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Ventilanordnung für Kompressoren
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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dein Oberbegriff
des Rauptanspruchs. Der bevorzugte Einsatzfall der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
liegt bei Kompressoren für Wårmepumpen.
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Eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist
aus der DE-OS 26 16 438, F04b 39/06 in der Weise bekannt, daß auf der gemeinsamen
Ventilplatte nebeneinander jeweils eine Ein- und Auslaßventilanordnung vorgesehen
sind; dementsprechend findet sich zu beiden Seiten der Ventilplatte auch jeweils
eine Ventillamelle.
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Insbesondere bei aus Brennkraftmaschine und Kompressor in Kompaktbau
weise bestehenden Antriebsaggregaten für verbrennungsmotorisch betriebene Wärmepumpen,
wie sie die deutsche Patentanmeldung P 28 44 664.2 beschreibt, bei denen also ein
aus der Fertigung von Brennkraftmaschinen entnommener Zylinderblock auch zur Aufnahme
der Zylinder des Kompressors dient, besteht Bedarf an einer Ventilkonstruktion,
die es gestattet, auf einem vorgegebenen, begrenzten Raum große Strömungsquerschnitte
ftir die Ventile mit möglichst geringem konstruktiven Aufwand unterzubringen. Dies
gilt insbesondere dann, wenn der Kompressor nur einen einzigen Zylinder haben soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung gemäß
dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, die diese Gesichtspunkte berücksichtigt,
also die vorgegebenen Abmessungen im Bereich des zugehörigen Kompressorzylinders
zur Unterbringung möglichst großer Ventilströmungsquerschnitte ausnutzt, ohne daß
hierdurch eine komplizierte Konstruktion entsteht. Die erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zwar ist das Vorsehen mehrerer, auf einem Halbkreisbogen liegender
Einlaßventilöffnungen, die mittels einer Einlaßventillamelle abgedeckt werden, aus
der DE-AS 25 45 279, F04b 39/10, bekannt; auch sind dort zwei Auslaßventilöffnungen
vorgesehen. Die Konstruktion ist jedoch insofern kompliziert, als die Einlaß- und
die Auslaßventilöffnungen jeweils in eine eigene Ventilplatte eingearbeitet sind
und die beiden Ventilplatten entsprechend übereinander liegen. Eine optimale Ausnutzung
vorgegebener Abmessungen zur Unterbringung von Ventilströmungsquerschnitten ist
diesem Stand der Technik nicht zu entnehmen.
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Bei dem Eühlmittelkompressor nach der US-PS 3 713 758, F04b 39/12,
finden sich zwar auf zwei mit gleichen Radien ausgeführten Kreisbögen zwei Gruppen
von Einlaßventilöffnungen, die mittels einer gemeinsamen ringscheibenförmigen Ventillamelle
abgedeckt bzw. freigegeben werden, die zwei längs eines Drchmessers verlaufende
Befestigungsstege aufweist. Die zugehörige Ventilplatte wird hier durch den Kolben
des gompressors gebildet, und für die einzige vorhandene Auslaßventilöffnung ist
eine den Zylindern am Zylinderkopf begrenzende weitere Ventilplatte vorgesehen.
Diese Konstruktion verwendet also in konstruktiv aufwendiger Weise zwei an den beiden
Enden des Hubraum des Eompressorzylinders vorgesehene Ventilplatten zur Bildung
der Ein- und tuslaßven tile.
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Demgegenüber ist für die Erfindung wesentlich die Verwendung nur einer
einzigen Ventilplatte, die nahe dem Zylinderkopf angeordnet ist und
demgemäß
den Vorteil einer leichten Zugänglichkeit besitzt.
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Dies wird auch aus der folgenden Erläuterung des figürlich dargestellten
Ausführungsbeispiels ersichtlich. In der Zeichnung stellt Figur 1 einen senkrechten
Schnitt durch den hier interessierenden Bereich des Kältemittelkompressors einer
Wärmepumpe dar, während Figur 2 eine Draufsicht auf die Ventilanordnung wiedergibt,
wobei in Figur 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit der Rubbegrenzer fortgelassen
ist.
