DE2954518C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckbetätigtes Auslaßventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Auslaßventil dieser Gattung ist aus der DE-OS 24 43 030 bekannt. Bei diesem Auslaßventil ist das Blechteil des Ventilgliedes konvex gekrümmt, wobei das Ventilglied in einem Ausführungsbeispiel ein ebenes Bodenteil und in einem anderen Ausführungsbeispiel ein konvex gekrümmtes Bodenteil aufweist. Der konkave Ventilsitz hat konische Gestalt oder zwecks Anpassung an die gebogene Fläche des Ventil­ gliedes ebenfalls gebogene Gestalt. Im ersten Fall, d.h. wenn der Ventilsitz konisch ausgebildet und das Ventilglied gebogen ist, dürfte es auf Grund der auf das Ventilglied einwirkenden Druckdifferenz zu einer elastischen Ver­ formung des Ventilgliedes, d.h. zu einem Durchfedern, kommen.

Dies trifft jedenfalls für das aus der DE-PS 2 13 136 bekannte Ventilglied zu, das aus einer ebenen Blech­ scheibe besteht, die mit einem konisch ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt.

Wenn auch das Durchfedern der als Blechscheiben ausgebil­ deten Ventilglieder wegen der hierdurch bedingten Ver­ größerung der Dichtfläche vorteilhaft für die Dichtwirkung ist, dürften diese Auslaßventile jedoch im Hinblick auf die verwendeten Blechteile nachteilige Geräusch- und Dämpfungseigenschaften haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckbe­ tätigtes Auslaßventil für einen Kompressor der angespro­ chenen Gattung zu schaffen, dessen Ventilglied bei guter Dichtwirkung auch gute Geräusch- und Schwingungsdämpfungs­ eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Erfindung gelöst.

Aus der US-PS 15 14 233 ist bereits ein Ventil bekannt, bei dem sowohl der Ventilsitz wie auch das Ventilglied konisch ausgebildet sind, wobei der Kegelwinkel des Ventilgliedes größer ist als der des Ventilsitzes. Hier­ bei handelt es sich jedoch um das Ventil einer Brennkraft­ maschine, bei dem das Ventilglied an einem Ventilschaft befestigt ist, so daß in diesem Fall die Betätigung und Führung des Ventilgliedes über den Ventilschaft erfolgt.

Aus der US-PS 29 00 999 ist ferner ein druckbetätigtes Auslaßventil bekannt, bei dem die Dichtfläche des Ventil­ gliedes konisch ausgebildet, der Kegelwinkel des Ventil­ gliedes größer als der Kegelwinkel des Ventilsitzes ist, und das Ventilglied so gestaltet ist, daß die konische Dichtfläche des Ventilgliedes in der Schließstellung auf Grund seiner durch die Druckdifferenz hervorgerufenen elastischen Verformung in vollflächige Dichtungsanlage an den konischen Ventilsitz andrückbar ist. Allerdings ist bei diesem Ventilglied, das in einem Ventil einer anderen Gattung angeordnet ist, die Dichtfläche als äußere Dicht­ lippe ausgebildet, die sich an einen massiven Ventilglied­ abschnitt anschließt, dessen Konuswinkel dem Konuswinkel des Ventilsitzes entspricht und somit von dem Konuswinkel der Dichtlippe verschieden ist.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Auslaßventil ist das Ventilglied ohne Ventilschaft ausgebildet, und es greifen an dem Ventilglied lediglich eine kleine Feder an.

