DE10157702B4

DE10157702B4 - Ventilbefestigungsstruktur eines Kolbenverdichters

Info

Publication number: DE10157702B4
Application number: DE10157702A
Authority: DE
Inventors: Kyeong Bae Park; Jong Tae Changwon Heo
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2021-11-25
Also published as: CN1356474A; BR0105355B1; ITMI20012467A1; CN1149335C; KR100378818B1; KR20020043271A; US20020023449A1; US6585500B2; JP3586233B2; BR0105355A; JP2002221158A; DE10157702A1

Abstract

Saugventil für einen Kolbenverdichter dessen Kolben (10) durch einen elektromagnetischen Antrieb (5) innerhalb eines Zylinders (3) linear hin- und herbewegbar ist, wobei in dem Kolben (10) ein axialer Strömungskanal (F) gebildet ist, wobei das Saugventil (20) am vorderen Ende des Kolbens (10) befestigt ist und zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals (F) des Kolbens (10) dient, und wobei Magnete (30) im vorderen Ende des Kolbens (10) unlösbar befestigt sind und zum Befestigen des Saugventils durch Magnetkraft dienen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Saugventil für einen Kolbenverdichter.

Im allgemeinen wird das Saugventil eines Verdichters, der in der Saugseite eines Verdichtungsraumes angebracht ist, in Abhängigkeit von einem Druckunterschied während der Saug- und Druckbewegungen eines Kolbens geöffnet und geschlossen und beschränkt somit den Grad der Ansaugung von Flüssigkeit. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht, die ein Beispiel eines Kolbenverdichters zeigt, in dem ein derartiges Saugventil angebracht ist. Ein Kolbenverdichter dieser Art ist auch aus der DE 199 22 511 A1 bekannt.

Wie in 1 gezeigt, umfaßt ein herkömmlicher Verdichter einen ringförmigen Rahmen 1, der innerhalb eines Gehäuses V installiert ist, dessen unterer Teil mit Öl gefüllt ist, eine Abdeckung 2, die fest an einer Seite des Rahmens 1 angebracht ist, einen Zylinder 3, der an die Mitte von Rahmen 1 in einer waagrechten Richtung befestigt ist, eine innere Statorgruppe 4A, die an dem äußeren Umfang von Rahmen 1 befestigt ist, der den Zylinder 3 trägt, eine äußere Statorgruppe 4B, die an dem äußeren Umfang der inneren Statorgruppe 4A befestigt ist, mit einem vorbestimmten Schlitz zwischen der inneren Statorgruppe 4A und der äußeren Statorgruppe 4B, eine Magnetgruppe 5, die im Schlitz zwischen der inneren Statorgruppe 4A und der äußeren Statorgruppe 4B angebracht ist.

Ferner ist ein Kolben 6 vorgesehen, der einstückig an der Magnetgruppe 5 befestigt ist, wobei der Kolben 6 zum Ansaugen/Verdichten von Kühlgas dient, während er sich innerhalb von Zylinder 3 in einer Schiebebewegung befindet, eine innere Resonanzfeder 7A und eine äußere Resonanzfeder 7B, um die Magnetgruppe 5 anzuregen, damit sie sich ununterbrochen in einer Resonanzbewegung im Schlitz zwischen der inneren Statorgruppe 4A und der äußeren Statorgruppe 4B befindet, und eine Austrittsventilgruppe 8, die im vorderen Ende von Zylinder 3 angebracht ist, wobei die Austrittsventilgruppe 8 den Austritt von Druckgas während der Hin- und Herbewegung von Kolben 6 beschränkt.

