DE4039786A1 - Hubkolbenverdichter mit vermindertem totraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubkolbenverdichter mit vermindertem Totraum, insbesondere einer hermetisch gekapselten Kleinkältemaschine, mit einem Saugventil, dessen Ventilsitz an einer die Zylinderbohrung über­ deckenden Ventilplatte ausgebildet und dessen Verschluß­ stück durch eine zwischen Ventilplatte und Zylinderblock angeordnete Blattfeder gebildet ist.

Bei einem bekannten Hubkolbenverdichter dieser Art (DE-GM 86 27 859) erstreckt sich die das Saugventil bildende Blattfeder längs der planen, der Zylinderbohrung zuge­ wandten Seite der Ventilplatte und ist mit ihrem Ein­ spannende in einer Vertiefung der Stirnfläche des Zylin­ derblocks angeordnet, wo die Blattfeder durch Stifte festgehalten wird (vgl. auch DE-AS 11 29 784). Um den Totraum im oberen Totpunkt des Kolbens möglichst klein zu halten, ist die Kolbenstirnfläche mit einer Vertiefung versehen, die der Form der Blattfeder unter Freilassung eines Spiels folgt. Nachteilig ist hierbei, daß der Kolben einer zusätzlichen Bearbeitung unterzogen werden muß und daß es bei der Montage Schwierigkeiten bereitet, die Vertiefung an der Kolbenstirnseite mit der Blatt­ feder in Übereinstimmung zu bringen; zumindest muß in der Praxis ein verhältnismäßig großes Spiel vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkol­ benverdichter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der sich leichter herstellen und montieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Ventilplatte eine die Blattfeder aufnehmende und in einem Endbereich an ihrem Grund den Ventilsitz aufweisende Vertiefung vorgesehen ist und daß in einem am anderen Ende liegenden Einspannbereich zur Lagesiche­ rung der Blattfeder die Vertiefung begrenzende Wandab­ schnitte und die Form der Blattfeder einander angepaßt sind.

Bei dieser Konstruktion kann der Kolben eine plane Stirn­ fläche beheizen. Diese kann bis in die unmittelbare Nähe der Ventilplatte gefahren werden, weil sich die Saugventil-Blattfeder in der Vertiefung der Ventilplatte befindet. Diese Vertiefung läßt sich im Rahmen der ohne­ hin erforderlichen Bearbeitung der Ventilplatten-Ober­ fläche ohne größeren Aufwand herstellen. Bei der Montage kann die Blattfeder in der Vertiefung angeordnet werden, so daß die richtige Zuordnung zur Vertiefung und zum Saugventilsitz von vornherein gegeben ist. Diese Lage­ fixierung wird erreicht, ohne daß Stifte die Ventilplat­ te durchsetzen müßten, was in der Praxis eine bestimmte Mindestdicke der Platte voraussetzt. Die Ventilplatte kann daher dünner ausgeführt werden. Dies vermindert auch den Totraum in der Druckventilbohrung.

Besonders günstig ist es, daß Blattfeder und Wandab­ schnitte im Einspannbereich eine Klemmverbindung bilden. Dies ermöglicht es, Ventilplatte und Blattfeder schon vor der endgültigen Montage miteinander zu vereinen und dann als Einheit zu montieren. Sogar eine Überkopf­ montage ist möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vertie­ fung im Einspannbereich eine Insel auf, die ein der Inselform angepaßtes Loch in der Blattfeder durchsetzt. Hierdurch wird die Lage der Blattfeder festgelegt.

Bei einer anderen ebenfalls bevorzugten Alternative weist die Vertiefung im Einspannbereich seitliche Aus­ buchtungen und die Blattfeder damit zusammenwirkende Ohren auf. Auch hierdurch wird die Lage der Blattfeder festgelegt.

Des weiteren sollten die nicht der Lagesicherung dienen­ den Wandabschnitte der Vertiefung ebenfalls der Form der Blattfeder, jedoch unter Freilassung eines Spiels, folgen. Wegen der Lagefixierung kann das Spiel sehr gering sein. Damit wird ein besonders kleiner Totraum erreicht.

Vorteilhaft ist es ferner, daß die Vertiefung im Ein­ spannbereich eine geringere Tiefe besitzt als im übrigen Bereich, die beiden Bereiche unterschiedlicher Tiefe durch eine Quernut getrennt sind und der Ventilsitz um etwa die Tiefendifferenz über den Grund der Vertiefung vorsteht. Mit Hilfe dieser Quernut wird ein wohl defi­ nierter Biegepunkt festgelegt. Die Blattfeder kann unge­ hindert auf dem Ventilsitz aufliegen.

Ferner kann rings um den Ventilsitz eine Ringrille ver­ laufen. Es führt zu einer hohen Flächenpressung im Be­ reich des Ventilsitzes. Außerdem wird erreicht, daß die Blattfeder nicht am Ventilsitz klebt.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Blattfeder im Einspannbereich zwischen dem Grund der Vertiefung und einer zwischen Ventilplatte und Zylinderblock angeordne­ ten Flachdichtung eingespannt ist. Die Flachdichtung drückt die Blattfeder elastisch gegen den Grund der Vertiefung.

