DE4117644A1 - Zungenventil fuer einen hermetisch dichten kompressor - Google Patents
Zungenventil fuer einen hermetisch dichten kompressorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zungenventil für einen hermetisch dichten
Kompressor, das in der Gasansaugleitung zur Ansaugkammer und/oder der Gasauslaßleitung
von der Kompressionskammer angeordnet ist, auf seiner einen
Seite vom Druck in der Ansaug- bzw. Kompressionskammer und auf seiner
anderen Seite vom Druck in der Gasansaug- bzw. der Gasablaßleitung beaufschlagt
wird, und das ein flexibles Blattelement mit einem Grundabschnitt, der
an einer Haltefläche befestigbar ist, sowie einen Dichtabschnitt aufweist, der
zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei
die Bewegung des Dichtabschnittes aufgrund der elastischen Verformung des
flexiblen Blattelementes durch die Druckdifferenz zwischen den auf beiden
Seiten des Blattelementes anliegenden Drücken verursacht wird.
Solche Zungenventile werden bei hermetisch dichten Kompressoren für kleine
Kühlmaschinen und insbesondere als Ansaug- und/oder Ausstoßventile in
hermetisch dichten Kühlkompressoren eingesetzt.
Die Konstruktionsweise von Zungenventilen bei hermetisch dichten Kompressoren
beeinflußt direkt deren energetischen und volumetrischen Wirkungsgrad.
Eine Verlustquelle ist dabei der Energieverlust aufgrund von Überdruck,
der auf der verzögerten Öffnung des Ausstoßventils nach Erreichen des Ausstoßdruckes
in der Kompressionskammer im Zylinder beruht. Denn wenn das Ausstoßventil
nicht unverzüglich öffnet, kommt es in der Kompressionskammer im
Zylinder zum Auftreten von Überdruck. Je länger der Überdruck innerhalb des
Kompressionszyklus andauert, desto größer wird der Kraft- und Leistungsverlust,
den die Kurbelwelle des Kompressors zu überwinden hat.
Eine andere Verlustquelle ist der Energieverlust aufgrund der Öffnungsträgheit
des Ansaugventils, wenn der Druck innerhalb der Ansaugkammer im Zylinder
den Ansaugdruck erreicht. Wenn hier das Ansaugventil nicht sofort öffnet,
tritt in der Ansaugkammer ein Unterdruck auf und der Ansaugvorgang verzögert
sich, was erneut Energie- und Volumenverluste im Kompressor
verursacht.
Ein weiterer Verlust tritt auch aufgrund von Rückströmung ein, d. h. ein
Massenverlust entsprechend der Schließ-Trägheit des Ventils bei den Ansaug-
und Ausstoßphasen im Kompressor.
Eine sorgfältige Festlegung der konstruktiven Charakteristiken der Zungenventile
ist daher einer der wichtigsten Aspekte bei der Auslegung von
hermetisch dichten Kompressoren. Für jedes Zungenventil gibt es bestimmte
charakteristische Gleichungen, die sein Verhalten (seine Bewegung)
beschreiben. Bei Vereinfachung der Rechnung durch Benutzung eines
Feder-Masse-Modells läßt sich die Bewegung des Zungenventils durch folgende
Gleichungen beschreiben:
= F(t)/m - fn2 - 2 ξ fn ² (1)
wobei die einzelnen Größen folgendes bedeuten:
ξ = C/(2mfn) = Ventil-Dämpfungsfaktor; (3)
= Ventilweg;
F = Druckkraft auf das Ventil;
m = Ventil-Masse;
k = Ventil-Steifigkeit; und
t = Zeit.
= Ventilweg;
F = Druckkraft auf das Ventil;
m = Ventil-Masse;
k = Ventil-Steifigkeit; und
t = Zeit.
Aus den Gleichungen für fn und ξ wird deutlich, daß das Verhalten des Ventils
offensichtlich durch seine Geometrie (Abmessungen) und Werkstoffeigenschaften
bestimmt wird. Wie bereits erwähnt, wird das richtige Ansprechverhalten
der Ventile in einem Kompressor stark dessen Leistung beeinflussen.
