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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Auslassventilanordnung für einen Kältemittelverdichter, insbesondere für einen Kältemittel-Hubkolbenverdichter.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Kältemittel-Hubkolbenverdichter umfasst bekanntlich:
- - einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert,
- - eine Ventilplatte, die an dem Zylinderblock befestigt ist und ein Ende des Zylinders verschließt, wobei die Ventilplatte mindestens einen Ansaugkanal aufweist, der in eine Verdichtungskammer mündet, die durch den Zylinder und die Ventilplatte definiert ist, und zum Fluidverbinden mit einer Ansaugkammer des Kältemittel-Hubkolbenverdichters ausgebildet ist, wobei die Ventilplatte ferner eine Auslassöffnung aufweist, die mit der Verdichtungskammer in Fluidverbindung steht,
- - ein Ansaugventil zum Ermöglichen eines Kältemittelflusses durch den mindestens einen Ansaugkanal lediglich von der Ansaugkammer zur Verdichtungskammer,
- - ein Ventilgehäuse, das auf einer vom Zylinder abgewandten Seite an der Ventilplatte befestigt ist,
- - einen am Ventilgehäuse befestigten und dem Zylinder zugewandten zentralen Kegel, der zusammen mit der in der Ventilplatte ausgebildeten Auslassöffnung einen ringförmigen Auslasskanal definiert,
- - ein Ventilelement, das eine flache Ringform hat und in einem Innenraum des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei das Ventilelement zwischen einer Schließstellung, in der das Ventilelement den Auslasskanal verschließt, und einer Offenstellung, in der das Ventilelement von der Ventilplatte entfernt ist und den Auslasskanal öffnet, verlagerbar ist,
- - ein Vorspannelement zum Vorspannen des Ventilelements gegen das Ventilelement, und
- - einen Kolben, der in dem Zylinder aufgenommen und zum Ausführen einer Hin- und Her-Bewegung innerhalb des Zylinders entlang eines Saughubs, bei dem Kältemittel über den mindestens einen Ansaugkanal in die Verdichtungskammer gesaugt wird, und eines Verdichtungshubs, bei dem Kältemittel in der Verdichtungskammer komprimiert und dann durch den Auslasskanal aus der Verdichtungskammer ausgestoßen wird, ausgebildet ist.
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Insbesondere verschließt das Ventilelement den Auslasskanal, solange der Zylinderdruck niedriger ist als die Summe aus dem Druck in der Auslasskammer und dem Druck, der durch das Vorspannelement auf das Ventilelement ausgeübt wird. Wenn der Zylinderdruck diese Summe übersteigt, bewegt sich das Ventilelement von der Ventilplatte weg und öffnet den Auslasskanal.
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Da das Ventilelement und das Vorspannelement zwischen der Ventilplatte und einer Anschlagfläche des Ventilgehäuses angeordnet sind und sich das Ventilelement mit hoher Geschwindigkeit öffnet, stößt die aus dem Ventilelement und dem Vorspannelement gebildete Unterbaugruppe bei jedem Öffnen des Ventilelements an die Anschlagfläche. Dieses Anschlagen während der Öffnungsbewegung des Ventilelements erzeugt bei jedem Kolbentakt Geräusche.
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Außerdem ist die aus dem Ventilplatte, dem Ventilgehäuse, dem zentralen Kegel, dem Ventilelement und dem Vorspannelement bestehende Auslassventilanordnung kompliziert zu montieren und teuer in der Herstellung.
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Kurzfassung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Kältemittelverdichter bereitzustellen, der die Nachteile herkömmlicher Kältemittelverdichter überwinden kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Auslassventilanordnung für einen Kältemittelverdichter bereitzustellen, die weniger Lärm erzeugt und in der Herstellung weniger kostspielig ist.
