DE3447194A1

DE3447194A1 - Ventil fuer kolbenverdichter

Info

Publication number: DE3447194A1
Application number: DE19843447194
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Krug
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1986-07-03
Also published as: DE8437865U1

Description

Ventil fur Kolbenverdichter
Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Ventil dieser Art (DE-AS 20 60 663) befinden sich in Ventilplatten durchgehende Ventilbohrungen, denen jeweils eine eigenelastische Ventil lamelle zugeordnet ist. Um eine gute Dichtwirkung zu erzielen, ist die Ventilplatte an ihrer mit der Ventillamelle überdeckten Seite über ihre gesamte Oberfläche durch Schleifen so bearbeitet, daß eine möglichst geringe Rauhtiefe erzielt wird. In gieicher Weise ist auch die Oberfläche der Ventillamelle bearbeitet, welche der Ventilplatte zugewandt ist. Aufgrund der sehr geringen Oberfiächenrauhtiefe haftet die Ventillamelle durch Adhäsion an der Ventilplatte, so daß insbesondere beim Ansaugen von Gas in den nachgeschalteten Zylinderraum ein verzögertes Öffnen des Einlassventils eintritt. Hierdurch wird nur ein verminderter Füllgrad des Zylinders und damit im Verdichtungshub nur ein entsprechend reduziertes Ausblasvoiumen erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Maßnahmen zu treffen, durch die eine Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades bei einem Kolbenverdichter erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Bei einer Ausgestaltung eines Ventils gemäß der Erfindung ist eine geringe, die Adhäsionskräfte bestimmende Rauhtiefe nur auf den Bereich der Fläche beschränkt, welche für den Ventilsitz zur Erzeugung der erforderlichen Abdichtung notwendig ist. Der übrige Überdeckungsbereich zwischen der Ventilplatte und der Ventil lamelle weist demgegenüber eine wesentlich erhöhte Rauhtiefe auf, wodurch die Adhäsionskräfte erheblich vermindert werden. Bei einer Rauhtiefe (R3Z) von etwa 5 Mikrometer entsteht dadurch jedoch noch kein zusätzliches, für den Verdichtungshub nachteiliges Schadvolumen als freier Raum über dem Kolben, wie er bei einer Freifräsung des Ventilsitzes durch mechanisches Bearbeiten unvermeidbar ist. Die erhöhte Rauhtiefe kann dabei durch chemische oder elektrochemische Ätzung bei abgedecktem Ventilsitz erfolgen. Es können jedoch auch in sich rauhe sehr dünne Schichten aufgetragen werden, wie beispielsweise aufkristallisierte Phosphate.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1 ein einfaches, im Querschnitt dargestelltes Ventil, Figur 2 eine Draufsicht auf eine Ventilplatte mit zwei parallelen Ventilbohrungen für ein Einlassventil, Figur 3 eine Draufsicht auf eine Ventilplatte mit einer Ventilbohrung für ein Auslassventil und Figur 4 ein Diagramm über die unterschiedlichen Rauhtiefeverhältnisse im Bereich eines Ventilsitzes und benachbarter aufgerauhter Bereiche.
Eine Ventilplatte 1 für ein Ventil eines Kolbenverdichters, wie er für die Komprimierung von Kältemittel in Kältemittelkreisläufen verwendet wird, weist eine durchgehende Ventilbohrung 2 auf. Auf einer Seite der Ventilplatte 1 liegt eine Ventillamelle 3 auf, welche die Ventilbohrung 2 überdeckt und entfernt von der Ventilbohrung 2 mittels eines oder mehrerer Stifte oder Niete 6 auf der Ventilpiatte 1 gehalten ist. Die Ventillamelle überdeckt die Ventilbohrung 2. Die der Ventillamelle 3 zugewandte Oberfläche der Ventilplatte 1 ist im Bereich eines die Ventilbohrung 2 umgebenden kreisringförmig ausgebildeten Ventilsitzes 4 durch mechanisches Schleifen glatt ausgebildet und weist eine sehr geringe Rauhtiefe (R3Z = 0,3 - 0,8 um) auf. Der übrige Bereich der der Ventillamelle 3 zugewandten Oberfläche der Ventilplatte 1, zumindest aber der von der Ventillamelle 3 überdeckte übrige Bereich, wie er durch die gestrichelten Linien 5 angedeutet ist, weist eine gegenüber dem Ventilsitz 4 wesentlich erhöhte Rauhtiefe auf. Die Rauhtiefe beträgt dabei beispielsweise im Mittel fünf Mikrometer. Ein Diagramm über die Rauhtiefe der einzelnen Bereiche 1 bzw. 4 ist in Figur 4 wiedergegeben, wie er mit einem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät aufgezeichnet wurde. Während der Ausschlag gemäß der Aufzeichnungslinie im Dichtbereich des Ventilsitzes 4 nur wenige Millimeter beträgt, erreicht der Ausschlag in den angrenzenden aufgerauhten Berichen Werte bis zu mehreren Zentimetern.
Das Aufrauhen kann so erfolgen, daß die insgesamt geschliffene Oberfläche der Ventilplatte 1 zumindest im Bereich der Ventilsitze 4 mit geeigneten Mitteln abgedeckt wird und anschließend ein chemischer oder elektrochemischer Ätzvorgang in einem Säurebad vorgenommen wird. Durch die Auswahl des Säurebades und die Verweildauer der Ventilplatte darin und auch in Abhängigkeit von der Konzentration bzw. der angewandten Stromstärke wird die Rauhtiefe außerhalb der Ventilsitzflächen 4 bestimmt. Die Rauhtiefe der Ventilsitze 4 ist dagegen durch das mechanische Schleifen vorbestimmt. Durch die Anwendung der unterschiedlichen Rauhtiefen in bestimmten Bereichen zumindest im Überdeckungsbereich von Ventilplatte 1 und Ventillamelle 3 wird somit bei unveränderter Dichtwirkung im Bereich der Ventilbohrung eine wesentiiche Verminderung der Adhäsionskräfte erreicht. Durch das Ätzverfahren wird im übrigen gleichzeitig ein Abtragen von Uberhängen und Graten an Kanten erreicht. Auch kann die Rauhtiefe durch Aufkristallisieren von Phosphaten oder ähnlichen Stoffen erhöht werden.
Es ist auch möglich, bei über die gesamte Fläche geschliffener Ventilplatte 1 auf der Ventillamelle in der gleichen Weise wie vorbeschrieben Ventilsitze auszubilden und nur den übrigen Teil der Ventillamelle mit einer erhöhten Rauhtiefe auszustatten. Auch kann die Ausbildung von Oberflächenabschnitten mit erhöhter Rauhtiefe sowohl an der Ventilplatte 1 als auch an der Ventillamelle 3 ausgebildet werden.
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Claims

