DE60214070T2

DE60214070T2 - Verdichterkolben

Info

Publication number: DE60214070T2
Application number: DE60214070T
Authority: DE
Inventors: Peter F. Oneida Kaido; Ronald J. Fayetteville Duppert; Scott M. Syracuse Macbain
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: EP1249605B1; DE60214070D1; KR20020079391A; US20020146339A1; CN1382910A; DE60227850D1; US6540492B2; EP1600631A1; CN1231671C; JP2002371963A; EP1249605A2; EP1600631B1; EP1249605A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Verdichterkolben, bei dem Vorsprünge aufwärts von einer Endfläche des Kolbenkopfs von mehreren umfangsmäßig beabstandeten Positionen und in eine Auslassöffnung ragen, um ein Zwischenraumvolumen zu reduzieren.
Verdichter werden verwendet, um Gase wie z. B. Kühlmittel zu verdichten. Ein Standardtyp von Verdichter ist ein sich hin und her bewegender Verdichter (Kolbenverdichter), bei dem ein Kolbenkopf zwischen einer unteren Position, an der ein zu verdichtendes Fluid in den Verdichtungszylinder eindringt, und einer oberen oder "Top"-Position, an der das verdichtete Fluid aus dem Zylinder herausgetrieben wird, bewegt wird. Eine Ventilplatte ist typischerweise am oberen Bereich des Zylinders angeordnet. Der Ausdruck "oberer Bereich" ("Top") und "unterer Bereich" ("Boden") bezieht sich nicht auf eine vertikale Orientierung sondern stattdessen nur auf eine Position in dem Zylinder. Die Ventilplatte trägt sowohl Einlass- als auch Auslassventile, um die Strömung von Fluid in den Zylinder und aus dem Zylinder heraus an geeigneten Punkten in der Hin- und Herbewegung des Kolbens zuzulassen.
Verschiedene Typen von Ventilen sind bekannt und verschiedene Typen von Ventilplatten wurden verwendet. Ein Typ von Ventilplatte hat ein zentrales konzentrisches Auslassventil, das sich um das Zentrum des Zylinders erstreckt. Ein Saugventil ist an einer Position weiter auswärts angeordnet.
Das Auslassventil ist typischerweise an einer äußeren Fläche der Ventilplatte und es gibt ein Auslassöffnungsvolumen zwischen dem oberen Bereich des Zylinders und dem Auslassventil durch die Ventilplatte. Im Stand der Technik ist bekannt, einen konzentrischen Ring an dem Verdichterkolben auszubilden, um aufwärts in dieses Volumen zu passen und das Zwischenraumvolumen zu reduzieren.
Ein anderer Typ von Verdichterventilstruktur verwendet Blattfederventile ("Reed"-Ventile. Ein Blattfederventil deckt typischerweise eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen ab. In der Vergangenheit gab es keine Kolbenstruktur, um den Zwischenraum zu eliminieren. Stattdessen wurde die Ventilplatte auf verschiedene Arten modifiziert. Diese Modifikationen haben jedoch in den meisten Fällen die Ventilplatte potentiell geschwächt und haben somit einige Nachteile.

US-A-4027853 und US-B-6206655 offenbaren einen Verdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
US-A-5816783 offenbart einen Verdichter mit einem Kolben mit einem Vorsprung.

Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verdichter vorgesehen, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist.
In der offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung hat ein Kolben für einen Verdichter eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Vorsprüngen, die sich oberhalb einer nominalen Oberfläche des Kolbens erstrecken. Die Vorsprünge passen in umfangsmäßig isolierte Auslassöffnungen in der Ventilplatte. Die Auslassöffnungen sind Blattfederventilen zugeordnet, und die Vorsprünge stellen sicher, dass das Zwischenraumvolumen minimiert ist. Der offenbarte Kolben hat mindestens zwei Vorsprünge, die nicht-konzentrisch sind und die beide innerhalb des gleichen Halbkreises sind. Ferner hat der Kolben einen Ausschnittsbereich, der sich in die nominale Fläche des Kolbens erstreckt zum Aufnehmen des Saugventils. Das Saugventil ist vorzugsweise ebenfalls ein Blattfederventil, das so angeordnet ist, dass es umfangsmäßig beabstandete Saugöffnungen abdeckt.
Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung einen Kolben für einen Verdichter, der den Zwischenraum in den Auslassöffnungen von Blattfederventilen verwendenden Ventilplatten, die umfangsmäßig beabstandete Auslassöffnungen haben, minimiert. Am stärksten bevorzugt haben die Vorsprünge kegelstumpfar tige Umfänge, um die Einengung der Gasströmung während des abschließenden Teils des Ausstoßschubs zu minimieren oder zu begrenzen.
Diese und andere Merkmale der Erfindung können am besten aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, von denen im Folgenden eine kurze Beschreibung gegeben ist, verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht durch einen Verdichter, der die vorliegende Erfindung ausführt.
2 ist eine Draufsicht einer Ventilplatte.
3 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Kolbens.
4 ist eine Schnittansicht durch den Kolben.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Eine Kolben-Zylinder-Kombination 20 ist in 1 veranschaulicht mit einem Zylindergehäuse 22, das eine Zylinderbuchse 24 aufnimmt. Ein Kolben 26 bewegt sich innerhalb der Zylinderbuchse 24 hin und her. Eine Ventilplatte 28 weist umfangsmäßig beabstandete Auslassöffnungen 30 und 32 auf. Ein Blattfederventil 34 ist über den Öffnungen 30 und 32 angeordnet. Vorsprünge 36 erstrecken sich von einer nominalen oberen Oberfläche 32 des Kolbens aufwärts. Der äußere Umfang 38 der Vorsprünge 36 ist kegelstumpfartig. Ein Saugventil 39 ist an einer inneren Oberfläche der Ventilplatte 28 ausgebildet und mit einem Ausschnittsbereich 40 innerhalb des Kolbens 26 ausgerichtet. Der Ausschnittsbereich 40 hat zwei im allgemeinen gekrümmte Seiten 41 und erstreckt sich über den gesamten Durchmessers des Kolbens 26.
Wie in 2 gezeigt enthält die Ventilplatte 28 Saugöffnungen 44, die umfangsmäßig beabstandet sind und die beide so angeordnet sind, dass sie in einem Halbkreis der Außenlinie des Kolbens angeordnet sind, wie bei 26 gestrichelt gezeichnet. Wie angemerkt sind die Auslassöffnungen 30 und 32 auch in einem Halbkreisbereich. Ein Saugventil 39 deckt die Öffnungen 42 ab. Wie zu erkennen ist die Größe des Ventils 39 kleiner als der Ausschnitt 40.
Wie in 3 gezeigt erstrecken sich die Vorsprünge 38 aufwärts von der nominalen Fläche 42 und der Ausschnittsbereich 40 ist zwischen den Vorsprüngen 38 positioniert.
Wie in 4 gezeigt weist der obere Raum des Kolbens 26 ein Paar von Vorsprüngen 36 auf, die jeder einen kegelstumpfartigen Außenumfang 38 haben. Die nominale obere Oberfläche 42 und der Ausschnittsbereich 40 sind ebenfalls gezeigt.
Die vorliegende Erfindung schafft somit einen Verdichterkolben, der den Zwischenraum in Verdichterauslassöffnungen minimiert. Die Verwendung der umfangsmäßig beabstandeten mehreren Vorsprünge schafft einen modifizierten Kolben, der einen Zwischenraum in einer Ventilplatte, die Blattfederventile verwendet, minimiert. Anders ausgedrückt sind die Vorsprünge nicht-konzentrisch und unterscheiden sich vom Stand der Technik.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung offenbart wurde, erkennt ein mit dem Stand der Technik vertrauter Fachmann, dass bestimmte Modifikationen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen. Aus diesem Grund sollten die nachfolgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Gehalt der Erfindung zu bestimmen.

Claims

Verdichter, aufweisend: einen Zylinder (24), der sich entlang einer Achse erstreckt; einen Kolben (26), der sich entlang dieser Achse zwischen einem unteren Bereich und einem oberen Bereich hin und her bewegt und eine obere Fläche (42) hat, die ein kreisförmiges Kolbenprofil definiert; eine Ventilplatte (28), die den Zylinder an dem oberen Bereich schließt, wobei die Ventilplatte eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Auslassöffnungen (30, 32) und eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Saugöffnungen (44) und Blattfederventile (34), die die Auslassöffnungen (30, 32) schließen, hat, wobei die Blattfederventile (34) an einer Außenfläche der Ventilplatte (28) angebracht sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (26) eine obere Oberfläche (42) hat, die eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Vorsprüngen (36) aufweist, wobei einer der Vorsprünge (36) jeder der Auslassöffnungen (30, 32) zugeordnet ist und wobei die Mehrzahl von Vorsprüngen (36) so ausgebildet ist, dass sie nicht-konzentrisch relativ zu dem Zentrum des Kolbens (26) ist, dass die Auslassöffnungen (30, 32) in einem Halbkreis des Kolbenprofils ausgerichtet sind und die Saugöffnungen (44) innerhalb des gegenüberliegenden Halbkreises sind, und dass der Kolben (26) einen Saugventilausschnittsbereich (40) hat, der sich in den Kolben erstreckt und mit dem Saugventil (39) ausgerichtet ist, um eine Bewegung des Saugventils (39) innerhalb des Ausschnittsbereich (40) zu ermöglichen.
Verdichter nach Anspruch 1, wobei ein Saugventil (39) an einer Innenfläche der Ventilplatte (28) angeordnet ist und die Saugöffnungen (44) abdeckt.
Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausschnittsbereich (40) zwei im allgemeinen gekrümmte Seiten (41) hat und sich über den gesamten Durchmesser des Kolbens erstreckt, wobei nominale Oberflächen an jeder der Seiten ausgebildet sind und wobei einer der Vorsprünge (36) in jeder der nominalen Oberflächengebiete positioniert ist.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorsprünge (36) kegelstumpfartige Außenumfänge (38) haben, um einen Strömungswiderstand zwischen dem Vorsprung (36) und der Auslassöffnung (30, 32) zu minimieren.