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Erfindungsgemäß umfasst eine solche Auslassventilanordnung, z.B. für einen Kältemittel-Hubkolbenverdichter:
- - eine Ventilplatte zum Befestigen an dem Kältemittelverdichter, wobei die Ventilplatte einen Auslasskanal, der zum Fluidverbinden mit einer Verdichtungskammer des Kältemittelverdichters ausgebildet ist, und einen Ventilsitz, der den Auslasskanal umgibt, aufweist,
- - ein Ventilgehäuse, das an der Ventilplatte befestigt ist, wobei das Ventilgehäuse einen Bodenabschnitt, der von der Ventilplatte weg weist, und eine Seitenwand, die sich von dem Bodenabschnitt und in Richtung der Ventilplatte erstreckt, aufweist, wobei der Bodenabschnitt und die Seitenwand einen Innenraum definieren, wobei das Ventilgehäuse ferner mindestens eine Auslassöffnung aufweist, die in der Seitenwand des Ventilgehäuses ausgebildet ist und zum Ermöglichen einer Strömung von komprimiertem Gas aus dem Auslasskanal und in Richtung einer Auslasskammer des Kältemittelverdichters ausgebildet ist,
- - ein im Innenraum des Ventilgehäuses angeordnetes plattenförmiges Ventilelement, wobei das Ventilelement zwischen einer Schließstellung, in der das Ventilelement am Ventilsitz anliegt und den Auslasskanal verschließt, und einer Offenstellung, in der das Ventilelement vom Ventilsitz entfernt ist und die mindestens eine Auslassöffnung mit dem Auslasskanal fluidverbunden ist, verlagerbar ist, und
- - ein Vorspannelement zum Vorspannen des Ventilelements gegen den Ventilsitz, wobei das Ventilgehäuse eine Gasdämpfungsvorrichtung aufweist, die Gasdämpfungsvorrichtung umfassend:
- - eine Gasdämpfungskammer, die durch den Bodenabschnitt und die Seitenwand des Ventilgehäuses definiert ist, wobei das Vorspannelement zumindest teilweise innerhalb der Gasdämpfungskammer angeordnet ist und die Gasdämpfungskammer zum Aufnehmen des Ventilelements ausgebildet ist, wenn das Ventilelement in der Offenstellung ist, und
- - eine Abluftöffnung, die in dem unteren Abschnitt ausgebildet ist und in die Gasdämpfungskammer mündet, wobei die Abluftöffnung zum Fluidverbinden der Gasdämpfungskammer mit der Auslasskammer des Kältemittelverdichters ausgebildet ist.
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Wenn das Ventilelement in die Offenstellung verlagert wird und zumindest teilweise in der ersten Gastasche angeordnet ist, strömt das in der Gasdämpfungskammer enthaltene Gas lediglich durch die Abluftöffnung und einen radialen Freiraum zwischen dem Ventilelement und der Seitenwand des Ventilgehäuses aus der Gasdämpfungskammer, was zu einem Anstieg des Gasdrucks in der Gasdämpfungskammer und somit zu einer Dämpfung des Ventilelements führt. Eine solche Dämpfung des Ventilelements verzögert das Ventilelement und vermeidet somit einen Aufprall zwischen dem Ventilelement und der Bodenfläche des Bodenabschnitts.
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Die Bereitstellung einer solchen Gasdämpfungsvorrichtung ermöglicht es, eine schnelle Abbremsung des Ventilelements während seiner Öffnungsbewegung zu erreichen (insbesondere sobald das Ventilelement die mindestens eine in der Seitenwand ausgebildete Auslassöffnung passiert hat) und somit eine Kollision des Ventilelements und/oder des Vorspannelements mit einer Anschlagfläche des Ventilgehäuses bei jedem Öffnungszyklus des Ventilelements zu vermeiden oder wesentlich zu verringern.
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Infolgedessen wird der von der Auslassventilanordnung bei jedem Verdichtungszyklus des hin- und herbewegenden Kolbens erzeugte Lärm erheblich reduziert.
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Darüber hinaus reduziert die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Auslassventilanordnung die Montagezeit der verschiedenen Teile der Auslassventilanordnung und vereinfacht somit den Herstellungsprozess der Auslassventilanordnung.
