-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hermetischen Kompressor und
insbesondere eine Ventilvorrichtung zur Steuerung des Ansaugens
und Ablassens von Arbeitsfluid in einen und aus einem Zylinder des
Kompressors.
-
Ausgangssituation
der Erfindung
-
Bei
einem herkömmlichen
hermetischen Kompressor bewegt sich ein Kolben in einem Zylinder
geradlinig hin und her, der innerhalb eines Zylinderblocks ausgebildet
ist, um Arbeitsfluid zu komprimieren. Das Arbeitsfluid kann gemäß der Steuerung durch
die Ventilvorrichtung in den Zylinder eingesaugt und aus ihm abgelassen
werden.
-
Im
Allgemeinen wird die Ventilvorrichtung auf einer Ventilscheibe bereitgestellt,
die auf dem führenden
Ende des Zylinderblocks angebracht ist, um das Innere des Zylinders
zu verschließen.
Eine Durchflussöffnung
wird in der Ventilscheibe für
die Verbindung des Zylinders mit der Umgebung ausgebildet (d.h.
Ansaugkammer und Ablasskammer) und die Durchflussöffnung wird
durch ein Ansaugventil oder Ablassventil geschlossen oder geöffnet. Das Öffnen und
Schließen
des Ansaugventils oder Ablassventils erfolgt durch den Unterschied
zwischen dem Zylinderdruck und dem Außendruck, der auf die Hin-
und Herbewegung des Kolbens zurückzuführen ist.
-
Dieses
Ansaug- oder Ablassventil öffnet
und schließt
die Durchflussöffnung
mit hoher Geschwindigkeit während
des Kompressorbetriebs. Hierbei öffnet
und schließt,
genauer gesagt, ein frei aufliegender, an der Spitze befindlicher
Abschnitt des Ansaug- oder Ablassventils die Durchflussöffnung der
Ventilscheibe. Das heißt,
dass die Durchflussöffnung
geschlossen wird, wenn der Spitzenabschnitt des Ansaug- oder Ablassventils
in engen Kontakt mit dem Ventilsitz der Ventilscheibe kommt, während die Durchflussöffnung geöffnet wird,
wenn der Spitzenabschnitt des Ansaug- oder Ablassventils vom Ventilsitz
getrennt wird.
-
Wie
oben beschrieben, wird dadurch jedoch ein starkes Geräusch erzeugt,
da die Spitzenabschnitte der Ventile während des Kompressorbetriebs
beim Öffnen
und Schließen
der Durchflussöffnung
immer wieder auf den Ventilsitz aufschlagen.
-
Mittlerweile
aber steht die Leistungsfähigkeit des
Kompressors zum größten Teil
im Zusammenhang mit der Ventilvorrichtung. Der Energieverlust im Kompressor
wird durch die Arbeit der Ansaug- und Ablassventile beim Öffnen und
Schließen
der in der Ventilscheibe geformten Durchflussöffnung beeinflusst.
-
Was
die Ventilvorrichtung angeht, gehören zu den Faktoren, welche
Einfluss auf die Leistungsfähigkeit
des Kompressors haben, die Phänomene der Öffnungsverzögerung der
Ansaug- und Ablassventile. Einer der Hauptfaktoren bei diesen Phänomenen
der Ventilöffnungsverzögerung ist
das Beharrungsvermögen
der Ventile, die verschiedene Konfigurationen und Gewichte haben.
Das Beharrungsvermögen
ist auf eine Tendenz zurückzuführen, die bewirkt,
dass das Ventil einen ursprünglichen
Bewegungszustand aufrechterhält.
Insbesondere ein Zustand, in dem die Durchflussöffnung durch das Ventil geschlossen
ist, wird im Anfangsstadium aufrechterhalten, wenn das Ventil durch
den Druckunterschied des Arbeitsfluids aus dem Zustand geöffnet wird,
in dem die Durchflussöffnung
durch das Ventil geschlossen und dadurch die Ventilöffnung verzögert ist.
-
Die
Adhäsionskraft,
die durch dickflüssiges Öl bedingt
ist, das sich zwischen dem Ventil und Ventilsitz der Ventilscheibe
befindet, kann auch dazu führen,
dass die Öffnung
des Ventils verzögert
wird. Außerdem
können
unpassende Formen des Ventilsitzes und der in der Ventilscheibe
ausgebildeten Durchflussöffnung
die Ursache dafür
sein, dass es zu solchen Phänomenen
der Öffnungsverzögerung kommt.
