DE19504267A1

DE19504267A1 - Druckventil für einen Kompressor

Info

Publication number: DE19504267A1
Application number: DE19504267A
Authority: DE
Inventors: Frank Holm Iversen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions Parchim GmbH
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: SI9520109A; EP0782670A1; PL319686A1; DE19504267C2; KR970707388A; WO1996012892A1; DK122894A; MX9702851A; AU3697795A; BR9509425A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckventil für ei nen Kompressor, insbesondere für eine hermetisch gekap selte Kleinkältemaschine, mit einer Ventilplatte, die einen Ventilsitz inmitten einer länglichen Vertiefung aufweist, einer in der Vertiefung angeordneten Ventil blattfeder und einer deren Hub begrenzenden Brücke.

Ein solches Druckventil ist aus DE 33 05 791 C2 be kannt. In die Vertiefung der Ventilplatte ist ein Ein satz eingesprengt, an dem eine an einem Ende geführte kürzere Ventilblattfeder, eine an beiden Enden geführte längere Zusatzblattfeder und eine an beiden Enden ge führte, den Hub begrenzende Brücke gehalten sind, wobei das Ganze durch eine Brückenfeder festgeklemmt wird. Bei dieser Konstruktion benötigt man eine Vielzahl von Einzelteilen.

Es ist ferner üblich, eine an beiden Enden geführte Ventilblattfeder auf der Oberseite einer Ventilplatte anzuordnen und zusammen mit einer Brücke festzuspannen (DE 22 15 974 A1, DE 28 42 611 A1, DE 39 09 176 A1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckven til der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das den Wirkungsgrad des Kompressors durch schnelles Öffnen und Schließen erhöht, das ferner eine lange Lebensdauer hat und preisgünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die effektive Länge der Ventilblattfeder wäh rend des Hubs ändert und nahe der Schließposition grö ßer ist als nahe der Öffnungsposition.

Mit einer so ausgebildeten Ventilblattfeder ergibt sich zu Beginn der Öffnung eine weiche Federcharakteristik, die aber bei größerer Öffnung in eine steifere Feder charakteristik übergeht. Hiermit wird eine schnelle Entleerung des Zylinders bei minimalem Druckabfall über das Druckventil erreicht und ein hartes Anschlagen der Ventilblattfeder an der Brücke vermieden. Da für die Erzielung dieser Charakteristik keine Zusatzblattfeder erforderlich ist, ergibt sich ein preisgünstig her stellbares Druckventil.

Vorzugsweise besitzt die Ventilblattfeder in der Schließstellung eine Vorspannung in Öffnungsrichtung. Dies erlaubt ein noch schnelleres Öffnen des Ventils und damit eine entsprechende Steigerung des Wirkungs grades. Außerdem wird der Anschlag der Ventilblattfeder gegen den Ventilsitz gedämpft.

Es empfiehlt sich ferner, daß die Ventilblattfeder lose in der Vertiefung liegt und an beiden Enden durch die Endabschnitte der Brücke gesichert ist. Diese Art der Sicherung genügt, um die Ventilblattfeder an Ort und Stelle zu halten. Für die Führung reicht es aus, daß die Ventilblattfeder mit den Seitenwänden der Vertie fung zusammenwirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vertie fung zur Aufnahme der Ventilblattfeder am Grund einer Ausnehmung zur Aufnahme der Brücke vorgesehen. Dies führt zu einer sehr genauen Zuordnung der Lage der Brücke zu der in der Vertiefung liegenden Ventilblatt feder.

Günstig ist es auch, daß die Brücke in der Ausnehmung durch Einpressen befestigt ist. Dies ergibt einen sehr einfachen Zusammenbau.

Die Führung der Ventilblattfeder kann in bekannter Wei se durch Schlitze in der Ventilblattfeder und entspre chende Rippen an der Ventilplatte bewirkt werden. We sentlich günstiger ist es aber, daß die Ventilblattfe der an beiden Endabschnitten seitlich geführt ist, in dem die Breite der Ventilblattfeder der Breite der Ver tiefung entspricht. Die Führung an den Seitenwänden ist zur Lagesicherung ausreichend.

