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1. GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Kolbenverdichter, und insbesondere einen Kolbenverdichter,
der ein Saugventil durch Verringern eines Kontaktbereichs zwischen
einem Kolben und dem Saugventil gleichmäßig betreibt.
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Im allgemeinen ist ein Verdichter
ein Instrument zum Verdichten von Kühlgas unter der Bedingung von
niedriger Temperatur und niedrigem Druck, das aus einem Verdampfer
eingeführt
wird, und Ablassen des Gases durch Ändern der Bedingung in hohe
Temperatur und hohen Druck.
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Der Verdichter kann gemäß dem Fluidverdichtungsverfahren
in einen Rotationsverdichter, Kolbenverdichter oder Rollverdichter
aufgeteilt sein.
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Der Kolbenverdichter insbesondere
saugt und verdichtet Fluid, während
sich ein Kolben linear bewegt, und ein derartiger Kolbenverdichter
ist in ein Verfahren, das Fluid durch Umwandeln der Drehbewegung
eines Antriebsmotors in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens verdichtet,
und in ein Verfahren, das Fluid dadurch verdichtet und ansaugt,
daß es
den Kolben eine Hin- und Herbewegung ausführen läßt, wenn der Antriebsmotor
eine Hin- und Herbewegung ausführt,
aufgeteilt.
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen herkömmlichen
Kolbenverdichter zeigt, 2 ist
eine teilweise Querschnittansicht, die eine Ineingriffnahme eines
Kolbens und eines Saugventils in 1 zeigt,
und 3 ist eine teilweise
Längsschnittansicht,
die eine Verdichtungsarbeitsweise in 1 zeigt.
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Wie in der Zeichnung gezeigt, beinhaltet
der herkömmliche
Kolbenverdichter ein Gehäuse 10 mit einem
Gassaugrohr SP und einem Gasablaßrohr DP, eine Rahmeneinheit 20,
die elastisch im Gehäuse 10 eingerichtet
ist, einen Kolbenmotor 30, der am Rahmen 20 befestigt
ist und ein bewegliches Element aufweist, das sich linear hin- und
herbewegt, eine Verdichtungseinheit 40, die mit dem beweglichen Element 33 des
Kolbenmotors 30 in Eingriff gebracht und durch die Rahmeneinheit 20 gehalten
ist, und eine Resonanzfedereinheit 50 zum Einleiten einer Resonanzbewegung
durch elastisches Halten des beweglichen Elements des Kolbenmotors
in der Bewegungsrichtung.
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Die Verdichtungseinheit 40 beinhaltet
einen Zylinder 41, der einstückig in einem vorderen Rahmen 21 der
Rahmeneinheit 20 ausgebildet ist, einen Kolben 42,
der mit dem beweglichen Element des Kolbenmotors 30 zum
Ausführen
einer Hin- und Herbewegung in einem Verdichtungsraum P des Zylinders 41 kombiniert
ist, ein Saugventil 43, das am vorderen Ende des Kolbens 42 zum
Steuern des Ansaugens von Gas durch Öffnen und Schließen des
Saugkanals F des Kolbens 42 angebracht ist, und einen Ablaßventilzusammenbau 70,
der an der Ablaßseite des
Zylinders 41 zum Steuern des Ablassens von Gas durch Öffnen und
Schließen
des Verdichtungsraums P angebracht ist.
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Der Ablaßventilzusammenbau 70 beinhaltet eine
Ablaßumkleidung 71 zum
Abdecken einer Seite des Zylinders 41 und ein Ablaßventil 72,
das am inneren Abschnitt der Ablaßumkleidung 71 zum
elastischen Öffnen
und Schließen
des Verdichtungsraums P angeordnet ist.
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Das Saugventil 43 ist als
eine kreisförmige dünne Platte
ausgebildet und in ihrem Zentrum mit einer Schnittrille 43a versehen.
Das Saugventil 43 ist durch die Schnittrille 43a in
einen starren Abschnitt 43b und einen Öffnungs-/Schließabschnitt
43c aufgeteilt.