Bei einem Idealbetrieb wird das Bewegungsverhalten eines Zungenventils für
optimale Kompressorleistung bzw. -funktion erreicht werden durch:
- - eine vollständige und sofortige Öffnung des Ventils, sobald der Ansaug- und Ausstoßdruck erreicht ist;
- - einen Zustand, bei dem das Ventil nach Öffnung vollständig offen gehalten wird, bis die Durchströmung beendet ist, und
- - eine Vermeidung von Ventilbewegungen großer Amplitude und einer Instabilität der Ventilbewegung.
Weiterhin muß das Ventil nach Beendigung des Ansaug- oder Ausstoßvorganges
schnell schließen, um Rückstrom-Verluste und damit eine Abnahme des
volumetrischen Wirkungsgrades des Kompressors zu vermeiden.
Diese theoretisch ideale Wirkungsweise ist günstig bezüglich Energieverbrauch
wegen des Druckverlustes bei Gasfluß durch die Öffnung und das Ventil, und
auch im Hinblick auf eine Steigerung des Massen- oder volumetrischen
Wirkungsgrades, da sie jeden Rückstrom-Verlust vermeidet und den Zeitverzug
bei der Öffnung des Ventiles verringert.
Ein Ventil kann den oben erwähnten Idealbedingungen für die Ventilbewegung
nahekommen, wenn es folgende Eigenschaften aufweist:
- - hohe Eigenfrequenz (fn);
- - niedriges k,
- - geringe Massenträgheit (geringe Masse) und
- - Dämpfungseffekt (individuell für jeden Entwurf).
Alle diese Eigenschaften hängen stark vom Werkstoff des Ventils ab.
Eine hohe Eigenfrequenz fn ist für ein schnelles Reagieren des Ventils
wünschenswert, um den Rückstrom-Verlust zu vermeiden oder zu verringern.
Eine geringe Ventil-Steifigkeit ist zur Reduzierung von Überdruck (Ausstoß)
und Unterdruck (Ansaugen) wünschenswert, die zur Öffnung des Ventils notwendig
sind, aber in beiden Fällen einen Energieverlust und im Fall des
Ansaugens auch noch einen Masseverlust bewirken.
Eine kleine Masse (spezifisches Gewicht) ist zur Reduzierung der Massenträgheit
des Ventils notwendig, damit dieses schneller auf Druckkräfte reagieren
kann, wodurch Schwankungen mit großen Amplituden vermieden werden.
Das allgemeine Verhalten eines Ventils ist eine Funktion von k und fn, die
durch ihre Beziehung zum Elastizitätsmodul, dem spezifischen Gewicht und der
Werkstoffestigkeit wie folgt festgelegt sind:
mit
σ adm = zulässige Zugfestigkeit des Werkstoffs;
ρ = spezifisches Gewicht
E = Elastizitätsmodul.
ρ = spezifisches Gewicht
E = Elastizitätsmodul.
Um also ein Ventil mit hoher Eigenfrequenz (fn) zusammen mit einer
verminderten Steifigkeit (k) zu erhalten, gibt es nur die Möglichkeit, einen
Werkstoff zu benutzen, der gleichzeitig ein niedriges spezifisches Gewicht,
einen niedrigen Elastizitätsmodul und eine große Festigkeit aufweist.
Bekannte Zungenventile für hermetisch dichte Kompressoren sind üblicherweise
aus gehärtetem und getempertem Stahl hergestellt. Ein Problem bei Zungenventilen
aus Stahl ist ihr hohes spezifisches Gewicht für gegebene Werte
σ adm und E, wodurch eine Herabsetzung des Verhältnisses k/fn nicht möglich
ist. Um also eine wünschenswerte Relation aus hoher Eigenfrequenz und
niedriger Steifigkeit für diese bekannten Zungenventile zu erhalten, muß die
Ventildicke reduziert werden, was die Ventilfestigkeit negativ beeinflußt.