Von Vorteil ist es ferner, daß die Ventilblattfeder im Bereich des Ventilsitzes und an ihren Enden eine grö ßere Breite und dazwischen eine geringere Breite auf weist. Hierbei wird eine gute Abströmung des Mediums bei geöffnetem Ventil sichergestellt. Außerdem tragen die Abschnitte geringerer Breite dazu bei, dem Ventil eine weiche Charakteristik zu geben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge sorgt, daß die Ventilblattfeder derart aus der Ebene heraus verformt ist, daß sich am Boden der Vertiefung und an der Brücke mehrere Anlagepunkte ergeben, die im Verlauf eines Öffnungs- bzw. Schließzyklus wechseln und/oder sich verschieben. Die Anlagepunkte bestimmen die effektive Länge der Ventilblattfeder. Wenn die An lagepunkte gewechselt oder verschoben werden, ändert sich die wirksame Länge der Ventilblattfeder und damit deren Charakteristik.

Insbesondere empfiehlt es sich, daß die Ventilblattfe der an einem Ende einen Endabschnitt aufweist, der vom Grund der Vertiefung weg gebogen ist und eine Länge von 15 bis 30% der Ventilblattfederlänge besitzt. Eine solche Verformung führt dazu, daß die Ventilblattfeder in der Schließstellung eine Vorspannung in Öffnungs richtung besitzt. Außerdem bildet der abgebogene End abschnitt ständig einen Anlagepunkt an der Brücke, der sich auch zur Mitte hin verschieben kann.

Des weiteren ist es günstig, daß die Ventilblattfeder am anderen Ende einen Endabschnitt aufweist, der vom Grund der Vertiefung weg gebogen ist und eine Länge von 1 bis 5% der Ventilblattfederlänge besitzt. Dieser Endabschnitt kann sowohl an der Brücke als auch am Grund der Vertiefung zur Anlage kommen, was weitere Variationen der effektiven Länge ermöglicht.

Insgesamt wird eine Konstruktion bevorzugt, bei der Ventilblattfedern und Brücke so geformt sind, daß

a) bei geschlossenem Ventil die Ventilblattfeder mit ihrem einen Ende einen ersten Anlagepunkt an der Brücke und mit einem Abschnitt zwischen diesem Ende und dem Sitz sowie mit einem Abschnitt nahe dem anderen Ende einen zweiten und dritten Anlagepunkt am Grund der Vertiefung bildet,
b) bei weitgehend entspannter Ventilblattfeder diese unter Beibehaltung des ersten und zweiten Anlage punktes mit ihrem anderen Ende einen vierten Anla gepunkt an der Brücke bildet,
c) bei weiter geöffnetem Ventil die Ventilblattfeder unter Beibehaltung des ersten Anlagepunktes mit einem im Abstand vom anderen Ende angeordneten Ab schnitt einen fünften Anlagepunkt an der Brücke und mit einem dem anderen Ende benachbarten Abschnitt einen sechsten Anlagepunkt am Grund der Vertiefung bildet,
d) und bei voll geöffnetem Ventil die Ventilblattfeder mittig einen siebten Anlagepunkt und mit Abstand von dem einen Ende einen achten Anlagepunkt bildet, während die fünften und sechsten Anlagepunkte zur Mitte hin verlagert sind.

Dies führt zu einer in der Schließstellung vorgespann ten und im Verlauf der Öffnungsbewegung die effektive Länge verringernden Ventilblattfeder.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer Ventilplatte für eine Kleinkältemaschine mit in eine Vertiefung eingelegter Ventilblattfeder,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Ventilblattfeder in nicht gespanntem Zustand,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Druckventil unter Verwendung einer Ventilblattfeder nach den Fig. 1 und 2 bei geschlossenem Ventil,

Fig. 4 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 3 bei im wesentlichen entspannter Ventilblattfeder,

Fig. 5 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 3 mit wei ter geöffnetem Ventil und

Fig. 6 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 3 mit voll geöffnetem Ventil.

Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel zeigt eine Ventilplatte 1, die an der Stirnseite eines Kompressors angebracht ist. Sie besitzt eine längliche Vertiefung 2, die am Grund einer etwas längeren Ausnehmung 3 an geordnet ist. In diese Ausnehmung 3 ist eine den Hub begrenzende Brücke 4 eingepreßt, die zwei ebene Endab schnitte 5 und 6, einen ebenen Mittelabschnitt 7 und zwei schräge Verbindungsabschnitte 8 und 9 aufweist. Die Ventilplatte 1 wird im Bereich der Vertiefung 2 von einer Ventilöffnung 10 durchsetzt. Diese wird am Grund der Vertiefung 2 von einem Ventilsitz 11 umgeben, der von einer Ventilblattfeder 12 überdeckt ist.