Auf Grund der unterschiedlichen Kegelwinkel legt sich beim Schließen zuerst der den größten Durchmesser aufweisende Außenrand des Ventilgliedes und anschließend der übrige Teil der Ventilglied-Dichtfläche an den Ventilsitz an. Dies wird dadurch ermöglicht, daß sich der Randbereich des Ventilgliedes entsprechend verformt. Da somit die Anlage zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz nicht schlagartig erfolgt, sondern der Anlagebereich fortschrei­ tend größer wird, ergeben sich gute Geräusch- und Schwin­ gungsdämpfungseigenschaften, obwohl das Ventilglied als Blechteil ausgebildet ist. Die Dämpfungseigenschaften werden noch dadurch verbessert, daß der schalenförmige Innenraum des Ventilgliedes durch das Teil aus leichtem, steifem Material ausgefüllt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Querschnitt durch zwei Ausführungsformen von Auslaß­ ventilen für einen Kompressor.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ventilglied 260 be­ steht jeweils aus einem schalenförmigen Blechteil und einem den Innenraum des Ventilgliedes ausfüllenden Teil 262. Das Blechteil des Ventilgliedes 260, das beispiels­ weise aus Stahl, Bronze, Aluminium oder ähnlichem besteht und durch einen Stanzvorgang hergestellt sein kann, ist mit einem flachen, mittleren scheibenförmigen Abschnitt und einer sich aufwärts und auswärts erstreckenden konischen Seitenwand 234 versehen.

Eine einen Kompressionsraum begrenzende Ventilplatte 212 ist mit einem konisch sich nach außen erweiternden Auslaß­ kanal versehen, der einen entsprechenden konischen Ventilsitz 228 bildet. Der als Dichtfläche dienende Außenumfang des Ventilgliedes 260 liegt an dem Ventil­ sitz 228 dichtend an. Das Ventilglied 260 besitzt in bezug auf den Auslaßkanal eine solche Größe und Form, daß seine untere Stirnfläche im wesentlichen koplanar zur Innenseite der Ventilplatte 212 angeordnet ist.

Wie angedeutet, ist eine Schraubendruckfeder 244 vorge­ sehen, die an ihrem einen Ende an einem ortsfesten Brückenglied (nicht gezeigt) abgestützt ist und mit ihrem anderen Ende an dem Ventilglied 260 angreift. Das Auslaßventil wird im wesentlichen durch Druck be­ tätigt, so daß die Feder 244 im wesentlichen nur deshalb vorgesehen ist, um dem Auslaßventil Stabilität zu ver­ leihen und das Ventilglied in seine Schließstellung vor­ zuspannen.

Steifigkeit und Festigkeit erhält das Ventilglied 260 durch das den Mittelabschnitt ausfüllende Teil 262, das aus einem extrem leicht und steifen Material (beispiels­ weise steifer Schaumstoff, metallische Wabenstruktur oder ähnliches) besteht. Das Teil 262 ist mit dem Ventil­ glied 260 fest verbunden und mit einer Verstärkungs- und Schutzhülle 264 versehen. Die Schutzhülle 264 ist mit der gegenüberliegenden Oberfläche des Materials verbunden und starr an der Innenfläche des Ventilgliedes 260 be­ festigt, beispielsweise durch Hartlöten. Das Teil 262 verbindet das Blechteil des Ventilgliedes 260 mit der Schutzhülle 264, so daß beide als ein Träger wirken. Die Schutzhülle 264 kann aus dem gleichen Material wie das Blechteil des Ventilgliedes 260 bestehen. Vorzugs­ weise hat die Schutzhülle 264 eine ringförmige Ausnehmung 266 zur Aufnahme der Feder 244.

Die Wandstärke der Seitenwand 234 ist bei den gezeigten Ausführungsformen (für das verwendete Metall) so gewählt, daß das Ventilglied so leicht wie möglich ist und die erforderliche Nachgiebigkeit bzw. Elastizität vorhanden ist, damit das Ventilglied ohne permanente Verformung schließen und dichten kann. In ähnlicher Weise ist der Mittelabschnitt des Blechteils so leicht wie möglich ausgebildet.

