-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter zur Verdichtung von Fluiden, beispielsweise zur Verdichtung von Kältemitteln in Haushaltskältegeräten.
-
Zur Verdichtung von Fluiden wie beispielsweise Gasen werden üblicherweise Verdichter eingesetzt, wie sie in der Druckschrift
WO 2008/047515 A1 beschrieben sind. Derartige Verdichter umfassen einen Zylinderblock mit einem Zylinderraum, in welchem ein Kolben zur Erzeugung von Zylinderüber- und -unterdruck bewegbar angeordnet ist. Der Zylinderraum ist mittels eines Ventilsystems verschlossen.
3 zeigt eine zylinderraumseitige Ansicht eines derartigen Ventilsystems mit einer Ventilplatte
301, in deren Ecken Befestigungslöcher
303 zum Befestigen der Ventilplatte
301 in einem Gehäuse vorgesehen sind. Die Ventilplatte
301 weist ein erstes Ventil
305 auf, welches als eine Ventillamelle geformt und mittels der Nieten
307 mit der Ventilplatte
301 fest verbunden ist. Das erste Ventil
305 umfasst eine Ventilzunge
309 zum Freigeben oder Verschließen eines ersten Durchbruchs, welcher in der in
3 dargestellten Stellung der Ventilzunge
309 durch diese verdeckt ist. Die Ventilplatte
301 umfasst ferner einen zweiten Durchbruch
311, welcher zentral angeordnet ist. An der dem Zylinderraum abgewandten Seite der Ventilplatte
301 ist ein zweites Ventil befestigt, das den zweiten Durchbruch
311 in Abhängigkeit von den in dem Zylinderraum herrschenden Druckverhältnissen verschließt oder freigibt. Diese werden mittels eines in
3 nicht dargestellten Zylinderkolbens erzeugt, dessen Umfang
313 in
3 gestrichelt angedeutet ist. Aufgrund der außerzylindrischen Anordnung der Nieten
307 ergibt sich jedoch eine ebenfalls außerzylindrisch liegende Biegekante der Federzunge
309, welche aus diesem Grund gesondert spannungsoptimiert werden muss, um die gewünschten Biegeeigenschaften der Ventilzunge
309 sicherzustellen.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter mit einem effizienter gestalteten Ventil, welches zylinderraumseitig angeordnet werden kann, zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Ventil für einen Verdichter effizienter gestaltet werden kann, wenn es beispielsweise ringförmig mit einer innen liegenden Ventilzunge geformt wird. Dadurch wird erreicht, dass sowohl die Ventilzunge als auch ihre Biegekante vollständig innerhalb eines Zylinderraums angeordnet werden können.
-
Aufgrund der innerzylindrischen Anordnung der Ventilzunge entfällt die Notwendigkeit der Optimierung der Eigenschaften der Biegekante. Ein derartig geformtes Ventil kann ferner als ein Einlegeelement zwischen die Ventilplatte und den Zylinderraum eingelegt werden. Dadurch kann das Ventil mit einer hohen Reproduzierbarkeit der Ventilfunktionsweise, einer hohen Effizienz und einem geringeren Schadraum sowie einer geringeren Leckrate hergestellt und montiert werden. Die Ventilform ermöglicht ferner eine Ausbildung wichtiger und benötigter Funktionsöffnungen wie beispielsweise Gasausströmbohrungen oder Sensoröffnungen und Sensorvertiefungen in der Ventilplatte. Darüber hinaus können unterschiedliche Ventilvarianten für beispielsweise unterschiedliche Fluidarten oder für unterschiedliche Drücke eingesetzt werden, da keinerlei Rücksicht auf eine Biegekantenführung genommen werden muss.
-
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Verdichter mit einem Zylinder, welcher einen stirnseitig offenen Zylinderraum aufweist. Der Verdichter umfasst eine Ventilplatte zum stirnseitigen Verschließen des Zylinderraumes, wobei die Ventilplatte einen Durchbruch zum Zylinderraum aufweist. Ferner ist zylinderraumseitig, d. h. zwischen dem Zylinderraum und der Ventilplatte, ein Ventil angeordnet, das eine Ventilzunge zum Verschließen des Durchbruchs und einen die Ventilzunge zumindest teilweise umgebenden Halterahmen zur federnden Halterung der Ventilzunge umfasst.
