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Saugvontil für Kolbenverdichter Die -£'Windung bezieht sich auf ein
jaugventil für Kolbenverdichter, das an der Stirnseite des Kolbens im Zylinderkopf
des Verdichters, vorzugsweise koaxial zum Zylinder, angeordnet Ist, Bei Kolbenverdichtern,
insbesondere bei Kältemaschinen, ist man bekanntlich bestrebt, den schädlichen Raum
des Verdichtern möglichst klein zu halten, um einen entsprechend hohen volumetrisehen
Wirkun#,jagrad zu erzielen. Der gesamte schädliche Raum eines Verdichters besteht
im wesentlichen aus dem schädlichen Raum der Ventile und dem Kolbenspiel. Der Anteil
des Kolbenapiels Ist meist verhältnismäßig klein, dagegen wirken sich das Volumen
der DurchstrÖmkanäle In Ventilsitz des Druckvoiltils und der Zwischenraum
zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger
des Saugventils verhältnismäßig
stark aus. Zur Verringerung den durch die Durchntrönkanäle verursachten schädlichen
Raunen ist es bereits bekannt,den Kolbendba Verdichters mit Erhebungen zu versehen,
die eine zu den Durchströnkanälen passende Gegenprofilierung aufweisen und in der
oberen Totpunktlage des Kolbens in diese hineinragen. Wenn diese Bauart auch
den Nachteil besitztl daß der Kolbenboden eine komplizierte Profillerung aufweisen
muß, so konnte dadurch dennoch der schädliehe Raum des Druckventils wesentlich verringert
worden, Der durch das Saugventil verursachte schädliche Raum konnte hingegen bisher
nicht verkleinert worden.
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Die Erfindung bezweckt nun entweder zusätzlich zu dieser bekannten
Maßnahme oder an deren Stelle eine Verringerung den durch das Saugventil
des Ve-rdichtern verursachten schädlichen Raumes und erreicht dies bei der
eingangs genannten Bauart des Saugventils dadurch, daß der den Kolben zugekehrte
Fänger in Ach8richtung des Kolbens gegen den Ventileitz verschiebbar ist und In
seiner im-Abstand vom Vontilsitz berindlichen Endlage innerhalb des Bewegungsbereiches
des Kolbens liegt, der in der Nähe seines Totpunkten auf den Fänger
auftrifft und diesen gegen den Vontilsitz verschiebt. Der verschiebbar angeordnete
Fänger des Saugventiln, der während des größten Teilen der flubbewegung(ba Kolbens
durch die auf ihm abgestützte Befederung der Ventilplatte Im Abstand von Ventilzitz
gehalten wird, wird somit am #e des Verdichtungshübes vom Kolben gegen den
Venbilsltz angeboben, so dan das im Zwischenraum zwischen dem Ventilsitz und dem
Fänger des J-augventils befindliehe verdichtete Medium weitgehend verdrängt wird.
'4ie Versuche gezeigt haben, treten beim Auftrefren des Kolbens auf den verschlebbaren
Fänger keinerlei Nachteile hinsichtlich Arbeitageräusch und I,ebensdaua-- auf, weil
sich der Kolben beim Auftreffen auf den Fänger In dur NU49 seines Totpunkten befindet
und sich daher nur noch verhältnismäßle-, langsam bewegt, so da.3 Maßnat.#me auch
hei 'e7rr,dirhtern mit vorhältnismäßig
groLen Drehzahlen ohne %eiteres
angewendet worden kann.
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Nach einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung ragt der Pänger
mit seinem Außenrand in eine an die Zylinderbohrung anschließende zylindrische Ausnehmung
hinein und Ist vorzugsweise"in dieser gleitend geführt, Diese Anordnung ist verhältnismäßig
einfach und eignet sich vor allen für Verdichter mit konzentrisch angeordneten Ventilen,
wobei das zweckmäßig ringförmige Saugventil außen liegt. Der Fänger kann aber auch
entweder zusätzlich oder allein durch wenirstens einen in den Zylinder hineinragenden
Halteteil, z.B. durch eine zentrale Halteschraube, gehalten sein, wobei im Kolben
des
Verdichters für jeden Haltetell eine Aussparung vorgesehen Ist.
In diesem Fall kann das Saugventil auch konzentriech innerhalb
den 11,ruckventils angeordnet sein, oder die beiden Ventile können außerhalb
der Ventilachse nebeneinander liegen.
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Neben einer gleitenden Führung kann gemäß der Erfindung der verschiebbare
Fänger auch an seinem inneren oder äußeren Rand fest eingespannt sein und elastische
Lenk,irarme besitzen, durch die er In an sich bei Ventilplatten bekannter Weine
reibungalos geführt ist. Außerdem hat es sich aus Gründen der Herstellwig
und der Lagerhaltung als vorteilhaft erwiesen, dem Fänb.ei, die gleiche Form
und die gleichen Abmessungen wie den vorzugsweise plattenförmLig ausgebildeten Versc.lußorgan
zu geben. ÖchlieLlich sieht die Erfindung noch vor, zwischen dem Fänger und dem
auf diesen auftreffenden Kolben eine aelilagdämpfendp f#wischenlage aus elastischem
Naterlal wie hunstatoff oder einem weichen Letall wie Kupfer od.dgl. anzuordnen.
