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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Rotationsverdichter. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein einzigartiges Direktablassventil,
welches eine gebogene Anschlagplatte beinhaltet, welche in einem
Scroll- oder Spiralverdichter verwendet wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Scroll-Maschinen
werden vor allem aufgrund ihrer Eignung zu äußerst effizientem Betrieb zunehmend
beliebt als Verdichter sowohl bei Kühl- als auch bei Klimatisieranwendungen
verwendet. Im Allgemeinen umfassen diese Maschinen ein Paar in einander greifender
Spiralwicklungen, wovon eine zu einer Orbitalbewegung zur anderen
veranlasst wird, um so eine oder mehrere sich bewegende Kammern
zu bilden, welche zunehmend kleiner werden, während sie sich von einer äußeren Saugöffnung hin
zu einer mittleren Ablassöffnung
bewegen. Normalerweise wird ein Elektromotor vorgesehen, welcher
dazu dient, das kreisende Scrollelement über eine geeignete Antriebswelle
anzutreiben.
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Da
Spiralverdichter von aufeinanderfolgenden Kammern für Ansaug-,
Verdichtungs- und
Auslassvorgänge
abhängig
sind, sind Ansaug- und Ablassventile im Allgemeinen nicht erforderlich.
Die Leistung des Verdichters kann jedoch durch Integrieren eines
Ablassventils gesteigert werden. Einer der entscheidenden Faktoren
für das
Maß der
Leistungssteigerung ist die Verringerung des sogenannten Rekompressionsvolumens.
Das Rekompressionsvolumen ist das Volumen der Ablasskammer und des
Ablasskanals des Verdichters, wenn die Ablasskammer ihr kleinstes
Volumen hat. Die Minimierung dieses Rekompressionsvolumens führt zu einer
Maximierung der Leistung des Verdichters. Wenn diese Verdichter
abgeschaltet werden, entweder absichtlich nach Erfüllen einer
Forderung oder unabsichtlich infolge einer Stromunterbrechung, besteht
ferner eine ausgeprägte
Neigung zu einem Rückströmen des verdichteten
Gases von der Ablasskammer und in geringerem Maße zu einer rückwärtigen Orbitalbewegung
des kreisenden Scrollelements bedingt durch das Gas in den Druckkammern.
Diese Rückwärtsbewegung
erzeugt häufig
Lärm oder
Rattern, das als störend
oder unerwünscht
empfunden werden kann. Bei Maschinen, die einen Einphasen-Antriebsmotor verwenden,
ist es ferner möglich,
dass der Verdichter in Rückwärtsrichtung
zu laufen beginnt, wenn es zu einer vorübergehenden Stromunterbrechung
kommt. Dieser Rückwärtsbetrieb
kann zu einer Überhitzung
des Verdichters und/oder zu Problemen bei der Nutzung des Systems
kommen. Ferner ist es in manchen Situationen, z. B. bei einem blockierten
Kondensatorgebläse,
möglich,
dass der Ablassdruck so weit steigt, dass der Antriebsmotor abgewürgt wird
und eine Rückwärtsdrehung
desselben bewirkt wird. Wenn das kreisende Scrollelement in Rückwärtsrichtung
kreist, sinkt der Ablassdruck bis auf einen Wert, bei dem der Motor
diese Druckhöhe wieder überwinden
und das Scrollelement in Vorwärtsrichtung
kreisen kann. Der Ablassdruck steigt aber wieder auf einen Wert,
bei dem der Antriebsmotor abgewürgt
und der Zyklus wiederholt wird. Solche Zyklen sind unerwünscht, da
sie sich endlos fortsetzen. Das Integrieren eines Ablassventils
kann diese Rückwärtsdrehprobleme
verringern oder eliminieren.
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FR-A-0667882
auf den Namen von Charles Willi offenbart ein Klappenventil zur
Verwendung in Verbindung mit Pumpen und Verdichtern. US-A-503505
sowie EP-A-0589667
offenbaren Klappenventile, die im Kontext von Drehflügelzellen-Verdichtern
für das
Steuern des Strömens
eines gepumpten Mediums von einer Druckkammer in eine Ablasskammer
verwendet werden.
