DE2842611A1

DE2842611A1 - Auslassventileinrichtung eines kompressors

Info

Publication number: DE2842611A1
Application number: DE19782842611
Authority: DE
Inventors: Akemi Futakawa; Koji Namura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1979-04-05
Also published as: GB2004981B; US4257457A; CA2072790A1; CA2072790C; GB2004981A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslaßventileinrichtung eines Kompressors.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine herkömmliche Auslaßventileinrichtung eines Kompressors. Die gezeigte Einrichtung umfaßt einen Zylinder 1 eines Kompressors mit einem Kolben und einer Ventilplatte 3, welche eine Auslaßöffnung 4 und eine Einsaugöffnung 5 aufweist sowie Gewindebohrungen 6. Ferner ist eine zylindrische Abdeckung 7 vorgesehen. Diese bildet eine Auslaßberuhigungskammer 8. Das Bezugszeichen

9 bezeichnet einen Ansaugventilkörper und das Bezugszeichen

10 bezeichnet einen langen dünnen Auslaßventilkörper. Die Mitte Q des langen dünnen Auslaßventilkörpers 10 ist auf einer Mittellinie P der Auslaßöffnung 4 angeordnet, wie Fig. 2 zeigt. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet Durchgänge an beiden Enden des langen dünnen Auslaßventilkörpers 10 und das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Ventilkörperanschlag mit Durchgängen 13 an beiden Enden. Gewindestifte 14 sind jeweils in die Gewindebohrungen 6 der Ventilplatte eingeschraubt. Zwischen dem Ventilanschlagelement 12 und den Köpfen der Gewindestifte 14 sind Federn 15 angeordnet. Die Gewindestifte 14 erstrecken sich durch die Durchgänge des langen dünnen Auslaßventilkörpers 10 und durch die Durchgänge 13 des Ventilanschlagelementes 12. Daher werden das Ventilanschlagelement 12 und der Ventilkörper 10 unter einer vorbestimmten Federkraft gegen die Ventilplatte 3 gepreßt.

Bei einem herkömmlichen Auslaßventilgerät mit obigem Aufbau ergibt sich die Beanspruchungsverteilung gemäß Fig. 3 in Längsrichtung des Ventilkörpers 10 auf der Oberfläche des Ventilkörpers 10, welche dem Ventilanschlagelement 12 zugewandt ist, und-zwar während eines Hin- und Herganges des Kolbens 2.

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„BÖHM.

In Fig. 3 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen während auf der Ordinate die Zugspannung aufgetragen ist. Der Punkt A auf der Abszisse bezeichnet den Zeitpunkt zu dem der Kolben die obere Endlage einnimmt. Der Punkt B bezeichnet den Zeitpunkt zu dem der Kolben die untere Endlage einnimmt und der Punkt C bezeichnet den Zeitpunkt zu dem eine Spannung des Wertes Null vorliegt. Zu diesem letzteren Zeitpunkt ist der auf das Ventil ausgeübte Zylinderdruck gleich dem Druck in der Auslaßberuhigungskammer. Während der Zeitdauer beginnend mit der oberen Endlage A des Kolbens bis zum Zeitpunkt C zu dem Null Spannung vorliegt, ist der Druck im Zylinder geringer als der Druck in der Auslaßberuhigungskammer, so daß die Druckdifferenz zwischen der Auslaßberuhigungskammer und dem Zylinder einwärts gerichtet ist und derart auf den Ventilkörper einwirkt, daß die Auslaßöffnung 4 durch den Ventilkörper 10 verschlossen wird. Dabei wird auf die Außenfläche des flächigen Ventilkörpers 10, und zwar auf die dem Ventilanschlag 12 zugewandte Fläche, eine Druckspannung ausgeübt, welche proportional der Druckdifferenz ist. Nachdem der Kolben 5 die untere Endlage B durchlaufen hat, kommt es während des Kompressionshubs zu einer allmählichen Steigerung des Drucks im Zylinder bis dieser Druck den Druck in der Auslaßberuhigungskaramer zum Zeitpunkt C gleich ist. Der Druck des Zylinders steigt nun weiter und übersteigt den Druck in der Auslaßberuhigungskammer, so daß auf den Ventilkörper 10 eine Kraft ausgeübt wird, welche größer ist als die Gesamtsumme der Elastizitätskraft des Ventils 10 und der Reibungskräfte zwischen der Ventilplatte 3 und dem Ventilkörper 10 und dem Ventilanschlag 12. Diese Reibungskräfte beruhen auf der Federkraft der Federn 15. Nunmehr wird der Ventilkörper 10 deformiert und im mittleren Bereich nach oben gekrümmt, wobei die durch die Federn zusaHUtengepreßten Bereiche in horizontaler Richtung nach innen gleiten. Schließlich wird die Deformation des Ventilkörpers 10 durch den Ventilanschlag 12 begrenzt. Auf diese Weise wird die dem Ventilanschlag

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zugewandte Außenfläche des Ventilkörpers 10 einer erheblichen Zugspannung unterworfen, und zwar vom Zeitpunkt C bis zur nächsten oberen Endlage A^r des Kolbens (Fig. 3). Daher wird die Außenfläche des Ventilkörpers 10 während eines Hin- und Hergangs des Kolbens 2 alternierend einer Kompressionsspannung und einer Zugspannung unterworfen.