Weiterhin kann die Blattfeder zwischen beiden Endberei­ chen eine Öffnung besitzen, innerhalb derer ein Druck­ ventilkanal mündet. Die hierdurch bedingte Querschnitts­ verringerung führt zu einer leichten Beweglichkeit der Blattfeder des Saugventils.

Günstig ist es auch, daß die Ventilplatte aus gut wärme­ leitendem Material besteht. Hierdurch wird die Wärme, die während der Kompression entsteht, rasch fortgeleitet, was den Wirkungsgrad des Verdichters verbessert. Das Plattenmaterial sollte ferner weich sein, also beispiels­ weise aus Kupfer, Aluminium oder einer anderen weichen wärmeleitenden Legierung bestehen.

Mit besonderem Vorteil ist die Ventilplatte ein Stanz- Präge-Teil. Dies ergibt eine preisgünstige, gleichmäßige und besonders für große Produktionszahlen geeignete Herstellung. Die Bearbeitung wird auf den Stanz-Präge- Vorgang und die Bearbeitung der Ventilsitze reduziert.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Ventil­ platte ein Sinterteil ist. Auch hierdurch wird erreicht, daß die Vertiefung ohne spanabhebende Bearbeitung herge­ stellt werden kann. Eine Nachbearbeitung kann auf den Bereich der Ventilsitze beschränkt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine hermetisch gekapselte Kleinkältemaschine,

Fig. 2 eine Ansicht von links auf die Ventilplatte der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die zugehörige Saugventil- Blattfeder,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2,

Fig. 5 eine Vergrößerung des Details B der Fig. 4,

Fig. 6 eine Vergrößerung des Details C der Fig. 4,

Fig. 7 eine abgewandelte Ventilplatte entsprechend der Darstellung der Fig. 2,

Fig. 8 die zugehörige Saugventil-Blattfeder und

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie D-D der Fig. 7.

Gemäß Fig. 1 ist ein Kältemittelverdichter 1 in einer Kapsel 2 angeordnet. Ein Elektromotor 3 treibt in üb­ licher Weise einen Hubkolbenverdichter 4. Dieser besitzt einen Zylinderblock 5 mit einer Zylinderbohrung 6, in welchem ein Hubkolben 7 hin- und herbewegbar ist. Auf die Stirnfläche des Zylinderblocks 5 sind aufeinander geschichtet: eine Flachdichtung 8, eine Ventilplatte 9, eine weitere Flachdichtung 10 und ein Ventildeckel 11. In der Ventilplatte 9 befindet sich eine Saugventilboh­ rung 12, die über einen Stutzen 13, der durch einen Deckelraum 15 verläuft, mit einem Saugschalldämpfer 14 verbunden ist. Den restlichen Raum im Ventildeckel 11 nimmt eine Druckventilkammer ein, die über eine Druck­ ventilbohrung 16 (vgl. z. B. Fig. 4) mit dem Hubraum verbunden ist. Die Teile 5, 8, 9, 10 und 11 sind durch vier Schrauben miteinander verbunden, welche durch die aus den Fig. 2 und 4 ersichtlichen Löcher 17 greifen.

Das Saugventil weist einen Ventilsitz 18 am Ende der Saugventilbohrung 12 und ein Verschlußstück in Form einer Blattfeder 19 (Fig. 3) auf. Das Druckventil weist einen Ventilsitz 20 am Ende der Druckventilbohrung 16 und ein nicht veranschaulichtes Verschlußstück in Form einer Blattfeder auf, die mittels der Bohrungen 21 und nicht veranschaulichtem Befestigungsorgan an der Ventil­ platte 9 befestigt ist. Die Sitze 18 und 20 sind je von einer Ringrille 22 bzw. 23 umgeben.

Zur Unterbringung der Saugventil-Blattfeder 19 ist in der Ventilplatte 9 eine Vertiefung 24 vorgesehen, aus der zwei Inseln 25 und 26 vorstehen. Die Vertiefung hat daher einen umlaufenden äußeren Wandabschnitt 27 und zwei durch die Inseln gebildete innere Wandabschnitte 28 und 29. Die Saugventil-Blattfeder 19 besitzt ein Loch 30, das der Form der Insel 26 derart angepaßt ist, daß die Lage der Blattfeder in der Vertiefung 24 ge­ sichert ist. Bevorzugt wird eine leichte Klemmung zwi­ schen dem Loch 30 und der Insel 26, so daß bei der Mon­ tage die Ventilplatte 9 und die bereits eingesetzte Blattfeder 19 gemeinsam gehandhabt werden können. Ein zweites Loch 31 folgt der Form der Insel 25, jedoch unter Freilassung eines Spiels. Das gleiche gilt für den äußeren Umriß der Blattfeder 19, der dem äußeren Wandabschnitt 27 unter Freilassung eines Spiels folgt. Das Loch 31 reduziert den Querschnitt der Blattfeder 19, so daß diese sich unter dem Einfluß der Druckverhält­ nisse sich leicht verlagern kann.