-
Das
den bekannten Stand der Technik beschreibende Dokument US-5.609.476-A offenbart eine
Ventilvorrichtung für
einen hermetischen Kompressor, die eine Ventilkonfiguration darstellt,
mit der versucht wird, eine Lösung
für die
oben erwähnten Probleme
anzubieten.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ist dafür
gedacht, die oben erwähnten
Probleme unter Verwendung zweier alternativer Ventilanordnungen
zu lösen,
wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
1 und 6 definiert sind. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, das durch eine Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung während
des Kompressorbetriebs erzeugte Geräusch zu minimieren.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leistungsfähigkeit
eines Kompressors zu maximieren.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Erreichung der oben genannten
Ziele wird eine Ventilvorrichtung für einen hermetischen Kompressor
geschaffen, die eine Ventilscheibe, welche am führenden Ende eines Zylinders
eingebaut und mit einer durchgehenden Durchlassöffnung versehen ist, um den
Zylinder mit der Umgebung zu verbinden und das Arbeitsfluid durch
dieselbe hindurchfließen
zu lassen, sowie ein Ventil, bei dem ein Ende mit sicherem Sitz
auf der Ventilscheibe fest anliegt und dessen freies Ende der Durchflussöffnung die Möglichkeit
gibt, selektiv durch den Druck des Arbeitsfluids geöffnet und
geschlossen zu werden, und eine elastische Leitung umfasst, die
im Ventil in einem Stück
ausgebildet ist und in einer Richtung, in der das Ventil geöffnet wird,
auf das Ventil Federkraft ausübt.
-
Vorzugsweise
umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin eine Ventilfeder, die
in das Ventil eingebaut ist, um den Öffnungsgrad des Ventils zu
steuern und in einer Richtung, in der das Ventil geschlossen wird,
auf das Ventil Federkraft ausübt.
-
Außerdem kann
die elastische Leitung durch Ausschneiden eines Abschnitts des Ventils
ausgebildet werden und wird dann in Bezug auf das Ventil schräg gebogen,
so dass ein Ende der elastischen Leitung auf der Ventilscheibe aufliegt.
-
Die
elastische Leitung kann so ausgebildet sein, dass das Ende derselben
zum freien Ende des Ventils hinweist.
-
Die
elastische Leitung kann so ausgebildet sein, dass das Ende derselben
zu dem fest angebrachten Ende des Ventils hinweist.
-
Die
elastische Leitung kann an einem Zwischenabschnitt des Ventils ausgebildet
sein.
-
Das
Ende der elastischen Leitung kann einen Kontaktabschnitt einschließen, der
so gebogen ist, dass er sich in engem Kontakt mit der Oberfläche einer
in der Ventilscheibe ausgebildeten Vertiefung befindet.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilvorrichtung
für einen
hermetischen Kompressor geschaffen, die eine Ventilscheibe, die
an einem führenden
Ende eines Zylinders eingebaut und mit einer durchgehenden Durchflussöffnung versehen
ist, um den Zylinder mit der Umgebung zu verbin den und das Arbeitsfluid durch
dieselbe hindurchfließen
zu lassen, sowie ein Ventil, bei dem ein Ende mit sicherem Sitz
auf der Ventilscheibe fest anliegt und ein freies Ende der Durchflussöffnung ermöglicht,
selektiv durch den Druck des Arbeitsfluids geöffnet und geschlossen zu werden,
und eine Öffnungsfeder
umfasst, die auf einer Seite des Ventils befestigt ist, die einer
der Ventilscheibe gegenüber
liegenden Seite in Bezug auf das Ventil entspricht, dessen Spitzenabschnitt
durch einen zentralen Abschnitt des Ventils hindurchgeht und zwischen
dem Ventil und der Ventilscheibe angeordnet ist, und in einer Richtung,
in der das Ventil geöffnet
wird, Federkraft auf das Ventil ausübt.
-
Vorzugsweise
umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin eine Ventilfeder, die
auf dem Ventil angebracht ist, um den Öffnungsgrad des Ventils zu steuern,
und in einer Richtung, in der das Ventil geschlossen wird, Federkraft
auf das Ventil ausübt.
-
Ein
Ausschnitt kann in einem Zwischenabschnitt des Ventils so gestaltet
werden, dass die Öffnungsfeder
durch den Ausschnitt hindurchgeht, so dass sie zwischen einem unteren
Abschnitt des Ventils und der Ventilscheibe zu einem Spitzenabschnitt des
Ventils hinweist.
-
Die Öffnungsfeder
kann so konstruiert sein, dass ein Ende derselben sicher auf der
einen Seite des Ventils sitzt, so dass es zusammen mit dem Ventil
fest angebracht ist, und das freie Ende derselben dicht an der anderen
Seite des Ventils zwischen dem Ventil und der Ventilscheibe angebracht
ist, und dass zwei Abschnitte derselben, die durch einen durch den Ausschnitt
des Ventils hindurchgehenden Abschnitt geteilt sind, abgestuft ausgebildet
sind.
-
Ein
erhabener Abschnitt, der höher
als der Ventilsitz ist, der sich an der Peripherie der Durchflussöffnung in
der Ventilscheibe befindet, kann auf einem Abschnitt der Ventilscheibe
ausgebildet werden, wo das Ventil und die Öffnungsfeder eingespannt sind.
-
Eine
Vertiefung kann auf einem Abschnitt in der Ventilscheibe ausgebildet
sein, der dem Spitzenabschnitt der Öffnungsfeder entspricht.