Diese Schwierigkeiten der aus dem Stand der Technik bekannten Zungenventile
aus Stahl führen bezüglich der Ventilbewegung zu Abweichungen der
Ventil-Wirkungsweise vom idealen Ventilverhalten und verursachen einen
gewissen Wirkungsgrad-Verlust des Kompressors in bezug auf Energie und
Masse.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventilaufbau vorzuschlagen, der zu einem verbesserten Bewegungsverhalten des Zungenventils
derart führt, daß ventilbedingte Leistungsverluste des Kompressors weitestgehend
vermieden, zumindest sehr stark verringert werden, wobei das Zungenventil
gleichzeitig leicht und kostengünstig herstellbar sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Zungenventil der eingangs genannten
Art dadurch, daß das flexible Blattelement einen Körper aus Harz,
bevorzugt von Kunstharz, aufweist, der durch Fasern verstärkt ist, die im
Abstand zueinander und in mindestens einer Richtung zur Längsachse des Blattelementes
ausgerichtet verlaufen.
Durch die Erfindung wird ein Zungenventil geschaffen, das gleichzeitig eine
geringe Massenträgheit (kleine Masse des aus Harz und Fasern hergestellten
(Materials), eine geringe Steifigkeit und eine ausreichende Biege- und Stoßfestigkeit
sowie eine hohe Eigenfrequenz aufweist.
Besonders bevorzugt werden beim erfindungsgemäßen Blattventil für dessen
Blattelement Kunstharze aus der Gruppe flüssigkristalline Polymere (LCP),
Polyätherketon (PEEK), Polyäthersulphon (PES), Polyimid (PI) sowie Polyamid-Imid
(PAI) eingesetzt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bestehen die Faserstränge aus
geraden Strängen. Als besonders geeignet haben sich Faserstränge aus Kohlenstoffasern,
Aramidfasern und Glasfasern erwiesen.
Das erfindungsgemäße Blattventil weist eine gute chemische Verträglichkeit
mit Ölen und halogenierten Gasen oder Flüssigkeiten auf, insbesondere bei
Benutzung der angegebenen Harze und Fasern.
Der Zugmodul der Faserstränge sollte bevorzugt in einem Bereich von etwa 83
bis 390 GPa liegen. Besonders bevorzugt sollte der Zugmodul von Fasersträngen
aus Kohlenstoffasern im Bereich von etwa 230 bis etwa 390 GPa und
der Zugmodul von Fasersträngen aus Aramidfasern im Bereich von etwa 83 bis
186 GPa liegen. Faserstränge aus Glasfasern werden vorteilhaft aus Glasfasern
der Typen E oder S mit Abmessungen von 5 bis 20 µm gebildet.
Zweckmäßigerweise werden die Faserstränge in Gruppen angeordnet, wobei
jede Gruppe eine Mehrzahl paralleler Fasern aufweist, die jeweils in einer
Richtung bezüglich der Längsachse des Blattelementes verlaufen, wobei die
Ausrichtung der unterschiedlichen Gruppen jedoch unterschiedlich sein kann.
Vorteilhafterweise ist dabei eine Gruppe der Faserstränge in Richtung der
Längsachse des Blattelementes ausgerichtet, wobei erneut bevorzugt, zwei
andere Gruppen von Fasersträngen relativ zueinander in entgegengesetzten
Richtungen verlaufen, wobei vorteilhafterweise jede dieser Richtungen einen
60°-Winkel mit der Längsachse des Blattelementes einschließt.
Das Anbringen der Faserstränge kann mit jedem geeigneten Verfahren vorgenommen
werden, wobei übliche Wickelverfahren ohne weiteres eingesetzt
werden könnten.
