AT16758U1 - Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter - Google Patents

Abstract

Ein hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter (1), Zylinder (3) mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder (3) angeordneten Hubkolben (20), eine Ventilplatte (4), und einen Zylinderkopf (5), wobei an der Ventilplatte (4) ein Saugventil (7) und ein Ausstoßventil (9) angeordnet sind, wobei das Ausstoßventil (9) an der vom Zylinder (3) abgewandten Seite der Ventilplatte (4) angeordnet ist und eine Ventilblattfeder (10) aufweist, wobei ein Ventilstopper (11) im Zylinderkopfraum (21) angeordnet ist, der den Öffnungsweg der Ventilblattfeder (10) begrenzt, wobei der Ventilstopper (11) eine Basis (12) mit zumindest einem Halteelement (13) aufweist, das mit einem Gegenhalteelement im Zylinderkopfdeckel (6) klemmend verbindbar ist, dass die Basis (12) an ihrem dem Halteelement (13) gegenüberliegenden Endbereich zumindest einen an der Ventilplatte (4) anordenbaren Referenzlagepunkt (14) aufweist und dass sich von der Basis (12) des Halteelements (13) eine Abrollfläche (15) erstreckt, die einen Endanschlag für die Bewegung der Ventilblattfeder (10) definiert.

Description

Beschreibung

HERMETISCH GEKAPSELTER KÄLTEMITTELVERDICHTER

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter vom Typ Hubkolbenverdichter und insbesondere auf solche Verdichter für Kleinkältemaschinen, die in Haushaltsgeräten verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kältemittelverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter des Hubkolbentyps umfassen einen in einem Zylinderblock ausgebildeten Zylinder mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder angeordneten Hubkolben, eine Ventilplatte, die an dem offenen Ende des Zylinders am Zylinderblock befestigt ist, und einen Zylinderkopf, der über der Ventilplatte liegt und einen Zylinderkopfraum um die vom Zylinder abgewandte Seite der Ventilplatte herum definiert.

[0003] Der Verdichter selbst ist wiederum an einer Kleinkältemaschine mit einem Kühlraum angeordnet.

[0004] Verdichter der genannten Art finden breite Anwendung in Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Gefrierschränken und kleinen Raumklimageräten. Aus Gründen der geringen Kosten und Größe sowie des elektrischen Wirkungsgrades werden solche Verdichter in der Regel von zweipoligen Asynchronmotoren angetrieben.

[0005] Solche Verdichter sind beispielsweise aus den Dokumenten US 4,723,896 A und US 4,749,340 A bekannt.

[0006] Die Ventile von Kältemittelverdichtern des Hubkolbentyps umfassen in der Regel sowohl für die Saug- bzw. Einlassfunktion des Verdichters als auch für die Ausstoß- bzw. Auslassfunktion des Verdichters jeweils ein Lamellenventil in Form eines Blättchens, das in eine geschlossene Position gegen einen Ventilsitz federbelastet oder ohne Vorspannung geklemmt sein kann und während des entsprechenden Abschnitts des Verdichterzyklus entweder durch das saugende Kältemittel und während des Verdichtungsabschnitts des Verdichterzyklus durch das aus dem Zylinder ausgestoßene Kältemittel geöffnet werden kann. In einer typischen, in US 4,723,896 A offenbarten Anordnung wird das offene Ende des Zylinders durch eine flache, parallele Ventilplatte verschlossen, durch die hindurch sich im Allgemeinen zylindrische Saugund Ausstoßanschlüsse erstrecken. Das Saugventil, das unter dem relativ niedrigen Druck der Saugkältemittelgase arbeitet, ist als Ausschnitt aus einem Federblech ausgebildet und passt an die Unterseite der Ventilplatte neben dem Kolben. Das Auslassventil ist auf der Außenseite der Ventilplatte montiert und erfordert aufgrund des hohen Drucks der Ausstoßkältemittelgase im Allgemeinen eine robustere Struktur, um einen effizienten Betrieb und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Da dieses Ventil an der Außenseite der Ventilplatte abdichtet, wird die gesamte Fläche des Auslassventilanschlusses Teil des Spielvolumens und bildet in der Regel einen wesentlichen Teil davon. Bislang erforderten Auslassventile in der Regel ein starres Anschlagelement sowie Rückstellventilfedern, um die Bewegung des Ventils zu begrenzen, und diese Elemente mussten auf der Ventilplatte selbst montiert werden, um eine einfache und kostengünstige Struktur zu ermöglichen. Eine solche Anordnung ist in US 4,352,377 A dargestellt, die ein Lamellenventil, eine Stützfeder und ein starres Anschlagelement verwendet, die alle über einem Paar Befestigungspfosten montiert sind, die an der Ventilplatte selbst befestigt sind. Eine Haltefeder, die ebenfalls an diesen Ventilinseln befestigt ist, dient dazu, die anderen Elemente an Ort und Stelle zu sichern und eine einfache Anordnung für die Montage der verschiedenen Teile des Auslassventils während der Montage des Verdichters zu ermöglichen. In der US 4,723,896 A wird stattdessen vorgeschlagen, die Ventilplatte mit einer länglichen Aussparung auf der Außenseite um die Auslassöffnung herum auszubilden und eine Auslassventilanordnung vorzusehen, bestehend aus einem flachen Membranventil und einer Rückholfeder, passend in die Aussparung unter einem darüber liegenden Ventilanschlag, der an jedem Ende in den Boden der Aussparung eingreift. Die Aussparung, das Membranventil, die Rückholfeder und der Ventilanschlag sind so konfiguriert, dass sie nur in der richtigen Konfiguration montiert