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Die Auslassventilanordnung kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abluftdurchmesser der Auslassöffnung zum Einstellen des Anstiegs des Gasdrucks in der Gasdämpfungskammer während der Öffnungsbewegung des Ventilelements und damit der Verzögerung des Ventilelements ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bewirkt der Abluftdurchmesser der Abluftöffnung auch ein schnelles Schließen des Ventilelements am Ende einer Verdichtungsphase des Kältemittelverdichters, insbesondere am Ende eines Verdichtungshubs eines Verdichterkolbens, wenn es sich bei dem Kältemittelverdichter um einen Kältemittel-Hubkolbenverdichter handelt, indem der Abluftdurchmesser eine Gasströmung unter Auslassdruck durch die Abluftöffnung aus der Auslasskammer in die Gasdämpfungskammer ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilgehäuse zum Halten des Ventilelements im Innenraum des Ventilgehäuses ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Seitenwand des Ventilgehäuses zum Führen des Ventilelements bei seinen Verlagerungen zwischen der Schließstellung und der Offenstellung ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat das Ventilelement eine kreisförmige Plattenform, d.h. eine Scheibenform.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Gasdämpfungskammer:
- - eine erste Gastasche, die durch eine Bodenfläche des Bodenabschnitts und die Seitenwand des Ventilgehäuses definiert ist, wobei die erste Gastasche zumindest teilweise das Vorspannelement aufnimmt und zum Aufnehmen des Ventilelements ausgebildet ist, wenn das Ventilelement in der Offenstellung ist, wobei die erste Gastasche eine erste Taschentiefe aufweist, und
- - eine zweite Gastasche, die in der Bodenfläche des Bodenabschnitts ausgebildet ist, wobei die Abluftöffnung in die zweite Gastasche mündet und zum Fluidverbinden der zweiten Gastasche mit der Auslasskammer des Kältemittelverdichters ausgebildet ist, wobei die zweite Gastasche eine zweite Taschentiefe aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Gastasche kreisförmig und weist einen ersten Durchmesser auf, der größer, insbesondere geringfügig größer, als ein Außendurchmesser des Ventilelements ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Gastasche kreisförmig und hat einen zweiten Durchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des Ventilelements ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der erste Durchmesser der ersten Gastasche zwischen einem minimalen Durchmesserwert, der dem 10-fachen der Summe der ersten und zweiten Gastaschentiefe entspricht, und einem maximalen Durchmesserwert, der dem 20-fachen der Summe der ersten und zweiten Gastaschentiefe entspricht. Eine solche Ausgestaltung der ersten Gastasche bewirkt einen schnellen Anstieg des Gasdrucks in der Gasdämpfungskammer während einer Öffnungsbewegung des Ventilelements und somit einen schnellen Stopp des Ventilelements.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die erste Gastaschentiefe der ersten Gastasche zwischen einem ersten minimalen Tiefenwert, der gleich dem 0,1-fachen der Ventildicke des Ventilelements ist, und einem ersten maximalen Tiefenwert, der gleich dem 4-fachen des Verdrängungshubs des Ventilelements ist. Die erste Gastaschentiefe der ersten Gastasche ist der axiale Abstand zwischen der Oberkante der mindestens einen in der Seitenwand ausgebildeten Auslassöffnung und der Bodenfläche des Bodenabschnitts des Ventilgehäuses.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die zweite Gastaschentiefe der zweiten Gastasche zwischen einem zweiten minimalen Tiefenwert, der gleich dem 0,1-fachen der Ventildicke des Ventilelements ist, und einem zweiten maximalen Tiefenwert, der gleich dem 4-fachen des Verdrängungshubs des Ventilelements ist. Die Tiefe der zweiten Gastasche ist der axiale Abstand zwischen der Bodenfläche des Bodenabschnitts und einer Taschenbodenfläche der zweiten Gastasche.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Abluftöffnung einen Abluftdurchmesser auf, der zwischen einem minimalen Abluftdurchmesser, der gleich der Ventildicke des Ventilelements ist, und einem maximalen Abluftdurchmesser, der gleich dem 4-fachen Verdrängungshub des Ventilelements ist, liegt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Gastasche koaxial angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abluftöffnung mittig im Bodenabschnitt angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abluftöffnung und die erste und zweite Gastasche koaxial angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat das Ventilgehäuse die Form eines Bechers.