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Die wesentlichen Bestandteile des figürlich dargestellten Kompressors
bilden der Zylinder 1, die Ventilanordnung 2, der Adapter 3 und der Zylinderkopf
4 sowie ein nicht dargestellter, in bekannter Weise vom Zylinder 1 aufgenommener
und mittels einer Kurbelwelle bewegter Hubkolben, die gekoppelt oder vereint ist
mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten, antreibenden Brennkraftmaschine,
Das zu verdichtende Kältemittel wird über den Einlaßraum 5 und die noch su beschreibenden
Einlaßventile in den Zylinder 1 beim Abwärtshub des Kolbens gefördert, während der
Kolben bei seinem Aufwärtshub (stets bezogen auf die Darstellung der Figur 1) das
verdichtete Eältemittel durch die ebenfalls noch zu beschreibenden AuslaBventile
und den Auslaßraum 6 in ein angeschlossenes Leitungssystem fördert.
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Betrachtet man nun die Ventilanordnung 2, so enthält sie die Ventilplatte
7, die mit auf einem geschlossenen Kreis liegenden Einlaßventilöffnungen 8 sowie
mit Auslaßventilöffnungen 9 versehen ist, die innerhalb der Anordnung der Einlaßventilöffnungen
8 verlaufen und in diesem Ausführungsbeispiel zu drei Gruppen von jeweils zwei Ventilöffnungen
zusammengefaßt sind. Zwischen den drei Gruppen von Auslaßventilöffnungen 9 besteht
in Umfangsrichtung betrachtet ein kleiner Abstand, unter dem die in diesem Ausführungsbeispiel
drei Befestigungsstege 10 der Einlaßventillamelle 11 radial verlaufen, und zwar
zwischen einem ringscheibenförmigen Bereich 12 und einem zentralen Befestigungsbereich
derselben.
Die Anordnung ist also so gewählt, daß die 3efestigungsstege 10 der Einlaßventillamelle
11 die Auslaßventilöffhungen 9 nicht abdecken.
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Die Auslaßventillamelle 13 besitzt in diesem Ausfffhrungsbeispiel
etwa die Form eines dreiblättrigen Eleeblatts, wobei jedes der "Blätter" hier der
Abdeckung von zwei Auslaßventilöffnungen 9, die jeweils derselben Gruppe angehören,
dient.
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Zur Befestigung der beiden Ventillamellen 11 und 13 sowie des Eubbegrenzere
14 für die Auslaßventillamelle 13 dient die mit der Mutter 15 versehene Schraube
16, die fluchtende Öffnungen in den miteinander zu verbindenden Teilen längs der
Zylinderachse durchsetzt.
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Bereits eingangs war darauf hingewiesen worden, daß zwischen dem Zylinderkopf
4 und der Ventilplatte 2 ein Adapter 3 vorgesehen ist. Er hält also die Ventilplatte
2 gleichsam nieder, nämlich gegen die Stufe in der Wand des Zylinders 1, und zwar
unter der Wirkung der vom Zylinderkopf 4 - über eine Zylinderkopfdichtung - ausgeübten
Kraft.
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Der Adapter besitzt die Ringwand 17, die so verläuft, daß sie einen
etwa ringförmigen Einlaßraum 5 um den im wesentlichen zentralen Äuslaßraum 6 herum
definiert. Damit bildet der Adapter 3 einen Übergang, von den nebeneinander liegenden
Ein- und Auslaßleitungen 18 und 19 im Zylinderkopf 4 zu den koaxial angeordneten
Ein- und Auslaßöffnungen 8 und 9.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der verschiedenen Ventilöffnungen
ist es möglich, innerhalb vorgegebener begrenzter Abmessungen große Ein- und Ausströmventilquerschmitte
unterzubringen, ohne daß eine komplizierte Konstruktion erforderlich wird. Die Ventilanordnung
ist außerdem montagefreundlich, da die einzige Ventilplatte sämtliche Ventile trägt
und leicht ausgebaut werden kann.