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Das Saugventil 43 ist durch
einen Bolzen durch Plattenkontakt an einer Endabschnittfläche 46 des
Kolbens befestigt.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise
des herkömmlichen
Kolbenverdichters mit dem obengenannten Bau beschrieben.
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Der Kolben 42 bewegt sich
im Zylinder 41 durch eine Antriebskraft des Kolbenmotors 30 hin und
her und ändert
ein Volumen des Verdichtungsraums P, wodurch er Gas in den Verdichtungsraum
P saugt und es verdichtet.
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Wenn der Druck des Gases höher als
ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 72 des
Ablaßventilzusammenbaus 70 geöffnet und das
verdichtete Gas abgelassen, was sequentiell wiederholt wird.
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Das heißt, wenn sich der Kolben 42 zu
einem unteren Totpunkt (a) bewegt, blockiert das Ablaßventil 72 des
Ablaßventilzusammenbaus 70 den
Verdichtungsraum P des Zylinders 41 und der Öffnungs-/Schließabschnitt
43c des Saugventils 43, der mit dem Kolben 42 in
Eingriff gebracht ist, wird gebogen, wodurch der Saugkanal F geöffnet wird.
Dabei wird Gas durch den Saugkanal F des Kolbens 42 in den
Verdichtungsraum P des Zylinders 41 gesaugt.
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Dann bewegt sich der Kolben 42 zu
einem oberen Totpunkt (b), das Saugventil kehrt zu einem anfänglichen
Zustand zurück
und der Saugkanal F des Kolbens 42 wird geschlossen, wodurch
das Gas, das in den Verdichtungsraum P gesaugt ist, verdichtet wird.
Wenn der Druck des Gases höher
als ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 72 des
Ablaßventilzusammenbaus 70 geöffnet und läßt das verdichtete
Gas ab.
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Im allgemeinen ist, um eine gleichmäßige Hin-
und Herbewegung des Kolbens auszuführen, Ö1 zwischen dem Saugventil 43 und
einer Endabschnittfläche 46 des
Kolbens vorgesehen. Beim herkömmlichen
Verdichter haftet jedoch das Saugventil 43 durch die Viskosität des Öls vorübergehend an
der Endabschnittfläche 46 des
Kolbens.
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Wie oben erwähnt wird, wenn das Saugventil 43 an
der Endabschnittfläche 46 des
Kolbens haftet, der Saugkanal F später und weiter geöffnet, wodurch er
eine Effizienz des Verdichters verschlechtert.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Kolbenverdichter bereitzustellen, der ein Saugventil durch
Abschwächen
einer Haftungskraft von Ö1
durch Verringern eines Kontaktbereichs zwischen einer Endabschnittfläche eines
Kolbens und einem Saugventil gleichmäßig betreiben und Lärm durch
eine Dämpfungsleistung
verringern kann.
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Zur Erzielung dieser und anderer
Vorteile und gemäß dem Zweck
der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben,
ist ein Kolbenverdichter bereitgestellt, umfassend: einen Kolben,
der sich in einem Verdichtungsraum eines Zylinders dadurch, daß er mit
einem Kolbenmotor in Eingriff gebracht ist, bewegt und einen Saugkanal aufweist,
der mit dem Verdichtungsraum darin verbunden ist; ein Saugventil,
das an einer Endfläche des
Kolbens zum Steuern eines Ansaugens von Gas durch Öffnen und
Schließen
des Saugkanals des Kolbens angebracht ist; einen Ablaßventilzusammenbau,
der an der Ablaßseite
des Zylinders zum Steuern eines Ablassens von Gas durch Öffnen und Schließen des
Verdichtungsraums angebracht ist; und eine haftungsverhindernde
Einheit, die an einem Kontaktabschnitt zwischen der Endabschnittfläche des
Kolbens und dem Saugventil zum Minimieren einer Haftung von Ö1 durch
Verringern eines Kontaktbereichs zwischen dem Kolben und dem Saugventil ausgebildet
ist.
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Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale,
Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung
im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher
hervor.
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Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind,
um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die
in der Beschreibung enthalten sind und ein Bestandteil von ihr bilden,
zeigen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die
Grundsätze
der Erfindung zu erklären.