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der an der Ventilplatte vorgesehene Auslasskanal kreisförmig ausgebildet. Der Auslasskanal ist insbesondere kreisförmig, da im Gegensatz zum Stand der Technik kein zentrales Konuselement am Ventilgehäuse befestigt ist und in den Auslasskanal hineinragt. Eine solche Ausgestaltung der Auslassventilanordnung reduziert deren Herstellungskosten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ventilgehäuse ferner Befestigungsabschnitte, die von einer Außenfläche der Seitenwand des Ventilgehäuses radial abstehen, wobei die Befestigungsabschnitte an der Ventilplatte, z. B. durch Nieten, befestigt sind, wobei die Nieten in Bohrungen angeordnet sind, die in den Befestigungsabschnitten ausgebildet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Ventilplatte eine erste Fläche auf, die der Verdichtungskammer des Kältemittelverdichters zugewandt ist, und eine zweite Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt und dem Ventilgehäuse zugewandt ist, wobei der Ventilsitz auf der zweiten Fläche der Ventilplatte angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Auslassöffnung im Bereich der zweiten Fläche der Ventilplatte angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die mindestens eine Auslassöffnung in einer Umfangsrichtung in Bezug auf eine axiale Achse des Ventilgehäuses.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die mindestens eine Auslassöffnung zwischen zwei benachbarten Befestigungsabschnitten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Ventilgehäuse mehrere um eine axiale Achse des Ventilgehäuses verteilte Auslassöffnungen auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement innerhalb des Innenraums entlang einer Verlagerungsrichtung verlagerbar, die im Wesentlichen parallel zu einer axialen Achse des Ventilgehäuses verläuft.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Seitenwand des Ventilgehäuses zylindrisch.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Seitenwand des Ventilgehäuses in einer senkrechten Richtung vom Bodenabschnitt aus.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Vorspannelement ringförmig und hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Ventilelements ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Vorspannelement eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, eine gebogene Federscheibe oder eine Wellenfederscheibe sein. Die Wellenfeder kann einen einzelnen Wellenring oder Wellenringe umfassen, die übereinander gestapelt und in einer Scheitel-zu-Scheitel-Konfiguration aneinander befestigt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich das Ventilelement in der Offenstellung schwimmend im Innenraum des Ventilgehäuses und wird lediglich durch das Vorspannelement gehalten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Kältemittelverdichter, z. B. einen Kältemittel-Hubkolbenverdichter, mit einer erfindungsgemäßen Auslassventilanordnung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kältemittel-Hubkolbenverdichter ein hermetisches Gehäuse; einen Elektromotor, der in dem hermetischen Gehäuse angeordnet ist und einen Stator und einen Rotor umfasst; eine Antriebswelle, die mit dem Rotor verbunden ist; eine Hubkolbenverdichtungseinheit, die in dem hermetischen Gehäuse angeordnet und zum Komprimieren eines Kältemittel ausgebildet ist, wobei die Hubkolbenverdichtungseinheit einen Zylinderblock umfasst, der mit einem Zylinder versehen ist, und einen Kolben, der in dem Zylinder hin- und herbewegt wird und mit der Antriebswelle verbunden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilplatte der Auslassventilanordnung am Zylinderblock befestigt, und die Ventilplatte, der Zylinder und der Kolben begrenzen eine Verdichtungskammer.
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Diese und andere Vorteile werden beim Lesen der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung deutlich, die als nicht begrenzendes Beispiel eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters darstellt.