Wie in 2A und 2B gezeigt, ist im Kolben 6 ein oberes Ende 6b im vorderen Teil des Körpers 6a mit einer vorherbestimmten Länge gebildet. Ein Verbindungsglied 6c, das mit der Magnetgruppe 5 verbunden ist, ist im hinteren Teil des Körpers 6a gebildet. Ein Kühlmittelkanal F zur Führung des Kühlgases in den Zylinder 3 ist im Körper 6a und im oberen Ende 6b gebildet. Ein Saugventil 9 zur Beschränkung des Ansaugens des Kühlgases durch den Kühlmittelkanal F ist an den vorderen Teil des oberen Endes 6b des Kolbens 6 durch einen Befestigungsbolzen B angebracht und befestigt. Die Bezugszeichen 6d, 9a, 9b, DP, SP beziehungsweise 0 bezeichnen eine Gasöffnung, einen Schaltteil, ein Ventilbefestigungsdurchgangsloch, ein Austrittsrohr, ein Saugrohr und einen Ölzulauf.

Der herkömmliche Kolbenverdichter funktioniert wie folgt.

Wenn auf die innere und die äußere Statorgruppe 4A und 4B Strom angelegt wird, um dadurch zu veranlassen, daß sich die Magnetgruppe 5 in einer linearen Hin- und Herbewegung befindet, befindet sich der Kolben 6 zusammen mit der Magnetgruppe 5 in der linearen Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders 3, wodurch ein Druckunterschied im Zylinder 3 hervorgerufen wird. Das Kühlgas im Gehäuse V wird durch den Kühlmittelkanal F des Kolbens 6 aufgrund des Druckunterschieds im Zylinder 3 in den Zylinder 3 angesaugt und wird verdichtet und abgelassen. Eine derartige Reihe von Vorgängen wird wiederholt.

Zu diesem Zeitpunkt, wenn sich der Kolben 6 auf den hinteren Teil hin bewegt und das Kühlgas ansaugt, schiebt das Kühlgas das Saugventil 9 zur Seite, während es durch den Kühlmittelkanal F und die Gasöffnung 6d tritt. Daher treibt das Saugventil 9 nicht aufgrund der Hin- und Herbewegung von Kolben 6 weg, um so die Zuverlässigkeit des Verdichters aufrechtzuerhalten, wenn das Ventil 9 fest im Kolben 6 angebracht ist.

Dies ist der Grund, warum ein Verfahren zur Befestigung des Saugventils 9 an das vordere Ende des oberen Endes 6b des Kolbens 6 unter Verwendung des zusätzlichen Befestigungsbolzens B in einer herkömmlichen Technologie offenbart wird, wie in 2A und 2B gezeigt.

In einer derartigen herkömmlichen Saugventil-Verbindungsvorrichtung wird jedoch, da das obere Ende des Befestigungsbolzens B in den Verdichtungsraum von Zylinder 3 hineinragt, ein totes Volumen erzeugt, wodurch die Leistungsfähigkeit der Verdichtung verschlechtert wird. Auch ist es schwierig, die Positionen des oberen toten Punktes und des unteren toten Punktes von Kolben 6 aufgrund des oberen Endes des vorspringenden Befestigungsbolzens B zu bestimmen. Dementsprechend ist es schwierig, den Kolbenhub bezüglich der Hin- und Herbewegung von Kolben 6 zu steuern.

In der Saugventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters, wie in 3A und 3B gezeigt, wird das Saugventil 9 direkt durch Schweißung in das vordere Ende von Kolben 6 befestigt, um das tote Volumen zu minimieren und den Hub des Kolbens leicht zu steuern. Das Bezugszeichen W bezeichnet einen Schweißpunkt.

Wenn jedoch das Saugventil 9 mit dem oberen Ende des Kolbens 6 durch Schweißung verbunden wird, kann es zu einer schlechten Schweißung kommen, da der Kolben 6 aus Gußeisen mit Rücksicht auf die Vergießbarkeit und das Saugventil 9 aus kohlenstoffreichem Federstahl hergestellt ist. Demgemäß verschlechtert sich die Zuverlässigkeit des Verdichters.

Schließlich sei noch erwähnt, dass aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 42 03 534 C2 , allgemein Pumpen bekannt sind, deren Ventilkörper magnetisch ist, um dadurch eine an den Ventilkörper angenietete, ferromagnetische Membran durch Magnetkraft beim Schließen des Ventils zu unterstützen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilbefestigungsstruktur eines Kolbenverdichters bereitzustellen, der dazu in der Lage ist, ein totes Volumen zwischen einem Zylinder und einem Kolben zu minimieren, den Kolbenhub leicht zu steuern und ein Saugventil fest an den Kolben zu befestigen.