werden können. Der Ventilanschlag wird durch eine bogenförmige Haltefeder mit Enden, die in Ausnehmungen in die Ventilplatte eingreifen, definiert, und ein vorspringender Ansatz an einem Zylinderkopf, der einen Auslassventilraum definiert, greift in die Haltefeder ein, um die Feder und die Ventilplatte in Position innerhalb der Aussparung zu drücken, um alle Teile in Betriebsstellung zu halten.

[0007] Allerdings besteht bei den bisher vorgeschlagenen Ausstoßventilstoppern nach wie vor das Problem des Verlusts von verfügbarem Volumen im Zylinderkopfraum, da die Ventilstopper üblicherweise aus massiven Druckgussmetallteilen bestehen, die noch dazu mit hohen Fertigungstoleranzen behaftet sind, so dass der Ventilsitz in der Ventilplatte aufwändig bearbeitet werden muss, was zu erhöhten Fertigungskosten und -zeiten führt. Die Verwendung einer Haltefeder, wie in der US 4,723,896 A vorgeschlagen, bringt zwar Verbesserungen in Bezug auf die Präzision der Fertigung, weist aber erhebliche Kostennachteile auf, da Ausnehmungen in der Ventilplatte gefertigt werden müssen. Solche Ausnehmungen können nur realisiert werden, indem die Ventilplatte durch einen Sinterprozess hergestellt wird, was aber viel teurer ist als die Herstellung der Ventilplatte durch Stanzen.

[0008] Ein weiteres Problem ist die Geräuschentwicklung beim Öffnen des Ausstoßventils bzw. bei seinem Anschlagen am Ventilstopper. Das Ausstoßventil ist üblicherweise ölbenetzt und hat daher die Tendenz, am Ventilsitz festzukleben. Erst, wenn die Adhäsionskräfte zwischen Ventil und Ventilsitz überwunden werden, wird das Ventil vom Ventilsitz weggeschleudert, prallt dann mit großer Geschwindigkeit gegen den Ventilstopper und verursacht dabei störende Geräusche, insbesondere, wenn der Ventilstopper aus Metall gefertigt ist.

[0009] Es besteht daher nach wie vor Bedarf an einem hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter vom Typ Hubkolbenverdichter, der die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest mildert, und der darüber hinaus kostengünstig, präzise und mit wenigen Arbeitsschritten herstellbar ist.

[0010] Die vorliegende Erfindung löst die gestellten Aufgaben durch Bereitstellen eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters vom Typ Hubkolbenverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0011] Die Erfindung stellt einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter bereit, umfassend einen in einem Zylinderblock ausgebildeten Zylinder mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder angeordneten Hubkolben, eine Ventilplatte, die an dem offenen Ende des Zylinders am Zylinderblock befestigt ist, und einen Zylinderkopf, der über der Ventilplatte liegt und einen Zylinderkopfraum um die vom Zylinder abgewandte Seite der Ventilplatte herum definiert, wobei der Zylinderkopf einen Zylinderkopfdeckel aufweist. An der Ventilplatte sind ein Saugventil und ein Ausstoßventil angeordnet, wobei das Ausstoßventil an der vom Zylinder abgewandten Seite der Ventilplatte angeordnet ist und eine in eine Schließstellung des Ausstoßventils vorgespannte Ventilblattfeder aufweist, wobei ein Ventilstopper im Zylinderkopfraum angeordnet ist, der den OÖffnungsweg der Ventilblattfeder begrenzt.