So werden gute Ergebnisse mit einem Blattelement aus Kunstharz, verstärkt
mit Strängen aus Kohlefasern, Aramidfasern oder Glasfasern unter Benutzung
z. B. des bekannten Präzisions-Faser-Wickelverfahrens, erhalten.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber
noch näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt eines Zylinderblocks mit einem Zylinder und
einem Kolben bei einem hermetisch dichten Kolbenkompressor;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Ventilplatte mit einem erfindungsgemäßen
Zungenventil als Auslaßventil (entsprechend II-II in Fig. 1);
Fig. 3 eine vergrößert dargestellte Perspektivansicht des Blattelementes des
Zungenventils aus Fig. 2 mit einer bevorzugten Anordnung der Faserstränge
der Verstärkungsfasern;
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch die Ventilplatte aus Fig. 2 mit
den an ihr befestigten erfindungsgemäßen Ausstoß- und Ansaug-Zungenventilen
(längs IV-IV in Fig. 2);
Fig. 5 eine Diagrammdarstellung des Verlaufes der Öffnungs- und Schließbewegungen
des Ansaug- und des Ausstoßventils, wobei deren jeweilige Blattelemente
einen niedrigen Wert für fn und einen hohen Wert für k entsprechend
dem Stand der Technik aufweisen;
Fig. 5a eine Diagrammdarstellung entsprechend Fig. 5, jedoch für erfindungsgemäße
Blattansaug- und -ausstoßventile mit großem fn und niedrigem k;
Fig. 6 eine Diagrammdarstellung des Verlaufes des Drucks in Abhängigkeit von
dem vom Kolben geförderten Volumen während der Kolbenbewegung im
Zylinder für ein Ansaug- und ein Ausstoßventil entsprechend dem Stand der
Technik mit einem niedrigen Wert für fn und einem hohen Wert für k, und
Fig. 6a ein Diagramm entsprechend dem aus Fig. 6, jedoch für Ventile mit erfindungsgemäßen Blattelementen mit einem hohen Wert für fn und einem
niedrigen Wert für k.
In Fig. 1 ist ein Kolbenkompressor mit einem Zylinderblock 1 innerhalb eines
hermetisch dichten Gehäuses (nicht gezeigt) illustriert, der eine zylindrische
Bohrung aufweist, die nachfolgend als "Zylinder C" bezeichnet ist und in der
ein Kolben 2 läuft.
Der Zylinderblock 1 weist zwei einander gegenüberliegende Flächen auf, in
deren jeder eine Öffnung des Zylinders C liegt. An einer dieser beiden Flächen
des Zylinderblockes 1 sind über Dichtungen 4 eine Ventilplatte 3 und ein
Zylinderkopf 5 befestigt, der mit der Ventilplatte 3 zwei innere Kammern ausbildet,
die eine Ansaugkammer 5a und eine Ausstoßkammer 5b festlegen. Die
Ventilplatte 3 weist eine Vorderseite 3a, die mit dem Zylinderkopf 5 die
Ansaug- und Ausstoßkammer 5a und 5b bildet, und eine gegenüberliegende,
dem Zylinderblock 1 zugewandte Rückseite 3b auf, die mit dem Kolben 2
innerhalb des Zylinders C eine Ansaug- und Kompressionskammer bildet.
Im Fall eines Rotationsverdichters sind beide Enden des Zylinders C durch Endplatten
verschlossen, die üblicherweise durch die Halteflansche des Haupt- und
Sekundärlagergehäuses der Kompressor-Kurbelwelle gebildet werden, wobei
wenigstens eine der Endplatten als Ventilplatte 3 wirkt.
Der Zylinder C der dargestellten Ausführungsform kann mit jeder Ansaug- und
Ausstoßkammer 5a, 5b durch jeweilige axiale Gasöffnungen oder -Durchgänge
bzw. -Kanäle, die in der Ventilplatte 3 vorgesehen sind, in Strömungsverbindung
gehalten werden. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform
liegt auf der dem Zylinder C abgewandten Vorderfläche 3a der Ventilplatte 3
das Einlaßende 6a eines Gas-Ansaugkanals 6 bzw. das Auslaßende 7b eines
Gas-Auslaßkanals 7. Die hintere, dem Zylinder zugewandte Fläche 3b enthält
das Auslaßende 6b des Gas-Ansaugkanals 6 und das Einlaßende 7a des Gas-Auslaßkanals
7. Am Auslaßende jedes axialen Gaskanals 6 und 7 ist jeweils ein
Zungenventil 10a bzw. 10b angebracht, das entsprechend den Betriebserfordernissen
des Kompressors ausgelegt ist.