-
Aufgrund der zylinderraumseitigen Anordnung des Ventils ist dieses beispielsweise vorgesehen, den Durchbruch bei Zylinderunterdruck freizugeben und bei Zylinderüberdruck zu verschließen. Dabei erstreckt sich der Zylinderraum bis zur zylinderseitigen Oberfläche der Ventilplatte, welche optional mit einer Dichtung versehen sein kann. Aufgrund der zylinderraumseitigen Anordnung des Ventils kann sichergestellt werden, dass die Ventilzunge gegebenenfalls zusammen mit zumindest einem Teil des diese umgebenden Halterahmens in dem Zylinderraum vollständig angeordnet und wirksam ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ventilzunge an dem Halterahmen entlang einer Biegekante federnd gelagert, welche innerhalb des Zylinderraums verläuft. Mit anderen Worten ausgedrückt mündet eine axiale Projektion der Biegekante in Richtung des Zylinderraums in diesen. Dadurch wird erreicht, dass eine aufwändige Optimierung der Biegekante nicht notwendig ist, so dass unterschiedliche Ventile für unterschiedliche Fluide oder Drücke kosteneffizient hergestellt werden können. Die Biegekante kann beispielsweise durch eine Perforation oder Einschneidung oder Materialdickenänderung oder Einkerbung festgelegt sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ventilzunge vollständig innerhalb des Zylinderraums, d. h. innerzylindrisch, angeordnet und dadurch in vorteilhafter Weise ausschließlich innerhalb des Zylinderraums wirksam. Dadurch entfällt die kostspielige Berücksichtigung von außerzylindrisch liegenden Ventilzungenabschnitten bei einer Optimierung des Biegeverhaltens der Ventilzunge.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ventilzunge ein federnder Vorsprung des Halterahmens, und daher mit diesem integral gebildet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine einstückige Ausbildung des Ventils ermöglicht, bei der die Konturen der Ventilzunge durch in einem Werkstück gebildete Aussparungen gebildet werden können.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Halterahmen zumindest teilweise oder vollständig kreisrund oder rechteckig, was eine einfache Ausbildung desselben ermöglicht. Die Ventilzunge liegt bevorzugt innerhalb einer durch den Halterahmen festgelegten kreisrunden oder rechteckigen Ebene.
-
Gemäß einer Ausführungsform umschließt der Halterahmen die Ventilzunge vollständig, so dass das Ventil einfach durch eine Ausstanzung einer Ventilzungenkontur aus einem Werkstück hergestellt werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Halterahmen zwischen der Ventilplatte und einer Stirnseite einer den Zylinderraum umgebenden Zylinderwandung angeordnet. Der Halterahmen kann zwischen der Ventilplatte und der Stirnseite der Zylinderwandung zumindest teilweise eingeklemmt sein, wodurch eine Halterung des Ventils bewirkt wird.
-
Auf diese Weise kann das Ventil schnell gegen ein anderes Ventil ausgetauscht werden, ohne dass hierzu feste Verbindungen gelöst werden müssen.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ventilplatte eine Ausnehmung, beispielsweise eine Fräsung, zur Aufnahme des Ventils. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Oberfläche der Ventilplatte bzw. einer die Ventilplatte zumindest teilweise bedeckenden Dichtungsschicht und eine Oberfläche des Ventils, insbesondere eine Oberfläche des Halterahmens, in einer Ebene liegen.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann zum Dickenausgleich ein Ausgleichsring vorgesehen sein, welcher die Ventilzunge beispielsweise konzentrisch umgibt. Bevorzugt weist der Ausgleichsring einen Radius auf, welcher größer als ein Radius eines in dem Zylinderraum bewegbaren Kolbens ist, so dass dieser in den Ausgleichring hineinführbar ist, wodurch ein Totraum reduziert werden kann. Der Ausgleichsring ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ventilplatte mit einer Dichtungsschicht versehen ist, deren Dicke ausgeglichen werden soll.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ventilzunge einen äußeren Randbereich, welcher zum Verschließen des Durchbruchs vorgesehen ist. Zentral kann die Ventilzunge eine Ausnehmung aufweisen, um beispielsweise einen weiteren Durchbruch in der Ventilplatte, welcher durch ein rückseitiges Ventil verschlossen werden kann, nicht zu verdecken.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Halterahmen eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Positionierungserhebung, beispielsweise eines Positionierstiftes, was eine einfache und exakte Positionierung des Ventils ermöglicht. Hierzu kann die Ventilplatte und/oder eine Stirnseite einer den Zylinderraum umgebenden Zylinderwandung und/oder oder ein Ausgleichsring mit einer oder mehreren entsprechenden Positionierungserhebungen oder Ausnehmungen zur Aufnahme von beispielsweise Positionierungsstiften versehen sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ventilplatte einen weiteren Durchbruch, welcher durch ein weiteres Ventil verschließbar ist, das an einer dem Zylinderraum abgewandten Seite der Ventilplatte angeordnet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das weitere Ventil eine Ventilzunge zum Verschließen des weiteren Durchbruchs und einen diese Ventilzunge zumindest teilweise umgebenden Halterahmen, an dem diese federnd gelagert ist. Das weitere Ventil kann auch weitere Merkmale des vorstehend genannten, zylinderraumseitigen Ventils aufweisen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kältegerät mit dem erfindungsgemäßen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels. Unter Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
-
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Ventilanordnung;
-
2 einen Verdichter; und
-
3 eine Ventilanordnung.