[0012] Der Ventilstopper weist eine Basis mit zumindest einem Halteelement auf, das mit einem Gegenhalteelement im Zylinderkopfdeckel klemmend verbindbar ist, die Basis weist an ihrem dem Halteelement gegenüberliegenden Endbereich zumindest einen an der Ventilplatte anordenbaren Referenzlagepunkt auf, und von der Basis des Halteelements erstreckt sich eine Abrollfläche, die einen Endanschlag für die Bewegung der Ventilblattfeder definiert. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass ein Ventilstopper bereitgestellt wird, der durch die einfache Einbauweise mittels Klemmen und den damit einhergehenden Wegfall zusätzlicher Teile zum Fixieren des Stoppers im Vergleich zu herkömmlichen Ventilstoppern sehr wenig Volumen im Zylinderkopfraum einnimmt. Des Weiteren ist die Einbauweise kostengünstig, da kein Sinterprozess notwendig ist. Die Abrollfläche hat die Funktion einer Begrenzungsfläche und demgemäß umfasst der Begriff "Abrollfläche" wie hierin verwendet, alle Formen von Begrenzungsflächen.

[0013] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eines aus dem Halteelement und dem Gegenhalteelement als Vorsprung ausgebildet und das andere aus Gegenhalteelement und Halteelement als Vertiefung ausgebildet, in die der Vorsprung formschlüssig und vorzugsweise in Presspassung einsetzbar ist. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass der Ventilstopper mit dem Zylinderkopfdeckel vor dem Verschrauben des Zylinderkopfdeckels mit dem Zylinderblock verbunden werden kann.

[0014] Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung sind mehrteilige Ausführungsformen vorgesehen, in denen der Zylinderkopfdeckel Teil eines Zylinderkopfgehäuses sein kann.

[0015] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Halteelement an einem Element der Basis angeordnet, welches vorzugsweise federnd ausgebildet ist. Hierdurch gewinnt der Ventilstopper im eingebauten Zustand an Elastizität und Belastbarkeit gegenüber einem Anpressdruck des Zylinderkopfdeckels einerseits und einem Druck der gegen den Ventilstopper schlagenden Ventilblattfeder andererseits.

[0016] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das federnde Element der Basis als auskragender Arm ausgebildet. Hierdurch ist der Vorteil gewonnen, dass das federnde Element, insbesondere bei der Produktion der Ventilstopper mittels Spritzgussverfahren, besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

[0017] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verdichters sieht vor, dass in Einbaulage des Ventilstoppers die Abrollfläche geneigt auf die in Ruhestellung befindliche Ventilblattfeder steht. Hierdurch kann durch das Einstellen der Neigung das "Abrollen" der Ventilblattfeder auf der Abrollfläche des Ventilstoppers in einfacher Art und Weise eingestellt werden.

[0018] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verdichters sieht vor, dass die Abrollfläche gekrümmt ist, wobei der Abstand zur Ventilblattfeder im Bereich eines freien Endes der Ventilblattfeder am größten ist. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass sich die Ventilblattfeder beim Anschlagen an den Ventilstopper dem Verlauf der Krümmung anpasst und verschiedene Teilflächen der Abrollfläche zeitversetzt berührt. Hierdurch kann das beim Anschlagen der Ventilblattfeder entstehende Geräusch gedämpft werden.

[0019] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich ein Verstärkungselement, das vorzugsweise als Verstärkungsrippe ausgeführt ist, von der Basis zur Abrollfläche. Hierdurch gewinnt der Ventilstopper zusätzlich an Stabilität und Belastbarkeit gegen mechanische Beanspruchung.

[0020] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verdichters sind in der Basis Ausnehmungen gebildet. Hierdurch wird der Vorteil gewonnen, dass der Ventilstopper durch die Ausnehmungen zusätzliche Elastizität und Belastbarkeit gegen Querkontraktion und Torsion gewinnt.

[0021] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verdichter aus Kunststoff, vorzugsweise einem Polyamid- oder PBT-Material, hergestellt. Hierdurch kann der Ventilstopper einerseits sehr kostengünstig im Spritzgussverfahren in Massenproduktion hergestellt werden und profitiert andererseits von den mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe, insbesondere bezüglich der Elastizität und Widerstandsfähigkeit derselben.