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Figurenliste
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Die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung ist besser zu verstehen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die offengelegte spezifische Ausführungsform beschränkt ist.
- [1] ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kältemittel-Hubkolbenverdichter.
- [2] ist eine Längsschnittansicht einer Auslassventilanordnung des Kältemittel-Hubkolbenverdichters von 1, die ein Ventilelement in einer Schließstellung zeigt.
- [3] ist eine Längsschnittansicht der Auslassventilanordnung von 2, die das Ventilelement in der Offenstellung zeigt.
- [4] ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilgehäuses der Auslassventilanordnung von 2.
- [5] ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Auslassventilanordnung von 2.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt einen Kältemittelverdichter 2, insbesondere einen Kältemittel-Hubkolbenverdichter, der eine vertikale Position einnimmt. Der erfindungsgemäße Kältemittelverdichter 2 könnte jedoch auch eine geneigte oder horizontale Position einnehmen, ohne dass seine Struktur wesentlich verändert werden müsste.
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Der Kältemittelverdichter 2 umfasst ein hermetisches Gehäuse 3, einen Saugeinlass 4, der an dem hermetischen Gehäuse 3 vorgesehen ist und zum Versorgen des Kältemittelverdichters 2 mit zu verdichtendem Kältemittel ausgebildet ist, und einen Auslass, der an dem hermetischen Gehäuse 3 vorgesehen ist und zum Abgeben von verdichtetem Kältemittel ausgebildet ist.
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Der Kältemittelverdichter 2 umfasst ferner einen Elektromotor 6, der in dem hermetischen Gehäuse 3 angeordnet ist und einen Rotor 7 und einen um den Rotor 7 herum angeordneten Stator 8 aufweist, sowie eine Antriebswelle 9, auch Kurbelwelle genannt, die vertikal und um eine Drehachse A drehbar ist. Die Antriebswelle 9 ist mit dem Rotor 7 des Elektromotors 6 gekoppelt, so dass der Elektromotor 6 zum Versetzen der Antriebswelle 9 in eine Drehung um die Rotationsachse A ausgebildet ist.
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Der Kältemittelverdichter 2 umfasst auch eine im hermetischen Gehäuse 3 angeordnete Hubkolbenverdichtungseinheit 11, die zum Verdichten des vom Saugeinlass 4 zugeführten Kältemittel ausgebildet ist.
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Die hin- und herbewegende Hubkolbenverdichtungseinheit 11 umfasst einen Zylinderblock 12 mit einem Zylinder 13, der teilweise eine Verdichtungskammer 14 definiert, und einen Kolben 15, der hin- und herbewegend in dem Zylinder 13 aufgenommen ist und über eine Verbindungsstange 16 mit der Antriebswelle 9 antreibend verbunden ist. Die Verbindungsstange 16 ist insbesondere zum Umwandeln der Drehbewegung der Antriebswelle 9 in eine hin- und herbewegende Bewegung des Kolbens 15 innerhalb des Zylinders 13 ausgebildet, und zwar in einer hin- und herbewegenden Weise entlang eines Ansaughubs, bei dem Kältemittel in die Verdichtungskammer 14 angesaugt wird, und eines Verdichtungshubs, bei dem Kältemittel in der Verdichtungskammer 14 komprimiert und dann aus der Verdichtungskammer 14 ausgestoßen wird.
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Der Kältemittelverdichter 2 umfasst außerdem eine Auslassventilanordnung 17, die zum Steuern und Führen des Ansaugens von Kältemittel in die Verdichtungskammer 14 und des Auslassens des verdichteten Kältemittels aus der Verdichtungskammer 14 ausgebildet ist.
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Die Auslassventilanordnung 17 umfasst eine Ventilplatte 18, die so am Zylinderblock 12 befestigt ist, dass die Ventilplatte 18, der Zylinder 13 und der Kolben 15 die Verdichtungskammer 14 begrenzen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat die Ventilplatte 18 eine Ventildicke von etwa 1, 2 mm.