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US-A-3191618
offenbart ein Klappenventil mit einem gewölbten Sitz, das zur Verwendung
bei einem Kartmotor gedacht ist.
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines
sehr einfachen und einzigartigen Ablassventils, welches mit dem
nicht kreisenden Scrollelement verbunden ist und welches mühelos in
einen herkömmlichen
Scroll-Gasverdichter
ohne nennenswerte Abwandlung der Verdichterkonstruktion insgesamt
eingebaut werden kann. Das Ablassventil dient zur Minimierung des
Rekompressionsvolumens und dient bei Abschalten des Verdichters
zur Verhinderung eines Rückströmens des
Ablassgases durch den Verdichter und somit des Antreibens des Verdichters
in Rückwärtsrichtung.
Das Unterbinden des Rückwärtsbetriebs
des Verdichters behebt die normalen Abschaltgeräusche und andere mit dieser
Rückwärtsdrehung
verbundene Probleme. Das Ablassventil ist aufgrund der Konfiguration
der Ventilplatte und des Ventilsitzes normalerweise offen. Durch
die normalerweise offene Konfiguration des Ventils wird die Kraft
zum Öffnen
des Ventils und jede mechanische Vorrichtung zum Schließen des
Ventils umgangen. Das Ventil benötigt
nur Druckdifferenzen zum Schließen.
Die Anschlagplatte für
das Ablassventil umfasst eine gewölbte Verstärkungsfläche, welche die Bewegung der
Ventilplatte führt
und stützt,
was die mechanischen Spannungen der Ventilplatte erheblich reduziert.
Diese Erfindung gibt eine Scroll-Maschine
nach Anspruch 1 zur Hand.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen
in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen, welche die derzeit erwogene beste Art der Durchführung der
Erfindung veranschaulichen, zeigen:
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1 eine vertikale Schnittansicht
durch die Mitte eines Spiralverdichters, welcher eine erfindungsgemäße Ablassventilanordnung
beinhaltet;
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2 eine Draufsicht auf den
in 1 gezeigten Verdichter,
wobei die Abdeckung und ein Teil der Trennwand entfernt wurden;
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3 eine vergrößerte Ansicht
der Schwimmdichtungsanordnung und der in 1 gezeigten Ablassventilanordnung;
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4A eine vergrößerte Ansicht
der in den 1 und 3 gezeigten Ablassventilanordnung
mit einem im Allgemeinen ebenen Ventilsitz;
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4B eine vergrößerte Ansicht
der in den 1 und 3 gezeigten Ablassventilanordnung
mit einem gewölbten
Ventilsitz und
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5 eine auseinandergezogen
dargestellte perspektivische Ansicht der in den 1, 3 und 4B gezeigten Ablassventilanordnung.
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Eingehende
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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Unter
Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugsziffern in
den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen,
wird in 1 ein Spiralverdichter
gezeigt, der ein erfindungsgemäßes Ablassventilsystem
beinhaltet, welches allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet
wird. Der Verdichter 10 umfasst einen im Allgemeinen zylindrischen
hermetischen Mantel 12, welcher am oberen Ende desselben
eine angeschweißte
Abdeckung 14 und am unteren Ende desselben einen Boden 16 mit
mehreren (nicht abgebildeten) damit einstückig ausgebildeten Aufstellfüßen aufweist.
Die Abdeckung 14 ist mit einem Kältemittelablass-Rohrverbindungsstück 18 versehen.
Zu anderen an dem Mantel angebrachten wichtigen Elementen zählen eine
quer verlaufende Trennwand 22, welche um ihren Umfang an
dem gleichen Punkt angeschweißt
ist, an dem die Abdeckung 14 an dem Mantel 12 angeschweißt ist,
ein Hauptlagergehäuse 24, welches
auf geeignete Weise an dem Mantel 12 befestigt ist, und
ein zweiteiliges oberes Lagergehäuse 26,
welches auf geeignete Weise an dem Hauptlagergehäuse 24 befestigt ist.