-
Entsprechend
der als solche konstruierten Ventilvorrichtung des hermetischen
Kompressors der vorliegenden Erfindung bestehen Vorteile darin,
dass das während
des Kompressorbetriebs erzeugte Geräusch minimiert und die Leistungsfähigkeit
des Kompressors verbessert werden kann.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
oben genannten und sonstigen Aufgaben sowie Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
ersichtlich, die im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, auf denen:
-
1 eine
Schnittansicht ist, die den Aufbau einer Ventilvorrichtung des hermetischen
Kompressors gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2 ein
Grundriss eines Ablassventils ist, das in der in 1 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
-
3 eine
Schnittansicht ist, die den Aufbau einer Ventilvorrichtung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
4 ein
Grundriss eines Ablassventils ist, das in der in 3 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
-
5 eine
Schnittansicht ist, die den Aufbau einer Ventilvorrichtung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
6a ein
Grundriss eines Ablassventils ist, das in der in 5 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
-
6b eine
Schnittansicht des Ablassventils ist, das in der in 5 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
-
7a ein
Grundriss einer Öffnungsfeder ist,
die in der in 5 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
-
7b eine
Schnittansicht der Öffnungsfeder
ist, die in der in 5 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
Beste Art
und Weise der Ausführung
der Erfindung
-
Im
Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen detailliert beschrieben.
-
Bei 1 geht
es um eine in einem Zylinderblock 10 geformte Kompressionskammer 12,
in der die Verdichtung des Arbeitsfluids erfolgt. In die Kompressionskammer 12 ist
ein sich hin und her bewegender Kolben 14 eingebaut. Der
Kolben 14 bewegt sich in der Kompressionskammer 12 mittels
einer Antriebskraft geradlinig hin und her, der von einer Motoreinheit
erzeugt wird, die Bestandteil des hermetischen Kompressors ist.
-
Eine
Ventilscheibe 20 wird auf dem führenden Ende des Zylinderblocks 10 angebracht.
Die Ventilscheibe 20 wird auf dem Zylinderblock 10 mit einer
Dichtung angebracht, die zwischen die Ventilscheibe und eine Stirnfläche des
Zylinderblocks 10 eingefügt ist. Eine Durchflussöffnung 24,
die durch die Ventilscheibe 20 hindurch ausgebildet ist,
hat die Funktion, die Kompressionskammer 12 mit der Ablasskammer 72 zu
verbinden, die später
beschrieben wird. Die Durchflussöffnung 24 führt durch
eine Bohrung in die Ventilkammer 25 hinein, die auf einer
Seite der Ventilscheibe 20 ausgebildet ist. Die Ventilkammer 25 ist
ein konkaver Abschnitt, der in der Seite der Ventilscheibe 20 ausgebildet
ist, und in dem Teile zur Steuerung des Arbeitsfluidstroms bereitgestellt
sind, der durch die Durchflussöffnung 24 hindurchfließt.
-
Ein
Ventilsitz 26 wird rund um die Peripherie der Durchflussöffnung 24 ausgebildet,
die zur Ventilkammer 25 hin geöffnet ist. Der Ventilsitz 26 wird
so geformt, dass er in Bezug auf die ihn umgebenden Abschnitte erhöht ist und
einem Abschnitt entspricht, der zum Zeitpunkt der Schließung der
Durchflussöffnung 24 in
Kontakt mit dem Ablassventil 30 steht, das später beschrieben
werden wird.
-
Außerdem wird
eine Vertiefung 27 in einer Seitenwand der Ventilkammer 25 ausgebildet.
Das freie Ende einer später
zu beschreibenden, elastischen Leitung 40 befindet sich
innerhalb der Vertiefung 27 und ein Ende der elastischen
Leitung 40 befindet sich in Kontakt mit der Bodenfläche der
Vertiefung 27. Ein erhöhter
oder erhabener Abschnitt 28, der höher herausragt als die anderen
Abschnitte, ist auch in der Seitenwand der Ventilkammer 25 vorgesehen.
Es ist bevorzugt, den erhabenen Abschnitt 28 so zu formen,
dass er auf die gleiche Höhe
herausragt wie der Ventilsitz 26. Außerdem wird der eingespannte
Abschnitt 32 des Ablassventils 30 am erhabenen
Abschnitt 28 positioniert.
-
Das
Ablassventil 30 wird innerhalb der Ventilkammer 25 eingebaut.
Das Ablassventil 30 bewirkt, dass die Durchflussöffnung 24 durch
den Druckunterschied des Arbeitsfluids innerhalb und außerhalb
der Kompressionskammer 12 geöffnet und geschlossen wird,
und ist aus blechartigem Federstahl gefertigt, um eine vorbestimmte
Länge zu
haben, die kleiner als die Breite desselben ist, wie in 2 zu
sehen ist. Der eingespannte Abschnitt 32, der einem Ende
des Ablassventils 30 entspricht, sitzt sicher auf dem erhabenen
Abschnitt 28. Feststehende Flügel 34 und 34' werden so geformt,
dass sie von den beiden seitlichen Enden des eingespannten Abschnitts 32 ausgehen.
Das freie Ende 36 des Ablassventils 30 ist ein Abschnitt,
der bewirken soll, dass die Durchflussöffnung 24 geöffnet und
geschlossen wird, und der eine Fläche haben sollte, die zumindest
die Peripherie des Ventilsitzes 26 abdecken kann.