Um diese und weitere Vorteile zu erzielen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, so wie sie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben wird, wird ein Saugventil für einen Kolbenverdichter bereitgestellt, dessen Kolben durch einen elektromagnetischen Antrieb innerhalb eines Zylinders linear hin- und herbewegbar ist, wobei in dem Kolben ein axialer Strömungskanal gebildet ist, wobei das Saugventil am vorderen Ende des Kolbens befestigt ist und zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals des Kolbens dient, und wobei Magnete im vorderen Ende des Kolbens unlösbar befestigt sind und zum Befestigen des Saugventils durch Magnetkraft dienen.

Die obenangeführten und weitere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung offenkundiger, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden.

Die beigefügten Zeichnungen, die einbezogen werden, um ein besseres Verständnis der Erfindung bereitzustellen und in diese Beschreibung aufgenommen werden und einen Teil dieser darstellen, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.

In den Zeichnungen ist:
1 eine senkrechte Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt;
2A eine auseinandergebaute perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Saugventilbefestigungsstruktur des herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt;
2B eine zusammengebaute senkrechte Schnittansicht, die das Beispiel der Saugventilbefestigungsstruktur des herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt;
3A eine auseinandergebaute perspektivische Ansicht, die eine Veränderung der Saugventilbefestigungsstruktur des herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt;
3B eine zusammengebaute senkrechte Schnittansicht, welche die Veränderung der Saugventilbefestigungsstruktur des herkömmlichen Kolbenverdichters zeigt;
4A eine auseinandergebaute perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Ventilbefestigungsstruktur eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4B eine zusammengebaute senkrechte Schnittansicht, die das Beispiel der Ventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A eine senkrechte Schnittansicht, welche den offenen Zustand eines Saugventils während der Hin- und Herbewegung eines Kolbens in der Saugventilbefestigungsstruktur des Verdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5B eine senkrechte Schnittansicht, welche den geschlossenen Zustand eines Saugventils während der Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Saugventilbefestigungsstruktur des Verdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Ventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in den Zeichnungen gezeigt wird.
Wie in 4A, 4B, 5A und 5B gezeigt, umfaßt die Ventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kolben 10, der mit einer Magnetgruppe 5 (gezeigt in 1) verbunden ist, die den Drehmagnet eines Antriebsmotors (nicht gezeigt) darstellt und in einen Zylinder 3 (gezeigt in 1) eingeführt wird, so daß der Kolben 10 innerhalb des Zylinders 3 gleitet, ein Metallsaugventil 20, das im vorderen Ende von Kolben 10 angeordnet ist, wobei das Saugventil 20 zum Öffnen und Schließen eines Kühlmittelkanals F dient, und Magnete 30 zur Befestigung und Anbringung des Saugventils 20 an das vordere Ende von Kolben 10.
Im Kolben 10 ist ein oberes Ende 12 im vorderen Teil von Körper 11 mit einer vorherbestimmten Länge gebildet. Ein Verbindungsglied 13, das mit der Magnetgruppe 5 verbunden ist, ist im hinteren Teil von Körper 11 gebildet. Der Kühlmittelkanal F zur Führung des Kühlgases in den Zylinder 3 ist in der Mitte von Körper 11 gebildet.
Eine Gasöffnung 12a, die mit dem Kühlmittelkanal F verbunden ist, ist in der Mitte des oberen Endes 12 durchdringend gebildet. Zwei Magnetbefestigungsnuten 12b zum Laden der Magnete 30 sind auf beiden Seiten der Gasöffnung 12a konkav gebildet.
Ein ringförmiger Träger 21 ist im Saugventil 20 gebildet. Ein Schaltteil 22, der sich aus einer Seite des Trägers 21 in die Mitte des Trägers 21 erstreckt und die Form eines Konsolträgers aufweist, ist ausgebildet. Der Träger 21 ist so gebildet, um eine Breite aufzuweisen, die dem äußeren Durchmesser jedes Magneten 30 entspricht, der im vorderen Ende von Kolben 10 angebracht ist. Der Schaltteil 22 ist so angeordnet, um der Gasöffnung 12a des Kolbens 10 gegenüberzuliegen und ist so ausgebildet, um eine Fläche aufzuweisen, die breiter als die Fläche der Gasöffnung 12a ist. Die Magnete 30 sind preßeingepaßt, um so in die Magnetbefestigungsnuten 12b befestigt zu sein, die im vorderen Ende von Kolben 10 gebildet sind. Wenn die zwei Magnete 30 wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt sind, sind die Magnete 30 vorzugsweise so angeordnet, daß die Polungen jedes Magneten 30 einander kreuzen, um das Auslaufen von Fluß zu verhindern. Das heißt, wenn die Vielzahl von Magneten verwendet wird, sind die Magnete 30 so angeordnet, daß die Polungen jedes Magneten 30 einander kreuzen, um zu verhindern, daß der Fluß in starke magnetische Substanzen ausläuft, die um die Magnete 30 angeordnet sind.
