DE3100120C2 - Ventilplatte für die Arbeitskammer eines Kompressors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilplatte für die Arbeitskammer eines Kompressors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Derartige Ventilplatten sind insbesondere für die Arbeitskammern von Kälteverdichtern geeignet. Obwohl sie auch bei Rotations- und anderen Arten von Kompressoren, einschließlich solchen mit einem einzigen Zylinder und mehreren Zylindern, Verwendung finden können, sind sie besonders geeignet für Hubkolbenkompressoren mit mehreren Zylindern, bei denen es sich insbesondere um hermetisch gekapselte Kompressoren handeln kann.

Aus der US-PS 14 07 518 ist ein Kompressor bekannt, der eine Verschlußplatte aufweist, in der zwei Auslaßventile angeordnet sind. Die Ventilsitze für die Auslaßventile sind hierbei in der Verschlußplatte konisch ausgebildet.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 29 51 462 A1 ist eine Ventilplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese bekannte Ventilplatte weist einen Ventilplattenkörper auf, der einstückig ausgebildet ist und eine in eine Gasöffnung vorstehende Wand konzentrischen Auslaßkanal begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilplatte der angegebenen Art zu schaffen, die besonders einfach und kostengünstig herzustellen und leicht zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Ventilplatte der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung - Ventilplattenkörper und Einsatz voneinander getrennt - lassen sich wesentliche Vorteile in bezug auf die Herstellung der Ventilplatte erreichen, die sich in einem einfachen und kostengünstigen Herstellungsverfahren manifestieren. Darüber hinaus sind derartige Ventilplatten leicht zu montieren und zuverlässig im Betrieb. Ferner lassen sich mit einer derartigen Ausgestaltung vorhandene Verdichter in einfacher Weise umrüsten, wobei insofern gute Variationsmöglichkeiten bestehen, als daß einem Ventilplattenkörper unterschiedlich ausgebildete Einsätze zugeordnet werden können, so daß hierdurch Variationen in bezug auf den Ansaugkanal und Auslaßkanal möglich sind, ohne die gesamte Ventilplatte austauschen zu müssen.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Kälte­ verdichters, der eine Ventilplatte für seine Arbeitskammer aufweist;

Fig. 2 eine Ansicht entlang Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht entlang Linie 3-3 in Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 1.

In der Zeichnung ist ein Teil eines semi-hermetisch ge­ kapselten Kältekompressors mit mehreren Zylindern dargestellt, der einen Zylinderblock 10 umfaßt, in dem drei Zylinder 12 angeordnet sind, in denen sich jeweils ein herkömmlich aus­ gebildeter Kolben 14 befindet, um die übliche Arbeitskammer auszubilden, und ein Gasauslaßkanal 16, der die Oberseite des Zylinders mit der Kompressorauslaßleitung (nicht gezeigt) verbindet. An der Oberseite des Zylinderblocks 10 ist eine Ventilplatte 18 montiert, die einen Ventilplattenkörper 80 und einen hiervon getrennten Einsatz 88 besitzt, der für jeden Zylinder einen konischen Ventilsitz und Auslaß­ kanal 20 und einen ringförmigen Ansaugkanal 22 bildet, wobei der letztere mit einer Sauggaszuführkammer 26 in Verbindung steht, die wiederum mit den anderen Zylindern im Kompressor und der üblichen Sauggasversorgung für den Kom­ pressor über Kanäle 27 und 29 in Verbindung steht. Der Auslaßkanal 20 und der Ansaugkanal 22 sind konzentrisch in bezug auf jeden Zylinder angeordnet. Eine geeignete Dich­ tung 28 befindet sich zwischen der Ventilplatte und dem Zylinderblock.

Ein herkömmlich ausgebildetes ringförmiges Zungenventil 30 ist in jedem Zylinder an der Unterseite der Ventilplatte angeordnet, um den Zustrom von Sauggas durch den Ansaugkanal 22 in der üblichen Weise zu steuern. Jedes Ansaugventil 30 ist in üblicher Weise durch Stifte 32 und 34 positioniert, die im Zylinderblock 10 montiert sind.

In jedem Ventilsitz 20 ist ein Auslaßventil 35 mit geringem Gewicht aus nachgiebigem polymeren Material angeordnet.

An der Außenfläche der Ventilplatte 18 ist eine Zylinderkopfeinheit vorgesehen, die einen Zylinderkopf 36 und ein Plattenelement 38 umfaßt, das an der Unterseite desselben angeordnet ist, wobei sich eine herkömmlich aus­ gebildete Dichtung 40 zwischen den entsprechenden Teilen befindet. Bei dem Plattenelement 38 kann es sich um ein einfaches Metallstanzstück handeln. Das Plattenelement 38 und der Zylinderkopf 36 bilden eine Zylinderkopfeinheit, die, wenn sie aus einem Stück hergestellt würde, extrem teuer wäre, die jedoch auf billige Weise gemäß der Erfindung aus einem einfachen Gußstück, einem einfachen Stanzstück und einer Dichtung hergestellt werden kann. Diese Zylinder­ kopfeinheit bildet eine Auslaßkammer 42, die mit jedem Ventilsitz und Auslaßkanal 20 in Verbindung steht, wobei die Platte 38 die Auslaßkammer 42 von der Sauggaszuführ­ kammer 26 und den Kanälen 27 und 29 trennt. Eine Dichtung 44 ist zwischen dem Plattenelement 38 und der Ventilplatte 18 vorgesehen und sorgt für die erforderliche Abdichtung. Die Ventilplatte 18 und das Plattenelement 38 sind mit zueinander ausgerichteten Öffnungen 46 und 48 versehen, die die Auslaßkammer 42 in Verbindung mit dem Auslaßkanal 16 im Zylinderkopf 10 setzen.