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Die Ventilplatte 18 weist eine erste, der Verdichtungskammer 14 zugewandte Fläche 18.1 und eine zweite, der ersten Fläche 18.1 gegenüberliegende Fläche 18.2 auf. Der Kolben 15 ist im Zylinder 13 zwischen einer extremen Ansaugstellung, in der der Kolben 15 von der ersten Fläche 18.1 der Ventilplatte 18 entfernt ist, und einer extremen Ausstoßstellung, in der der Kolben 15 in der Nähe der ersten Fläche 18.1 der Ventilplatte 18 angeordnet ist, insbesondere gleitend, gelagert.
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Die Ventilplatte 18 umfasst einen oder mehrere Ansaugkanäle 19, die in die Verdichtungskammer 14 münden und zum Fluidverbinden mit einer Ansaugkammer 21 des Kältemittelverdichters 2 ausgebildet sind, sowie ein Ansaugventil (in den Figuren nicht dargestellt), das zum Ermöglichen eines Kältemittelstroms durch die Ansaugkanäle 19 lediglich von der Ansaugkammer 21 zur Verdichtungskammer 14 ausgebildet ist.
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Die Ventilplatte 18 enthält auch einen Auslasskanal 22, der in die Verdichtungskammer 14 mündet und sich durch die Ventildicke der Ventilplatte 18 erstreckt. Vorteilhafterweise hat der Auslasskanal 22 eine kreisförmige Form und ist in einem zentralen Bereich der Ventilplatte 18 angeordnet.
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Die Ventilplatte 18 umfasst ferner einen Ventilsitz 23, der an der zweiten Fläche 18.2 der Ventilplatte 18 vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist der Ventilsitz 23 ringförmig und umgibt den Auslasskanal 22.
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Die Auslassventilanordnung 17 umfasst ferner ein Ventilgehäuse 24, das an der zweiten Fläche 18.2 der Ventilplatte 18 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 24 hat die Form eines Bechers und umfasst einen Bodenabschnitt 25, der von der Ventilplatte 18 abgewandt ist, und eine Seitenwand 26, die zylindrisch ist und sich in einer senkrechten Richtung vom Bodenabschnitt 25 zur Ventilplatte 18 hin erstreckt.
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Das Ventilgehäuse 24 umfasst ferner mehrere, z. B. drei, Befestigungsabschnitte 27, die radial von einer Außenfläche der Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 vorstehen. Die Befestigungsabschnitte 27 sind an der Ventilplatte 18 befestigt, z. B. durch Nieten, die in Bohrungen angeordnet sind, die in den Befestigungsabschnitten 27 ausgebildet sind.
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Das Ventilgehäuse 24 umfasst auch mehrere Auslassöffnungen 28, die in der Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 ausgebildet und um eine axiale Achse B des Ventilgehäuses 24 verteilt sind. Jede Auslassöffnung 28 kann sich beispielsweise in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die axiale Achse B des Ventilgehäuses 24 erstrecken. Vorteilhafterweise ist jede Auslassöffnung 28 benachbart zu der zweiten Fläche 18.2 der Ventilplatte 18 angeordnet und erstreckt sich zwischen zwei benachbarten Befestigungsabschnitten 27. Die Auslassöffnungen 28 sind insbesondere zum Ermöglichen eines Stroms von komprimiertem Gas aus dem Auslasskanal 22 in Richtung einer Auslasskammer 29 des Kältemittelverdichters 2 ausgebildet.
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Die Auslassventilanordnung 17 umfasst ferner ein Ventilelement 31, das eine Plattenform aufweist und in einem Innenraum angeordnet ist, der durch den Bodenabschnitt 25 und die Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 definiert ist. Vorteilhafterweise hat das Ventilelement 31 eine kreisförmige Plattenform, d.h. eine Scheibenform, und weist einen Ventilhub von etwa 2 mm auf.