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Es zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht,
die den herkömmlichen
Kolbenverdichter zeigt.
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2 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen
einem Kolben und einem Saugventil von 1 zeigt;
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3 eine
Längsschnittansicht,
die einen Saugbetrieb von 1 zeigt;
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4 eine
Längsschnittansicht,
die einen Verdichtungsbetrieb von 1 zeigt;
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5 eine
Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen
einem Kolben und einem Saugventil von 5 zeigt;
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7 eine
Frontalansicht, die eine Endabschnittfläche des Kolbens von 5 zeigt;
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8 eine
Längsschnittansicht,
die einen Saugbetrieb von 5 zeigt;
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9 eine
Längsschnittansicht,
die einen Verdichtungsbetrieb von 5 zeigt;
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10 eine
Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen
dem Kolben und dem Saugventil von 10 zeigt;
und
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12 eine
Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
wieder anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden
Zeichnungen beispielhaft dargestellt sind.
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5 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, 6 ist eine
auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen
einem Kolben und einem Saugventil von 5 zeigt, 7 ist eine Frontalansicht, die
eine Endabschnittfläche
des Kolbens von 5 zeigt, 8 ist eine Längsschnittansicht,
die einen Saugbetrieb von 5 zeigt,
und 9 ist eine Längsschnittansicht,
die einen Verdichtungsbetrieb von 5 zeigt.
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Wie gezeigt, beinhaltet der Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Gehäuse 10, mit
einem Gassaugrohr SP und einem Gasablaßrohr DP, eine Rahmeneinheit
20, die im Gehäuse 10 elastisch
installiert ist, einen Kolbenmotor 30, der an der Rahmeneinheit 20 befestigt
ist und ein bewegliches Element (nicht gezeigt) aufweist, das sich
linear hin- und herbewegt, eine Verdichtungseinheit 140,
die mit dem beweglichen Element des Kolbenmotors 30 in Eingriff
gebracht und durch die Rahmeneinheit 20 gehalten ist, und
eine Resonanzfedereinheit 50 zum Einleiten einer Resonanzbewegung
durch elastisches Halten des beweglichen Elements des Kolbenmotors 30 in
der Bewegungsrichtung.
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Die Verdichtungseinheit 140 beinhaltet
einen Zylinder 141, der einstückig in der Rahmeneinheit 20 ausgebildet
ist, einen Kolben 142, der mit dem beweglichen Element
des Kolbenmotors 30 zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung
in einem Verdichtungsraum P des Zylinders 141 kombiniert
ist, ein Saugventil 143, das am vorderen Ende des Kolbens 142 zum
Steuern eines Ansaugens von Gas durch Öffnen und Schließen des
Saugkanals F des Kolbens 142 angebracht ist, und einen
Ablaßventilzusammenbau 170,
der an der Ablaßseite
des Zylinders 141 zum Steuern des Ablassens von Gas durch Öffnen und
Schließen
des Verdichtungsraums P angebracht ist.
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Der Kolben 142 beinhaltet
einen Kopfabschnitt 145 mit einer vorgegebenen Länge, der
in einen inneren Abschnitt des Kolbens 141 eingefügt ist, eine
Endabschnittfläche 146 des
Kolbens, die an einem Endabschnitt einer Seite des Kopfabschnitts 145 ausgebildet
ist und einen vorgegebenen Raum P aufweist, und einen Verbindungsabschnitt 147,
der mit einer vorgegebenen Fläche
senkrecht zur Längsrichtung
ausgebildet ist, um mit dem beweglichen Element auf der anderen
Seite des Kopfabschnitts 145 verbunden zu werden.
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Der Saugkanal F, durch den Gas fließt, ist vom
Kopfabschnitt 145 zum Endabschnitt 146 des Kolbens
ausgebildet.
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Der Ablaßventilzusammenbau 170 beinhaltet
eine Ablaßumkleidung 171 zum
Abdecken eines Verdichtungsraums P des Zylinders 141 und
ein Ablaßventil 172,
das am inneren Abschnitt der Ablaßumkleidung 171 zum
elastischen Öffnen
und Schließen
des Verdichtungsraums P angeordnet ist.