Fig. 4 zeigt die Spannungslongitudinalverteilung auf der Außenfläche des' Ventilkörpers 10 während der Zeitdauer, welche sich vom Punkt A bis zum Punkt C in Fig. 3 erstreckt, und zwar bei einer herkömmlichen Auslaßventileinrichtung. Das Bezugszeichen E bezeichnet einen Punkt des Ventilkörpers 10, welcher dem peripheren Bereich der Auslaßöffnung 4 zugeordnet ist. Das Bezugszeichen Q bezeichnet einen Punkt des Ventilskörpers 10, welcher der Mitte der Auslaßöffnung 4 zugeordnet ist. .

Fig. 5 zeigt die Longitudinalspannungsverteilung auf der Außenfläche des Ventilkörpers 10 während des Zeitabschnitts, welcher sich vom Punkt C bis zum Punkt A' der Fig. 3 erstreckt, und zwar bei einer herkömmlichen Auslaßventileinrichtung. Man erkennt aus den Figuren 3, 4 und 5, daß der mittlere Bereich Q des Ventilskörpers 10 während eines Hin- und Hergangs des Kolbens 2 bei der herkömmlichen Auslaßventileinrichtung der größten Zugspannung und Druckspannung ausgesetzt wird. Man muß daher bei der Herstellung des Ventilkörpers 10 erhebliche Mühen und einen erheblichen Zeitaufwand erbringen. Dies gilt insbesondere für den Stanzvorgang und für die Bearbeitung der Kantenflächen zur Verhinderung einer Ermüdungsdeformation.

Us ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auslaßventileinrichtung mit verbesserter Ermüdungsfestigkeit und erhöhter Zuverlässigkeit zu schaffen. Ferner ist es Aufgabe · der Erfindung, eine Auslaßventileinrichtung zu schaffen, welche leicht hergestellt werden kann. Schließlich ist es

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Aufgabe der Erfindung, eine Auslaßventileinrichtung -u schaffen, welche die Effizienz des Kompressors erhöht.

Erfindungsgemäß wird eine Auslaßventileinrichtung für einen Kompressor geschaffen, welche einen Ventilsitz mit einer Auslaßöffnung umfaßt sowie eine langgestreckte dünne Ventilabdeckung für die Auslaßöffnung und einen Ventilanschlag über der langen dünnen Ventilabdeckung. Ferner weist die erfindungsgei äße Auslaßventileinrichtung eine Haltevorrichtung auf zur ;Uilterung der langen dünnen Ventilabdeckung auf dem Ventilsitz in einer spezifischen Position, so daß sich die lange dünne Ventilabdeckung je nach der Betätigung des Kompressors durchbiegen kann und wobei die Auslaßöffnung an der Oberfläche des Ventilsitzes eine elliptische Gestalt hat.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine herkömmliche Auslaßventileinrichtung eines Kompressors;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Uauptteile der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Änderung der Spannung im mittleren Bereich der Außenfläche des Ventilkörpers bei der herkömmlichen Auslaßventileinrichtung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung an der Außenfläche des Ventils bei Beaufschlagung mit einer Druckdifferenz;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung an der Außenfläche des Ventilkörpers bei Beaufschlagung mit einer Abhebekraft;

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen

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Auslaßventileinrichtung und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung des Verhältnisses a/b der Auslaßöffnung in einem konstanten Bereich und der Spannungsbeanspruchung Q der Außenfläche des langen dünnen Auslaßventilkörpers (in Longitudinalrichtung).

Unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 soll im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung erläutert werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die Auslaßöffnung 41 in Form eines Durchgangs mit elliptischer oder ovaler Gestalt vorgesehen. Die Ellipse erstreckt sich in Längsrichtung des langen dünnen Auslaßventilkörpers 10 und das Zentrum P der ovalen oder elliptischen Auslaßöffnung 41 fällt zusammen mit dem Zentrum Q des Ventilkörpers. Der Aufbau der anderen Teile ähnelt der herkömmlichen Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2.