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Eine
Antriebswelle oder Kurbelwelle 32 mit einem exzentrischen
Kurbelzapfen 30 am oberen Ende derselben ist in dem Lager 32 in
dem Hauptlagergehäuse 24 und
einem zweiten Lager 34 in dem oberen Lagergehäuse drehend
gelagert. Die Kurbelwelle 28 weist an dem unteren Ende
eine konzentrische Bohrung 36 relativ großen Durchmessers
auf, welche mit einer radial nach außen geneigten Bohrung 38 kleineren
Durchmessers, die sich davon zum oberen Teil der Kurbelwelle 28 nach oben
erstreckt, in Verbindung steht. Der untere Teil des Innenmantels 12 bildet
einen Ölsumpf 40,
welcher bis auf einen Stand geringfügig über dem unteren Ende eines
Rotors 42 mit Schmieröl
gefüllt
ist, und die Bohrung 36 dient als Pumpe zum Pumpen des
Schmierfluids hoch zur Kurbelwelle 28 und in die Bohrung 38 und schließlich zu
all den verschiedenen Teilen des Verdichters, die geschmiert werden
müssen.
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Die
Kurbelwelle 28 wird durch einen Elektromotor mit einem
Stator 46 drehend angetrieben, wobei Windungen 48 durch
diesen verlaufen und ein Rotor 42 an der Kurbelwelle 28 presssitzend
angebracht ist und jeweils obere und untere Ausgleichsgewichte 50 bzw. 52 aufweist.
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Die
obere Fläche
des oberen Lagergehäuses 26 ist
mit einer flachen Drucklagerfläche 54 versehen,
an welcher ein kreisenden Scrollelement 56 mit dem gewöhnlichen
sich von einer Endplatte 60 nach oben erstreckenden spiralförmigen Flügelrad oder
Wicklung 58 angeordnet ist. Von der unteren Fläche der
Endplatte 60 des kreisenden Scrollelements 56 ragt
eine zylindrische Nabe mit einem darin befindlichen Wellenzapfenlager 62 und
in welcher ein Mitnehmereinsatz 64 mit einer Innenbohrung 66 drehend
angeordnet ist, in welcher der Kurbelzapfen 30 antreibend
angeordnet ist, nach unten. Der Kurbelzapfen 30 weist eine
Abflachung an einer Fläche auf,
welche mit einer (nicht abgebildeten) flachen Fläche antreibend greift, welche
in einem Teil der Bohrung 66 ausgebildet ist, um eine radial
nachgiebige Antriebsanordnung zu Hand zu geben, wie sie beispielsweise
in dem U.S. Patent 4,877,382 des Rechtsnachfolgers des Anmelders
gezeigt wird. Ferner wird eine Oldham-Kreuzscheibenkupplung 68 angeordnet
zwischen dem kreisenden Scrollelement 56 und dem Lagergehäuse 24 und
auf das kreisende Scrollelement 56 und ein nicht kreisendes
Element 70 abgestimmt vorgesehen, um eine Drehbewegung des
kreisenden Scrollelements 56 zu verhindern. Die Oldham-Kreuzscheibenkupplung 68 ist
vorzugsweise von der Art, wie sie in dem U.S. Patent 5,320,506 des
Rechtsnachfolgers des Anmelders offenbart wird.
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Das
nicht kreisende Scrollelement 70 ist auch mit einer Wicklung 72 versehen,
welche sich von einer Endplatte 74, welche in kämmendem
Eingriff mit der Wicklung 58 des kreisenden Scrollelements 56 steht,
nach unten erstreckt. Das nicht kreisende Scrollelement 70 weist
einen mittig angeordneten Ablasskanal 76 auf, welcher mit
einer nach oben offenen Aussparung 78 in Verbindung steht, welche
wiederum mit einer durch die Abdeckung 14 und die Trennwand 22 ausgebildeten
Ablassdämpferkammer 80 in
Fluidverbindung steht. Eine ringförmige Aussparung 82 ist
ferner in dem nicht kreisenden Scrollelement 70 ausgebildet,
in welcher eine Schwimmdichtungsanordnung 84 angeordnet
ist. Die Aussparungen 78 und 82 und die Dichtungsanordnung 84 bilden
zusammen axiale Druckvorspannkammern aus, welche das mit Druck beaufschlagte Fluid,
das von den Wicklungen 58 und 72 verdichtet wird,
aufnehmen, um so eine axiale Vorspannkraft auf das nicht kreisende
Scrollelement 70 auszuüben, um
dadurch die Spitzen der jeweiligen Wicklungen 58, 72 in
dichtenden Eingriff mit den gegenüberliegenden Endplattenflächen der
Endplatten 74 bzw. 60 zu zwingen. Die Dichtungsanordnung 84 ist
vorzugsweise von der Art, wie sie in U.S. Patent Nr. 5,156,539 eingehender
beschrieben wird. Das nicht kreisende Scrollelement 70 ist
dafür ausgelegt,
an dem Lagergehäuse 26 in
geeigneter Weise angebracht zu werden, wie dies in dem oben erwähnten U.S.