Eine Quernut 32 unterteilt die Vertiefung in einen Ein­ spannbereich 33 geringerer Tiefe und einen übrigen Be­ reich 34 größerer Tiefe. Auf diese Weise erhält man einen definierten Biegepunkt an der Kante 35. Der Ventil­ sitz 18 des Saugventils steht etwa um die Höhendifferenz über den Grund der Vertiefung im Bereich 34 vor.

Beim Zusammenbau wird die Blattfeder 19 im Einspannbe­ reich 33 von der benachbarten Flachdichtung 8 gegen den Grund der Vertiefung gedrückt und auf diese Weise sicher festgehalten. Hierbei läßt sich im oberen Totpunkt des Kolbens ein außerordentlich kleiner Totraum erzielen. Weil die Lage der Blattfeder 19 mit Bezug auf die Ventil­ platte 9 durch das Zusammenwirken von Insel 26 und Loch 30 gesichert ist, kann das Spiel zwischen den übrigen Wandabschnitten der Vertiefung und der Blattfeder klein gehalten werden. Dies steht im Gegensatz zu der Anbrin­ gung einer Vertiefung in der Kolbenstirnseite, wo aus Gründen der Montage erhebliche Toleranzen berücksichtigt werden müssen. Zum Festhalten der Blattfeder 19 an der Ventilplatte 9 sind keine Stifte o. dgl. erforderlich. Die Ventilplatte 9 kann daher dünn ausgebildet werden, beispielsweise mit einer Stärke von nur 2,5 mm. Demzu­ folge ist auch der durch die Druckventilbohrung 16 gebil­ dete Totraum klein.

Bei der Abwandlung nach den Fig. 7 bis 9 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwen­ det. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß die Ver­ tiefung 124 im Einspannbereich zwei seitliche Ausbuch­ tungen 126, 126′ aufweist. Die Blattfeder 119 besitzt entsprechende Ohren 130, 130′. Deren Form ist den Wandab­ schnitten 129 der Ausbuchtungen 126, 126′ derart ange­ paßt, daß sich die gewünschte Lagesicherung ergibt. Hinsichtlich der übrigen Wandabschnitte 127 ist wiederum dafür gesorgt, daß die Form der Blattfeder unter Frei­ lassung eines Spiels folgt. Ferner zeigt Fig. 9, daß die Vertiefung auch durchgehend die gleiche Tiefe haben kann.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Ventilplatte ein Sinterteil, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Stanz-Präge-Teil.

Claims (12)

1. Hubkolbenverdichter mit vermindertem Totraum, insbe­ sondere einer hermetisch gekapselten Kleinkältema­ schine, mit einem Saugventil, dessen Ventilsitz an einer die Zylinderbohrung überdeckenden Ventilplatte ausgebildet und dessen Verschlußstück durch eine zwischen Ventilplatte und Zylinderblock angeordnete Blattfeder gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventilplatte (9; 109) eine die Blattfeder (19; 119) aufnehmende und in einem Endbereich an ihrem Grund den Ventilsitz (18; 118) aufweisende Vertiefung (24; 124) vorgesehen ist und daß in einem am anderen Ende liegenden Einspannbereich (33; 133) zur Lagesicherung der Blattfeder die Vertiefung be­ grenzende Wandabschnitte (29; 129) und die Form der Blattfeder einander angepaßt sind.

2. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Blattfeder (19; 119) und Wandabschnitte (29; 129) im Einspannbereich (33; 133) eine Klemmver­ bindung bilden.

3. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) im Einspannbe­ reich eine Insel (26) aufweist, die ein der Inselform angepaßtes Loch (30) in der Blattfeder (19) durch­ setzt.

4. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (124) im Einspann­ bereich seitliche Ausbuchtungen (126, 126′) und die Blattfeder (119) damit zusammenwirkende Ohren (130, 130′) aufweist.

5. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht der Lagesiche­ rung dienenden Wandabschnitte (27, 28; 127) der Ver­ tiefung (24; 124) ebenfalls der Form der Blattfeder (19; 119), jedoch unter Freilassung eines Spiels, folgen.

6. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) im Einspannbereich (33) eine geringere Tiefe besitzt als im übrigen Bereich (34), die beiden Bereiche unterschiedlicher Tiefe durch eine Quernut (32) ge­ trennt sind, und der Ventilsitz (18) um etwa die Tiefendifferenz über den Grund der Vertiefung vor­ steht.

7. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß rings um den Ventilsitz (18; 118) eine Ringrille (22) verläuft.

8. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (19; 119) im Einspannbereich (33; 133) zwischen dem Grund der Vertiefung (24; 124) und einer zwischen Ventil­ platte (9; 109) und Zylinderblock (5) angeordneten Flachdichtung (8) eingespannt ist.

9. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (19; 119) zwischen beiden Endbereichen eine Öffnung (31; 131) besitzt, innerhalb derer eine Druckventilbohrung (16; 116) mündet.

10. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (109) aus gut wärmeleitendem Material besteht.

11. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (109) ein Stanz-Präge-Teil ist.

12. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (9) ein Sinterteil ist.