Auch weist die Magnetkraft, die von der Vielzahl von Magneten 30 gebildet wird, vorzugsweise die Größe auf, die dem Magnetismus und dem Magnetgewicht des Saugventils entspricht, so daß die Magnetkraft angemessen ist, um das Saugventil anzuziehen.
Elementen, die mit den Elementen in der herkömmlichen Technologie identisch sind, werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet.
Die Ventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Wirkungen und die Effekte auf, die nun beschrieben werden.
Wenn Strom auf den Antriebsmotor (nicht gezeigt) angelegt wird, um so zu veranlassen, daß die Magnetgruppe 5 (gezeigt in 1), wobei es sich um einen Drehmagnet handelt, in einer linearen Hin- und Herbewegung verbleibt, befindet sich der Kolben 10 in Verbindung mit der Magnetgruppe 5 in einer linearen Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders 3 und saugt das Kühlgas, das in ein luftdichtes Gehäuse V (gezeigt in 1) gefüllt ist, an, und verdichtet und läßt dann des Kühlgas ab. Eine derartige Reihe von Vorgängen wird wiederholt.
Wie in 5A gezeigt, wird, wenn sich der Kolben 10 auf die rechte Seite von 5A bewegt und das Kühlgas ansaugt, das Kühlgas entlang des Kühlmittelkanals F und der Gasöffnung 12a des Kolbens 10 angesaugt, das Saugventil 20 öffnet, das im oberen Ende 12 des Kolbens angebracht ist, und das Kühlgas wird in den Verdichtungsraum von Zylinder 3 gesaugt.
Da der Schaltteil 22 des Saugventils 20 gelöst bleibt, während der Träger 21 des Saugventils 20 an die Magnete 30 befestigt ist, die im vorderen Ende von Kolben 10 befestigt sind, wird der Schaltteil 22 vom Saugdruck des Kühlgases, das durch den Kühlmittelkanal F und die Gasöffnung 12a des Kolbens aufgesaugt wird, gebogen und vom Kolben 10 getrennt. Demgemäß wird das Kühlgas in den Verdichtungsraum gesaugt.
Wenn auf das Saugventil 20 ein Überdruck ausgeübt wird, da zuviel Kühlgas angesaugt wird, wird der Träger 21 des Saugventils 20 geringfügig von den Magneten 30 entfernt. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, daß übermäßige Spannung auf das Saugventil 20 ausgeübt wird, und somit zu verhindern, daß das Saugventil 20 beschädigt wird. Während des Verdichtens des Kühlgases durch den Kolben 10, der nun erwähnt wird, wird das Saugventil 20, das vom Kolben 10 getrennt ist, leicht durch die Magnetkraft der Magnete 30 an den Kolben 10 befestigt.
Wie in 5B gezeigt, schließt, wenn sich der Kolben 10 an die linke Seite von 5B bewegt und das Kühlgas verdichtet, das Saugventil 20, das im oberen Ende 12 des Kolbens 10 angeordnet ist, die Kühlmittelöffnung 12a und verdichtet das Kühlgas, das in den Zylinder 3 gefüllt ist. Bei diesem Vorgang wird ein Austrittsventil 8 geöffnet, und Verdichtungsgas wird in dem Augenblick abgelassen, in dem der Druck des Verdichtungsraumes von Zylinder 3 nicht kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist.
Das Saugventil 20 wird durch die Magnete 30, die vorher in den Kolben 10 preßeingepaßt wurden, an den Kolben 10 befestigt. Demgemäß wird, da das Saugventil 20 während der Hin- und Herbewegung von Kolben 10 höchstens das Austrittsventil 8 erreichen kann, kaum totes Volumen im Zylinder 3 geschaffen. Ebenso ist es möglich, da sich kein Element auf das vordere Ende von Kolben 10 hin erstreckt, die korrekte Position von Kolben 10 leicht festzustellen. Demgemäß ist es möglich, den Hub von Kolben 10 leicht zu steuern.
Auch ist es, da das Saugventil 20 nicht geschweißt ist, möglich zu verhindern, daß das Saugventil 20 durch die Schweißhitze beschädigt wird. Auch ist es möglich zu verhindern, daß übermäßige Spannung auf das Saugventil 20 ausgeübt wird, da das Saugventil 20 unmittelbar von den Magneten 30 getrennt wird, während beim Ansaugen des Kühlgases eine Überlast geschaffen wird. Demgemäß ist es möglich zu verhindern, daß das Saugventil 20 durch die Überlast während des Ansaugens von Kühlgas beschädigt wird. Als Ergebnis ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Verdichters zu verbessern.
In der Ventilbefestigungsstruktur des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das tote Volumen im Zylinder durch das Laden der Magnete in das vordere Ende des Kolbens und Anbringen und Befestigen des Saugventils an die Magnete zu minimieren. Es ist ebenfalls möglich, den Kolbenhub durch die Festsetzung des vorderen Endes des Kolbens als Kardinalpunkt während der Steuerung des Kolbenhubs leicht zu steuern. Demgemäß wird die Effizienz des Verdichters verbessert.
Es ist auch möglich, die Zuverlässigkeit des Verdichters dadurch zu verbessern, daß verhindert wird, daß das Saugventil schadhaft wird, wenn das Saugventil über eine lange Zeit hinweg verwendet wird, oder daß verhindert wird, daß das Saugventil durch einen übermäßigen Saugdruck beschädigt wird.