-
Die
elastische Leitung oder Spitze 40 ist an einem Zwischenabschnitt
des Ablassventils 30 in einem Stück ausgebildet. Die elastische
Leitung 40 wird durch das Wegschneiden innerer Abschnitte
des Ablassventils 30 mit einer vorgegebenen Breite in Längsrichtung
geformt und dann so gebogen, dass sie eine Federkraft auf das Ablassventil 30 in
einer Richtung ausüben
kann, in der sich das Ablassventil 30 öffnet. Ein Kontaktabschnitt 42 wird
am Ende der elastischen Leitung 40 ausgebildet, um sich
in engem Kontakt mit der Bodenfläche
der Vertiefung 27 zu befinden. Der Kontaktabschnitt 42,
der durch weiteres Biegen des Endes der elastischen Leitung 40 ausgebildet
wird, hat eine größere Kontaktfläche mit
der Bodenfläche
der Vertiefung 27, so dass die elastische Leitung 40 über eine
stabilere Elastizität
verfügen
kann. Außerdem
hat der Kontaktabschnitt 42 die Funktion, den Verschleiß der Vertiefung 27 oder
der elastischen Leitung 40 zu verhindern. Angesichts des oben
dargestellten Aufbaus ist das feststehende Ende der elastischen
Leitung 40 mit dem Ablassventil 30 verbunden,
während
der am freien Ende derselben befindliche Kontaktabschnitt 42 mit
der Bodenfläche
der Vertiefung 27 in einem Zustand in Kontakt kommt, in
dem das Ablassventil 30 innerhalb der Ventilkammer 25 angebracht
worden ist.
-
Die
elastische Leitung 40 übt
auf das Ablassventil 30 die Federkraft aus, die bewirkt,
dass sich das Ablassventil 30 öffnet, so dass die Durchflussöffnung 24 geöffnet werden
kann, und dadurch verringert die elastische Leitung die Anschlagkraft,
die das Ablassventil 30 auf den Ventilsitz 26 einwirken
lässt und
so kann der Öffnungs-
bzw. Schließungsvorgang des
Ablassventils 30 reibungsloser erfolgen. Ferner, da das
freie Ende der elastischen Leitung 40 sich in Kontakt mit
der Boden fläche
der Vertiefung 27 befindet, wird außerdem in gewöhnlichen
Zeiten, d.h. wenn der Kompressor nicht arbeitet, ein Zustand aufrechterhalten,
bei dem das freie Ende 36 des Ablassventils 30 ein
klein wenig vom Ventilsitz 26 absteht.
-
Außerdem wird
eine Ventilfeder 50, die aus dem gleichen Material wie
das Ablassventil 30 gefertigt ist und über eine vorgegebene Elastizität verfügt, auf
dem Ablassventil 30 in Position gebracht. Die Ventilfeder
steuert den Öffnungsgrad
des Ablassventils 30 und übt eine Federkraft auf das
Ablassventil 30 in einer Richtung aus, in der das Ablassventil 30 bewirkt,
dass die Durchflussöffnung 24 geschlossen wird,
so dass der Öffnungs-
bzw. Schließungsvorgang
des Ablassventils 30 reibungslos erfolgen kann. Das freie
Ende der Ventilfeder 50 erstreckt sich in einer Richtung,
die weitab von der Spitze des freien Endes des Ablassventils 30 liegt.
-
Ein
Haltebügel 60 wird
verwendet, um das Ablassventil 30 und die Ventilfeder 50 innerhalb
der Ventilkammer 25 fest einzuspannen: Der Haltebügel 60 wird
eingebaut, um die eingespannten Enden des Ablassventils 30 und
die Ventilfeder 50 in einem Zustand niederzudrücken, in
dem sie innerhalb der Ventilkammer 25 einen festen Sitz
haben.
-
Außerdem wird
am oberen Ende eine Abdeckung 70 auf der Ventilscheibe 20 angebracht. Selbstverständlich werden
sowohl die Ventilscheibe 20 als auch die am oberen Ende
befindliche Abdeckung 70 zusammen am Zylinderblock 10 mit Schraubbolzen
(nicht abgebildet) befestigt. Die Abdeckung 70 am oberen
Ende wird am Zylinderblock mit einer Dichtung 71 zur Vermeidung
von Leckverlusten des Arbeitsfluids befestigt, das sich zwischen der
Abdeckung 70 und der Ventilscheibe 20 befindet. Die
Ablasskammer 72 wird zwischen der Ventilscheibe 20 und
der Abdeckung 70 am oberen Ende ausgebildet. Selbstverständlich ist
eine Ansaugkammer (nicht abgebildet) auf einer Seite zwischen der
Abdeckung 70 am oberen Ende und der Ventilscheibe 20 vorgesehen.
Die Ansaugkammer stellt über
ein in den Figuren nicht abgebildetes Ansaugventil selektiv Verbindung
mit der Kompressionskammer 12 her.
