AT523208B1 - Kolbenverdichter - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kolbenverdichter mit einem einen Kolben (2) aufnehmenden Zylinder (1) und mit einem einer Auslassöffnung (3) des Zylinders (1) zugeordneten Plattenventil (4) beschrieben, das einen Ventilsitz (5), einen Ventilfänger (6) und eine im Schließsinn federbelastete Ventilplatte (7) zwischen dem Ventilsitz (5) und dem Ventilfänger (6) umfasst. Um ein vorteilhaftes Ventilverhalten zu sichern, wird vorgeschlagen, dass an der Ventilplatte (7) ein im Öffnungssinn federbelasteter Stellhebel (9) angreift, der durch den Kolben (2) im oberen Totpunktbereich gegen die Federbelastung in eine die Ventilplatte (7) freigebende Stellung verlagerbar ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenverdichter mit einem einen Kolben aufnehmenden Zylinder und mit einem einer Auslassöffnung des Zylinders zugeordneten Plattenventil, das einen Ventilsitz, einen Ventilfänger und eine im Schließsinn federbelastete Ventilplatte zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilfänger umfasst.

[0002] Plattenventile für Kolbenverdichter weisen einen einem Ventilsitz mit Abstand gegenüberliegenden Ventilfänger und eine beispielsweise aus konzentrischen Ventilringen aufgebaute Ventilplatte auf, die mithilfe von Federn im Schließsinn an den Ventilsitz angedrückt wird (EP 0 692 630 A1, DE 10 2013 002 745 A1).

[0003] Übersteigt der an der Ventilplatte im Öffnungssinn anliegende Druck den federbedingten Schließdruck, öffnet das Plattenventil durch ein Abheben der Ventilplatte vom Ventilsitz. Im Bereich der Auslassöffnung des Zylinders wird das Plattenventil geöffnet, wenn der Kolben gegen den oberen Totpunkt bewegt wird und schließt wieder bei einem durch den Saughub bedingten Druckabfall.

[0004] Aufgrund der Öffnungsbewegung der Ventilplatte erhöht sich allerdings die durch die Federbelastung der Ventilplatte bedingte Rückstellkraft, was in Verbindung mit Druckverlusten, die beim Durchströmen des Plattenventils auftreten, zu einer Schließbeaufschlagung der Ventilplatte führen kann, sodass unter Umständen mit einer wiederholten Offnungs- und Schließbeaufschlagung des Plattenventils gerechnet werden muss, bis an der Ventilplatte eine ausreichende Druckdifferenz zum Offenhalten anliegt. Diese Schwingungen der Ventilplatte bedingen eine erhöhte Ladungswechselarbeit und drosseln den Massestrom.

[0005] Bei Kolbenverdichtern ist es außerdem bekannt (DE 199 09 915 A1), den im Zylinder während des Verdichtungshubs aufgebauten Druck kurz vor dem oberen Kolbentotpunkt zu entspannen. Zu diesem Zweck wird unter anderem vorgeschlagen, das als Flatterventil ausgebildete Ansaugventil durch einen Kipphebel zu öffnen, der durch den Kolben betätigt wird. Dieser Kipphebel hält das Flatterventil im Bereich des oberen Totpunkts offen und kann daher nicht in Verbindung mit einem Auslassventil eingesetzt werden.

[0006] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter mit einem Plattenventil als Auslassventil so auszubilden, dass für das selbststeuernde Plattenventil vorteilhafte Schließ- und Öffnungsbedingungen mit vergleichsweise einfachen konstruktiven Mitteln sichergestellt werden können.

[0007] Ausgehend von einem Kolbenverdichter der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass an der Ventilplatte ein im OÖffnungssinn federbelasteter Stellhebel angreift, der gegen seine Federbelastung im oberen Totpunktbereich des Kolbens durch den Kolben in eine die Ventilplatte freigebende Stellung verlagerbar ist.