Fig. 2 zeigt das im gezeigten Kompressor benutzte Auslaßventil in Form eines
Zungenventils 10b (Vollinie) sowie das Ansaugventil als Zungenventil 10a
(gestrichelte Linie), wobei das Zungenventil 10b am Auslaßende 7b (Fig. 4) des
Auslaßkanals 7 und das Zungenventil 10a am Auslaßende 6b (Fig. 4) des Ansaugkanals
6 an der Ventilplatte 3 befestigt sind.
Wie aus den Fig. 1, 2, 3 und 4 ersichtlich, bestehen die Zungenventile jeweils
aus einem flexiblen Blattelement 10, das einen Grundabschnitt 11 und einen
Dichtabschnitt 12 aufweist. Der Grundabschnitt 11 des Zungenventils 10b ist
auf der Vorderfläche 3a der Ventilplatte 3 befestigt, zu der das Auslaßende 7b
des Auslaßkanals 7 hin offen ist. Der Grundabschnitt des Zungenventils 10a ist
auf der Rückfläche 3b der Ventilplatte 3 befestigt, in die das Auslaßende 6b
des Ansaugkanals 6 mündet. Die Befestigung des Blattelementes 10 kann auf
jede bekannte Weise erfolgen, z. B. durch ein Befestigungsmittel wie eine
Schraube oder einen Niet 15 durch ein entsprechendes, im Grundabschnitt 11
des Blattelementes 10 vorgesehenes Loch 13.
Auch andere bekannte Elemente können verwendet werden, um das Blattelement
10 an der Ventilplatte 3 zu befestigen. Ein solches anderes bekanntes
Element ist z. B. ein Anschlag (nicht gezeigt) in Form einer steifen Platte, die
sich über den Bereich oberhalb des Auslasses jedes axialen Gaskanals 6 und 7
erstreckt.
Das flexible Blattelement 10 besteht aus verstärktem Harz mit wenigstens
einer Gruppe von Fasersträngen, wobei die Faserstränge jeder Gruppe im
Abstand voneinander und parallel zueinander in einer vorgegebenen Richtung
relativ zur Längsachse des Blattelementes 10 verlaufen. In der in Fig. 3
gezeigten Ausführungsform ist der Körper des Blattelementes 10 aus einem
faserverstärkten Kunstharz hergestellt, dessen Faserverstärkung durch drei
Gruppen 20, 21, 22 von Verstärkungsfasern gebildet wird, die mittels einer
bekannten Faserwickeltechnik aufgebracht werden. Die erste Gruppe 20 der
Faserstränge verläuft in Richtung der Längsachse des Blattelementes 10,
während die zweite Gruppe 21 unter einem Winkel von 60° zur Längsachse und
die dritte Gruppe 22 unter einem Winkel von 90° zur Längsachse gewickelt
sind. Die dritte Gruppe 23 könnte aber z. B. ebenfalls unter einem Winkel von
60° zur Längsachse, etwa in anderer Schräglage als die zweite Gruppe,
gewickelt sein, so daß zweite und dritte Gruppe zwischen sich ebenfalls einen
Winkel von 60° einschließen.
Es hat sich herausgestellt, daß mit der oben erwähnten und in Fig. 3 dargestellten
Anordnung der drei unterschiedlichen Faserstrang-Gruppen 20, 21
und 22 eine Erhöhung der Festigkeit des Blattelementes möglich ist, wobei die
Werte der Steifigkeit k über eine reduzierte Dicke des flexiblen Blattelementes
10 ausreichend niedrig gehalten werden können und auch eine hohe
Eigenfrequenz fn in Abhängigkeit von dem zur Herstellung des Blattelement-Körpers
benutzten Werkstoff (Harz) erhalten wird.