Patent Nr. 4,877,382 oder U.S. Patent Nr. 5,102,316 offenbart wird.
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Unter
Bezug auf 2 und 3 ist nun die Schwimmdichtungsanordnung 84 von
einer koaxialen Sandwichkonstruktion und umfasst eine ringförmige Bodenplatte 102 mit
mehreren gleichmäßig beabstandeten
aufrechten einstückigen
Vorsprüngen 104,
die jeweils einen vergrößerten Bodenteil 106 aufweisen.
An der Platte 102 ist eine ringförmige Dichtungsanordnung 108 angeordnet,
welche mehrere gleichmäßig beabstandete
Löcher
aufweist, welche mit den Bodenteilen 106 greifen und diese
aufnehmen. Oben auf der Dichtungsanordnung 108 ist eine
ringförmige
Abstandsplatte 110 mit mehreren gleichmäßig beabstandeten Löchern angeordnet, welche
ebenfalls mit den Bodenteilen 106 greifen und diese aufnehmen.
Oben auf der Platte 110 ist eine ringförmige Dichtungsanordnung 112 mit
mehreren gleichmäßig beabstandeten
Löchern,
welche mit den Vorsprüngen 104 greifen
und diese aufnehmen. Die Anordnung der Dichtungsanordnung 84 wird
durch eine ringförmige
obere Dichtplatte 114 gewahrt, welche mehrere gleichmäßig beabstandete
Löcher
aufweist, welche mit den Vorsprüngen 104 greifen
und diese aufnehmen. Die Dichtplatte 114 umfasst mehrere
ringförmige
Vorsprünge 116,
welche mit mehreren Löchern
in der ringförmigen
Dichtungsanordnung 112 greifen und sich in diese erstrecken,
sowie eine Abstandsplatte 110, um der Dichtungsanordnung 84 Stabilität zu verleihen.
Die Dichtplatte 114 umfasst ferner eine ringförmige, nach
oben vorstehende ebene Dichtlippe 118. Die Dichtungsanordnung 84 ist durch
Stauchhämmern
der Enden der Vorsprünge 104,
wie bei 120 gezeigt, miteinander verbunden.
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Unter
Bezug nun auf 3 sieht
die Dichtungsanordnung 84 drei einzelne Dichtungen vor.
Zuerst eine Innendurchmesserdichtung an den beiden Grenzflächen 122,
zweitens eine Außendurchmesserdichtung
an den beiden Grenzflächen 124 und eine
obere Dichtung bei 126. Die Dichtungen 122 trennen
Fluid unter mittlerem Druck im Boden der Aussparung 82 von
Fluid in der Aussparung 78. Die Dichtungen 124 trennen
Fluid unter mittlerem Druck in dem Boden der Aussparung 82 von
Fluid in dem Mantel 12. Die Dichtung 126 befindet
sich zwischen der Dichtlippe 118 und einem ringförmigen Sitzteil
an der Trennwand 22. Die Dichtung 126 trennt Fluid
bei Saugdruck von Fluid bei Ablassdruck oben über der Dichtungsanordnung 84.