Die Gesamteinheit ist über eine Vielzahl von Bolzen 49 an­ einander befestigt, die sich durch den Zylinderkopf 36, das Plattenelement 38 und die Ventilplatte 18 erstrecken und mit dem Zylinderblock 10 verschraubt sind. Die Einheit (ohne den Zylinderkopf 36) kann mit Hilfe von zwei Ausrichtstiften 51 vor der Zuführung des Zylinderkopfes 36 und der Bolzen 49 ausgerichtet und in Position gehalten werden. Zylinderkopf­ einheiten sind normalerweise relativ schwer und während der Montage schwierig zu handhaben, insbesondere wenn die Zylinder geneigt sind, wie es bei vielen Kompressoren der Fall ist. Durch die Tatsache, daß die Zylinderkopfeinheit in zwei Teilen montiert werden kann, wobei vor der Montage des Zylinderkopfes 36 das Platten­ element 38 am Zylinderblock durch Stifte 51 ausgerichtet und in Position gehalten werden kann, wird die Gesamtmontage beträchtlich erleichtert. Darüber hinaus wird das Auslaßventil zugänglich, so daß die Montage der Beaufschlagungsteile für das Auslaßventil einfacher wird.

Der Ventilplattenkörper 80 besitzt eine flache Unterseite 82 und einen erhabenen oberen Umfangsrand 84, durch den sich Bolzen 49, Stifte 51 und die Gasöffnung 46 erstrecken. Der Umfangsrand 84 besitzt eine flache Oberseite, die sich parallel zu der Unterseite 82 erstreckt. Der mittlere vertiefte Abschnitt des Ventilplattenkörpers 80 ist mit einer kreis­ förmigen Öffnung 86 versehen, die sich koaxial zu jedem Zylinder erstreckt und den äußeren Umfangsrand von jedem Ansaugkanal 22 bildet. Für jeden Zylinder ist ein getrennter Einsatz 88 in der Form eines Ringventilsitzelementes vorgesehen, der einen oberen Montageflansch 89 und eine sich abwärts und einwärts erstreckende konische Wand 90 aufweist, die an ihrer inneren Umfangsfläche den Ventil­ sitz 20 aufweist und über ihren Außenumfang den inneren Umfangsrand des ringförmigen Ansaugkanales 22 bildet. Die konische Wand 90 erstreckt sich in die Öffnung 86 hinein und ist relativ zu jedem Zylinder mit Hilfe von verschraubten Befestigungselementen 92 konzentrisch am Ventilplatten­ körper 80 gelagert, welche sich durch den Montageflansch 89 erstrecken und mit in geeigneter Weise geformten und im Abstand voneinander angeordneten Kissen 94 zusammen­ wirken, die einstückig am Ventilplattenkörper 80 ausgebildet sind (Fig. 2). Bei der Sauggaszuführkammer 26 handelt es sich um den offenen Raum zwischen dem vertieften mittleren Abschnitt des Ventilplattenkörpers 80 innerhalb des Umfangsrandes 84, der Ebene der Oberseite des Randes 84 und der Außenseite des ringförmigen Einsatzes 88.

Die Herstellung der Ventilplatte ist relativ leicht zu bewerkstelligen. Beispielsweise kann der Ventilplattenkörper 80 in offener Form gegossen (keine Seigerung) und danach roh­ bearbeitet werden, einschließlich der Abflachung der Boden­ fläche 82, der Bearbeitung der Oberseiten der Kissen 84 auf die richtige Höhe relativ zur Fläche 82 und der Durch­ führung sämtlicher Bohr- und Bearbeitungsvorgänge für die erforderlichen Bohrungen und Ausnehmungen. Jeder ring­ förmige Einsatz 88 kann an der Außenfläche roh­ bearbeitet und danach unter Verwendung von Befestigungs­ elementen 92 am Ventilplattenkörper 80 montiert werden. Danach können die Deck- und Bodenflächen der gesamten Einheit zur Erzielung der gewünschten Ebenheit, Dicke und Paralleli­ tät feingeschliffen werden. Idealerweise sollte jeder Ventilsitz 20 (d. h. die Innenfläche eines jeden ringförmigen Ventilsitzes) zu allerletzt bearbeitet werden; wenn dies jedoch aufgrund von Handhabungsproblemen der gesamten Einheit (möglicherweise Drehen derselben) nicht möglich sein sollte, kann der Sitz 20 vor der Montage der ring­ förmigen Einsätze 88 am Ventilplattenkörper 80 feingeschliffen werden.