Obwohl das Blattelement aus jedem Kunstharz hergestellt werden kann, der
mit Faserverstärkung die notwendige geringe Steifigkeit, hohe Eigenfrequenz
und ausreichende Festigkeit aufweist, haben sich die folgenden Kunstharze als
besonders geeignet für die Herstellung der Blattelemente erwiesen:
- - LCP=flüssigkristallines Polymeres, hergestellt von Hoechst unter dem Handels-Namen "Vectra";
- - PEEK=Polyätherketon, hergestellt von ICI unter dem Handels-Namen "Victrex";
- - PES=Polyäthersulphon, hergestellt von ICI unter dem Handels-Namen "Victrex";
- - PI=Polyimid, hergestellt von DuPont unter dem Handels-Namen "Kapton" und von Mitsubishi unter dem Handels-Namen "BT";
- - PAI=Polyamid-Imid, hergestellt von Amoco unter dem Handels-Namen "Torlon".
Als Faserstränge 20, 21 und 22 werden vorzugsweise gerade Stränge aus
Kohlenstoffasern mit einem Zugmodul von 230 bis 390 GPa vom Typ "Celion",
hergestellt von Celanese-USA, benutzt.
Bevorzugt können aber auch Stränge aus Aramidfasern eingesetzt werden, wie
die von DuPont hergestellte Kevlor-Aramidfaser, die einen Zugmodul von 83
bis 186 GPa aufweist.
In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Kompressors können zur
Verstärkung des Harzes des Blattelementes auch Stränge aus Glasfasern
eingesetzt werden. In diesem Fall ist es möglich, Glasfasern des Typs E oder S
mit Abmessungen im Bereich von 5 bis 20 µm zu benutzen.
Die gezeigte Konstruktionsweise des Blattelementes führt zu einem Ventil mit
einer Eigenfrequenz fn, die im Verhältnis zu herkömmlichen Zungenventilen
aus Stahl wesentlich größer ist. Dies wird durch eine Gegenüberstellung der in
den Fig. 5 und 5a gezeigten Diagramme augenscheinlich. Die große Amplitude
des Ventilweges des vorbekannten Ansaugventils (Fig. 5) mit niedrigem fn und
hohem k ist offensichtlich. Demgegenüber liegt bei dem faserverstärkten Blattelement
nach Fig. 5a eine deutlich kleinere Amplitude vor, wodurch es
möglich ist, für das Ansaugventil gegenüber dem Beispiel nach Fig. 5a eine
größere Anzahl kurzer Pulse für die Kombination "hohes fn und niedriges k" zu
erhalten. Im Fall des Auslaßventils führt die neue konstruktive Lösung des
Blattelementes zu einer größeren Ventilöffnung, wie aus den durch die Kurven
der Diagramme bedeckten Flächen ersichtlich ist.
Beachtlich ist auch, daß die beiden Flächen unter den Kurven der auf das
Ansaug- und Ausstoßventil bezogenen Diagramme mit den Verhältnissen "hohes
fn und niedriges k" (Fig. 5a) im Vergleich zu den Verhältnissen "niedriges fn
und hohes k" gemäß dem Stand der Technik (Fig. 5) wesentlich größer sind.
In den Diagrammen der Fig. 6 und 6a stellen die schraffierten Bereiche die
Auslaßverluste (Überdruckverlust) und Ansaugverluste (Unterdruckverlust) dar.
Aus einem Vergleich zwischen den Diagrammen der Fig. 6 und 6a wird der Vorteil der Kombination "hohes fn und niedriges k" deutlich, der sich bei dem
neuen, aus faserverstärktem Harz bestehenden Blattelement ergibt.