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Der
Durchmesser und die Breite der Dichtung 126 werden so gewählt, dass
der Einheitsdruck zwischen der Dichtlippe 118 und dem Sitzteil
an der Trennwand 22 größer als
der normalerweise auftretende Ablassdruck ist, wodurch eine kontinuierliche Abdichtung
unter Normalbetriebsbedingungen des Verdichters 10 gewährleistet
wird, d. h. bei normalen Betriebsdruckverhältnissen. Wenn daher unerwünschte Druckbedingungen
auftreten, wird die Dichtungsanordnung 84 nach unten gedrückt, wobei die
Dichtung 126 geöffnet
wird, wodurch Fluid von der Ablassdruckzone des Verdichters 10 zur
Saugdruckzone des Verdichters 10 strömen kann. Wenn dieser Strom
groß genug
ist, bewirkt der resultierende Strömungsverlust an motorkühlendem
Sauggas (erschwert durch die zu hohe Temperatur des leckenden Ablassgases)
das Auslösen
eines Motorschutzes, wodurch der Motor 28 abgeschaltet
wird. Die Breite der Dichtung 126 wird so gewählt, dass
der Einheitsdruck zwischen der Dichtlippe 118 und dem Sitzteil
der Trennwand 22 größer als
der normalerweise auftretende Ablassdruck ist, wodurch eine kontinuierliche
Abdichtung sichergestellt wird.
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Der
bislang allgemein beschriebene Spiralverdichter ist entweder jetzt
auf dem Gebiet bekannt oder ist Gegenstand anderer eingereichter
Patentanmeldungen oder Patente des Rechtsnachfolgers des Anmelders.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine normalerweise offene mechanische
Ventilanordnung 130 gerichtet, welche in der Aussparung 78 angeordnet ist,
welche in dem nicht kreisenden Scrollelement 70 ausgebildet
ist. Die Ventilanordnung 130 bewegt sich während des
konstanten Betriebs des Verdichters 10 zwischen einem vollständig geschlossenen
und einem vollständig
offenen Zustand. Während
des Abschaltens des Verdichters 10 schließt die Ventilanordnung 130.
Wenn die Ventilanordnung 130 vollständig geschlossen wird, wird
das Rekompressionsvolumen minimiert und das Rückwärtsströmen von Ablassgas durch die
Scrollelemente 56 und 70 wird unterbunden. Die
Ventilanordnung 130 ist, wie in den 3, 4A und 4B gezeigt, normalerweise
offen. Die normalerweise offene Konfiguration der Ventilanordnung 130 eliminiert
die zum Öffnen
der Ventilanordnung 130 erforderliche Kraft, wobei auch
jede mechanische Vorrichtung zum Schließen der Ventilanordnung 130 unnötig wird.
Die Ventilanordnung 130 verwendet eine Druckdifferenz für das Schließen.
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Bezüglich der 3–5 ist
nun die Ablassventilanordnung 130 in der Aussparung 78 angeordnet und
umfasst einen Ventilsitz 132, eine Ventilplatte 134,
eine Ventilabsperrung 136 und eine Feststellvorrichtung 138.
Der Ventilsitz 132 ist ein flaches scheibenförmiges Metallelement,
welches einen Ablasskanal 140, ein Paar Ausrichtungsöffnungen 142 und
einen Hohlraum 144 ausbildet. Das nicht kreisende Scrollelement 70 bildet
ein Paar Ausrichtungsbohrungen 146 aus. Wenn die Öffnungen 142 zu
den Bohrungen 146 ausgerichtet sind, ist der Ablasskanal 140 mit
dem Ablasskanal 76 ausgerichtet. Die Form des Ablasskanals 140 ist
die gleiche wie beim Ablasskanal 76. Die Dicke des Ventilsitzes 132,
insbesondere in dem Bereich des Hohlraums 144, ist minimiert,
um das Rekompressionsvolumen für
den Verdichter 10 zu minimieren, damit die Leistung des
Verdichters 10 gesteigert wird. Die untere Fläche des Hohlraums 144 neben
der Ventilplatte 134 umfasst eine Profilfläche 148.
Die flache horizontale Fläche des
Ventilsitzes 132 dient zum Befestigen der Ventilplatte 134 um
ihren gesamten Umfang. Die Profilfläche 148 des Hohlraums 144 ermöglicht die
normalerweise offene Eigenschaft der Ventilanordnung 130. Die
Profilfläche 148 kann
eine allgemein ebene Fläche,
wie in 4A gezeigt, sein
oder die Profilfläche 148 kann
eine gewölbte
Fläche
sein, wie in 4B gezeigt,
während
der Hohlraum 144 und die Profilfläche 148 als Tasche in
dem Ventilsitz 132 dargestellt werden, doch liegt es im
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, dass sich der Hohlraum 144 und somit
die Fläche 148 durch
die Kante des Ventilsitzes 132 erstrecken, wie in Phantomdarstellung
in den 4A und 5 gezeigt wird. Ferner liegt
es auch im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, auf den Ventilsitz 132 zu
verzichten und den Hohlraum 144 und die Fläche 148 bei
Bedarf direkt in und an dem nicht kreisenden Scroll 70 zu
integrieren.