-
Die 3 und 4 zeigen
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der in diesen Figuren gezeigten,
bevorzugten Ausführungsform
wird eine elastische Leitung oder Spitze 40' geformt, und zwar am Ablassventil 30 in
einer Richtung, die der Richtung der bevorzugten in 2 gezeigten
Ausfüh rungsform
entgegengesetzt ist. Das heißt,
das freie Ende der elastischen Leitung 40' wird gebogen, um sich dem eingespannten
Abschnitt 32 des Ablassventils 30 zuzuwenden, und
der Kontaktabschnitt 42, der dem Ende der elastischen Leitung
entspricht, liegt auf der Bodenfläche der Vertiefung 27 auf.
Bei dieser Ausführungsform übt die elastische
Leitung 40' eine
Federkraft auf das Ablassventil 30 aus, so dass das Ablassventil 30 in einer
Richtung tätig
werden kann, in der das Ablassventil 30 sich öffnet, um
eine Öffnung
der Durchflussöffnung 24 zu
ermöglichen.
-
Im
Weiteren wird die Funktionsweise der Ventilvorrichtung gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
erläutert,
die als solche konstruiert werden.
-
Erstens
wird gemäß der in 1 gezeigten, bevorzugten
Ausführungsform,
wenn sich der Kolben 14 in der durch den Pfeil A gekennzeichneten
Richtung bewegt, in der Kompressionskammer 12 ein Unterdruck
erzeugt. Dadurch öffnet
sich das Ansaugventil (nicht abgebildet) und danach wird das in
der Ansaugkammer befindliche Arbeitsfluid in die Kompressionskammer 12 eingeleitet.
In diesem Augenblick überwindet
das Ablassventil 30 die Federkraft, die durch die elastische
Leitung 40 mit Hilfe des in der Kompressionskammer 12 erzeugten
Unterdrucks auf das Ablassventil ausgeübt wird, und so befindet es
sich in engem Kontakt mit dem Ventilsitz 26. Deshalb kann
das in die Kompressionskammer 12 eingeleitete Arbeitsfluid
nicht in die Ablasskammer 72 abgelassen werden.
-
Wenn
das Ansaugen des Arbeitsfluids als solches beendet ist, beginnt
der Kolben 14 sich in einer Richtung zu bewegen, die der
durch den Pfeil A gekennzeichneten Richtung entgegengesetzt ist,
und bewirkt so, dass das Arbeitsfluid innerhalb der Kompressionskammer 12 komprimiert
wird. In diesem Augenblick wird das Ansaugventil mit Hilfe des in
der Kompressionskammer 12 erzeugten Drucks geschlossen.
Danach, wenn das Arbeitsfluid komprimiert ist, erhöht sich
der Druck innerhalb der Kompressionskammer 12. Dadurch öffnet sich
das Ablassventil 30. Das Öffnen des Ablassventils 30 erfolgt in
Abhängigkeit
von den Druckunterschieden in der Kompressionskammer 12 und
in der Ablasskammer 72.
-
Das
freie Ende 36 des Ablassventils 30 wird vom Ventilsitz 26 durch
den Druckunterschied und die Federkraft getrennt, die durch die
elastische Leitung 40 auf das Ablassventil 30 ausgeübt wird,
und infolgedessen wird die Durchflussöffnung 24 geöffnet. Dadurch
wird, wenn die Durchflussöffnung 24 geöffnet ist,
das in der Kom pressionskammer 12 befindliche Arbeitsfluid
in die Ablasskammer 72 abgelassen. Außerdem wird der Öffnungsgrad
des Ablassventils 30 durch die Ventilfeder 50 gesteuert
und das Ablassventil 30 schließt schnell die Durchflussöffnung 24 mit
Hilfe der durch die Ventilfeder 50 ausgeübten Federkraft,
so dass der nächste
Kolbenhub ausgeführt
werden kann. Hierbei wird das Ablassventil 30 geschlossen,
da sich der Kolben 14 wieder in der durch den Pfeil A gekennzeichneten
Richtung bewegt. Danach wird das Arbeitsfluid in die Kompressionskammer 12 eingeleitet
und die oben bereits erwähnten
Vorgänge
werden wiederholt.
-
Andererseits übt die elastische
Leitung 40 immer eine Kraft auf das Ablassventil 30 in
einer Richtung aus, in der die Durchflussöffnung 24 geöffnet wird.
Wenn das freie Ende 36 des Ablassventils 30 in
Kontakt mit dem Ventilsitz 26 kommt, um die Durchflussöffnung 24 zu
schließen,
reduziert die elastische Leitung 40 so die Anschlagkraft,
die erzeugt wird, wenn das Ablassventil 30 am Ventilsitz 26 anschlägt. Außerdem übt die elastische
Leitung 40 die Federkraft auf das Ablassventil 30 selbst
dann aus, wenn das Ablassventil 30 sich öffnet, um
ein Öffnen
der Durchflussöffnung 24 zu
ermöglichen.
Dadurch ermöglicht
es die elastische Leitung 40, dass das Ablassventil 30 reibungslos
vom Ventilsitz 26 getrennt wird.
-
Die
Funktionsweise der Ventilvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
die in 3 gezeigt wird, ist identisch mit der in 1 dargestellten.