Anspruche 1. Ventil für Kolbenverdichter mit einer Ventilplatte, die wenigstens eine durchgehende Ventilbohrung aufweist, welche von einer Ventillamelle überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ventilplatte (1) und/oder auf der Ventillameile (3) in einem die Ventilbohrung (2) umgebenden Bereich ein Ventilsitz (4) ausgebildet ist, dessen Oberflächenrauhtiefe kleiner ist als der übrige von der Ventil lamelle (3) überdeckte Bereich auf der Ventilplatte (1) und/oder als der übrige Bereich der Ventillamelle (3).
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) ringförmig ausgebildet ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) gegenüber dem Bereich mit erhöhter Oberflächenrauhtiefe "erhaben" ist.
4. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) auf der Ventilplatte (1) ausgebildet ist und daß die gesamte der Ventilplatte (4) zugewandte Oberfläche der Ventillamelie (3) eine geringe Oberfiächenrauhtiefe aufweist.
5. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventillamelle (3) einendig entfernt vom Ventilsitz (4) auf der Ventilplatte (1) festgesetzt ist.
6. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe im Bereich der erhöhten Oberflächenrauhtiefe (R3Z) etwa 5 Mikrometer beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Ventilplatte oder einer Ventil lamelle für ein Ventil gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte bzw. die Ventillamelle auf eine vorbestimmte Rauhtiefe mechanisch geschliffen wird, daß anschließend der Ventilsitz abgedeckt und der übrige Oberflächenbereich chemisch oder elektrochemisch durch Ätzen oder durch Aufkristallisieren von Phosphaten aufgerauht wird.