Das erfindungsgemäße Zungenventil ist somit insbesondere bestimmt
zum Einsatz bei einem hermetisch dichten Kolbenkompressor mit einem
Zylinderblock, der zwei einander gegenüberliegende Oberflächen aufweist,
und in dem ein Zylinder ausgebildet ist, dessen einander gegenüberliegende
Enden zu den beiden einander gegenüberliegenden Flächen des Zylinderblockes
hin offen sind, mit wenigstens einer Endplatte, die eine Außenfläche
und eine gegenüberliegende Innenfläche, die an einer der einander gegenüberliegenden
Flächen des Zylinderblocks befestigt ist, um das jeweilige
Ende des Zylinders zu verschließen, und wenigstens zwei axiale Gaskanäle
aufweist, die das Innere des Zylinders mit der Außenfläche der Endplatte
durch jeweils ein Zungenventil zu verschließen, das ein flexibles Blattelement
mit einem Grundabschnitt, der an der Endplatte befestigt ist, zu der
ein Auslaßende des jeweiligen Gaskanals hin offen ist, und mit einem
Dichtabschnitt aufweist, der zwischen einer Schließstellung als Sitz auf
dem Auslaßende des Gaskanals und einer in einem Abstand vom Auslaßende
des Gaskanals liegenden Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei die Bewegung
des Dichtabschnitts aufgrund der elastischen Verformung des flexiblen
Blattelementes durch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Zylinders
und der Außenseite der Endplatte verursacht wird.
Claims (14)
1. Zungenventil für einen hermetisch dichten Kompressor, das in der Gasansaugleitung
zur Ansaugkammer und/oder der Gasauslaßleitung von der
Kompressionskammer angeordnet ist, auf seiner einen Seite vom Druck in der
Ansaug- bzw. Kompressionskammer und auf seiner anderen Seite vom Druck in
der Gasansaug- bzw. der Gasablaßleitung beaufschlagt wird, und das ein
flexibles Blattelement mit einem Grundabschnitt, der an einer Haltefläche
befestigbar ist, sowie einen Dichtabschnitt aufweist, der zwischen einer
Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei die Bewegung
des Dichtabschnittes aufgrund der elastischen Verformung des flexiblen Blattelementes
durch die Druckdifferenz zwischen den auf beiden Seiten des Blattelementes
anliegenden Drücken verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das flexible Blattelement (10) einen Körper aus Harz aufweist, der durch Fasereinlagen
(20, 21, 22) verstärkt ist, die im Abstand voneinander und in
mindestens einer Richtung zur Längsachse des Blattelementes (10) ausgerichtet
verlaufen.
2. Zungenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattelement
(10) aus einem Kunstharz besteht.
3. Zungenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz
aus der Gruppe ausgewählt ist, die flüssigkristalline Polymere (LCP),
Polyätherketon (PEEK), Polyäthersulphon (PES), Polyimid (PI) und
Polyamid-Imid (PAI) umfaßt.
4. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasereinlagen (20, 21, 22) aus geraden Faser-Strängen bestehen.
5. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasereinlagen (20, 21, 22) aus Kohlenstoff-Fasern bestehen.
6. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasereinlagen (20, 21, 22) aus Aramidfasern bestehen.
7. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasereinlagen (20, 21, 22) aus Glasfasern bestehen.
8. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasereinlagen (20, 21, 22) einen Zugmodul von etwa 83 bis etwa 390 GPa aufweisen.
9. Zungenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasereinlagen
(20, 21, 22) einen Zugmodul von etwa 230 bis etwa 390 GPa aufweisen.
10. Zungenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasereinlagen
(20, 21, 22) einen Zugmodul von etwa 83 bis etwa 186 GPa aufweisen.
11. Zungenventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Faserstränge (20, 21, 22) aus Glasfasern E oder S mit Abmessungen von 5 bis
20 µm bestehen.
12. Zungenventil nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstränge (20, 21, 22) in Gruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe
eine Vielzahl von parallelen Fasersträngen aufweist, die in jeweils einer
Richtung relativ zur Längsachse des Blattelementes (10) verlaufen.
13. Zungenventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe
der Faserstränge (20) in Richtung der Längsachse des Blattelementes (10)
verläuft.
14. Zungenventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei andere
Gruppen von Fasersträngen (21, 22) in zueinander entgegengesetzt ausgerichteten
Richtungen verlaufen, wobei jede der beiden Richtungen einen Winkel von 60°
mit der Längsachse des Blattelementes (10) einschließt.
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