Diese Mal':nahme ist jedoch nur inlasonderen Fällen erforderlich, bei.-apielsweiae
wenn der Fänger eine verhältnismäßig große Uasse aufweist.
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In der #-eIchnung Ist die Lrfinduniz, an 171and von Ausf;-'1,.-runf#abeispielen
näher erläutert. Lie Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen
des in einem YolbenverdIchter
eingebauten erfindungsgemäßen Saugventils
in axialen Mittelschnitt.
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In allen Ausführungebeispielen ist der aus den Zylinder
1
mit dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 3.bentehende Verdichter nur schematisch
angedeutet. Die beiden Ventile den Verdichters sind als konzentrischer Ventileatz
ausgebildetg der zwischen dem Zylinder 1 und dem Zylinderkopf 3 eingespannt
ist. Baug-und Druckraum im Zylinderkopf 3 sind durch eine Rehrwand 4 voneinander
getrennt, die zwischen dem Saug- und dem Druckvontil auf dem konzentrischen Ventilsatz
dicht aufliegt, Das Saugventilg das in den Ausführumgebeispielen nach den Tig.
1 und 3
außerhalb, beim Ausführungebeispiel nach Fig. 2 hingegen innerhalb
des Druckventils liegt, besteht aus dem Ventileitz 5,der Ventilplatte
6, einer Federplatte 7 und einem Fänger 8. Auch das Druckventil
ist als Plattenventil ausgebildet und setzt sich aus dem Ventilsitz 9, der Ventilplatte
10, einer Federplatte 11 und dem Fänger 12 zusammen. Der VentilBitz
dba innenliegenden Ventils ist mit dem zugehörigen Fänger durch eine zentrale Schraube
13 mit der Mutter 14 verbunden. Beide Ventile sind in bekannter Weine mit
Führungen für die beweglichen Ventilteile und mit Durchatrönkanälen in Vontileitz
und in Fänger versehen.
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Der Fänger 8 des a-augvontils ist in Acharichtung des Kolbens
2 relativ zum Ventileitz 5 verschiebbar angeordnet und ragt in seiner
normalen, im Abstand vom Ventilsitz befindlichen Endlage in den Bewegungsbereich
des Kolbens 2 hinein. Während des größten Tieils der Hübbewegung wird der
Fänger 8 durch die auf ihn wirkende Kraft der Federplatte 7 im Abstand
von Ventilsitz 5 gehalten, so daß das Baugventil einwandfrei funktionieren
kann. Wenn aber der Kolben 2 beim Verdichtungshub in die Nähe seines oberen
Totpunkten gelangt, trifft.er mit seinem Boden auf den Fänger 8 auf und verschiebt
diesen gegen den Ventilsitz 5* so daß das gedium im freien Raua'zwischen dem Ventilsitz
und dem Fänger sozusagen ausgequetscht wird
und der schädliche Raum
den VerdLichters dadurch um das Volumen dienen freien Raumes verringert wird.
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Die verschiebbare Anordnung den Fängern 8 wird in den
einzelnen Ausführungsbeispielen auf verschiedene Weine erzielt. Gemäß Fig.
1 ragt der Fänger 8 den außenliegenden Baugventile mit seinem äußeren
Rand In eine an die Bohrung des Zylindern 1
anschließende zylindrische Auenehmung
15 hinein, deren von der Stirnfläche des Zylindern gebildete Seitenwand als
Endansc--lag dient. Der größere Teil des Fängers 8, der hier als Ring ausgebildet
ist, erstreckt sich radial in den Zylinder hinein und befindet sich innerhalb den
Bewegungebereichen den Kolbens 2, der in seiner oberen Totpunktlage den Fänger
8 gegen den Ventilsitz 5 anhebt. Der Fänger 8 ist dabei zusammen
mit der Ventilplatte 6 und der Federplatte 7 an der zylindrischen
Umfangsfläche der Ausneha=g 15 gleitend geführt. In Nig. 1
ist die
angehobene Stellung des Fängers 8 dargestellt, wobei sich der Kolben 2 in
seiner oberen Totpunktlage befindet. Daraus ist ersichtlichg daß der Schadraux den
Verdichters weitgehend ve-tringert ist. Der unteren Begrenzung den konzentrischen
Ventilsatzes entsprechend ist der Boden des Kolbens 2 abgestuft. Durch ein
Versenkentr beweglichen Ventilteile des Saugventils in den Ventileitz
5 bzw. durch gegen den Kolben 2 vorspringende Ausbildung den Ventilgitzen
9 den Druckvontile kann aber ohne weiteren auch eine Ausführung geschaffen
werden, bei welcher ein üblicher Handelekolben mit ebenen Kolbenboden verwendet
werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 Ist das Saugventil konzentrisch
Innerhalb des Druckventils angeordnet. Der Fänger 8 des Saugvontils wird
in diesem Fall durch die zentrale ichraube 13 gehalten, die einen verbreiterten
Kopf 16 besitstg der in den Zylinder hineinragt und als Enden ohlag
für den Fänger dient, Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Fänge#r
8 während seiner Verschiebung gegen den Ventilsitz 5
in an sich bei
Ventilplatten bekannter Weise reibungslos geführt.