[0008] Der die Ventilplatte im Öffnungssinn beaufschlagende, federbelastete Stellhebel unterstützt die Öffnungsbewegung der Ventilplatte, wenn aufgrund des sich dem oberen Totpunkt nähernden Kolbens die für das Offnen des Auslassventils vorgegebene Druckdifferenz an der Ventilplatte anliegt, und zwar mit der Wirkung, dass das Plattenventil unabhängig von allfälligen Druckschwankungen während des Offnungsvorgangs offengehalten wird. Da der Kolben jedoch den Stellhebel nach dem Öffnen des Plattenventils im Bereich der oberen Totpunktlage gegen die den Stellhebel im OÖffnungssinn beaufschlagende Federkraft verlagert, wird die Ventilplatte vom Offnungsdruck durch den Stellhebel entlastet. Die aufgrund dieser Entlastung mit einem h6heren Schließdruck beaufschlagte Ventilpatte verbleibt aufgrund der anliegenden Druckdifferenz in ihrer Offenstellung, bis durch den einsetzenden Saughub die Druckdifferenz abfällt und das Plattenventil unbehindert durch den Stellhebel schließt. Das Plattenventil wird demnach durch den federnden Stellhebel im Vergleich zu Kolbenverdichtern mit herkömmlichen Plattenventilen früher geöffnet und bleibt auch über den gesamten Ausstoßbereich geöffnet, und zwar bei vergleichsweise geringen Druckverlusten, weil die im Schließsinn auf die Ventilplatte einwirkende Federbelastung vergleichsweise klein gehalten werden kann. Mit dem beginnenden Saughub des

Kolbens schließt das Plattenventil auch bei einer kleineren Federbeaufschlagung der Ventilplatte wegen der sich nach dem Schließen des Auslassventils rasch aufbauenden Druckdifferenz zwischen der Druckseite des Kolbenverdichters und dem Zylinder verlässlich.

[0009] Um einfache Konstruktionsverhältnisse sicherzustellen, kann der Stellhebel einen zweiarmigen Hebel mit einem im Bereich des oberen Totpunkts in den Hubweg des Kolbens ragenden Betätigungsarm bilden, der durch eine Feder im Offnungssinn der Ventilplatte vorgespannt ist. Schlägt der Kolben bei seinem Verdichtungshub im oberen Totpunktbereich an den in den Hubweg ragenden Betätigungsarm an, so wird der die Ventilplatte im Öffnungssinn beaufschlagende und die Ventilplatte in der Anfangsphase des Offnungsvorgangs offenhaltende Stellhebel von der Ventilplatte zurückgeschwenkt, sodass die Ventilplatte durch den Stellhebel für den Schließvorgang freigegeben wird. Die Schließbewegung wird allerdings erst eingeleitet, wenn sich die an der Ventilplatte anliegende Druckdifferenz beim Saughub ändert.

[0010] Wird der zweiarmige Stellhebel gegenüber der Ventilplatte federnd abgestützt, so kann eine weitgehend gleichmäßige Belastung der Ventilplatte durch den Stellhebel erreicht werden, wenn der Stellhebel beispielsweise über mehrere Betätigungsansätze an der Ventilplatte angreift oder die Ventilplatte aus einzelnen Ventilringen zusammengesetzt ist.

[0011] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen die

[0012] Fig. 1 bis 3 einen erfindungsgemäßen Kolbenverdichter ausschnittsweise in drei verschiedenen Kolbenstellungen im Bereich des oberen Totpunkts in einem schematischen Axialschnitt durch den Zylinder.

[0013] Ein erfindungsgemäßer Kolbenverdichter weist in herkömmlicher Weise einen Zylinder 1 mit einem über eine Kurbelwelle antreibbaren Kolben 2 sowie neben einer mit einem Einlassventil versehenen Einlassöffnung eine Auslassöffnung 3 mit einem Auslassventil in Form eines Plattenventils 4 auf. Das Plattenventil 4 umfasst in herkömmlicher Weise einen Ventilsitz 5, einen dem Ventilsitz 5 mit Abstand gegenüberliegenden Ventilfänger 6 und eine gegebenenfalls aus Ventilringen zusammengesetzte Ventilplatte 7 zwischen dem Ventilsitz 5 und dem Ventilfänger 6. Die Ventilplatte 7 wird durch am Ventilfänger 6 abgestützte Schließfedern 8 im Schließsinn an den Ventilsitz 5 angedrückt und gegensinnig zu den Schließfedern 8 durch einen Stellhebel 9 beaufschlagt. Dieser Stellhebel 9 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet, der vorzugsweise am Zylinderkopf 10 schwenkbar gelagert ist und einen durch eine Feder 11 im OÖffnungssinn des Plattenventils 4 beaufschlagten Betätigungsarm 12 aufweist. Dieser Betätigungsarm 12 ragt im Bereich des oberen Totpunkts in den Hubweg des Kolbens 2, der somit den Stellhebel 9 beim Annähern an den oberen Totpunkt gegen die Kraft der Feder 11 verschwenkt, wodurch die Ventilplatte 7 entsprechend entlastet wird.