-
Die in 1 schematisch dargestellte Ventilanordnung umfasst eine Ventilplatte 101, in deren Ecken Bohrlöcher 103 angeordnet sind. Ferner ist ein Ventil 105 vorgesehen, das einen Halterahmen 107 aufweist, welcher beispielsweise kreisförmig ist und eine Ventilzunge 109 umgibt. Die Ventilzunge 109 ist beispielsweise entlang einer Biegekante 110, welche bevorzugt innerhalb des Zylinderraums verläuft, biegsam. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ventilzunge 109 vollständig innerhalb des Zylinderraums federn kann.
-
Die Ventilzunge 109 ist an dem Halterahmen 107 federnd gelagert und beispielsweise als ein federnder, innen liegender Vorsprung des Halterahmens 107 gebildet. Die Ventilzunge 109 umfasst einen äußeren Randbereich, welcher zum Freigeben oder Verschließen eines in 1 gestrichelt eingezeichneten Durchbruchs 111 in der Ventilplatte 101 vorgesehen ist. Die Ventilplatte 101 kann einen weiteren Durchbruch 115 aufweisen, welcher beispielsweise zentral angeordnet ist und mittels eines an der Ventilplatte 101 rückseitig angeordneten Ventils verschließbar sein kann. Hierbei kann die Ventilzunge 109 eine Aussparung 113 aufweisen, um den weiteren Durchbruch 115 nicht zu verdecken.
-
Gemäß einer Ausführungsform liegen die Oberflächen der Ventilzunge 109 und des Halterahmens 107 in einer Ebene, wobei sich der Halterahmen 107 bis zu einer kreisförmigen Kontur 117 erstrecken kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Ausgleichsring 119 vorgesehen sein, welcher die Ventilzunge 109 umgibt und sich nach außen bis zu der kreisförmigen Kontur 117 erstreckt. Ist die Dicke des Ventils 105 geringer als eine Dicke einer Dichtungsschicht, mit welcher die Ventilplatte 101 versehen sein kann, so kann der Dickenunterschied durch den vorstehend genannten Ausgleichsring 119, welcher eine definierte Abrollkante aufweisen kann, ausgeglichen werden. Der Ausgleichsring 119 kann entweder als eine Erhöhung an der Ventilplatte 101 oder als eine Erhöhung am Zylinder eingesetzt werden. Der Ausgleichsring 119 weist bevorzugt einen Radius auf, welcher eine Hindurchführung eines Kolbens bis zur Ventilzunge 109 ermöglicht. Die Dichtung kann seitlich in 1 angedeutete Aussparungen 121 aufweisen, welche zu einer Minimierung einer Verformung der Dichtung bei unterschiedlichen Druckverhältnissen führen können. Das Ventil 105 kann beispielsweise in der Gestalt eines Ventilrings geformt sein und/oder eine Dicke zwischen 0,15 und 0,25 mm aufweisen.
-
Optional ist die Ventilplatte 101 mit einer Bypass-Öffnung 121 sowie mit einer Saugzuführöffnung 123 versehen. Die Ventilplatte 101 kann ferner Positionierungsausnehmungen 125 aufweisen, welche eine Positionierung der Ventilplatte 101 bezüglich des Zylinderraums oder in einem Gehäuse eines Verdichters ermöglichen. Ferner sind in 1 rückseitige Befestigungsnieten 127 angedeutet, welche zur Befestigung eines den weiteren Durchbruch 115 verschließenden Ventils vorgesehen sind. Zur Verlustminimierung sowie zur Sicherstellung einer Ventilfunktion kann das Ventil 105 vorteilhaft bezüglich der Ventilplatte 101 über Passstifte positioniert werden, welche in den Ausnehmungen 128 in dem Halterahmen 107 bzw. in dem Ausgleichsring 119 aufgenommen werden können.
-
Durch die in 1 dargestellte Ringanordnung wird erreicht, dass die Ventilabmessungen bei gleicher Funktionalität kleiner ausfallen können, was zu einer Reduzierung der Herstellungs- und Montagetoleranzen führt. Darüber hinaus kann anstatt einer doppelten Metallsickendichtung auf eine einfache Metallsickendichtung zurückgegriffen werden, was eine weitere Kostenreduktion ermöglicht. Des Weiteren kann der resultierende Bauteileverbund besser abgestimmt werden und engeren Toleranzen unterliegen. Das in 1 dargestellte Ventil 105 ermöglicht aufgrund der innen liegenden Ventilzunge 109 eine hohe Reproduzierbarkeit und Effizienz in der Kälteleistung, falls der dieses Ventil enthaltende Verdichter in einem Kältegerät eingesetzt wird. Ein Grund hierfür ist ein nur geringer Schadraum, welche eine Reduktion von Fertigungs- und Montagetoleranzen ermöglicht.