Die Auslaßventileinheit für jeden Zylinder ist mit der Bezugsziffer 50 versehen und innerhalb der Auslaßkammer 42 angeordnet. Jede Einheit umfaßt einen ersten ringförmigen Sitz 52 aus gehärtetem Stahl, der an der Oberseite oder der Auslaßkammerseite des Ventils 35 montiert ist. Der Sitz 52 wird über eine einstückig ausgebildete ringförmige Schulter 54 an jedem Ventil 35 an Ort und Stelle gehalten. Der Zylinderkopf 36 ist mit einer flachen Lagerfläche 56 ausgestattet, die sich parallel zu jedem Ventil 35 erstreckt und diesem gegenüberliegt. Über eine herkömmliche Maschinen­ schraube 58 ist an jeder Fläche 56 und dem Zylinderkopf 36 ein zweiter ringförmiger Sitz 60 aus gehärtetem Stahl und eine zylindrische becherförmige Federführung 62 aus Metall­ blech befestigt, die um ihre Unterseite herum einen radial auswärts vorstehenden Flansch 64 aufweist, der an seiner Unterseite eine kontinuierliche ununterbrochene ringförmige Anschlagfläche 66 bildet, die in einer Ebene liegt, die sich parallel zu dem benachbarten Ventil 35 erstreckt und einen vorgegebenen Abstand zu diesem aufweist, um die Öffnungsbewegung des Ventils zu begrenzen.

Zwischen jedem Paar der Sitze 52 und 60 ist eine Schrauben­ druckfeder 68 gelagert, wird durch diese zusammengepreßt und beaufschlagt jedes Ventil 35 in Schließrichtung. Jede Federführung 62 erstreckt sich über einen beträchtlichen Abschnitt der Axiallänge der zugehörigen Feder 68 und befindet sich in enger Nachbarschaft jedoch im Abstand zu dieser. Um eine unnötige Bewegung zu verhindern, sind die Feder 68 und die Sitze 52 und 60 aufeinander abgestimmt, so daß sich jede Feder in einer Gleitpassung über eine zylindrische Fläche 70 an ihrem Sitz 52 und eine zylin­ drische Fläche 72 an ihrem Sitz 60 erstreckt. Jede Feder 68 besitzt geschlossene und abgeschliffene Enden, die sich mit parallelen ringförmigen Flächen 74 und 76 an den Sitzen 52 und 60 in Eingriff befinden, ist vorzugsweise aus Chrom-Silizium-Draht hergestellt und weist etwa zwei inaktive Windungen an jedem Ende zur Dämpfung auf.

Claims (5)

1. Ventilplatte für die Arbeitskammer eines Kompressors mit einem flachen Körper, der eine ebene Bodenfläche und einen erhabenen kontinuier­ lichen Rand aufweist, der um seinen Umfang herum angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Randes in einer Ebene liegt, die parallel zu der Bodenfläche verläuft, einer sich durch den flachen Körper erstreckenden Gasöffnung, durch die Gas in eine einzige Arbeitskammer hinein und aus dieser wieder herausströmen kann, und einem vom Ventilplattenkörper getrennten Einsatz für jede Gasöffnung, der am Ventilplattenkörper befestigt ist und einen Auslaßventilsitz bildet sowie eine in die Gasöffnung vorstehende Wand aufweist, die einen ringförmigen Ansaugkanal und einen davon getrennten konzentrischen Auslaßkanal begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wand (90) des Einsatzes (88) in Abwärtsrichtung radial nach innen erstreckt und daß der Auslaßventilsitz an der Innenfläche der Wand (90) des Einsatzes (88) vorgesehen ist.

2. Ventilplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventil­ plattenkörper (80) einstückig eine Vielzahl von Kissen (94) um jede Öffnung herum ausgebildet ist, wobei die Oberseiten der Kissen (94) in einer gemeinsamen Ebene liegen, die zwischen den Ebenen der Bodenfläche (82) und dem Rand (84) des Ventilplattenkörpers (80) angeordnet ist, und daß der Einsatz (88) einen Montageflansch (89) aufweist, der an der Vielzahl der Kissen (94) angeordnet ist.

3. Ventilplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßventilsitz eine konische Form aufweist.

4. Ventilplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilplattenkörper (80) eine Vielzahl von Gasöffnungen für eine Vielzahl von Arbeitskammern aufweist, wobei die vorgesehenen An­ saugkanäle innerhalb des von der ersten und zweiten Ebene begrenzten Raumes untereinander in Strömungsmittelverbindung stehen.

5. Ventilplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie ein allgemein flaches Plattenelement (38) aufweist, das auf der Oberfläche des Randes (84) angeordnet ist und mit dem Rand (84) und jedem Einsatz (88) zusammenwirkt, so daß eine geschlossene Ansauggaskammer gebildet wird, die in Strömungsmittelverbindung mit jedem Ansaugkanal (22) steht und von jedem Auslaßkanal (20) getrennt ist.