-
Als
nächstes
zeigt 5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Wenn man auf diese Figur schaut, ist dort eine Kompressionskammer 112 innerhalb
des Zylinderblocks 110 ausgebildet, in der die Komprimierung
des Arbeitsfluids erfolgt. Ein hin und her gehender Kolben 114 ist
innerhalb der Kompressionskammer 112 eingebaut. Der Kolben 114 bewegt
sich geradlinig innerhalb der Kompressionskammer 112 mittels
einer Antriebskraft, die von einem Motor erzeugt wird, der Bestandteil
des hermetischen Kompressors ist.
-
Eine
Ventilscheibe 120 wird auf dem führenden Ende des Zylinderblocks 110 angebracht.
Die Ventilscheibe 120 wird auf dem Zylinderblock 110 zusammen
mit einer Dichtung 122 befestigt, die zwischen der Ventilscheibe
und der Stirnseite des Zylinderblocks 110 liegt. Eine Durchflussöffnung 124,
die durch die Ventilscheibe 120 hindurch geformt ist, hat die
Funktion, die Kompressionskammer 112 mit einer später zu beschreibenden
Ablasskammer 172 zu verbinden. Die Durchflussöffnung 124 führt durch eine
Bohrung in die Ventilkammer 125 hinein, die auf einer Seite
der Ventilscheibe 120 ausgebildet ist. Die Ventilkammer 125 ist
ein konkaver Abschnitt, der in der Seitenwand der Ventilscheibe 120 ausgebildet ist,
und in dem Teile zur Steuerung des Arbeitsfluidstroms bereitgestellt
sind, der durch die Durchflussöffnung 124 hindurchfließt.
-
Ein
Ventilsitz 126 wird um die Peripherie der Durchflussöffnung 124 herum
ausgebildet, die zur Ventilkammer 125 hin geöffnet ist.
Der Ventilsitz 126 ist so gestaltet, dass er in Bezug auf
die umliegenden Abschnitte desselben erhaben ist, und entspricht
einem Abschnitt, der sich zum Zeitpunkt der Schließung der
Durchflussöffnung 124 in
Kontakt mit einem später
zu beschreibenden Ablassventil 130 befindet.
-
Außerdem wird
in einer Seitenwand der Ventilkammer 125 eine Vertiefung 127 ausgebildet.
Eine später
zu beschreibende Öffnungsfeder 140 befindet sich
innerhalb der Vertiefung 127, um die Ventilscheibe 120 nicht
zu behindern. Ein erhabener oder erhöhter Abschnitt 128,
der höher
herausragt als die anderen Abschnitte, wird auch in der Seitenwand
der Ventilkammer 125 geschaffen. Der erhabene Abschnitt 128 wird
relativ höher
ausgebildet als der Ventilsitz 126. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt
zieht man es vor, dass die Höhe
des erhabenen Abschnitts 128 höher als der Ventilsitz 126 ist,
und zwar um die Dimension höher,
die gleich der Dicke des im Weiteren zu beschreibenden Ablassventils 130 ist.
Außerdem
befindet sich am erhabenen Abschnitt 128 ein eingespannter
Abschnitt 132 des Ablassventils 130.
-
Das
Ablassventil 130 wird innerhalb der Ventilkammer 125 eingebaut.
Das Ablassventil 130 bewirkt, dass die Durchflussöffnung 124 mit
Hilfe des Druckunterschieds des Arbeitsfluids innerhalb und außerhalb
der Kompressionskammer 112 geöffnet und geschlossen wird,
und es ist aus blechartigem Federstahl gefertigt, um eine vorgegebene
Länge aufzuweisen,
die kleiner als die Breite desselben ist, wie in 6 zu
sehen ist. Der eingespannte Abschnitt 132, der einem Ende
des Ablassventils 130 entspricht, sitzt sicher auf dem
erhabenen Abschnitt 128. Die feststehenden Flügel 134 und 134' sind so geformt,
dass sie von beiden seitlichen Enden des eingespannten Abschnitts 132 ausgehen.
Das freie Ende 136 des Ablassventils 130 ist ein
Abschnitt, der der Öffnung
und Schließung
der Durchflussöffnung 124 dient,
und es sollte eine Fläche
haben, die zumindest die Peripherie des Ventilsitzes 126 abdecken
kann.
-
Ein
ausgeschnittener Abschnitt 135 wird an einem Zwischenabschnitt
des Ablassventils 130 ausgebildet. Der ausgeschnittene
Abschnitt 135 wird dadurch ausgebildet, dass im Inneren
Abschnitte des Ablassventils 130 in einer lotrecht zur
Längsrichtung des
Ablassventils 130 verlaufenden Richtung ausgeschnitten
werden und Luftschlitze 135' an
beiden Enden desselben geformt werden, die gebogen werden, um voneinander
versetzt angeordnet zu sein. Wie in 6b gut
zu sehen ist, werden die Luftschlitze 135' zum freien Ende 136 bzw.
zum eingespannten Abschnitt 132 des Ablassventils 130 hin
so ausgezogen, dass sie voneinander versetzt angeordnet sind.
-
Die Öffnungsfeder 140 wird
auf dem eingespannten Abschnitt 132 des Ablassventils 130 angebracht.
