣過(guò)程結(jié)束。氣閥開(kāi)啟的最大位置受升程限制器的限制。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的要求：
從氣閥工作原理來(lái)看，氣閥工作性能將直接影響壓縮機(jī)氣缸的工作，因此，對(duì)氣閥有如下要求：
（1）阻力損失小
氣閥阻力損失大小與氣流的閥隙速度及彈簧力大小有關(guān)。氣速越高，能量損失越大；彈簧力過(guò)大，阻力損失也大，其大小按氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律的合理性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)確定。
（2）美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥關(guān)閉及時(shí)、迅速
關(guān)閉時(shí)不漏氣，以提高機(jī)器的效率，延長(zhǎng)使用期。
（3）壽命長(zhǎng)、工作可靠。
限制氣閥壽命的主要因素是閥片及彈簧質(zhì)量，一般對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，希望壽命達(dá)8000小時(shí)以上；對(duì)移動(dòng)式、短期或間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，要求可稍低些。
（4）形成的余隙容積要小
（5）噪聲小
此外，還要求氣閥裝配、安裝、維修方便，加工容易等。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的運(yùn)動(dòng)曲線：
如圖為某壓縮機(jī)中氣閥閥片運(yùn)動(dòng)曲線。其中1為吸氣閥的運(yùn)動(dòng)曲線，2為排氣閥的運(yùn)動(dòng)曲線?？v坐標(biāo)代表升程h，橫坐標(biāo)為曲軸的轉(zhuǎn)角(或時(shí)間)。從圖中可以看出美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的開(kāi)啟和關(guān)閉都是比較快的。并且氣閥的開(kāi)啟速度總是要高于氣閥的關(guān)閉速度，這是因?yàn)闅忾y的開(kāi)啟過(guò)程是在活塞速度很高的階段進(jìn)行的，而氣閥的關(guān)閉卻是在活塞已位移到接近止點(diǎn)位置，活塞速度已經(jīng)很低的情況下進(jìn)行的。美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥在啟閉過(guò)程中，閥片、升程限制器及閥座都將受到交變沖擊載荷作用，很容易造成磨損和破壞。根據(jù)某些關(guān)于美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的研究文獻(xiàn)可以看出閥片對(duì)升程限制器或閥座的沖擊力的大小與以下諸因素有關(guān)：
（1）閥片質(zhì)量大時(shí)，沖擊力大。故閥片質(zhì)量輕對(duì)減小沖擊力是有好處的。也可以看出用增加閥片厚度的辦法來(lái)減少閥片中的應(yīng)力并不一定能得到預(yù)期效果。壓縮機(jī)中的氣閥多采用多環(huán)窄通道美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥，閥片質(zhì)量較輕、沖擊力將減少，這是有利的。
（2）轉(zhuǎn)速n增加時(shí)沖擊力增大，且沖擊頻率也增加，閥片壽命將縮短。
（3）美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的彈簧過(guò)軟或者由于膠著等原因，使氣閥延遲關(guān)閉，沖擊力特別大，氣閥易損壞。為了提高壽命需要加大彈簧力，但彈簧力過(guò)大也不太合適，因?yàn)榇藭r(shí)不但會(huì)加大氣流通過(guò)氣閥的阻力損失，而且還因氣閥兩邊的壓力差不足以克服彈簧力，使閥片不能一直貼合在升程限制器上而產(chǎn)生振蕩造成總的阻力損失增加。因此為克服這一矛盾的影響，選用變剛性彈簧是比較理想的，即彈簧力在氣閥剛開(kāi)啟階段較軟，以后迅速變硬，以減少氣閥對(duì)升程限制器的沖擊；關(guān)閉時(shí)，開(kāi)始很迅速，后來(lái)彈簧力迅速變小，可以減少對(duì)閥座的沖擊。
（4）升程h大時(shí)，沖擊力大。因此升程不宜取得過(guò)高。但升程過(guò)小，美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥阻力會(huì)增加。因此，在兼顧不致使氣閥阻力過(guò)大的情況下，力求升程值小些。
（5）從美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥運(yùn)動(dòng)曲線圖中可以看出，閥片對(duì)升程限制器的沖擊速度大于對(duì)閥座的沖擊速度，但前者支承面積較大，而后者的支承面積僅僅是閥片與閥座的狹窄的密封周邊，故對(duì)閥座的沖擊應(yīng)力仍然較大，這也是它易于損壞的主要原因之一。 ，
此外，從壓縮工作循環(huán)過(guò)程來(lái)看，由于膨脹過(guò)程中壓力下降比壓縮時(shí)壓力上升來(lái)得快，因此，排出閥關(guān)閉不及時(shí)所造成的影響將會(huì)更嚴(yán)重一些。為此，排出閥上配備的彈簧剛性應(yīng)比吸入閥的彈簧剛性大些。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥的材料：
閥座和升程限制器均受沖擊載荷，閥座還承受閥兩側(cè)的氣體壓力差。要求材料耐沖擊并有足夠強(qiáng)度。閥座和升程限制器的材料可根據(jù)氣體性質(zhì)的不同和承受壓力差的不同而選擇相應(yīng)的材料。
閥片材料應(yīng)具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐腐蝕性能。
美國(guó)紐曼蒂克NUMATICS氣閥彈簧一般采用碳素彈簧鋼，合金彈簧鋼及不銹鋼等材料。
壓縮機(jī)氣閥除環(huán)狀閥外，還有網(wǎng)狀閥、碟形閥、孔閥及直流閥等。其作用原理與環(huán)狀閥大體相同，但各有不同的特點(diǎn)。