[0022] Des Weiteren wirkt sich die Ausführung des Ventilstoppers als Kunststoffteil im Gegensatz zur Fertigung eines Ventilstoppers aus Metall durch die Dämpfung des bei Berührung des Ventils und des Ventilstoppers entstehenden Geräusches positiv auf die Geräuschentwicklung des Kälteverdichters im Betrieb aus.

[0023] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0024] Figur 1 zeigt eine Explosionsansicht eines Kältemittelverdichters mit dem Ventilstopper gemäß einer Ausführung der Erfindung.

[0025] Figur 2 zeigt eine isometrische Darstellung des Ventilstoppers gemäß einer Ausführung der Erfindung.

[0026] Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des Ventilstoppers gemäß der Ausführung von Fig. 2 in Einbauposition.

[0027] Die Explosionsansicht in Figur 1 zeigt die einzelnen Bestandteile eines Kältemittelverdichters 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei der Zylinderblock 2, in dem sich ein Zylinder 3 mit einem offenen Ende befindet, in dem ein Hubkolben angeordnet ist, welcher in Figur 1 nicht abgebildet ist, periodische Bewegungen durchführt, wobei das Kältemittel im Hubraum verdichtet wird. Eine Ventilplatte 4 ist auf einer Seite mit dem offenen Ende des Zylinders 3 und auf der anderen Seite mit einem Zylinderkopf 5 verbunden, welcher wiederum mit einem Zylinderkopfdeckel 6 verbunden ist. Zwischen der dem offenen Ende des Zylinders 3 zugewandten Seite der Ventilplatte 4 und dem Zylinder 3 ist ein Saugventil 7 angeordnet. Zwischen dem Saugventil 7 und dem offenen Ende des Zylinders 3 ist des Weiteren eine Dichtung 8 angeordnet.

[0028] Zwischen der dem offenen Ende des Zylinders 3 abgewandten Seite der Ventilplatte 4 und dem Zylinderkopf 5 sind ein Ausstoßventil 9, welches eine Ventilblattfeder 10 aufweist, sowie eine Dichtung 8 angeordnet. Zwischen der Dichtung 8 und dem Zylinderkopf 5 ist ein Ventilstopper 11 angeordnet, der einen Endanschlag für die Ventilblattfeder 10 des Ausstoßventils 9 definiert und somit die Bewegung der Ventilblattfeder 10 begrenzt.

[0029] Figur 2 zeigt den Ventilstopper 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Detail, wobei der Ventilstopper 11 eine Basis 12 mit zwei Halteelementen 13 aufweist. Die Halteelemente 13 können erfindungsgemäß als Vorsprung oder als Vertiefung ausgeführt sein, wobei in Figur 2 die Darstellung der Halteelemente 13 als Vorsprung auf der Basis 12 erfolgt. Das Halteelement 13 kann mit einem im Zylinderkopfdeckel 6 verorteten Gegenhalteelement, welches in der Abbildung nicht dargestellt ist, verbunden werden, insbesondere durch Klemmen. Des Weiteren weist der Ventilstopper 11 zwei Referenzlagepunkte 14 auf, über den der Abstand einer Abrollfläche 15 des Ventilstoppers 11 zur Ventilplatte 4, und in weiterer Folge der Endanschlag für die Ventilblattfeder 10, eingestellt werden kann.

[0030] Die Ventilblattfeder 10 schlägt in ihrer äußersten Position gegen die Abrollfläche 15, welche die Bewegung der Ventilblattfeder 10 begrenzt. Erfindungsgemäß ist die Abrollfläche 15 einerseits geneigt gegen die Ruheposition der Ventilblattfeder 10 und kann andererseits eine gekrümmte Form haben, wodurch ein schlagartiger Kontakt zwischen der Ventilblattfeder 10 und der gesamten Abrollfläche 15 vermieden wird, da die Ventilblattfeder 10 an der Abrollfläche 15 abrollt, wobei das freie Ende der Ventilblattfeder 10 die Abrollfläche 15 zuletzt berührt. Hierdurch kann das Geräusch, das entsteht, wenn die Ventilblattfeder 10 die Abrollfläche 15 berührt, weiter reduziert werden. Des Weiteren weist der Ventilstopper 11 eine Verstärkungsrippe 16 auf, wodurch der Ventilstopper zusätzliche Stabilität und Belastbarkeit gegen mechanische Beanspruchung gewinnt.