Wie in den 7a und 7b gut
zu sehen ist, umfasst die Öffnungsfeder 140 einen
eingespannten Abschnitt 142, der dem eingespannten Abschnitt 132 des
Ablassventils 130 entspricht. Die feststehenden Flügel 144 und 144' werden an dem
eingespannten Abschnitt 142 so ausgebildet, dass sie von
beiden seitlichen Enden desselben ausgehen. Die Öffnungsfeder 140 ist
aus dem gleichen Material wie das Ablassventil 130 gefertigt.
Das freie Ende 146, das einem Abschnitt entspricht, der
dem eingespannten Abschnitt 142 der Öffnungsfeder 140 gegenüber liegt,
wird so geformt, dass es eine Stufe aufweist, die der Dicke des
Ablassventils 132 in Bezug auf den eingespannten Abschnitt 142 entspricht. Das
heißt,
dass das freie Ende 146 so geformt ist, dass es niedriger
als der eingespannte Abschnitt 142 ist.
-
Deshalb
wird der eingespannte Abschnitt 142 der Öffnungsfeder 140 auf
dem eingespannten Abschnitt 132 des Ablassventils 130 in
Position gebracht, wohingegen das freie Ende 146 der Öffnungsfeder
in Kontakt mit einer Seite des Ablassventils 130 und darauf
in Position gebracht wird, die der Ventilscheibe 120 zugewandt
ist. Die Öffnungsfeder 140 übt eine
Federkraft auf das Ablassventil 130 in einer Richtung aus,
in der das Ablassventil 130 geöffnet wird. Dadurch bewirkt
die Öffnungsfeder 140 eine reibungslosere Öffnung des
Ablassventils 130 und hat auch die Funktion, das Aufschlaggeräusch zu verringern,
das erzeugt wird, wenn das Ablassventil 130 in Kontakt
mit dem Ventilsitz 120 kommt.
-
Außerdem wird
eine Ventilfeder 150, die aus dem gleichen Material wie
das Ablassventil 130 gefertigt ist und eine vorgegebene
Elastizität
aufweist, auf dem Ablassventil 130 in Position gebracht.
Die Ventilfeder 150 steuert den Öffnungsgrad des Ablassventils 130 und übt eine
Federkraft auf das Ablassventil 130 in einer Richtung aus,
in der das Ablassventil 130 bewirkt, dass die Durchflussöffnung 124 geschlossen
wird, so dass der Öffnungs-
bzw. Schließungsvorgang
des Ablassventils 130 reibungslos erfolgen kann. Das freie
Ende der Ventilfeder 150 erstreckt sich in eine Richtung
weit weg von der Spitze des freien Endes 136 des Ablassventils 130.
-
Ein
Haltebügel 160 wird
verwendet, um das Ablassventil 130, die Öffnungsfeder 140 und
die Ventilfeder 150 innerhalb der Ventilkammer 125 einzuspannen.
Der Haltebügel 160 wird
eingebaut, um die eingespannten Abschnitte 132 und 142 des
Ablassventils 130, die Öffnungsfeder 140 und
die Ventilfeder 150 in einem Zustand niederzudrücken, in
dem sie innerhalb der Ventilkammer 125 einen festen Sitz haben.
-
Außerdem wird
am oberen Ende eine Abdeckung 170 auf die Ventilscheibe 120 aufgesetzt. Selbstverständlich werden
sowohl die Ventilscheibe 120 als auch die Abdeckung am
oberen Ende 170 zusammen an dem Zylinderblock 110 mittels
Schraubbolzen (nicht abgebildet) befestigt. Die Abdeckung am oberen
Ende 170 wird an dem Zylinderblock mit einer Dichtung 171 befestigt,
um Leckverluste des Arbeitsfluids zu verhindern, das sich zwischen
der Abdeckung am oberen Ende 170 und der Ventilscheibe 120 befindet.
Die Ablasskammer 172 wird zwischen der Ventilscheibe 120 und
der Abdeckung am oberen Ende 170 ausgebildet. Selbstverständlich ist eine
Ansaugkammer (nicht abgebildet) in einer Seitenwand zwischen der
Abdeckung am oberen Ende 170 und der Ventilscheibe 120 vorgesehen.
Die Ansaugkammer steht selektiv mit der Kompressionskammer 112 über ein
Ansaugventil in Verbindung, das in den Figuren nicht abgebildet
wird.
-
Im
Weiteren wird die Funktionsweise der Ventilvorrichtung gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
erläutert,
die als solche konstruiert werden. Wenn man auf die 5 schaut,
wo der Kolben 114 sich in der durch den Pfeil A gekennzeichneten Richtung
bewegt, wird innerhalb der Kompressionskammer 112 ein Unterdruck
erzeugt. Dadurch öffnet sich
das Ansaugventil (nicht abgebildet) und danach wird das in der Ansaugkammer
befindliche Arbeitsfluid in die Kompressionskammer 112 eingeleitet.
In diesem Augenblick überwindet
das Ablassventil 130 die Federkraft, die von der Öffnungsfeder 140 mit
Hilfe des in der Kompressionskammer 112 erzeugten Unterdrucks
ausgeübt
wird, und steht somit in engem Kontakt mit dem Ven tilsitz 126.
Aus diesem Grunde kann das in die Kompressionskammer 112 eingeleitete
Arbeitsfluid nicht in die Ablasskammer 172 abgelassen werden.