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Das Saugventil 143 ist als
kreisförmige,
dünne Platte
ausgebildet und mit einer Schnittrille 143a in ihrem Zentrum
versehen. Das Saugventil 143 ist durch die Schnittrille 143a in
einen starren Abschnitt 143b und einen Öffnungs-/Schließabschnitt
143c aufgeteilt. Das Saugventil 143 ist durch einen Bolzen durch
Plattenkontakt an einer Endabschnittfläche 146 des Kolbens
befestigt.
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Das heißt, beim Saugbetrieb öffnet das Saugventil 143 den
Flußweg
F durch eine Druckdifferenz, und beim Verdichtungsbetrieb schließt das Saugventil 143 den
Flußweg
F durch die Druckdifferenz.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist
eine haftungsverhindernde Einheit an einem Kontaktabschnitt der
Endabschnittfläche 146 des
Kolbens und des Saugventils 143 ausgebildet, um die ölbedingte Viskosität durch
Verringern des Kontaktabschnitts mit dem Saugventil 143 zu
minimieren.
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Die haftungsverhindernde Einheit
kann auf einer Seite der Endabschnittfläche 146 des Kolbens und
des Saugventils 143 oder auf beiden Seiten davon ausgebildet
sein.
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Wie in 5 bis 9 gezeigt, ist beim Kolbenverdichter
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine haftungsverhindernde Rille 146a,
die mit einer vorgegebenen Tiefe in der Endabschnittfläche 146 des
Kolbens eingebuchtet ist, als die haftungsverhindernde Einheit ausgebildet.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden
Rille 146a ist dazu bestimmt, die Viskosität des Öls nicht zu
beeinträchtigen,
die vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet ist.
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Es ist auch ein gasrückflußverhindernder Vorsprung 146b am
Endabschnitt des Saugkanals F ausgebildet, der an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens
angeordnet ist, so daß das Öl nicht
zurückfließt, das
in die haftungsverhindernde Rille 146a zum Saugkanal F
geflossen ist.
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Der gasrückflußverhindernde Vorsprung 146b ist
auf derselben vertikalen Fläche
wie die Endabschnittfläche 146 des
Kolbens angeordnet, um den Saugkanal F durch das Saugventil 143 selektiv zu öffnen und
zu schließen.
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10 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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11 ist
eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen
dem Kolben und dem Saugventil von 10 zeigt.
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Wie gezeigt, ist die haftungsverhindernde Rille 156a,
die mit einer vorgegebenen Tiefe eingebuchtet ist, an der Endabschnittfläche 146 des
Kolbens ausgebildet, um bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Haftung zu verhindern. Die haftungsverhindernde Rille 156a ist
teilweise an der Oberseite der Endabschnittfläche des Kolbens 146 ausgebildet.
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Der Grund für die Ausbildung der Rille 156a ist,
den Saugkanal F zeitgerecht zum Zeitpunkt eines Saugbetriebs durch
das Saugventil 143 zu öffnen und
den Saugkanal F zum Zeitpunkt eines Verdichtungsbetriebs ohne Gasableitung
dicht durch das Saugventil 143 zu schließen.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden
Rille 156a ist innerhalb eines Bereichs festgelegt, der
die Ölhaftung
nicht beeinträchtigt.
Die Tiefe ist vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet.
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Es ist auch ein gasrückflußverhindernder Vorsprung 156b am
Endabschnitt des Saugkanals F ausgebildet, der an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens
angeordnet ist, so daß das Öl nicht
zurückfließt, das
in die haftungsverhindernde Rille 156a zum Saugkanal F
geflossen ist.
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Der gasrückflußverhindernde Vorsprung 156b ist
auf derselben vertikalen Fläche
wie die Endabschnittfläche 146 des
Kolbens angeordnet, um den Saugkanal F durch das Saugventil 143 selektiv zu öffnen und
zu schließen.