Zu diesem
Zweck sind ringsektorförmige elastische Lenkerarme 17
vorgeseheng die an einem
Ende am innersten Ring des zweckmäßig aus-Federstahl od.dEl. bestehenden Fän#:ers
8 und am anderen Ende an einer Nabe 18 befestigt sindl die zwischen
dem Kopf 16
der Schraube 13 und einem Distanzring 19 eingespannt
ist, dessen Umfangsfläche zugleich zur gleitenden Führung der Ventilplatte
6 und der Federplatte '? dient. Die Ventilplatte 6
und die Federplatte
7 könnten aber ebenso in bekannter '.l4eiae reibungslos geführt sein. Eine
reibungslose Pührung den verschiebbaren Fängers kann bei sogenannten Trockenläufern,
bei welchen die Ventile nicht geschmiert sind, oder bei Verdichtern mit liegendem
Zylinder, Insbesondere bei größeren Ausführungen, erforderlich seln. In Pig.2 befindet
sich der K.olben 2 in der Nähe seiner oberen Totpunkt#age kurz bevor er auf den
Fänger 8
auftrifft. Der Kolbenboden Ist hiter im wesentlichen eben ausgebildet,
wobei lediglich eine Aussparung 20 in der Uitte desselben für den verbreiterten
Kopf 16 der ichraube 13 vorgesehen ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von
den vorher beschriebenen Bauarten im wesentlichen dadurch, dai.- der Fänuer
8 des Saugventils sowohl an seinem Außenrand als auch an seinem Innenrand
durch einen Endanachlag abgestützt ist. Der Außenrand den Fängers 8 ragt
In ähnlicher Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 1 in eine zylindrische
Ausnehmung 15
hinein, deren 132eItenwand den einen Endanschlag bildet, während
der EndanschlaG an Innenrand das t'änGers 8 älmlich wie gemäß Fig. 2 durch
einen in den Z--linder 1 hineinragenden Bauteil gebildet ist. Der Ventilsitz
9 des Druckventils ist hier mittels der Schraube 13 am Fänger 12 befestigt
und weist an seinem Umfang einen ringförmigen Vorsprung 21 auf, der den Innenrand
des Fängers 8 untergreift. Auch bei dieser Anordnung wird der fflnger
8 vom Kolben 2 gegen dten Ventilsitz 5 angehoben, sobald der Kolben
2 in die N»,-ihe seiner oberen Totpunktlage gelangt. Für den Ventilsitz
9 und den Vorsprung 21 desselben sind enteprechende Aussparungen im Kolbenboden
vorgesehen. Außerdem
besitzt der Kolbenboden ringwuletartige Erhebungen
22, die in der oberen Totpunktlage den Kolbens 2 auf bereits bekannte
Weise
in die Durchströnkanäle 23 den Ventilsitzes 9 den Druckvontils einfflifen.
Es Ist leicht zu erkennen, daß bei diesem AuafWu=gabeispiel durch gleichze
itige Verdrängung den verdichteten Mediume in den Durchströmkanälen im Ventileitz
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des Druckventils und in Zwischenraum zwischen den Ventileitz und dem Fänger
8 den ß';'augventils der Verdichter sich durch ein Minimum an Schadraum auszeichnet.
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Der iig. 3 ist schließlich noch die Maßnahme zu entnehmen,
zwischen dem Fänger 8 den Saugventils und dem auf diesen auftreffenden Kolben
2 eine achlagdämpfende Zwischenlage 24 anzuordnen. L"iese Zwischenlage ist hier
als flacher Ring ausgebildet, der auf den Kolbenboden befcstigt, beispielsweise
aufgeklebt ist, ebensogut aber auch auf dem F4nger 8 vorgesehen sein könnte.
Zweckmäßig besteht die ZwischenlaGe 24 aus elastischem Material wie Kiln tatoff,
z.B. aus l-'olytetrafluoräthjlen, es kann aber auch ein Ring aus wcichem Metall
wie Kupfer od.dgl. verwendet werden. Bei Kältenaschinen ist auch ein Ring aus Gummi
oder Silikon zur Schlagdämpfung geeignet. In den meisten praktischen Anwendungsfällen
wird aber auf eine schlagdämpfende Zwischenlage verzichteit werden können', weil
aich der Kolben in der Nähe seine,-, oberen Totpunktlage nur noch verhältnisaäßig
langsam betvegt und mit entsprechend verringerter Geschwindigkeit auf den Fänger
des Saugventils auftrifft.