Diese Ventilblattfeder 12 weist im unverformten Zustand einen Hauptabschnitt 13 auf, der zum einen Ende hin über einen unter dem Verbindungsabschnitt 8 der Brücke liegenden Knick 14 in einen Endabschnitt 15 übergeht, dessen Länge zwischen 15% und 30% der Gesamtlänge der Ventilblattfeder trägt. Zum anderen Ende hin schließt über einen unterhalb des Endabschnitts 6 der Brücke liegenden Knick 16 ein kürzerer Endabschnitt 17 an, dessen Länge zwischen 1% und 5% der Gesamtlänge der Ventilblattfeder 12 beträgt. Die Breite der Ventil blattfeder entspricht der Breite der Vertiefung 2 und ist in der Mitte größer als der Durchmesser des Ventil sitzes 11. Zwischen der Mitte und den Endabschnitten gibt es schmalere Bereiche 18 und 19 der Ventilblatt feder 12, so daß die ringsum von den Vertiefungs-Sei tenwänden umgebene Ventilblattfeder 12 Platz für das Austreten des Druckmediums läßt.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Schließstellung der Ven tilblattfeder 12 erreicht man, wenn im Zylinder ein Unterdruck herrscht, wie es die Pfeile andeuten. In diesem Fall ergibt sich ein erster Anlagepunkt 20 zwi schen dem links dargestellten Ende und der Brücke 4, ein zweiter Anlagepunkt 21 zwischen der Ventilblattfe der 12 im Bereich des Knicks 14 und dem Grund der Ver tiefung 2 sowie ein dritter Anlagepunkt 22 zwischen der Ventilblattfeder 12 im Bereich ihres rechts dargestell ten Endes und dem Grund der Vertiefung 2, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Hierbei steht die Ventil blattfeder 12 unter einer in Öffnungsrichtung wirksamen Vorspannung.

In Fig. 4 ist die Situation dargestellt, wenn zu beiden Seiten der Ventilblattfeder 12 Druckgleichgewicht herrscht. Dann wird der erste Anlagepunkt 20 sowie der zweite Anlagepunkt 21 beibehalten. Der dritte Anlage punkt 22 dagegen fällt zugunsten eines vierten Anlage punktes 23, der zwischen dem rechts dargestellten Ende der Ventilblattfeder 12 und der Brücke 4 gebildet wird, fort. Auf diese Weise öffnet das Druckventil sofort zu Beginn des Druckhubs sehr rasch. Es ergibt sich ein minimaler Druckabfall, was zu einem hohen Wirkungsgrad des Kompressors führt.

In Fig. 5 wirkt der wiederum durch Pfeile angedeutete Druck von unten auf die Ventilblattfeder 12, wodurch sie sich nach oben durchbiegt mit dem Ergebnis, daß zwar der erste Anlagepunkt 20 beibehalten wird, der zweite Anlagepunkt 21 und der vierte Anlagepunkt 23 entfallen und stattdessen zwei neue Anlagepunkte ent stehen, nämlich ein fünfter Anlagepunkt 24 zwischen einem mit Abstand vom rechten Ende angeordneten Ab schnitt der Ventilblattfeder 12 und dem Knick in der Brücke zwischen den Abschnitten 6 und 9 sowie einem sechsten Anlagepunkt 25, zwischen dem Knick 16 der Ven tilblattfeder 12 und dem Grund der Vertiefung 2. Die effektive Länge der Ventilblattfeder 12 hat sich daher vom Abstand zwischen den Anlagepunkten 20 und 23 ver kürzt auf den Abstand zwischen den Anlagepunkten 20 und 24. Hierdurch ergibt sich eine härtere Federcharakteri stik, die die Endbewegung der Ventilblattfeder dämpft. Es bedarf nur sehr kleiner Druckkräfte, um die Ventil blattfeder 12 von der in Fig. 4 gezeigten Stellung in diejenige der Fig. 5 zu bewegen. Dies bedeutet, daß ein ganz kleiner Differenzdruck im Stande ist, das Ventil weit zu öffnen und eine relativ große Abströmung zu sichern.

In Fig. 6 schließlich ist die Endlage der Ventilblatt feder 12 veranschaulicht. Es ergibt sich ein siebenter Anlagepunkt 26 in der Mitte von Ventilblattfeder 12 und Brücke 4. Statt des Anlagepunktes 20 gibt es eine An lagefläche, deren wirksamer achter Anlagepunkt 27 sich an der Knickstelle der Brücke 4 zwischen den Abschnit ten 5 und 8 befindet. Die Anlagepunkte 24 und 25 sind zur Mitte hin gewandert. Bevor der Anlagepunkt 26 er reicht wird, ist die effektive Länge der Ventilblatt feder 12 auf den Abstand zwischen den Anlagepunkten 27 und 24 reduziert worden. Die Steifigkeit bewirkt, daß die Ventilblattfeder 12 gebremst gegen die Brücke 4 anschlägt, was den Verschleiß vermindert und die Ven tilgeräusche reduziert. Nunmehr hat die Ventilblattfe der eine erhebliche Vorspannung in Schließrichtung. Wenn daher der Druckhub beendet ist, kehrt die Ventil blattfeder 12 rasch in die Schließstellung zurück. Sie schwingt hierbei durch die neutrale Stellung der Fig. 4 und trifft dann gebremst auf den Ventilsitz 11 auf. Dies ergibt eine weiche Anlage, die den Verschleiß ver mindert und das Ventilgeräusch reduziert.

Von der beschriebenen Darstellung kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die Ventil blattfeder 12 mit Schlitzen versehen werden, die in bekannter Weise mit Führungsrippen zusammenwirken. Statt der scharfen Knicke 14 und 16 können gerundete Biegungen verwendet werden. Es kommen auch andere Ver formungen der Ventilblattfeder in Betracht, vorausge setzt, daß der zur Auflage auf den Ventilsitz 11 be stimmte Mittelabschnitt eben ist.

Claims

1. Druckventil für einen Kompressor, insbesondere für eine hermetisch gekapselte Kleinkältemaschine, mit einer Ventilplatte, die einen Ventilsitz inmitten einer länglichen Vertiefung aufweist, einer in der Vertiefung angeordneten Ventilblattfeder und einer deren Hub begrenzenden Brücke, dadurch gekennzeich net, daß sich die effektive Länge der Ventilblatt feder (12) während des Hubs ändert und nahe der Schließposition größer ist als nahe der Öffnungs position.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblattfeder (12) in der Schließstellung eine Vorspannung in Öffnungsrichtung besitzt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Ventilblattfeder (12) lose in der Ver tiefung (2) liegt und an beiden Enden durch die Endabschnitte (5, 6) der Brücke (4) gesichert ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (2) zur Aufnahme der Ventilblattfeder (12) am Grund einer Ausnehmung (3) zur Aufnahme der Brücke (4) vorgesehen ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (4) in der Ausnehmung (3) durch Einpres sen befestigt ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblattfeder (12) an beiden Endabschnitten seitlich geführt ist, indem die Breite der Ventilblattfeder (12) der Breite der Vertiefung (2) entspricht.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblattfeder (12) im Bereich des Ventilsitzes (11) und an ihren Enden eine größere Breite und dazwischen eine geringere Breite aufweist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblattfeder (12) der art aus der Ebene heraus verformt ist, daß sich am Boden der Vertiefung (2) und an der Brücke (4) meh rere Anlagepunkte (20 bis 27) ergeben, die im Ver lauf eines Öffnungs- bzw. Schließzyklus wechseln und/oder sich verschieben.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblattfeder (12) an einem Ende einen End abschnitt (15) aufweist, der vom Grund der Vertie fung (2) weg gebogen ist und eine Länge von 15 bis 30% der Ventilblattfederlänge besitzt.

10. Ventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die Ventilblattfeder (12) am anderen Ende einen Endabschnitt (17) aufweist, der vom Grund der Vertiefung (2) weg gebogen ist und eine Länge von 1 bis 5% der Ventilblattfederlänge besitzt.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilblattfeder (12) und Brücke (4) so geformt sind, daß

a) bei geschlossenem Ventil die Ventilblattfeder (12) mit ihrem einen Ende einen ersten Anlage punkt (20) an der Brücke (4) und mit einem Ab schnitt zwischen diesem Ende und dem Sitz (11) sowie mit einem Abschnitt nahe dem anderen Ende einen zweiten und dritten Anlagepunkt (21, 22) am Grund der Vertiefung (21) bildet,
b) bei weitgehend entspannter Ventilblattfeder (12) diese unter Beibehaltung des ersten und zweiten Anlagepunktes (20, 21) mit ihrem anderen Ende einen vierten Anlagepunkt (23) an der Brücke (4) bildet,
c) bei weiter geöffnetem Ventil die Ventilblattfe der (12) unter Beibehaltung des ersten Anlage punktes (20) mit einem im Abstand vom anderen Ende angeordneten Abschnitt einen fünften Anla gepunkt (24) an der Brücke (4) und mit einem dem anderen Ende benachbarten Abschnitt einen sech sten Anlagepunkt (25) am Grund der Vertiefung (2) bildet,
d) und bei voll geöffnetem Ventil die Ventilblatt feder (12) mittig einen siebten Anlagepunkt (26) und mit Abstand von dem einen Ende einen achten Anlagepunkt (27) bildet, während die fünften und sechsten Anlagepunkte (24, 25) zur Mitte hin verlagert sind.