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Die
Ventilplatte 134 ist ein flaches, dünnes scheibenförmiges Metallelement,
welches einen ringförmigen
Abschnitt 150, einen sich von dem Ring 150 radial
nach innen erstreckenden, im Allgemeinen rechteckigen Teil 152 und
einen an dem radialen Innenende des rechteckigen Teils 12 befestigten,
im Allgemeinen kreisförmigen
Teil 154 aufweist. Der rechteckige Teil 152 ist
von kleinerer Breite als der kreisförmige Teil 154 ausgelegt.
Dieser verkleinerte Abschnitt ist daher beim Biegen schwächer als
Teil 154, was zu einem schnelleren Öffnen der Ventilanordnung 130 führt. Dieser
verkleinerte Abschnitt des Teils 152 ist aus Haltbarkeitssicht
annehmbar, da die Profilfläche 148 die
Spannungsbelastung dieses schwächeren
Teils verringert. Die Größe und Form des
Teils 154 sind solcher Art, dass er den Ablasskanal 140 des
Ventilsitzes 132 vollständig
bedeckt. Die im Allgemeinen kreisförmige Form des Teils 154 verhindert
ein Ventilzerbrechen, welches mit rechteckigen Ventilplatten einhergeht.
Im Allgemeinen können Ventilplatten
die Neigung haben, sich während
des Schließens
des Ventils aufgrund der Druckschwankungen über dem Ventil zu verdrehen.
Wenn sich ein Ventil rechteckiger Form vor dem Schließen verdreht, trifft
die Außenecke
des Rechtecks zuerst auf, was eine hohe Belastung und das Brechen
der Ecke bewirkt. Durch Verwendung eines im Allgemeinen kreisförmigen Teils
zum Schließen
des Ventils eliminiert die vorliegende Erfindung die Möglichkeit
des Brechens dieser Ecke. Die Ventilplatte 134 umfasst
ferner ein Paar Naben 156, welche ein Paar Ausrichtungsöffnungen 158 bilden.
Wenn die Öffnungen 158 zu
den Öffnungen 142 des
Ventilsitzes 132 ausgerichtet sind, positioniert der rechteckige
Teil 152 den kreisförmigen
Teil 154 ausgerichtet zu dem Ablasskanal 140.
Die Dicke der Ventilplatte 134 wird durch mechanischen
Spannungen bestimmt, die in dem rechteckigen Teil 152 entstehen,
wenn die Ventilplatte 134 von ihrer geschlossenen Stellung
in ihre offene Stellung abgelenkt wird, wie nachstehend beschrieben
wird.
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Die
Ventilabsperrung 136 ist ein dickes, scheibenförmiges Metallelement,
welches der Ventilplatte 134 und dem Ventilsitz 132 Halt
und Stütze gibt.
Die Ventilabsperrung 136 hat eine ähnliche Konfiguration wie die
Ventilplatte 134 und umfasst einen ringförmigen Abschnitt 160,
einen sich von dem Ring 160 radial nach innen erstreckenden,
im Allgemeinen rechteckigen Teil 162, einen an dem radialen
Innenende des rechteckigen Teils 162 befestigten, im Allgemeinen
kreisförmigen
Teil 164 und einen sich zwischen dem kreisförmigen Teil 164 und
dem Ring 160 an der Seite des Teils 164 gegenüber von
Teil 162 erstreckenden Stützabschnitt 166. Die
Ventilabsperrung 136 umfasst ferner ein Paar Naben 168,
welche ein Paar Ausrichtungsöffnungen 170 bilden.