-
2 zeigt einen Ausschnitt eines Verdichters mit der in 1 dargestellten Ventilanordnung. Der Verdichter umfasst einen Zylinder 201 mit einem Zylinderraum 203, in welchem ein Kolben 205 bewegbar ist. Die Ventilplatte 101 umfasst einen Durchbruch 207, welcher dem Durchbruch 111 entsprechen kann und mittels der Ventilzunge 109 bei Zylinderüberdruck verschlossen wird. Ferner ist rückseitig ein weiteres Ventil 209 vorgesehen, welches zum Freigeben oder zum Verschließen des weiteren Durchbruchs 115 dient und beispielsweise in der Gestalt einer Lamelle geformt sein kann. Das weitere Ventil 209 kann jedoch ebenfalls ringförmig gebildet sein und einen äußeren Halterahmen aufweisen, welcher zu Halterung einer innen liegenden Ventilzunge vorgesehen ist.
-
Die Ventilplatte 101 kann rückseitig mit einer Dichtungsschicht 211 versehen sein, deren Dicke größer als die Dicke des Ventils 105 ist. Die Dichtungsschicht 211 ist bevorzugt um das Ventil 105 herum ausgespart, wodurch sich ein Dickeunterschied zwischen einer dem Zylinderraum 203 zugewandten Oberfläche der Dichtungsschicht und einer Ventiloberfläche ergeben kann. Zum Ausgleich des Dickeunterschieds kann ein Ausgleichsring 213 vorgesehen sein, dessen Durchmesser bevorzugt so gewählt ist, dass der Kolben 205 durch den Ausgleichsring 213 in Richtung des Ventils 105 hindurchbewegt werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann zur Positionierung der Ventilplatte 101 ein Positionierstift 215 in entsprechenden Aufnahmen in der Ventilplatte 101 und in dem Ausgleichsring 213 oder in einer Zylinderwandung vorgesehen sein.
-
Bevorzugt überlappt ein Ventilrand, welcher ein äußerer Abschnitt des Halterahmens 107 sein kann, die Zylinderöffnung und dient so als Einspann- und Abdichtstelle. Der Ventilrand kann auch in das Innere des Zylinderraumes 203, beispielsweise seitlich, ragen und eine starre Einspannstelle für die elastische Ventilzunge 109, welche ein elastisches Lammellenteil sein kann, bilden. Somit wird gewährleistet, dass sich die Ventilzunge 109 nur im Inneren des Zylinderraumes 203 bewegen kann. Dabei steht eine Federrate der Ventilzunge 109 und die bewegte Masse im Einklang mit der starren Einspannstelle. Ferner können unterschiedliche Geometrien der Ventilzunge 109 oder des Ventils zum Einsatz kommen, um beispielsweise mehr als eine Durchgangsöffnung in der Ventilplatte freizugeben oder zu verschließen.
-
In der in 2 dargestellten Stellung des Kolbens 205 wird beispielsweise in dem Zylinderraum 203 ein Überdruck erzeugt, wodurch die Ventilzunge 109 den Durchbruch 207 verschließt. Die Ventilzunge 109 wirkt dabei ausschließlich in dem Zylinderraum 213, weil deren Biegekante in dem Zylinderraum 213 verläuft. Bei Überdruck wird das Ventil 209 zurückgedrängt, wodurch der weitere Durchbruch 207 freigegeben wird, sodass ein bei Unterdruck in den Zylinderraum 203 über den Durchbruch 207 gelangtes Fluid aus dem Zylinderraum 203 wieder herausgepresst wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 101
- Ventilplatte
- 103
- Bohrlöcher
- 105
- Ventil
- 107
- Halterahmen
- 109
- Ventilzunge
- 110
- Biegekante
- 111
- Durchbruch
- 113
- Aussparung
- 115
- Durchbruch
- 119
- Ausgleichsring
- 117
- Kontur
- 121
- Bypass-Öffnung
- 123
- Saugzuführöffnung
- 125
- Positionierungsausnehmungen
- 127
- Befestigungsnieten
- 128
- Ausnehmungen
- 201
- Zylinder
- 203
- Zylinderraum
- 205
- Kolben
- 207
- Durchbruch
- 209
- Weiteres Ventil
- 211
- Dichtungsschicht
- 213
- Ausgleichsring
- 215
- Positionierstift
- 301
- Ventilplatte
- 303
- Befestigungslöcher
- 305
- Saugventil
- 307
- Nieten
- 309
- Ventilzunge
- 311
- Druckdurchbruch
- 313
- Zylinderraumumfang
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-