-
Wenn
das Ansaugen des Arbeitsfluids als solches beendet ist, beginnt
der Kolben 114 sich in einer Richtung zu bewegen, die dem
Pfeil A entgegengesetzt ist, und bewirkt, dass das Arbeitsfluid
innerhalb der Kompressionskammer 112 komprimiert wird.
In diesem Augenblick wird das Ansaugventil mit Hilfe des innerhalb
der Kompressionskammer 112 erzeugten Drucks geschlossen.
Danach, wenn das Arbeitsfluid komprimiert ist, erhöht sich
der Druck innerhalb der Kompressionskammer 112. Dadurch öffnet sich
das Ablassventil 130. In diesem Augenblick erfolgt die Öffnung des
Ablassventils 130 in Abhängigkeit von dem Druckunterschied
zwischen der Kompressionskammer 112 und der Ablasskammer 172.
-
Das
freie Ende 136 des Ablassventils 130 wird vom
Ventilsitz 126 durch den Druckunterschied sowie durch die
von der Öffnungsfeder 140 ausgeübte Federkraft
getrennt und die Durchflussöffnung 124 wird
infolgedessen geöffnet.
Dadurch wird, wenn die Durchflussöffnung 124 geöffnet ist,
das in der Kompressionskammer 112 befindliche Arbeitsfluid
in die Ablasskammer 172 abgelassen. Außerdem wird der Öffnungsgrad
des Ablassventils 130 durch die Ventilfeder 150 gesteuert
und das Ablassventil 130 wird schnell geschlossen, um zu
ermöglichen,
dass die Durchflussöffnung 124 mit
Hilfe der durch die Ventilfeder 150 ausgeübten Federkraft
geschlossen wird, so dass der nächste
Kolbenhub erfolgen kann. Hierbei wird das Ablassventil 130 geschlossen,
da der Kolben 114 sich wieder in der durch den Pfeil A
gekennzeichneten Richtung bewegt. Dann wird das Arbeitsfluid in
die Kompressionskammer 112 eingeleitet und die oben bereits
erwähnten
Vorgänge
wiederholen sich.
-
Andererseits übt die Öffnungsfeder 140 immer
Kraft auf das Ablassventil 130 in einer Richtung aus, in
der die Durchflussöffnung 124 geöffnet wird. Deshalb
reduziert die Öffnungsfeder 140 die
beim Aufschlagen des Ablassventils 130 auf den Ventilsitz 126 erzeugte
Aufschlagkraft, wenn das freie Ende 136 des Ablassventils 130 in
Kontakt mit dem Ventilsitz 126 kommt, um die Schließung der
Durchflussöffnung 124 zu
ermöglichen.
Außerdem übt die Öffnungsfeder 140 die
Federkraft auf das Ablassventil 130 selbst dann aus, wenn
das Ablassventil 130 sich öffnet, um die Öffnung der
Durchflussöffnung
zu ermöglichen,
und dadurch macht es die Öffnungsfeder 140 möglich, dass
das Ablassventil 130 reibungslos vom Ventilsitz 126 getrennt
wird.
-
Obwohl
bei den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, dass die Ventilvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf das Ablassventil angewendet wird, ist für einen
Fachmann klar erkennbar, dass die Ventilvorrichtung der vorliegenden
Erfindung auch auf das Ansaugventil angewendet werden kann.
-
Gewerbliche
Verwertbarkeit
-
Wie
oben bereits beschrieben wurde, schließt die Ventilvorrichtung des
hermetischen Kompressors gemäß der vorliegenden
Erfindung die elastische Leitung oder Öffnungsfeder, die die Federkraft auf
das Ventil in einer Richtung ausübt,
in der das Ventil geöffnet
wird. Dadurch kann der Vorgang bei der Öffnung bzw. Schließung des
Ventils reibungslos erfolgen und das Aufschlaggeräusch, das
beim Aufschlagen des Ventils auf den Ventilsitz entsteht, kann auch
minimiert werden. Demzufolge kann die Leistungsfähigkeit des Kompressors verbessert
und gleichzeitig das Arbeitsgeräusch
desselben minimiert werden.
-
Außerdem ist
gemäß der vorliegenden
Erfindung die elastische Leitung, die die Federkraft auf das Ventil
in einer Richtung ausüben
kann, in der das Ventil geöffnet
wird, am Ventil in einem Stück
ausgebildet. Deshalb besteht ein Vorteil darin, dass der Aufbau
der Ventilvorrichtung relativ vereinfacht werden kann. Als Alternative
kann die unabhängig
vom Ventil angefertigte Öffnungsfeder
auch an eine Fertigungslinie in einem Zustand geliefert werden,
in dem die Öffnungsfeder
zeitweilig mit dem Ventil zusammengebaut ist. Aus diesem Grunde
besteht eine vorteilhafte Wirkung darin, dass die Leistungsfähigkeit bei
der für
den Zusammenbau des Ventils erforderlichen Arbeit verbessert werden
kann.
-
Obwohl
die Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und
beschrieben worden ist, werden Fachleute verstehen, dass man verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung
abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert worden ist.