Die Fläche der elliptischen Auslaßöffnung 41 ist im wesentlichen gleich der Fläche der Auslaßöffnung 4 der herkömmlichen Auslaßventileinrichtung gemäß den Erfordernissen eines Kompressors.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis X= a/b und der Kompressionsspannung in Längsrichtung an der Außenfläche und an der Mitte Q des Ventilkörpers 10 entsprechend dem Zentrum P der Auslaßöffnung 41. "a" bezeichnet die Länge und "b" bezeichnet die Breite der elliptischen Auslaßöffnung 41. Die Werte "a" und "b" werden bei konstanter Fläche der Auslaßöffnung 41 variiert.

Man erkennt aus Fig. 7, daß die Kompressionsspannung in Längsrichtung des Ventilkörpers 10 mit steigendem Verhältnis $= a/b abnimmt. Somit kann die Kompressionsspannung in Längsrichtung des Ventilkörpers 10 drastisch gesenkt werden, nämlich auf etwa die Hälfte der KoBipressions-

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spannung im Falle einer runden Auslaßöffnung 4 der herkömmlichen Einrichtung (5f =1,0) oder auf einen noch niedrigeren Wert, wenn man der Auslaßöffnung 41 in Längsrichtung eine langgestreckte, insbesondere eine elliptische oder ovale Gestalt gibt, so daß das Verhältnis y =2,0 vorliegt. Somit werden die alternierenden Spannungsbeanspruchungen des Ventilkörpers 10 auf etwa 75 % oder auf einen noch niedrigeren Wert herabgesetzt, so daß die Ermüdungsfestigkeit des Ventilkörpers 10 erheblich verbessert wird und die Zuverlässigkeit des Ventilkörpers 10 erhöht wird.

Der Widerstand gegen den Durchtritt des Kühlgases durch einen Spalt zwischen der Ventilplatte 3 und dem Ventilkörper 10 in die Auslaßberuhigungskammer während des Ausstoßhubs des Kompressors wird herabgesetzt durch Erhöhung des Verhältnisses ^ der Auslaßöffnung 41 unter Ausbildung einer Auslaßöffnung, welche eine in Richtung des Ventilkörpers 10 langgestreckte Gestalt hat. Hierdurch wird eine unnormale Erhöhung des Druckes im Zylinder verhindert und die Effizienz des Kompressors verbessert.

Bei obiger Ausführungsform hat die Auslaßöffnung 41 eine sich in Längsrichtung zum Ventilkörper 10 erstreckende langgestreckte Gestalt. Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, wenn die langgestreckte Gestalt der Auslaßöffnung sich in Querrichtung zum Ventilkörper 10 erstreckt.

Erfindungsgemäß ist die Gesamtfläche der Auslaßöffnung der Ventilplatte gleich der Fläche der Auslaßöffnung einer herkömmlichen Einrichtung. Nur die Gestalt der Auslaßöffnung wird zu einer elliptischen Gestalt geändert. Hierdurch werden die Spannungen in Längsrichtung des Ventilkörpers im mittleren Bereich des langen dünnen Auslaßventilkörpers herabgesetzt und somit wird die Ermüdungsfestigkeit des langen dünnen Auslaßventilkörpers erhöht und die Zuverlässigkeit der Einrichtung verbessert.

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Darüber hinaus sinkt der Widerstand gegen den Durchtritt des Kühlgases durch den Spalt zwischen dem langen dünnen Auslaßventilkörper und der Ventilplatte, wodurch die Effizienz des Kompressors verbessert wird. Ferner bestehen Vorteile hinsichtlich der Herstellung des langen dünnen Ventilkörpers. Die Lebensdauer des Werkzeugs zum Stanzen und Formen wird erhöht und die Drehzeit kann verkürzt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

d1J Auslaßventileinrichtung eines Kompressors mit einer Ventilplatte, welche eine Auslaßöffnung aufweist; mit einem langen dünnen Auslaßventilkörper, welcher die Auslaßöffnung abdeckt; mit einem über dem langen dünnen .Auslaßventilkörper angeordneten Ventilanschlagelement; und mit einer Halterungseinrichtung zur Halterung des langen dünnen Auslaßventilkörpers in einer bestimmten Position auf der Ventilplatte, so daß der langgestreckte dünne Auslaßventilkörper sich bei Betätigung des Kompressors durchbiegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (41) auf der Oberfläche der Ventilplatte (3) eine langgestreckte, vorzugsweise eine ovale oder elliptische Gestalt hat.
2. Auslaßventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (41) an der Oberfläche der Ventilplatte (3) die Gestalt einer Ellipse hat, deren Längsachse sich in Längsrichtung des langgestreckten dünnen Ventilkörpers (10) erstreckt.
3. Auslaßventileinrichtung nach einem der Ansprüche oder 2, gekennzeichnet durch eine eine Durchbiegung und Gleitbewegung des langgestreckten dünnen Ventilkörpers (10) erlaubende elastische Halterung (14,15).

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ORIGINAL INSPECTED