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12 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Kolbenverdichter gemäß einer
wieder anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie gezeigt, ist bei einer anderen
bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung die haftungsverhindernde
Rille 166a am Saugventil 143 ausgebildet.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden
Rille 166a ist vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise
des Kolbenverdichters gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
erläutert.
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Der Kolben 142 bewegt sich
im Zylinder 141 durch eine Antriebskraft des Kolbenmotors 30 hin und
her und ändert
ein Volumen des Verdichtungsraums P, wodurch er Gas in den Verdichtungsraum
P saugt und es verdichtet.
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Wenn der Druck des Gases höher als
ein vorgegebener Druck ist, wird der Ablaßventilzusammenbau 170 geöffnet und
das Gas abgelassen, was sequentiell wiederholt wird.
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Das heißt, wenn sich der Kolben 142 zu
einem unteren Totpunkt (a) bewegt, blockiert der Ablaßventilzusammenbau 170 den
Verdichtungsraum P des Zylinders 141 und der Öffnungs-/Schließabschnitt 143c des
Saugventils 143, der mit dem Kolben 142 in Eingriff
gebracht ist, wird gebogen, wodurch der Saugkanal F geöffnet wird.
Dabei wird Gas durch den Saugkanal F des Kolbens 142 in
den Verdichtungsraum P des Zylinders 141 gesaugt.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist
die haftungsverhindernde Rille 146a an der Endabschnittfläche 146 des
Kolbens 142 ausgebildet, so daß das Saugventil weniger mit
der Endabschnittfläche 146 des
Kolbens in Kontakt kommt.
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Das heißt, da die Viskositätskraft
proportional zur Kontaktfläche
ist, wird das Saugventil 143 nicht durch die Viskositätskraft
des Öls
beeinträchtigt,
kann jedoch den Saugkanal F zeitgerecht öffnen.
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Dann bewegt sich der Kolben 142 zu
einem oberen Totpunkt (b), das Saugventil 143 kehrt zu
einem anfänglichen
Status zurück
und der Saugkanal F des Kolbens 142 wird geschlossen, wodurch
das Gas, das in den Verdichtungsraum P gesaugt ist, verdichtet wird.
Wenn der Druck des Gases höher
als ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 172 des
Ablaßventilzusammenbaus 170 geöffnet und
läßt das verdichtete
Gas ab.
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Wenn der Saugbetrieb zum Verdichtungsbetrieb
umgekehrt wird, kehrt der gebogene Öffnungs-/Schließabschnitt
des Saugventils 143 zum anfänglichen Zustand zurück und wird
durch das Öl in
der haftungsverhindernden Rille 146a gedämpft. Das
heißt,
durch Verringern des Kontaktbereichs des Öffnungs-/Schließabschnitts 143c des
Saugventils 143 und der Endabschnittfläche 146 des Kolbens kann
ratternder Lärm
verringert werden.
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Wie oben erwähnt, wird bei der vorliegenden Erfindung,
da das Saugventil 143 durch Verringern der Viskositätskraft
des Öls
zeitgerecht geöffnet
wird, die Verdichtungsleistung erhöht und eine Zuverlässigkeit
des Produkts verbessert.
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Außerdem kann bei der vorliegenden
Erfindung der ratternde Lärm,
der durch einen Kontakt des Kolbens 142 mit dem Saugventil 143 erzeugt wird,
durch Dämpfen
des Saugventils 143 verringert werden.
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Da die vorliegende Erfindung in verschiedenen
Formen ausgeführt
sein kann, ohne von ihrem Geist oder wesentlichen ihrer Merkmale
abzuweichen, sollte es sich außerdem
verstehen, daß die oben
beschriebenen Ausführungsformen,
wenn nicht anders angegeben, durch keine der Details der vorausgehenden
Beschreibung begrenzt sind, sondern eher allgemein innerhalb ihres
Geists und Anwendungsgebiets wie in den beigefügten Ansprüchen definiert aufgefaßt werden
sollen, und daher sollen alle Änderungen
und Modifikationen innerhalb der Abgrenzungen der Ansprüche, oder Äquivalenten
dieser Abgrenzungen, durch die beigefügten Ansprüche umfaßt sein.