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Das Ventilelement 31 ist innerhalb des Innenraums entlang einer Verlagerungsrichtung D, die sich im Wesentlichen parallel zur axialen Achse B des Ventilgehäuses 24 erstreckt, und zwischen einer Schließstellung (siehe 2), in der das Ventilelement 31 am Ventilsitz 23 anliegt und den Auslasskanal 22 verschließt, und einer Offenstellung (siehe 3), in der das Ventilelement 31 vom Ventilsitz 23 entfernt ist und den Auslasskanal 22 öffnet, verlagerbar, so dass die Auslassöffnungen 28 mit dem Auslasskanal 22 fluidverbunden sind. Vorteilhafterweise ist das Ventilgehäuse 24 zum Halten des Ventilelements 31 im Innenraum des Ventilgehäuses 24 ausgebildet, und die Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 ist zum Führen des Ventilelements 31 während seiner Verlagerungen zwischen der Schließstellung und der Offenstellung ausgebildet.
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Die Auslassventilanordnung 17 umfasst ferner ein Vorspannelement 32 zum Vorspannen des Ventilelements 31 gegen den Ventilsitz 23. Vorteilhafterweise ist das Vorspannelement 32 ringförmig und hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Ventilelements 31 ist. Das Vorspannelement 32 kann eine Schraubenfeder, eine Wellenfeder, ein gebogener Federring oder ein Wellenfederring sein. Die Wellenfeder kann aus einem einzelnen Wellenring bestehen oder aus Wellenringen, die übereinander gestapelt und in einer Scheitel-zu-Scheitel-Konfiguration aneinander befestigt sind. Eine Scheitel-zu-Scheitel-Feder ermöglicht relativ große Hübe, hat aber im Vergleich zu Schraubenfedern mit gleicher Steifigkeit im zusammengedrückten Zustand eine geringere Gesamthöhe.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Ventilgehäuse 24 ferner eine Gasdämpfungsvorrichtung 33 mit einer Gasdämpfungskammer 34, die durch den Bodenabschnitt 25 und die Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 definiert ist und einem Teil des Innenraums des Ventilgehäuses 24 entspricht.
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Gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfasst die Gasdämpfungskammer 34 eine erste kreisförmige Gastasche 35, die von einer Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 und der Seitenwand 26 des Ventilgehäuses 24 definiert wird, und eine zweite ebenfalls kreisförmige Gastasche 36, die in der Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind die erste und die zweite Gastasche 35, 36 koaxial angeordnet, und die zweite Gastasche 36 weist eine Taschenbodenfläche 36.1 auf, die parallel zur Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 ist.
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Die erste Gastasche 35 hat einen ersten Durchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser des Ventilelements 31 ist, und die zweite Gastasche 36 hat einen zweiten Durchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des Ventilelements 31 ist. Vorteilhafterweise nimmt die erste Gastasche 35 das Vorspannelement 32 zumindest teilweise auf und ist zum Aufnehmen des Ventilelements 31 ausgebildet, wenn sich das Ventilelement 31 in der Offenstellung befindet.
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Die erste Gastasche 35 hat eine erste Gastaschentiefe H1, die zwischen einem ersten minimalen Tiefenwert, der gleich dem 0,1-fachen der Ventildicke des Ventilelements 31 ist, und einem ersten maximalen Tiefenwert, der gleich dem 4-fachen des Verschiebehubs des Ventilelements 31 ist, liegen kann, und die zweite Gastasche 36 hat eine zweite Gastaschentiefe H2, die zwischen einem zweiten minimalen Tiefenwert, der gleich dem 0,1-fachen der Ventildicke des Ventilelements 31 ist, und einem zweiten maximalen Tiefenwert, der gleich dem 4-fachen des Verschiebehubs des Ventilelements 31 ist, liegen kann. Es ist zu beachten, dass die erste Gastaschentiefe H1 der ersten Gastasche 35 der axiale Abstand zwischen der Oberkante der Auslassöffnungen 28 und der Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 ist, und dass die zweite Gastaschentiefe H2 der zweiten Gastasche 36 der axiale Abstand zwischen der Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 und der Taschenbodenfläche 36.1 der zweiten Gastasche 36 ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die erste Gastaschentiefe H1 etwa 1,6 mm und die zweite Gastaschentiefe H2 etwa 0,5 mm betragen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der erste Durchmesser der ersten Gastasche 35 zwischen einem minimalen Durchmesserwert, der dem 10-fachen der Summe der ersten und zweiten Gastaschentiefe entspricht, und einem maximalen Durchmesserwert, der dem 20-fachen der Summe der ersten und zweiten Gastaschentiefe entspricht. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der erste Durchmesser der ersten Gastasche 35 etwa 32 mm.