[0031] Die Basis 12 weist des Weiteren zwei dem Ventilstopper 11 zusätzliche Elastizität verleihende federnde Elemente auf, welche in der Abbildung als auskragende Arme 17 dargestellt sind.

[0032] Der Ventilstopper 11 weist des Weiteren den Zylinderkopfraum 21 vergrößernde Aussparungen 18 in der Basis 12 sowie Einziehungen 19 unterhalb des auskragenden Armes 17 auf.

[0033] Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Ventilstoppers 11 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im eingebauten Zustand, angeordnet in einem Zylinderkopfraum 21 des Kältemittelverdichters 1. Der Hubkolben 20 ist bewegbar in dem im Zylinderblock 2 ausgebildeten Zylinder 3 angeordnet und verdichtet während seiner Bewegung zur Ventilplatte 4 das Kältemittel, wobei das Saugventil 7 bei der Bewegung des Hubkolbens 20 von der Ventilplatte weg geöffnet wird. Der Ventilstopper 11 ist mit dem Zylinderkopfdeckel 6 und der Ventilplatte 4 klemmend verbunden. Die Abrollfläche 15 weist in der Abbildung eine Neigung gegen-

über der Ventilblattfeder 10 des Ausstoßventils 9 und eine gekrümmte Form auf, wodurch die Ventilblattfeder 10 bei Öffnen des Ausstoßventils 9 an der Abrollfläche 15 abrollt und hierdurch eine schlagartige Berührung der Abrollfläche 15 durch die Ventilblattfeder 10 vermieden wird.

Claims (9)

Ansprüche

1. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter (1), umfassend einen in einem Zylinderblock (2) ausgebildeten Zylinder (3) mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder (3) angeordneten Hubkolben (20), eine Ventilplatte (4), die an dem offenen Ende des Zylinders (3) am Zylinderblock (2) befestigt ist, und einen Zylinderkopf (5), der über der Ventilplatte (4) liegt und einen Zylinderkopfraum (21) um die vom Zylinder (3) abgewandte Seite der Ventilplatte (4) herum definiert, wobei der Zylinderkopf (5) einen Zylinderkopfdeckel (6) aufweist und an der Ventilplatte (4) ein Saugventil (7) und ein Ausstoßventil (9) angeordnet sind, wobei das Ausstoßventil (9) an der vom Zylinder (3) abgewandten Seite der Ventilplatte (4) angeordnet ist und eine in eine Schließstellung des Ausstoßventils (9) vorgespannte Ventilblattfeder (10) aufweist, wobei ein Ventilstopper (11) im Zylinderkopfraum (21) angeordnet ist, der den Öffnungsweg der Ventilblattfeder (10) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstopper (11) eine Basis (12) mit zumindest einem Halteelement (13) aufweist, das mit einem Gegenhalteelement im Zylinderkopfdeckel (6) klemmend verbindbar ist, dass die Basis (12) an ihrem dem Halteelement (13) gegenüberliegenden Endbereich zumindest einen an der Ventilplatte (4) anordenbaren Referenzlagepunkt (14) aufweist und dass sich von der Basis (12) des Halteelements (13) eine Abrollfläche (15) erstreckt, die einen Endanschlag für die Bewegung der Ventilblattfeder (10) definiert.

2. Verdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das Halteelement (13) oder das Gegenhalteelement als Vorsprung ausgebildet ist und das andere aus Gegenhalteelement und Halteelement (13) als Vertiefung ausgebildet ist, in die der Vorsprung formschlüssig und vorzugsweise in Presspassung einsetzbar ist.

3. Verdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (13) an einem Element der Basis angeordnet ist, welches vorzugsweise federnd ausgebildet ist.

4. Verdichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element der Basis (12) als auskragender Arm (17) ausgebildet ist.

5. Verdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Einbaulage des Ventilstoppers (11) die Abrollfläche (15) geneigt auf die in Ruhestellung befindliche Ventilblattfeder (10) steht.

6. Verdichter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollfläche (15) gekrümmt ist, wobei der Abstand zur Ventilblattfeder (10) im Bereich eines freien Endes der Ventilblattfeder (10) am größten ist.

7. Verdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Basis (12) zur Abrollfläche (15) ein Verstärkungselement erstreckt, das vorzugsweise als Verstärkungsrippe (16) ausgebildet ist.

8. Verdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Basis (12) Ausnehmungen (18) ausgebildet sind.

9. Verdichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Kunststoff, vorzugsweise einem Polyamid- oder PBT-Material, hergestellt ist.

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