Wenn die Öffnungen 170 zu
den Öffnungen 158 in
der Ventilplatte 134 ausgerichtet sind, ist der rechteckige
Teil 162 mit dem rechteckigen Teil 152 der Ventilplatte 134 ausgerichtet
und positioniert den kreisförmigen Teil 164 ausgerichtet
zu dem kreisförmigen
Teil 154 der Ventilplatte 134. Der rechteckige
Teil 162 und der kreisförmige
Teil 164 bilden zusammen eine gewölbte Profilfläche 172.
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Die
Ablassventilanordnung 130 wird an dem nicht kreisenden
Scrollelement 70 anmontiert, indem zuerst der Ventilsitz 132 in
die Aussparung 78 gegeben wird, wobei die Profilfläche 148 nach
oben weist, während
die Öffnungen 142 mit
den Bohrungen 146 ausgerichtet werden, was den Kanal 140 mit
dem Kanal 76 ausrichtet. Als Nächstes wird die Ventilplatte 134 oben
auf den Ventilsitz 132 in der Aussparung 78 gegeben,
wobei die Öffnungen 158 mit
den Öffnungen 142 ausgerichtet
werden, was den kreisförmigen Teil 154 mit
dem Kanal 140 ausrichtet. Als Nächstes wird die Ventilabsperrung 136 oben
auf die Ventilplatte 134 in der Aussparung 78 gegeben,
während
die Öffnungen 170 mit
den Öffnungen 158 ausgerichtet werden,
was die Teile 162 und 164 mit den Teilen 152 bzw. 154 ausrichtet.
Ein Spannstift 176 wird durch jeden ausgerichteten Satz Öffnungen 170, 158 und 142 geführt und
in jede Bohrung 146 pressgepasst, um die Ausrichtung dieser
Bauteile zu wahren. Schließlich
wird die Feststellvorrichtung 138 in der Aussparung 78 eingebaut,
um die Anordnung der Ventilanordnung 130 zum nicht kreisenden
Scrollelement 70 zu wahren. Die Feststellvorrichtung 138 kann
mit dem nicht kreisenden Scrollelement 70 durch Presspassung
in der Aussparung 78 verbunden werden, die Feststellvorrichtung 138 und
die Aussparung 78 können
verschraubt werden, um eine Verbindung zur Hand zu geben oder es
können
andere auf dem Gebiet bekannte Mittel eingesetzt werden, um die
Feststellvorrichtung 138 in der Aussparung 78 zu
sichern. Die Anordnung der Feststellvorrichtung 138 schließt den gesamten
Umfangsring 150 des Ventilsitzes 132 zwischen
der oberen flachen Fläche des
Ventilsitzes 132 und dem Ring 160 der Ventilabsperrung 136 sandwichartig
ein, um die Ventilplatte 134 zu sichern und zu halten.
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Die
Ablassventilanordnung 130 ist normalerweise in einer Position,
wobei die Ventilplatte 134 an der oberen flachen Fläche am Ventilsitz 132 anliegt. Die
Profilfläche 148 beabstandet
die Ventilplatte 134 von dem Ventilsitz 132, um
die normalerweise offene Eigenschaft der Ventilanordnung 130 zu
ermöglichen.
Dies erlaubt einen beschränkten
Fluidstrom von der Ablassdämpferkammer 80 in
die Verdichtungstaschen, die von den Scrollelementen 36 und 70 gebildet
werden. Um die Ventilanordnung 130 zu schließen, spannt
der Fluiddruck in der Dämpferkammer 80 die
Ventilplatte 134 gegen die Profilfläche 148 des Ventilsitzes 132 vor,
wenn der Fluiddruck in der Kammer 80 größer als der Fluiddruck in der
mittelersten Fluidtasche, die von den Scrollelementen 56 und 70 gebildet
wird, ist. Während
des Betriebs des Verdichters 10 bewegt die Fluiddruckdifferenz
zwischen dem Fluid in der Ablasskammer 80 und dem Fluid
in der mittelersten Fluidtasche, die von den Scrollelementen 56 und 70 gebildet
wird, die Ventilplatte 134 zwischen Anliegen an der Profilfläche 148 des
Ventilsitzes 132 und Anliegen an der Ventilabsperrung 136 oder
zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung.