Claims

Saugventil für einen Kolbenverdichter dessen Kolben (10) durch einen elektromagnetischen Antrieb (5) innerhalb eines Zylinders (3) linear hin- und herbewegbar ist, wobei in dem Kolben (10) ein axialer Strömungskanal (F) gebildet ist, wobei das Saugventil (20) am vorderen Ende des Kolbens (10) befestigt ist und zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals (F) des Kolbens (10) dient, und wobei Magnete (30) im vorderen Ende des Kolbens (10) unlösbar befestigt sind und zum Befestigen des Saugventils durch Magnetkraft dienen.
Saugventil nach Anspruch 1, wobei die Magnete (30) durch ein Preßeinpassungsverfahren am Kolben (10) befestigt sind.
Saugventil nach Anspruch 1, wobei die Magnete (30) derart angeordnet sind, daß die Polungen der Magneten (30) entgegengesetzt sind.
Saugventil nach Anspruch 3, wobei die Größe der Magnetkraft, die durch die Magnete (30) erzeugt wird, so eingestellt ist, daß sie geeignet ist, das Saugventil (20) anzuziehen.
Saugventil nach Anspruch 4, wobei die Größe der Magnetkraft so eingestellt ist, daß sich das gesamte Saugventil (20), wenn während des Ansaugens von Kühlgas ein übermäßiger Druck auf das Saugventil (20) ausgeübt wird, von den Magneten (30) entfernen kann, um dadurch übermäßige Spannungen am Saugventil (20) zu verhindern.