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Die Gasdämpfungsvorrichtung 33 umfasst auch eine Abluftöffnung 37, die im Bodenabschnitt 25 ausgebildet ist und in die zweite Gastasche 36 mündet. Vorteilhafterweise sind die Abluftöffnung 37 sowie die erste und zweite Gastasche 35, 36 koaxial angeordnet. Die Abluftöffnung 37 ist insbesondere zum Fluidverbinden der zweiten Gastasche 36 mit der Auslasskammer 29 des Kältemittelverdichters 2 ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Abluftöffnung 37 einen Abluftdurchmesser auf, der zwischen einem minimalen Abluftdurchmesser, der gleich der Ventildicke des Ventilelements 31 ist, und einem maximalen Abluftdurchmesser, der gleich dem 4-fachen des Hubes des Ventilelements 31 ist, liegt. Der Abluftdurchmesser der Abluftöffnung 37 kann zum Beispiel etwa 2,5 mm betragen.
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Die Funktionsweise der Auslassventilanordnung 17 wird im Folgenden beschrieben.
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Während des Verdichtungshubs des Kolbens 15 steigt der Druck in der Verdichtungskammer 14 an, bis dieser Druck die Summe aus dem Druck in der Gasdämpfungskammer 34 (d. h. in der Auslasskammer 29) und dem Druck, der durch das Vorspannelement 32 auf das Ventilelement 31 ausgeübt wird, übersteigt. Dann bewegt sich das Ventilelement 31 von der Ventilplatte 18 weg und öffnet den Auslasskanal 22. Wenn die Oberkante des Ventilelements 31 die Oberkante der Auslassöffnungen 28 erreicht (d. h. wenn das Ventilelement 31 zumindest teilweise in der ersten Gastasche 35 aufgenommen ist), strömt das in der Gasdämpfungskammer 34 enthaltene Gas lediglich durch die Abluftöffnung 37 und einen kleinen radialen Freiraum zwischen dem Ventilelement 31 und der Seitenwand 26 aus der Gasdämpfungskammer 34. Ein solcher reduzierter Gasdurchgang bewirkt einen Dämpfungseffekt, der das Ventilelement 31 abbremst und einen Aufprall zwischen dem Ventilelement 31 und der Bodenfläche 25.1 des Bodenabschnitts 25 vermeidet.
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Der Abluftdurchmesser der Abluftöffnung 37 ist insbesondere zum Einstellen des Anstiegs des Gasdrucks in der Gasdämpfungskammer 34 während der Öffnungsbewegung des Ventilelements 31 und damit der Verzögerung des Ventilelements 31 ausgebildet. Der Abluftdurchmesser der Abluftöffnung 37 bewirkt auch ein schnelles Schließen des Ventilelements 31 am Ende des Verdichtungshubs des Kolbens 15, indem er einen Gasstrom mit Auslassdruck aus der Auslasskammer 29 durch die Abluftöffnung 37 in die Gasdämpfungskammer 34 ermöglicht.
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Gemäß einer anderen, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Zylinderblock 12 mehrere Zylinder 13 und der Kältemittelverdichter 2 mehrere Kolben 15 umfassen, die jeweils in einem entsprechenden Zylinder 13 hin- und herbewegt werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beispielhaft beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst im Gegenteil alle Ausführungsformen.