Die normalerweise offene Stellung der Ventilanordnung 130 macht
die Kraft, welche zum Öffnen
eines typischen Ablassventils erforderlich ist, unnötig. Der
Verzicht auf diese Kraft senkt die Druckdifferenz für den Betrieb
des Ventils, welches wiederum Kraftverluste senkt. Ferner verringert
das Merkmal "normalerweise
offen" das während des Schließens des
Ventils erzeugte Geräusch
aufgrund des allmählichen
Schließens
des Ventils statt des plötzlichen
Schließens
eines normalerweise geschlossenen Ventils. Die Profilfläche 148 macht
dieses Merkmal des allmählichen
Schließens
möglich. Das
erfindungsgemäße Ventil
arbeitet nur mit Druckdifferenzen. Schließlich gibt die einzigartige
Konstruktion der Ventilanordnung 130 einen großen Strömungsbereich
zur Verbesserung der Strömungseigenschaften
des Systems zur Hand.
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Die
Ventilplatte 134 ist zwischen dem Ventilsitz 132 und
der Ventilabsperrung 136 sandwichartig eingeschlossen,
wobei der ringförmige
Abschnitt 160 der Ventilabsperrung 136 an dem
ringförmigen
Abschnitt 150 der Ventilplatte 134 anliegt, welcher
wiederum an der oberen flachen Fläche des Ventilsitzes 132 anliegt.
Der rechteckige Teil 152 und der kreisförmige Teil 154 liegen
normalerweise in unbeanspruchtem Zustand in einer im Allgemeinen
horizontalen Stellung, wie in den 4A und 4B gezeigt wird. Die Ablenkung
der Ventilplatte 134 erfolgt in dem rechteckigen Teil 152 und
dem kreisförmigen
Teil 154. Zum vollständigen
Schließen
werden die Teile 152 und 154 hin zum Ventilsitz 132 abgelenkt
und zum vollständigen Öffnen werden
die Teile 152 und 154 in die entgegengesetzte
Richtung hin zur Ventilabsperrung 136 abgelenkt. Die durch
die Ventilplatte 134 auftretenden mechanischen Spannungen
sind Spannungen, die von der neutralen normalerweise offenen Stellung
richtungsmäßig plus
und minus sind. Somit werden bei Vergleich der mechanischen Spannungen
der Ventilplatte 134 mit den durch das Klappenventil eines
normalerweise geschlossenen Ablassventils auftretenden mechanischen
Spannungen diese erheblich reduziert. Das normalerweise geschlossene
Klappenventil beginnt in einer Stellung neben einem Ventilsitz,
wenn das Klappenventil nicht beansprucht wird. Sobald sich das Ventil
zu öffnen
beginnt, setzen die mechanischen Spannungen im spannungsfreien Zustand
ein und wachsen stetig an, wenn sich das Klappenventil öffnet. Somit
sind sie aus dem spannungsfreien Zustand heraus ungerichtet. Die
vorliegende Erfindung verringert durch Zentrieren der Spannungszustände der
Ventilplatte 134 auf beiden Seiten des spannungsfreien
Zustand die von der Ventilplatte 134 erfahrene Spannungsbelastung
erheblich.
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Um
die Spannungsbelastung weiter zu verringern und somit die Lebensdauer
der Ventilplatte 134 zu verlängern, werden die Form der
Profilfläche 148 des
Ventilsitzes 132 und der Profilfläche 172 der Ventilabsperrung 136 so
gewählt,
dass durch Verteilen der Lasten über
einen breiteren Bereich eine allmähliche Belastung und eine Minimierung
der mechanischen Spannungen sichergestellt wird. Schließlich sind
die gerundeten Konturen und Übergänge zwischen
dem Ring 150, dem rechteckigen Teil 152 und dem
kreisförmigen
Teil 154 so ausgelegt, dass Spannungsauslöser verhindert
werden. Dieses Eliminieren von Spannungsauslösern, die gleichmäßige Verteil
der Last und die Verringerung der auftretenden maximalen Spannungen
verbessert die Lebensdauer und Leistung der Ablassventilanordnung 130 erheblich.
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Zwar
beschreibt die obige eingehende Beschreibung die bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung, doch sollte man bedenken, dass die vorliegende
Erfindung abgewandelt, geändert
und modifiziert werden kann, ohne vom Schutzumfang und der angemessenen
Bedeutung der beigefügten Ansprüche abzuweichen.