[0014] Da der Stellhebel 9 die Ventilplatte 7 über zwei Betätigungsansätze 13 beaufschlagt, stützen sich diese Betätigungsansätze 13 über Stützfedern 14 an der Ventilplatte 7 ab, um die Ventilplatte 7 gleichmäßig mit dem Öffnungsdruck durch den Stellhebel 9 belasten zu können. Diese eine federnde Abstützung des Stellhebels 9 gegenüber der Ventilplatte 7 bildenden Stützfedern 14 werden mit der durch den Kolben 2 bedingten Verlagerung des Stellhebels 9 gegen die Kraft der Feder 11 entlastet, sodass bei einer entsprechend Auslegung die Stützfedern 14 selbst dann, wenn diese Stützfedern 14 in der durch die obere Totpunktlage des Kolbens 2 bestimmten Endstellung des Stellhebels 9 nicht von der Ventilplatte 7 abheben, nur für das Schließen des Plattenventils unbeachtliche Kräfte auf die Ventilplatte 7 ausgeübt werden.

[0015] Die zwischen der Druckseite des Kolbenverdichters und dem Zylinder an der Ventilplatte 7 anliegende, durch die Schließfedern 8 unterstützte Druckdifferenz hält das Plattenventil 4 während des Verdichtungshubs geschlossen, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist. Ubersteigt jedoch der durch die Federbeaufschlagung des Stellhebels 9 unterstützte Zylinderdruck die Schließkräfte, so öffnet das Plattenventil 4 gemäß der Fig. 2, indem die Ventilplatte 7 gegen die Kraft der Schließfedern 8 vom Ventilsitz 5 abhebt. Die zusätzliche Offnungskraft durch den Stellhebel 9 bewirkt dabei, dass die Ventilplatte 7 auch bei strömungsbedingten Druckschwankungen am Beginn des Offnungsvorgangs nicht mehr schließt und durch den Stellhebel 9 offengehalten wird,

bis der anliegende Differenzdruck das Offenhalten der Ventilplatte 7 sichert. Der Stellhebel 9 kann daher durch den sich dem oberen Totpunkt nähernden Kolben 2 gegen die Kraft der Feder 11 von der durch den anliegenden Differenzdruck offengehaltenen Ventilplatte 7 zurückgeschwenkt werden, um diese Ventilplatte 7 für das nachfolgende Schließen zu entlasten.

[0016] Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, die den Kolben 2 im oberen Totpunkt zu Beginn des Saughubs zeigt, schließt die von der OÖffnungskraft des Stellhebels 9 entlastete Ventilplatte 7 aufgrund der Schließfedern 8 auch bei einem Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Ventilplatte 7 im oberen Totpunkt des Kolbens 2 verlässlich. Beim anschließenden Saughub baut sich somit rasch eine erhebliche Druckdifferenz im Schließsinn an der Ventilplatte 7 auf, sodass der vom Kolben 2 wieder freigegebene und daher die Ventilplatte 7 beaufschlagende Stellhebel 9 trotz seiner Federbeaufschlagung kein Öffnen des Plattenventils 4 mehr bewirken kann

Claims (3)

Patentansprüche

1. Kolbenverdichter mit einem einen Kolben (2) aufnehmenden Zylinder (1) und mit einem einer Auslassöffnung (3) des Zylinders (1) zugeordneten Plattenventil (4), das einen Ventilsitz (5), einen Ventilfänger (6) und eine im Schließsinn federbelastete Ventilplatte (7) zwischen dem Ventilsitz (5) und dem Ventilfänger (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilplatte (7) ein im Offnungssinn federbelasteter Stellhebel (9) angreift, der durch den Kolben (2) im oberen Totpunktbereich gegen die Federbelastung in eine die Ventilplatte (7) freigebende Stellung verlagerbar ist.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (9) einen zweiarmigen Hebel mit einem im Bereich des oberen Totpunkts in den Hubweg des Kolbens (2) ragenden Betätigungsarm (12) bildet, der durch eine Feder (11) im Offnungssinn der Ventilplatte (7) vorgespannt ist.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiarmige Stellhebel (9) gegenüber der Ventilplatte (7) federnd abgestützt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen