DE2430220A1

DE2430220A1 - Einlassventil fuer rollkolben-kompressor

Info

Publication number: DE2430220A1
Application number: DE2430220A
Authority: DE
Inventors: William Thomas Ladusaw
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2234473B1; FR2234473A1; JPS5727319B2; JPS5037012A; IT1015315B; GB1469549A

Description

Einlaßventil für Rollkolben-Kompressor

Eine ah sich bekannte Bauart eines Rollkolben-Kompressors umfaßt ein zylindrisches Wandteil und Endplatten, die eine Kompressionskammer oder einen Kompressionszylinder begrenzen, und einen in dem Zylinder zentrisch gelagerten Rotor und einen Flüge] oder Schieber, der gleitend im Innern der zylindrischen Wand zum Eingriff mit dem Umfang des Rotors befestigt ist und die Kammer in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite unterteilt. Beim Betrieb eines solchen Kompressors saugt die Drehung des Rotors das Gas an der^Niederdruckseite an .und stößt das verdichtete Gas durch eine Auslaßöffnung aus, die mit. der Hochdruck-

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seite der Kammer, die auf der entgegengesetzten Seite des Flügels relativ zur Öffnung der Niederdruckseite liegt, in Strömungsmittelverbindung steht. Wenn ein solcher Kompressor nur zeitweise arbeitet, wie dies beispielsweise für einen Kompressor der Fall ist, der einen Teil eines hermetisch abgeschlossenen Kühlsystems bildet, dann werden Ventile vorgesehen, um die Rückströmung durch die Ansaugöffnung zu verhindern, die beispielsweise infolge der Leckage von Hochdruckgas zwischen Rotor und Zylinderwand zur Niederdruckseite und dann zur Niederdruckseite des Systems erfolgen kann, wenn der Kompressor angehalten ist. Bei Rollkolben-Kompressoren, die Ventile in der Ansaugöffnung enthalten, ist das Ventil normalerweise an einem Punkt in dem Ansaugkanal angeordnet, der etwas entfernt von der Kompressorkammer ist. Dieses Ventil besaß dabei häufig die Form eines einfachen Kugelventiles oder Sperrventils in dem Ansaugkanal, wie sie beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 015 222 ersichtlich ist.

Bei der Verwendung von Kugel-Sperrventilen zusammen mit Rollkolben-Kompressoren wurde gefunden, daß sie beim Betrieb des Kompressors sehr geräuschvoll waren infolge ihrer ständigen Bewegung in dem Führungsbereich als Folge des Pulsierens des Ansauggases. Dieses von einem Kugelventil erzeugte Geräusch ist unerwünscht, besonders beispielsweise bei Klimaanlagen, die in einem Fenster oder einer Wand eines Gebäudes oder eines Schlafraumes befestigt sind.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Schaffung eines verbesserten Ansaug-Kugelventils für einen Rollkolben-Kompressor gerichtet, das durch Schwerkraft in der geschlossenen Stellung relativ zu dem Ansaugpunkt gehalten wird.

Gemäß der abgebildeten ^Ausführungsform der Erfindung wird ein Rollkolben-Kompressor vorgesehen, der ein zylindrisches Wandteil und Endplattenteile enthält, die eine Kompressionskammer

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begrenzen. Weiterhin ist noch ein Rotor vorhanden, der sich im Innern der Kammer exzentrisch drehen kann, und es ist ein Schieber oder Flügel in der zylindrischen Wand zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung und im Eingriff mit dem Rotor befestigt, um den Zylinder in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite zu unterteilen. Das zylindrische Wandteil ist mit einem Kanal ausgestattet, der in Strömungsmittelverbindung mit der Kompressionskammer steht. Die untere Wandplatte, die in Verbindung mit dem "Kanal steht, ist mit einem Ansaugeinlaß und'einem Ventilsitz ausgestattet und die obere in Verbindung mit dem Kanal stehende Platte ist mit einem Haltebereich ausgestattet. In dem Kanalbereich wird ein Kugelventilteil durch eine Halteeinrichtung gehalten, die eine Führungseinrichtung bildet. Während des Betriebs des Kompressors hebt das durch die Ansaugöffnung eintretende Ansauggas die Ventileinrichtung und bewegt sie in den Haltebereieh hinein. Der Schmiermittel^Im in dem Haltebereich erzeugt eine ausreichende Oberflächenspannung zwischen dem Kugelventil und dem Haltebereich, um die Kugel während des Betriebs des Kompressors im Haltebereich zurückzuhalten. Das Kugelventil besitzt ein solches Gewicht, daß es durch Schwerkraftwirkung abfällt und den Ansaugeinlaß abdichtet, wenn der Betrieb des Kompressors endet, und hierdurch einen Rückstrom des Kühlmittels verhindert.

Fig.- 1 zeigt eine Seltenansicht teilweise im Schnitt für einen verschlossenen Kühlkompressor, der eine Ausführungsform der Erfindung enthält.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems einschließlich eines erfindungsgemäßen Kompressors.

Fig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie 4—4 der Fig. 2.

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Pig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kugelkäfigeinrichtung.

Nachstehend folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt einen hermetisch verschlossenen Kompressor 10 mit einem geschlossenen Gehäuse 12. In diesem ist eine Kühlmittel-Kompressoreinheit 14 angeordnet, die eine winkelförmige Kammer oder Kompressorkammer 16 besitzt, die im Innern eines Zylinders oder Gehäuses 18 gebildet ist. Ein Rotor 20 ist zur Drehung im Innern der Kammer 16 angeordnet und wird von einem Exzenter 22 angetrieben, der als integraler Teil der Antriebswelle 24 gebildet ist, die sich von dem Motor 26 aus nach unten erstreckt. Es ist zu beachten, daß die obere Endwand, welche die Kompressorkammer 16 verschließt, durch den Hauptrahmen 28 gebildet ist. Der Hauptrahmen 28 trägt auch die Kompressoreinheit 14 im Innern des hermetisch verschlossenen Gehäuses 12. Die entgegengesetzte oder untere Endwand 30 der Kompressorkammer 16 trägt auch noch das untere Ende der Welle 24.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Zylinder 18 mit einer radialen Nut 32 ausgestattet, in der ein Schieber oder Flügel 34 gleitend angeordnet ist. Dieser ist zum Eingriff mit der Umfangsoberfläche des Rotors 20 vorgespannt und unterteilt hierdurch die Kammer 16 in eine Niederdruckseite 36 und eine Hochdruckseite 38.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der hermetisch verschlossene Kompressor 10 so eingerichtet, daß er an ein Kühlsystem zur Aufnahme des Ansauggases von einem Verdampfer 40 über eine Ansaugleitung 42 angeschlossen werden kann. Es sind Einrichtungen zur Zuführung des Ansauggases von der Ansaugleitung 42 in die Niederdruckseite 36 der Kammer 16 vorgesehen. Insbesondere zeigt die Fig. 2, daß diese Einrichtungen einen Einlaßbereich oder

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Einlaßräum 44 enthalten, der im Zylinder 18 ausgebildet ist und mit der Kompressionskammer 16 in Verbindung steht. Der Einlaßbereich 44 gibt das unter niedrigem Druck stehende Gas an die HOdhdruckseite 36 der Kompressionskammer l6 ab, in der das Gas zwischen der Umfangsoberflache des Rotors 20, den Seiten der sektorförmigen Kammer Ib und der Hochdruckseite des Flügels -34 während der Drehung des Rotors 20 in der Kammer verdichtet wird.

Es sind Einrichtungen einschließlich einer Auslaßöffnung 46 und einer Auslaßkammer 48 vorgesehen, um das Hochdruckgas von der Hochdruckseite 38 der sektorförmigen Kammer l6 in das hermetisch verschlossene Gehäuse 12 auszustoßen. Im Innern der Auslaßkammer 48 ist ein geeignetes Ventil 50 befestigt. Dieses gewährleistet eine richtige Kompression des durch die Auslaßöffnung 46 austretenden Gases und verhindert einen Rückstrom des Gases in die Kompressionskammer 16. Wie aus Pig. I ersichtlich, strömt das Hochdruckgas von der Auslaßkammer 48 in das hermetisch verschlossene Gehäuse 12 durch einen Kanal 52, der in dem Hauptrahmen 28 gebildet ist. Nachdem das Hochdruckgas nach oben über den Motor strömt, wird es aus dem verschlossenen Gehäuse 12 durch eine geeignete Auslaßeinrichtung in dem oberen Ende des Gehäuses heraus-r geleitet. Das Gas strömt dann durch eine Auslaßleitung 54, die lediglich in Fig. 3 dargestellt ist, in den Kondensator 56, in dem die von dem Kühlmittel in anderen Teilen des Systems absorbierte Wärme entzogen wird. Mit der Abkühlung des Gases im Kondensor 56 verdichtet sich dasselbe, so daß das Kühlmittel in der letzteren Stufe des Kondensors größtenteils in flüssiger Form vorliegt.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Schaffung einer verbesserten Einlaß- oder Ansaugventileinrichtung gerichtet. Diese ist allgemein mit der Bezugsziffer 58 bezeichnet und dichtet den Kompressoreinlaß oder die Ansaugöffnung 60 gemäß Fig. 4 nach Beendigung des einwärts gerichteten Kühlmittelstroms durch den Kompressorei.nlaß 60 in kürzester Zeit ab, um auf diese Weise

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das vorerwähnte Problem der rückläufigen Drehung des Kompressors auf ein Minimum zu bringen. Zu diesem Zwecke und gemäß der gegenwärtig bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird der Einlaßbereich 44 des Kompressorblocks 14 allgemein vertikal zwischen der oberen und unteren Platte angeordnet. Der Einlaß vom Verdampfer, welcher das Kühlmittel zum Kompressor führt, steht über die untere Platte mit einem Ventilsitz 62 in Strömungsmittelverbindung, welcher in dieser Platte gebildet ist. Diese gegenwärtig bevorzugte Form der Einlaßventileinrichtung gemä3 der vorliegenden Erfindung enthält eine Kugel 64, die innerhalb des Einlaßhohlraumes 44 beweglich angeordnet ist. Die Kugel 64 besitzt eine solche Größe und Masse, daß sich bei Nichtvorhandensein eines einwärts gerichteten Strömungsmittelstroms durch den Kompressoreinlaß in die Einlaßöffnung 60 die Kugel durch Schwerkraft nach unten bewegt und den Einlaß 62 (s. Figur 4) abdichtet. Andererseits bewegt sie sich jedoch bei Vorhandensein eines einwärts gerichteten Stroms des Kühlmittels durch den Kompressoreinlaß 60 und in die Einlaßöffnung 44 nach oben und öffnet den Einlaß.

Es ist zu beachten, daß in der vorliegenden Ausführungsform ein Kugelventil verwendet wird. Andererseits kann jedoch ein anderes Ventilteil mit ähnlicher Wirkung wie ein Kugelventil verwendet werden, beispielsweise ein Ventilkolben mit sphärischen Enden, der normalerweise durch Schwerkraftwirkung in geschlossener Lage verbleiben würde.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Kugelventil 64 zu halten und hierdurch ein Klappern während des Betriebs des Kompressors zu vermeiden. Zu diesem Zwecke ist (s. Figur 4) die obere Platte diametral entgegengesetzt zum Einlaß 60 mit einem Aussparungs- oder Haltebereich 69 ausgestattet. Dieser ist durch ein konkaves sphärisches Segment 68 gebildet, das in der vorliegenden Ausführungsform im wesentlichen komplementär zum Kugelventil 64 gestaltet ist.

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Es ist auf dem Gebiete der Kühlvorrichtungen bekannt, daß eine kleine Menge von öl oder Schmiermittel von dem Kühlmittel aufgenommen wird und durch das gesamte Kühlsystem geführt wird. Diese geringe ölmenge ist· ausreichend, um die inneren Teile des Kompressors mit einem Ölfilm zu überziehen. Daher ist die sphärische Oberfläche· 68 des Haltebereiches 66 mit einem Schmiermittelfilm überzogen, der eine ausreichende Oberflächenspannung in wirksamer Weise erzeugt, um die Kugel 6*1 im Haltebereich 66 zu halten, wie dies in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigt ist, während der Kompressor 14 in Betrieb ist und insbesondere während der Niederdruckperioden des pulsierenden einströmenden Kühlmittels. Der Haltebereich 66 ist so bemessen, daß er sowohl die Kugel 64 als auch die Dicke des Ölfilms aufnimmt. In der Endauswirkung wird die Kugel 64 in der sphärischen Aussparung oder dem Haltebereich 66 während des Zeitraums gehalten, in dem sich der Rotor gemäß Figur 2 zwischen den Punkten A und B befindet und nur eine relativ geringe Strömung von Kühlmittel oder Ansaugung in die Kompressionskammer 16 erfolgt. Wenn der Betrieb des Kompressors und damit auch die Strömung des Ansauggases endet, dann ist das Gewicht der Kugel 64 groß genug, um die Oberflächenspannung zwischen der Kugel 64 und der Oberfläche 68 zu überwinden, die durch den Ölfilm erzeugt wird, und die Kugel fällt frei auf den Kugelsitz 62 und verhindert eine Rückströmung.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist eine Halte- oder Käfigeinrichtung 70 in dem Einlaßbereich 44 vorgesehen, welche das Kugelventil 64 in wirksamer Weise in vertikaler Ausrichtung zwischen dem Einlaß 6Ό und dem Haltebereich 66 hält. Wie aus den Figuren 2 und 4 und insbesondere der Fig. ersichtlich, umfaßt die Käfigeinrichtung 70 einen Hauptteil 72, der so gestaltet ist, daß er einen zylindrischen Käfig oder Haltebereich 74 ergibt, der so bemessen 1st, daß er eine freie vertikale Bewegung des Kugelventils 64 gestattet. Der Hauptteil 72 ist mit einem offenen vertikalen Bereich 76 ausgestattet, durch den das Kühlmittel zwischen dem Einlaß 60 und der Kompressionskammer 16 strömen kann, wenn sich das Kugelventil 64

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in seiner geöffneten oder oberen Stellung befindet. Um den Käfig 70 in dem Einlaßbereich 44 zu befestigen und in seiner Lage anzuordnen, sind die freien Enden des Hauptteils 72 benachbart zur Öffnung 76 mit Planschen 78 ausgestattet, die in gleitendem Eingriff mit Nuten 80 (Figur 2) stehen, die im Gehäuse 18 gebildet sind.

Der Käfig 70 ist allgemein noch aus einem härteren Material als das Gehäuse 18 gebildet und zusätzlich zur Schaffung einer Einrichtung zur Halterung oder Festlegung des Kugelventils 64 in richtiger vertikaler Ausrichtung zwischen dem Ventilsitz 62 und dem Haltebereich 66 schafft der Käfig hierdurch noch eine Oberfläche, die einem relativ geringeren Verschleiß durch die Wirkung des Kugelventils 64 unterliegt. Der Käfig 70 verhindert praktisch in seiner Auswirkung, daß sich durch die ständige Bewegung oder das Pulsieren des Ventils 64 Oxydteilchen vom Zylinder abspalten.

Der vorgenannte Gesichtspunkt der Schaffung einer relativ harter, verschleißfesten Oberfläche für das Kugelventil 64 ist bedeutungsvoll für die Lebensdauer der Kompressoreinheit, da die Teilchen vom Gehäuse 18, welche in dem System eingefangen werden können, einen Kompressorausfall bewirken können.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß vorstehend die gegenwärtig als bevorzugt betrachtete Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, jedoch ohne Verlassen des allgemeinen Rahmens der Erfindung Änderungen an dem Kugel-Sperrventil vorgenommen werden können.

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Claims

- 9 Ansprüche

lJ Rollkolben-Kompressor, dadurch g e k e η. η -

^ zeichnet , daß er umfaßt:

ein zylindrisches Wandteil (18) und obere und untere Sndplattenteile, welche eine kreisringförmige Kompressionskammer (l6) zur Aufnahme einer Kühlmittelfüllung bilden, einen Einiaßbereich (44) in dem zylindrischen Wandteil, der sich zwischen der oberen und unteren Endplatte erstreckt und in Strömungsmittelverbindung mit der Kompressionskammer (16) steht,

eine Ansaugöffnung (60) in der unteren Endplatte (30), die einen Ventilsitz·(62) enthält und in Strömungsmittelverbindung mit dem Kanal steht,

ein Ventilteil (64), das für eine vertikale Bewegung in dem Einlaßbereich (44) zwischen dem Ventilsitz (62) und der oberen Platte angeordnet ist, wenn Kühlmittel in die Kompressionskammer l6 während des Betriebs des Kompressors eingelassen wird,

wobei noch Halteeinrichtungen (70) für das Ventilteil (64) einen Schmiermittelfilm aufweisen und in der oberen Platte in Strömungsmittelverbindung mit den oberen Bereichen des Einläßbereiches (44) zur Aufnahme des Ventilteils während des Betriebs des Kompressors angeordnet sind, die Halteinrichtungen (70) für das Ventilteil so bemessen sind, daß die Oberflächenspannung des Schmiermittels zwischen dem Ventilteil (64) und der Halteeinrichtung (70) zur Zurückhaltung des Ventilteils in der Halteeinrichtung während des Betriebs des Kompressors ausreichend sind und zur Freigabe des Ventilteils (64) zum Schließen gegen den Ventilsitz (62) bei Beendigung des Kompressorbetriebs.

2. Rollkolben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch g .e k e n-n ze lehn e t , daß das zu einer vertikalen Bewegung angeordnete Ventil (64) ein Kugelventil ist,

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- ίο -

ein konkaves sphärisches Segment (68) vorgesehen ist, das im wesentlichen komplementär zu dem Kugelventil (6*4) ist, einen Schmiermittelfilm aufweist und in der oberen Platte in Strömungsmittelverbindung mit den oberen äußeren Randbereichen des Einlaßbereiches (44) zur Aufnahme und zur Halterung des Kugelventils (64) während des Betriebs des Kompressors angeordnet ist,

wobei das konkave sphärische Segment (68) so bemessen ist, daß die Oberflächenspannung des Schmiermittels zwischen dem Kugelventil (64) und der Halteeinrichtung (70) ausreichend ist zur Festlegung des Kugelventils in der Halteeinrichtung (70) während des Betriebes des Kompressors und zur Freigabe des Kugelventils zur Schließung gegen den Ventilsitz (62) bei Beendigung des Kompressorbetriebs.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Halteeinrichtung (70) herausnehmbar in der Kanaleinrichtung zur Halterung des Kugelventils in der Kanaleinrichtung befestigt ist.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteeinrichtung durch einen Bogenabschnitteil so verbunden ist, daß sie eine kreisförmige Führungsbahn für das Kugelventil ergibt, die im wesentlichen vertikal zwischen der oberen und unteren Platte verläuft.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteeinrichtung (70) vorstehende Stücke (78) besitzt, die entlang der vertikal liegenden Stirnenden zum Eingriff mit Nuten (80) in der Kanaleinrichtung zur Festlegung und lösbaren Befestigung der Halteeinrichtung in der Kanaleinrichtung gebildet sind.

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