Der Kegelwinkel des Ventilgliedes 260 ist (im unbelaste­ ten Zustand) geringfügig größer als der Kegelwinkel des Ventilsitzes 228. Eine anfängliche Dichtung wird erreicht, wenn sich das Ventilglied 260 in die Schließstellung bewegt, d.h., wenn der dünne Außenrand der Dichtfläche zuerst mit dem Ventilsitz 228 in Anlage tritt. Da über den größten Teil des Schließzyklus die am Ventilglied anliegenden Druckunterschiede relativ gering sind, wird zu diesem Zeitpunkt die Hauptschließkraft durch die Feder 244 ausgeübt. Wenn jedoch eine anfängliche Dichtung er­ reicht ist, entsteht am Ventilglied ein beträchtlicher Druckunterschied, da der Kompressorkolben (nicht gezeigt) beginnt, sich vom oberen Totpunkt aus abwärts zu bewegen. Dadurch entsteht eine beträchtliche Schließkraft, die das Ventilglied 260 aus der anfänglichen Dichtungsstel­ lung in eine vollflächige Sitzstellung bewegt. Dabei verformt sich der Außenrand des Ventilgliedes 260 und wird unter Spannung gesetzt, wenn dieser Sitzvorgang stattfindet. Die Spannung im Außenrand des Ventilgliedes 260 verbessert die Dichtwirkung und erleichtert das Öffnen, sollte jedoch nicht so groß sein, daß sich das Ventilglied permanent verformt.

Das Ventilglied und die Feder sind so ausgebildet, daß die von dem Ventilglied bei dessen Entspannung und Be­ wegung aus der vollen Sitzstellung in die dargestellte Stellung ausgeübte aufwärts gerichtete Kraft beträchtlich größer ist als die von der Feder 244 auf das Ventilglied ausgeübte abwärts gerichtete Kraft. Dies beschleunigt das Öffnen des Auslaßventiles, da, sobald sich der Druck­ unterschied am Ventilglied umzukehren beginnt (d.h. nach Vollendung des Saugzyklus und in einem frühen Zeit­ punkt des Ausstoßzyklus), die im Ventilglied vorhandene Restspannung bewirkt, daß das Ventilglied sofort vom Ventilsitz in Richtung auf die Öffnungsstellung weg ge­ federt wird (wobei die Kraft der Feder 244 überwunden wird). Dadurch wird wieder der vollständige Bereich des Ventilgliedes dem innerhalb dem Kompressionsraum ausge­ übten Öffnungsdruck ausgesetzt.

Claims (4)

1. Druckbetätigtes Auslaßventil für einen Kompressor, mit einer Ventilplatte, deren Innenseite den Kompressionsraum einer Zylinderkammer begrenzt und die von einer als Ventil­ sitz dienenden konischen Auslaßöffnung durchdrungen ist, deren Durchmesser in Richtung weg vom Kompressionsraum größer wird, und einem von einem schalenförmigen Blechteil gebildeten Ventilglied, das in der Auslaßöffnung angeordnet ist, dessen als Dichtfläche ausgebildeter Außenumfang durch die an ihm anliegende Druckdifferenz in Dichtungsanlage an den Ventilsitz andrückbar ist, und dessen dem Kompressions­ raum zugewandte Stirnfläche im wesentlichen in einer Ebene mit der Innenseite der Ventilplatte liegt, wobei das Ventil­ glied in Richtung auf den Ventilsitz durch eine schwache Feder vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Dichtfläche des Ventilgliedes (260) konisch ausgebildet ist, der Kegelwinkel des Ventilgliedes größer als der Kegelwinkel des Ventilsitzes (228) ist, und das Ventilglied eine solche Blechdicke hat, daß die konische Dichtfläche des Ventilgliedes (260) in der Schließstellung aufgrund seiner durch die Druck­ differenz hervorgerufenen elastischen Verformung in voll­ flächige Dichtungsanlage an den konischen Ventilsitz (228) andrückbar ist, wobei die Federkraft kleiner ist als die durch die elastische Verformung hervorgerufene Rückstellkraft, und daß das Ventilglied (260) als Verbundelement ausge­ bildet ist, bei dem in dem vom Kompressionsraum abgewandten schalenförmigen Innenraum des Ventilgliedes (260) ein den Mittelabschnitt ausfüllendes Teil (262) aus leichtem, steifem Material eingesetzt und mit dem Blechteil fest verbunden ist.

2. Auslaßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (262) aus Schaumstoff oder einer metallischen Waben­ struktur besteht.

3. Auslaßventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (262) von einer am Blechteil (260) befestigten Schutzhülle (264) umgeben ist.

4. Auslaßventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (260) im spannungsfreien Zustand einen Kegelwinkel von etwa 94° und der Ventilsitz (228) einen Kegelwinkel von etwa 90° aufweist.