1问题的提出
活塞式压缩机广泛地应用于机械、化工、冶金等各部门，其工作的可靠性极为重要。气阀是活塞式压缩机中的关键部件之一，其性能对压缩机的运转可靠性、经济性有很大的影响，一个好的气阀既要有长的寿命，又要有高的效率。
气阀的寿命问题直接影响到生产能否有计划的持续进行，因事故停机不但影响产量，也影响企业的生产成本，好的气阀寿命可达8 000 h或更高，而差的气阀则不到300 h ，有的甚至几天就可能损坏，造成事故停车很频繁。因此，提高气阀的寿命对保证压缩机的可靠运转很重要。
气阀在机器正常运转时产生的流动阻力损失约为压缩机轴功率的3 %～5 % ，而设计不好的气阀其流动阻力损失高达压缩机轴功率的15 %～20 %.
活塞式压缩机中，使用各种各样的气阀，如环状阀、网状阀、条状阀等，国产压缩机的气阀大都采用环状阀结构。
北京燕山石油化工公司炼油厂的一台4L - 20/ 8型无油丙烷气体压缩机，采用的气阀为环状阀结构，工作时经常损坏，有时几天就要更换一次气阀，严重影响了生产的正常进行。
2原因分析
环状阀主要优点是结构简单、制造方便、通用性强。但这种结构阀片的运动质量较大，阀片与导向块之间有摩擦力，决定了阀片在无油时开启、关闭中不易做到及时、迅速；阀片各环彼此分离，在开闭过程中很难作到步调一致，因而降低了气体的通流能力；阀片的缓冲作用较差，因是金属薄片，使用后易变形、断裂。以上问题限制了环状阀在无油压缩机中的应用。另外，气阀设计时计算不合理，使阀片的运动规律不合理，也是导致气阀易损坏的原因之一。
3结构改进措施
针对以上问题，对这台无油压缩机的气阀结构进行了改进，采用了菌型气阀，阀片采用填充聚四氟乙烯材料。改进后的气阀与环状阀相比有以下优点： （1）采用菌型阀片，材料为聚四氟乙烯，阀片与阀座之间有良好的气密性，密封性能加强； （2）阀片强度增加，不易损坏、断裂，使气阀的易损件减少，给维修带来方便； （3）该结构对气流流动有所改善，阻力系数要小于环状阀； （4）同一结构尺寸的气阀，可改变其开孔的大小和个数来适应不同排气量的要求。改进后的气阀基本克服了环状阀在无油压缩机中易损坏的问题。
4气阀的设计
气阀的结构选定后，下一步要确定气阀的主要特性参数，如气流速度、流通面积、阀片升程、弹簧力、气阀主要零件的结构尺寸等，并校核主要零件的强度等。工作好的气阀其阀片应有好的运动、开启，关闭及时，为此，在设计气阀过程中应对阀片的运动规律进行分析计算，从而设计出合理的气阀。阀片的运动规律方程如下。
进气阀运动规律方程组中hDDD阀片位移θDDD曲柄转角
M vDDD阀片运动质量ωDDD曲柄旋转角速度βDDD推力系数 a pDDD阀座通流面积 ZDDD一个气阀上的弹簧个数 pDDD弹簧刚性系数 H 0DDD弹簧预压缩量 KDDD绝热过程指数 VDDD气缸内气体容积 V hDDD气缸行程容积εDDD相对余隙容积 RDDD气体常数 T sDDD进气温度 NDDD气缸同侧同名气阀个数αvDDD流量系数 6 d iDDD同一气阀中阀孔直径和φDDD排气阀前后气体压力比 T dDDD排气温度对以上方程采用数值法求解，即可得到阀片运动规律曲线。 5阀片材料及制造工艺 选定的阀片原材料为聚四氟乙烯纤维状粉沫，配以少量的石墨粉、玻璃纤维粉等，其详细成分。 511粉碎过筛 采用的聚四氟乙烯材料是纤维状粉末，储运过程中容易结团，使用前需经过离心粉碎，用20目筛子过筛，随筛随用。加入的石墨等填充料要求一定的纯度和粒度，粒度要求用250目筛子过筛。 512预成型 将原料称量倒入模具内，用平尺刮平，使原料均匀分布在模内。为脱模方便，可在模中预先涂脱模剂，然后进行压制。加压应缓慢进行，不能有冲击，达到规定压力后还要保持一定时间。 513烧结 在327℃以上烧结成型，在烧结温度下应保持一定时间，使分散的单个数值颗粒互相粘接，合成一个整体。 514降温 降温过程应比较缓慢，为使材料的机械性能比较好，一般采用随炉冷却。 采用以上方法对北京燕山石油化工公司炼油厂的4L - 20/ 8型丙烷气体压缩机的气阀进行了改进。改进前，该机器的气阀为环状阀，经常损坏，有时几天就要更换一次气阀；改造后，结构为菌状阀，气阀能正常工作半年以上。 6结论 （1）环状阀由于阀片与导向块之间有摩擦力等问题的存在，限制了其在无油压缩机中的应用。 （2）采用聚四氟乙烯材料作阀片的菌型阀结构比较适用于无油压缩机中。 （3）在气阀设计中采用适宜的结构类型，对其阀片的运动规律进行分析计算可以设计出工作可靠的气阀。 （4）阀片的制造工艺对其工作寿命有一定的影响。
